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Patent Searching and Data


Title:
TRAILER HAVING AN AUXILIARY DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/210865
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a trailer for a vehicle. According to an exemplary embodiment, the trailer has at least one sensor which is designed to directly or indirectly measure a force acting on the trailer. The trailer also has an electric motor which is coupled to at least one wheel of the trailer. A control unit is designed to actuate the electric motor, wherein, on the basis of the data determined by the at least one sensor, a driving state of the trailer is determined, and as a function of the determined driving state the electric motor is operated in motor mode, in generator mode, or in idle mode.

Inventors:
ASCHABER MICHAEL (AT)
WAHLMÜLLER KURT (AT)
LINDERT SVEN-OLAF (AT)
ELIAS BERNHARD (AT)
ZEINDL HANS PHILIPP (AT)
Application Number:
PCT/EP2018/062597
Publication Date:
November 22, 2018
Filing Date:
May 15, 2018
Export Citation:
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Assignee:
STEYR MOTORS GMBH (AT)
International Classes:
B60D1/01; B60D1/62; B62D53/08; B62D59/04
Foreign References:
EP2899101A12015-07-29
CH370323A1963-06-30
DE3150383A11983-06-30
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
WESTPHAL, MUSSGNUG & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Anhänger (100) zur Ankopplung an einer Zugmaschine mit

einem Königszapfen (121), der durch eine Schraubverbindung mit einer Karosserie des Anhängers (100) verbunden ist,

mindestens einer Messunterlegscheibe (160, 161, 162, 163; 180, 181, 182, 183), die mit dem Königszapfen (121) gekoppelt und dazu ausgebildet ist, eine Vorspannkraft (FB0, FBI, FB2, FB3) und/oder eine Veränderung der Vorspannkraft der Schraubverbindung zu messen.

2. Anhänger (100) nach Anspruch 1, wobei die Messunterlegscheiben (180, 181, 182, 183) oberhalb des Königszapfens (121) angeordnet sind.

3. Anhänger (100) gemäß Anspruch 1 und 2,

wobei der Königszapfen (121) eine Adapterplatte (135) mit Durchgangslöchern aufweist und die Schraubverbbindung eine oder mehrere Schrauben aufweist, die durch die Durchgangslöcher der Adapterplatte (135) verlaufen.

4. Anhänger (100) gemäß Anspruch 3, der weiter aufweist:

einen Aufnahmeteller (103), der fest mit einer Karosserie des Anhängers (100) verbunden ist,

wobei die Adapterplatte (135) mit dem Aufnahmeteller (103) der Karosserie verschraubt ist und die mindestens eine Messunterlegscheibe (180, 181, 182, 183) oberhalb des Aufnahmetellers (103) angeordnet ist.

5. Anhänger (100) gemäß Anspruch 4,

wobei der Aufnahmeteller (103) Durchgangslöcher aufweist, und

wobei die Durchgangslöcher keine Innengewinde aufweisen und/oder die Schrauben im Bereich der Durchgangslöcher kein Außengewinde aufweisen.

6. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei:

mindestens eine der Messunterlegscheiben (160, 161, 162, 163) unterhalb der Adapterplatte (135) angeordnet ist.

7. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6,

wobei die Adapterplatte (135) integraler Bestandteil des Königszapfens (121) ist.

8. Anhänger (100) mit Hilfsantrieb, umfassend:

einen Königszapfen (121), der mechanisch mit einer Karosserie des Anhängers (100) verbunden ist;

zumindest eine Messunterlegscheibe (160, 161, 162, 163; 180, 181, 182, 183), die mittels einer Schraub Verbindung mit dem Königszapfen (121) gekoppelt und dazu ausgebildet ist, auf den Königszapfen (121) einwirkende Kräfte und/oder deren Veränderung zu ermitteln;

einen Elektromotor (124), der mit mindestens einem Rad des Anhängers (100) gekoppelt ist; und

eine Steuereinheit (125), die dazu ausgebildet ist, den Elektromotor (124) anzusteuern, basierend auf von der zumindest einen Messunterlegscheibe (160, 161, 162, 163; 180, 181, 182, 183) ermittelten Daten, einen Fahrzustand des Anhängers (100) zu ermitteln, und abhängig von dem ermittelten Fahrzustand den Elektromotor (124) im Motorbetrieb, im Generatorbetrieb oder in einem Leerlaufbetrieb zu betreiben.

9. Anhänger (100) gemäß Anspruch 8, umfassend:

einen Speicher (123) für elektrische Energie, der dazu ausgebildet ist, elektrische Energie für einen Motorbetrieb des Elektromotors (124) zur Verfügung zu stellen und vom Elektromotor (124) in einem Generatorbetrieb erzeugte elektrische Energie aufzunehmen.

10. Anhänger (100) gemäß Anspruch 9, wobei die elektrische Energie aus dem Speicher (123) auch für Nebenverbraucher verwendet wird.

11. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10,

wobei die Messunterlegscheiben (180, 181, 182, 183) oberhalb des Königszapfens (121) angeordnet sind.

12. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11,

bei dem der Königszapfen (121) rotationssymmetrisch zu einer Achse (5) ist und einen Schaft (134) und eine Adapterplatte (135) aufweist.

13. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12,

wobei die Steuereinheit (125) weiter dazu ausgebildet ist, zum Ermitteln des Fahrzustand des Anhängers (100) ein oder mehrere weitere Signale zu berücksichtigen, die zumindest eines der folgenden umfassen:

ein oder mehrere Signale aus einer FMS-Schnittstelle des Zugfahrzeugs (200); ein Signal eines mit mindestens einem Rad des Anhängers gekoppelten Drehzahlsensors; und

ein Signal eines oder mehrerer weiterer Sensoren (122; 140, 141, 142, 143; 150, 151, 152, 153), die mit dem Königszapfen (121) gekoppelt und dazu ausgebildet sind auf den Königszapfen (121) einwirkende Kräfte und/oder deren Veränderung zu ermitteln, wobei der eine oder die mehreren weiteren Sensoren zumindest einen der folgenden umfassen: einen Dehnmesstreifen (140, 141, 142, 143), einen Piezosensor und eine Kraftmessdose.

14. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13,

bei dem der Elektromotor (124) dazu ausgebildet ist, im Motorbetrieb zumindest ein Rad des Anhängers (100) anzutreiben, und im Generatorbetrieb von dem zumindest einen Rad des Anhängers (100) angetrieben zu werden.

15. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem der Elektromotor (124) mit einer oder mehreren Achsen (111, 112, 113) des Anhängers (100) mechanisch verbunden ist und dazu ausgebildet ist, zumindest eine der Achsen (111, 112, 113) anzutreiben.

16. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15,

bei dem der Elektromotor (124) mit einem oder mehreren Rädern des Anhängers (100) mechanisch gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, das eine oder die mehreren Räder anzutreiben.

17. Anhänger gemäß einem der Ansprüche 8 bis 16, der weiter umfasst:

ein Trägheitsnavigationssystem, das dazu ausgebildet ist, translatorische Beschleunigungen und/oder Drehraten des Anhängers (100) zu messen.

18. Anhänger (100) gemäß Anspruch 17,

bei dem das Trägheitsnavigationssystem eine inertiale Messeinheit (126) aufweist, die mit der Steuereinheit (125) verbunden ist.

19. Anhänger (100) gemäß Anspruch 18,

wobei die inertiale Messeinheit (126) eine Kreiselplattform aufweist.

20. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19,

wobei das Trägheitsnavigationssystem mit der Steuereinheit (125) verbunden oder in diese integriert ist und die Steuereinheit (125) dazu ausgebildet ist, abhängig von den vom Trägheitsnavigationssystem ermittelten Daten, den Fahrzustand des Anhängers (100) zu ermitteln

21. Anhänger (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 20,

bei dem der von der Steuereinheit (125) ermittelte Fahrzustand zumindest einen der folgenden umfasst: unbeschleunigte ebene Geradeausfahrt, beschleunigte Geradeausfahrt, gebremste Fahrt, Bergauffahrt, Bergabfahrt, Kurvenfahrt und Kombinationen dieser Fahrzustände.

22. Verfahren, das folgendes umfasst:

direktes oder indirektes Messen von mindestens einer Kraft, die auf einen Anhänger (100) wirkt mittels mindestens einer Messunterlegscheibe (160, 161, 162, 163; 180, 181, 182, 183), die mit dem Königszapfen (121) gekoppelt ist;

Ermitteln eines Fahrzustandes des Anhängers (100) abhängig von der gemessenen Kraft;

Ansteuern eines mit einem Rad des Anhängers (100) gekoppelten Elektromotors (124) derart, dass abhängig von dem ermittelten Fahrzustand der Elektromotor (124) im Motorbetrieb, im Generatorbetrieb oder in einem Leerlaufbetrieb oder mechanisch entkoppelt betrieben wird.

23. Verfahren gemäß Anspruch 22,

wobei der Anhänger (100) ein Sattelauflieger ist und die mindestens eine gemessene Kraft auf einen Königszapfen (121) des Sattelaufliegers (100) wirkt.

24. Verfahren gemäß Anspruch 23,

wobei die mindestens eine Kraft indirekt mittels eines Trägheitsnavigationssys- tems gemessen wird, welches Beschleunigungen und/oder Drehraten misst.

25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24,

bei dem der Fahrzustand zumindest einen der folgenden umfasst: unbeschleunigte ebene Geradeausfahrt, beschleunigte Geradeausfahrt, gebremste Fahrt, Bergabfahrt, Kurvenfahrt, Bergauffahrt und Kombinationen dieser Fahrzustände.

26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25,

wobei des Weiteren ein oder mehrere Signale aus einer FSM-Schnittstelle des Zugfahrzeugs (200) und/oder aus einem mit mindestens einem Rad des Anhängers gekoppelten Drehzahlsensor zur Ermitteln des Fahrzustands des Anhängers und zum Ansteuern eines Elektromotors (124) verwendet werden.

Description:
ANHÄNGER MIT HILFSANTRIEB

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Beschreibung betrifft einen Anhänger, insbesondere einen Sattelauflieger (semi-trailer) mit Hilfsantrieb sowie ein Verfahren zum Betrieb dieses Anhängers.

HINTERGUND

[0002] Ein Großteil der Waren wird im modernen Güterverkehr unmittelbar oder mittelbar über Straßen zum Endverbraucher geliefert. Zu diesem Zweck ist eine große Anzahl an Lastwägen notwendig, die eine große Menge an Kraftstoff verbrauchen und die Umwelt mit Abgasen belasten. Außerdem herrscht im modernen Güterverkehr ein hoher Preisdruck, der die Spediteure dazu zwingt, Kosten für den Betrieb ihrer Flotte einzusparen und gleichzeitig die Flexibilität der Flotte zu erhöhen. Deshalb werden für den Güterverkehr in zunehmenden Maße kraftstoffsparende Lastwägen eingesetzt, die gleichzeitig mit modernen Abgasreinigungssystemen ausgestattet sind. Leider werden die Fortschritte, die im Bereich der Effizienz von Lastwägen mit Verbrennungsmotoren erzielt werden können, immer kleiner. Insbesondere die Effizienz von Sattelzugmaschinen ist bereits auf einem sehr hohen Niveau angelangt und es können in der Zukunft und auf Basis von Verbrennungsmotoren nur noch moderate Verbesserungen erzielt werden. Ausgenommen davon sind Entwicklungen im Bereich der Elektromobilität für Sattelzugmaschinen, die jedoch aufgrund einer geringen Reichweite bisher im Fernverkehr noch nicht mit Nachdruck vorangetrieben wurde. Die bisherigen Bestrebungen in Sachen Elektromobilität beschränken sich außerdem weitgehend auf den Bereich von Sattelzugmaschinen. Hingegen wurden Modifikationen an den Sattelaufliegern bisher nicht ausreichend in Betracht gezogen.

[0003] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann also darin gesehen werden, die Effizienz von Anhängern zu steigern und diese dadurch preiswerter und umweltschonender zu betreiben. ZUSAMMENFASSUNG

[0004] Die oben genannte Aufgabe wird durch einen Anhänger gemäß den Ansprüchen 1 und 8 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 21 gelöst. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0005] Es wird ein Anhänger zur Ankopplung an einer Zugmaschine beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Anhänger einen Königszapfen, der durch eine Schraub Verbindung mit einer Karosserie des Anhängers verbunden ist, und mindestens eine Messunterlegscheibe auf, die mit dem Königszapfen gekoppelt und dazu ausgebildet ist, eine Vorspannkraft und/oder eine Veränderung der Vorspannkraft der Schraubverbindung zu messen.

[0006] Es wird ein Anhänger für ein Fahrzeug beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Anhänger mindestens einen Sensor auf, der dazu ausgebildet ist, direkt oder indirekt eine auf den Anhänger wirkende Kraft und/oder deren Veränderung zu messen. Der Anhänger weist weiter einen Elektromotor auf, der mit mindestens einem Rad des Anhängers gekoppelt ist. Eine Steuereinheit ist dazu ausgebildet, den Elektromotor anzusteuern. Dabei wird basierend auf von dem zumindest einen Sensor ermittelten Daten ein Fahrzustand des Anhängers ermittelt, und abhängig von dem ermittelten Fahrzustand wird der Elektromotor im Motorbetrieb, im Generatorbetrieb oder in einem Leerlaufbetrieb (oder mechanisch entkoppelt mit den Rädern) betrieben.

[0007] Des Weiteren wird ein Sattelauflieger mit Hilfsantrieb beschrieben. Gemäß einem Ausführungbeispiel umfasst der Sattelauflieger einen Königszapfen, der mechanisch mit einer Karosserie des Sattelaufliegers verbunden ist, zumindest einen Sensor, der mit dem Königszapfen gekoppelt und dazu ausgebildet ist, auf den Königszapfen einwirkende Kräfte zu ermitteln, und einen Elektromotor, der mit mindestens einem Rad des Sattelaufliegers gekoppelt ist. Eine Steuereinheit ist dazu ausgebildet, den Elektromotor anzusteuern, basierend auf von dem zumindest einen Sensor ermittelten Daten, einen Fahrzustand des Sattelaufliegers zu ermitteln, und abhängig von dem er- mittelten Fahrzustand den Elektromotor im Motorbetrieb, im Generatorbetrieb oder in einem Leerlaufbetrieb zu betreiben.

[0008] Schließlich wird ein Verfahren beschrieben, das gemäß einem Ausführungsbeispiel folgendes umfasst: ein direktes oder indirektes Messen von mindestens einer Kraft, die auf einen Anhänger wirkt, und das Ermitteln eines Fahrzustandes des Anhängers abhängig von der gemessenen Kraft. Ein mit einem Rad des Anhängers gekoppelter Elektromotors wird derart angesteuert, dass abhängig von dem ermittelten Fahrzustand der Elektromotor im Motorbetrieb, im Generatorbetrieb oder in einem Leerlaufbetrieb betrieben wird.

