DE19826508A1 - Zugfahrzeug mit gehärteter Sattelplatte, Verfahren zum Härten einer Sattelplatte für ein Zugfahrzeug - Google Patents
Zugfahrzeug mit gehärteter Sattelplatte, Verfahren zum Härten einer Sattelplatte für ein ZugfahrzeugInfo
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Abstract
Ein Zugfahrzeug (12) weist eine Sattelkupplung zum Verbinden des Zugfahrzeugs mit einem Sattelauflieger auf. Die Sattelkupplung umfaßt eine Sattelplatte (10) mit einer Auflagefläche (20) zum Abstützen des Sattelaufliegers, wobei zumindest in erhöhtem Verschleiß ausgesetzten Zonen (32) der Sattelplatte (10) eine Mehrzahl von Bereichen (30) gehärteten Sattelplattenmaterials vorgesehen ist, welche durch Bereiche nicht gehärteten Sattelplattenmaterials (31) voneinander getrennt sind. Die gehärteten Bereiche sind durch ein Laser-Härtungsverfahren hergestellt, bei welchem man zunächst eine Gußmaterialschicht vorbestimmter Dicke von der Auflagefläche abträgt und dann das Sattelplattenmaterial mittels eines Lasers lokal erwärmt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Zugfahrzeug mit einer Sattelkupplung zum
Verbinden des Zugfahrzeugs mit einem Sattelauflieger, wobei die Sat
telkupplung eine Sattelplatte mit einer Auflagefläche zum Abstützen des
Sattelaufliegers aufweist, wobei zumindest in erhöhtem Verschleiß
ausgesetzten Zonen der Sattelplatte an die Oberfläche der Auflagefläche
angrenzendes Sattelplattenmaterial gehärtet ist.
Eine derartiges Zugfahrzeug ist beispielsweise aus der DE 40 19 591 A1
bekannt. Die Sattelplatte des bekannten Zugfahrzeugs weist in ihren
erhöhtem Verschleiß ausgesetzten Zonen eine verschleißhemmende Härte
schicht auf, welche durch Erwärmen der Oberfläche der Sattelplatte mittels
einer Flamme und hierdurch eingeleitete Umwandlung von Ferrit in Austenit
hergestellt ist. Mit dieser Härtung der Sattelplatte geht jedoch auch ein
Verlust an Elastizität des Sattelplattenmaterials einher, zumindest an der
Oberfläche der Sattelplatte, die im rauhen Alltagsbetrieb, d. h. sowohl im
Fahrbetrieb als auch beim Auf- und Absatteln eines Aufliegers nicht nur
einer Reibbeanspruchung sondern auch mechanischer Verformung unterwor
fen ist. Infolge des Elastizitätsverlusts kann es daher zur Bildung von Rissen
in der Sattelplatte kommen. Darüber hinaus gehen infolge der Härtung auch
die Schmiereigenschaften, insbesondere Notschmiereigenschaften, die die
Sattelplatte durch geeignete Materialwahl üblicherweise aufweist, zumindest
zu einem großen Teil verloren, was wiederum ein erhebliches Beschädi
gungsrisiko der Sattelplatte des bekannten Zugfahrzeugs nach sich zieht.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zugfahrzeug
der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Sattelplatte trotz der
Tatsache, daß sie zumindest in ihren erhöhtem Verscheiß ausgesetzten
Zonen gehärtetes Sattelplattenmaterial aufweist, verglichen mit der
Sattelplatte des bekannten Zugfahrzeugs verbesserte Elastizität und
verbesserte Schmiereigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Zugfahr
zeug gelöst, bei welchem in den Verschleißzonen jeweils eine Mehrzahl von
Bereichen gehärteten Sattelplattenmaterials vorgesehen ist, welche durch
Bereiche nicht gehärteten Sattelplattenmaterials voneinander getrennt sind.
