Mehrlagige Bremswiderstandvorrichtung für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Bremswiderstandvorrichtung für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einer solchen Bremswiderstand vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb der Bremswider standvorrichtung .

Bremswiderstände werden in Fahrzeugen dazu eingesetzt, eine in einem Bremsvorgang des Fahrzeugs rekuperierte elektrische Energie in eine thermische Energie umzuwandeln. Eine maximale Bremsleistung ist demnach durch die Bremswiderstände limi tiert. Hierbei ist es erforderlich, die in einem Bremsvorgang entstehende thermische Energie von den Bremswiderständen ab zutransportieren. Ein Abtransport dieser thermischen Energie kann sowohl aktiv als auch passiv erfolgen. Im Falle einer aktiven Kühlung der Bremswiderstände sind weitere Bauteile, wie beispielsweise ein Lüfter oder weitere Wärmetauscher er forderlich, welche zu einer Verringerung der Energieeffizienz einer Bremsanlage mit Bremswiderständen führen. Daher werden passiv gekühlte, also beispielsweise durch einen Fahrtwind gekühlte, Bremswiderstände bevorzugt. Aus dem Dokument WO 2020/083620 Al geht eine Bremswiderstandvorrichtung her vor, welche durch einen Fahrtwind gekühlt wird. Diese Brems widerstandvorrichtung weist mehrere in einer Ebene parallel zueinander angeordnete Bremswiderstandelemente auf. Diese einlagige Anordnung der Bremswiderstandelemente zeichnet sich durch eine geringe Bauhöhe aus. Jedoch ist im Falle der ein lagigen Anordnung der Bremswiderstandelemente eine Bremsleis tung der Bremswiderstandelemente linear proportional zu einer für die Anordnung der Bremswiderstandelemente erforderliche Grundfläche. Hieraus folgt ein großer Grundflächenbedarf der Bremswiderstandelemente für die Bereitstellung einer großen Bremsleistung . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt bauen de und energieeffiziente Bremswiderstandvorrichtung bereitzu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bremswiderstandvorrich tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb der Bremswiderstandvorrichtung anzuge ben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma len des nebengeordneten Verfahrensanspruchs.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung kön nen jeweils den abhängigen Unteransprüchen entnommen werden.

Die erfindungsgemäße Bremswiderstandvorrichtung für ein Fahr zeug weist mehrere Bremswiderstandelemente auf. Diese mehre ren Bremswiderstandelemente weisen jeweils einen rohrförmi gen, wärmeleitenden Mantel auf. In dem genannten Mantel ist ein wärmeleitendes und elektrisch isolierendes Material ange ordnet. In das wärmeleitende und elektrisch isolierende Mate rial ist über einen Großteil einer Längserstreckung des Man tels hinweg ein elektrischer Leiter eingebettet. Hierbei sind die mehreren Bremswiderstandelemente in einer mehrere Lagen aufweisenden Stapelanordnung angeordnet. Diese mehreren Lagen sind jeweils aus im Wesentlichen parallel zueinander angeord neten Bremswiderstandelementen gebildet. Des Weiteren ist die beschriebene Stapelanordnung dazu eingerichtet, passiv ge kühlt zu werden.

Unter einem Großteil einer Längserstreckung des Mantels hin weg soll im vorliegenden Zusammenhang eine Strecke von zumin dest 50 % einer gesamten Längserstreckung des Mantels entlang einer Längserstreckungsrichtung eines zugehörigen Bremswider standelements verstanden werden. Unter einer passiven Kühlung ist eine Abführung einer durch Bremswiderstandelemente von einer elektrischen Energie in ei ne thermische Energie umgewandelten Bremsenergie mittels ei ner Fahrtwindströmung, einer Konvektion, einer Wärmestrahlung und/oder durch eine meteorologisch bedingte Luftbewegung zu verstehen. Die Stapelrichtung der Stapelanordnung kann quer oder bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zu einer Längser streckungsrichtung der Bremswiderstandelemente der Stapelan ordnung sein.