[0009] Es wird auch ein Anhänger zur Ankopplung an einer Zugmaschine beschrieben mit einem Königszapfen, der durch eine Schraub Verbindung mit einer Karosserie des Anhängers verbunden ist, und mit mindestens einer Messunterlegscheibe, die mit dem Königszapfen gekoppelt und dazu ausgebildet ist, eine Vorspannkraft (oder eine Veränderung der Vorspannkraft) der Schraub Verbindung zu messen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

[0010] Verschiedene Ausführungsbeisppiele werden nachfolgend anhand von den in den Figuren dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die folgende Beschreibung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Ausführungsbeispiele und Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die den Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleicher bzw. ähnlicher Bedeutung bzw. Funktion. Zu den Abbildungen:

[0011] Figur 1 zeigt ein Beispiel eines Sattelauflieger in einer Seitenansicht.

[0012] Figur 2 zeigt exemplarisch einen Sattelzug mit einem Sattelauflieger gemäß Figur 1 in einer Seitenansicht.

[0013] Figur 3 zeigt eine ein Beispiel einer Sattelplatte für eine Sattelzugmaschine in einer Seitenansicht. [0014] Figur 4 zeigt die Sattelplatte aus Fig. 3 in einer Draufsicht.

[0015] Figur 5 zeigt ein Beispiel eines Königszapfens eines Sattelaufliegers in einer Draufsicht.

[0016] Figur 6 zeigt ein weiteres Beispiel eines Königszapfens in einer Seitenansicht.

[0017] Figur 7 zeigt ein weiteres Beispiel eines Königszapfens in einer Seitenansicht.

[0018] Figur 8 zeigt den Königszapfen gemäß Figur 7 in einer Draufsicht.

[0019] Figur 9a zeigt ein weiteres Beispiel eines Königszapfens in einer Seitenansicht.

[0020] Figur 9b zeigt noch ein weiteres Beispiel eines Königszapfens in einer Seitenansicht.

[0021] Figur 10 illustriert exemplarisch die am Königszapfen bei konstanter Geschwindigkeit auftretenden Kräfte.

[0022] Figur 11 illustriert exemplarisch die am Königszapfen bei größer werdender Geschwindigkeit (Beschleunigung) auftretenden Kräfte.

[0023] Figur 12 illustriert exemplarisch die am Königszapfen bei kleiner werdender Geschwindigkeit (Verzögerung) auftretenden Kräfte.

[0024] Figur 13 illustriert exemplarisch einen Sattelzug bei Geradeausfahrt in einer Draufsicht.

[0025] Figur 14 illustriert exemplarisch einen Sattelzug bei Kurvenfahrt in einer Draufsicht. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

[0026] Figur 1 zeigt exemplarisch eine Seitenansicht eines Sattelaufliegers 100, der eine oder mehrere Achsen aufweisen kann. In vorliegenden Beispiel weist der Sattelauflieger die drei die Achsen 111, 112 und 113 auf. Der Sattelauflieger 100 ist in abgekoppeltem Zustand (das heißt ohne Zugmaschine) dargestellt und steht, abgestützt durch eine Stütze 101, auf einer beispielsweise ebenen Fläche 1. Um eine Verbindung mit der Zugmaschine zu ermöglichen kann der Sattelaufiieger 100 einen Königszapfen 121 (auch als Königsbolzen oder Zugsattelzapfen bezeichnet) sowie einen Aufnahmeteller (d.h. eine mit der Karosserie des Anhängers starr verbundene Montageplatte, an der der Königszapfen z.B. mittels Schrauben befestigt werden kann) aufweisen. Der Königszapfen 121 ist an einer Unterseite 102 des Sattelaufliegers 100 angeordnet (an dem Aufnahmeteller befestigt). Der Aufnahmeteller kann z.B. in die Karosserie des Anhängers eingeschweißt werden und somit auch als Teil der Karosserie des Anhängers betrachtet werden.

[0027] Der Sattelaufiieger 100 kann zumindest eine (wiederaufiadbare) Batterie 123 und zumindest einen Elektromotor 124, der auch als Generator betrieben werden kann, sowie zumindest eine Steuereinheit 125 aufweisen. Die Batterie 123 kann auch ein Akku sein. Es ist insbesondere denkbar, die Batterie 123, zum Beispiel in Modulen, innerhalb des Karosserierahmens des Sattelaufliegers 100, vorzugsweise vor den Achsen 111, 112, 113, anzuordnen, um somit Platz zu sparen. Die Sensoren 122, die Batterie 123, der Elektromotor 124 und die Steuereinheit 125 sind elektrisch miteinander verbunden sein und bilden ein elektrisches Antriebssystem. Der Sattelaufiieger 100 kann einen oder mehrere Sensoren aufweisen, die mit dem Königszapfen 121 mechanisch in Verbindung stehen. Darunter kann verstanden werden, dass der oder die Sensoren beispielsweise direkt am Königszapfen 121 oder in dessen Nähe angebracht sind. Im dargestellten Beispiel ist stellvertretend für den ein oder die mehreren Sensoren der Sensor 122 dargestellt, der in Figur 1 exemplarisch auf einer Oberseite 132 (siehe Figuren 6 und 7) des Königszapfens 121 angebracht ist.

[0028] Über den Sensor 122 können am Königszapfen 121 auftretende Dehnungen oder Kräfte während der Fahrt des Sattelaufliegers 100 gemessen werden. Werden Deh- nungen gemessen, so können aus den gemessenen Dehnungen die auftretenden Kräfte ermittelt werden. Wird im Folgenden von Kraftmessung oder gemessenen Kräften gesprochen, so kann darunter sowohl die direkte Messung einer Kraft als auch die Ermittlung einer Kraft aus gemessenen Dehnungen verstanden werden. Die Werte der gemessenen Kräfte oder gemessenen Dehnungen können mithilfe von Sensorsignalen an die Steuereinheit 125 weitergegeben werden, die z.B. von der Batterie 123 mit Energie versorgt wird und die eingehenden Sensorsignale des Sensors 122 auswertet. Die Steuereinheit 125 kann abhängig von den Sensorsignalen (und ggf. weiteren Parametern) den Elektromotor 124 der Signale ansteuern. Die Steuereinheit 125 kann basierend auf den Sensorsignalen z.B. einen Fahrzustand des Sattelaufliegers 100 (bzw. den Fahrzustand des Sattelaufliegers 100 in Kombination mit einem beliebigem Zugfahrzeug) ermitteln und gegebenenfalls mit vordefinierten Grenzwerten abgleichen und den Elektromotor 124 abhängig von dem ermittelten Fahrzustand ansteuern.

[0029] Der Elektromotor 124 kann mit zumindest einem Rad oder zumindest einer Achse des Sattelaufliegers 100 mechanisch verbunden sein und dazu ausgebildet sein, ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment auf das Rad oder die Achse des Sattelaufliegers 100 auszuüben. Beispielsweise kann der Elektromotor 124 ein Radnabenmotor sein, der an zumindest einem Rad des Sattelaufliegers 100 angebracht ist und das Rad direkt antreibt. In der Praxis werden im Fall von Radnabenmotoren beide Räder einer Achse angetrieben. In einem weiteren Beispiel kann der Elektromotor 124 auch über ein Getriebe mechanisch mit einer Achse des Sattelaufliegers 100 verbunden sein. In dieser Anordnung kann der Elektromotor 124 eine Achse des Sattelaufliegers 100 beschleunigen oder abbremsen.

