CN114215888A - 旋转动力传递装置及车辆动力总成系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转动力传递装置及车辆动力传动总成系统，其中，第一轴承、第一外轴、第二外轴和第二轴承沿着轴向依次套设在内轴上，且均与内轴同轴设置。第一齿轮、第一轴承的外圈以及第一外轴同步旋转，第二齿轮、第二轴承的外圈以及第二外轴同步旋转。保持架和限位架由内至外设置在由第一外轴和第二外轴的内环面与内轴的外环面限定的环形空间内，第一组楔块元件和第二组楔块元件可转动地安装在保持架上，且转动范围由限位架限制。第一组楔块元件在第一外轴和内轴之间选择性地传递旋转动力，第二组楔块元件在第二外轴和内轴之间选择性地传递旋转动力。其有益效果是，可与车辆原有的动力传动总成系统耦合，以实现换档过程中动力传输不中断。

Description

旋转动力传递装置及车辆动力总成系统

技术领域

本发明涉及旋转动力传递技术领域，尤其涉及一种旋转动力传递装置及车辆动力总成系统。

背景技术

传统车辆动力总成系统通常包括发动机、离合器和变速箱等部件。换档时需要先将离合器脱开，切断动力，待档位选择完毕后再将离合器接合，因此换档过程中车辆会出现动力中断，导致换档顿挫感明显，影响车辆的换档平顺性和驾乘感受。

为了改善这个问题，目前主要有三个技术方向：CVT(无极变速箱)、AT(自动变速箱)和DCT(双离合变速箱)。

CVT变速箱的变速比不是间断的点，而是一系列连续的值，所以不存在换档操作，车辆行驶起来会更加柔和平顺，没有顿挫感，但急加速时动力不足，甚至会出现钢带打滑的现象。

AT变速箱中的液力变矩器兼具离合器的作用，可以控制动力增大到一定程度时就开始传动。AT变速箱的换档是通过电磁阀操作换档机构进行的，各档位之间有一个变速齿轮松开、咬合和联动的缓冲过程，这个过程需要时间，也会有动力中断。要做到换档平顺，不仅是AT变速箱内部机械构造的问题，还涉及到如何选择最佳的换档时机，并且和发动机的输出曲线配合。所以AT变速箱的换档平顺性，往往更多的是在软件方面下功夫。

DCT变速箱包括两个离合器，一个控制奇数档，一个控制偶数档，当车辆挂入一个档位时，另一个离合器及对应的下一个档位已经位于预备状态，只要当前档位分离就可以立刻接合下一个档位，因此DCT变速箱的换档速度要比一般的AT变速箱甚至手动变速箱还快。

但是，AT和DCT变箱器都只能是将换档过程中动力中断的时间缩短，无法从根本上解决动力中断问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种旋转动力传递装置及车辆动力总成系统，其解决了车辆换档过程中动力传输中断和顿挫感明显的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种旋转动力传递装置，包括第一外轴、第二外轴、内轴、第一轴承、第一齿轮、第二轴承和第二齿轮，所述第一轴承、所述第一外轴、所述第二外轴和所述第二轴承沿着所述内轴的轴向依次套设在所述内轴上，且均与所述内轴同轴设置；所述第一轴承和所述第二轴承的内圈用于支撑所述内轴旋转；所述第一齿轮、所述第一轴承的外圈以及所述第一外轴同步旋转；所述第二齿轮、所述第二轴承的外圈以及所述第二外轴同步旋转；

所述第一外轴和所述第二外轴的内环面与所述内轴的外环面之间限定一环形空间；

所述旋转动力传递装置还包括设置在所述环形空间内的保持架、限位架、第一组楔块元件和第二组楔块元件；所述保持架设置在所述环形空间的径向内侧，所述限位架设置在所述环形空间的径向外侧；所述第一组楔块元件和所述第二组楔块元件沿所述内轴的轴向间隔设置在所述保持架上；所述第一组楔块元件和所述第二组楔块元件均包括沿所述内轴的周向均匀布置的多个双向楔块；所述双向楔块的转动范围由所述限位架限制；

所述第一组楔块元件在所述第一外轴和所述内轴之间选择性地传递旋转动力，所述第二组楔块元件在所述第二外轴和所述内轴之间选择性地传递旋转动力。

可选地，所述保持架、所述限位架和所述内轴同轴设置；所述保持架的内环面与所述内轴的外环面接触，所述限位架的外环面与所述第一外轴和所述第二外轴的内环面接触；所述保持架可相对于所述内轴和所述限位架转动，所述限位架可相对于所述第一外轴和所述第二外轴转动。

可选地，所述限位架包括呈中空圆柱体的限位架本体，所述限位架本体开设有沿轴向间隔设置的第一组限位槽和第二组限位槽；所述第一组限位槽和所述第二组限位槽均包括沿着所述限位架本体的周向均匀设置的多个限位槽；所述双向楔块与所述限位槽一一对应地设置，所述双向楔块沿所述内轴径向的外侧端位于所述限位槽内。

可选地，所述限位槽内设置弹性元件；所述弹性元件的一端抵接所述双向楔块，另一端与所述限位槽的侧壁固定连接，所述弹性元件和所述双向楔块在所述限位架本体的周向上交替设置。

可选地，所述保持架包括沿着轴向方向依次间隔布置的三个环形板，相邻的两个所述环形板之间分别限定用于安装所述第一组楔块元件的第一组安装空间和用于安装所述第二组楔块元件的第二组安装空间；所述第一组安装空间与所述第一组限位槽对应设置，所述第二组安装空间与所述第二组限位槽对应设置。