Mittels einer Wärmekapazität des wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Materials kann die in einem Bremsvorgang kurz fristig auftretende thermische Energie kontinuierlich während eines Fährbetriebs passiv abgeführt werden. Auf einen mög lichst raschen Abtransport der bei einem Bremsvorgang entste henden Wärmemenge, welcher bisher entweder mittels Bremswi derstandelements mit möglichst großen Außenflächen oder einem aktiven Abtransport der Wärmemenge erfolgt, kann verzichtet werden. Dies ermöglicht eine Oberfläche des Mantels der Bremswiderstandelements klein zu halten. Durch die Stapelan ordnung kann ein Verhältnis zwischen einer Bremsleistung der Bremswiderstandvorrichtung und einer Grundfläche, welche von den Bremswiderstandelementen der Bremswiderstandvorrichtung überdeckt wird, deutlich vergrößert werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Bremswi derstandelemente der Stapelanordnung derart voneinander beab- standet angeordnet sind, dass die Stapelanordnung von einem Fahrtwind durchströmbar ist. Dabei kann der Fahrtwind von ei ner obersten Lage der Stapelanordnung zu einer untersten Lage der Stapelanordnung strömen. Hierdurch können die mehreren Lagen der Bremswiderstandelemente zuverlässig mit Fahrtwind umströmt und gekühlt werden.

