CN103213669B - 复合杆、制造方法及工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合杆、制造方法及工具。本发明描述了复合棒，所述复合杆保持两个元件分开既定的距离且承载在所述两个元件之间的载荷，所述两个元件诸如铁轨，工业厂房等。此外，还描述了所述复合棒的制造方法以及在该过程中所涉及的工具。

Description

复合杆、制造方法及工具
技术领域
本发明描述了复合杆、复合杆的制造方法以及在该过程中所涉及的工具。本发明属于纤维增强塑性结构的领域，所述纤维增强塑性结构用于保持两个元件分开既定的距离、承载在所述两个元件之间的载荷的目的。
背景技术
杆是如下结构，即，通常被工程师使用以保持两个元件分开既定的(固定的或可变的)距离、承载在所述两个元件之间的载荷。金属杆和支柱是多数设计中的主要元件，其支撑结构性元件或系统元件并且确保在结构内的均一载荷分布。通常，连接结构配备有球轴承以避免力矩载荷的传递。
作为示例，仅在空客A380上就使用了多于300种的不同杆。在这些杆中，将主起落架舱门(MLGD)配件连接到机身结构的杆是相当重要的。包括门的连接路径作为这些门的关键结构，要服从于另外的安全需求。另外，在每个降落和起飞操作中，所述杆的支撑载荷是门的每次打开/关闭的循环载荷，因此，疲劳载荷是关键的。此外，MLGD和机腹整流罩被确定为雷击的高风险区域。雷击的高风险区域包括形成飞行器外壳或外部表面的所有导电部件或组件。为此，门必须与主结构电接地。因为门通过配件和杆与机身连接，所以杆必须能够传输所需的电流。目前这通过借助于金属夹附接到杆的铜搭接片来完成。
主要的技术问题在于，对于所述目的来说，当前的杆是非常重的。此外，一旦合成的两个金属体被独立地制造，则对于当前通过将所述合成的两个金属本体拧到一起而产生的制造方法存在要解决的问题。
发明内容
借助于本发明的保持两个元件分开预定距离的复合杆、本发明的用于获得中空杆结构的单次制造方法以及本发明的要在单次制造方法中使用的工具，本发明目的得以实现。
本发明的用途的范围不限于飞行器并且一般化为需要将两个元件分开预定距离、承载在所述两个元件之间的载荷的任何其它的用途，诸如铁轨、工业厂房等，本发明在第一方面陈述了一种复合杆，其中所述杆包括：
两个中空的本体，外本体和内本体，所述两个本体中的每一个均能够承受载荷，从而提供双路径承载；
一个套着另一个的这两个中空的本体向整体结构提供故障安全设计，以便满足在所述本体中的一个由于腐蚀、疲劳或意外损害而导致无法承受载荷的情况下具备双路径承载的需求；
两个杆端，在由所述两个本体组成的所述结构的每个端部处均具有一个杆端；
杆设计有充足的装备能力，以吸收在通过杆附接的两个元件中的界面点的位置公差。取决于由所述杆制成的物件的用途，这些杆必须能够借助于两个可调整的端部在长度上容易地调节若干毫米；
在结构的大致中心的内本体的内径比在边缘中的内本体的内径大；
所提出的杆的概念是如下的中空结构：与在边缘中相比，在中心中具有更大内径(以提供足够的惯性)。
其特征在于：
两个本体由复合结构制成，
为了实现更轻的杆的目的，本发明通过合成结构来替代现存的金属结构。在不同实施例中纤维增强塑性复合材料通常有两种或更多种相异的材料制成：嵌入在聚合物基体中的高强度低密度的纤维(诸如玻璃、碳以及芳纶纤维)。所述基体具有如下任务：在单个纤维之间提供应力传递、维持结构的尺寸稳定性并且保护纤维免受环境影响，同时所述纤维是承重组分。长纤维复合材料是在不同方向上具有不同特性的高度各向异性的复合材料。复合材料由若干层制成，所述每个层均包括纤维和基体组分。这些层包括彼此平行地延伸的长纤维，并且因此所述层本身再一次是高度各向异性的。这些单独层在嵌入在基体中并且例如在炉中固化的同时结合在一起。因为所述层的取向、材料和类型能够彼此不同，所以能够在优选实施例中针对最佳的强度/硬度来使纤维(层)的取向适合。纤维复合材料的刚性和强度性能很大程度上由纤维材料和层取向例如从非定向层压板(所有纤维顺着相同的方向)到准各项通向层压板(在每个方向上延伸相同量的纤维)的选择来决定。需要详细的分析以确保这些材料的完全的性能益处被并入在杆的任何结构设计中。在单个方向上的加载越占优势，用于杆的复合材料的适用性就越好；
