Königszapfen und Sattelkupplung: Was Zugmaschine und Sattelanhänger zueinander passen lässt

Eine Zugmaschine und ein Sattelanhänger, die bei verschiedenen Verkäufern gekauft wurden, sind zwei Hälften einer einzigen Maschine, und ob daraus eine funktionierende Kombination wird, entscheiden vier Zahlen. Keine davon ist das Gesamtgewicht. Drei stehen auf Metall geprägt, die vierte wird mit dem Maßband gemessen.

Die vier sind die Kupplungsklasse, der D-Wert in Kilonewton, die aufgezwungene vertikale Last U in Tonnen und die Kupplungshöhe in Millimetern. Eine Kombination kann beim Gewicht legal sein, an beiden Enden korrekt zugelassen – und trotzdem die falsche Paarung, weil die vierte Zahl außerhalb des Bandes liegt, für das der Anhänger gebaut wurde.

Wo die Klassenbuchstaben herkommen

Die Klassifizierung, die alle noch verwenden, wurde in die Richtlinie 94/20/EG aufgenommen, und diese Richtlinie ist nicht mehr das geltende Regelwerk. EUR-Lex gibt ihr Ende der Gültigkeit mit 31. Oktober 2014 an: Artikel 19 der Verordnung (EG) Nr. 661/2009 hob sie auf, in einer Liste von neunundvierzig Richtlinien, mit Wirkung vom 1. November 2014. Diese Verordnung selbst ist inzwischen ihrerseits aufgehoben worden – Artikel 18 der Verordnung (EU) 2019/2144 hebt sie mit Wirkung ab dem Tag des Geltungsbeginns jener Verordnung auf, den Artikel 19 auf den 6. Juli 2022 festlegt, und EUR-Lex gibt für 661/2009 das Ende der Gültigkeit mit 5. Juli 2022 an. Anhang I der Verordnung (EU) 2019/2144, die Liste der UN-Regelungen, auf die in Artikel 4 Absatz 2 verwiesen wird, führt Eintrag 55 – mechanische Verbindungseinrichtungen für Fahrzeugkombinationen, Änderungsserie 01, ABl. L 153 vom 15.6.2018, S. 179 – für die Fahrzeugklassen M, N und O. Dorthin sind diese Anforderungen gewandert. Nichts im Folgenden ist eine Aussage zum geltenden Typgenehmigungsrecht: Die Definitionen sind aus der aufgehobenen Richtlinie zitiert, weil deren konsolidierter Text vom 1. Juli 2013 einsehbar ist, und der aktuelle Text der UN-Regelung Nr. 55 wird hier nicht wiedergegeben, weil er sich nicht öffnen ließ.

Anhang I Nummer 1.3.7 unterteilte Sattelkupplungen in Klasse G50, genormte Sattelkupplungen 50, und Klasse G50-X, nicht genormte Sattelkupplungen 50. Nummer 1.3.8 tat dasselbe auf der Anhängerseite: Klasse H umfasste Zugsattelzapfen (Königszapfen), und die einzige dort aufgeführte Klasse war H50-X, die nicht genormte. Klasse H50 selbst wurde an anderer Stelle beschrieben – Anhang V Nummer 8.1 band sie an ISO 337, und Anhang VI Nummer 4.8.2 gab dem zylindrischen Teil eines Zugsattelzapfens der Klasse H50 einen Durchmesser von 50,8 mm vor, den Zweizoll-Königszapfen in den Einheiten, mit denen die Werkstatt tatsächlich arbeitet.

