必要说明：本说明书的正文及所有附图中，相同或相似的构件及其特征 部位均采用相同的标记符号，所以本说明书只在它们第一次出现时给予详细 说明，其后再次出现时将不再给予重复的详细阐述。
如图1～图4所示，本实用新型的第一实施例是一个呈轮-轴传动形式的 单向超越离合器。其中，第一接合元件50是阻挡环100的基准环，第二接合 元件80是附属阻挡环的属主环，第二轴套206是附属限位环的属主环。第一 接合元件50套装在第二轴套206的光滑段上，二者间的轴承216单向限制住 第一接合元件50，该轴承又被卡环210a单向限制在第二轴套206上。第二接 合元件80套装在第二轴套206的花键齿段上，二者间由花键齿周向固定。第 一接合元件50与第二接合元件80组成工作接合机构。嵌合弹簧160安装在 第二接合元件80的非嵌合端面与弹簧座162之间。弹簧座162则被卡环210b 轴向限定在第二轴套206的外端侧。阻挡环100径向上位于工作接合机构之 内，其滑动端面124朝向第一接合元件50的基准端面70，与附属阻挡环组成 阻挡嵌合机构，与镶嵌在第二轴套206上的限位销134组成限位嵌合机构。 波形约束弹簧120置于阻挡环100与第二轴套206外花键齿的端面之间。
在如图2所示的第二接合元件80上，第二接合齿82为横截面呈锯齿形 的径向齿，该齿均布在其嵌合端面的外环侧，附属阻挡齿142均布在其嵌合 端面的内环侧。附属阻挡齿142与第二接合齿82径向上连成一体，其齿顶面 就是阻挡工作面148。为简化结构和方便制造，附属阻挡齿的阻挡工作面148、 齿侧面150a和齿根面146分别与第二接合齿齿顶面84、齿侧面88a和齿根面 86完全共面。即，附属阻挡齿142完全由第二接合齿82的径向延伸部分充当。 除了没有附属阻挡齿，以及接合齿齿顶面具有一定弧度以外，第一接合元件 50的嵌合端面的布局和齿形完全等同于第二接合元件80。
在图3所示的阻挡环100中，阻挡齿102一体均布在环状基体112的外 环面上，限位凹槽136一体均布在环状基体112的内环面上。轴向上，阻挡 齿102明显高于环状基体112。阻挡齿齿顶面104就是阻挡工作面108，阻挡 齿齿侧面110a、110b所形成的齿槽能容纳附属阻挡齿142，其间周向自由度 大于零。阻挡齿102的顶端为阻挡环的嵌合端，其底端面即为阻挡环100的 周向滑动端面124。
如图4(a)、(b)和(e)所示，第一接合元件50与第二接合元件80组成既是 传力嵌合机构又是分离嵌合机构的单向工作接合机构，阻挡环100与附属阻 挡环组成单向阻挡嵌合机构，该二嵌合机构的周向自由度可以为零。第二轴 套206上的限位销134与阻挡环100的限位凹槽136组成限位嵌合机构(图 中虚线部分)，该机构的周向自由度X大于阻挡嵌合机构的入口裕度K，即， X＞K，其中(相关符号表示对应点间的圆周角)。以这样的 效果来确定限位嵌合机构与阻挡嵌合机构周向相对位置及各自构件的周向尺 寸，即，在阻挡嵌合机构嵌合的状态下，限位销134必须能够接触到限位凹 槽136的限位工作面138b。另外，嵌合状态下， D t < AG ‾ < D c (横线符号表示 轴向距离，下同)，其中，Dt代表工作接合机构在非设计的分离超越方向上的 起始分离高度，其在设计的分离超越方向上的起始分离高度恒为零，Dc代表 工作接合机构的全齿接合深度，代表阻挡嵌合机构的最小阻挡高度。超 越工况下各机构的相互关系如图4(c)、(d)所示。
不难理解，本实施例中限位凹槽136及作为附属限位齿的限位销134周 向均布三个，阻挡环100和附属阻挡环各有三个均布的完全一致的径向齿102 和142，附属阻挡齿142周向上正好是第二接合齿82的径向延伸的安排都不 是必需的，而纯粹是出于简化结构和工艺等的需要。对于附属阻挡环无法与 其属主环一体形成的特殊情况，可以采用事先将它单独制作出来，再事后把 它与属主环以或焊接或过盈配合等的方式加以刚性组合的方法来处理。同样 道理，约束弹簧120也可以是波形弹簧以外的其它任何形式的弹性体。
下面结合工作过程并参照图1和图4对本实施例作进一步的说明。