Erfindungsgemäß wird also von der Härtung der gesamten Sattelplattenober
fläche in den Verschleißzonen abgegangen, sondern es werden nur Teile
dieser Verschleißzonen einer Härtung unterzogen. Diese gehärteten Teil
zonen sind in nicht gehärtetes Sattelplattenmaterial eingebettet, dessen
Eigenschaften durch die Härtung nicht beeinträchtigt worden sind. Das nicht
gehärtete Sattelplattenmaterial kann daher im Alltagsbetrieb die erforderliche
Elastizität und gewünschtenfalls auch die Schmiereigenschaften bereit
stellen, während der Schutz vor erhöhtem Verschleiß infolge Reibbeanspru
chung von den gehärteten Teilzonen gewährleistet wird. Die Sattelplatte
kann beispielsweise aus Stahlguß- oder Sphäroguß-Material gebildet sein.
Bei der Anordnung der gehärteten Teilzonen bzw. der gehärteten Bereiche
kann der Tatsache Rechnung getragen werden, daß im Betrieb bestimmte
Beanspruchungen vermehrt auftreten. Beispielsweise kann bei einem
Zugfahrzeug, bei welchem die Sattelplatte an einem Zugfahrzeugrahmen
mittels einer Lagerbockanordnung um eine zur Geradeausfahrt-Richtung des
Zugfahrzeugs im wesentlichen orthogonal verlaufende, im wesentlichen
horizontale Querachse kippbar gelagert ist, vorgesehen sein, daß die
gehärteten Bereiche in der Sattelplattenebene in einer Querachse im
wesentlichen orthogonal verlaufenden Richtung voneinander getrennt sind.
Auch können die gehärteten Bereiche auf unterschiedlichste Art und Weise
gestaltet sein. Beispielsweise kann die Sattelplatte an ihrer Auflagefläche
wenigstens einen punktartigen Bereich gehärteten Sattelplattenmaterials
umfassen. Unter einer "punktartigen" Gestalt wird dabei eine Gestalt ver
standen, die in zwei zueinander orthogonalen Hauptrichtungen der Auflage
flächenebene im wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweist. Dement
sprechend können punktartige gehärtete Bereiche beispielsweise einem
Kreis, einer Ellipse, einem Quadrat, einem Rechteck, einem Trapez, einer
Raute und dergleichen geometrischen Formen entsprechend oder ähnlich
ausgebildet sein.
Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch möglich, daß die Sattelplatte
an ihrer Auflagefläche wenigstens einen linienartigen Bereich gehärteten
Sattelplattenmaterials aufweist. Dabei wird unter einer "linienartigen"
Gestalt eine Gestalt verstanden, die in einer der Hauptrichtungen erheblich
größer bemessen ist als in der zu dieser orthogonalen Hauptrichtung. Die
linienartige Gestalt braucht dabei nicht notwendigerweise geradlinig zu
verlaufen, sondern kann auch gebogen, gekrümmt oder nach Art einer
Schlangenlinie, eines Mäanders oder dergleichen verlaufen. Darüber hinaus
ist es auch möglich, einzelne Teilabschnitte der Schlangenlinie jeweils als
einen gesonderten linienartig verlaufenden, gehärteten Bereich anzusehen,
wobei diese Teilabschnitte miteinander zusammenhängend ausgebildet sind.
Gemäß vorstehendem wird also im gekuppelten Zustand eines Sattelauflie
gers und des erfindungsgemäßen Zugfahrzeugs die Aufliegerplatte des
Sattelaufliegers - übertrieben ausgedrückt - nur von den gehärteten Berei
chen in den Verschleißzonen getragen, während das nicht gehärtete Sattel
plattenmaterial lediglich für die Elastizität und die Schmiereigenschaften der
Sattelplatte zu sorgen hat. Unterstellt man einmal eine ausschließlich punkt
artige Ausgestaltung der gehärteten Bereiche, so könnte man sagen, daß die
Aufliegerplatte auf den Fingerkuppen einer Mehrzahl von Stützfingern, näm
lich einer Mehrzahl von gehärteten Punktbereichen, abgestützt ist.