Vorzugsweise ist eine vorgesehene Strömungsrichtung der Fahrtwindströmung durch die Stapelanordnung im Wesentlichen parallel zu einer Längserstreckungsrichtung der Bremswider- Standelemente, insbesondere betrachtet in einer Ebene senk recht zur Stapelrichtung der Stapelanordnung.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mehreren Lagen jeweils aus Bremswiderstandelementen gebildet sind, welche im Wesentlichen parallel zueinander in einer Ebene angeordnet sind, die sich im Wesentlichen senk recht zur Stapelrichtung erstreckt. Dies ermöglicht eine ef fiziente Ausnutzung eines vorhandenen Bauraums. Die Bremswi derstandelemente verschiedener Lagen der mehreren Lagen kön nen hierbei relativ zueinander in einer Stapelrichtung fluch tend und/oder versetzt angeordnet sein.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der zuvor genannten Weiterbildung ist ein lichter Abstand zwischen unmittelbar benachbart angeordneten Bremswiderstandelementen einer ersten Lage der mehreren Lagen zumindest doppelt so groß, bevorzugt zumindest dreifach so groß, wie ein lichter Abstand zwischen den Bremswiderstandelementen der ersten Lage und den Bremswi derstandelementen einer unmittelbar zur ersten Lage benach bart angeordneten weiteren Lage der mehreren Lagen. Auf diese Weise kann ein Strömungswiderstand der Bremswiderstandvor richtung reduziert werden. Eine Energieeffizienz der Bremswi derstandvorrichtung kann somit gesteigert werden. Die zuvor genannte erste Lage der mehreren Lagen kann eine beliebige Lage der mehreren Lagen sein und ist nicht beschränkt auf ei ne oberste Lage und/oder eine unterste Lage der mehreren La gen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der zuvor ge nannten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der lichte Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Bremswiderstandelementen einer Lage der mehreren Lagen zumindest einen 1,5-fachen Wert einer größten Erstreckung eines der unmittelbar benachbart angeordneten Bremswiderstandelemente aufweist. Die genannte größte Erstreckung des Bremswiderstandelements bemisst sich in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zur Längserstre ckungsrichtung des Bremswiderstandelements. Mit dem zuvor be- zeichneten lichten Abstand konnte in der Praxis eine wider- standsarm durchströmbare Stapelanordnung realisiert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der zuvor genann ten Ausführungsform weist ein weiterer lichter Abstand zwi schen zumindest einem Teil der Bremswiderstandelemente einer ersten Lage der mehreren Lagen und unmittelbar zu diesen Bremswiderstandelementen benachbart angeordneten Bremswider standelementen einer weiteren, unmittelbar zur ersten Lage benachbart angeordneten Lage zumindest einen 0,5-fachen Wert der zuvor genannten größten Erstreckung eines der unmittelbar benachbart angeordneten Bremswiderstandelemente auf. Auf die se Weise konnte in der Praxis eine kompakte, widerstandsarm durchströmbare Stapelanordnung realisiert werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Bremswi derstandelemente der Stapelanordnung mittels Loslager vonei nander beabstandet sind, welche stromlinienförmig geformte Prallflächen aufweisen. Unter Prallflächen sind Flächen des Loslagers zu verstehen, welche eine Flächennormale mit einer Richtungskomponente aufweisen, die entgegen einer vorgesehe nen Strömungsrichtung der Fahrtwindströmung gerichtet ist. So kann auf strömungswiderstandsarme Weise ein Abstand zwischen benachbarten Bremswiderstandelementen einfach realisiert wer den.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Loslager gerundete oder angefaste Prallflächen auf. Hierdurch ist eine aufwandsgünstige Herstellung von strömungsoptimierten Losla gern möglich.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird vorge schlagen, dass zumindest ein Fluidleitelement vorgesehen ist, mittels dessen eine Fahrtwindströmung zur Kühlung der mehrla gig angeordneten Bremswiderstandelemente in die Stapelanord nung leitbar ist. Mithilfe des zumindest einen Fluidleitele ments kann ein strömungswiderstandsarmes Ein- und/oder Aus leiten der Fahrtwindströmung in die Stapelanordnung zur Küh- lung der Bremswiderstandelemente realisiert werden. Eine Fahrtwindströmung ist hierdurch auf eine strömungsoptimierte Weise zwischen die mehreren Lagen der Bremswiderstandelemente der Stapelanordnung leitbar.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der zuvor genannten Weiterbildung ist das zumindest eine Fluidleitelement zumin dest abschnittsweise als eine Rampe ausgebildet. Dies ermög licht eine aufwandsgünstige Herstellung eines Fluidleitele ments. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Rampe zumin dest abschnittsweise als eine schiefe Ebene ausgebildet ist. Diese schiefe Ebene ist um einen Winkel aus einem Wertebe reich von 10° bis 25°, vorzugsweise aus einem Wertebereich von 19° bis 23° und besonders bevorzugt von im Wesentlichen 21° zur Längserstreckungsrichtung der Bremswiderstandelemente der Stapelanordnung geneigt. Auf diese Weise konnte in der Praxis bereits eine besonders energieeffiziente Einleitung und/oder Ausleitung der Fahrtwindströmung realisiert werden. In einer alternativen Ausführungsvariante ist denkbar, dass die schiefe Ebene um einen Winkel aus einem Wertebereich von 10° bis 17° zur Längserstreckungsrichtung der Bremswiderstan delemente der Stapelanordnung geneigt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Rampe kann eine Fläche der Rampe mit einem Verlauf gemäß einer har monischen Funktion im mathematischen Sinne vorgesehen sein. Besonders bevorzugt weist die Rampe in deren Übergangsberei chen Rundungen auf. Auf diese Weise können Fluidleiteigen schaften des zumindest einen Fluidleitelements auf einfache Weise optimiert werden.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorge sehen, dass die Bremswiderstandelemente der Stapelanordnung jeweils das zumindest eine Fluidleitelement durchdringen.