可选地，所述双向楔块沿所述内轴轴向的两端设有转轴；相邻的两个所述环形板上一一对应地开设有沿着周向布置的多个通孔，所述通孔的轴向平行于所述内轴的轴向，用于安装所述双向楔块的所述转轴。

可选地，所述保持架包括呈中空圆柱体的保持架本体；所述保持架本体开设有沿轴向间隔设置的第一组安装槽和第二组安装槽；所述第一组安装槽和所述第二组安装槽均包括沿着所述保持架本体的周向均匀设置的多个安装槽；所述安装槽与所述限位槽一一对应地设置；所述双向楔块沿所述内轴径向的内侧端位于所述安装槽内，所述双向楔块可在所述安装槽内转动。

第二方面，本发明提供一种车辆动力总成系统，包括电动机、两档变速箱以及前述旋转动力传递装置，所述电动机的输出轴与所述旋转动力传递装置的所述内轴固定连接，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别与所述两档变速箱的一档齿轮和二档齿轮啮合连接。

第三方面，本发明提供一种车辆动力总成系统，包括发动机、单离合器、变速箱以及前述旋转动力传递装置，所述发动机与所述单离合器连接，所述单离合器的输出轴与所述旋转动力传递装置的所述内轴固定连接，所述变速箱包括奇数档输入轴和偶数档输入轴，所述奇数档输入轴固定连接奇数档输入齿轮，所述偶数档输入轴固定连接偶数档输入齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别与所述奇数档输入齿轮和所述偶数档输入齿轮啮合连接。

第四方面，本发明提供一种车辆动力总成系统，包括发动机、双离合变速箱、差速器以及前述旋转动力传递装置，所述发动机与所述双离合变速箱连接，所述双离合变速箱包括奇数档输出轴和偶数档输出轴，所述奇数档输出轴固定连接奇数档输出齿轮，所述偶数档输出轴固定连接偶数档输出齿轮，所述奇数档输出齿轮和所述偶数档输出齿轮分别与所述旋转动力传递装置的所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合连接，所述内轴与所述差速器的输入端连接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的旋转动力传递装置，由于采用共用保持架4和限位架5的第一组楔块元件6和第二组楔块元件7、内轴3以及彼此独立旋转的第一外轴1和第二外轴2，能够实现根据内外轴的旋转方向和转速差，使得第一组楔块元件6在第一外轴1和内轴3之间选择性地传递旋转动力，以及第二组楔块元件7在第二外轴2和内轴3之间选择性地传递旋转动力。当内轴3作为主动输入件时，第一外轴1和第二外轴2作为被动输出件；当第一外轴1或第二外轴2作为主动输入件时，内轴3作为被动输出件。由于楔块元件8可以双向楔合，本发明的旋转动力传递装置在与车辆原有的动力总成系统耦合时，可以不用考虑楔块元件8的楔合方向，大大降低安装难度。相对于现有技术而言，本发明的车辆动力总成系统因为采用了前述旋转动力传递装置，其可以实现车辆换档过程中动力传输完全不中断，消除换档顿挫感，提高车辆的换档平顺性和驾乘感受。

附图说明

图1为本发明的旋转动力传递装置的实施例1的分解示意图；

图2为本发明的旋转动力传递装置的实施例1的剖面示意图；

图3为本发明的旋转动力传递装置的实施例1的部分装配示意图；

图4为图1中的保持架的结构示意图；

图5为图1中的限位架的结构示意图；

图6为楔块元件处于楔合状态的示意图；

图7为楔块元件处于解楔状态的示意图；

图8为本发明采用成对单向楔块的示意图；

图9为本发明实施例1中双向楔块的安装示意图；

图10为本发明实施例1中双向楔块的剖面示意图；

图11为本发明实施例1中双向楔块顺时针旋转楔合的示意图；

图12为本发明实施例1中双向楔块逆时针旋转楔合的示意图；

图13为本发明的旋转动力传递装置的实施例2中的保持架的结构示意图；

图14为本发明实施例2中双向楔块顺时针旋转楔合的示意图；

图15为图14的放大示意图；

图16为本发明实施例2中双向楔块逆时针旋转楔合的示意图；

图17为本发明与电动车结合的车辆动力总成系统的示意图；

图18为本发明的车辆动力总成系统换档原理图；

图19为本发明与单离合器结合的车辆动力总成系统的示意图；

图20为本发明与双离合变速箱结合的车辆动力总成系统的示意图。

【附图标记说明】

1：第一外轴；2：第二外轴；3：内轴；

4：保持架；41：环形板；42：通孔；43：连接柱；44：第一组安装空间；45：第二组安装空间；46：保持架本体；47：安装槽；

5：限位架：51：限位架本体；52：限位槽；

6：第一组楔块元件；7：第二组楔块元件：

8：楔块元件；81：外楔合面；82：内楔合面；83：转轴

9：弹性元件；10：第一齿轮；11：第二齿轮；12：第一轴承；13：第二轴承；

14：单向楔块；14a：第一单向楔块；14b：第二单向楔块；

15：双向楔块；

16：电动机；17：一档齿轮；18：二档齿轮；19：变速箱输出轴；

20：发动机；21：单离合器；22：奇数档输入齿轮；23：偶数档输入齿轮；24：奇数档输入轴；25：偶数档输入轴；26：奇数档输出齿轮；27：偶数档输出齿轮；28：奇数档输出轴；29：偶数档输出轴；30：双离合变速箱；31：差速器。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1：

