Nutenstein, Schienenfahrzeug sowie Verwendung und Herstel ^¬ lungsverfahren eines Nutensteins

Die Erfindung betrifft einen Nutenstein, ein Schienenfahrzeug, eine Verwendung eines Nutensteins sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Nutensteins. Es ist üblich, einige Komponenten eines Schienenfahrzeugs, wie zum Beispiel Kabelkanäle und/oder Druckluftrohre, am Dach des Schienenfahrzeugs zu montieren. Zur Befestigung solcher Komponenten an einem Schienenfahrzeugdach werden insbesondere Nutensteine verwendet.

Des Weiteren sind Schienenfahrzeughersteller in der Regel darum bemüht, das Gewicht eines Schienenfahrzeugs gering zu halten, insbesondere um den Energieverbrauch des Schienenfahrzeugs möglichst gering zu halten. Aus diesen Grund werden bei der Fertigung moderner Schienenfahrzeuge Leichtbauwerkstoffe, insbesondere Leichtmetalle, verwendet.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine gewichtsparende Aus ^¬ gestaltung eines Schienenfahrzeugs zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Nuten ^¬ stein nach Anspruch 1, eine Verwendung nach Anspruch 8, ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 9 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 11.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung . Der erfindungsgemäße Nutenstein weist einen Grundkörper, welcher ein Leichtmetall enthält, sowie eine auf dem Grundkörper angeordnete Korrosionsschutzbeschichtung auf. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass im Dachbereich eines Schienenfahrzeugs bislang von der Verwendung von Nutensteinen, die ein Leichtmetall enthalten, abgesehen wurde, da Nutensteine, die im Dachbereich eines Schienenfahrzeugs ver- wendet werden, bei einer Fahrzeugreinigung sauren und/oder basischen Reinigungsmitteln ausgesetzt werden. Säuren und Laugen können bei einem Leichtmetall, wie zum Beispiel Alumi ^¬ nium, zu Lochfraßkorrosion und/oder kristalliner Korrosion führen .

Wie zuvor erwähnt, enthält der Grundkörper des erfindungsge ^¬ mäßen Nutensteins ein Leichtmetall. Dadurch kann erreicht werden, dass der Nutenstein, insbesondere im Vergleich zu einem Nutenstein, dessen Grundkörper aus (Edel-) Stahl besteht, ein geringes Gewicht aufweist. Ein geringes Gewicht des Nu ^¬ tensteins ermöglicht es, ein Schienenfahrzeug, bei dem der Nutenstein genutzt wird, gewichtsparend auszubilden.

Zum Schutz des Leichtmetalls des Grundkörpers weist der Nu- tenstein die besagte Korrosionsschutzbeschichtung auf. Die

Korrosionsschutzbeschichtung kann das Leichtmetall des Grundkörpers vor einer Einwirkung von Säuren und Laugen, beispielsweise aus sauren bzw. basischen Reinigungsmitteln, schützen und ermöglicht es, den Nutenstein im Dachbereich ei- nes Schienenfahrzeugs oder in einem anderen von Korrosion betroffenen Bereich des Schienenfahrzeugs, welcher zum Beispiel Säuren und/oder Laugen ausgesetzt sein kann, zu verwenden.

Gemäß der allgemein üblichen Definition von Leichtmetallen ist vorliegend unter einem Leichtmetall ein Metall oder eine Metalllegierung zu verstehen, deren Massendichte unter

4,5 g/cm ³ (bei 20 °C) liegt.

Der Grundkörper des Nutensteins kann außer dem Leichtmetall einen oder mehrere weitere Stoffe enthalten. Besonders bevor ^¬ zugt ist es, wenn der Grundkörper ausschließlich aus dem Leichtmetall besteht. Letzteres schließt jedoch nicht das Vorhandensein einer natürlichen Oxidschicht aus. Mit anderen Worten, der Grundkörper kann aus dem Leichtmetall und einer auf dem Leichtmetall natürlich gewachsenen Oxidschicht beste ^¬ hen . Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Grundkörper Aluminium, insbesondere eine Aluminiumlegierung, als Leichtmetall auf. Aluminium ist ein kostengünstig erhält ^¬ liches Leichtmetall und ermöglicht folglich eine kostengüns ^¬ tige Herstellung des Nutensteins. Zudem zeichnet sich Alumi- nium durch eine hohe spezifische Festigkeit auf.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Grundkörper die Alumini ^¬ umlegierung EN AW 6082 (gemäß DIN EN 573-3 von Dezember 2013) als Leichtmetall enthält.

Der Grundkörper ist vorzugweise ein Strangpressprodukt, d. h. ein durch Strangpressen hergestelltes Produkt.