Dies ermöglicht eine bauraumeffiziente Anordnung der Bremswi derstandelemente in Kombination mit einer Verringerung des Strömungswiderstands der Bremswiderstandsvorrichtung. Bei spielsweise können maßgebliche Strömungswiderstände, wie Prallflächen der Bremswiderstandelemente mit großem Strö mungswiderstand, außerhalb einer Fahrtwindströmung angeordnet werden. Vorzugsweise ist hierbei das zumindest eine Fluidlei telement in einem längsseitigen Endbereich der Bremswider standvorrichtung angeordnet. Eine erforderliche Überdeckung der Bremswiderstandelemente durch das zumindest eine Fluid leitelement kann minimiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Bremswi derstandvorrichtung wird vorgeschlagen, dass Dissipations strecken der Bremswiderstandelemente der Stapelanordnung in einem einseitig begrenzten Raum angeordnet sind. Dieser ein seitig begrenzte Raum ist durch eine vom Fahrtwind angeström te Seite des zumindest einen Fluidleitelements begrenzt. Un ter einer Dissipationsstrecke ist zumindest ein Streckenab schnitt eines Bremswiderstandelements entlang dessen Längser streckungsrichtung zu verstehen, welcher relativ zu einer elektrischen Zuleitung des Bremswiderstandelements eine er höhte Dissipation aufweist. Üblicherweise ist entlang der Dissipationsstrecke der elektrische Leiter in das wärmelei tende, elektrisch isolierende Material eingebettet. Dieser elektrische Leiter weist gegenüber einer elektrischen Zulei tung zum Bremswiderstandelement eine verringerte elektrische Leitfähigkeit auf. Entlang der Dissipationsstrecke ist eine elektrische Energie möglichst effizient in eine thermische Energie umwandelbar. Mittels der zuvor genannten Anordnung kann eine Kühlung der Dissipationsstrecken entlang einer ge samten Erstreckung derselben einfach realisiert werden. Ent lang der Längserstreckungsrichtung der Bremswiderstandelemen te erstreckt sich jeweils zumindest eine Dissipationstrecke. Vorzugsweise ist die Dissipationsstrecke zusammenhängend aus gebildet. Besonders bevorzugt weist die Dissipationsstrecke eines der Bremswiderstandelemente eine zusammenhängende Ge samtlänge aus einem Wertebereich von 2 m bis 10 m auf. In der Praxis hat sich eine lange zusammenhängende Dissipationsstre cke im Vergleich zu mehreren kürzeren Dissipationsstrecken bewährt. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante der zuvor genannten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen einer Rückseite des Fluidleitelements, welche von einer zur Fluid leitung vorgesehenen Vorderseite des Fluidleitelements abge wandt ist, und einem elektrischen Anschlussbereich der Brems widerstandelemente zumindest eine Trennwand angeordnet ist. Mittels der zumindest einen Trennwand ist ein elektrischer Anschlussbereich der Bremswiderstandelemente thermisch ab schirmbar. Beschrieben in anderen Worten ist ausgehend von einem elektrischen Anschlussbereich der Bremswiderstandele mente der Stapelanordnung zumindest eine Trennwand vor dem zumindest einen Fluidleitelement angeordnet. Auf diese Weise können elektrische Anschlüsse der Bremswiderstandelemente einfach vor thermischer Energie, insbesondere vor einem Hit zestau, geschützt werden. So kann ein Eindringen einer aufge heizten Fahrtwindströmung in den elektrischen Anschlussbe reich der Bremswiderstandelemente verhindert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Dissipationsstrecken der Bremswiderstandelemente einer ersten der mehreren Lagen und die Dissipationsstrecken der Bremswiderstandelemente einer weiteren der mehreren Lagen un terschiedlich lang ausgebildet sind. Indem die Dissipations strecken an einen Verlauf des zumindest einen Fluidleit elements und/oder einen vorgesehenen Verlauf der Fahrtwind strömung angepasst werden, kann eine Bremsleistung optimiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Widerstand der in die Bremswiderstandelemente einer ersten der mehreren Lagen eingebetteten elektrischen Leiter und ein Widerstand der in die Bremswiderstandelemente einer weiteren der mehreren Lagen eingebetteten elektrischen Leiter unterschiedlich groß ist. Durch unterschiedlich große Wider stände kann eine entsprechend unterschiedlich große Umwand lung von einer elektrischen Energie in eine thermische Ener gie realisiert werden. Dies ermöglicht es, größere Energie mengen in Bereichen innerhalb der Stapelanordnung umzuwan- dein, in welchen ein erhöhtes Potential zum Abtransport die ser thermischen Energie durch die Fahrtwindströmung vorliegt. Hierdurch können Temperaturunterschiede innerhalb der Sta pelanordnung verringert werden. Vorzugsweise sind in den Bremswiderstandelementen der obersten Lage der mehreren Lagen elektrische Leiter eingebettet, mittels welchen im Vergleich zu den elektrischen Leitern, welche in die Bremswiderstan delemente der übrigen Lagen der mehreren Lagen eingebettet sind, eine größere Menge an elektrischer Energie in eine thermische Energie umwandelbar ist. Im Vergleich zu den übri gen Lagen der mehreren Lagen kann so eine größere Menge an thermischer Energie während eines Bremsvorgangs in der obers ten Lage erzeugt werden. Hierdurch kann die bessere Wärmeab fuhr der obersten Lage im Vergleich zu den übrigen Lagen ge nutzt werden, um eine verbesserte Temperaturverteilung inner halb der Stapelanordnung zu ermöglichen. Des Weiteren kann auf diese Weise ein Verhältnis von einer Leistung der Brems widerstandvorrichtung und einer zur Abführung der umgewandel ten thermischen Energie erforderlichen Oberfläche der Brems widerstandelemente optimiert werden. Zudem kann so eine Effi zienz der Bremswiderstandvorrichtung verbessert werden.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Stapelanordnung in einem Gehäuse, insbesondere in einem wannenförmigen Gehäuse, angeordnet ist. Das Gehäuse weist hierbei auf einer Seite eine Öffnung auf, die sich über zumindest 80 % einer Länge einer der Dissipationsstrecken der Bremswiderstandelemente der Stapelanordnung, vorzugsweise über eine gesamte Länge einer längsten Dissipationsstrecke der Dissipationsstrecken der Bremswiderstandelemente der Sta pelanordnung, erstreckt. Auf diese Weise kann eine strömungs widerstandsarme Führung der Fahrtwindströmung durch die Sta pelanordnung erreicht werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Weiterbildung ist eine maximale Stapelhöhe der Stapelanordnung kleiner oder gleich einer maximalen Gehäusehöhe des Gehäuses. So kann ein Strömungswiderstand der Bremswiderstandvorrichtung weiter verringert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Wei terbildung ist das Gehäuse an zumindest zwei Seiten von je weils einem Fluidleitelement begrenzt. Dies ermöglicht eine strömungswiderstandsarme Einleitung und Ausleitung der Fahrt windströmung mittels der Fluidleitelemente durch die mehreren Lagen der Stapelanordnung. Eine Kühlung der Bremswiderstand vorrichtung kann auf diese Weise unabhängig von einer Fahrt richtung erreicht werden.