在嵌合状态下，第一接合元件50上的转矩(由图1的左侧观看为逆时针 方向)经工作接合机构传给第二接合元件80，再经花键副传给第二轴套206， 或者反转时沿相反路线传递。当两接合元件在设计的相互分离方向上的相对 转速大于零时，即，出现图4(c)、(d)中箭头所示的相对转动时，超越离合器 便开始分离超越，第二接合齿82和第一接合齿52之间将克服压合弹簧160 的弹力而沿二者的分离齿面58a和88a相互滑转爬升，直至二者的轴向分离 距离达到Dc。由于有参数 AG ‾ < D c 的制约，以及阻挡环100被约束弹簧120相 对静止在第一接合元件50上，因此，只要阻挡嵌合机构的入口裕度K不远离 其下限值，超越分离的过程就足以确保在阻挡嵌合机构的轴向分离距离第一 次同步达到Dc时，附属阻挡齿阻挡工作面148就已经跃上阻挡齿阻挡工作面 108并建立起轴向阻挡关系。在该阻挡工况中，第二接合元件80相对第一接 合元件50和阻挡环100的转动为跳跃式滑转，其跳跃或碰撞的幅度为Dc与 之间的差值。如图4(c)、(d)所示，当与第二接合元件80周向固定的限位销 134抵触到限位凹槽136的限位工作面138a时，阻挡环100便被限位销134 驱动着相对第一接合元件50同步滑转，阻挡环100与附属阻挡齿142也随即 处于相对静止状态，阻挡嵌合机构的阻挡工况得以稳定。
相对于现有技术，以上分离阻挡过程简单可靠，阻挡环100被动地静止 在其基准环第一接合元件50上，建立起阻挡关系之前，不需要该环在周向或 轴向上做任何的事情，不存在任何的运动响应、空行程以及驱动摩擦力等问 题，一切分离动作，均由与附属阻挡环刚性一体的从动环这个导致分离阻挡 动作的原动件自己来执行，这将特别有利于阻挡关系的建立，更明显优于现 有技术。而且，将阻挡环100布置在工作接合机构径向之内，也降低了残余 转矩和磨损消耗。另外，本实施例的阻挡工作面108还可以是具有升角λ的 螺旋面，λ＜δ。于是，当δ＞0且0＜λ＜δ时，附属阻挡齿142将因对顶 接触的两阻挡工作面不能自锁而相对滑转爬升，令阻挡嵌合机构的轴向分离 距离等于或大于Dc，直至限位销134抵触到限位凹槽136的限位工作面138a。 也就是说，经过适当的设计，我们可以得到令两接合元件之间零接触或无接 触的超越转动工况。由于λ≤max(0，δ)的限制，阻挡嵌合机构中双方阻 挡齿齿顶间的对顶接触，要么在δ＞0时不能自锁，要么在δ＜0能自锁但却 被参数 AG ‾ < D c 所带来的跳跃式滑转模式所破坏，因此，无论正向还是反向超 越，没有限位嵌合机构的作用，阻挡环100都不可能自动跟随第二接合元件 80一体转动，而是静止在第一接合元件50的基准端面70上。
所以，本实施例的嵌合复位非常简单和自然，反向超越即可。即，只要 令第二接合元件80相对于第一接合元件50作与图4(c)和4(d)中箭头反向的相 对转动，附属阻挡齿142都能滑离阻挡齿阻挡工作面108，与第二接合齿82 一起同步嵌合复位。而在附属阻挡齿阻挡工作面148的前点A点还未滑离阻 挡齿阻挡工作面108的前点G点之前，第二接合齿82已经周向错过了第一接 合齿齿槽口的情况下，嵌合复位就需要转过一个齿才可完成，但绝不会出现 卡死或崩齿现象。因为有 D t < AG ‾ , 也就是起始分离高度的限制，所以，两接 合齿52和82必然反向超越分离。同时，限位销134抵触到限位凹槽136的 限位工作面138b时，附属阻挡齿齿顶面148的后点B并没有错过阻挡齿齿槽 入口的H点，整个齿顶面148仍处于阻挡齿齿槽入口的上方。由上述说明可 见，相对现有技术，本实施例之嵌合复位过程，机理简单，过程可靠，除了 需要弹簧160提供嵌合压力之外，与该弹簧的尺寸、具体性能参数以及稳定 与否没有任何关系。彻底消除了嵌合弹簧160对阻挡嵌合机构嵌合复位过程 的影响，令变换嵌合压力以及调节弹簧尺寸成为基本可能。自然地，弹簧160 的制造精度、成本及离合器装配要求将大为降低，使用寿命明显提高。
