弹簧元件和阻燃的覆盖层的制作方法

1.本发明涉及一种用于减振器和/或悬架的弹簧元件，所述弹簧元件具有至少一个弹性的阻尼体和设置在所述阻尼体上的阻燃的覆盖层。
2.本发明此外涉及一种用于弹簧元件的阻燃的覆盖层。


背景技术：

3.特别是在轨道车辆领域中，对所使用的弹簧元件的防火性能的要求特别高。由此例如必须满足根据din en 45545
‑
2的特定的防火要求。然而，因为对弹簧元件、特别是在底盘区域内的机械要求特别高，所以通常需要必须动用能够特别良好地吸收和因此衰减碰撞和/或振荡的阻尼体。因此，这种弹性设计的阻尼体例如可以由橡胶混合物制成，所述橡胶混合物具有相对高比例的可燃烧物质、例如天然橡胶。然而，包括具有高比例的天然橡胶的阻尼体的弹簧元件由于其差的防火性能而不符合din en 45545
‑
2。
4.已经已知由备选的可燃烧性差的橡胶混合物制成的阻尼体。所述橡胶混合物例如可以包含阻燃的添加物，通过所述添加物来改善阻尼体的防火性能。所述弹簧元件通常示出如下缺点，即，阻尼体的机械性能受到负面影响。于是，例如可能发生的是，因为由于损坏的机械特性而引起的磨损过大，所以不再能够达到弹簧元件的所要求的使用持续时间，从而必须更早地更换所述弹簧元件。
5.此外，已经尝试通过阻燃的覆盖层来保护阻尼体以防火灾。然而，在此使用的覆盖层本身具有同样较差的机械性能，这可能导致，阻燃的覆盖层同样相对快地磨损并且因此在此也无法达到弹簧元件的所要求的使用持续时间。这例如可以归因于，覆盖层比被所述覆盖层覆盖的阻尼体的弹性更小并且因此在压缩阻尼体的情况下在覆盖层中形成褶皱。由此，在长期使用的情况下在覆盖层上可能形成裂纹和其它损坏，从而引起弹簧元件无法遵循所要求的防火特性的危险。


技术实现要素：

6.因此，目的在于，提供一种弹簧元件和/或阻燃的覆盖层，其中，所述弹簧元件和/或阻燃的覆盖层的使用特性相对于事先已知的弹簧元件和/或阻燃的覆盖得以改善。
7.按照本发明，所述目的的解决方案通过具有按照权利要求1的特征的弹簧元件提供。特别是，为了解决上述目的而提出一种开头所述类型的弹簧元件，其中，所述覆盖层具有至少一个补偿区，所述补偿区在弹簧元件的负载状态下被挤压在一起，从而阻止覆盖层形成褶皱。特别是能够阻止在弹簧元件的最大的负载状态下形成褶皱。这具有如下优点，即，可以将已知类型的阻尼体(所述阻尼体例如可以由基于天然橡胶的橡胶混合物制成并且因此具有良好的机械特性)用于弹簧元件中，尽管如此所述弹簧元件由于阻燃的覆盖层而符合din en45545
‑
2。同时，覆盖层现在也符合恰好在轨道车辆构造中由于作用到悬架和/或减振器构件上的高负载而积累的机械要求。由于所述至少一个补偿区，使弹簧元件的上表面轮廓具有特定的几何形状，通过所述几何形状来阻止覆盖层在弹簧元件的负载状态
下形成褶皱。因此，所述补偿区以缓冲区的方式起作用，当压缩阻尼体时，覆盖层可以被推合到所述缓冲区中而不形成褶皱，以便能够避免覆盖层的过高的机械负载，所述过高的机械负载可能导致覆盖层的过快的磨损或对覆盖层的损坏。
8.以下描述本发明的有利的实施方案，所述实施方案可以单独地或与另外的实施方案的特征相组合，可选地结合按照权利要求1所述的特征。
9.按照一种特别有利的进一步扩展方案，所述补偿区可以由覆盖层的中断部构成。优选地，所述覆盖层可以具有至少两个覆盖层区域，所述至少两个覆盖层区域在弹簧元件的未负载的状态下通过自由空间彼此间隔开距离地分开地设置。因此，由于设置在所述覆盖层区域之间的自由空间使所述覆盖层区域在负载的状态下能够被推合在一起，从而阻止形成褶皱。在弹簧元件的负载的情况下，阻燃的覆盖层封闭，从而覆盖层的阻燃效果保持完好。备选地或补充地，所述覆盖层在补偿区中构成为比覆盖层的其余区域的平均层厚度更薄。在该实施方案中的效果基本上基于与之间描述的实施方案相同的原理。
10.特别是，所述覆盖层可以具有多个补偿区。