[0030] Die auftretenden Kräfte, die im angekoppelten Zustand von der Zugmaschine 200 auf den Königszapfen 121 übertragen werden, können in der Ebene 2 (siehe Fig. 1, Ebene 2 parallel zur Unterseite 102 des Sattelaufliegers) liegen und für den Betrieb des Sattelaufliegers 100 kann am Königszapfen 121 näherungsweise ein ebenes Kraftsystem in der Ebene 2 angenommen werden. [0031] In Figur 2 ist ein beispielhafter Sattelaufiieger 100 dargestellt, der an eine Zugmaschine 200 angekoppelt ist. Der angekoppelte Zustand stellt auch den vorgesehenen Betriebszustand des Sattelaufliegers 100 während der Fahrt dar. Die Zugmaschine 200 kann zwei oder mehrere Achsen aufweisen. Der Königszapfen 121 ist in angekoppeltem Zustand des Sattelaufliegers 100 im Eingriff mit einer Sattelplatte 210 (siehe Figur 3), die am Heck der Zugmaschine 200 angebracht ist. Die dadurch entstehende Verbindung zwischen Sattelplatte 210 und dem Königszapfen 121 überträgt die im Betrieb auftretenden Kräfte zwischen der Zugmaschine 200 und dem Sattelaufiieger 100. Folglich ist insbesondere der Königszapfen 121 ein im Betrieb des Gespanns stark belastetes Bauteil. Die dargestellte Kombination aus Zugmaschine 200 und Sattelaufiieger 100 wird auch als Sattelzug 300 bezeichnet.

[0032] In Figur 2 ist außerdem eine Vorwärtsfahrtrichtung v eingezeichnet. Die Vorwärtsfahrtrichtung v entspricht in dieser und in allen weiteren Abbildungen der Vorwärts fahrtrichtung v der Zugmaschine 200. Die Vorwärtsfahrtrichtung v der Zugmaschine 200 entspricht folglich nicht in jedem Fahrzustand des Sattelzuges 300 der Vorwärtsfahrtrichtung des Sattelaufliegers 100. Insbesondere in Kurvenfahrt des Sattelzuges 300 wird die Vorwärtsfahrtrichtung v der Zugmaschine 200 von der Vorwärtsfahrtrichtung des Sattelaufliegers 100 abweichen.

[0033] In Figur 3 ist eine Seitenansicht eines Beispiels einer Sattelplatte 210 dargestellt. Die Sattelplatte 210 kann eine Montageplatte 211 sowie eine Aufiagefiäche 212 aufweisen. Die Montageplatte 211 dient zur Befestigung der Sattelplatte 210 auf der Zugmaschine 200. Die Aufiagefiäche 212 kann um eine Achse 213 zur Montageplatte 211 drehbar gelagert sein. Die Achse 213 kann eine Achse sein, die quer zur Vorwärtsfahrtrichtung v und gleichzeitig parallel zur Montageplatte 211 liegt. Auf der Aufiagefiäche 212 kommt in angekoppeltem Zustand die Unterseite 102 des Sattelaufliegers 100 zum Liegen. Die drehbare Lagerung der Aufiagefiäche 212 um die Achse 213 dient dazu, Fahrbahnunebenheiten auszugleichen und daraus resultierende Verspannungen in der Verbindung aus Sattelplatte 210 und dem Königszapfen 121 zu minimieren. Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Sattelplatte 210 zusätzlich zur Drehbarkeit um die Achse 213 um eine weitere Achse drehbar gelagert sein. Diese weitere Achse kann senkrecht auf der Achse 213 stehen und in der gleichen Ebene wie die Achse 213 verlaufen. Gegenüber der Sattelplatte 210 weist diese Sattelplatte einen zusätzlichen Freiheitgrad auf. Eine derartige Sattelplatte wird auch als kardanisch gelagerte Sattelplatte bezeichnet.

[0034] In Figur 4 ist die Sattelplatte 210 aus Fig. 3 in einer Draufsicht auf die Aufla- gefläche 212 dargestellt. Zur besseren Verständlichkeit ist auch der Königszapfen 121 während des Einführens in die Sattelplatte 210 dargestellt. Neben einem Hebelwerk 230 zum Öffnen und Verriegeln einer Verschlussklaue 215 der Sattelplatte 210 ist ein Verschleißring 214 dargestellt. Der Königszapfen 121 ist in angekoppeltem Zustand im Verschleißring 214 drehbar gelagert und der Königszapfen 121 kann sich bei Kurvenfahrt im Verschleißring 214 drehen. Zu diesem Zweck kann der Verschleißring 214 beispielsweise aus Metall oder einem Kunststoff gefertigt sein. Die während der Fahrt auftretenden Kräfte zwischen Sattelauflieger 100 und Zugmaschine 200 werden vom Königszapfen 121 auf den Verschleißring 214 und umgekehrt übertragen.

[0035] In Figur 5 ist der Königszapfen 121 in einer Draufsicht ausgehend vom Sat- telauflieger 100 dargestellt. Neben dem Königszapfen 121 sind zwei Geraden 3 und 4 gezeigt (Symmetrieachsen). Die Kräfte, die am Königszapfen während der Fahrt auftreten können, können in Kraftkomponenten zerlegt werden, deren Wirkrichtung auf den Geraden 3 und 4 liegen. Im vorliegenden Beispiel liegen die Geraden 3 und 4 in der Ebene 2 (vgl. Fig. 1). Folglich können die in Ebene 2 auftretenden Kräfte am Königszapfen 121 jeweils in eine Kraftkomponente entlang der Gerade 3 und in eine Kraftkomponente entlang der Gerade 4 zerlegt werden. Die Gerade 3 kann parallel zu einer Längsachse 10 (siehe Figuren 9-13) des Sattelaufliegers 100 verlaufen, die Gerade 4 entsprechend parallel zu einer Querachse, des Sattelaufliegers.

[0036] Der Sensor 122 bzw. die Sensoren können am Königszapfen 121 oder in dessen Nähe angebracht sein und mit diesem mechanisch verbunden sein. Die Sensoren können dazu ausgebildet sein, jene Kräfte in der Ebene 2 messen, die während der Fahrt des Sattelaufliegers 100 auf den Königszapfen wirken. Anhand der gemessenen Kräfte in der Ebene 2 kann ein Fahrzustand des Sattelzuges 300 ermittelt werden. Es kann bei- spielsweise ermittelt werden, ob sich der Sattelzug 300 in Geradeausfahrt oder in Kurvenfahrt befindet und/oder ob sich der Sattelzug 300 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt oder beschleunigt wird.

[0037] Figur 6 zeigt in einer Seitenansicht ein Beispiel eines Königszapfens 121 mit einer Unterseite 131, der Oberseite 132 und einer um den Königszapfen 121 umlaufenden Nut 133. Der Königszapfen 121 kann außerdem einen Schaft 134 sowie eine Adapterplatte 135 aufweisen. Diese ist ein (in der Regel integraler) Bestandteil des Königszapfen (d.h. Schaft 134 und Adapterplatte 135 sind ein Stück) und dient - ähnlich einem Flansch - zur Befestigung des Königszapfens an der Karossiere 103 (z.B. dem erwähnten Aufnahmeteller) des Anhängers. Im angekoppelten Zustand liegt der Schaft 134 am Verschleißring 214 der Sattelplatte 210 an und die Verschlussklaue 215 der Sattelplatte 210 hält den Königszapfen 121 über dessen Nut 133 zuverlässig in der Sattelplatte 210. Der Königszapfen 121 kann einen oder mehrere Sensoren 140, 141 und 142 aufweisen. Diese Sensoren 140, 141 und 142 können radial gleichmäßig um den Schaft 134 verteilt sein und mechanisch mit dem Schaft 134 verbunden sein. Im Beispiel der Figur 6 können vier Sensoren am Schaft 134 angebracht sein, wobei der erste und zweite Sensor

140 und 141 entlang der Geraden 3 (siehe Fig. 5) am Königszapfen 121 angebracht sein kann und wohingegen der dritte Sensor 142 und der vierte Sensor (nicht dargestellt) entlang der Geraden 4 (siehe Fig. 5) am Königszapfen angebracht sein können.