并且在所述两个本体之间，所述杆包括导体材料，优选地至少一层铜箔。
为了满足必须和金属制结构一样有效地将电能传导过纤维结构的需求，在不同实施例中，所述杆借助于导体材料诸如铜箔层而设有良好的电流返回路径。
在第二方面中，本发明陈述了用于获得中空杆结构的单次制造方法，所述方法包括下列步骤：
在心轴上进行内本体的绕丝；
绕丝是用于制造复合材料的制造技术，该复合材料通常呈圆柱形结构的形式。该工艺涉及在改变阳模或心轴上的张力的量的情况下的绕丝。能够应用的绕丝的通用工艺包括心轴，所述心轴在托架或绕丝机水平移动的同时旋转，将纤维铺在所期望的图案中。需要知道结构的量级，并且具有所需的板层数量、取向、材料性质等、所谓的堆叠次序的粗略想法。所述制造方法的第一步包括将复合材料缠绕在心轴或工具上以便建立所述复合杆的内本体。复合材料被细丝成形；
在内本体和外本体之间放置导体材料，优选地至少一层铜箔；
一旦铺上内本体的内层压板，就施加覆盖整个内层压板的铜箔。该导体材料提供最终的复合杆的所需的导电性；
在内本体上进行外本体的绕丝；
利用在绕丝的通用工艺中的绕丝机，顺着针对外本体的堆叠次序的限定方向围绕内层压板和铜箔铺上外层压板的纤维。在先前步骤中的所得结构上缠绕细丝状的复合材料；
在所述两个本体上缠绕热收缩带；
一旦两个本体和铺在所述两个本体之间的导体材料被缠绕在心轴或工具上，就将热收缩带缠绕在整个结构上以提供所需的压力；
并且在炉中固化所得的结构；
将从先前步骤中获得的所有元件放置在用于固化的炉中。包括内本体和外本体两者的最终杆在单个步骤中被固化，并且因此，与外本体和内本体被单独地建立并且然后固定在一起的以前的技术相比，该方法被称为“单次”。
本发明的最后一方面是在用于获得中空的杆结构的单次制造方法中使用的工具，所述工具包括：
能够在先前提到的方法中使用的心轴或工具在下文中描述，所述心轴或工具提高了制造本发明的复合杆的简易性并且还包括对工具与完成后的杆的分离的改善；
中央心轴，所述中央心轴被冠状部件包围，所述冠状部件使得杆的内本体的至少中心部分在大致中心中比在边缘中宽，其中所述冠状部件足够短以在固化之后被移除；
所述冠状部件是被组装的结构，所述结构形成圆柱状的结构，该圆柱状的结构在工具的中心中具有比在边缘中的直径更大的直径。所述冠状部件在已用于制造所述杆之后被拆除。这些冠状部被组装在中央心轴上。引用词“足够短”表示的是所述冠状部件的周长是短的，并且在已移除中央心轴之后，所述冠状部件配合在留下的间隙中并且因此也能够被移除；
两个螺纹套筒，在所述中央心轴的每个端部处均具有一个螺纹套筒，以保持螺纹完全地对准，以便允许拧入杆端；
所述螺纹套筒是附接到扩大所述结构的中央心轴的坚固结构，并且所述螺纹套筒的直径比所述中央心轴加上所述冠状部件-结构的直径小，以便使得在边缘中的杆的直径比在中心中的杆的直径小；
以及两个端部工具，在每个套筒的每个自由端处均具有一个端部工具，
所述端部工具是所述工具的最后的部件并且所述端部工具封闭整个结构；
其中工具的所有元件被布置成在杆的制造期间保持被组装、而在固化之后被拆除。
在杆的固化之后，例如，在炉中，所述工具的不同元件能够一个接一个地从正在被拆除的整体结构分离，优选地，首先是至少一个端部工具，然后，对应的螺纹套筒，接着中央心轴。当间隙是空的时，还能够拆除冠状部件并且通过由中央心轴和至少一个螺纹套筒留下的剩余间隙一个接一个地移除所述冠状部件。
