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Die Erfindung bezieht sich auf einen Anhänger, insbesondere einen Sattelauflieger, welcher eine Mischtrommel insbesondere zum Transport von Beton trägt. Der Anhänger soll selbstfahrend ausgebildet sein.
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Die
US 5 492 402 A offenbart einen selbstfahrenden Sattelauflieger mit einer Mischtrommel und einem Verbrennungsmotor.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Anhänger weiterzuentwickeln.
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Die Aufgabe wird mit einem auf die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Anhänger gelöst.
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Erfindungsgemäß weist der Anhänger eine Mischtrommel auf, welche über einen elektrischen Motor drehbar ist. Der Anhänger weist Räder auf, mittels welchen der Anhänger auf einem Untergrund bewegbar ist. Jedes Rad ist von einem elektrischen Motor antreibbar. Hierbei ist der Antrieb für die Räder so ausgebildet, dass jedes Rad eine vom anderen Rad unterschiedliche Drehzahl aufweisen kann. Dies kann entweder dadurch bewerkstelligt werden, dass jedes Rad einen eigenen Elektromotor zum Antrieb dieses Rades aufweist oder ein einziger Elektromotor über ein Differential beide Räder antreibt, wobei eine Steuereinrichtung so eingreift, dass die Räder unterschiedliche Drehzahlen aufweisen können. Beispielsweise kann eine Bremse ein Rad abbremsen, wodurch das andere Rad eine höhere Drehzahl aufweist. Indem die Räder gezielt unterschiedliche Drehzahlen aufweisen können, kann der Anhänger auch ohne Zugfahrzeug gelenkt werden. Bei Verwendung von jeweils einem Fahrzeugrad zugeordneten Elektromotor können auch unterschiedliche Drehrichtungen der Räder erzeugt werden. Ein Rad kann somit in eine Vorwärtsfahrtrichtung bewegt werden, während das andere Rad in einer Rückwärtsfahrtrichtung bewegt wird. Dadurch kann der Anhänger auch sehr kleine Kurven fahren.
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Der Anhänger weist eine elektrische Speichereinrichtung auf, mittels welcher sowohl die Räder des Anhängers als auch die Mischtrommel antreibbar ist, indem die Elektromotore der Mischtrommel und der Räder mit Energie aus der elektrischen Speichereinrichtung versorgt werden. Die elektrische Speichereinrichtung kann als Gleichstrom Batterie ausgebildet sein. Die Batterie kann eine Hochvolt Batterie sein, welche Spannungen größer 600 Volt aufweist. Die Batterie ist auf dem Anhänger vorzugsweise in einem Behälter untergebracht. Die Batterie ist vorne am Anhänger montiert. Vor mechanischer Belastung schützt hier ein entsprechender Rahmen. Die Batterie kann an der Mischanlage oder auf der Baustelle per Ladekabel aus dem lokalen Stromnetz und während der Fahrt durch einen integrierten Generator geladen werden. Der Generator kann auch auf dem Anhänger angeordnet sein, es besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Generator sich im Zugfahrzeug befindet. Es besteht auch die Möglichkeit, zusätzlich oder anstatt der elektrischen Speichereinrichtung eine externe elektrische Energieversorgung mit dem Anhänger zu verbinden, wie sie beispielsweise auf einer Baustelle oder einer Anlage, auf welcher Fertigbeton gemischt wird, vorhanden ist. Dort wird beispielsweise ein elektrisch leitendes Kabel sowohl mit der stationären Energieanlage als auch mit dem Anhänger verbunden. Beim Beladen mit Beton stehen die Fahrzeuge dabei am stets gleichen Platz unterhalb der Mischanlage, wo über den Einfülltrichter der Frischbeton in die Mischtrommel gelangt und der Fahrer während dieser Stillstandszeit den Wassertank neu befüllt. Die Ladebuchse für den sogenannten Typ2-Ladestecker der Batterie befindet sich auf der gleichen Seite wie der Wasseranschluss. Dies ist aus Sicherheitsgründen räumlich getrennt, und der Fahrer kann ohne großen Mehraufwand den Ladestecker anschließen. Hier zeigt eine Status-LED an der Ladebuchse den erfolgreichen Ladevorgang an. Es sind auch Drehstrom-Anschlüsse auf Basis 400 V sehr verbreitet, so dass mittels des kompakten, mobilen Ladegerätes jederzeit die Möglichkeit zum Nachladen besteht.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung weist der Anhänger Sensoren auf, mittels welchen er die Umgebung sensieren kann. Derartige Sensoren könnten beispielsweise Radar-, Lidar- oder Kamerasensoren sein, wodurch der Anhänger anhand dieser Signale zu einem Ziel autonom gesteuert werden kann. Die Sensoren sind vorzugsweise an der Frontseite und der Heckseite des Anhängers angeordnet.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann eine Steuereinheit des Anhängers drahtlos mit einer externen Steuereinheit, beispielsweise einem Tablet-PC, verbunden werden, wodurch eine Person, welche vom Anhänger entfernt stehen kann, den Anhänger, den Antrieb der Mischtrommel und den Antrieb der Fahrzeugräder steuern kann.