参照图1和图2，本发明的实施例1提供一种旋转动力传递装置，包括第一外轴1、第二外轴2、内轴3、第一轴承12、第一齿轮10、第二轴承13和第二齿轮11。其中，第一轴承12、第一外轴1、第二外轴2和第二轴承13沿着内轴3的轴向依次套设在内轴3上，且均与内轴3同轴设置。第一轴承12和第二轴承13的内圈用于支撑内轴3旋转。第一齿轮10、第一轴承12的外圈以及第一外轴1同步旋转，第二齿轮11、第二轴承13的外圈以及第二外轴2同步旋转。作为示例，第一齿轮10通过键连接套设在第一轴承12的外圈上，第一外轴1与第一轴承12的外圈通过螺栓固定连接；第二齿轮11通过键连接套设在第二轴承13的外圈上，第二外轴2与第二轴承13的外圈通过螺栓固定连接。应意识到，其他合适的固定连接方式也可用于本发明中的齿轮10、轴承外圈(即第一轴承12的外圈和第二轴承13的外圈)和外轴(即第一外轴1和第二外轴2)之间的连接，只要能实现三者同步旋转即可。通过第一轴承12和第二轴承13的设置，不仅为内轴3、齿轮(即第一齿轮10和第二齿轮11)和外轴提供支撑，使得内轴3和外轴可彼此独立旋转，还确保内轴3、齿轮和外轴的同轴布置。

参照图2和图3，第一外轴1和第二外轴2的内环面与内轴3的外环面之间限定一环形空间，在所述环形空间内设置保持架4、限位架5、第一组楔块元件6和第二组楔块元件7。保持架4设置在环形空间的径向内侧，相对于限位架5更靠近内轴3。限位架5设置在环形空间的径向外侧，相对于保持架4更靠近第一外轴1和第二外轴2。第一组楔块元件6和第二组楔块元件7沿内轴3的轴向间隔设置在保持架4上。第一组楔块元件6和第二组楔块元件7均包括沿内轴3的周向均匀布置的多个楔块元件8，楔块元件8可双向楔合，其转动范围由限位架5限制。第一组楔块元件6在第一外轴1和内轴3之间选择性地传递旋转动力，第二组楔块元件7在第二外轴2和内轴3之间选择性地传递旋转动力。

进一步地，参照图2，第一外轴1和第二外轴2具有相等的内径，保持架4和限位架5具有相等的轴向长度。保持架4、限位架5和内轴3同轴设置。保持架4的内环面与内轴3的外环面接触，限位架5的外环面与第一外轴1和第二外轴2的内环面接触，以在保持架4与内轴3之间产生摩擦力，以及在限位架5与第一外轴1和第二外轴2之间产生摩擦力，摩擦力使得保持架4与内轴3同向旋转，限位架5与第一外轴1或第二外轴2同向旋转，从而保持架4和限位架5可以控制第一组楔块元件6和第二组楔块元件7往需要的方向倾斜。保持架4和限位架5彼此不接触。保持架4可相对于内轴3和限位架5转动，限位架5可相对于第一外轴1和第二外轴2转动。第一轴承12和第二轴承13可为保持架4和限位架5提供轴向定位。可选地，内轴3的外环面在毗邻保持架4和限位架5的端面处设置轴向定位挡圈，以限制保持架4和限位架5的轴向窜动。

参照图4，保持架4包括同轴依次间隔布置的三个环形板41和沿着周向均匀布置的连接柱43。连接柱43沿着轴向穿过三个环形板41，并将它们固定连接。优选地，三个环形板41具有相同的内径和外径。相邻的两个所述环形板41之间分别限定用于安装第一组楔块元件6的第一组安装空间44和用于安装第二组楔块元件7的第二组安装空间45。三个环形板41上一一对应地开设有沿着周向布置的多个通孔42。通孔42设置在环形板41的径向外侧，且其轴向平行于内轴3的轴向。通孔42用于安装楔块元件8的转轴83。

具体地，楔块元件8沿内轴3轴向的两端设有转轴83，转轴83可以让楔块元件8安装在保持架4上比较精确的位置上，并能够使楔块元件8围绕转轴83转动，同时让楔块元件8的转轴83和保持架4上的通孔42之间在保持架4的径向上存在一定的旷量，避免对楔块元件8楔合过程中产生的形变造成过多限制而影响楔块元件8正常工作。

参照图5，限位架5包括呈中空圆柱体的限位架本体51。限位架本体51开设有对应于第一组安装空间44的第一组限位槽和对应于第二组安装空间45的第二组限位槽。第一组限位槽和第二组限位槽沿着限位架本体51的轴向间隔设置。第一组限位槽和第二组限位槽均包括沿着限位架本体51的周向均匀设置的多个限位槽52。楔块元件8沿内轴3径向的外侧端位于限位槽52内，使得楔块元件8绕其转轴83的转动范围由限位槽52的侧壁限制。

参照图6-7，示出了楔块元件8在第一外轴1或第二外轴2和内轴3之间彼此楔合的状态图。楔块元件8包括与第一外轴1或第二外轴2的内环面楔合的外楔合面81，以及与内轴3的外环面楔合的内楔合面82。外楔合面81和内楔合面82关于楔块元件8的转动轴线中心对称设置。外楔合面81和内楔合面82可以是偏心圆弧线型或者对数螺旋线型，优选为对数螺旋线型。