Um verhindern zu können, daß diese auf lokal begrenzte Bereiche be
schränkte Abstützung zur Bildung von Rillen und Riefen in der Auflieger
platte führt, insbesondere dann, wenn diese aus einem weichen Material
wie Leichtmetall gebildet ist, wird in Weiterbildung der Erfindung vorge
schlagen, daß dem angrenzenden, nicht gehärteten Sattelplattenmaterial
benachbarte, äußere Teilbereiche eines gehärteten Bereichs eine niedrigere
Materialhärte aufweisen als von dem angrenzenden, nicht gehärteten Sattel
plattenmaterial mit Abstand angeordnete, innere Teilbereiche des gehärteten
Bereichs. Die gehärteten Bereiche weisen also nicht ein "scharfes" Härte
profil auf, sondern ein allmählich von der Härte des weichen angrenzenden
Materials auf die volle Härte ansteigendes und dann wieder auf die niedri
gere Härte des angrenzenden Materials abfallendes Profil auf. Hierdurch ist
sichergestellt, daß die gehärteten Bereiche mit ihren Randzonen nicht in die
Aufliegerplatte "einschneiden" können. Es versteht sich, daß eine entspre
chende Härteprofilierung auch bei linienartigen gehärteten Bereichen von
Vorteil ist.
Um darüber hinaus bei punktförmigen gehärteten Bereichen, welche
zwangsläufig in bezüglich der Königszapfenaufnahme radialer Richtung
voneinander beabstandet sind, bzw. bei im wesentlichen in Umfangsrich
tung bezüglich der Königszapfenaufnahme der Sattelplatte verlaufenden
linienartigen gehärteten Bereichen, welche aufgrund des Verlaufs in
Umfangsrichtung wiederum in radialer Richtung voneinander beabstandet
sind, der Bildung von Rillen und Riefen in der Aufliegerplatte eines
Sattelaufliegers vorbeugen zu können, wird in Weiterbildung der Erfindung
vorgeschlagen, daß in Umfangsrichtung bezüglich der Königszapfenauf
nahme eine Mehrzahl von gehärteten Bereichen hintereinander und in Radial
richtung versetzt angeordnet sind. Die versetzte Anordnung kann dabei
vorzugsweise derart gewählt sein, daß das normierte Härteintegral über die
radiale Erstreckung der jeweils betrachteten Verschleißzone einen im
wesentlichen konstanten Wert aufweist, wobei sich der Wert des normier
ten Härteintegrals in einem vorbestimmten Abstand von der Königszapfen
aufnahme berechnet als das Integral über das Härteprofil des Sattelplatten
materials in der jeweiligen Verschleißzone längs eines in dem vorbestimmten
Abstand von der Königszapfenaufnahme verlaufenden Kreisbogens geteilt
durch die Länge dieses Kreisbogens. Die Abweichung des radialen Verlaufs
des normierten Härteintegrals von dem im wesentlichen konstanten Wert
sollte dabei höchstens 25%, vorzugsweise höchstens 20%, noch bevor
zugter höchstens 15%, betragen.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß die längs ein und desselben
Kreisbogens angeordneten gehärteten Bereiche im wesentlichen auf den
gleichen Härtewert gehärtet sind oder/und längs dieses Kreisbogens gemäß
einem gewünschten Lastprofil verteilt sind, so daß die gehärteten Bereiche
in allen Teilzonen der Verschleißzone im Mittel zu einer gewünschten
Tragfähigkeit führen. Ferner ist vorgesehen, daß der Flächenanteil an der
Gesamtfläche der Verschleißzone, welchen die gehärteten Bereiche einneh
men, in Abhängigkeit der Eigenschaften des Materials der Aufliegerplatte
gewählt ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Verfahren zum Härten der
Auflageflagefläche einer aus Gußmaterial gefertigten Sattelplatte durch
lokales Erwärmen des Sattelplattenmaterials.
Wie bereits vorstehend angesprochen, ist aus der DE 40 19 591 A1 ein
Flammhärtungsverfahren bekannt, bei welchem die Sattelplattenoberfläche
mittels einer Flamme aufgeheizt wird. Hinsichtlich der Nachteile dieses
Verfahrens sei auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
Im Gegensatz zu dem bekannten Flammhärtungsverfahren wird bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren zunächst von der Auflagefläche eine Guß
materialschicht vorbestimmter Dicke abgetragen, beispielsweise mittels
Fräsen, und dann das Sattelplattenmaterial lokal mittels eines Lasers
erwärmt. Die Verwendung eines Lasers hat den Vorteil, daß die Erwär
mungszone örtlich sehr viel schärfer begrenzt werden kann, als dies
beispielsweise bei dem bekannten Flammhärtungsverfahren möglich ist.
