CN216555179U - 旋转动力传递装置及车辆动力总成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的旋转动力传递装置及车辆动力总成系统包括同轴设置的第一内轴、第二内轴和外轴。第一内轴包括大直径轴段和小直径轴段。第二内轴套设在第一内轴的小直径轴段上，外轴套设在第一内轴的大直径轴段和第二内轴上。保持架和限位架由内至外设置在由第一内轴的大直径轴段和第二内轴的外环面与外轴的内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，且摆动范围由限位架限制。第一组楔块元件在外轴和第一内轴之间选择性地传递旋转动力，第二组楔块元件在外轴和第二内轴之间选择性地传递旋转动力。采用该旋转动力传递装置的车辆动力传动总成系统，可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

本实用新型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。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型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，本实用新型采用的主要技术方案包括：

第一方面，本实用新型提供一种旋转动力传递装置，包括同轴设置的第一内轴、第二内轴和外轴；所述第一内轴包括大直径轴段和小直径轴段；所述第二内轴套设在所述第一内轴的所述小直径轴段的外周，所述外轴套设在所述第一内轴的所述大直径轴段和所述第二内轴的外周；所述第一内轴和所述第二内轴彼此独立转动；

一环形空间限定在所述第一内轴的所述大直径轴段和所述第二内轴的外环面与所述外轴的内环面之间；

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；所述保持架套设在所述第一内轴和所述第二内轴的外周；所述限位架套设在所述保持架的外周，且彼此不接触；所述保持架和所述限位架具有相等的轴向长度；所述第一组楔块元件和所述第二组楔块元件沿所述外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外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外轴和所述第一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外轴和所述第二内轴之间选择性地传递旋转动力。

可选地，所述保持架、所述限位架和所述外轴同轴设置；所述保持架的内环面的一部分与所述第一内轴的所述大直径轴段的外环面接触，另一部分与所述第二内轴的外环面接触；所述限位架的外环面与所述外轴的内环面接触；所述保持架可相对于所述第一内轴、所述第二内轴和所述限位架转动，所述限位架可相对于所述外轴转动。

可选地，所述限位架包括环形的限位架本体，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；所述第一组限位槽与所述第一组楔块元件对应设置，所述第二组限位槽与所述第二组楔块元件对应设置；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第一内轴或所述第二内轴径向的外侧端位于所述限位槽内。

可选地，所述保持架包括环形的保持架本体；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第一内轴或所述第二内轴径向的内侧端位于所述安装槽内。

可选地，同一组安装槽内相邻的所述安装槽被沿轴向延伸设置的保持块间隔开；所述保持块上设置弹性元件安装座；弹性元件的一端抵接所述双向楔块，另一端与所述弹性元件安装座固定连接，所述弹性元件和所述双向楔块在所述保持架本体的周向上交替设置。

可选地，所述双向楔块包括顺时针外楔合面、逆时针外楔合面、顺时针内楔合面和逆时针内楔合面；所述顺时针外楔合面和所述顺时针内楔合面分别为所述双向楔块顺时针旋转时与所述外轴的内环面楔合的轮廓面，以及与所述第一内轴的所述大直径轴段的外环面或者所述第二内轴的外环面楔合的轮廓面；且所述顺时针外楔合面和所述顺时针内楔合面关于所述双向楔块的转动轴线中心对称设置；所述逆时针外楔合面和所述逆时针内楔合面分别为所述双向楔块逆时针旋转时与所述外轴的内环面楔合的轮廓面，以及与所述第一内轴的所述大直径轴段的外环面或者所述第二内轴的外环面楔合的轮廓面；且所述逆时针外楔合面和所述逆时针内楔合面关于所述双向楔块的转动轴线中心对称设置。

可选地，所述旋转动力传递装置还包括设置在所述环形空间内的第一轴承和第二轴承；所述第一轴承和所述第二轴承分别设置在所述保持架和所述限位架的轴向两端；所述第一轴承的内圈与所述第一内轴的所述大直径轴段的外环面固定连接，外圈与所述外轴的内环面固定连接；所述第二轴承的内圈与所述第二内轴的外环面固定连接，外圈与所述外轴的内环面固定连接。