Zweckmäßigerweise hat der Grundkörper eine Gewindebohrung (Bohrung mit Innengewinde) zur Aufnahme einer Schraube. Die

Gewindebohrung kann insbesondere eine Durchgangsbohrung sein. Alternativ kann die Gewindebohrung eine Sackbohrung (auch Sackloch genannt) sein. Vorteilhafterweise bedeckt die Korrosionsschutzbeschichtung den Grundkörper vollständig, insbesondere auch die Innenwan ^¬ dung der Gewindebohrung. In diesem Fall kann die Korrosionsschutzbeschichtung den gesamten Grundkörper vor Korrosion schützen .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Korrosionsschutzbeschichtung eine Silan-Beschichtung . Mit anderen Worten, die Korrosionsschutzbeschichtung enthält vorzugsweise Silan-Moleküle . Eine solche Beschichtung bietet ei- ne hohe Wärme- und Wetterbeständigkeit sowie einen hohen Kor ^¬ rosionswiderstand gegen Säuren und Laugen, insbesondere auch dann, wenn die Korrosionsschutzbeschichtung eine geringe Schichtdicke von beispielweise circa 10 ym aufweist. Die Korrosionsschutzbeschichtung kann einen einzigen oder mehrere unterschiedliche Vertreter der Stoffgruppe der Silane enthalten. Des Weiteren schließt die Formulierung, dass „die Korrosionsschutzbeschichtung eine Silan-Beschichtung ist" nicht aus, dass die Korrosionsschutzbeschichtung (außer einem oder mehreren Vertretern der Stoffgruppe der Silane) in signifikantem Maße einen oder mehrere andere Stoffe enthält. Die Korrosionsschutzbeschichtung weist vorzugsweise eine

Schichtdicke von mindestens 2 ym auf, insbesondere damit die Korrosionsschutzbeschichtung einen hinreichend großen Korrosionswiderstand gegen Säuren und Laugen bietet. Besonders be ^¬ vorzugt ist es, wenn die Korrosionsschutzbeschichtung eine Schichtdicke von mindestens 5 ym aufweist.

In bevorzugter Weise beträgt die Schichtdicke der Korrosions ^¬ schutzbeschichtung höchstens 20 ym, insbesondere um eine gute schraubgängig des Nutensteins sicherzustellen. Besonders be- vorzugt ist es, wenn die Schichtdicke höchstens 15 ym be ^¬ trägt. Beispielsweise kann die Schichtdicke 10 ym betragen.

Eine erfindungsgemäße Verwendung des Nutensteins sieht vor, den Nutenstein zum Befestigen eines Bauteils an einem Schie- nenfahrzeugdach zu verwenden. Bei dem Bauteil kann es sich zum Beispiel um eine Halterung, einen Kabelkanal, ein Druck- luftrohr, eine Antenne oder dergleichen handeln.

Insbesondere kann der Nutenstein zum Befestigen des Bauteils an einem auf dem Schienenfahrzeugdach montierten Hohlprofil verwendet werden. Hierbei wird der Nutenstein zweckmäßigerweise in das Hohlprofil, genauer gesagt in einen Hohlraum des Hohlprofils, eingesetzt. Das am Schienenfahrzeugdach zu be ^¬ festigende Bauteil wird vorzugsweise mittels einer Schraube, die in eine Gewindebohrung des Nutensteins eingeschraubt wird, am Hohlprofil befestigt. Vorteilhafterweise hat die Schraube maximal die Festigkeits ^¬ klasse 8.8. Weiter ist vorteilhaft, wenn die Einschraubtiefe des Schraube mindestens das 1,5-fache des Durchmessers der Gewindebohrung des Grundkörpers beträgt. Dadurch kann er- reicht werden, dass bei zu großer Belastung der Schraube, zum Beispiel bei zu starkem Anziehen der Schraube, nicht das In ^¬ nengewinde der Gewindebohrung des Grundkörpers, sondern die Schraube, insbesondere deren Kopf, abreißt. Weiterhin betrifft die Erfindung, wie eingangs erwähnt, ein Schienenfahrzeug .

Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug weist ein Schienenfahr ^¬ zeugdach, einen erfindungsgemäßen Nutenstein sowie ein mit- hilfe des Nutensteins am Schienenfahrzeugdach befestigtes Bauteil auf.

Ferner kann das Schienenfahrzeug ein an dem Schienenfahrzeug ^¬ dach montiertes Hohlprofil aufweisen. Das besagte Bauteil kann mithilfe des Nutensteins insbesondere am Hohlprofil be ^¬ festigt sein. Zweckmäßigerweise ist der Nutenstein in das Hohlprofil eingesetzt.

