联轴器技术领域
本发明涉及纤维复合材料制成的位移补偿联轴器领域。
特别地，本发明涉及一种联轴器，包括由整块合成材料制成的第一连接构件，且第
一构件具有连接第一驱动元件的第一法兰部，沿第一法兰部的径向向外延伸的隔板部，
第二法兰部，和从隔板部外周向第二法兰部延伸的管状结构部，由整块合成材料制成的
第二连接构件，且第二连接构件具有连接第二传动元件的第一法兰部，沿第一法兰部的
径向向外延伸的隔板部，第二法兰部，和从隔板部外周向第二法兰部延伸的管状结构部，
在第二法兰部连接第一连接构件和第二连接构件的连接元件。
背景技术
这种类型的联轴器给予角位移、径向和轴向的位移的补偿，这些位移是在传动轴的
传动元件的旋转轴间可能发生的。至少两个沿轴向彼此间隔设置的隔板用于补偿角度和/
或较大的径向位移。传动轴旋转过程中，连接构件的隔板部弹性变形提供想要的效果。
这种类型的补偿联轴器的特别应用包括驱动火车、船等，联轴器设置在发动机和变速箱
之间的传动轴。该种应用的特点是轴向空间受限。具体而言，移动发动机或变速箱乃至
安装或拆卸他们之间的联轴器是不可能的或者是极其复杂和昂贵的。
US6,095,924A公开了一种上述类型的联轴器解决这些问题。特别是，可以在驱动元
件之间不移动后一驱动元件安装联轴节。也就是说，联轴节能很容易的在发动机和变速
箱之间的安装控件插入或拆下。在装配中，通过连接第一连接构件的第一法兰部到第一
传动元件上将第一连接构件连接到第一传动元件上。由于没有第二连接构件，这种情况
下，第一法兰部可以从第一连接构件的侧面用螺栓固定到第一传动元件的法兰上，该侧
面稍后会被第二连接构件覆盖。因此，可以在接近接收或支持第一传动元件的结构处设
置隔板部。随后，第二连接构件插入第一连接构件和第二传动元件之间。因为第二连接
构件的第一法兰部被联轴器的管状结构防护，第二连接构件的第一法兰部可以仅从后面
通过螺栓固定到第二传动元件的法兰上，为了接近相应的螺栓安装或拆卸他们，在第二
传动元件法兰的后面和相应的壳体或支撑结构之间需要提供足够的空间。这样减小了第
一连接构件和第二连接构件的隔板部之间的轴向距离，从而缩小在第一传动元件和第二
传动元件的旋转轴之间可能的补偿位移的范围。
另一种具有硫化纤维层制成的连接构件的联轴器在US1,664,052中公开。连接构件
有骨架或星形的柔韧部，连接构件从外部用传统的方式连接在驱动元件之间，因此，柔
韧部之间的距离仍然很小。
发明内容
本发明的目的在于，在不消弱传递扭矩或增加材料耗用的前提下，提高联轴器的轴
向长度的补偿能力。
上述技术问题通过权利要求1所述的联轴器解决。尤其是本发明提供一种联轴器，
包括由整块合成材料制成的第一连接构件，且具有连接第一传动元件的第一法兰部，从
第一法兰部沿径向向外延伸的隔板部，第二法兰部，和从隔板部外周向第二法兰部延伸
的管状结构部；由整块合成材料制成的第二连接构件，具有连接第二传动元件的第一法
兰部，从第一法兰部沿径向向外延伸的隔板部，第二法兰部，和从隔板部外周向第二法
兰部延伸的管状结构部；以及在第二法兰部连接第一连接构件和第二连接构件的连接元
件，其中，每个管状结构部上设有两个以上的凹部，凹部在圆周方向上通过非凹部彼此
隔开。凹部以如下方式设置，在第一连接构件和第二连接构件的第一相对位置，第一连
接构件的凹部面对第二连接构件的凹部一起形成进入联轴器内部的孔洞，在第二相对位
置，第一连接构件和第二连接构件的凹部分别偏离，并面对非凹部。
和US6,095,924A相比，本发明所述联轴器在提供至少相同补偿能力和相同的扭矩
传递水平时，具有更小的轴向长度。
装配时当连接构件的凹部彼此对准时，形成孔洞，连接元件和装配工具(fittingtools)
可以通过孔洞插入并操作，将第二连接构件的第一法兰部连接到第二传动元件。于是，
不再需要在第二传动元件相应法兰的后面留出装配用的额外空间。这样减少了驱动元件
的壳体或支撑结构所需要的装配空间，或者允许使用长一些的联轴器用来增加位移补偿
能力。总的来说，本发明所述联轴器的补偿能力和轴向长度的比值较好。
尽管设置了凹部，本发明所述联轴器在不增加材料耗用的情况下仍然有很高的抗扭