第二方面，本实用新型提供一种车辆动力总成系统，包括电动机、两档变速箱以及如前所述的旋转动力传递装置；所述两档变速箱包括一档主动齿轮和二档主动齿轮；所述电动机的输出轴与所述旋转动力传递装置的所述外轴固定连接；所述一档主动齿轮与所述第一内轴和所述第二内轴中的其中之一固定连接，所述二档主动齿轮与所述第一内轴和所述第二内轴中的另一个固定连接。

第三方面，本实用新型提供一种车辆动力总成系统，包括发动机、单离合器、变速箱以及如前所述的旋转动力传递装置，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外轴固定连接，所述变速箱包括奇数档输入轴和偶数档输入轴，所述偶数档输入轴与所述第一内轴和所述第二内轴中的其中之一固定连接，所述奇数档输入轴与所述第一内轴和所述第二内轴中的另一个固定连接。

第四方面，本实用新型提供一种车辆动力总成系统，包括发动机、双离合变速箱、差速器以及如前所述的旋转动力传递装置，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；所述外轴与所述差速器的输入端连接；所述奇数档输出轴与所述第一内轴和所述第二内轴中的其中之一固定连接，所述偶数档输出轴与所述第一内轴和所述第二内轴中的另一个固定连接。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型的旋转动力传递装置，由于采用共用保持架40和限位架50的第一组楔块元件61和第二组楔块元件62、外轴30以及彼此独立旋转的第一内轴10和第二内轴20，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61在外轴30和第一内轴10之间选择性地传递旋转动力，以及第二组楔块元件62在外轴30和第二内轴20之间选择性地传递旋转动力。当外轴30作为主动输入件时，第一内轴10和第二内轴20作为被动输出件；当第一内轴10或第二内轴20作为主动输入件时，外轴30作为被动输出件。由于第一组楔块元件61和第二组楔块元件62均采用可以双向楔合的双向楔块，本实用新型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，可以不用考虑第一组楔块元件61和第二组楔块元件62的楔合方向，大大降低安装难度。相对于现有技术而言，本实用新型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为本实用新型的旋转动力传递装置的分解示意图；

图2为本实用新型的旋转动力传递装置的剖面示意图；

图3为本实用新型的旋转动力传递装置的部分装配示意图；

图4为图1中的限位架的结构示意图；

图5为图1中的保持架的结构示意图；

图6为图1中的双向楔块的剖面轮廓示意图；

图7为图1中的双向楔块逆时针旋转楔合的示意图；

图8为图7的放大示意图；

图9为图1中的双向楔块顺时针旋转楔合的示意图；

图10为本实用新型的旋转动力传递装置与电动车结合的车辆动力总成系统的示意图；

图11为本实用新型的车辆动力总成系统换档原理图；

图12为本实用新型的旋转动力传递装置与单离合器结合的车辆动力总成系统的示意图；

图13为本实用新型的旋转动力传递装置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】

10：第一内轴；11：大直径轴段；12：小直径轴段；13：第一轴承；

20：第二内轴；21：第二轴承；

30：外轴；

40：保持架；41：保持架本体；42：安装槽；43：保持块；44：弹性元件安装座；

50：限位架：51：限位架本体；52：限位槽；53：限位块；

60：双向楔块；61：第一组楔块元件；62：第二组楔块元件：63：顺时针外楔合面；64：逆时针外楔合面；65：顺时针内楔合面；66：逆时针内楔合面；

70：弹性元件；

80：电动机；

90：两档变速箱；91：一档主动齿轮；92：二档主动齿轮；93：一档被动齿轮；94：二档被动齿轮；95：一档同步器；96：二档同步器；97：两档变速箱输出轴；

100：发动机；101：单离合器；

200：变速箱；210：奇数档输入轴；220：偶数档输入轴；230：奇数档输入齿轮组；240：偶数档输入齿轮组；250：奇数档输出齿轮组；260：偶数档输出齿轮组；270：变速箱输出轴；