下文将参照图6-7阐述楔块元件8与内外轴楔合或解楔(即解除楔合)的原理，其中楔块元件8为单向楔块14。需要说明的是，图6-7并非本发明实施例的示意图，其中为便于简单清楚地阐述原理，对楔块元件8做了简化处理。本发明所提及的“单向楔块”意指楔块元件8仅在围绕自身转轴做顺时针或逆时针方向旋转时发生楔合现象；“双向楔块”意指楔块元件8既在围绕自身转轴做顺时针方向旋转时发生楔合现象，也在围绕自身转轴做逆时针方向旋转时发生楔合现象。

如图6-7所示，外轴(即第一外轴1或第二外轴2)的内环面与内轴3的外环面之间的径向间距定义为EF。楔块元件8包括分别相对于转轴83径向对称设置的大直径轮廓AE和BF以及小直径轮廓EC和FD，其中大直径轮廓AE构成外楔合面81，大直径轮廓BF构成内楔合面82。AB是大直径方向，且大于径向间距EF；CD是小直径方向，且小于径向间距EF。

在外轴为主动输入件的情况下，当外轴相对于内轴3顺时针方向旋转时，参见图6，楔块元件8的外楔合面81与外轴的内环面之间的摩擦力带动楔块元件8围绕其转轴83顺时针转动，由于大直径方向AB的间距大于径向间距EF，楔块元件8便楔紧于外轴和内轴3之间形成刚性的整体，使得外轴带动内轴3沿顺时针方向同步旋转，楔块元件8进入楔合状态，从而外轴的旋转运动和载荷可以传递到内轴3。当外轴相对于内轴3逆时针方向旋转时，参见图7，楔块元件8的外楔合面81与外轴的内环面之间的摩擦力带动楔块元件8围绕其转轴83逆时针转动，由于小直径方向CD的间距小于径向间距EF，楔块元件8与外轴和内轴3脱离接触，进入解楔(即解除楔合)状态，从而外轴的旋转运动和载荷不能传递到内轴3。

在内轴3为主动输入件的情况下，当内轴3相对于外轴逆时针方向旋转时，参见图6，楔块元件8的内楔合面82与内轴3的外环面之间的摩擦力带动楔块元件8围绕其转轴83顺时针转动，由于大直径方向AB的间距大于径向间距EF，楔块元件8便楔紧于外轴和内轴3之间形成刚性的整体，使得内轴3带动外轴沿逆时针方向同步旋转，楔块元件8进入楔合状态，从而内轴3的旋转运动和载荷可以传递到外轴。当内轴3相对于外轴顺时针方向旋转时，参见图7，楔块元件8的内楔合面82与内轴3的外环面之间的摩擦力带动楔块元件8围绕其转轴83逆时针转动，由于小直径方向CD的间距小于径向间距EF，楔块元件8与外轴和内轴3脱离接触，进入解楔状态，从而内轴3的旋转运动和载荷不能传递到外轴。

可以理解的是，如果楔块元件8的安装方向与图6-7中所示方向相反，则楔块元件8与外轴和内轴3之间的楔合和解楔状态都会在相反的方向上发生。

参照图8，在本发明的旋转动力传递装置的实施例中，楔块元件8可以采用成对设置的、相互以相反的楔合方向安装的第一单向楔块14a和第二单向楔块14b。如图3-4所示，第一单向楔块14a和第二单向楔块14b通过转轴83成对地安装在保持架4的第一组安装空间44和第二组安装空间45内，转轴83通过保持架4上的通孔42固定位置并能够转动。如图8所示，第一单向楔块14a和第二单向楔块14b之间设置有弹性元件9，弹簧元件9优选地安装在保持架4上。弹性元件9优选地采用弹簧，弹簧的两端分别抵压第一单向楔块14a和第二单向楔块14b。预加载压力的弹簧将相邻的第一单向楔块14a和第二单向楔块14b向各自楔合的方向推动，以保证限位架5不管向顺时针或逆时针方向运动，弹簧都能保证其中的一个单向楔块处于楔合的位置。限位架5上的限位槽52在圆周方向的长度设定为第一单向楔块14a和第二单向楔块14b无法同时楔合。

参照图8，在外轴为主动输入件的情况下，当外轴相对于内轴3顺时针方向旋转时，第一单向楔块14a进入楔合状态，第二单向楔块14b进入解楔状态；当外轴相对于内轴3逆时针方向旋转时，第一单向楔块14a进入解楔状态，第二单向楔块14b进入楔合状态。在内轴3为主动输入件的情况下，当内轴3相对于外轴逆时针方向旋转时，第一单向楔块14a进入楔合状态，第二单向楔块14b进入解楔状态；当内轴3相对于外轴顺时针方向旋转时，第一单向楔块14a进入解楔状态，第二单向楔块14b进入楔合状态。因此，本发明的旋转动力传递装置可以实现双向楔合，从而使得内外轴同步旋转。

继续参照图8，可以判断此时是外轴逆时针方向的转速高于内轴3，或者也可以说是内轴3顺时针方向的转速高于外轴。假设此时内轴3逆时针方向的转速突然增加超过了外轴，则处于楔合状态的第二单向楔块14b会因摩擦力而以自身的转轴83为轴心沿顺时针方向旋转直到小直径轮廓EC和FD与内外轴脱离楔合，第二单向楔块14b进入解楔状态，瞬间释放内轴3和外轴的刚性连接。随着第二单向楔块14b顺时针转动，限位架5不再被第二单向楔块14b顶在固定的位置上，而是借摩擦力随着外轴相对于内轴顺时针方向转动(实际上外轴仍沿着逆时针方向转动，只是速度低于内轴3)。随着限位架5的离开，第一单向楔块14a在弹簧的作用下可以以自身的转轴83为轴心顺时针方向转动，当旋转到大直径轮廓AE和BF与内外轴楔紧时，第一单向楔块14a进入楔合状态，再次与内轴3和外轴形成刚性整体。第一单向楔块14a楔合之后，因为限位架5只能让一个单向楔块14处于楔合状态的设定，第二单向楔块14b被推离楔合的位置，进入解楔状态。