11.为了能够实现弹簧元件的特别良好的机械负载能力，所述覆盖层与阻尼体无法分离地交联成复合元件。因此，能够更好地避免，所述覆盖层特别是在弹簧元件高负载的情况下与阻尼体松脱，从而失去覆盖层的防火效果。覆盖层与阻尼体的交联例如可以通过本身已知的硫化进行。优选地，通过所述交联能实现在覆盖层与阻尼体之间构成共价键。在本发明的意义下的无法分离的交联可以指，所述两个部分无法无损地彼此分离。
12.按照弹簧元件的另外的有利的实施方案，所述阻尼体可以由橡胶材料制成，其中，阻尼体的橡胶材料的弹性可以比覆盖层的弹性更高。因此，能够使用事先已知的由橡胶混合物制成的阻尼体，所述橡胶混合物本身是可燃烧的并且在没有覆盖层的情况下无法保持所要求的防火特性。
13.按照一种特别有利的实施方案，所述至少一个覆盖层可以部分地或大部分地由弹性体组成。特别是，所述至少一个覆盖层可以至少部分地由氯丁橡胶制成。已经示出，特别是氯丁橡胶具有特别良好的防火特性。然而，氯丁橡胶用于覆盖层原则上是不合适的，因为所述氯丁橡胶在强度和延展性方面的机械特性不足以承受特别是在轨道车辆中的高负载。因此，在涂覆有基于氯丁橡胶的覆盖层的阻尼体的表面上可能出现在覆盖层中的裂纹。然而，由于构成在覆盖层中的至少一个补偿区能够避免形成这样的裂纹。令人惊讶的是，甚至能够发现，这样设计的弹簧元件具有特别良好的机械特性和此外良好的防火性能。
14.为了在火灾情况下能够更好地阻止形成非期望的酸和/或形成有毒的烟气，所述覆盖层可以包括至少一个阻燃剂和/或吸酸剂。所述至少一个阻燃剂和/或吸酸剂例如可以是从如下组中选出的一种或者从如下组中选出的一个包括两个或多于两个阻燃剂和/或吸酸剂的组合：含磷化合物、特别是聚磷酸铵(app)，含氮化合物、特别是三聚氰胺，多元醇化合物、特别是季戊四醇，含磷酸盐的增塑剂、特别是disflamoll dpo(德国朗盛低温无卤磷系阻燃剂)，硼酸盐类的无机的阻燃剂和/或吸酸剂、特别是硼酸锌，氢氧化物类、特别是氢氧化铝和/或氢氧化镁和/或勃姆石(boehmit)，锑化合物类，特别是三氧化二锑和/或五氧化二锑，氧化物类、特别是氧化镁，纳米黏土(nanoclay)类，石墨、特别是可膨胀石墨。
15.为了能够实现弹簧元件的良好的机械特性同时实现弹簧元件的更长的使用寿命，覆盖层、特别是在补偿区之外可以具有1毫米至5毫米的平均层厚度。特别是可以规定，所述
覆盖层构成为最大4毫米厚，特别是所述覆盖层构成为最大3毫米厚，特别是所述覆盖层构成为最大2毫米厚，特别是所述覆盖层构成为最大1毫米厚。
16.按照另外的有利的实施方案可以规定，所述覆盖层、特别是在弹簧元件的装入状态下构成弹簧元件的外层。
17.按照弹簧元件的一种有利的进一步扩展方案，所述至少一个补偿区可以这样设计，使得所述补偿区在负载状态下、特别是在最大负载状态下，部分地或完全地被封闭和/或推合在一起，从而存在向外封闭的覆盖层。
18.按照一种特别有利的进一步扩展方案，所述弹簧元件可以是用于轨道车辆的减振器和/或悬架的弹簧元件。所述弹簧元件例如可以是高负载的构件的组中的至少一个弹簧元件：例如初级锥形弹簧、次级附加弹簧、轴弹簧和/或空气弹簧波纹气囊。
19.上述目的此外通过一种具有独立权利要求11的特征的阻燃的覆盖层得以实现。特别是为了实现所述目的，提出一种用于弹簧元件的阻燃的覆盖层，其中，所述覆盖层具有至少一个补偿区。这具有如下优点，即，所述覆盖层无须这样弹性地构成，以便由于其弹性来满足机械要求。因为覆盖层不接管悬架或减振作用，因此所述覆盖层可以构成为比阻尼体(在所述阻尼体上可以涂覆所述覆盖层)更硬。
20.以下描述本发明的有利的实施方案，所述实施方案可以单独地或与另外的实施方案的特征相组合，可选地结合按照权利要求11所述的特征。在阻燃的覆盖层方面适用的优点基本上与已经在弹簧元件的特征方面描述了的优点相同。
21.按照覆盖层的进一步扩展方案可以规定，所述补偿区由覆盖层的中断部构成。优选地可以规定，所述覆盖层具有至少两个覆盖层区域，所述至少两个覆盖层区域在覆盖层的未负载的状态下通过自由空间彼此间隔开距离地分开地设置。特别是，所述覆盖层可以具有多个补偿区。
22.备选或补充于此地，按照另外的实施方案可以规定，所述覆盖层在补偿区中构成为比覆盖层的其余区域的平均层厚度更薄。