300：双离合变速箱；380：偶数档输出轴；390：奇数档输出轴；

400：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实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型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、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型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，本实用新型的实施例1提供一种旋转动力传递装置，包括同轴设置的第一内轴10、第二内轴20和外轴30。第一内轴10包括大直径轴段11和小直径轴段12。第二内轴20套设在第一内轴10的小直径轴段12的外周，外轴30套设在第一内轴10的大直径轴段11和第二内轴20的外周。第一内轴10与第二内轴20彼此独立转动。需要说明的是，部件名称“大直径轴段11”和“小直径轴段12”中的“大”和“小”并不是对第一内轴10直径数值或数值范围的限定，仅是为了描述第一内轴10具有两个不同直径的轴段，其中一个轴段的直径大于另一个轴段的直径，从而使得第一内轴10构造成阶梯轴。

参照图2和图3，一环形空间限定在第一内轴10的大直径轴段11和第二内轴20的外环面与外轴30的内环面之间。本实用新型的旋转动力传递装置还包括设置在在所述环形空间内的保持架40、限位架50、第一组楔块元件61和第二组楔块元件62。保持架40套设在第一内轴10和第二内轴20的外周，限位架50套设在保持架40的外周，且彼此不接触。第一组楔块元件61和第二组楔块元件62沿外轴30的轴向间隔设置在保持架40上。第一组楔块元件61和第二组楔块元件62均包括沿外轴30的周向均匀布置的多个双向楔块60，双向楔块60的转动范围由限位架50限制。第一组楔块元件61在外轴30和第一内轴10之间选择性地传递旋转动力，第二组楔块元件62在外轴30和第二内轴20之间选择性地传递旋转动力。

参照图2，本实用新型的旋转动力传递装置还包括设置在所述环形空间内的第一轴承13和第二轴承21。第一轴承13和第二轴承21分别设置在保持架40和限位架50的轴向两端。第一轴承13的内圈与第一内轴10的大直径轴段11的外环面固定连接，外圈与外轴30的内环面固定连接。第二轴承21的内圈与第二内轴20的外环面固定连接，外圈与外轴30的内环面固定连接。通过设置第一轴承13和第二轴承21，不仅为第一内轴10、第二内轴20和外轴30提供支撑，使得第一内轴10与外轴30可彼此独立旋转、以及第二内轴20与外轴30可彼此独立旋转，同时还确保了第一内轴10、第二内轴20和外轴30的同轴布置。

进一步地，参照图2，第一内轴10的大直径轴段11和第二内轴20具有相等的外径，保持架40和限位架50具有相等的轴向长度。保持架40、限位架50和外轴30同轴设置。保持架40和限位架50彼此不接触。保持架40的内环面的一部分与第一内轴10的大直径轴段11的外环面接触，另一部分与第二内轴20的外环面接触，限位架50的外环面与外轴30的内环面接触，以在保持架40与第一内轴10和/或第二内轴20之间产生摩擦力，以及在限位架50与外轴30之间产生摩擦力，摩擦力使得保持架40与第一内轴10和/或第二内轴20同向旋转，限位架50与外轴30同向旋转，从而保持架40和限位架50可以控制第一组楔块元件61和第二组楔块元件62往需要的方向倾斜。保持架40可相对于第一内轴10、第二内轴20和限位架50转动，限位架50可相对于外轴30转动。第一轴承13和第二轴承21可为保持架40和限位架50提供轴向定位。可选地，第一内轴10的大直径轴段11和第二内轴20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40和限位架50的轴向窜动。

参照图4，限位架50包括环形的限位架本体51。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。第一组限位槽与第一组楔块元件61对应设置，第二组限位槽与第二组楔块元件62对应设置。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。同一组限位槽内相邻的限位槽52被沿轴向延伸设置的限位块53间隔开。双向楔块60与限位槽52一一对应地设置。

参照图5，保持架40包括环形的保持架本体41。保持架本体41开设有沿轴向间隔设置的第一组安装槽和第二组安装槽。第一组安装槽与第一组楔块元件61对应设置，第二组安装槽与第二组楔块元件62对应设置。第一组安装槽和第二组安装槽均包括沿着保持架本体41的周向均匀设置的多个安装槽42。同一组安装槽内相邻的安装槽42被沿轴向延伸设置的保持块43间隔开。安装槽42与限位槽52一一对应地设置。在保持架40和限位架50的操控下，所有同组双向楔块60的动作都是一致的。