Vorzugsweise ist die Stapelanordnung derart in dem Gehäuse angeordnet, dass jedes der Bremswiderstandelemente der Sta pelanordnung das Gehäuse entlang der Längserstreckungsrich tung der Bremswiderstandelemente jeweils an zwei Positionen durchdringt. Dies ermöglicht es, beidseitig an Bremswider standelementen vorhandene Strömungswiderstände, wie die zuvor bereits genannten Prallflächen, außerhalb der Fahrtwindströ mung anzuordnen. Des Weiteren sind bevorzugt zumindest zwei Trennwände vorgesehen, welche außerhalb des Gehäuses jeweils in einem der beiden längsseitigen Endbereichen der Bremswi derstandelemente der Stapelanordnung angeordnet sind. Eine thermische Abschirmung der elektrischen Anschlussbereiche der Bremswiderstandelemente kann so unabhängig von einer Strö mungsrichtung der Fahrwindströmung realisiert werden.

In einer anderen weiteren vorteilhaften Ausführungsform der zuvor genannten Weiterbildung sind die Dissipationsstrecken der Bremswiderstandelemente der Stapelanordnung ausschließ lich innerhalb des Gehäuses angeordnet. Dies ermöglicht eine Kühlung der Dissipationsstrecken entlang deren gesamten Länge mittels der Fahrtwindströmung.

Vorzugsweise sind die unterschiedlich langen Dissipations strecken der Bremswiderstandelemente der mehreren Lagen der Stapelanordnung wenigstens teilweise an eine maximale Längs- ausdehnung des Gehäuses angepasst. Dies ermöglicht eine Opti mierung der Bremsleistung.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Bremswider standelemente der Stapelanordnung relativ zu dem Gehäuse der art angeordnet, dass diese in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Bremswiderstand elemente weitestgehend mit einem lichten Maß von zumindest dem 1,5-fachen der größten Erstreckung der betreffenden Bremswiderstandelemente beabstandet sind. Auf diese Weise kann eine Fahrtwindströmung auch in Randbereichen angeordnete Bremswiderstandelemente, insbesondere deren Dissipationsstre cken kühlen. Ein Hitzestau in Randbereichen kann so vermieden werden.