优选地，在本发明的旋转动力传递装置的实施例中，楔块元件8采用双向楔块15。图10示出了双向楔块15的剖面示意图。双向楔块15包括顺时针楔合面和逆时针楔合面。HK和JI是顺时针方向自转时的楔合面，其中HJ是大直径方向，IK是小直径方向。LO和NM是逆时针方向自转时的楔合面，LN是大直径方向，MO是小直径方向。其中，HK和LO构成外楔合面81，JI和NM构成内楔合面82。双向楔块15的中心是转轴83。以双向楔块15的轴向断面来观察，无论双向楔块15沿顺时针还是逆时针方向旋转都是大直径的方向，都会进入楔合状态。当双向楔块15处于中间位置时不楔合，因为在KO、MI位置范围内对应的直径是最小的。因此这种双向楔块15可以完全代替前述两个相反方向的单向楔块14的组合。相较于单向楔块14，采用双向楔块15可以有效地节约安装空间，同样的空间内能够容纳更多的楔块元件，以分散楔合瞬间的扭矩冲击和压力，延长旋转动力传递装置的使用寿命。

参照图9，双向楔块15通过转轴83可旋转地安装在保持架4的第一组安装空间44和第二组安装空间45内。双向楔块15与限位槽52一一对应地设置。为使双向楔块15与内外轴的工作面更好地保持接触，优选地，限位槽52内设置弹性元件9。弹性元件9的一端抵接双向楔块15，另一端与限位槽52的侧壁固定连接。预压的弹性元件9推动双向楔块15压向限位槽52的另一侧壁。弹性元件9优选地采用弹簧。弹性元件9和双向楔块15在限位架本体51的周向上交替设置。双向楔块15沿着圆周方向均匀地布置在保持架4与限位架5之间，在保持架4和限位架5的操控下所有同组双向楔块15的动作都是一致的。如图11所示，双向楔块15绕自身转轴83顺时针方向旋转从而与内外轴楔紧传递动力。如图12所示，双向楔块15绕自身转轴83逆时针方向旋转从而与内外轴楔紧传递动力。

本发明的旋转动力传递装置的实施例中，成对设置的单向楔块14或者双向楔块15安装固定的方式可以是多样的，可以采用常见的弹性保持架4以保证楔块元件8与内外轴的良好接触。

由于楔块元件8可以双向楔合，本发明的旋转动力传递装置在与车辆原有的动力总成系统耦合时，可以不用考虑楔块元件8的楔合方向，大大降低安装难度。

本发明的旋转动力传递装置通过设置共用保持架4和限位架5的第一组楔块元件6和第二组楔块元件7、内轴3以及彼此独立旋转的第一外轴1和第二外轴2，能够实现根据内外轴的旋转方向和转速差在内外轴之间选择性地传递旋转动力。当内轴3作为主动输入件时，第一外轴1和第二外轴2作为被动输出件，因第一齿轮10与第一外轴1同步旋转，第二齿轮1与第二外轴2同步旋转，故也可以说，第一齿轮10和第二齿轮11作为被动输出件。当第一外轴1或第二外轴2作为主动输入件时，或者可以说当第一齿轮10或第二齿轮11作为主动输入件时，内轴3作为被动输出件。

实施例2：

本发明的实施例2提供一种旋转动力传递装置，该装置与实施例1相同的部分不再赘述，此处仅描述实施例2不同于实施例1的部分。

参照图13，实施例2中的保持架4包括呈中空圆柱体的保持架本体46。保持架本体46开设有沿轴向间隔设置的第一组安装槽和第二组安装槽。第一组安装槽和第二组安装槽均包括沿着保持架4的周向均匀设置的多个安装槽47。安装槽47与限位架5上设置的限位槽52一一对应地设置。

参照图14-16，实施例2中的楔块元件8采用双向楔块15。双向楔块15、安装槽47和限位槽52彼此一一对应地设置。双向楔块15、安装槽47和限位槽52沿着内轴3轴向的长度一致。双向楔块15沿内轴3径向的外侧端位于限位槽52内，沿内轴3径向的内侧端位于安装槽47内，双向楔块15可在安装槽47内转动。

为使双向楔块15与内外轴的工作面更好地保持接触，优选地，限位槽52内设置弹性元件9。弹性元件9的一端抵接双向楔块15，另一端与限位槽52的侧壁固定连接。预压的弹性元件9推动双向楔块15压向限位槽52的另一侧壁。弹性元件9优选地采用弹簧。弹性元件9和双向楔块15在限位架本体51的周向上交替设置。

实施例2中的双向楔块15具有转动轴线，但不具有转轴83。双向楔块15的外楔合面81和内楔合面82分别位于内轴3径向的两个最远端，因此旋转动力传递装置工作时，双向楔块15承受的摩擦力矩较大。在具有转轴83的设计中，该摩擦力矩会施加到转轴83上，在实际应用中有可能因力矩过大而导致转轴83发生故障失效。本实施例中取消转轴83，避免了转轴83故障失效的问题，摩擦力矩由整个双向楔块15承担，提高了旋转动力传递装置的可靠性和耐用性。

优选地，参照图14-16，在内轴3的横截面上观察，双向楔块15位于限位槽52内的部分和位于安装槽47内的部分的左右轮廓线均为同心圆弧，使得限位槽52和安装槽47的槽壁能够跟所述圆弧部分一直相切，为双向楔块15提供准确可靠的定位，并控制所有同组楔块朝需要的方向倾斜的一致性。