参照图3和图8，双向楔块60、安装槽42和限位槽52彼此一一对应地设置。双向楔块60、安装槽42和限位槽52沿着外轴30轴向的长度一致。双向楔块60沿第一内轴10或第二内轴20径向的外侧端位于限位槽52内，使得双向楔块60的转动范围由限位槽52两侧的限位块53限制。双向楔块60沿第一内轴10或第二内轴20径向的内侧端位于安装槽42内。

为使双向楔块60与内外轴的环形面更好地保持接触，保持块43上设置弹性元件安装座44，安装槽42内设置弹性元件70。弹性元件70的一端抵接双向楔块60，另一端与弹性元件安装座44固定连接。弹性元件70和双向楔块60在保持架本体41的周向上交替设置。预压的弹性元件70推动双向楔块60压向安装槽42另一侧的保持块43。弹性元件70优选地采用弹簧。本领域应意识到，弹性元件安装座44也可以设置在限位块53上，相应地，弹性元件70和双向楔块60在限位架本体51的周向上交替设置。需要说明的是，此处“内外轴的环形面”包括外轴30的内环面、第一内轴10的大直径轴段11的外环面和第二内轴20的外环面。

参照图6，示出了双向楔块60在内外轴的横截面上的剖面轮廓示意图。双向楔块60包括顺时针外楔合面63、逆时针外楔合面64、顺时针内楔合面65和逆时针内楔合面66。这些楔合面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，有利于楔合时减少应力并延长使用寿命。顺时针外楔合面63和顺时针内楔合面65分别为双向楔块60顺时针旋转时与外轴30的内环面楔合的轮廓面，以及与第一内轴10的大直径轴段11的外环面或者第二内轴20的外环面楔合的轮廓面。优选地，顺时针外楔合面63和顺时针内楔合面65关于双向楔块60的转动轴线中心对称设置。逆时针外楔合面64和逆时针内楔合面66分别为双向楔块60逆时针旋转时与外轴30的内环面楔合的轮廓面，以及与第一内轴10的大直径轴段11的外环面或者第二内轴20的外环面楔合的轮廓面。优选地，逆时针外楔合面64和逆时针内楔合面66关于双向楔块60的转动轴线中心对称设置。

具体地，HK为顺时针外楔合面63，JI为顺时针内楔合面65，其中HJ是双向楔块60顺时针方向自转时的大直径方向，IK是小直径方向。LO为逆时针外楔合面64，NM为逆时针内楔合面66，其中LN是双向楔块60逆时针方向自转时的大直径方向，MO是小直径方向。双向楔块60沿大直径方向的间距大于环形空间的径向厚度，沿小直径方向的间距小于环形空间的径向厚度。双向楔块60无论沿顺时针还是逆时针方向旋转都会进入大直径的轮廓面，从而进入与内外轴的环形面楔紧的楔合状态。当双向楔块60处于中间位置时，在KO、MI位置范围内对应的径向间距小于环形空间的径向厚度，因此双向楔块60不楔合。相对于成对地设置单向楔块，在环形空间内设置双向楔块60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。

进一步地，双向楔块60位于限位槽52内的部分和位于安装槽42内的部分的左右轮廓线均为同心圆弧，使得限位块53和保持块43的侧壁能够跟所述圆弧部分一直相切，为双向楔块60提供准确可靠的定位，并控制同组所有楔块朝需要的方向倾斜的一致性。

参照图7-9，示出了双向楔块60在外轴300和第一内轴10或第二内轴20之间彼此楔合的状态图。其中，图7和8示出了双向楔块60顺时针方向旋转从而与内外轴楔合传递动力。图9示出了双向楔块60逆时针方向旋转从而与内外轴楔合传递动力。下文将阐述双向楔块60与内外轴楔合的原理。