Der Nutenstein kann eine beliebige Form aufweisen. Beispiels- weise kann der Nutenstein quaderförmig ausgebildet sein. Alternativ kann der Nutenstein eine oder mehrere Seitenflächen aufweisen, die schräg zu den übrigen Seitenflächen des Nutensteins angeordnet ist/sind. Vorzugsweise ist die Form des Nu ^¬ tensteins auf die Form des Hohlprofils, in welches der Nuten- stein eingesetzt wird, abgestimmt.

Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung ferner ein Ver ^¬ fahren zur Herstellung eines Nutensteins. Das erfindungsgemä ^¬ ße Verfahren kann zur Herstellung des erfindungsgemäßen Nu- tensteins genutzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einen Grundkörper, der ein Leichtmetall enthält, eine Korrosionsschutzbe- Schichtung aufgebracht. Der Grundkörper bildet zusammen mit der auf den Grundkörper aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung den Nutenstein aus. In bevorzugter Weise wird der Grundkörper durch Strangpressen hergestellt. Dadurch lässt sich die Herstellung des Grundkörpers kostengünstig realisieren. Insbesondere lässt sich aus einem einzelnen stranggepressten Profil mittels eines Trennverfahrens eine Vielzahl solcher Grundkörper herstellen, wo- durch die Herstellungskosten für jeden einzelnen Grundkörper gering gehalten werden können.

Nach dem Strangpressen des Grundkörpers wird dieser vorzugs ^¬ weise mit einer Gewindebohrung zur Aufnahme einer Schraube versehen.

Vorteilhafterweise wird die Korrosionsschutzbeschichtung derart auf den Grundkörper aufgebracht, dass die Korrosions ^¬ schutzbeschichtung den Grundkörper vollständig, insbesondere auch die Innenwandung seiner Gewindebohrung, bedeckt.

Die Korrosionsschutzbeschichtung kann beispielsweise mittels Tauchlackieren auf den Grundkörper aufgebracht werden. Beim Tauchlackieren wird der Grundkörper in einen Lack einge- taucht. Ein oder mehrere Bestandteile des Lacks bilden - ge ^¬ gebenenfalls nach einer Aushärtung - auf dem Grundkörper die Korrosionsschutzbeschichtung aus. Das Tauchlackieren stellt ein kosten- und aufwandsgünstiges Beschichtungsverfahren zur Aufbringung der Korrosionsschutzbeschichtung auf den Grund- körper dar. Selbst dann, wenn der Grundkörper eine komplexe

Geometrie aufweist, ermöglicht das Tauchlackieren ein kosten- und aufwandsgünstiges Aufbringen der Korrosionsschutzbe ^¬ schichtung auf den Grundkörper. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Korrosionsschutzbe ^¬ schichtung mittels Elektrotauchlackieren (auch elektrophore- tisches Tauchlackieren oder elektrophoretische Abscheidung genannt) auf den Grundkörper aufgebracht wird. Auf diese Wei- se kann die Korrosionsschutzbeschichtung besonders gleichmäßig auf den Grundkörper aufgebracht werden. Mit anderen Worten, durch das Aufbringen der Korrosionsschutzbeschichtung mittels Elektrotauchlackieren kann erreicht werden, dass die Korrosionsschutzbeschichtung eine homogene Schichtdicke auf ^¬ weist. Bei dieser Art von Tauchlackierung ist der Lack, in den der Grundkörper eingetaucht wird, zweckmäßigerweise ein elektrisch leitfähiger Lack. Vorteilhafterweise wird der Grundkörper beim Elektrotauchla ^¬ ckieren als Anode genutzt. Eine oder mehrere beim Elektro ^¬ tauchlackieren verwendete Gegenelektrode (n) wird/werden vorteilhafterweise jeweils als Kathode genutzt. Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Patentansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können je ^¬ doch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kom- binationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese

Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Nutenstein, dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug, der erfindungsgemäßen Verwendung und dem erfindungsgemäßen Verfahren kombinierbar. Ferner kön- nen Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechen ^¬ den Vorrichtungseinheit gesehen werden.

Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das je ^¬ weilige Zahlwort eingeschränkt sein.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das im Zusammenhang mit einer Figur nä- her erläutert wird. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläu ^¬ terung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu ge- eignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit iso ^¬ liert betrachtet und mit einem beliebigen der Ansprüche kom ^¬ biniert werden.

Die einzige Figur zeigt einen Teil eines Schienenfahrzeugs 2 in einer Schnittdarstellung.

In der Figur ist unter anderem ein Teil eines Schienenfahrzeugdachs 4 des Schienenfahrzeugs 2 abgebildet. Als weitere Elemente des Schienenfahrzeugs 2 sind in der Figur ein an das Schienenfahrzeugdach 4 montiertes Hohlprofil 6, welches exemplarisch als C-Schiene ausgebildet ist, ein Nutenstein 8, welcher in einen Hohlraum 10 des Hohlprofils 6 eingesetzt ist, eine Schraube 12 sowie ein schematisch dargestelltes Bauteil 14, welches mittels der Schraube 12 und des Nuten- Steins 8 an dem Hohlprofil 6 befestigt ist.