下文将阐述本发明的旋转动力传递装置与车辆变速箱结合可实现车辆换档过程中动力传输不中断。

实施例3：

参照图17，本发明的实施例3提供一种车辆动力总成系统，包括电动机16、两档变速箱以及本发明实施例1或2中所述的旋转动力传递装置。电动机16的输出轴与旋转动力传递装置的内轴3固定连接，旋转动力传递装置的第一齿轮10和第二齿轮11分别与两档变速箱的一档齿轮17和二档齿轮18啮合连接。变速箱输出轴19上固定连接两个同步器，用于分别操控一档齿轮17和二档齿轮18与变速箱输出轴19的耦合与断开。

参照图18，内轴3作为旋转动力传递装置的主动输入件从电动机16获得动力，作为旋转动力传递装置的被动输出件的第一齿轮10与变速箱的一档齿轮17连接，第二齿轮11与变速箱的二档齿轮18连接。假设第一齿轮10与一档齿轮17的齿数比为1:2，第二齿轮11与二档齿轮18的齿数比为2:1。

当车辆在某档位下正常行驶时，旋转动力传递装置的第一齿轮10和第二齿轮11均与内轴3同向等速旋转，假设此时内轴3、第一齿轮10和第二齿轮11的转速为V，则根据前述齿数比设置，变速箱一档齿轮17的转速是第一齿轮10的1/2倍，即0.5V；二档齿轮18的转速是第二齿轮11的2倍，即2V。

当车辆在一档档位行驶时，变速箱输出轴19的转速与一档齿轮17相同，即0.5V。此时进行由一档到二档的升档操作，在不断开一档同步器的情况下直接接合二档同步器，由于二档齿轮18的转速较高，因此变速箱输出轴19和一档齿轮17的转速一起被同步为二档齿轮18的转速，即2V，同时与一档齿轮17接合的第一齿轮10的转速升为4V。参见前文对图10的阐述，一旦被动输出件的转速在同方向上超过了主动输入件的转速，则对应的那组楔块元件会进入解楔状态。回到该升档操作，第一齿轮10的转速升为4V，已大大超过了内轴3的转速V，此时第一组楔块元件6进入解楔状态，内轴3与第一外轴1或第一齿轮10之间的动力传递中断，此时再断开一档同步器完成升档操作。传统的升档操作为先断开低档再接合高档，而本发明的车辆动力总成系统的升档操作为先接合高档再断开低档，两相比较，本发明在车辆升档操作过程中不存在档位接合空窗期，即变速箱输出轴19始终与某个档位齿轮连接，因而能够实现升档过程中动力传输不中断。

接下来阐述降档操作，当车辆在二档档位行驶时，变速箱输出轴19的转速与二档齿轮18相同，即2V。此时进行由二档到一档的降档操作，在不断开二档同步器的情况下直接接合一档同步器，由于变速箱输出轴19的转速较高，因此一档齿轮17的转速被同步为变速箱输出轴19的转速，即2V，同时与一档齿轮17接合的第一齿轮10的转速升为4V，已大大超过了内轴3的转速V，如前所述，此时第一组楔块元件6处于解楔状态，内轴3与第一外轴1或第一齿轮10之间的动力传递中断。接着断开二档同步器，此时由第一齿轮10和一档齿轮17带动变速箱输出轴19旋转，当第一齿轮10的转速降为低于内轴3的转速时，第一组楔块元件6重新进入楔合状态，实现在一档档位下动力由电动机至变速器输出轴19的传输，完成整个降档操作。传统的降档操作为先断开高档再接合低档，而本发明的车辆动力总成系统的降档操作为先接合低档再断开高档，两相比较，本发明在车辆降档操作过程中不存在档位接合空窗期，即变速箱输出轴19始终与某个档位齿轮连接，因而能够实现降档过程中动力传输不中断。

实施例4：

参照图19，本发明的实施例4提供一种车辆动力总成系统，包括发动机20、单离合器21、变速箱以及本发明实施例1或2中所述的旋转动力传递装置，发动机20与单离合器21连接，单离合器21的输出轴与旋转动力传递装置的内轴3固定连接。变速箱包括奇数档输入轴24和偶数档输入轴25，奇数档输入轴24固定连接奇数档输入齿轮22，偶数档输入轴25固定连接偶数档输入齿轮23。旋转动力传递装置的第一齿轮10和第二齿轮11分别与奇数档输入齿轮22和偶数档输入齿轮23啮合连接。变速箱输出轴19与差速器31连接。

本实施例的车辆动力总成系统在奇偶数档位之间换档的原理与实施例3相同，在此不再赘述。在传统的具有单离合器的车辆动力总成系统中，换档操作的第一步必须先分离单离合器，在离合器断开的情况下切换档位齿轮，从而导致换档过程中存在动力传输中断的时间段。在本发明实施例4提供的车辆动力总成系统中，换档操作中不用先分离单离合器21，而是始终保持单离合器21的接合，只需先接合目标新档位，然后再断开原本连接的旧档位即可完成换档操作，使得车辆在换档操作过程中既不存在发动机与变速箱输入轴之间的离合器断开的时刻，也不存在档位接合空窗期，即变速箱输出轴始终与某个档位齿轮连接，因而能够实现换档过程中动力传输不中断，避免了传统离合器换档带来的顿挫感。