Nummer 2.1.11 erklärte, was das Wort genormt tatsächlich bedeutete: Genormte Verbindungseinrichtungen entsprachen den in der Richtlinie angegebenen genormten Abmessungen und genormten Kennwerten und waren innerhalb ihrer Klasse untereinander austauschbar, unabhängig von Typ und Hersteller. Nummer 2.1.12 definierte die nicht genormten Klassen als Einrichtungen der Klassen A bis J, die nicht unter diese Klassifizierung fielen, sich aber dennoch mit genormten Einrichtungen der entsprechenden Klassen verbinden ließen. Austauschbarkeit innerhalb eines gemischten Bestands war bei einer festgelegten Größe und für eine festgelegte Last von vornherein eingeplant.

Die Klassenbuchstaben haben diesen Übergang unverändert überstanden, weshalb sie immer noch das sind, was auf der Hardware zu lesen steht. JOST beschreibt seine JSK 37 C als geeignet für 2”-Königszapfen (Klasse G50) nach ECE R55-01, DIN 74080 und ISO 337, sowie für Lenkkeile nach ECE R55-01 und DIN 74085; jede Variante in der Tabelle dieses Datenblatts trägt die Genehmigungsnummer E1 55R-01 0116.

Der D-Wert ist eine Formel, kein Kennwert

D sieht aus wie ein Festigkeitswert. Tatsächlich ist es das Ergebnis einer Berechnung für ein ganz bestimmtes Fahrzeugpaar – etwas völlig anderes.

Anhang I Nummer 2.1.18 definierte den D-Wert als die theoretische Vergleichskraft für die Deichselkraft (die horizontale Kraft) zwischen Zugfahrzeug und Anhänger, die als Grundlage für die horizontalen Prüfkräfte bei den dynamischen Prüfungen herangezogen wird. Für Sattelkupplungen an Sattelzugmaschinen und vergleichbaren Fahrzeugen ergibt sich D in Kilonewton aus g multipliziert mit 0,6 · T · R, geteilt durch T + R − U. Die Symbole wurden unter derselben Nummer definiert: T ist die technisch zulässige Gesamtmasse der Zugmaschine in Tonnen, R die technisch zulässige Gesamtmasse des Sattelanhängers in Tonnen, U die Sattellast in Tonnen, und g die Erdbeschleunigung, angenommen mit 9,81 m/s². JOST veröffentlicht dieselbe Formel in seinem eigenen Katalog.

Setzen wir reale Zahlen ein. Für eine angenommene, mit 18 Tonnen zugelassene Zugmaschine – die Zugmaschinenmasse stammt von uns; die 39 Tonnen und die 12 Tonnen weiter unten stammen von Krone – unter einem 39-Tonnen-Sattelanhänger, der 12 Tonnen auf die Sattelkupplung überträgt, ergibt die Formel 91,8 kN. Nimmt man stattdessen 26 Tonnen für die Zugmaschine an, ergibt derselbe Anhänger 112,6 kN. Beide Ergebnisse sind unsere eigene Rechnung, in keinem der beiden Dokumente enthalten – ebenso wie die beiden Zugmaschinenmassen, die in sie eingeflossen sind.

Die Form der Formel ist wichtiger als jede der beiden Antworten. Mit wachsendem R nähert sich D dem Wert 0,6 · g · T an und bleibt dort stehen – 105,9 kN für eine 18-Tonnen-Zugmaschine, 153,0 kN für eine 26-Tonnen-Zugmaschine, wieder unsere eigene Rechnung auf Basis eigener angenommener Massen. Es ist die zulässige Masse der Zugmaschine selbst, nicht die des Anhängers, die die Obergrenze für die horizontale Vergleichskraft setzt. Stellt man diese beiden Obergrenzen den 150 kN gegenüber, für die eine genormte Kupplung nach der aufgehobenen Richtlinie geprüft werden musste, ergibt sich der entscheidende Punkt: Die leichtere Zugmaschine kann diesen Wert mit keinem Anhänger erreichen, die schwerere überschreitet ihn. D wird mit steigender Zugmaschinenmasse zu einer echten Frage, nicht mit steigender Anhängermasse. Welche Zugmaschinenmasse gilt, ergibt sich aus der Achskonfiguration und daraus, wie die Gesamtgewichte zugelassen wurden.

