1.3 采埃孚ZF同轴减速器原理介绍

ZF 同轴减速器进展 

 采埃孚 ZF 的同轴减速器不同于舍弗勒的 NW 方案，而是比较巧妙的差减一体方案，即没有专门的差速器机构，而是融入了行星轮系之中。 

 根据新闻，该款 ZF 减速器已经于 2025 年在国内量产。以下是 2025 年 12 月的新闻。 

 “全球首台基于行星齿轮技术方案的 Indi 同轴减速器产品，近日在采埃孚杭州工厂正式下线并实现批量交付。这一创新产品将搭载于中国头部汽车制造商的主流中高端电动车型（实际是搭载吉利极氪汽车），该车型首批车辆即将投放市场。此次批量交付不仅标志着采埃孚在电驱动核心部件领域的重要突破，同时也以 “ 德国技术概念 + 中国自主研发 ” 的创新模式，为采埃孚深化全球电动化战略、巩固亚太市场领先地位注入核心动能。” 

 

 

 新闻稿里提到的主要优点 

 1) 

 空间效率提升：相比传统减速器，体积缩减约 50% ，为电动车底盘布局释放更多设计自由度； 

 2) 

 重量减轻：重量降低 50% ，助力整车续航能力提升； 

 3) 

 传动效率优化：通过减少能量损耗，显著提升车辆动力性能与能效表现。 

 集成 Indi 减速器的三合一电驱动系统爆炸图： 

 

 ZF Indi 减速器的原理 

 ZF Indi 同轴减速器实际上是两级的 NGW 行星排串联而成，一级的齿圈作为二级的太阳轮，固定二级的行星架，分别使用一级的行星架和二级的齿圈输出。这种结构原理看似简单，实际一点也不容易，要对行星轮减速器有深入的理解才能玩的转。 

 

 速比计算 行星齿轮基本运动关系式 

 对于简单行星齿轮机构（ Simple Planetary Gear Train ），其基本运动关系为： 

 

 其中： 

 n s ：太阳轮转速 

 n R ：内齿圈转速 

 n PC ：行星架（载体）转速 

 α ：齿数比参数，定义为 

 

 该公式描述了在行星齿轮机构中，太阳轮、内齿圈与行星架三者之间的转速约束关系。 

 公式的物理意义 

 该公式可改写为： 

 

 

 从中可以看出： 

 1) 

 行星架转速是太阳轮转速与齿圈转速的齿数加权平均。 

 2) 

 当 α 较大（齿圈齿数远大于太阳轮）时，行星架转速更接近齿圈转速 

 3) 

 当 α 较小时，行星架转速更接近太阳轮转速 

 ZF Indi 两级减速计算 

 采埃孚这款减速器简单来看，是两级 NGW 简单行星排的串联，因此可以使用两个 NGW 行星排的速比计算公式联立进行计算。 

 第一级： 

 

 第二级： 

 

 

 二级太阳轮和一级齿圈共转速： 

 

 

 二级行星架固定，转速为 0 ： 

 

 

 另外： 

 

   

 

 

 综合以上条件，可以得到： 

 

 

 物理意义： 

 这个式子本质上是一个转速平衡 / 分流关系：输入太阳轮转速 n_S1 被分解成两部分：一部分通过一级行星架输出 n_pc1 ，另一部分通过二级行星排 → 齿圈输出 n_R2 

 如果要作为减速器使用，那么直行情况左右车轮转速必须得相等，即 n_pc1 = n_S1 。那么齿比关系要满足的必要条件就是： 

 

 

 这个条件非常重要，是设计这款减速器的必须要满足的条件，关系到齿轮齿数的配比。 

 最终减速器的速比： 

 

 差速原理 - 转速差速 

 以下公式本身就说明 PC1 与 R2 之间存在确定的线性运动学耦合， n_PC1 与 n_R2 之间互相线性制约，但并没有被唯一确定。这正是差速机构的数学特征：一个输入 → 两个输出之间存在一条线性约束 → 输出可相对变化。 

 

 

 如果固定输入转速 n_S1 = 常数，把总方程改写成差速形式 

 

 

 或写成 “ 相对变化率 ” ： 

 

 物理意义： R2 转速增加， PC1 必然按比例降低，比例由齿数参数决定。由前述分析可知： 

 

   所以，会得到： 

 

 那就意味着一边转速的减少，等于另一边转速的增加量，这就实现了差速功能。 

 差速原理 - 扭矩均分 

 除了差速，还要能够实现扭矩均分 

 理想无损条件下的功率守恒 

 

 

 用转速 × 扭矩表示： 

 

 

 代入速度关系可得： 

 

 

 

 两个输出扭矩之比为： 

 

 

 这就是该机构的 固有扭矩分配比。因为 1+ α1 = α1 x α2   ，所以 这就说明了扭矩是均分的。 

 ZF Indi 减速器基本参数 

 下边据说是量产的这款减速器的基本参数： 

 

 

 

 

 参数 

 

 

 该款电驱系统性能 

 

 

 

 

 电机类型 

 

 

   

 

 

 

 

 冷却方式 

 

 

   

 

 

 

 

 电压等级 

 

 

   

 

 

 

 

 峰值扭矩 

 

 

   

 

 

 

 

 峰值功率 

 

 

   

 

 

 

 

 持续功率 

 

 

   

 

 

 

 

 持续扭矩 

 

 

   

 

 

 

 

 减速器主要参数 

 

 

 

 

 参数 

 

 

 太阳轮 S1 

 

 

 行星轮 P1 

 

 

 齿圈 R1 

 

 

 太阳轮 S2 

 

 

 行星轮 P2 

 

 

 齿圈 R2 

 

 

 

 

 齿轮旋向 

 

 

 36 

 

 

 49 

 

 

 136 

 

 

 151 

 

 

 20 

 

 

 193 

 

 

 

 

 齿数 

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

 

 

 速比 

 

 

 1+ 136/36+ 136/36 x 193/151 = 9.606 

 

 

 

 

 齿轮模数 

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

 

 

 压力角 

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

 

 

 螺旋角 

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

 

 

 中心距 

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

 

 

 齿宽 

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

 

 

 齿顶圆 

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

   

 

 

 

 

 分别计算： 

 

 

 

 发现两者并不完全相等，那么左右轮的扭矩之比为： 

 

 

 假设输入扭矩 T s1 =520Nm ，那么 

 

 

 

 左右轮的扭矩差值 

 

 

 这款减速器据说已经量产，反过来说明，实际应用中，可能没办法保证   和   完全相等，而是确保差值在一定范围内，进而确保左右轮端分配的扭矩和转速差控制在一定范围内。 

 ZF Indi 减速器实物图片