总之，本发明提供了一种复合杆，所述复合杆用于将两个元件保持分开预定距离并承载在所述两个元件之间的载荷，其中，所述杆包括：
两个中空的本体，外本体和内本体，所述外本体和所述内本体中的每一个均能够承受载荷，从而提供双路径承载；
两个杆端，在由所述外本体和所述内本体组成的结构的每个端部处均具有一个杆端；
在所述结构的大体中心的所述内本体的内径比在边缘中的所述内本体的内径大，
其特征在于：
所述外本体和所述内本体由复合结构制成；并且
在所述外本体和所述内本体之间，所述杆包括导体材料。
优选地，在外本体和所述内本体与所述外本体和所述内本体的杆端之间的装配是双线螺纹的，其中
所述杆包括在所述外本体中的外金属嵌件，并且
所述外金属嵌件与所述导体材料接触。
优选地，所述外金属嵌件提供了一体形成的突起，以与导体搭接片相连接。
优选地，所述内本体包括内金属嵌件。
优选地，所述杆端是金属的，或者由复合材料制成。
优选地，所述外金属嵌件和所述内金属嵌件被成形为使得避免牵拉出来或牵拉通过的结果，并且所述外本体和所述内本体的复合结构在嵌件区域中至少包括额外的厚度。
优选地，所述复合结构包括准各向同性层压板。
优选地，所述杆还包括在所述内本体和所述导体材料之间的一层防粘膜。
优选地，所述杆包括专用的密集地加载的填充微小尺寸高导电性颗粒的环氧树脂，以用于建立在所述导体材料和所述外金属嵌件之间的接触。
优选地，所述复合结构包括层压板，该层压板具有60％的顺着0°取向的纤维，并且，所述外本体包括19层。
优选地，用于所述外本体的准各向同性层压板包括19层，并且，用于所述内本体的准各向同性层压板包括27层。
优选地，所述复合结构包括高模量纤维，所述高模量纤维提供具有157656.00MPa的杨氏模量的整体结构，所述杆由用于所述外本体的12层和用于所述内本体的16层组成。
优选地，在所述外本体和所述内本体之间，所述杆包括至少一层铜箔。
优选地，所述导体搭接片由铜制成。
优选地，所述外金属嵌件和所述内金属嵌件由钛制成。
本发明还提供了一种用于获得中空杆结构的单次制造方法，所述方法包括下列步骤：
在心轴上进行内本体的绕丝；
在所述内本体和外本体之间放置导体材料；
在所述内本体上进行外本体的绕丝；
在所述外本体和所述内本体上进行热收缩带的缠绕；以及
在炉中固化所得的结构。
优选地，在放置所述导体材料之前，所述方法还包括将防粘膜放置在所述内本体的层压板上的额外步骤。
优选地，在所述内本体和所述外本体之间放置至少一层铜箔。
本发明还提供了一种要在以上所述的用于获得中空杆结构的单次制造方法中使用的工具，所述工具包括：
中央心轴，所述中央心轴被冠状部件包围，所述冠状部件使得杆的内本体的至少中心部分在大体中心比边缘宽，其中，所述冠状部件足够短以便在固化之后移除；
两个螺纹套筒，在所述中央心轴的每个端部处均具有一个螺纹套筒，用于保持螺纹完全地对准，以便允许拧入杆端；以及
两个端部工具，在每个套筒的每个自由端处均具有一个端部工具，
其中，所述工具的所有元件被布置成在杆制造期间保持组装并且在固化之后被拆除。
优选地，所述工具包括至少两个销，以便促进从机器到所述中央心轴的运动的传递。
优选地，所述中央心轴设有至少一个槽，并且所述冠状部件中的至少一个设有至少一个凸脊，所述凸脊配合在所述槽中。
在排除了相互排斥的特征和/或步骤的这种组合的情况下，能够以任何组合方式来组合在本发明中描述的所有特征和/或所描述的方法的所有步骤。
附图说明
参考附图，根据本发明的详细说明书将清楚地理解本发明的这些和其它特征以及优点，从仅作为示例给出而不限于此的本发明的优选实施例可明白所述本发明的详细说明书。
图1：在该图中，以透视图显示根据现有技术的杆的示例。
图2：在该图中，以透视图显示根据本发明的一个实施例的杆的示例。在该实施例中，示出附接有杆端的杆。