Darüber hinaus erwärmt sich das Sattelplattenmaterial unter dem Einfluß
des Laserstrahls erheblich schneller als unter der Einwirkung einer Flamme.
Somit kann die während des Härtens in der Sattelplatte vorhandene, von
außen in diese eingebrachte Wärmemenge auf einem erheblich niedrigeren
Wert gehalten werden als bei dem Flammhärtungsverfahren, so daß die
Gefahr, daß es infolge der Härtung zu Verwerfungen der Sattelplatte oder
dergleichen thermischen Spannungseffekten kommt, erheblich reduziert,
wenn nicht gar vollkommen ausgeschlossen ist. Ein weiterer Vorteil ist darin
zu sehen, daß aufgrund der hohen Ortsauflösung, die mit dem Laserstrahl
erreichbar ist, das Sattelplattenmaterial ganz gezielt nur in vorbestimmten
Bereichen der Auflagefläche gehärtet werden kann, so daß sich beispiels
weise die vorstehend beschriebenen Härtungsmuster erzielen lassen.
Zur Laserhärtung kann beispielsweise ein CO2-Laser, ein Nd-YAG-Laser oder
ein Halbleiter-Laser verwendet werden, wobei der Laser eine mittlere Dauer
strichleistung oder gepulste Leistung von wenigstens 2 kW, vorzugsweise
wenigstens 3 kW, aufweisen kann.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine den Laser auf
der Auflagefläche abbildende Optik derart ausgebildet ist, daß der Laserfleck
auf der Auflagefläche in einem zentralen Bereich eine höhere Leistungs
dichte aufweist als in den Randbereichen des Laserflecks. Hierdurch kann
ein vom Zentrum des gehärteten Bereichs zu den an das umgebende weiche
Sattelplattenmaterial angrenzenden Randbereichen hin abfallendes Härte
profil erzielt werden, ohne daß hierzu die Behandlungszeit bzw. die
Laserleistung gesteuert werden müßte.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es stellt dar:
Fig. 1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäß gehärteten Sattelplatte
eines Zugfahrzeugs;
Fig. 2a eine schematische Darstellung einer Anordnung zum lokalen
Erwärmen der Sattelplattenoberfläche;
Fig. 2b ein mit der Anordnung gemäß Fig. 2a erzielbares Laserin
tensitätsprofil;
Fig. 3a eine schematische Darstellung versetzt angeordneter gehärte
ter Bereiche;
Fig. 3b das Härteprofil der gehärteten Bereiche gemäß Fig. 3a;
Fig. 3c das Summenprofil der Härteprofile gemäß Fig. 3b; und
Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Berechnung des
normierten Härteintegrals.
In Fig. 1 ist ein Teil einer Sattelplatte 10 eines Zugfahrzeugs 12 in
Draufsicht dargestellt. Die Sattelplatte 10 weist an ihrem in Fahrtrichtung
F des Zugfahrzeugs 12 gesehen hinteren Ende einen Einführschlitz 14 für
den Königszapfen eines Sattelaufliegers auf. Der Einführschlitz 14 endet in
einer Königszapfenaufnahme 16, in der der Königszapfen mittels einer nicht
dargestellten Schloßkonstruktion gehalten und gesichert werden kann.
Somit können das Zugfahrzeug 12 und der Sattelauflieger miteinander
gelenkig verbunden werden, wobei die im wesentlichen vertikale Gelenk
achse G durch den in der Aufnahme 16 gesicherten Königszapfen verläuft.
Die Sattelplatte 10 ist auf dem Rahmen des Zugfahrzeugs 12 mittels
Stützfüßen um eine zur Fahrtrichtung F orthogonal verlaufende, horizontale
Querachse Q kippbar gelagert. In Fig. 1 erkennt man lediglich die Befesti
gungsstellen 18 dieser Stützfüße. An ihrer im Fahrbetrieb des Zugfahrzeugs
12 nach oben weisenden Oberfläche weist die Sattelplatte 10 eine Auflage
fläche 20 auf, auf der sich dann, wenn das Zugfahrzeug 12 mit einem
Sattelauflieger gekoppelt ist, eine Aufliegerplatte des Sattelaufliegers
abstützt. Der in Fig. 1 innere Ringbereich 22 ist bezüglich der Auflagefläche
20 etwas nach unten versetzt und trägt somit nicht zur Abstützung der Auf
liegerplatte bei. An dem in Fahrtrichtung F hinteren Ende der Sattelplatte 10
sind ferner Auflaufschrägen 24 vorgesehen, die sich an die Auflagefläche
20 anschließen und zur Erleichterung einer Annäherungsbewegung des
Zugfahrzeugs 12 an einen aufzusattelnden Sattelauflieger dienen.