23.按照阻燃的覆盖层的另外的有利的实施方案，所述覆盖层可以部分地或大部分地由弹性体、特别是由氯丁橡胶制成。在此可以规定，代表覆盖层的试样具有至少4.0mpa、特别是至少5.0mpa、特别是至少6.0mpa、特别是至少7.0mpa、特别是至少8.0mpa、特别是至少9.0mpa或更高的抗拉强度，优选地，所述抗拉强度按照根据iso 37和din 53504标准的检验方法检验。
24.此外可以规定，代表覆盖层的试样具有至少1.0mpa、特别是至少1.2mpa、特别是至少1.4mpa或更多的弹性模量(100％)和/或所述覆盖层具有至少1.6mpa、至少1.8mpa、特别是至少2.0mpa或更多的弹性模量(200％)和/或所述覆盖层具有至少2.0mpa、至少2.2mpa，特别是至少2.4mpa、特别是至少2.6或者更多的弹性模量(300％)。
25.此外可以规定，所述覆盖层具有0级的臭氧致裂，特别是所述臭氧致裂按照din iso 1431
‑
1的检验标准确定。
26.此外可以规定，代表覆盖层的试样的平均放热(mahre值)的最大值为最大90kwm
‑2、特别是最大75kwm
‑2、特别是最大50kwm
‑2、特别是最大40kwm
‑2、特别是最大30kwm
‑2、特别是最大25kwm
‑2、特别是最大20kwm
‑2或更小，优选地，所述mahre值按照en iso5660
‑
1检验规范在辐照度为25kw/m2的情况下确定。
27.此外可以规定，代表覆盖层的试样具有最大1.8、特别是最大1.5、特别是最大1.2、特别是最大1.0或更小的危险等级(citg值)，和/或烟密度为最大600、特别是最大300、特别是最大200、特别是最大100或更小，优选地，所述危险等级(citg值)和/或所述烟密度(ds，最大值)按照en iso 5659
‑
2检验方法在辐照度为25kw/m2的情况下确定。
28.按照另外的有利的实施方案可以规定，所述覆盖层包括至少一个阻燃剂和/或吸酸剂，特别是所述至少一个阻燃剂和/或吸酸剂是从如下组中选出的一种或者从如下组中选出的一个包括两个或多于两个阻燃剂和/或吸酸剂的组合：含磷化合物、特别是聚磷酸铵(app)，含氮化合物、特别是三聚氰胺，多元醇化合物、特别是季戊四醇，含磷酸盐的增塑剂、特别是disflamoll dpo，硼酸盐类的无机的阻燃剂和/或吸酸剂、特别是硼酸锌，氢氧化物类、特别是氢氧化铝和/或氢氧化镁和/或勃姆石，锑化合物类、特别是三氧化二锑和/或五氧化二锑，氧化物类、特别是氧化镁，纳米黏土类，石墨、特别是可膨胀石墨。
29.在此例如可以规定，所述至少一个阻燃剂和/或吸酸剂在覆盖层的组合物上的质量分数为30％至70％，氯丁橡胶的质量分数为30％至70％，并且至少一个附加的组分的质量分数为0％至15％，其中，所有组分的和得出为至少60％且最高100％。优选地，覆盖层可以具有交联剂作为至少一个附加的组分。
30.此外，上述目的可以通过如在这里描述的且要求保护的弹簧元件用于轨道车辆的减振器和/或悬架的应用得以实现。优选地，弹簧元件可以是高负载的构件的组中的至少一个弹簧元件：例如初级锥形弹簧、次级附加弹簧、轴弹簧和/或空气弹簧波纹气囊。如开头已经描述的那样，恰好在轨道车辆领域中需要使用承受高的机械负载且同时具有所要求的防火性能的构件。因此，在这里描述的且要求保护的弹簧元件特别适合用于在轨道车辆领域中。
31.此外，上述目的可以通过如在这里描述的且要求保护的阻燃的覆盖层用于涂覆用于轨道车辆的减振器和/或悬架的弹簧元件的应用得以实现。优选地，弹簧元件可以是高负载的构件的组中的至少一个弹簧元件：例如初级锥形弹簧、次级附加弹簧、轴弹簧和/或空气弹簧波纹气囊。
附图说明
32.现在借助多个实施例更详细地描述本发明，然而，本发明不限于这些实施例。通过单独的或多个权利要求的特征彼此组合和/或与所述实施例的单独的或多个特征相组合得出另外的实施例。图中：