参照图6-7，在外轴30为主动输入件的情况下，当外轴30相对于内轴(即第一内轴10或第二内轴20)顺时针方向旋转，且双向楔块60的顺时针外楔合面63与外轴30的内环面之间的摩擦力足够带动双向楔块60围绕其转动轴线朝着大直径轮廓HJ顺时针转动时，由于双向楔块60大直径方向HJ的间距大于环形空间的径向厚度，双向楔块60便楔紧于外轴30和内轴之间形成刚性的整体，使得外轴30带动内轴同步顺时针旋转，双向楔块60进入楔合状态，从而外轴30的旋转运动和载荷可以传递到内轴。在内轴为主动输入件的情况下，当内轴相对于外轴30逆时针方向旋转，保持架40在摩擦力的作用下随着内轴一起逆时针方向转动，从而导致双向楔块60倾斜，该倾斜方向导致双向楔块60围绕其转动轴线朝着大直径轮廓HJ顺时针转动，进而双向楔块60的顺时针外楔合面63和顺时针内楔合面65可以进入楔合状态，使得内轴带动外轴30同步逆时针旋转，将内轴的旋转运动和载荷传递到外轴30。

参照图6和9，在外轴30为主动输入件的情况下，当外轴30相对于内轴逆时针方向旋转，且双向楔块60的逆时针外楔合面64与外轴30的内环面之间的摩擦力足够带动双向楔块60围绕其转动轴线朝着大直径轮廓LN逆时针转动时，由于双向楔块60大直径方向LN的间距大于环形空间的径向厚度，双向楔块60便楔紧于外轴30和内轴之间形成刚性的整体，使得外轴30带动内轴同步逆时针旋转，双向楔块60进入楔合状态，从而外轴30的旋转运动和载荷可以传递到内轴。在内轴为主动输入件的情况下，当内轴相对于外轴30顺时针方向旋转，保持架40在摩擦力的作用下随着内轴一起顺时针方向转动，从而导致双向楔块60倾斜，该倾斜方向导致双向楔块60围绕其转动轴线朝着大直径轮廓LN逆时针转动，进而双向楔块60的逆时针外楔合面64和逆时针内楔合面66可以进入楔合状态，使得内轴带动外轴30同步顺时针旋转，将内轴的旋转运动和载荷传递到外轴30。

由于双向楔合60既可以在围绕自身转动轴线顺时针方向旋转时发生楔合现象，也可以在围绕自身转动轴线逆时针方向旋转时发生楔合现象，因此，本实用新型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，可以不用考虑双向楔块60的楔合方向，大大降低安装难度。

本实用新型的旋转动力传递装置通过设置共用保持架40和限位架50的第一组楔块元件61和第二组楔块元件62、外轴30以及彼此独立旋转的第一内轴10和第二内轴20，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。当外轴30作为主动输入件时，第一内轴10和第二内轴20作为被动输出件。当第一内轴10或第二内轴20作为主动输入件时，外轴30作为被动输出件。下文将阐述本实用新型的旋转动力传递装置与车辆变速箱结合可实现车辆换档时动力传输不中断。

实施例2：

参照图10，本实用新型的实施例2提供一种车辆动力总成系统，包括电动机80、两档变速箱90以及本实用新型实施例1中所述的旋转动力传递装置。两档变速箱90包括一档主动齿轮91、二档主动齿轮92、一档被动齿轮93和二档被动齿轮94。两档变速箱输出轴97上固定连接一档同步器95和二档同步器96，用于分别操控一档被动齿轮93和二档被动齿轮94与两档变速箱输出轴97的耦合与断开。电动机80的输出轴与旋转动力传递装置的外轴30固定连接。一档主动齿轮91与第一内轴10的小直径轴段12固定连接，二档主动齿轮92与第二内轴20固定连接。本领域技术人员能意识到替选方案可如此设置：一档主动齿轮91与第二内轴20固定连接，二档主动齿轮92与第一内轴10的小直径轴段12固定连接。

参照图11，外轴30作为旋转动力传递装置的主动输入件从电动机80获得动力，作为旋转动力传递装置的被动输出件的第一内轴10与两档变速箱90的一档主动齿轮91连接，第二内轴20与二档主动齿轮92连接。假设一档主动齿轮91与一档被动齿轮93的齿数比为1:2，二档主动齿轮92与二档被动齿轮94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内轴10和第二内轴20均与外轴30同向等速旋转，假设此时外轴30、一档主动齿轮91和二档主动齿轮92的转速为V，则根据前述齿数比设置，一档被动齿轮93的转速是一档主动齿轮91的1/2倍，即0.5V；二档被动齿轮94的转速是二档主动齿轮92的2倍，即2V。