Vorteilhafterweise ist ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung ausgestattet. Das Fahrzeug weist eine Fahrzeughülle auf. In der Fahrzeughülle ist eine Einfor mung ausgebildet. Die Bremswiderstandvorrichtung ist hierbei derart in der Einformung der Fahrzeughülle versenkt angeord net, dass eine oberste Lage der mehreren Lagen der Stapelan ordnung der Bremswiderstandvorrichtung eben mit oder unter halb der die Einformung umgebenden Fahrzeughülle angeordnet ist. Das zumindest eine Fluidleitelement kann zumindest ab schnittsweise eine umgebende Fahrzeughülle überragen. Auf diese Weise kann ein Fahrzeug mit kompakt bauender Bremswi derstandvorrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine Verschlechterung eines Gesamtströmungswiderstands des Fahrzeugs auf diese Weise verhindert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Fahrzeugs ist die Bremswiderstandvorrichtung auf einem Dach des Fahrzeugs in der Fahrzeughülle versenkt angeordnet. Dies ermöglicht eine betriebssichere Anordnung der Bremswiderstandvorrichtung.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erfindungs- gemäße Bremswiderstandvorrichtung oder das Fahrzeug mit einer solchen Bremswiderstandvorrichtung betrieben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die mehrlagig in einer Stapelanordnung übereinander angeordneten Bremswi derstandelemente durch eine Fahrtwindströmung passiv gekühlt werden. Dies ermöglicht eine energieeffiziente Kühlung der Bremswiderstandvorrichtung, bei welcher auf zusätzliche Ener gieaufwendungen zur Kühlung der Bremswiderstandvorrichtung, beispielsweise mittels aktiven Kühlvorrichtungen, verhindert werden kann.

Die voranstehend beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese er reicht werden, werden im Zusammenhang mit den Figuren in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfin dung näher erläutert. Soweit zweckdienlich, werden in den Fi guren dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet. Das Ausfüh rungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung und be schränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombi nationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Zudem können alle angegebenen Merkmale isoliert be trachtet und in geeigneter Weise mit den Merkmalen eines be liebigen Anspruchs kombiniert werden.

Es zeigen:

FIG 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Beispiel der erfindungsgemäßen Bremswider standvorrichtung und eine Illustration eines Bei spiels des erfindungsgemäßen Betriebs der Bremswi derstandvorrichtung;

FIG 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts in einer Ebene senkrecht zu einer Längserstreckungs richtung der Bremswiderstandelemente des Ausfüh rungsbeispiels der Bremswiderstandvorrichtung; FIG 3 ein Detailansicht eines Loslagers des Ausführungs beispiels der Bremswiderstandvorrichtung in einer schematischen Darstellung;

FIG 4 einen Endbereich des Ausführungsbeispiels der

Bremswiderstandvorrichtung in einer schematischen Darstellung.

FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungs beispiels der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung 10 in einem Fahrzeug 12. Des Weiteren illustriert FIG 1 ein er findungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der Bremswiderstandvor richtung 10.

Das Fahrzeug 12 ist als ein schienengebundenes, mehrgliedri ges Fahrzeug ausgebildet und weist eine Fahrzeughülle 54 auf. In der Fahrzeughülle 54 ist eine Einformung 56 vorgesehen.

Die Einformung 56 ist auf dem Dach des Fahrzeugs 12 in der Fahrzeughülle 54 angeordnet. In dieser Einformung 56 ist die Bremswiderstandvorrichtung 10 versenkt angeordnet. Diese Bremswiderstandvorrichtung 10 wird mittels einer Fahrtwind strömung 38 passiv gekühlt.