需要说明的是，当需要在奇数档之间或者偶数档之间降档时，本实施例中的车辆动力总成系统可以采用依次降档的方式，例如，当需要从5档降到3档时，可以先从5档降到4档，然后再从4档降到3档。或者，可以依照传统的换档方式实现直接从5档切换到3档，也可以在车辆控制系统中设置切换到相邻的4档或2档即可。

对于采用内燃机的发动机20而言，还会遇到诸如长下坡路段行驶时需要利用发动机进行制动的情况，即利用发动机运转的阻力来使车辆减速的过程。如图11所示，内轴3在发动机20的驱动下沿逆时针方向旋转，当变速箱某一档位的齿轮接合时，对应的一组楔块元件围绕自身转轴顺时针方向旋转并进入楔合状态。当进入长下坡路段时，变速箱保持该档位的接合，油门松开，车辆的实际行驶速度大于在该档位和油门下应有的行驶速度，即，与该档位对应的外轴与内轴3同向旋转，但转速大于内轴3的转速。在转速差的作用下，该组楔块元件围绕自身转轴逆时针方向旋转先进入解楔状态，然后继续旋转进入另一侧的楔合状态，从而实现车轮通过变速箱来带动发动机运转。发动机旋转要克服压缩阻力、排气阻力、摩擦阻力以及带动各种附件的阻力等，当车轮带动发动机运转时，这些阻力都由车轮传过来的力来克服，从而达到降低车轮转速的目的。

实施例5：

参照图20，本发明的实施例5提供一种车辆动力总成系统，包括发动机20、双离合变速箱30、差速器31以及本发明实施例1或2中所述的旋转动力传递装置。发动机20与双离合变速箱30连接，双离合变速箱30包括奇数档输出轴28和偶数档输出轴29，奇数档输出轴28固定连接奇数档输出齿轮26，偶数档输出轴29固定连接偶数档输出齿轮27。奇数档输出齿轮26和偶数档输出齿轮27分别与旋转动力传递装置的第一齿轮10和第二齿轮11啮合连接，内轴3与差速器31的输入端连接。

在此实施例中，双离合变速箱30包括第一离合器和第二离合器。第一离合器与奇数档输入轴24连接，第二离合器与偶数档输入轴25连接。第一齿轮10和第二齿轮11作为主动输入件，内轴3作为被动输出件。

本实施例的车辆动力总成系统在奇偶数档位之间换档时可以实现不中断的动力传输。升档操作以一档升二档为例，车辆在一档档位行驶，第一离合器接合，一档齿轮的同步器接合，奇数档输出齿轮26带动第一齿轮10旋转，从而第一外轴1带动内轴3同向同步旋转。进行升档操作时，在不断开一档同步器和第一离合器的情况下直接接合二档同步器和第二离合器，偶数档输出齿轮27带动第二齿轮11旋转，使得第二齿轮11与第一齿轮10同向旋转，但转速高于第一齿轮10。在第二齿轮11和内轴3的转速差的作用下，第二组楔块元件7进入楔合状态，使得内轴3的转速提高至与第二齿轮11相同，在此过程中第一组楔块元件6进入解楔状态，实现动力的不中断传输。此时再断开一档同步器和第一离合器，完成整个升档操作。

降档操作以二档降一档为例，车辆在二档档位行驶，第二离合器结合，二档齿轮的同步器结合，偶数档输出齿轮27带动第二齿轮11旋转，从而第二外轴2带动内轴3同向同步旋转。进行换档操作时，在不断开二档同步器和第二离合器的情况下直接接合一档同步器和第一离合器，奇数档输出齿轮26带动第一齿轮10旋转，使得第一齿轮10与第二齿轮11同向旋转，但转速低于第二齿轮11。然后再断开二档同步器和第二离合器，第二齿轮11带动内轴3的转速开始下降，当内轴3的转速低于第一齿轮10的转速时，第一组楔块元件6由解楔状态切换到楔合状态，第二组楔块元件7由楔合状态切换到解楔状态，使得内轴3与第一齿轮10同步旋转，实现动力的不中断传输，从而完成整个降档操作。

与实施例4相同，当需要在奇数档之间或者偶数档之间降档时，本实施例中的车辆动力总成系统可以采用依次降档的方式，例如，当需要从5档降到3档时，可以先从5档降到4档，然后再从4档降到3档。或者，可以依照传统的换档方式实现直接从5档切换到3档，也可以在车辆控制系统中设置切换到相邻的4档或2档即可。

本发明的旋转动力传递装置与双离合变速箱30配套使用，无需考虑两个离合器上的摩擦片分离结合的工程标定难题，在双离合器摩擦片任意的结合速度和分离速度下都能实现换档期间动力不中断地传输，换档过程极其顺滑，避免了双离合器换档顿挫以及摩擦片因为频繁离合造成过热的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种旋转动力传递装置，包括第一外轴(1)、第二外轴(2)、内轴(3)、第一轴承(12)、第一齿轮(10)、第二轴承(13)和第二齿轮(11)，所述第一轴承(12)、所述第一外轴(1)、所述第二外轴(2)和所述第二轴承(13)沿着所述内轴(3)的轴向依次套设在所述内轴(3)上，且均与所述内轴(3)同轴设置；所述第一轴承(12)和所述第二轴承(13)的内圈用于支撑所述内轴(3)旋转；所述第一齿轮(10)、所述第一轴承(12)的外圈以及所述第一外轴(1)同步旋转；所述第二齿轮(11)、所述第二轴承(13)的外圈以及所述第二外轴(2)同步旋转；