图3：该图以截面图示出了本发明的具有在外本体中的嵌件的实施例。在该视图中，已移除了杆端并且图示两个本体、导体材料以及金属嵌件。
图4：在该图中，示出了具有电接合凸起的先前实施例的详图。
图5：在该图中，示出了本发明的先前实施例的图3的截面A的详图。
图6：在该图中，示出了本发明的实施例的另一视图以及不同的详图；
图6A示出了在没有杆端的情况下本发明的杆的实施例的侧视图；
图6B示出了在图6A中的切断BB的截面图；
图6C示出了在图6A中的切断CC的截面图；
图6D示出了在图6A中的切断DD的截面图。
图7：在该图中，示出了在具有附接到杆的杆端的情况下，本发明的实施例的又一局部视图。
图8：该图示出了在制造过程中所使用的工具的实施例。
图8A示出了整个工具的透视分解视图；
图8B示出了能够区分已组装工具的不同部件的侧视图。
图9：该图示出了从杆的截面图(观察)的工具的元件的拆卸过程。
图9A示出了在所有冠状部件已组装的情况下过程的开始的截面图；
图9B示出了从其它部件拆卸的第一冠状部件的截面图。
图10：该图以杆的截面图的方式示出了在制造杆的时候的合成的工具-杆。
图11：该图是图10的部分E的详图。
具体实施方式
在已概述了本发明的目的后，在下文中描述具体的非限制性实施例。
在图1中，以透视图显示根据现有技术的杆的示例。杆是金属的，并且外本体和内本体被独立地制造，然后组装。这里，杆端被附接到杆。
在本发明的优选实施例中，杆必须是电导体，外金属嵌件(5)设有一体的突起(6)以与优选地由铜制成的导体搭接片(在图中未示出)连接。这些突起(6)将电传导到整体结构的外侧。在图2中，示出了根据本发明的整体结构的透视图，其中，不同的功能部件为：杆的外本体(1)；杆端(3)，杆端(3)在杆的一侧处具有双孔的突起并且在杆的另一侧处具有单孔的突起；以及突起(6)，突起(6)与未在该图中示出的外金属嵌件(5)一体形成。
在本发明的另一个优选实施例中，复合杆被制造，其特征在于，在外本体(1)、内本体(2)以及杆端(3)之间的装配是双线螺纹的，并且所述杆包括与导体材料(4)(在本发明的优选实施例的情况下，铜箔)连接的外金属嵌件(5)。这些外金属嵌件(5)被应用在铜箔(4)上并且用于将提供所需的装备能力的杆端(3)连接。必须确保在内本体(2)和外金属嵌件(5)之间的螺纹的正确对准，从而使杆端(3)能够同时被拧紧到内本体(2)和外金属嵌件(5)上。此外，通过旋转杆本体来调节装备长度，这导致两个杆端被同时拧入或拧出(螺丝扣原理)。这意味着即使在两个杆端(3)处的金属嵌件(5)的几何形状是相同的，金属嵌件(5)也必须在一个杆端(3)中具有右旋螺纹而在另一个杆端中必须具有左旋螺纹。
在更优选的实施例中，内本体(2)包括内金属嵌件(7)。内金属嵌件(7)和外金属嵌件(5)彼此独立，以便提供完全独立的载荷路径。内金属嵌件(7)设计有斜面以便通过倒角来降低峰值张力，并且内金属嵌件(7)比外金属嵌件(5)长以允许杆端(3)在装备期间完全地拧入和拧出。在图3、4和5中，看到具有内金属嵌件(7)和带有一体的突起(6)的外金属嵌件(5)的杆的不同详图，其中，不同的部件被区分为：杆的外本体(1)；杆的内本体(2)；铜箔(4)；外金属嵌件(5)；一体形成到外金属嵌件(5)的突起(6)；以及内金属嵌件(7)。在该图中，已移除了杆端并且图示了两个本体(1、2)、导体材料(4)以及金属嵌件(5、7)。
在本发明的另一个实施例中成形外金属嵌件(5)和内金属嵌件(7)，以避免牵拉出来或牵拉通过的结果。在优选实施例中，金属嵌件(5、7)由钛制成，由于该材料的适应性而避免腐蚀问题。需求之一是要具有良好的腐蚀性能，并且例如，在电流腐蚀方面，CFRP-Ti组合(碳纤维增强塑料-钛)是最好的一种，这是由于相似的电势以及因此导致的降低的电偶。该形状在嵌件区域中提供了本体(1、2)的额外的厚度。