In Fig. 1 erkennt man ferner Schmiernuten 26. Darüber hinaus sind Prüf
stellen 28 vorgesehen, an welchen der Verschleißzustand der Sattelplatte
überprüft werden kann. Die Sattelplatte ist üblicherweise aus einem
Gußmaterial gefertigt, beispielsweise Stahlguß oder Sphäroguß. Sattel
platten aus beiden Materialien weisen eine ausreichende Elastizität auf, um
sowohl im Fahrbetrieb als auch beim Auf- und Absatteln eines Sattelauflie
gers auftretenden Beanspruchungen widerstehen zu können.
Um überdies die Verschleißfestigkeit der Sattelplatte 10 und insbesondere
deren Auflagefläche 20 zu erhöhen, ist das Sattelplattenmaterial der
erfindungsgemäßen Sattelplatte 10 an über die Auflagefläche 20 verteilt
angeordneten Stellen 30 einer Härtungsbehandlung unterzogen worden. Da
die Sattelplatte 10 insbesondere im Bereich ihrer Verbindung mit den
Stützfüßen hohem Verschleiß ausgesetzt ist, ist die Dichte der gehärteten
Bereiche 30 in dieser Verschleißzone 32, die gemäß Fig. 1 durch die beiden
gestrichelten, zur Querachse unter einem Winkel von etwa 30° verlaufen
den Linien begrenzt ist, im Vergleich zur restlichen Auflagefläche 20 erhöht.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 weisen die gehärteten Bereiche im wesent
lichen quadratische Gestalt auf. Sie können jedoch auch eine beliebige
andere Gestalt aufweisen, beispielsweise eine einem Kreis, einer Ellipse,
einem Rechteck oder dergleichen ähnliche Gestalt aufweisen. Darüber
hinaus ist es auch möglich, daß die gehärteten Bereiche 30 nicht punktartig
über die Auflagefläche verteilt sind, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist,
sondern daß auf der Auflagefläche linienartige gehärtete Bereiche vorge
sehen sind, wie dies in Fig. 1 beispielsweise bei 30' gestrichelt angedeutet
ist. Diese linienartigen Bereiche können beispielsweise einen geradlinigen,
schlangenlinienförmigen, mäanderförmigen oder dergleichen Verlauf
nehmen.
Da die am häufigsten auftretende Verformung der Sattelplatte 10 ein
Verbiegen um eine zur Querachse Q im wesentlichen parallel verlaufende
Achse ist, sind die gehärteten Bereiche 30 in einer in der Sattelplattenebene
und orthogonal zur Querachse Q verlaufenden Richtung F', welche unter
Vernachlässigung der Verkippbarkeit der Sattelplatte 10 mit Fahrtrichtung
F übereinstimmt, voneinander mit Abstand angeordnet. Somit kann das
zwischen diesen Bereichen angeordnete weiche Sattelplattenmaterial 31 mit
seiner Elastizität die vorstehend angesprochene Verformung ermöglichen,
ohne daß infolge der Härtungsbehandlung eine erhöhte Gefahr einer Riß
bildung besteht.
Die lokal sehr begrenzten gehärteten Bereiche 30, die in der Praxis eine
Ausdehnung von 20 mm bis 30 mm nicht übersteigen, werden in die Auf
lagefläche 20 mittels eines Laserhärtungsverfahrens eingebracht. Hierzu
wird zunächst die Gußhaut von der Oberfläche der fertig gegossenen Sattel
platte 10 entfernt, so daß eine blanke und plane Auflagefläche 20 vorliegt.
Auf diese Oberfläche lenkt man das Licht eines CO2-Lasers mit etwa 3 kW
mittlerer Dauerstrich-Leistung. Der Laserstrahl 33 wird dabei, wie dies in
Fig. 2a grobschematisch dargestellt ist, mittels einer Strahlbehandlungsoptik
34 geformt, bevor er auf die Auflagefläche 20 trifft.