刚度，因为在联轴器的运转模式下，两个连接构件的凹部在圆周方向是彼此偏离的，以
至于面对非凹部，在圆周方向的偏离也能确保高弯曲安全性，减小材料应力，尤其是连
接构件的管状结构部。
在优选的实施方式中，第二法兰部从管状结构部的外部径向延伸，在圆周方向上被
凹部断开。在连接构件已经被固定到驱动元件后，第二法兰能够很容易的从外面连接，
第二法兰部的中断处在第一相对位置可以进入联轴器的内部，第二法兰部在非凹部的部
分能提高联轴器的抗扭刚度和弯曲安全性。
第一连接构件的凹部分别在相邻的连接构件之间延伸，且每个被架于第二连接构件
的非凹部，第二连接构件的非凹部在相邻的连接构件之间延伸。因此，转矩流主要沿着
非凹部前行，从而避免在凹部的过载和屈曲。
第一连接构件和第二连接构件可以是相同的形状，至少隔板部、管状结构部、第二
法兰部可以是相同的形状。他们也可是彼此对称的以减少加工成本。
又另一优选的实施方式中，第一连接构件和第二连接构件的凹部以相同的样式设置，
所述样式为，在联轴器运转时周向相互偏离保证高的弯曲安全性和抗扭刚度。
进一步的，管状结构部向内或向外的突起形成的凸起部。凹部分别设置在所述凸起
部，以进一步提高弯曲安全性。
在另一优选的实施方式中，第一、二连接构件之一的凹部朝向另一个相应的第一、
二连接构件轴向开设，反义亦然。所述凹部设有圆周的边缘部，边缘部在圆周方向有个
倾角，所述倾角的绝对值范围为40°至50°以减小凹部周围的剪切力。
进一步，考虑到抗扭刚度和扭矩传递，第二法兰部可以具有比管状结构更厚的壁厚。
这样可以使两个法兰的连接如螺母和螺栓变的更容易。
优选的，本发明所述联轴器用于包括两个通过联轴器传动连接的驱动元件的传动轴。
连接构件的凹部和非凹部的样式允许快速、简单的方法在第一传动元件和第二传动
元件之间限定的空间内安装联轴器，所述方法包括：通过从第一连接构件面向第二传动
元件的侧面进入、连接第一连接构件的第一法兰部到第一传动元件，将第一连接构件连
接到第一传动元件上；插入第一连接构件和第二传动元件之间的第二连接构件，使得第
一连接构件和第二连接构件的凹部相互面对；通过由第一连接构件和第二连接构件相对
的凹部形成的孔洞进入第二连接构件的第一法兰部，连接第二连接构件到第二传动元件
上连接第二连接构件的第一法兰部和第二传动元件；将第一传动元件和第二传动元件相
对旋转使凹部在圆周方向上偏离，随后将第一连接构件和第二连接构件的第二法兰部相
互连接。
所述联轴器在不需要重新移动后一个传动系统就能够在传动系统的固定结构间安装
和拆下，换句话说，传动元件和与其连接的壳体和支撑结构可以保持固定。装配过程中，
仅仅需要相对旋转传动元件小于一周，以使得第二法兰部连接之前凹部的相对位置不重
合。
附图说明
图1是本发明一个实施例中联轴器的侧视图，
图2是本发明所述联轴器的断面图，
图3是第一连接构件的内侧面图，
图4a是联轴器装配模式下连接构件的第一相对位置图
图4b是联轴器运行模式下连接构件的第二相对位置图
图5由第一连接构件的凹部和第二连接构件的凹部对准形成的孔洞结构图
图6在管状结构部具有凸起的联轴器的变型。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细的描述。
本实施例所示的是设置在传动系统的联轴器1，所述联轴器1的设置用于连接传动系
统的第一传动元件2(driveelement)和第二传动元件3(driveelement)，以补偿传动元
件2和3之间的角度位移、轴向位移和径向位移。传动元件2和3可以设置成所示的法
兰的形式，也可以有其他别的形状。
图1所示的虚线界定了传动元件2和3的支撑结构之间安装空间S范围，所述支撑
结构例如可以是船的发动机和变速箱的壳体的一部分。联轴器1也可以设置在用于其他
目的的传动系统中。本质上，就本发明而言，传动轴包括至少两个传动元件2和3，所述
联轴器1传动连接两个传动元件2和3。
所述联轴器1包括用于固定到第一传动元件2的第一连接构件4，用于固定到第二传
动元件3的第二连接构件5，用于相互连接第一连接构件4和第二连接构件5的连接元件