Der V-Wert gehört zu einem ganz anderen Fahrzeug

Anhang I Nummer 2.1.19 definierte den V-Wert als die theoretische Vergleichskraft für die Amplitude der vertikalen Kraft zwischen Zugfahrzeug und Zentralachsanhänger mit einer Gesamtmasse über 3,5 Tonnen. Er wurde aus einer vertikalen Vergleichsbeschleunigung berechnet – 1,8 m/s² bei Luftfederung oder vergleichbarer Federung, sonst 2,4 m/s² – sowie aus der Länge der Ladefläche des Anhängers und der theoretischen Zugdeichsellänge.

Jeder Begriff darin gehört zu einer Anhängerkombination mit Deichsel. Nummer 2.1.20 definierte einen Zentralachsanhänger als ein gezogenes Fahrzeug, dessen Achsen so nahe am Schwerpunkt des Fahrzeugs angeordnet sind, dass nur eine kleine vertikale Last von höchstens 10 % der Gesamtmasse des Anhängers oder 1.000 kg (es gilt der kleinere Wert) auf das Zugfahrzeug übertragen wird. Ein Sattelanhänger tut das Gegenteil: Er überträgt bewusst viele Tonnen auf das Zugfahrzeug. V ist kein Sattelanhänger-Parameter, und ihn in einer Sattelanhänger-Spezifikation anzugeben, ist kein Rundungsfehler, sondern ein Kategorienfehler.

U ist der Wert, von dem der Kauf tatsächlich abhängt

Die Entscheidung wird durch Herstellerangaben getroffen, nicht durch eine Richtlinie. Krone gibt für den Profi Liner SDP 27 eLB50-CS eine Sattellast von 12.000 kg, eine Achslast von 27.000 kg, ein zulässiges Gesamtgewicht von 39.000 kg, ein Leergewicht von 5.940 kg und eine technisch mögliche Nutzlast von rund 33.060 kg an. Zwei Plausibilitätsproben ergeben sich aus dieser Tabelle und stammen von uns: 12.000 plus 27.000 ergibt die 39.000 kg Gesamtgewicht, und 39.000 abzüglich der 5.940 kg Leergewicht ergibt die 33.060 kg Nutzlast. Die 12 Tonnen sind der Wert, den man in das Kupplungsgespräch mitnimmt, denn das ist es, was der Anhänger der Zugmaschine übergibt, wenn er voll beladen ist; der Rest der Angaben zu diesem Anhänger – einschließlich des Kupplungshöhenbands, das er erwartet – steht auf der Seite Krone Profi Liner.

Kögel staffelt denselben Wert nach Hardware, statt einen einzigen Wert zu veröffentlichen: Im Programm Kögel Cargo ist der 90-mm-Rahmenhals sowohl beim zweiachsigen als auch beim dreiachsigen Anhänger auf eine technisch mögliche Sattellast von 12.000 kg ausgelegt, ein 120-mm-Hals beim dreiachsigen Cargo P120 auf 15.000 kg, und derselbe 120-mm-Hals, höher eingestuft, beim dreiachsigen Nordic P120 auf 18.000 kg – auch die Zulassung des Achsaggregats selbst steigt, von 18.000 kg beim zweiachsigen Anhänger auf 27.000 kg bei jedem dreiachsigen.

Man stelle diesen Wert dem gegenüber, wofür eine genormte Kupplung ausgelegt sein musste. Anhang V Nummer 7.10.2 verlangte, dass genormte Sattelkupplungen für einen D-Wert von 150 kN und eine Sattellast U von 20 Tonnen geeignet und geprüft sein mussten. Was Hersteller heute bauen, ist eine gesonderte Beobachtung, und diese Seite kann nur die beiden Fälle berichten, die sie eingesehen hat: Das oben abgebildete Typenschild von SAF-Holland zeigt D=150 KN, U=20 Ton, Class G50, und die Auswahltabellen von JOST für die JSK 37 C und JSK 37 CW führen für jede Bestellnummer beider Baureihen einen D-Wert von 152 kN und eine aufgezwungene Last U von 20 t an. Zwei Produkte sind kein Regelwerk, und was die UN-Regelung Nr. 55 heute von einer genormten Kupplung verlangt, wird hier nicht wiedergegeben.