Die Strahlbehandlungsoptik 34 hat zum einen die Aufgabe, dem Laserstrahl
den gewünschten Querschnitt zu verleihen, da die Gestalt des Laserflecks 36
auf der Auflagefläche 20 im wesentlichen für die Gestalt des durch die
Laserbehandlung gehärteten Bereichs 30 verantwortlich ist. Darüber hinaus
hat die Strahlbehandlungsoptik 34 aber auch die Aufgabe, die Lichtintensität
des Laserstrahls 32 über den Laserfleck 36 gemäß einem gewünschten Pro
fil zu verteilen, beispielsweise einem Profil wie es in Fig. 2b dargestellt ist.
Bei diesem Profil weist die Lichtintensität in einem zentralen Bereich 36a des
Laserflecks einen hohen Wert auf und fällt zu den Randbereichen 36b hin
ab.
Ziel dieser Maßnahme bzw. eines derartigen Intensitätsprofils ist es, dem
gehärteten Bereich ebenfalls ein von innen nach außen abfallendes Här
tungsprofil zu verleihen, wie es beispielsweise in den Fig. 3a und 3b
dargestellt ist. Der gehärtete Bereich 30 weist in einem zentralen Bereich
30a eine hohe Härte H auf, während die Härte in einem Umfangsbereich
30b zum angrenzenden, nicht gehärteten Sattelplattenmaterial 31 hin
abnimmt. Zwar stellt sich ein derartiges nach außen hin weicher werdendes
Profil auch allein durch den Wärmefluß aus einem durch den Laser erhitzten
Bereich in das angrenzende kältere Sattelplattenmaterial ein, jedoch kann
dieser Effekt in einfach vorherbestimmbarer und einfach zu kontrollierender
Weise dadurch unterstützt bzw. dominiert werden, daß man gemäß vorste
hendem bereits das Laserlicht mit einer gewünschten Intensitätsverteilung
auf die Auflagefläche 20 der Sattelplatte 10 einfallen läßt.
Da die lokal begrenzten gehärteten Bereiche in weicherem Sattelplatten
material eingebettet sind, beeinträchtigen sie weder die Elastizität noch die
Schmiereigenschaften der Sattelplatte 10. Sie stellen jedoch verschleißarme
Stützstellen bereit, auf denen die Aufliegerplatte des Sattelaufliegers ruht,
und verbessern somit die Betriebseigenschaften und die Standfestigkeit der
Sattelplatte 10. Im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Flächen
pressung sollten diese Stützstellen 30 zumindest in der Verschleißzone 32
möglichst gleichmäßig oder genauer gesagt möglichst entsprechend dem
Lastprofil der auf der Sattelplatte 10 ruhenden Last verteilt sein
(Flächenpressungs-Kriterium).
Bei punktförmigen Stützstellen besteht durchaus die Gefahr, daß diese zur
Bildung von Rillen und Riefen in der Aufliegerplatte des Sattelaufliegers
führen, insbesondere dann, wenn die Aufliegerplatte aus einem weichen
Material, beispielsweise Leichtmetall, gebildet ist. Diesem unerwünschten
Effekt wird bei der erfindungsgemäßen Sattelplatte 10 zum einen durch das
vorstehend erläuterte Härtungsprofil entgegengewirkt, welche die Bildung
von "scharfen", in das Material der Aufliegerplatte "einschneidenden"
Kanten in den Randbereichen 30b der Stützstellen 30 verhindert.