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Der Anhänger kann mit einer Verbindungseinrichtung mit einem Zugfahrzeug, beispielsweise einem Lastkraftwagen, verbunden werden. Handelt es sich um einen Sattelauflieger, so kann der Anhänger über die Sattelbrücke mit dem Fahrzeug verbunden werden. Handelt es sich um einen Anhänger mit einer Deichsel, so ist der Lastkraftwagen mit einer Zugvorrichtung für diese Deichsel ausgerüstet. Indem der Anhänger mit einem Lastkraftwagen verbunden werden kann, besteht die Möglichkeit, den Anhänger mit hoher Geschwindigkeit von der Mischanlage zur Baustelle zu ziehen. In der Mischanlage oder auf der Baustelle kann der Lastkraftwagen vom Anhänger getrennt werden und der Anhänger kann sich selbstfahrend auf der Mischanlage oder der Baustelle bewegen. Dadurch ist es möglich, dass der Anhänger selbstständig unter den Mischturm fährt und vom Mischturm beladen wird und sich selbstständig in eine Wartezone befördert, um dort auf das Zugfahrzeug, nämlich den Lastkraftwagen, zu warten. Der Lastkraftwagen verbindet sich mit dem Anhänger und der Anhänger wird vom Lastkraftwagen auf die Baustelle gezogen. Auf der Baustelle kann der Anhänger wieder vom Zugfahrzeug getrennt werden und das Zugfahrzeug einen leeren Anhänger wieder ankuppeln und zurück zur Mischanlage ziehen. Der volle Anhänger auf der Baustelle kann dann selbstständig oder über ein Tablet sich zum Zielort bewegen und dort das Mischgut entleeren. Indem der Anhänger seine eigene Energieversorgung sowie seinen eigenen Antrieb aufweist, ist der Antrieb sowohl der Trommel als auch der Räder unabhängig vom Zugfahrzeug. Das Zugfahrzeug benötigt somit keine besonderen Sonderausstattungen und es kann jedes Zugfahrzeug mit einer geeigneten Verbindungseinrichtung mit dem Anhänger verwendet werden. Es ist somit beispielsweise nicht notwendig, dass das Zugfahrzeug über einen Hochvoltgenerator verfügt.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit, durch den Elektromotor, welcher die Fahrzeugräder antreibt, während der Fahrt, bei welcher der Anhänger mit dem Zugfahrzeug verbunden ist, über den Elektromotor der Räder elektrische Energie zu erzeugen. Dies kann beispielsweise bei einem Abbremsvorgang stattfinden, oder wenn die elektrische Energieversorgung somit die Batterie des Anhängers sehr entladen ist. Dadurch wird zwar eine Bremswirkung auf das Zugfahrzeug erzeugt, jedoch kann dadurch die elektrische Speichereinrichtung des Anhängers geladen werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass eine Steuereinrichtung im Anhänger erkennt, dass auf der Baustelle oder auf der Mischanlage die elektrische Speichereinrichtung des Anhängers zu gering geladen ist und den Anhänger selbsttätig zu einer Ladestation fährt. Dort verbindet sich die Ladestation mit dem Anhänger und die elektrische Speichereinrichtung wird automatisch geladen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anhänger eine Steuereinrichtung auf, welche erkennt, dass der Anhänger mit einem Zugfahrzeug gekoppelt ist. Mittels der Steuereinrichtung lässt sich dann der Elektromotor, welcher die Räder des Anhängers antreibt, so ansteuern, dass ein Zusatzantrieb des