[0038] Die Sensoren 140, 141 und 142 können beispielsweise Dehnmessstreifen (DMS) sein, die derart am Schaft 134 angebracht sind, dass deren größte Empfindlichkeit auf Dehnungen parallel zu einer Längsachse 5 des Königszapfens 121 verläuft. Der oder die Sensoren 140, 141 oder 142 können beispielsweise auf den Schaft 134 aufgeklebt sein. In einem weiteren Beispiel kann der Schaft 134 auch mit Nuten versehen sein, in denen die Sensoren eingelegt und eingeklebt werden können. Die Sensoren 140,

141 oder 142 sind dadurch von der Reibung zwischen Verschleißring 214 und Schaft 134 weitgehend geschützt. Selbstverständlich müssen die Dehnmesstreifen vor äußeren Einflüssen geschützt werden. [0039] Figur 7 zeigt den Königszapfen 121 in einer Seitenansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Fig. 8 ist eine entsprechende Draufsicht. Der Königszapfen 121 ist abgesehen von der Art und der Positionierung der Sensoren gleich aufgebaut wie im vorherigen Beispiel. Im vorliegenden Beispiel sind die verwendeten Sensoren auf Druck empfindlich. Entsprechend können zumindest Sensoren 150, 151, 152 oder 153 (siehe Fig. Figur 8) an einer um die Achse 5 radial umlaufende Fläche (Umfangsfläche) der Adapterplatte 135 angebracht sein.

[0040] Wie in Fig. 8 dargestellt, sind die Sensoren 150, 152, 151 und 153 jeweils um einen Winkel von 90° versetzt um die Achse 5 angeordnet. Die Sensoren 150, 151, 152 und 153 sind wie erwähnt auf Druckkräfte empfindlich und können beispielsweise Pie- zosensoren sein. Wird eine äußere Kraft in der Ebene 2 auf den Königszapfen 121 ausgeübt (z.B. wenn das Zugfahrzeug beschleunigt, abbremst oder in eine Kurve fährt), so werden je nach Richtung der äußeren Kraft Druckkräfte auf die Sensoren 150, 151, 152 und 153 ausgeübt. Die Sensorsignale können zur Auswertung an die Steuereinheit 125 geleitet werden. Die am Königszapfen 121 angebrachten Sensoren können beispielsweise auch Kraftmessdosen {load cells) oder eine Kombination aus den bereits genannten Sensoren sein. Die Sensoren können sowohl direkt am Königszapfen 121 angebracht sein als auch mechanisch mit dem Königszapfen 121 in Verbindung stehen.

[0041] Fig. 9a illustriert ein weiteres Beispiel eines Königszapfens 121 inklusive Sensorik zur Kraftmessung. Der dargestellte Königszapfen 121 entspricht im Wesentlichen dem Beispiel aus Fig. 7, wobei als Kraftsensoren mindestens zwei (im vorliegenden Beispiel vier) Messunterlegscheiben 160, 161, 162, und 163 {load washers) verwendet werden, welche dazu ausgebildet sind, die Vorspannkräfte FBO, FBI, FB2 und FB3 bzw. deren Veränderung jener Schraub Verbindungen zu messen, welche den Königszapfen 121 mit einer Unterseite (z.B. dem Aufnahmeteller) des Sattelaufliegers 100 verbinden. Die betreffenden Schrauben sind mit 170, 171, 172 und 173 bezeichnet (Schraube 173 und Messunterlegscheibe 163 sind verdeckt und in Fig. 9 nicht dargestellt) und werden von unten geschraubt, nämlich unter der Adapterplatte 135 des Königszapfens 121 und daher unterhalb des Sattelaufliegers 100. Im einem Ausführungsbeispiel sind immer zwei Messunterlegscheiben in Bezug auf den Königszapfen gegenüber angeord- net, so dass man für jedes Paar von Messunterlegscheiben ein redundantes Signal bekommen kann. Obwohl vorliegend nur vier Schrauben 170-173 dargestellt sind, ist es üblich, eine größere Zahl von Schrauben zu verwenden, um den Königszapfen 121 an dem Anhänger sicher zu verbinden, vorzugsweise acht Schrauben. Für jede der Schrauben kann eine Messunterlegscheibe eingesetzt werden. In diesem Fall werden also acht Messunterlegscheiben vorgesehen. Die Messunterlegscheiben können axial wirkende Kräfte aufnehmen, und sie messen somit Vorspannkraft und insbesondere Veränderungen der Vorspannkraft der jeweiligen Schraubenverbindung. Beim Beschleunigen oder Verzögern (Bremsen) wirkt zwischen Sattelauflieger 100 und Zugmaschine 200 eine Kraft FA, die auf den Königszapfen 121 wirkt und in diesem ein Biegemoment bewirkt. Das Biegemoment hat wiederum eine Veränderung der Vorspannkräfte FBO, FBI, FB2 und FB3 zur Folge, die mit den Messunterlegscheiben 160, 161, 162, und 163 detektiert werden können. Die Signale der Messunterlegscheiben korrelieren mit den Fahrsituationen des Anhängers und erlauben somit Rückschlüsse auf den Fahrzustand von Zugmaschine und Anhänger. Durch Messung der Vorspannkräfte der Schraub Verbindungen zwischen Königszapfen und Sattelauflieger kann also eine Beschleunigung und eine Verzögerung des Sattelzuges detektiert werden. Bei genauer Messung kann sogar die Größe der Beschleunigung oder Verzögerung näherungsweise gemessen werden. Die Signale der Messunterlegscheiben werden an die Steuereinheit 125 geleitet, um somit den Antrieb des Trailers steuern und regeln zu können.

[0042] Figur 9b zeigt ein weiteres Beispiel eines Königszapfen 121 mit Messunterlegscheiben 180, 181, 182, 183 zur Kraftmessung. Im Gegensatz zu dem Beispiel der Figur 9a sind aber die Messunterlegscheiben 180-183 der Figur 9b nicht zwischen der Platte 135 des Königszapfens 121 und dem Kopf der jeweiligen Schraube, sondern oberhalb des Königszapfens 121 angeordnet. Dafür werden im Vergleich zu den Schrauben 170, 171, 172, 173 der Figur 9a verlängerte Schrauben 190, 191, 192, 193 zur Befestigung des Königszapfens 121 an dem Sattelauflieger 100 verwendet. Die Länge der Schrauben 190, 191, 192, 193 wird derart ausgewählt, dass diese durch einen unteren Teil oder Karosserie 103 (z.B. den erwähnten Aufnahmeteller) des Sattelauflie- gers 100 durchlaufen. Die Messunterlegscheiben 180, 181, 182, 183 werden dann mit- tels den Schrauben 190, 191, 192, 193 befestigt, so dass sie zwischen dem Aufnahmeteller 103 des Sattelaufliegers 100 und den jeweiligen Schraubenmuttern 195, 196, 197, 198 angeordnet sind. Somit wird eine einfache und sichere Montage der Messunterlegscheiben erreicht. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, einen KArosserierahmen des Satte laufliegers 100 rund um den Königszapfen 121 zu vergrößern, um einen optimalen Platz für sämtliche Messunterlegscheiben zu bieten. Alternativ kann ein Einsatz verwendet werden, um eine ebene Fläche rund um den Königszapfen zu schaffen und insbesondere eine ebene Montieren der Messunterlegscheiben zu gewährleisten.