本实施例也可以做牙嵌式安全离合器使用，或者将卡环210换成调节螺 母164，第二轴套206的外端相应处加工出螺纹，成为可调节的安全离合器， 或者将两接合齿设计为正梯形截面的上相安全离合器，或者还可变形为如图5 所示的具备双向安全离合器。双向安全离合器中最好使用具有双向阻挡功能 的阻挡嵌合机构。该机构与单向阻挡的阻挡嵌合机构的工作原理和基本结构 和参数要求几乎完全一样，区别仅仅在于，双向阻挡嵌合机构中的入口裕度 K必须大于自控离合器的齿顶阻挡角Θ，以及，以这样的效果来确定限位嵌 合机构与阻挡嵌合机构周向相对位置及各自构件的周向尺寸，即，限位嵌合 机构不得妨碍阻挡嵌合机构在两个方向上建立阻挡关系，而以两机构可同时 居中嵌合的定位为最佳。在双向阻挡机构的嵌合复位过程中，K＞Θ参数限制 足以保证反向超越时嵌合复位的成功，而不会进入反向分离阻挡工况。双向 阻挡嵌合机构中，附属阻挡齿142周向上最好由两个第二接合齿82的径向延 伸部分分体组成，齿体中部呈不连续状。
需要指出的是，本实施例中对阻挡环100的约束不是必需的，这样做的 目的只是为了绝对确保阻挡嵌合机构能在第一时间内建立起轴向阻挡关系。 而约束的方式也不限于弹簧压缩一种，还可以是用磁性材料制作第一接合元 件50或阻挡环100的全部或局部以造成二者磁性吸合的方式，或者将阻挡环 100制成带轴肩的弹性开口环的方式，或者制成带锥形回转面的弹性开口环， 或者是径向弹性力作用在阻挡环100的局部锥形回转面上，比如弹簧滚珠以 及弹性卡环等的径向压迫方式。关于阻挡环100，附属阻挡环(齿)以及阻挡 环100的约束方法，在本专利申请人提出的实用新型专利“基本型牙嵌式自 锁差速器”以及“压合式牙嵌单、双向超越离合器”中有更详尽细致的描述， 该两专利整体上被本申请所参引，在此不再予以详述。
需要说明的是，由于阻挡嵌合机构以及限位嵌合机构的基本结构、基本 关系、基本参数要求以及基本工作原理和过程完全相同或类似，所以以下实 施例中将不再给于重复说明，而只对具体结构进行必要解释。
如上所述，图5所示牙嵌式双向安全离合器具有轴-轴传动形式，与图1 实施例基本相同，不同之处在于，其限位嵌合机构的径向凸起132形成在阻 挡环100的内孔面上，而限位凹槽136形成在第二轴套206上。具有相对高 的可靠性，装配也更简单了。
图6给出的是本实用新型的最简实施例，具有孔-轴传动形式的超越离 合器或安全离合器。第一接合元件50与第一轴套204呈刚性一体形式，轮齿 214直接形成在第二接合元件80的外圆柱面上。其与前两个实施例的最大不 同在于，阻挡嵌合机构的组成双方轴向上位置互换了。即，附属阻挡环以第 一接合元件50为其属主环，阻挡环100以第二接合元件80为其基准环。因 此，阻挡环100轴向上不再固定，并通过将其自身制成带外轴肩的弹性开口 环的自约束方式实现与第二接合元件80的轴向固定，分离阻挡过程同于现有 技术。相应地，附属限位环为与附属阻挡环的周向固定，其属主环也换成了 第一接合元件50。附属限位齿仍由限位销134充当。
只要将本实施例的工作过程视为第一接合元件50相对第二接合元件80 转动和分离，其分离阻挡和嵌合复位过程就完全同上，这里不再重复说明。 但应该指出的是，除了由于阻挡环100的轴向随动带来了空行程问题外，本 实施例仍然具有图1、图5实施例的众多有点。而且，呈锥形孔状的基准端面 70对摩擦力的放大具有提升δ角和减轻或消除嵌合复位过程中弹簧160影响 的作用。
图7给出的是本实用新型用于孔-轴传动形式的封装超越离合器的结构 示意图。第一接合元件50与第一轴套204刚性一体，阻挡环100套装在其接 合齿外的台阶形圆柱面上，以台阶端面为其基准端面70。第二接合元件80以 嵌合端面相对的方式套装在第一轴套204上，与第一接合元件50组成工作接 合机构，并通过其外圆柱面上的花键齿与管状壳体226周向固定以传递转矩。 管状壳体226内圆柱面上形成有花键齿212，外圆柱面上形成有固定齿圈用的 键槽230和卡环槽232。波形约束弹簧120安装在花键齿212的端面与阻挡环 100的环状基体之间。限位销134径向地镶嵌在管状壳体226上的相应孔中， 与形成在阻挡环100环状基体上的限为凹槽136构成限位嵌合机构。环形端 盖224a和224b通过螺钉228被分别固定在其两端的开口端面上，并通过轴 承216和密封圈218与第一轴套204径向固定或密封。压合弹簧160安装在 第二接合元件80环形端盖224b之间。