gesamten Zugs bestehend aus Zugmaschine und Anhänger möglich ist. Dadurch kann beispielsweise ein Allradantrieb, bei welchem auch der Anhänger angetrieben wird, immer dann zugeschaltet werden, wenn dies benötigt wird. Derartige Situationen können beispielsweise dann auftreten, wenn die Antriebsräder des Zugfahrzeugs durchdrehen oder wenn am Hang die Vorderachse des Zugfahrzeugs zu sehr entlastet wird. Es besteht auch die Möglichkeit, dann zusätzliche Antriebsleistung bereitzustellen, wenn diese benötigt wird. Dies wird auch mit dem Begriff Boosten beschrieben.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass in einer Zone, in welcher Verbrennungsmotoren nicht zugelassen sind, der Zug bestehend aus Zugfahrzeug und Anhänger ausschließlich durch den Antrieb, somit dem Elektromotor, welcher die Räder des Anhängers antreibt, angetrieben wird. Dadurch ist es möglich, beispielsweise in einer Umweltzone den Anhänger samt Zugfahrzeug rein elektrisch zu bewegen.
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Es besteht auch die Möglichkeit, das Zugfahrzeug am Rande der Umweltzone abzukoppeln und die letzten Meter bis zur Baustelle ausschließlich mit dem Anhänger zu fahren.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung werden die elektrischen Leistungskomponenten vom Wasser des Wassertanks der Mischtrommel gekühlt. Dazu sind die elektrischen Leistungskomponenten entweder mittels Schläuchen über einen Wärmetauscher mit dem Wassertank verbunden oder die elektrischen Leistungskomponenten sind innerhalb des Wassertanks angeordnet. Dadurch besteht eine einfache Möglichkeit, diese Leistungskomponenten zu kühlen. Der Wassertank des Mischers wird somit nicht ausschließlich zum Reinigen der Mischtrommel verwendet, sondern kann als Kühlmedium zum Kühlen der Batterie, der Umrichter und/oder der elektrischen Maschinen oder Elektromotore genutzt werden. Dies hat zusätzlich den Nebeneffekt, dass das Wasser im Wassertank erwärmt wird. Ein Einfrieren, insbesondere beim Betrieb des Mischers unterhalb des Gefrierpunktes ist somit ausgeschlossen.
Es besteht die Möglichkeit, die Elektronik und Elektrokomponenten über einen Wärmetauscher, welcher sich im Wassertank befindet, zu kühlen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, einige der Elektronikkomponenten im Wassertank anzuordnen.
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Die Motore zum Antrieb der Räder und der Motor zum Antrieb der Mischtrommel sind vorzugsweise als Drehstrommotore ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung weist der Elektromotor zum Antrieb der Mischtrommel und der Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugrades jeweils einen eigenen Umrichter vom Gleichstrom zum Wechselstrom auf. Die Umrichter können so geschaltet werden, dass bei einem Defekt eines Umrichters der andere Umrichter zum Antrieb des Elektromotors des defekten Umrichters verwendet werden kann. Dadurch ist sichergestellt, dass bei einem Defekt des Umrichters des Elektromotors des Rades der Anhänger aus einer Gefahrenzone herausgefahren werden kann und bei einem Defekt des Umrichters des Motors der Mischtrommel die Mischtrommel entleert werden kann.