Zum anderen ist gemäß Fig. 3a bis 3c erfindungsgemäß vorgesehen, daß
man in Umfangsrichtung U aufeinanderfolgende Stützstellen 30 in Radial
richtung R gegeneinander versetzt anordnet, wobei sich beide vorstehenden
Richtungsangaben auf die Königszapfenaufnahme 16 bzw. die Drehachse
G beziehen. Der hierdurch erzielte Effekt wird anhand Fig. 3b und 3c deut
lich. In Fig. 3b sind in Gegenüberstellung zu Fig. 3a die Härteprofile der drei
dargestellten Zeilen Z1 bis Z3 von Stützstellen 30 dargestellt. Zwischen
jeweils zwei benachbarten Stützstellen, denen jeweils ein hoher Härtewert
H zugeordnet ist, sinkt das Härteprofil auf den niedrigeren Härtewert W des
weichen Sattelplattenmaterials 31 ab. Addiert man nun diese Zeilenhärte
profile zu einem Gesamthärteprofil auf, so erhält man das in Fig. 3c
dargestellte Härteprofil. Man erkennt, daß das Gesamthärteprofil über die
gesamte Zeilenlänge L einen im wesentlichen konstanten Wert H' aufweist
und um diesen konstanten Wert nur geringfügig schwankt. Dabei sind im
Hinblick auf die Bildung von Rillen und Riefen in der Aufliegerplatte und im
Hinblick darauf, daß man bei der Anordnung der Stützstellen 30 auf der
Auflagefläche 20 aufgrund der Befestigungsstellen 18 für die Stützfüße,
gegebenenfalls der Schmiernuten 26 und dergleichen nicht die volle Aus
legungsfreiheit hat, Abweichungen von bis 25%, vorzugsweise von bis zu
lediglich 15% zu tolerieren.
Möchte man die vorstehende "Rillen-Bedingung" unter Berücksichtigung der
Härte auch des weicheren Sattelplattenmaterials sowie unter Berücksichti
gung beliebiger Ausgestaltungen der gehärteten Bereiche 30 und beliebiger
Erstreckung der Verschleißzonen 32 allgemeiner formulieren, so muß man
von einer Härteverteilung h(r, ϕ) des Sattelplattenmaterials ausgehen, wobei
r den Abstand eines Punkts der Auflagefläche 20 vom Drehzentrum G be
zeichnet und ϕ die Winkelposition dieses Punkts in Umfangsrichtung U
angibt (siehe Fig. 4). Betrachtet man lediglich die Verschleißzone 32,
welche sich in einem Abstand r vom Drehzentrum G zwischen zwei Winkel
positionen ϕ1(r) und ϕ2(r) erstreckt, so sollte ein längs des Bogens zwischen
diesen beiden Winkelpositionen berechnetes und auf die Länge dieses
Bogens normiertes Härteintegral H(r) für alle Abstände r vom Drehzentrum
G im wesentlichen den gleichen Wert aufweisen:
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die vorstehend angesprochene
"Rillen-Bedingung" bei der Verteilung der gehärteten Bereiche 30 über die
Auflagefläche 20 des in Fig. 1 dargestellten Prototyps einer erfindungsgemäß
gehärteten Sattelplatte 10 nicht in letzter Konsequenz erfüllt wurde.
Claims (14)
1. Zugfahrzeug (12) mit einer Sattelkupplung zum Verbinden des
Zugfahrzeugs mit einem Sattelauflieger,
wobei die Sattelkupplung eine Sattelplatte (10) mit einer Auflagefläche (20) zum Abstützen des Sattelaufliegers aufweist,
wobei zumindest in erhöhtem Verschleiß ausgesetzten Zonen (32) der Sattelplatte (10) an die Oberfläche der Auflagefläche (20) angrenzendes Sattelplattenmaterial gehärtet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Verschleißzonen (32) jeweils eine Mehrzahl von Bereichen (30) gehärteten Sattelplattenmaterials vorgesehen ist, welche durch Bereiche nicht gehärteten Sattelplatten materials (31) voneinander getrennt sind.
wobei die Sattelkupplung eine Sattelplatte (10) mit einer Auflagefläche (20) zum Abstützen des Sattelaufliegers aufweist,
wobei zumindest in erhöhtem Verschleiß ausgesetzten Zonen (32) der Sattelplatte (10) an die Oberfläche der Auflagefläche (20) angrenzendes Sattelplattenmaterial gehärtet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Verschleißzonen (32) jeweils eine Mehrzahl von Bereichen (30) gehärteten Sattelplattenmaterials vorgesehen ist, welche durch Bereiche nicht gehärteten Sattelplatten materials (31) voneinander getrennt sind.