当车辆在一档档位行驶时，两档变速箱输出轴97的转速与一档被动齿轮93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95的情况下直接接合二档同步器96，由于二档被动齿轮94的转速较高，因此两档变速箱输出轴97和一档被动齿轮93的转速一起被同步为二档被动齿轮94的转速，即2V，同时与一档被动齿轮93接合的一档主动齿轮91的转速升为4V，进而可知第一内轴10的转速升为4V。此时，被动输出件第一内轴10的转速(4V)在同方向上超过了主动输入件外轴30的转速(V)，则对应的第一组楔块元件61会进入解楔状态，外轴30与第一内轴10之间的动力传递中断，此时再断开一档同步器95完成升档操作。由于两组楔块元件共用保持架40和限位架50，第一组楔块元件61解楔后被限制在和第二组楔块元件62相同的位置上，倾斜方向也相同，避免了第一组楔块元件61在相反方向上楔合造成系统动力传递的冲突。传统的升档操作为先断开低档再接合高档，而本实用新型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，本实用新型在车辆升档操作过程中不存在档位接合空窗期，即两档变速箱输出轴97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，两档变速箱输出轴97的转速与二档被动齿轮94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96的情况下直接接合一档同步器95，由于两档变速箱输出轴97的转速较高，因此一档被动齿轮93的转速被同步为两档变速箱输出轴97的转速，即2V，同时与一档被动齿轮93接合的一档主动齿轮91的转速升为4V，即第一内轴10的转速已大大超过了外轴30的转速V，如前所述，此时第一组楔块元件61进入解楔状态，外轴30与第一内轴10之间的动力传递中断。接着断开二档同步器，此时由一档主动齿轮91和一档被动齿轮93带动两档变速箱输出轴97旋转，当一档主动齿轮91的转速降为低于外轴30的转速时，第一组楔块元件61重新进入楔合状态，实现在一档档位下动力由电动机至两档变速箱输出轴97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，而本实用新型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，本实用新型在车辆降档操作过程中不存在档位接合空窗期，即两档变速箱输出轴97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3：

参照图12，本实用新型的实施例3提供一种车辆动力总成系统，包括发动机100、单离合器101、变速箱200以及本实用新型实施例1中所述的旋转动力传递装置。发动机100与单离合器101连接。变速箱包括奇数档输入轴210、偶数档输入轴220和变速箱输出轴270。奇数档输入轴210固定连接奇数档输入齿轮组230，偶数档输入轴220固定连接偶数档输入齿轮组240。奇数档输出齿轮组250和偶数档输出齿轮组260通过同步器与变速箱输出轴270连接。本领域技术人员能意识到同步器也可设置在奇数档输入轴210和/或偶数档输入轴220上。变速箱输出轴270与差速器400连接。

单离合器101的输出轴与旋转动力传递装置的外轴30固定连接。奇数档输入齿轮组230与第一内轴10的小直径轴段12固定连接，偶数档输入齿轮组240与第二内轴20固定连接。本领域技术人员能意识到替选方案可如此设置：奇数档输入齿轮组230与第二内轴20固定连接，偶数档输入齿轮组240与第一内轴10的小直径轴段12固定连接。

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2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。在本实用新型实施例3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101，而是始终保持单离合器101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270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100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7所示，假设外轴30在发动机100的驱动下沿顺时针方向旋转，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，与该档位对应的内轴与外轴30同向旋转，但转速大于外轴30的转速。在转速差的作用下，该组楔块元件围绕自身转动轴线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4：

参照图13，本实用新型的实施例4提供一种车辆动力总成系统，包括发动机100、双离合变速箱300、差速器400以及本实用新型实施例1中所述的旋转动力传递装置。发动机100与双离合变速箱300连接。双离合变速箱300包括奇数档输入轴210、偶数档输入轴220、奇数档输出轴390和偶数档输出轴380。奇数档输入齿轮组230与奇数档输入轴210固定连接，奇数档输出齿轮组250与奇数档输出轴390通过同步器连接。偶数档输入齿轮组240与偶数档输入轴220通过同步器连接，偶数档输出齿轮组260与偶数档输出轴380固定连接。