33.图1示出按照本发明的弹簧元件在未负载的状态下的纵向剖切的实施变形方案的总览图，其中，所述弹簧元件构成为锥形弹簧，
34.图2示出图1中的未负载的弹簧元件的在覆盖层中的补偿区的细节图，其中，所述覆盖层由覆盖层中的留空部构成，
35.图3示出按照本发明的图1中的弹簧元件这次在负载状态下的纵向剖切的实施变形方案的总览图，
36.图4示出图3中的负载的弹簧元件的在覆盖层中的补偿区的细节图，其中，覆盖层的先前被自由空间分开的覆盖层区域在补偿区的区域中被推合在一起，从而形成封闭的覆盖层。
具体实施方式
37.在图1和4中示出整体表示为1的弹簧元件的可能的实施变形方案。在各图中示出的实施变形方案涉及锥形弹簧11。因此，本发明例如可以在用于在轨道车辆的底盘中的主悬架的部件中实现。然而，本发明也可以例如在另外的构件、特别是用于轨道车辆的悬架和/或减振器中实现。因此，示出的各实施变形方案仅理解为可能的示例并且因此主要仅用于更好地阐述本发明。
38.所述弹簧元件1具有多个弹性的阻尼体2，所述阻尼体分别支撑阻燃的覆盖层3。
39.用于制造阻尼体2的合适的材料和组合物已经已知并且也可以结合本发明使用。例如已知由一种或多种橡胶材料制成的阻尼体2。特别是熟悉至少部分地由天然橡胶制成的阻尼体2，然而因为所述天然橡胶能太容易燃烧，所以不显示出对于轨道车辆所需要的防火性能。
40.如在图1和3中示出的那样，各阻尼体2可以围绕弹簧元件1的纵轴线12同心地设置。备选或补充于此地，各阻尼体可以锥形地构成，其中，所述阻尼体的横截面直径沿压缩方向10减小、特别是持续减小。
41.每个阻尼体2在其外侧上具有覆盖层3。此外，已经已知用于制造阻燃的覆盖层3的大量的材料和组合物，所述覆盖层同样用于本发明。所述阻燃的覆盖层3在此例如可以比阻尼体2更硬和/或弹性更小。可以规定，阻尼体2的弹性模量比覆盖层3的弹性模量更低。因此，在常规的机械负载下、例如在压缩弹簧元件1的情况下，覆盖层3将比阻尼体2更快地磨损。这导致，由于覆盖层3的磨损而无法实现弹簧元件1的所要求的使用寿命。
42.例如可以规定，覆盖层3至少部分地或大部分地由至少一个弹性体、特别是由橡胶混合物制成。用于制造的一种特别有利的材料例如可以是上述组合物中的氯丁橡胶，因为所述氯丁橡胶的防火特性适用于制造符合din en 45545
‑
2的弹簧元件。
43.因此，如在图2和4中能看出的那样，所述覆盖层3分别具有一个补偿区4。所述补偿区4设置为用于，所述补偿区防止在对弹簧元件1加载时，由于作用到覆盖层3上的负载而在覆盖层3中形成褶皱和/或裂纹。
44.弹簧元件1的覆盖层3的补偿区4由覆盖层3中的至少一个中断部构成，从而在弹簧元件1的未负载的状态下和/或在覆盖层3的未负载的状态下，在覆盖层3的至少两个覆盖层区域11之间存在自由空间5。因此，只要存在负载，通过所述补偿区4就可以阻止在覆盖层3中形成褶皱。因此，通过所述中断部可以构成凹槽13。
45.通过所述覆盖层3特别是与阻尼体2的可燃性无关地能保护阻尼体2以防火灾，其方式为所述覆盖层3从外部遮蔽阻尼体2。
46.所述覆盖层3与阻尼体2可以彼此交联成复合元件6，从而不会发生覆盖层3与阻尼体2的无损的分离和/或脱离。
47.两个相邻的阻尼体2能通过例如可以具有套筒形状的支撑元件8来支撑和/或相互分离。弹簧元件1具有多个、特别是套筒形状的支撑元件8。所述支撑元件8可以具有锥形的、特别是与阻尼体2的形状相对应的形状。所述支撑元件8例如可以是硬的、特别是由金属构成。
48.所述覆盖层3可以具有1mm至5mm的层厚度、特别是在补偿区4之外的常规的层厚度。在此，如果层厚度无法精确地均匀地构成，则例如可以涉及平均的层厚度。特别是，所述
覆盖层3可以构成为最大四毫米厚、特别是最大三毫米厚、特别是最大两毫米厚、特别是最大一毫米厚。
49.如在图3和4中可看出的那样，所述覆盖层3在弹簧元件1的负载状态下至少部分地、优选完全地封闭。因为覆盖层3的各个覆盖层区域11被推合在一起并且至少部分地彼此贴靠，因此在负载状态下构成优选朝外封闭的覆盖层3。
