VW 展示了電動車用1速變速箱APP310 - 電動車

※ 引述《Scape (缺鈣缺很大)》之銘言：
: 來源：
: https://insideevs.com/news/400900/vw-1-speed-gearbox-meb/
: https://i.imgur.com/3wJwjIm.jpg
: https://i.imgur.com/jj8hETO.jpg
: VW 前幾天展示了這顆要用在MEB 電動車平台上的一速變速箱APP310
: 根據介紹，VW 為了縮小變速箱的體積所以採用了兩個齒輪來代替了一個大齒輪

不是採用兩個齒輪，是採用"二階設計"

cog丟google翻譯會得到"齒輪"的意思，但實際是指一對齒輪接觸的"齒"

To save space, the gearbox has a two-stage design with two smaller cogs
instead of one big one.

二階設計有3個軸，輸出/輸入軸和中間軸

https://i.imgur.com/UhTaWXw.jpg
https://i.imgur.com/neULOhj.png

另外
小齒輪(驅動)通常叫drive pinion
大齒輪(從動)通常叫driven gear



: 而這顆變速箱的齒比為10:1
: 預計是要搭配150 kW(310 Nm)的馬達來做為MEB 電動車平台的動力單元使用
: 這顆馬達將會在時速約160 km/h 下達到最大轉速16000 rpm

EV的終傳比會抓在10~15左右，但很少有剛好整數的例子

EV齒輪箱減速比只要在4或5以上會採用二階傳動配

若採一階減速，驅動齒輪和從動齒輪直徑差異過大，加上齒輪有體積最小限制，會導致
(1) 大小齒輪體積懸殊，大齒輪的體積會非常龐大，重量非常驚人
(2) 小齒輪磨耗迅速 => 使用壽命降低

以ID3為例

馬達輸出端：16000 rpm
輪端： 1356rpm (時速160 km/h，輪胎外徑 64cm)

需要的減速比約11.8，這11.8包含二階減速加上差速器減速比

設計上驅動齒輪和從動齒輪齒數盡量不要有公因數，避免固定幾齒間互相磨耗
(ex: 驅動齒輪23齒，從動齒輪61齒)

利用MITCalc計算齒輪受力
https://i.imgur.com/BCOky4r.jpg



: 倒車時也只需要馬達反轉即可
: 另外因為電動車很安靜，一點點突然的噪音都會被聽的很清楚
: VW 還特意強調這顆變速箱是以高精度製造來減少噪音

齒輪嚙合噪音絕對不只有高精度製造這麼簡單啦

(相關文獻關鍵字：gear meshing, noise)

1. 大山政一,石川昌一, "トラブルのない歯車", 1974
探討影響齒輪噪音因素，設計、製造、使用及裝配分別占35%、30%、20%、15%

2. Donald R. Houser, "Comparison of Transmission Error Predictions With
Noise Measurements for Several Spur and Helical Gears", 1991
定負載和定轉速噪音
(1) 最高接觸比的漸開線螺旋齒輪噪音值最低
(2) 非漸開線的傳統正齒輪噪音值通常最高
https://i.imgur.com/HmIqtz5.jpg

3. M. Åkerblom and M. Pärssinen, "A Study of Gear Noise and Vibration", 2002
(1) 表面加工度較粗糙的齒輪噪音約增加1~2分貝 (特別在低扭矩時)
(2) 較寬、重合度（overlap ratio）為1.8的齒輪，減少約5分貝的噪音
(3) 增加lead crowning會增加1分貝噪音值；減少lead crowning會減少1~3分貝

4. Mats Henriksson,"On noise generation and dynamic transmission error of
gears, 2009
摩擦力與瞬間衝擊力對噪音影響較大

由AGMA改良Katos的噪音預測經驗公式:
https://i.imgur.com/aU9gDdw.jpg
跟螺旋角、傳動比、傳遞功率、橫向接觸比、速度係數、節距切線速度
以及靜態偏轉(static deflection)標準化後的振動位移大小等參數
皆與噪音有關



然後講講接觸比好了

接觸比(transverse contact ratio)
= 橫向接觸比(transverse contact ratio) + 重合度 (overlap ratio)

接觸比越大齒輪運轉越平穩

馬達比引擎轉速高，所以相對齒輪嚙合的NVH高

採用螺旋齒輪設計目的是為了增加接觸比，降低嚙合振動/噪音
(螺旋齒輪在軸方向有重合度，正齒輪則無)

缺點是產生軸向推力，對軸承造成負擔(壽命降低)

一般平行軸傳動的齒輪傳動效率很高
https://i.imgur.com/MCIerIA.jpg



: PS:
: 做為對比，下圖是Model 3 的變速箱，齒比為9.34:1
: https://i.imgur.com/pEqEItk.jpg

Model 3 gearbox
https://i.imgur.com/VcUiChy.png
黑色那塊是擋板，齒輪箱油會靠齒輪轉動時波濺潤滑，不需額外的油泵

幾個齒輪箱的Concept

1. BorgWarner Drivetrain Systems eGearDrive
https://i.imgur.com/OepgBnZ.jpg
(1) 高傳動效率(97%)
(2) 低NVH (接觸比>4)
(3) 擺放不同角度(10~90度)
(4) 適應性設計不同傳動比 (6.54, 7.17, 8.00, 8.28, 8.76, 9.07)

2. ZF EVD1
https://i.imgur.com/Ja9C2td.jpg
https://i.imgur.com/DHQb6aQ.jpg
二機合一(馬達&減速傳動箱)，同樣採二階減速，其中第一階用行星齒輪

3. Haldex DrivePacEV80
https://i.imgur.com/gH70eJE.jpg
https://i.imgur.com/rkCOJgw.png
同樣二機合一，第一階減速(行星齒輪)和差速器做在轉子內部



以上~

至於怎麼在設計階段計算振動或噪音又是另一回事了

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