[0043] Die Messunterlegscheiben 180, 181, 182, 183 werden durch Festziehen der zugehörigen Schraubenmuttern 195, 196, 197, 198 geklemmt, wodurch eine messbare Vorspannkraft auf die Messunterlegscheiben 180, 181, 182, 183 ausgeübt wird. Diese Vorspannkraft variiert gemäß dem aktuellen Fahrzustand von Zugmaschine 200 und Anhänger 100. Bei einer Anordnung gemäß Figur 9b werden die verlängerten Schrauben 190, 191, 192, 193 durch Durchgangslöcher L des Aufnahmetellers 103 (und der Adapterplatte 135) geschraubt. Um höhere Veränderungen in der Vorspannkraft mit den Messunterlegscheiben 180, 181, 182, 183 messen zu können (und somit robustere Signale mit größerem Signal-Rausch- Abstand für die Antriebssteuerung zu erhalten), haben die Durchgangslöcher im Aufnahmeteller 103 kein Innengewinde. Zusätzlich oder alternativ können die Schrauben in jenen Bereichen, die im montierten Zustand in den Durchgangslöchern liegen, ohne Gewinde sein (die Schraub Verbindungen werden ohnehin durch die Schraubenmuttern gekontert).

[0044] Messunterlegscheiben können entweder durch Kabel oder Funk mit der Elektronik verbunden werden. Bevorzugt werden aber Messunterlegscheiben mit Kabel, weil diese ein besseres und sichereres Signal gewährleisten. Vorzugsweise kann das Kabel einen schon bestehenden Kabelkanal innerhalb des Rahmens des Sattelaufliegers 100 verwendet werden, der zur Übertragung von Signalen aus der Zugmaschine 200 oder dem Sattelauflieger 100 vorgesehen sein kann. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Beispiele aus Fig. 9a und 9b kombiniert werden können. Das heißt es können sowohl oberhalb des Königszapfens 121 (d.h. oberhalb des Aufnahmetellers 102) als auch unterhalb der Adapterplatte 135 des Königszapfens 121 eine oder mehrere Messunter- legscheiben angeordnet sein, die mittels einer oder mehreren Schraubverbindungen vorgespannt sind. Die Anordnung der Messunterlegscheiben oberhalb des Königszapfens kann signifikante Vorteile mit sich bringen. So sind die Messunterlegscheiben nicht direkt an dem Königszapfen befestigt, sondern liegen innen im Anhänger oberhalb des Aufnahmetellers 103 der Anhängerkarosserie. Eine mechanische Beanspruchung der Sensoren wie es z.B. bei der Verwendung von Dehnungsmesstreifen am Schaft des Kö- nigszapfes der Fall wäre, wird vermieden.

[0045] Zusätzlich oder alternativ zu den bereits beschriebenen Sensoren (DMS, Kraftmessdosen, Messunterlegscheiben, Piezosensoren, etc.) kann auch ein inertiales Navigationssystem {Inertial Navigation System, Trägheitsnavigationssystem) verwendet werden. Ein solches Trägheitsnavigationssystem kann verschiedene Sensoren zur Messung von Trägkeitskräften umfassen. Die zentrale Messeinheit eines Trägheitsnavigati- onssystems wird üblicherweise als inertiale Messeinheit 126 (IMU, inertial measure- ment unit) bezeichnet, die dazu ausgebildet ist, Beschleunigungen und Drehraten zu messen. Bei elektromechanischen Systemen kann die IMU 126 beispielsweise als Kreiselplattform (gyroscopic platform) ausgebildet sein, die üblicherweise einen elektrisch angetriebenen, kardanisch aufgehängten (gimbal-mounted) Kreisel aufweist. Des Weiteren weist die Kreiselplattform Winkelsensoren auf, die dazu ausgebildet sind, die Orientierung der Kreiselachse zu messen. Derartige Kreiselplattformen sind an sich bekannt und werden daher nicht weiter erläutert. Alternativ sind auch Kreiselplattformen ohne mechanische Teile bekannt (Laser-Gyroskop). Des weiteren können mikro-elektro- mechanische Systeme (MEMS) als Gyroskope in IMUs verwendet werden. Diese lassen sich in elektronische Schaltungen integrieren und ermöglichen einen sehr kompakten Aufbau einer der IMU 126.

[0046] Wie erwähnt kann die IMU 126 zumindest eine Rotation oder eine Translation des Sattelaufliegers 100 in zumindest einer Raumrichtung erfassen (d.h. translatorische oder rotatorische Beschleunigungen). Das heißt, IMUs messen Beschleunigungen, die dann durch Integration in Geschwindigkeiten und Positionsänderungen (bzw. Winkelgeschwindigkeiten und Winkeländerungen) umgerechnet werden können. Die IMU 126 kann auch Rotationen und Translationen des Sattelaufliegers 100 in allen 3 Raum- richtungen erfassen. Mithilfe der inertialen Messeinheit 126 können Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Satte laufliegers 100 erfasst werden. Die inertiale Messeinheit 126 kann mit der Steuereinheit 125 und der Batterie 123 elektrisch verbunden sein und die erfassten Daten können über Signale an die Steuereinheit 125 geleitet werden. Die von der IMU 126 erfassten Daten können ebenfalls von der Steuereinheit 125 ausgewertet werden und zur Ermittlung des Fahrzustandes des Sattelzuges 300 durch die Steuereinheit 125 verwendet werden (anstatt oder zusätzlich zu den am Königszapfen angeordneten Sensoren). Wie erwähnt ist bei Verwendung eines Trägheitsnavigations- systems eine Kraftmessung am Königszapfen nicht zwingend nötig. In diesem muss der Anhänger auch nicht notwendigerweise ein Sattelauflieger sein, sondern das hier beschriebene Konzept kann auch auf beliebige Anhänger übertragen werden.

[0047] Darüber hinaus können zur Steuerung des Elektromotors 124 über die Steuereinheit 125 weitere Signale/Messdaten zur Detektion des jeweiligen Fahrzustandes des Anhängers bzw. des Sattelaufliegers weitere Signale verwendet werden, beispielsweise Signale, die von der standardisierten ,fleet Management System" (FMS-) Schnittstelle des Zugfahrzeugs 200 geliefert werden, und/oder Signale von Drehzahlsensoren an den Rädern des Anhängers 100. Der FMS-Standard wird unter anderem von den meisten großen europäischen Herstellern schwerer Nutzfahrzeuge verwendet (seit dem Jahr 2002). Die Daten sind dabei gemäß dem Netzwerkprotokoll SAE J1939 codiert, der auch beim CAN-Bus verwendet wird.

[0048] Anhand der nachfolgenden Figuren wird der Sattelauflieger mit Hilfsantrieb genauer detaillierter beschrieben. Insbesondere wird exemplarisch ein Beispiel eines Verfahrens zum Betrieb dieses Sattelaufliegers 100 beschrieben. Ermittelt die Steuereinheit 125 anhand der gemessenen Kräfte oder anhand der gemessenen Dehnungen am Königszapfen 121 (und ggf. basierend auf den von der IMU gelieferten und/oder weiteren Daten), dass sich der Sattelzug 300 in einer Geradeausfahrt befindet und die Zugmaschine 200 gleichzeitig beschleunigt (d.h. Fahrzustand„Geradeausfahrt, beschleunigt"), so kann die Steuereinheit 125 den Elektromotor 124 im Motorbetrieb betreiben (sofern die Batterie ausreichend geladen ist). Folglich werden die Räder oder eine Achse des Sattelaufliegers 100 durch den Antrieb des Elektromotors 124 in vordefinierter Weise angetrieben und die Beschleunigung des Sattelzuges 300 durch den Hilfsantrieb im Sat- telauflieger 100 unterstützt. Ermittelt die Steuereinheit 125 anhand der gemessenen Kräfte oder anhand der gemessenen Dehnungen am Königszapfen 121 (und ggf. basierend auf den von der IMU gelieferten Daten), dass sich der Sattelzug in eine Kurvenfahrt befindet und nicht verzögert, kann der Elektromotor z.B. im Leerlauf geschaltet werden.