50.弹簧元件1可以具有容纳部9，所述容纳部优选沿纵向方向、特别是沿弹簧元件1的纵轴线12延伸并且用于使弹簧元件与另外的构件、例如转向架耦联。
51.所述至少一个自由空间5例如可以以覆盖层3中的一个凹槽13或多个凹槽13的形式构成。所述凹槽13例如可以平行和/或横向于彼此地设置。优选地，所述凹槽13可以横向、特别是垂直于弹簧元件1的压缩方向延伸。所述凹槽13例如可以构成为几乎分布在弹簧元件1的由覆盖层形成的整个表面上。优选地，在两个相邻的支撑元件8之间可以分别构成一个凹槽13。因此，所述凹槽13可以分别构成在覆盖层3的两个覆盖层区域11之间。
52.术语自由空间5可以涉及覆盖层3中的材料空隙部。
53.在弹簧元件1构成为锥形弹簧7的情况下，各凹槽13可以构成为同心的。
54.特别优选的，自由空间5、特别是所述一个凹槽13或所述多个凹槽，可以分别具有恒定的或基本上恒定的宽度。因此，在两个覆盖层区域之间的间距、即补偿区4的自由空间5可以始终相同或几乎始终相同。特别是，在最小的间距与最大的间距之间的偏差为最大25％、特别是最大20％、特别是最大15％、特别是最大10％、特别是最大5％。
55.在负载最低的情况下，自由空间5、特别是所述凹槽13可以这样被封闭，使得在阻燃的覆盖层3中在推合在一起的区域中存在至少一个1mm的封闭层厚度。覆盖层3的在推合在一起的区域之外的其余的层厚度可以不同于此，特别是可以比所述封闭层厚度更厚，例如至少3mm、特别是4mm。于是，在接着压缩的过程中，凹槽13完全封闭和/或至少1mm宽的接触宽度在挤压在一起的端侧之内“迁移”并且因此构成封闭的防火罩。
56.在未负载的状态下在两个相邻的覆盖层区域11之间的间距可以是至少0.5mm、特别是至少1mm、特别是至少2mm、特别是至少3mm、特别是至少4mm、特别是至少5mm。
57.因此，本发明特别是涉及一种用于轨道车辆的减振器和/或悬架的弹簧元件1，所述弹簧元件具有至少一个可压缩的、特别是可燃烧的阻尼体2以及至少一个至少部分地覆盖阻尼体2的阻燃的覆盖层3，其中，所述覆盖层3具有至少一个补偿区4，所述补偿区具有至少两个覆盖层区域11，所述覆盖层区域在弹簧元件的未负载的状态下1通过自由空间5彼此分开，其中，所述覆盖层区域11在弹簧元件1负载的状态下这样挤压在一起，使得所述覆盖层区域以其边缘部分地或完全地彼此贴靠，并且因此构成完全包围阻尼体2的和/或特别是至少在外侧覆盖的覆盖层3，所述覆盖层确保所期望的防火。
58.附图标记列表
[0059]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
弹簧元件
[0060]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
阻尼体
[0061]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
覆盖层
[0062]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
补偿区
[0063]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
中断部；自由空间
[0064]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
复合元件；复合体
[0065]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
锥形弹簧
[0066]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
支撑元件；罩
[0067]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
容纳部
[0068]
10
ꢀꢀꢀꢀ
压缩方向
[0069]
11
ꢀꢀꢀꢀ
覆盖层区域
[0070]
12
ꢀꢀꢀꢀ
弹簧元件的纵轴线
[0071]
13
ꢀꢀꢀꢀ
凹槽