Eine Königszapfenlast von 12 Tonnen unter einer 20-Tonnen-Kupplung lässt einen weiten Spielraum, und für den gewöhnlichen europäischen Einsatz ist das schon die ganze Antwort. Bei Maschinentransporten wird der Spielraum eng: Nootebooms inzwischen zurückgezogener Prospekt für den Semi-Tieflader Nooteboom MCOS, der sich heute nur noch als Aufnahme des Internet Archive öffnen lässt, wies für fünf der sechs benannten Typen eine Sattellast von 18,0 t aus und für den sechsten, den MCOS-41-03(EB), 14,0 t, unter der Fußnote „Weights depending on version“. Der Spielraum schließt sich an zwei Stellen: bei dichten Anhängern, die den Hals stark belasten, und bei Zugmaschinen, deren eigene Zulassung 12 Tonnen über die Sattelkupplung nicht aufnehmen kann, ohne eine Antriebsachsgrenze zu überschreiten. Welcher der beiden Werte zuerst zuschlägt – das U der Kupplung oder die Achse darunter – entscheidet die Zulassung der Zugmaschine, nicht irgendetwas, das auf der Kupplung steht.

Das Höhenband ist die Zahl, die zuletzt gemessen wird

Krone gibt die unbeladene Sattelkupplungshöhe des SDP 27 als Band an, nicht als Einzelwert: 1.050 bis 1.200 mm. Als Anforderung an die Zugmaschine gelesen, nicht als Eigenschaft des Anhängers, ist das die nützlichste Zeile auf dem Datenblatt: Zu niedrig, und der Anhänger senkt sich vorn ab; zu hoch, und die Ladefläche steigt nach vorn an, was sich zuerst als Innenhöhe bemerkbar macht, die der Aufbau des Anhängers nicht mehr liefert. Nicht jeder Hersteller gibt das Band auf dieselbe Weise an: Schmitz Cargobull veröffentlicht für den Kipper-Sattelanhänger S.KI SOLID zwei Bänder, 1.140 bis 1.265 mm beladen und 1.170 bis 1.295 mm unbeladen, sodass das Fahrzeug, zu dem beide passen müssen, das beladene ist.

Die Anpassung erfolgt an der Zugmaschine. JOST führt die JSK 37 C in vier Höhen, H = 150, 185, 250 und 300 mm, und Tabelle 7 der Richtlinie 94/20/EG unterteilte genormte Sattelkupplungen in sechs Größen, G50-1 bis G50-6, nach einem H-Maß, das in Bändern von 140–159 mm bis 240–260 mm verlief. Die Produkthöhen den Bändern der Richtlinie gegenüberzustellen, ist unser Vergleich, nicht der von JOST: 150 mm fällt in das erste Band, 185 mm in das dritte und 250 mm in das sechste, während die 300-mm-Version über dem obersten Band von 240–260 mm liegt, außerhalb jeder von der Richtlinie gezogenen Größe. Eine aufgehobene Größentabelle und ein aktuelles Produktprogramm beschreiben nicht mehr dasselbe Feld. Anhang VII Nummer 2.5.1 schränkte ein, wie die Baugruppe aufgebaut sein musste: Sattelkupplungen der Klasse G50 durften nicht direkt auf dem Fahrzeugrahmen montiert werden, es sei denn, der Fahrzeughersteller ließ dies ausdrücklich zu, und mussten über eine Montageplatte mit dem Fahrzeugrahmen verbunden werden; die Montageanleitungen des Fahrzeug- bzw. Teileherstellers waren zu beachten. Die Höhe ist eine gemeinsam getroffene Entscheidung von Rahmen, Montageplatte und Kupplung, und sie ist unabhängig von der Kabine darüber: Die Kabine entscheidet, wer den Lkw fährt, der Rahmen entscheidet, woran er ankuppeln kann.