[0049] Wird von der Steuereinheit 125 ermittelt, dass sich der Sattelzug 300 in Geradeausfahrt befindet und die Zugmaschine 200 verzögert, so kann die Steuereinheit 125 den Elektromotor 124 auch im Generatorbetrieb betreiben. Dadurch wird die Verzögerung des Sattelzuges 300 durch die Zugmaschine 200 vom Hilfsantrieb des Sattelaufliegers 100 unterstützt. Im Generatorbetrieb des Elektromotors 124 kann elektrische Leistung in die Batterie 123 eingespeist werden (Rekuperation). Insbesondere bei Fahrstrecken, bei denen der Sattelzug 300 häufig abgebremst werden muss, kann ein Großteil der Bremsenergie rekuperiert und in die Batterie 123 eingespeist werden. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Sensoren kann die Steuereinheit 125 auch ein von der Zugmaschine hin zum Sattelauflieger übertragenes Bremssignal (das z.B. auch zum Ansteuern der Bremslichter verwendet wird) auswerten, um den Fahrzustand zu ermitteln (z.B. „Geradeausfahrt, gebremst" oder„Kurvenfahrt, gebremst").

[0050] Wird von der Steuereinheit 125 ermittelt, dass sich der Sattelzug 300 in einer Kurvenfahrt befindet, so kann der Elektromotor 124 von der Steuereinheit 125 derart angesteuert werden, dass er im Freilauf betrieben wird (z.B. unabhängig von der Beschleunigung in Längsrichtung). Im Freilauf überträgt der Elektromotor 124, abgesehen von geringen (und von der konkreten Konstruktion abhängigen) Leerlaufmomenten keinerlei Drehmomente auf die Räder oder die Achse des Sattelaufliegers 100. Gleiches gilt auch, sofern die Steuereinheit 125 anhand der Signale der Sensoren (z.B. Kraftsensoren am Königszapfen, IMU, Bremssignal von der Zugmaschine) einen kritischen Fahrzustand ermittelt.

[0051] Im extremen Fällen kann es auch zu plastischen Verformungen im Bereich des Königszapfens 121 kommen. Deshalb kann die Steuereinheit 125 derart ausgestaltet sein, dass eine Kalibrierung der Kraftsensoren manuell oder automatisch durchgeführt werden kann. Dadurch ist es möglich, z.B. einen Offsetwert der Sensorsignale zu kompensieren und dadurch geringfügige plastische Verformungen im Bereich des Königszapfens 121 auszugleichen. In manchen Situationen kann der Königszapfen 121 durch einen unsachgemäßen Ankoppelvorgang von Sattelauflieger 100 und Zugmaschine 200 geringfügig plastisch verformt worden sein. Ein Offset in den Sensorsignalen könnte von der Steuereinheit 125 so interpretiert werden, dass sich der Sattelzug 300 beschleunigt, obwohl dieser still steht und keine Verspannungen zwischen Sattelauflieger 100 und Zugmaschine 200 auftreten. In diesem Fall können die Sensoren über die Steuereinheit 125 kalibriert werden und die Messwerte, die aus der plastischen Verformung des Königszapfens 121 resultieren, durch die Steuereinheit 125 eliminiert werden oder herausgerechnet werden. Das bedeutet, dass deterministische, systematische Messfehler, die durch die plastische Verformung entstanden ist, kompensiert werden.

[0052] Es ist außerdem möglich, dass im Betrieb des Sattelaufliegers 100 Informationen über Fahrzustände der Zugmaschine 200 an die Steuereinheit 125 geleitet werden. Im einfachsten Fall kann die Steuereinheit 125 einen Bremsvorgang an einem Bremssignal erkennen, das auch zur Ansteuerung der Bremslichter verwendet wird. Je nach Konstruktion des Sattelaufliegers können auch Informationen aus einem ABS- oder ESP-Steuergerät, Informationen eines Lenkwinkelsensors, Informationen einer aktuellen Pedalstellung, Informationen aus dem Getriebe, insbesondere über den aktuell eingelegten bzw. vorgewählten Gang oder eine Kombination aus diesen Informationen sein. Es ist auch möglich, dass ein Fahrer des Sattelzuges 300 über ein Eingabemodul, das über Funk oder über Kabel mit der Steuereinheit 125 verbunden ist, Einstellungen an der Steuereinheit 125 vornimmt und damit direkten Einfluss auf die Ansteuerung des Elektromotors 124 nimmt. Beispielsweise kann der Fahrer auf diese Weise das Ansprechverhalten der Steuereinheit 125 auf die gemessenen Kräfte oder Dehnungen anpassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Fahrer den Elektromotor manuell in den Generatorbetrieb und in den Leerlaufbetrieb schalten. In diesem Beispiel könnte der Fahrer den Generatorbetrieb in ähnlicher Weise aktivieren und deaktivieren wie auch ein Retarder manuell aktiviert und deaktiviert werden kann. Bei schwierigen Stra- ßenverhältnissen wie Nässe, Eis oder Schnee kann der Fahrer den Elektromotor 124 im Sattelauflieger 100 als Traktionshilfe, insbesondere beim Anfahren, benutzen.

[0053] Der Steuereinheit 125 können außerdem Informationen über einen Fahrzustand des Sattelaufliegers 100 zugeleitet werden. Beispielsweise kann ein Bremslichtsignal oder ein Rückfahrlichtsignal des Sattelaufliegers 100 der Steuereinheit 125 zugeleitet und von der Steuereinheit 125 verarbeitet werden. Die zusätzlichen Informationen können von der Steuereinheit 125 ebenfalls bei der Auswertung miteinbezogen werden und auf das Auswerteergebnis, auf dessen Basis der Elektromotor 124 angesteuert wird, Einfluss nehmen. Die Signale aus der Zugmaschine 200 oder dem Sattelauflieger 100 können beispielsweise über Funk oder über elektrische (Kabel-) Verbindungen zur Steuereinheit 125 des Sattelaufliegers 100 übertragen werden.