对比图1实施例，不难发现两者实质上是呈内外环互为翻转的关系。所 以，二者几乎具有完全相同的特点，除了后者的残余转矩稍大之外。
图8给出的是本实用新型用于弹簧钢球安全离合器的结构示意图。第一 接合元件50由钢球毂90的一端套装在第二轴套206无螺纹端的外圆柱面上， 并被卡环210轴向固定。第二轴套206与钢球毂90制成刚性一体。阻挡环100 置于第一接合元件50嵌合端的端面圆形凹槽内。阻挡齿102一体均布在环状 基体的外圆柱面上，径向凸起132一体均布在该环状基体的内圆柱面上。该 径向凸起132与形成在第二轴套206相应外圆柱面上的限位凹槽136构成限 位嵌合机构。约束弹簧120安装在阻挡环100的环状基体与钢球毂90之间， 迫使阻挡环100贴紧端面圆形凹槽的壁面，即基准端面70，令后者静止在该 基准端面70上。钢球60放置在钢球毂90的轴向通孔中，在其部分球体于一 个方向上嵌入第一接合元件50相应端面上的凹槽的同时，仍有部分球体于另 一个方向上顶在第二接合元件80的端面上。第二接合元件80由钢球毂90的 另一端套在第二轴套206螺纹端的外圆柱面上。附属于其上的附属阻挡齿142 穿过钢球毂90上的避让通孔，与阻挡环100组成阻挡嵌合机构。弹簧160安 装在第二接合元件80与调节螺母164之间。调节螺母164以螺纹形式联结在 第二轴套206的外螺纹上。锥形衬套208用于固定联接第二轴套206与第二 转轴，由螺栓220和螺纹孔对其轴向施力。
尽管本实施例与图1所示实施例有着明显的不同，但均以第一接合元件 50为阻挡环100的基准环，均以第二接合元件80为附属阻挡环的属主环，均 以与第二接合元件周向固定的第二轴套206为附属限位环的属主环。所以， 从阻挡嵌合机构和限位嵌合机构的角度分析，二者是完全一样的，二机构有 着完全一样的工作过程和优点。这里不再重复说明。另外，很显然地，二机 构也可以径向上布置到钢球嵌合机构的外圆柱面上，但残余转矩明显增大。
图9给出的是本实用新型用于牙嵌式自锁差速器的结构示意图。以中心 环形式出现的第一接合元件50嵌于主动传力环240的内孔中并被卡环210轴 向固定，两个第二接合元件80安装在主动传力环240的两端，四环的嵌合端 面两两相对组成两个实为分离嵌合机构的工作接合机构，以及两个传力嵌合 机构。两个弹簧160从两端分别压住第二接合元件80以保证嵌合压力的持续 存在，两个弹簧160的外端受到两个弹簧座162的支撑。而两个弹簧座162 则分别受到套装在其内孔中的两个第二轴套206的外轴肩的轴向限位。该两 个第二轴套206分别以花键联接的方式与两个第二接合元件80内孔周向固 定，第二轴套206内孔中加工有传递转矩到输出半轴(未示出)用的花键齿。两 个阻挡环100分别以嵌合端面朝向第二接合元件80的形式安装在第一接合元 件50的端面圆形凹槽内，以该凹槽内壁为基准端面，以第一接合元件50为 基准环。阻挡齿102一体均布在环状基体的外圆柱面上，限位凹槽136一体 均布在该环状基体的内圆柱面上。限位凹槽136与镶嵌在第二轴套206相应 外圆柱面上的限位销134构成限位嵌合机构。两个约束弹簧120分别安装在 阻挡环100的环状基体与第二轴套206的外花键齿的内端面之间，将阻挡环 100压紧在基准端面上。主动传力环240的四个径向凸耳内呈径向地加工有中 心环拆卸孔。整个差速器轴向上具有完全对称的布局和结构，所有构件上的 接合齿、传力齿数量完全同一，并且周向均布，同时，第一接合元件50及主 动传力环240两端面的径向齿周向上严格同位。
以上仅仅是本实用新型针对其有限实施例给予的描述和图示，具有一定 程度的特殊性，但应该理解的是，所提及的实施例都是用来进行说明的，其 各种变化、等同、互换以及更动结构或各构件的布置，都将被认为未脱离开 本实用新型构思的精神和范围。