在不同实施例中，本发明的杆具有金属的或由复合材料制成的杆端(3)。
在图6中，看到在没有杆端(3)的情况下同一个杆的不同的详细截面图(BB、CC、DD)中的不同部件。图6B示出在图6A中的切断BB的截面图。在代表杆的中心的该图中，仅能够看到外本体(1)、导体材料(4)和内本体(2)。图6C示出在图6A中的切断CC的截面图。在该图中能够看到外本体(1)、内本体(2)、导体材料(4)以及内金属嵌件(7)。还能够看到的是，内本体(2)的在结构的大致中心(剖面线BB)中的内径比在边缘(剖面线CC)中的内径大。图6D示出在图6A中的切断DD的截面图。在该图中仅能够看到外本体(1)、导体材料(4)以及外金属嵌件(5)。这是因为在该实施例中，内本体(2)未到达外本体(1)的端部，这还能够在图5的视图中更好地理解。
在图7中，看到本发明的具有一体形成的突起(6)和所包括的杆端(3)的实施例的详细局部视图。在该图中，示出了具有杆端(3)的实施例，该杆端(3)带有单孔突起。
在又一更优选的实施例中，复合结构包括准各向同性的层压板。纤维复合材料的刚性和强度表现很大程度上由纤维材料和从非定向的层压板(所有纤维顺着相同的方向)到准各向同性的层压板(在每个方向上延伸相同量的纤维)的层取向的选择来决定。在开始制造之前，需要知道结构的数量级、板层的数量、取向(或堆叠次序)、所需的材料特性等。为此，执行预先定型的操作。因为所有的计算都是解析的并且不存在有限元模型(FEM)计算，所以预先定型和定型两者都只考虑杆本体的中心部分(除在最大直径和螺纹区域之间的过渡区域以外)来进行，并且将所述杆本体的中心部分近似成均匀的圆柱体。仅考虑在0°方向(即杆的纵向方向)上的层的百分比时，能够利用如下来估计CFRP层压板的杨氏模量：E1φ0·E1，其中：
E：本体的杨氏模量。
E1：与纤维方向平行的单层(CFRP)的杨氏模量。
φ0：顺着层压板的0°方向的层的百分比。
对于该实施例来说，考虑φ0＝60％的顺着0°(即杆的纵向方向)的纤维的载荷集中取向来执行预先定型。考虑使用在该实施例中的材料的类型，CFRP层压板，则层压板的杨氏模量为E160％E1＝109200,00MPa。因为在该计算中使用金属嵌件(5、7)，所以所考虑的内径要大15％以便为这些嵌件提供空间。在这些假设的情况下，对于外层压板即用于外本体(1)的层压板需要19层(其中的11层在0°处)，并且对于内层压板即用于内本体(2)的层压板需要29层(其中的17层在0°处)。这些厚度导致了1051,9g的重量。并且这意味着相对于本领域的现有技术的先前的金属设计，在重量上设计节省了46％。该结果是更为有利的，并且示出了执行最优化的铺叠以及制造最多的纤维特性的益处。
在本发明的新实施例中，在预先定型计算的粗略估计的情况下，执行更为详细的计算。新的内本体(2)的内径(RiI)考虑嵌件的厚度和几何形状。
RiI＝ROins＝29,91mm。
并且在两个层压板之间，外本体(1)和内本体(2)存在两层铜箔(4)以提供在两个杆端(3)之间的电连续性。在该实施例中，这些层具有tc＝76μm的总厚度。
如已解释的，在预先定型中使用考虑CFRP层压板的杨氏模量的方法，所述CFRP层压板的杨氏模量仅通过在0°方向上的层的百分比来评估，E1φ0·E1。为了改善计算，现在针对各向异性材料使用经典层压板理论，并且使用多层复合材料的胡克定律。根据预先定型，结果示出的是，优选地19层用于外本体(1)其中至少11层在0°上，29层用于内本体(2)其中至少17层在0°上。将所述层压板理论应用到这些层压板时，得到比通过预先选型方法的值(E1φ0·E1＝60％E1＝109,2GPa)大的值的杨氏模量，用于内本体(2)和外本体(1)两者。为此，在该示例中，对于内本体(2)，将板层的数目减小到27，这是因为存在最优化的空间。