[0054] In Figur 10 ist exemplarisch in Draufsicht schematisch ein Sattelzug 300 bei einer ungebremsten Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit dargestellt (Längsbeschleunigung a=0). Der dargestellte Sattelzug 300 weist eine Zugmaschine 200 mit einer Längsachse 11 und einen Sattelauflieger 100 mit der Längsachse 10 auf. Der Sattelauflieger 100 ist an die Zugmaschine über den Königszapfen 121 angekoppelt. In Figur 10 sind die Kräfte FA und FB dargestellt. Die Kraft FB wirkt entgegen der Fahrtrichtung des Sattelzuges 300 und entspricht jener Kraft, die vom Sattelauflieger 100 auf die Sattelplatte 210 eingeleitet wird. In anderen Worten, die Kraft FB repräsentiert die von der Zugmaschine 200 zu ziehende Last. Die Kraft FA wirkt in Fahrtrichtung und ist jene Kraft, die von der Zugmaschine 200 in den Königszapfen 121 eingeleitet wird. Im dargestellten Beispiel (Geradeausfahrt, unbeschleunigt) sind die beiden Kräfte FA und FB annähernd gleich groß, jedoch entgegengesetzt gerichtet, was im Idealfall eine resultierende Kraft FR von Null zur Folge hat (FA+FB=0). Die Kraft FB repräsentiert die Summe aller vom Sattelauflieger 100 auf die Zugmaschine 200 ausgeübten Kräfte (verursacht z.B. durch Rollwiderstand und Luftwiderstand des Sattelaufliegers 100). Die Kraft FA repräsentiert die Summe aller von der Zugmaschine 200 auf den Sattelauflieger 100 ausgeübten Kräfte (z.B. Antriebskraft des Motors abzüglich Verluste durch Roll- und Luftwiderstand der Zugmaschine 200). [0055] In diesem Fahrzustand (Geradeausfahrt, unbeschleunigt) werden an den Sensoren am Königszapfen (vgl. Fig. 6 und 7, Sensoren 140, 141, 142, 143, 150, 151, 152, 153) nur sehr geringe bis gar keine Dehnungen oder Kräfte gemessen. Bei Verwendung einer IMU zeigt diese eine Längsbeschleunigung von ungefähr null an. Die Steuereinheit 125 kann ausgehend von diesen Messwerten den Elektromotor 124 derart ansteuern, dass der Elektromotor 124 z.B. im Freilauf betrieben wird. Alternativ (z.B. aufgrund manueller Steuerung durch den Fahrer) kann der Elektromotor 124 von der Steuereinheit 125 auch im Antriebsbetrieb oder im Generatorbetrieb betrieben werden (z.B. zum Laden der Batterie).

[0056] Figur 11 ist im Wesentlichen identisch mit Fig. 9, jedoch repräsentieren die eingezeichneten Kräfte FA und FB eine Situation, in der die Zugmaschine 200 den Sattelzug 300 beschleunigt. In diesem Fall ist die Kraft FA betragsmäßig größer als die Kraft FB und die resultierende Kraft FR=FA+FB wirkt in Fahrtrichtung, um den Sattelzug zu beschleunigen. Diese resultierende Kraft kann mittels der am Königszapfen angeordneten Kraftsensoren gemessen werden. Bei Verwendung einer IMU wird eine Beschleunigung (a>0) in Vorwärtsrichtung detektiert. Dieser Fahrzustand (Zugmaschine beschleunigt) kann von der Steuereinheit 125 basierend auf den Sensorsignalen (von den Kraftsensoren am Königszapfen, von der IMU, etc.) detektiert werden, und die Steuereinheit 125 kann (bei ausreichender Batterieladung) den Elektromotor 124 (vgl. Fig. 2) im Motorbetrieb betreiben, damit den Sattelauflieger 100 über die Räder (z.B. an der Achse 112) antreiben und so die von der Zugmaschine zu ziehende Last (repräsentiert durch die Kraft FB) reduzieren.

[0057] In Figur 12 ist im Wesentlichen identisch mit Fig. 9, jedoch repräsentieren die eingezeichneten Kräfte FA und FB eine Situation, in der die Zugmaschine 200 den Sattelzug 300 bremst (z.B. bei einer Bergabfahrt die Geschwindigkeit zu halten). In diesem würde der Sattelauflieger 100 aufgrund dessen Massenkräfte die Zugmaschine schieben. Das heißt, die Kraft FA wirkt entgegen der Fahrtrichtung (von der Zugmaschine 200 auf den Sattelauflieger 100) und die Kraft FB wirkt in Fahrtrichtung (vom Sattelauflieger 100 auf die Zugmaschine 200). Die Höhe der Kräfte hängt natürlich davon ab, wie stark der Sattelauflieger 200 selbst gebremst wird. Dieser Fahrzustand (z.B. Bergabfahrt, ge- bremst) kann basierend auf den Sensorsignalen von der Steuereinheit 125 detektiert werden. Eine IMU kann z.B. negative Beschleunigung (Verzögerung) oder eine Neigung des Sattelzuges messen. Beispielsweise kann basierend auf der gemessenen Neigung einfach eine Bergabfahrt detektiert werden. Anstatt oder zusätzlich zu einer IMU könnte ein einfacher Neigungssensor in der Steuereinheit 125 enthalten (oder woanders im Sattelauflieger angeordnet) sein. Ein aktives Bremsen kann z.B. über ein von der Zugmaschine zum Anhänger hin übertragenes Bremssignal ermittelt werden, das auch zum Ein- und Ausschalten der Bremslichter verwendet wird. Sobald ein Fahrtzustand erkannt wird, in dem der Sattelauflieger 100 gebremst wird oder bergab fährt, kann die Steuereinheit 125 den Elektromotor im Generatorbetrieb betrieben und die erzeugte elektrische Energie z.B. in der Batterie speichern. Die elektrische Last des Generators könnte elektronisch so geregelt werden, dass die vom Elektromotor 124 (im Generatorbetrieb) bewirkte Bremskraft so groß ist, dass die Kraft FB möglichst klein wird. Bei einer Bergabfahrt mit einer Neigung von α Grad wäre der Sattelauflieger dann in einem stationären Zustand konstanter Geschwindigkeit, wenn die Kraft FB verschwindet (FB=0). In diesem Fall würde die potentielle Energie des Sattelaufliegers 100 (abzüglich Verluste durch Rollreibung und Luftwiderstand und elektrische Verluste) beim Bergabfahren rekuperiert ohne den Sattelzug abzubremsen.

[0058] In Figur 13 ist im Wesentlichen identisch mit Fig. 9. In Fig. 13 sind jedoch nicht die Kräfte in Längsrichtung des Sattelaufliegers 100 dargestellt sondern der Winkel φ eingezeichnet, der von der Längsachse 10 des Sattelaufliegers 100 und der Längsachse 11 der Zugmaschine 200 eingeschlossen ist. Bei Geradeausfahrt des Sattelzuges 300 beträgt der Winkel φ im Wesentlichen 180°. Die in Fig. 13 eingezeichnete Querkraft FT ist bei einem Winkel φ von 180° (d.h. beim Geradeausfahren) im Wesentlichen Null.

[0059] In Figur 14 zeigt nun den Sattelzug 200 aus Fig. 13 in einer Kurvenfahrt (Rechtskurve, φ<180°). In der dargestellten Situation ist φ=170°. Um den Sattelauflieger 100 um die Kurve zu ziehen, muss die Zugmaschine 200 eine Querkraft FT normal auf die Längsachse 10 des Sattelaufliegers 100 ausüben. Diese Querkraft FT kann z.B. von den am Königszapfen 121 angeordneten Kraftsensoren gemessen werden. Zusätzlich oder alternative können auch mittels der IMU Querbeschleunigungen (oder Geschwindigkeiten in Querrichtung) gemessen und in ähnlicher Weise verarbeitet werden, wie die Sensorsignale der Kraftsensoren am Königszapfen. Die Steuereinheit 125 kann dann basierend auf den Sensorsignalen oder anderen Messdaten eine Kurvenfahrt detek- tieren (z.B. dann, wenn die Querkraft FT oder eine entsprechende Querbeschleunigung einen vordefinierten Schwellwert übersteigt) und, als Reaktion darauf, den Elektromotor 124 in den Leerlauf- oder Generatorbetrieb schalten. Dadurch kann z.B. verhindert werden, dass der Elektromotor 124 im Motorbetrieb in der Kurve den Sattelauflieger 100 aus der Kurve schiebt.