外轴30与差速器400的输入端连接。奇数档输出轴390与第一内轴10的小直径轴段12固定连接，偶数档输出轴380与第二内轴20固定连接。本领域技术人员能意识到替选方案可如此设置：奇数档输出轴390与第二内轴20固定连接，偶数档输出轴380与第一内轴10的小直径轴段12固定连接

在此实施例中，双离合变速箱300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210连接，第二离合器与偶数档输入轴220连接。第一内轴10和第二内轴20作为主动输入件，外轴30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，奇数档输出轴390带动第一内轴10旋转，从而第一内轴10带动外轴30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，偶数档输出轴380带动第二内轴20旋转，使得第二内轴20与第一内轴10同向旋转，但转速高于第一内轴10。在第二内轴20和外轴30的转速差的作用下，第二组楔块元件62进入楔合状态，使得外轴30的转速提高至与第二内轴20相同，在此过程中第一组楔块元件61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，偶数档输出轴380带动第二内轴20旋转，从而第二内轴20带动外轴30同向同步旋转。进行降档操作时，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，奇数档输出轴390带动第一内轴10旋转，使得第一内轴10与第二内轴20同向旋转，但转速低于第二内轴20。然后再断开二档同步器和第二离合器，第二内轴20带动外轴30的转速开始下降，当外轴30的转速低于第一内轴10的转速时，第一组楔块元件61由解楔状态切换到楔合状态，第二组楔块元件62由楔合状态切换到解楔状态，使得外轴30与第一内轴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3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。

本实用新型的旋转动力传递装置与双离合变速箱300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。

在本实用新型的描述中，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型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，包括同轴设置的第一内轴(10)、第二内轴(20)和外轴(30)；所述第一内轴(10)包括大直径轴段(11)和小直径轴段(12)；所述第二内轴(20)套设在所述第一内轴(10)的所述小直径轴段(12)的外周，所述外轴(30)套设在所述第一内轴(10)的所述大直径轴段(11)和所述第二内轴(20)的外周；所述第一内轴(10)和所述第二内轴(20)彼此独立转动；

一环形空间限定在所述第一内轴(10)的所述大直径轴段(11)和所述第二内轴(20)的外环面与所述外轴(30)的内环面之间；

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(40)、限位架(50)、第一组楔块元件(61)和第二组楔块元件(62)；所述保持架(40)套设在所述第一内轴(10)和所述第二内轴(20)的外周；所述限位架(50)套设在所述保持架(40)的外周，且彼此不接触；所述保持架(40)和所述限位架(50)具有相等的轴向长度；所述第一组楔块元件(61)和所述第二组楔块元件(62)沿所述外轴(30)的轴向间隔设置在所述保持架(40)上；所述第一组楔块元件(61)和所述第二组楔块元件(62)均包括沿所述外轴(30)的周向均匀布置的多个双向楔块(60)；所述双向楔块(60)的转动范围由所述限位架(50)限制；

所述第一组楔块元件(61)在所述外轴(30)和所述第一内轴(10)之间选择性地传递旋转动力，所述第二组楔块元件(62)在所述外轴(30)和所述第二内轴(20)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(40)、所述限位架(50)和所述外轴(30)同轴设置；所述保持架(40)的内环面的一部分与所述第一内轴(10)的所述大直径轴段(11)的外环面接触，另一部分与所述第二内轴(20)的外环面接触；所述限位架(50)的外环面与所述外轴(30)的内环面接触；所述保持架(40)可相对于所述第一内轴(10)、所述第二内轴(20)和所述限位架(50)转动，所述限位架(50)可相对于所述外轴(30)转动。

3.如权利要求1所述的旋转动力传递装置，其特征在于：所述限位架(50)包括环形的限位架本体(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；所述第一组限位槽与所述第一组楔块元件(61)对应设置，所述第二组限位槽与所述第二组楔块元件(62)对应设置；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(60)与所述限位槽(52)一一对应地设置，所述双向楔块(60)沿所述第一内轴(10)或所述第二内轴(20)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：所述保持架(40)包括环形的保持架本体(41)；所述保持架本体(41)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(41)的周向均匀设置的多个安装槽(42)；所述安装槽(42)与所述限位槽(52)一一对应地设置；所述双向楔块(60)沿所述第一内轴(10)或所述第二内轴(20)径向的内侧端位于所述安装槽(42)内。