存在许多方法来布置板层以获得具有所期望的板层数量的层压板。为了确定最优的堆叠次序、最优化层压板以及考虑受限制设计的需要，考虑如下堆叠规则：
规则1，对称：堆叠次序绕着中间轴线应是对称的。对于在中间平面的距离Zi处在方向+θi上的每个板层，存在在距离-Zi处在+θi方向上的一个板层，θi是相对于主载荷方向Z的角度。如果不能够完美的对称，则应将“不对称”保持成尽可能接近中间平面。
规则2，平衡：应平衡层压板：对于在+θi方向上的每个板层来说，存在在-θi方向上的一个板层。如果不能够完美的平衡，则应将“不平衡”保持成尽可能接近中间平面。
规则3，板层取向百分比：对于固体层压板部分来说，在每个方向上铺叠的板层的百分比应包括在8％和67％之间。
规则4，额外的板层：额外的板层不应在主载荷的方向上。推荐为层压板的外板层使用45°/135°的对。然而，在某些应用中，使用90°的额外板层。
规则5，层取向的规则分布：具有相同取向的层应遍及堆叠次序来均匀地分布，以最小化耦合效应并且确保遍及层压板的均匀应力分布。
规则6，最大分组：在相同方向上聚集在一起的板层的最大数量是受限的。该最大数量取决于板层的厚度，使用nmax.＝4板层或tmax＝1.0mm中的较低者。然而，推荐最大值为三板层。在层压板特别厚并且与应力以及制造达成一致的情况下，能够增加nmax。
规则7，改善屈曲表现：在压缩载荷的情况下，将0°方向层放置为尽可能远离对称线以增加可允许的屈曲。
采用证实先前规则的这些堆叠次序：
[90/0/0/0/45/135/0/0/0/135/45/0/0/90/0/0/135/45/0/0/0/45/135/0/0/0/90]用于内本体(2)的内层压板，并且[45/135/0/0/90/0/0/90/0/0/0/90/0/0/90/0/0/135/45]用于外本体(1)的外层压板。
在本发明的更优选实施例中，为增加独立载荷路径的效果，还能够在内本体(2)和铜箔(4)之间使用一层防粘膜(在图中未示出)。在定型中已不考虑该防粘膜。
铜箔(4)必须与外金属嵌件(5)接触，以提供在铜箔(4)与外金属嵌件(5)之间的电连续性。为了确保在铜箔(4)与外金属嵌件(5)之间的正确传导性，在本发明的另一个实施例中使用专用的密集地加载的环氧树脂，例如由Kemtron有限责任公司生产的KembondEpoxySE-002，所述环氧树脂填充微小尺寸的高导电性的颗粒。该类型的树脂已能够在市场中获得并且已改善了其电传导性。铜箔(4)能够被放干并且铺在所应用的树脂之后，或只是预先铺在所述树脂上。
最后，为了在最后的实施例中在最优化方面更进一步，提出了使用更好的材料并且选择最方便的几何形状参数来定型。因为改善了所述杆，所以将当前的外径用作输入。对于材料，考虑高模量纤维，例如来自东丽株式会社(TorayIndustriesInc)的M46JB-6000和普通树脂，例如来自HexcelCorporation的RTM6-2的组合。应用混合物的规则时，(假定φ0＝60％的纤维体积含量)获得对于单层来说E1＝262,76GPa的杨氏模量，以及对于层压板来说E＝φ0·E1＝157656,00MPa的杨氏模量。假定该材料的单板层厚度为t＝0.2mm，则优选12层(其中7层在0°处)用于外本体(1)的外层压板，并且需要16层(其中10层在0°处)用于内本体(2)的内层压板。在通过混合物的规则提供的这些厚度和密度的情况下，结构的重量为674,4g，仅为原金属结构的重量的41％。利用该杆，获得了减轻59％的总量的优秀值。
本发明的另一个方面是提供单次制造方法。该方法的实施例包括在放置导体材料(4)之前将防粘膜放置在内本体(2)上的额外步骤，所述防粘膜如已在先前描述的。