Was die Kupplung dem Anhänger ermöglichen muss

Anhang V erklärte, warum eine passende Kupplung trotzdem die falsche sein kann. Die Nummern 7.4.1 und 7.4.2 legten die Mindestbeweglichkeit bei eingekuppeltem Zapfen fest: ±90° um die vertikale Achse – wobei 7.4.1 ausdrücklich festhielt, dass dies nicht für Sattelkupplungen mit Zwangslenkung galt – und gleichzeitig ±12° um die horizontale Achse quer zur Fahrtrichtung, ein Winkel, bei dem die Richtlinie anmerkte, dass er für den Betrieb im Gelände nicht unbedingt ausreicht. Nummer 7.4.3 war eher eine Obergrenze als eine Untergrenze – eine Schwenkbewegung um die Längsachse von bis zu ±3° war zulässig, und eine schwenkbare Sattelkupplung durfte diesen Winkel überschreiten, sofern eine Sperre es ermöglichte, die Winkelbeweglichkeit auf ±3° zu begrenzen. Nummer 7.5 verlangte, dass der Verschlussmechanismus den Zugsattelzapfen zweifach formschlüssig sichert, wobei die erste Sicherung beim Einkuppeln selbsttätig wirksam wird. Anhang VI Nummer 4.6.2.2 legte dann die Prüfung fest, die den Fehler beschreibt, den man tatsächlich fürchtet: Bei genormten Sattelkupplungen der Klasse G50 sowie bei vergleichbaren Sattelkupplungen für gleichen Zapfendurchmesser durfte bei einer Abhebekraft von g · 2,5 · U keine Trennung des Zugsattelzapfens von der Sattelkupplung erfolgen. Der Sicherheitsfaktor steckt in der Prüfung, nicht auf dem Schild.

Die vier Werte im gemischten Bestand lesen

Der Abgleich selbst ist kurz. Das Typenschild der Kupplung – JOST platziert es seitlich an der Kupplungsplatte und gibt an, dass die zulässigen Lastangaben für seine Kupplungen auf dem Typenschild oder im Produktkatalog stehen – trägt Klasse, D und U. Die Königszapfenlast und das Höhenband des Anhängers stammen aus dem Datenblatt des Herstellers, und die Sattelkupplungshöhe der Zugmaschine ist eine Messung. Die Königszapfenlast wird dann gegen U geprüft und gegen die eigene Achszulassung der Zugmaschine, was bei einer dreiachsigen Zugmaschine ein anderes Thema ist als bei einer zweiachsigen – der Grund, warum die Scania S-Baureihe in sieben Achskonfigurationen verkauft wird und nicht in einer einzigen.

Für einen Fuhrpark werden dieselben vier Werte zu einer Tabelle. Das niedrigste U unter den Kupplungen und die höchste Königszapfenlast unter den Anhängern müssen verglichen werden, nicht gemittelt, und die schmalste Überschneidung der Höhenbänder ist die tatsächliche Austauschbarkeit des Bestands. Anhang VI Nummer 1.6 machte den zugrunde liegenden Punkt deutlich: Die Kennwerte D, S, V und U, auf denen die Prüfungen beruhten, mussten aus dem Typgenehmigungsantrag des Herstellers stammen. Es waren angegebene Werte, spezifisch für eine einzelne Einrichtung, und genau das hält ein Schild auf einem Hof noch heute fest – Zahlen für die Kupplung, an der es befestigt ist, nicht für eine Geräteklasse.