所述第一外轴(1)和所述第二外轴(2)的内环面与所述内轴(3)的外环面之间限定一环形空间；

所述旋转动力传递装置还包括设置在所述环形空间内的保持架(4)、限位架(5)、第一组楔块元件(6)和第二组楔块元件(7)；所述保持架(4)设置在所述环形空间的径向内侧，所述限位架(5)设置在所述环形空间的径向外侧；所述第一组楔块元件(6)和所述第二组楔块元件(7)沿所述内轴(3)的轴向间隔设置在所述保持架(4)上；所述第一组楔块元件(6)和所述第二组楔块元件(7)均包括沿所述内轴(3)的周向均匀布置的多个双向楔块(15)；所述双向楔块(15)的转动范围由所述限位架(5)限制；

所述第一组楔块元件(6)在所述第一外轴(1)和所述内轴(3)之间选择性地传递旋转动力，所述第二组楔块元件(7)在所述第二外轴(2)和所述内轴(3)之间选择性地传递旋转动力。

2.如权利要求1所述的旋转动力传递装置，其特征在于：所述保持架(4)、所述限位架(5)和所述内轴(3)同轴设置；所述保持架(4)的内环面与所述内轴(3)的外环面接触，所述限位架(5)的外环面与所述第一外轴(1)和所述第二外轴(2)的内环面接触；所述保持架(4)可相对于所述内轴(3)和所述限位架(5)转动，所述限位架(5)可相对于所述第一外轴(1)和所述第二外轴(2)转动。

3.如权利要求2所述的旋转动力传递装置，其特征在于：所述限位架(5)包括呈中空圆柱体的限位架本体(51)，所述限位架本体(51)开设有沿轴向间隔设置的第一组限位槽和第二组限位槽；所述第一组限位槽和所述第二组限位槽均包括沿着所述限位架本体(51)的周向均匀设置的多个限位槽(52)；所述双向楔块(15)与所述限位槽(52)一一对应地设置，所述双向楔块(15)沿所述内轴(3)径向的外侧端位于所述限位槽(52)内。

4.如权利要求3所述的旋转动力传递装置，其特征在于：所述限位槽(52)内设置弹性元件(9)；所述弹性元件(9)的一端抵接所述双向楔块(15)，另一端与所述限位槽(52)的侧壁固定连接，所述弹性元件(9)和所述双向楔块(15)在所述限位架本体(51)的周向上交替设置。

5.如权利要求3所述的旋转动力传递装置，其特征在于：所述保持架(4)包括沿着轴向方向依次间隔布置的三个环形板(41)，相邻的两个所述环形板(41)之间分别限定用于安装所述第一组楔块元件(6)的第一组安装空间(44)和用于安装所述第二组楔块元件(7)的第二组安装空间(45)；所述第一组安装空间(44)与所述第一组限位槽对应设置，所述第二组安装空间(45)与所述第二组限位槽对应设置。

6.如权利要求5所述的旋转动力传递装置，其特征在于：所述双向楔块(15)沿所述内轴(3)轴向的两端设有转轴(83)；相邻的两个所述环形板(41)上一一对应地开设有沿着周向布置的多个通孔(42)，所述通孔(42)的轴向平行于所述内轴(3)的轴向，用于安装所述双向楔块(15)的所述转轴(83)。

7.如权利要求3所述的旋转动力传递装置，其特征在于：所述保持架(4)包括呈中空圆柱体的保持架本体(46)；所述保持架本体(46)开设有沿轴向间隔设置的第一组安装槽和第二组安装槽；所述第一组安装槽和所述第二组安装槽均包括沿着所述保持架本体(46)的周向均匀设置的多个安装槽(47)；所述安装槽(47)与所述限位槽(52)一一对应地设置；所述双向楔块(15)沿所述内轴(3)径向的内侧端位于所述安装槽(47)内，所述双向楔块(15)可在所述安装槽(47)内转动。

8.一种车辆动力总成系统，包括电动机(16)、两档变速箱以及如权利要求1-7中任一项所述的旋转动力传递装置，所述电动机(16)的输出轴与所述旋转动力传递装置的所述内轴(3)固定连接，所述第一齿轮(10)和所述第二齿轮(11)分别与所述两档变速箱的一档齿轮(17)和二档齿轮(18)啮合连接。

9.一种车辆动力总成系统，包括发动机(20)、单离合器(21)、变速箱以及如权利要求1-7中任一项所述的旋转动力传递装置，所述发动机(20)与所述单离合器(21)连接，所述单离合器(21)的输出轴与所述旋转动力传递装置的所述内轴(3)固定连接，所述变速箱包括奇数档输入轴(24)和偶数档输入轴(25)，所述奇数档输入轴(24)固定连接奇数档输入齿轮(22)，所述偶数档输入轴(25)固定连接偶数档输入齿轮(23)，所述第一齿轮(10)和所述第二齿轮(11)分别与所述奇数档输入齿轮(22)和所述偶数档输入齿轮(23)啮合连接。

10.一种车辆动力总成系统，包括发动机(20)、双离合变速箱(30)、差速器(31)以及如权利要求1-7中任一项所述的旋转动力传递装置，所述发动机(20)与所述双离合变速箱(30)连接，所述双离合变速箱(30)包括奇数档输出轴(28)和偶数档输出轴(29)，所述奇数档输出轴(28)固定连接奇数档输出齿轮(26)，所述偶数档输出轴(29)固定连接偶数档输出齿轮(27)，所述奇数档输出齿轮(26)和所述偶数档输出齿轮(27)分别与所述旋转动力传递装置的所述第一齿轮(10)和所述第二齿轮(11)啮合连接，所述内轴(3)与所述差速器(31)的输入端连接。

Images