6。连接元件6如图所示为螺栓6a和螺母6b，但是也可以使用其他连接元件代替。
进一步，连接构件4和5之间还可以设置间隔7，所述连接元件6可以通过所述间隔
7。
第一连接构件4由整块合成材料制成，所述合成材料特别包括碳纤维增强塑料、玻
璃纤维增强塑料以及其组合。同样地，第二连接构件5由整块上述合成材料制成。
第一连接构件4和第二连接构件5中的每一个都具有：用于固定到相应传动元件2,3
上的第一法兰部4a,5a，从第一法兰部4a,5a径向向外延伸形成隔板部4b,5b，第二法
兰部4c,5c，以及从隔板部4b,5b的外圆周延伸至第二法兰部4c,5c的管状结构部4d,5d。
管状结构部4d,5d与联轴器1的旋转轴A同心设置。
每个第一法兰部4a,5a基本沿垂直方向延伸，并设置多个用于连接第一法兰部4a,5a
和传动元件2,3的开孔4e,5e。如图2所示，螺栓8穿过其中一个开孔4e、并从联轴器1
的内部14进入第一传动元件2的螺纹孔9螺纹拧紧，由此将第一法兰部4a连接到第一
传动元件2，从而第一连接构件4连接到第一传动元件2。第一传动元件2还设有凹口10，
用于将联轴器1的转动轴线A和第一传动元件2的转动轴线B相互对准。
同样地，第二连接构件5的第一法兰部5a连接到第二传动元件3上，如图2所示，
相应的螺栓11穿过第二连接构件5的第一法兰部5a的开孔5e、并从联轴器1的内部14
进入第二传动元件3的螺纹孔12螺纹拧紧。第二传动元件3还设有凹口13，用于将联轴
器的转动轴线A和第二传动元件3的转动轴线C的相互对准。
尽管不是必要的，第一连接构件4和第二连接构件5在第一相对位置时是相互对称
的。进一步，第一连接构件4和第二连接构件5的形状相同，至少隔板部4b,5b、管状结
构部4d,5d和第二法兰部4c,5c的形状是相同的。
任何角度误差或者第一连接构件4的旋转轴线B和第二连接构件5的旋转轴线C的
轴向或径向误差通过隔板部4b,5b的弹性补偿。隔板部4b,5b为环状、且以径向平面延
伸。隔板部4b,5b优选为连续的，即没有任何开孔、切口等结构。隔板部4b,5b可以为
波纹形状的，优选尽可能的靠近安装空间S的轴端。隔板部4b,5b之间的远距离提高了
联轴器1的补偿能力。
为了延长上述距离，每个管状结构部4d,5d具有两个以上凹部4f,5f，凹部在圆周方
向被非凹部(non-recessedportions)4g,5g彼此分隔。如图1和图2清楚地所示，凹部4f,
5f远离隔板部4b,5b。就是说，凹部4f,5f不会消弱隔板部4b,5b的补偿作用。也就是说，
凹部4f,5f设置在连接构件4,5的非柔韧部件上，如管状结构部4d,5d，他们没有延伸入
连接构件4,5的柔韧部件上，如隔板部4b,5b。“非韧性”可以理解为明显低于弹性隔板
部的柔韧性。优选的，凹部4f,5f分别最大为管状结构部4d,5d轴向长度的50％。管状结
构部4d,5d围绕旋转轴A同心设置，可以为圆筒形或圆锥形形状。所述凹部4f,5f倾向
于第二法兰部4c,5c，以至于在凹部4f,5f的最小直径处与第二法兰部4c,5c汇合。所述
凹部4f,5f以如下方式设置，第一连接构件4的凹部4f和第二连接构件5的凹部5f可以
如图5所示结合以形成孔洞15，所述孔洞15足够大允许接近联轴器1的内部14，且插
入螺栓8和/或11以及相应的装配工具(fittingtools)，以至于通过所述孔洞15，能够将
连接构件4，5中的至少一个连接到相应的传动元件2或3上。
优选的，凹部4f,5f在各自的管状结构部4d,5d上绕旋转轴线A以常规的模式设置。
在第一连接构件4和第二连接构件5的第一相对位置，第一连接构件4的凹部4f面对第
二连接构件的凹部5f，以至于形成多个可以进入联轴器1内部14的孔洞15。
在第一相对位置运行联轴器1时，联轴器1需要相对较厚的管状结构部4d,5d以避
免管状结构部4d,5d的弯曲。然而本发明中第二法兰部4c,5c仍可以具有比管状结构部
4d,5d更厚的壁厚。
根据本发明所述，联轴器1只有在装配和拆卸的时候呈现如图4a所示的第一相对位
置，在运转模式下，如图4b所示的第二相对位置，所述第二相对位置是从第一相对位置