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Indem der Anhänger sowohl die elektrische Speichereinrichtung, das Steuergerät und die Antriebsmotore aufweist, besteht die Möglichkeit, als Zugfahrzeug einen Standard-Lkw zu verwenden, ohne dass dieser speziell für einen Betonmischer ausgerüstet sein muss.
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Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
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Es zeigen:
- 1: den erfindungsgemäßen Anhänger mit dem Zugfahrzeug und
- 2: den erfindungsgemäßen Anhänger ohne Zugfahrzeug.
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1:
Auf dem Fahrgestell des Anhängers 1 ist eine Mischtrommel 2 befestigt. Ein Elektromotor 3, vorzugsweise ein Drehstromelektromotor ist entweder direkt oder über ein Untersetzungsgetriebe so mit der Mischtrommel 2 verbunden, dass der Elektromotor 3 die Mischtrommel 2 in beiden Drehrichtungen antreiben kann. Die Mischtrommel 2 ist auf dem Fahrgestell des Anhängers 1 drehbar gelagert. Der Anhänger 1 weist ein Rad 4 auf, welches mit einem Elektromotor 9 mittelbar oder unmittelbar verbunden ist. Der Elektromotor 9 ist vorzugsweise als Drehstromelektromotor ausgebildet. Auf dem Anhänger 1 befindet sich eine elektrische Speichereinrichtung 10. Der Anhänger 1 und das Zugfahrzeug 5 weisen eine Verbindungseinrichtung 6 auf, mittels welcher das Zugfahrzeug 5 mit dem Anhänger 1 gekoppelt werden kann. Dadurch kann das Zugfahrzeug 5 den Anhänger 1 von der Mischanlage zur Baustelle ziehen. Das Zugfahrzeug 5 weist einen Antriebsmotor auf, mittels welchem die Räder 11 antreibbar sind. Der Antriebsmotor des Zugfahrzeugs kann als Verbrennungsmotor ausgebildet sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das Zugfahrzeug als Hybrid oder rein elektrisches Zugfahrzeug ausgebildet ist. Die Verbindungseinrichtung 6 kann entweder als Sattelbrücke ausgebildet sein, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Anhänger 1 eine Deichsel aufweist, welche in ein Anhängermaul des Zugfahrzeugs 5 eingreift. Die elektrische Speichereinrichtung 10 weist einen Stecker auf, welcher mit einer stationären Ladeeinrichtung verbindbar ist.
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2:
Der Elektromotor 3 ist über einen nicht gezeigten Umrichter, welcher Gleichstrom in Wechselstrom umrichtet, mit der elektrischen Speichereinrichtung 10 wirkverbunden. Der Elektromotor 9 ist über einen Umrichter, welcher sowohl Wechselstrom in Gleichstrom als auch Gleichstrom in Wechselstrom umrichtet, mit der elektrischen Speichereinrichtung 10 wirkverbunden. Ist der Anhänger 1 vom Zugfahrzeug 5 der 1 abgekoppelt, so steht der Anhänger 1 einerseits auf dem Untergrund mittels des Rades 4 und andererseits über eine Stütze 7 und dem Rad 8. Um den Anhänger auf der Baustelle oder auf der Mischanlage zum Zielort zu fahren, bezieht der Elektromotor 9 elektrische Energie aus der elektrischen Speichereinrichtung 10. Für ein autonomes Fahren weist der Anhänger 1 Sensoren 12 und 13 auf, welche beispielsweise als Lidar-, Radar- oder Fotosensoren ausgebildet sein können. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, über eine kabelgebundene Steuereinrichtung oder eine kabellose Steuereinrichtung die Räder 4 anzutreiben.
Der Anhänger 1 weist mindestens zwei Räder 4 auf und je nach Drehgeschwindigkeit oder Drehrichtung der beiden Räder besteht die Möglichkeit, den Anhänger 1 zu lenken.
Die elektrische Speichereinrichtung 10 versorgt den Elektromotor 3 mit Energie, sodass die Mischtrommel 2 gedreht werden kann.