本发明的又一实施例提供用于制造所述杆的工具。该工具的具体实施例包括至少两个销，以便促进从机器到中央心轴(8)的运动的传递。图8示出了工具的实施例，其中不同的部件区分为：中央心轴(8)、冠状部件(9)、螺纹套筒(10)、端部工具(11)。图8A示出了整个工具的透视分解图。图8B示出了能够区分已组装工具的不同部件的侧视图。在该图中，当在工具上完成了缠绕时，冠状部件使得在内杆的中心中的缠绕比在边缘中的缠绕宽。
为示出一旦杆已在炉中固化，如何将冠状部件(9)从整体结构抽取，在图9中示出了当已拆卸一个冠状部件(9)时过程的第一部分。图9从杆截面图示出了工具的元件的拆卸过程。为了便于拆卸和脱模，能够在组装期间在一个实施例中使用释放剂。为了相同的目的，中央心轴(8)不应是圆柱形的而应是圆锥形的，并且应设法明确地限定部件必须从其拆卸的侧部(防呆设计)。该圆锥形原理还将防止错误的金属嵌件(5、7)在错误的杆侧中的安装(利用错误的螺纹旋向插入)。图9A示出了在除中央心轴(8)移除外所有的冠状部件(9)已组装的情况下过程的开始的截面图。图9B示出了正被从其它部件拆除的第一冠状部件(9)的截面图。在这些截面图中，示出了外本体(1)、内本体(2)、导体材料(4)以及一体形成的突起(6)。
此外，在另一个实施例中，中央心轴(8)设有至少一个槽(8.1)，并且冠状部件(9)中的至少一个设有至少一个配合在所述槽(8.1)中的凸脊(9.1)，从而使中央心轴(8)的旋转传递到冠状部件(9)并且使冠状部件(9)推动除凸脊(9.1)以外的所有剩余的冠状部件。在另一个优选实施例中，中央心轴(8)设有与规则分布的冠状部件(9)一样多的略微圆锥形的槽(8.1)，并且每个冠状部件(9)均设有配合在槽(8.1)中的略微圆锥形的凸脊(9.1)。该槽(8.1)和凸脊(9.1)的概念允许旋转运动从中央心轴(8)传递到冠状部件(9)，同时槽(8.1)和凸脊(9.1)两者的圆锥形形状除允许沿着与工具方向平行的方向滑动冠状部件(9)的中央心轴(8)的拆除外，还允许了工具的防止冠状部件(9)掉落在最低位置处的适当预先组装。
最后，图10和图11示出了如何将用于制造所述杆的工具放置在形成合成的杆-工具的整体结构中的示例。一旦杆在炉中固化，就将该工具的整个合成体从完成的杆拆卸。图10示出了在杆的截面图中的制造杆的时候的合成的工具-杆。图11是图10的部分E的详图。在该详图中，内本体(2)在中心中的内径比在边缘中的内径大，但是在该实施例中，将内金属嵌件(7)刚好放置在冠状部件(9)的开始部分上。还能够看到的是，在该实施例中，工具的螺纹套筒(10)是中空的，并且端部工具(11)被放置在螺纹套筒(10)内部。

Claims (21)

1.一种复合杆，所述复合杆用于将两个元件保持分开预定距离并承载在所述两个元件之间的载荷，其中，所述杆包括：
两个中空的本体，即外本体(1)和内本体(2)，所述外本体(1)和所述内本体(2)中的每一个均能够承受载荷，从而提供双路径承载；
两个杆端(3)，在由所述外本体(1)和所述内本体(2)组成的结构的每个端部处均具有一个杆端(3)；
在所述结构的大体中心的所述内本体的内径比在边缘中的所述内本体的内径大，
其特征在于：
所述外本体(1)和所述内本体(2)由复合结构制成；并且
在所述外本体(1)和所述内本体(2)之间，所述杆包括导体材料(4)。
2.根据权利要求1所述的杆，其特征在于，在外本体(1)和所述内本体(2)与所述外本体(1)和所述内本体(2)的杆端(3)之间的装配是双线螺纹的，其中
所述杆包括在所述外本体中的外金属嵌件(5)，并且
所述外金属嵌件(5)与所述导体材料(4)接触。
3.根据权利要求2所述的杆，其特征在于，所述外金属嵌件(5)提供了一体形成的突起(6)，以与导体搭接片相连接。
4.根据权利要求2至3中的任一项所述的杆，其特征在于，所述内本体(2)包括内金属嵌件(7)。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的杆，其特征在于，所述杆端(3)是金属的，或者由复合材料制成。