5.如权利要求4所述的旋转动力传递装置，其特征在于：同一组安装槽内相邻的所述安装槽(42)被沿轴向延伸设置的保持块(43)间隔开；所述保持块(43)上设置弹性元件安装座(44)；弹性元件(70)的一端抵接所述双向楔块(60)，另一端与所述弹性元件安装座(44)固定连接，所述弹性元件(70)和所述双向楔块(60)在所述保持架本体(41)的周向上交替设置。

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(60)包括顺时针外楔合面(63)、逆时针外楔合面(64)、顺时针内楔合面(65)和逆时针内楔合面(66)；所述顺时针外楔合面(63)和所述顺时针内楔合面(65)分别为所述双向楔块(60)顺时针旋转时与所述外轴(30)的内环面楔合的轮廓面，以及与所述第一内轴(10)的所述大直径轴段(11)的外环面或者所述第二内轴(20)的外环面楔合的轮廓面；且所述顺时针外楔合面(63)和所述顺时针内楔合面(65)关于所述双向楔块(60)的转动轴线中心对称设置；所述逆时针外楔合面(64)和所述逆时针内楔合面(66)分别为所述双向楔块(60)逆时针旋转时与所述外轴(30)的内环面楔合的轮廓面，以及与所述第一内轴(10)的所述大直径轴段(11)的外环面或者所述第二内轴(20)的外环面楔合的轮廓面；且所述逆时针外楔合面(64)和所述逆时针内楔合面(66)关于所述双向楔块(60)的转动轴线中心对称设置。

7.如权利要求1所述的旋转动力传递装置，其特征在于：所述旋转动力传递装置还包括设置在所述环形空间内的第一轴承(13)和第二轴承(21)；所述第一轴承(13)和所述第二轴承(21)分别设置在所述保持架(40)和所述限位架(50)的轴向两端；所述第一轴承(13)的内圈与所述第一内轴(10)的所述大直径轴段(11)的外环面固定连接，外圈与所述外轴(30)的内环面固定连接；所述第二轴承(21)的内圈与所述第二内轴(20)的外环面固定连接，外圈与所述外轴(30)的内环面固定连接。

8.一种车辆动力总成系统，包括电动机(80)、两档变速箱(90)以及如权利要求1-7中任一项所述的旋转动力传递装置；所述两档变速箱(90)包括一档主动齿轮(91)和二档主动齿轮(92)；所述电动机(80)的输出轴与所述旋转动力传递装置的所述外轴(30)固定连接；所述一档主动齿轮(91)与所述第一内轴(10)和所述第二内轴(20)中的其中之一固定连接，所述二档主动齿轮(92)与所述第一内轴(10)和所述第二内轴(20)中的另一个固定连接。

9.一种车辆动力总成系统，包括发动机(100)、单离合器(101)、变速箱(200)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(100)与所述单离合器(101)连接，所述单离合器(101)的输出轴与所述旋转动力传递装置的所述外轴(30)固定连接，所述变速箱(200)包括奇数档输入轴(210)和偶数档输入轴(220)，所述偶数档输入轴(220)与所述第一内轴(10)和所述第二内轴(20)中的其中之一固定连接，所述奇数档输入轴(210)与所述第一内轴(10)和所述第二内轴(20)中的另一个固定连接。

10.一种车辆动力总成系统，包括发动机(100)、双离合变速箱(300)、差速器(400)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(100)与所述双离合变速箱(300)连接；所述双离合变速箱(300)包括奇数档输出轴(390)和偶数档输出轴(380)；所述外轴(30)与所述差速器(400)的输入端连接；所述奇数档输出轴(390)与所述第一内轴(10)和所述第二内轴(20)中的其中之一固定连接，所述偶数档输出轴(380)与所述第一内轴(10)和所述第二内轴(20)中的另一个固定连接。

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