2. Zugfahrzeug nach Anspruch 1,
bei welchem die Sattelplatte (10) an einem Zugfahrzeugrahmen
mittels einer Lagerbockanordnung um eine zur Geradeausfahrt-
Richtung (F) des Zugfahrzeugs (12) im wesentlichen orthogonal
verlaufende, im wesentlichen horizontale Querachse (Q) kippbar
gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die gehärteten Bereiche (30) in der
Sattelplattenebene in einer zur Querachse (Q) im wesentlichen
orthogonal verlaufenden Richtung (F') voneinander getrennt sind.
3. Zugfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sattelplatte (10) an ihrer Auflage
fläche (20) wenigstens einen punktartigen Bereich (30) gehärteten
Sattelplattenmaterials umfaßt.
4. Zugfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sattelplatte (10) an ihrer Auflage
fläche (20) wenigstens einen linienartigen Bereich (30') gehärteten
Sattelplattenmaterials umfaßt.
5. Zugfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß dem angrenzenden, nicht gehärteten
Sattelplattenmaterial (31) benachbarte, äußere Teilbereiche (30b)
eines gehärteten Bereichs (30) eine niedrigere Materialhärte auf
weisen als von dem angrenzenden, nicht gehärteten Sattelplatten
material (31) mit Abstand angeordnete, innere Teilbereiche (30a) des
gehärteten Bereichs (30).
6. Zugfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung (U) bezüglich einer
zur Aufnahme eines Königszapfens eines Sattelaufliegers bestimmten
Ausnehmung (16) der Sattelplatte (10) eine Mehrzahl von gehärteten
Bereichen (30) hintereinander und in Radialrichtung (R) relativ
zueinander versetzt angeordnet sind.
7. Zugfahrzeug nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das normierte Härteintegral (H(r)) über
die radiale Erstreckung einer jeweils betrachteten Verschleißzone (32)
einen im wesentlichen konstanten Wert (H') aufweist, wobei sich der
Wert des normierten Härteintegrals (H(r)) in einem vorbestimmten
Abstand (r) von der Königszapfenaufnahme (16) als das Integral über
das Härteprofil (h(r, ϕ)) des Sattelplattenmaterials in der jeweiligen
Verschleißzone (32) längs eines in dem vorbestimmten Abstand (r)
von der Königszapfenaufnahme (16) verlaufenden Kreisbogens geteilt
durch die Länge dieses Kreisbogens berechnet.
8. Zugfahrzeug nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung des Werts des nor
mierten Härteintegrals (H(r)) an jeder Stelle der radialen Erstreckung
der Verschleißzone (32) von dem im wesentlichen konstanten Wert
(H') höchstens 25%, vorzugsweise höchstens 20%, noch bevorzug
ter höchstens 15%, beträgt.
9. Zugfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die längs ein und desselben Kreis
bogens um die Königszapfenaufnahme (16) angeordneten gehärteten
Bereiche (30) im wesentlichen auf den gleichen Härtewert gehärtet
sind oder/und längs dieses Kreisbogens gemäß einem gewünschten
Lastprofil verteilt sind.
10. Zugfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenanteil an der Gesamtfläche
der Verschleißzone (32), welchen die gehärteten Bereiche (30) ein
nehmen, in Abhängigkeit der Eigenschaften des Materials der Auflie
gerplatte gewählt ist.
11. Verfahren zum Härten der Auflagefläche einer aus Gußmaterial gefer
tigten Sattelplatte durch lokales Erwärmen des Sattelplattenmaterials,
beispielsweise zur Herstellung einer Sattelplatte (10) für ein Zugfahr
zeug (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man eine Gußmaterialschicht vor
bestimmter Dicke von der Auflagefläche abträgt und daß man das
Sattelplattenmaterial mittels eines Lasers erwärmt.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß man einen CO2-Laser, einen
Nd-YAG-Laser oder einen Halbleiter-Laser verwendet.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Laser eine mittlere Dauerstrich-
Leistung oder gepulste Leistung von wenigstens 2 kW, vorzugsweise
wenigstens 3 kW, aufweist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß eine den Laserstrahl (33) auf der
Auflagefläche (22) abbildende Optik (34) derart ausgebildet ist, daß
der Laserfleck (36) auf der Auflagefläche (20) in einem zentralen
Bereich (36a) eine höhere Leistungsdichte aufweist als in Randberei
chen (36b) des Laserflecks (36).
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