Das Hohlprofil 6 kann beispielsweise an das Schienenfahrzeug ^¬ dach 4 geschweißt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Hohlprofil 6 mittels figürlich nicht dargestellter Schraub- Verbindungen am Schienenfahrzeugdach 4 befestigt sein.

Der Nutenstein 8 umfasst einen Grundkörper 16 aus einer Aluminiumlegierung, welcher im Wesentlichen die Form und Größe des Nutensteins 8 vorgibt. Im vorliegenden Ausführungsbei- spiel ist der Nutenstein 8 quaderförmig ausgebildet. Grund ^¬ sätzlich kann der Nutenstein 8 eine andere Form aufweisen, wobei die Querschnittsform des Nutensteins 8 und die

Querschnittsform des Hohlprofils 6 aufeinander abgestimmt sein können.

Der Grundkörper 16 weist eine Gewindebohrung 18 auf, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Die Schraube 12, mittels welcher das besagte Bauteil 14 am Hohlprofil 6 befestigt ist, ist sowohl durch eine Gewindebohrung 20 des Bauteils 14 als auch durch die Ge ^¬ windebohrung 18 des Grundkörpers 16 geführt. Um Korrosion an der Schraube 12 zu vermeiden, kann die Schraube 12 verzinnt sein und/oder eine Duplexbeschichtung aufweisen.

Zwischen dem Hohlprofil 6 und dem besagten Bauteil 14 ist ei ^¬ ne Unterlegscheibe 22 platziert. Ferner ist zwischen dem Bau ^¬ teil 14 und dem Schraubenkopf 24 der Schraube 12 eine weitere Unterlegscheibe 26 platziert.

Aluminium bildet an der Atmosphäre eine schützende Oxid ^¬ schicht, die gegen neutrale wässrige Medien beständig ist. Säuren und Laugen hingegen lösen die Oxidschicht des Alumini- ums auf und bewirken Lochfraßkorrosion sowie interkristalline Korrosion. Um zu vermeiden, dass der Nutenstein 8 bei Kontakt mit einem sauren oder alkalischen Reinigungsmittel korrodiert, weist der Nutenstein 8 eine auf dem Grundkörper 16 angeordnete Korrosionsschutzbeschichtung 28 mit einem hohen Korrosionswiderstand gegenüber Säuren und Laugen auf. In der Figur ist die Korrosionsschutzbeschichtung 28 aufgrund einer besseren Darstellbarkeit vergrößert dargestellt (bezogen auf die Abmessungen des Grundkörpers 16) . Bei der Korrosionsschutzbeschichtung 28 handelt es sich um eine Silan-Beschichtung . Diese weist eine Schichtdicke von beispielsweise 10 ym auf und bedeckt den Grundkörper 16 voll ^¬ ständig, einschließlich der Innenwandung seiner Gewindebohrung 18. In der Figur ist die Korrosionsschutzbeschichtung 28 lediglich einer besseren Darstellbarkeit halber nur an den

Außenflächen des Grundkörpers 16 (und nicht innerhalb der Ge ^¬ windebohrung 18) dargestellt.

Nachfolgend wird ein mögliches Verfahren zur Herstellung des Nutensteins 8 beschrieben.

Zunächst wird aus einer Aluminiumlegierung, wie zum Beispiel aus der Aluminiumlegierung EN AW 6082, durch Strangpressen der Grundkörper 16 des Nutensteins 8 hergestellt. Der strang- gepresste Grundkörper 16 wird mit der Gewindebohrung 18 versehen . Danach wird die Korrosionsschutzbeschichtung 28 auf den

Grundkörper 16 aufgebracht, und zwar derart, dass die Korro ^¬ sionsschutzbeschichtung 28 den Grundkörper 16 vollständig bedeckt . Die Korrosionsschutzbeschichtung 28 kann beispielsweise mittels Elektrotauchlackieren auf den Grundkörper 16 aufgebracht werden. Hierbei wird der Grundkörper 16 in einen

silanhaltigen Tauchlack getaucht und der Grundkörper 16 als Anode geschaltet, während eine oder mehrere Gegenelektroden als Kathode (n) geschaltet wird/werden.

Der Grundkörper 16 bildet zusammen mit der auf ihn aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung 28 den Nutenstein 8 aus. Die Korrosionsschutzbeschichtung 28 stellt für den alu- miniumhaltigen Grundkörper 16 des Nutensteins 8 einen Korrosionsschutz gegen Säuren und Laugen (zum Beispiel von sauren bzw. basischen Reinigungsmitteln) dar.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel einge ^¬ schränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.