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Der Anhänger 1 weist eine Steuereinheit auf, mittels welcher der Ladezustand der elektrischen Speichereinrichtung 10 detektiert wird. Bei zu geringem Ladezustand besteht die Möglichkeit, dass der Anhänger 1 selbstständig zu einer Ladestation fährt, um die elektrische Speichereinrichtung 10 mit einer externen Energiequelle zu verbinden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass bei der Detektion eines zu geringen Ladezustands der elektrischen Speichereinrichtung 10 die Steuereinrichtung den Elektromotor 9 so ansteuert, dass bei verbundenem Anhänger 1 mit dem Zugfahrzeug 5 der 1 der Elektromotor 9 als Generator wirkt und die elektrische Speichereinrichtung 10 auflädt.
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Ist die elektrische Speichereinrichtung 10 aufgeladen, so wird der Elektromotor 9 nur als Motor verwendet.
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Weist der Anhänger 1 keine Stütze 7 und kein Rad 8 auf, so besteht die Möglichkeit, den Anhänger 1 auch mit einer Trolley-Achse zu verbinden, um den Anhänger 1 auch ohne Zugfahrzeug 5 zu bewegen. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die Trolley-Achse eine elektrische Lenkung aufweist, mittels welcher die Räder der Trolley-Achse lenkbar sind.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung wird der Elektromotor 3 dazu verwendet, den Füllstand der Mischtrommel zu ermitteln. Dies geschieht dadurch, dass die Stromaufnahme des Elektromotors 3 in Abhängigkeit des Drehmoments zum Drehen der Mischtrommel variiert. Je nach Veränderung des Drehmoments und Höhe des Drehmoments kann der Füllstand der Mischtrommel detektiert werden.
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Durch den erfindungsgemäßen Anhänger 1 besteht somit die Möglichkeit, entweder mit einem Zugfahrzeug 5 der 1 den Anhänger 1 zu ziehen und hierbei über den Elektromotor 9 elektrische Energie zu erzeugen und in der elektrischen Speichereinrichtung 10 zu speichern und mit dem Elektromotor 9 und verbundenem Zugfahrzeug 5 den Anhänger 1 anzutreiben. Indem alle notwendigen Einrichtungen, nämlich die elektrische Speichereinrichtung 10, der Elektromotor 3, der Elektromotor 9 sowie deren Ansteuerungen und Elektronikkomponenten auf dem Anhänger 1 angeordnet sind, kann jedes geeignete Zugfahrzeug, welches eine Verbindungseinrichtung 6 besitzt, verwendet werden.
Indem der Anhänger 1 auch ohne Zugfahrzeug 5 sich selbstständig fortbewegen kann, besteht die Möglichkeit, dass der Anhänger 1 geräusch- und emissionsarm sich selbstständig entweder unter Verwendung von Sensoren 12 und 13 oder durch die Ansteuerung einer Fernbedienung bewegen kann. Auch das emissionslose Drehen der Trommel durch den Elektromotor 3 ist möglich.
Indem der Anhänger 1 auch ohne Zugfahrzeug 5 völlig funktionsfähig ist, kann der Anhänger 1 für einen autonomen und automatisierten Betrieb beispielsweise in der Mischanlage oder auf einem Betriebshof oder einer Baustelle verwendet werden. Der Anhänger 1 kann somit im Betonwerk autonom bewegt, befüllt und zur Abholung bereitgestellt werden. Das Zugfahrzeug 5 muss sich dann nur noch mit dem Anhänger 1 verbinden und kann den Anhänger 1 zur Baustelle ziehen. Indem der Elektromotor 9 das Zugfahrzeug 5 unterstützt, kann die erlaubte Zuladung erhöht werden. Indem mit dem Elektromotor 9 auch rekuperiertes Bremsen möglich ist, wird die Betriebsbremse geschont.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anhänger
- 2
- Mischtrommel
- 3
- Elektromotor
- 4
- Rad
- 5
- Zugfahrzeug
- 6
- Verbindungseinrichtung
- 7
- Stütze
- 8
- Rad
- 9
- Elektromotor
- 10
- elektrische Speichereinrichtung
- 11
- Rad
- 12
- Sensor
- 13
- Sensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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