6.根据权利要求4所述的杆，其特征在于，所述外金属嵌件(5)和所述内金属嵌件(7)被成形为使得避免牵拉出来或牵拉通过的结果，并且所述外本体(1)和所述内本体(2)的复合结构在嵌件区域中至少包括额外的厚度。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的杆，其特征在于，所述复合结构包括准各向同性层压板。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的杆，其特征在于还包括在所述内本体和所述导体材料之间的一层防粘膜。
9.根据权利要求2至3中的任一项所述的杆，其特征在于包括专用的密集地加载的填充微小尺寸高导电性颗粒的环氧树脂，以用于建立在所述导体材料(4)和所述外金属嵌件(5)之间的接触。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的杆，其特征在于，所述复合结构包括层压板，该层压板具有60％的顺着0°取向的纤维，并且，所述外本体包括19层。
11.根据权利要求10所述的杆，其特征在于，用于所述外本体的准各向同性层压板包括19层，并且，用于所述内本体的准各向同性层压板包括27层。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的杆，其特征在于，所述复合结构包括高模量纤维，所述高模量纤维提供具有157656.00MPa的杨氏模量的整体结构，所述杆由用于所述外本体(1)的12层和用于所述内本体(2)的16层组成。
13.根据权利要求1所述的杆，其特征在于，在所述外本体(1)和所述内本体(2)之间，所述杆包括至少一层铜箔。
14.根据权利要求3所述的杆，其特征在于，所述导体搭接片由铜制成。
15.根据权利要求6所述的杆，其特征在于，所述外金属嵌件(5)和所述内金属嵌件(7)由钛制成。
16.一种用于获得中空杆结构的单次制造方法，所述方法包括下列步骤：
在心轴上进行内本体(2)的绕丝；
在所述内本体(2)和外本体(1)之间放置导体材料(4)；
在所述内本体(2)上进行外本体(1)的绕丝；
在所述外本体(1)和所述内本体(2)上进行热收缩带的缠绕；以及
在炉中固化所得的结构。
17.根据权利要求16所述的单次制造方法，其特征在于，在放置所述导体材料(4)之前，所述方法还包括将防粘膜放置在所述内本体(2)的层压板上的额外步骤。
18.根据权利要求16所述的单次制造方法，其特征在于，在所述内本体(2)和所述外本体(1)之间放置至少一层铜箔。
19.要在根据权利要求16-18中的任一项所述的用于获得中空杆结构的单次制造方法中使用的工具，所述工具包括：
中央心轴(8)，所述中央心轴(8)被冠状部件(9)包围，所述冠状部件(9)使得杆的内本体(2)的至少中心部分在大体中心比边缘宽，其中，所述冠状部件(9)足够短以便在固化之后移除；
两个螺纹套筒(10)，在所述中央心轴(8)的每个端部处均具有一个螺纹套筒(10)，用于保持螺纹完全地对准，以便允许拧入杆端(3)；以及
两个端部工具(11)，在每个套筒(10)的每个自由端处均具有一个端部工具(11)，
其中，所述工具的所有元件被布置成在杆制造期间保持组装并且在固化之后被拆除。
20.根据权利要求19所述的工具，其特征在于，所述工具包括至少两个销，以便促进从机器到所述中央心轴(8)的运动的传递。
21.根据权利要求19所述的工具，其特征在于，所述中央心轴(8)设有至少一个槽(8.1)，并且所述冠状部件(9)中的至少一个设有至少一个凸脊(9.1)，所述凸脊(9.1)配合在所述槽(8.1)中。
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