相对旋转第一传动元件2和第二传动元件3小于一周得到的，第一连接构件4和第二连
接构件5的凹部4f,5f在圆周方向偏离，以分别面对另一连接构件4，5的非凹部4g,5g。
也就是说，第一连接构件4的凹部4f面对第二连接构件5的非凹部5g，同时第二连接构
件5的凹部5f面对第一连接构件4的非凹部4g。在第二相对位置，剩余的孔洞小于为上
述目的接近内部14所需要的孔洞。然而，凹部4f,5f的偏离明显地增强了弯曲安全性和
抗扭刚度，以至于扭矩的传递和材料耗用不会因为凹部4f,5f而受损。
第一连接构件4的凹部4f和第二连接构件5的凹部5f分别以相同的形式设置。如图
4b所示，这两种形式在联轴器1运转模式下圆周方向上是偏离的。
所述凹部4f,5f和非凹部4g,5g在连接构件4,5的圆周方向是交替设置的。第一连接
构件4的凹部4f沿轴向向第二连接构件5开口，同时，第二连接构件5的凹部5f沿轴向
向第一连接构件4开口。从管状结构部4d,5d向外径向延伸的第二法兰部4c,5c被凹部
4f,5f在圆周方向上断开。
如图1所示，第一连接构件4的凹部4f分别在相邻连接元件6之间分别延伸，每个
凹部被架于第二连接构件5的非凹部5g上，所述非凹部5g在相邻连接元件之间分别延
伸。同样的，第二连接构件5的凹部5f被架于(bridge)第一连接构件的非凹部4g上。
这样，第二法兰部4c,5c在轴向方向上部分重叠，如第一连接构件4的第二连接法兰部
4c的前端面的一部分面对第二连接构件5的第二法兰部5c的前端面的一部分。两连接构
件4和5之间的连接在这些第二法兰部4c,5c轴向重叠的部分，通过多个连接元件6实
现，如螺母和螺栓。扭矩流通过非凹部4g,5g传递，而越过凹部4g,5g。因此，扭矩流沿
着非凹部4g,5g和第二法兰部4c,5c的相应的重叠的固体部分前行，所以可以避免管状
结构部4d,5d的弯曲。
在上述实施方式的一种变型中，管状结构部4d,5d向内或向外突起形成凸起部4h,
5h，如图6所示的凹面或凸面。所述凸起部4h,5h设置在管状结构部4d,5d的周围，优
选均匀设置，所述凹部4f,5f分别设置在凸起部4h,5h内。这样能提高弯曲安全性(buckling
safety)。
在上述实施方式中，凹部4f,5f具有与圆周方向成倾角α的圆周边缘部4i,5i，所述
倾角α的绝对值范围为40°至50°，为了减小凹部4f,5f周围的剪切力。然而，在上述实
施例的另一变型中，凹部4f,5f可以为半圆形或者其他形状。
上述联轴器1在安装空间S内的装配如下，安装空间S由第一传动元件2和第二传
动元件3或者相应的如图1中虚线所示的支撑结构限定，装配的初期，第一连接构件4，
第二连接构件5和连接元件6是没有连接，彼此分开的。
第一步，通过连接第一法兰部4a到第一传动元件2上将第一连接构件连接到第一传
动元件2上。由于第二连接构件5还没有在装配的位置上，第一连接构件4能够很容易
的从第一连接构件4朝向第二传动元件3的侧面安装到第一传动元件2上。本实施方式
中，第一法兰部4a安装到第一传动元件2的凹陷10上然后用螺栓8固定。
第二步，第二连接构件5沿径向插入到第一连接构件4和第二传动元件3之间，使
得第一连接构件4和第二连接构件5的凹部4f,5f彼此相对。
然后，通过由相对的凹部4f,5f形成的孔洞15进入第二连接构件5的第一法兰部5a
内，将第二连接构件5连接到第二传动元件3上。本实施方式中，螺栓11经孔洞15插
入、并进入螺纹孔12拧紧，从而将第二连接构件5的第一法兰部5a连接到第二传动元
件3上。
随后，相对旋转第一连接构件4和第二连接构件5，使得凹部4f,5f在圆周方向上偏
离，以至于凹部4f,5f面对相应的非凹部4g,5g。在该第二相对位置，第一、二连接构件
4，5的第二法兰部4c,5c通过连接元件6彼此连接到一起，至此联轴器准备好运行。
上述联轴器1在不消弱传递扭矩或增加材料消耗的前提下具有高补偿能力，且具有
高弯曲安全性和抗扭刚度。
本发明已经详细描述了基本的某一实施方式和变型，但是并不仅限于上述实施方式
以及变型，而是权利要求界定范围内包括的所有实施方式。