Die Bremswiderstandvorrichtung 10 weist eine Stapelanordnung 14 mit vier in einer Stapelrichtung 16 übereinander angeord neten Lagen 18 aus Bremswiderstandelementen 20 auf. Jede der vier Lagen 18 ist aus mehreren im Wesentlichen parallel zuei nander in einer Ebene angeordneten Bremswiderstandelementen 20 gebildet. Jede der vier Ebenen, in welcher die Bremswider standelemente 20 angeordnet sind, erstreckt sich im Wesentli chen senkrecht zu der Stapelrichtung 16.

In FIG 2 ist ein Querschnitt durch die Stapelanordnung 14 in einer Ebene dargestellt, welche sich im Wesentlichen senk recht zu einer Längserstreckungsrichtung 30 der Bremswider standelemente 20 erstreckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht ein Aufbau der Bremswiderstandelemente 20 jeweils einem bereits bekannten Rohrheizkörper. Hierbei weist jedes der Bremswiderstandele mente 20 einen rohrförmigen Mantel 62 mit einem runden Quer schnitt auf. In gleicher Weise ist alternativ auch ein poly- goner Querschnitt des Mantels denkbar. Der Mantel 62 besteht aus einem hochtemperaturbeständigen Metall oder einer hoch temperaturbeständigen Metalllegierung, insbesondere aus Edel stahl oder einer Nickelbasislegierung. In dem Mantel 62 ist abschnittsweise ein wärmeleitendes und elektrisch isolieren des Material 64 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbei spiel handelt es sich bei diesem wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Material 64 um Magnesiumoxid. In das wärmeleitende und elektrisch isolierende Material 64 ist ein elektrischer Leiter 66 eingebettet. Dieser elektrische Leiter 66 weist eine im Vergleich zu einer elektrischen Zuleitung zum Bremswiderstandelement 20 erhöhte Dissipation auf. Auf diese Weise entsteht entlang der Längserstreckungsrichtung 30 des Rohrheizkörpers und somit des Bremswiderstandelements 20 eine Dissipationsstrecke 42. Entlang der Dissipationsstrecke 42 ist eine elektrische Energie in eine thermische Energie umwandelbar. Mittels des genannten Materials 64 ist es mög lich, kurzfristig auftretende hohe Mengen an thermischer Energie zu speichern und daraufhin kontinuierlich an eine Um gebung abzugeben. Dies ermöglicht es, die Stapelanordnung 14 trotz, insbesondere kurzfristig auftretender, hoher Mengen an thermischer Energie allein mittels der Fahrtwindströmung 38 zu kühlen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist eine je de Dissipationsstrecke 42 der Dissipationsstrecken 42 eine zusammenhängende Länge von mindestens sechs Metern auf.

Die Bremswiderstandelemente 20 der Stapelanordnung 14 sind in der Art voneinander beabstandet angeordnet, dass die Stapela nordnung 14 von einem Fahrtwind durchströmbar ist. Dabei kann der Fahrtwind von einer obersten Lage 22 der Stapelanordnung 14 zu einer untersten Lage 24 der Stapelanordnung 14 strömen. Auf diese Weise kann der Fahrtwind alle Bremswiderstandele mente 20 der vier Lagen 18 umströmen und kühlen. Eine an den Bremswiderstandelementen 20 umgewandelte elektrische Energie kann so als thermische Energie mit dem Fahrtwind abtranspor tiert werden. Damit hierbei ein möglichst geringer Strömungs widerstand erreicht wird, weist ein lichter Abstand 26 zwi schen unmittelbar benachbarten Bremswiderstandelementen 20 einer jeder der vier Lagen 18 einen 1,5-fachen Wert des Rohr durchmessers der Bremswiderstandelemente 20 auf. Zudem be trägt ein weiterer lichter Abstand 28 zwischen Bremswider standelementen 20 einer Lage der vier Lagen 18 zu unmittelbar zu diesen Bremswiderstandelementen 20 benachbart angeordneten Bremswiderstandelementen 20 einer unmittelbar zu dieser Lage benachbart angeordneten Lage der vier Lagen 18 zumindest ei nen 0,5-fachen Wert des Rohrdurchmessers der Bremswiderstan delemente 20. Auf diese Weise ist der lichte Abstand 26 zwi schen unmittelbar benachbart angeordneten Bremswiderstandele menten 20 einer der vier Lagen 18 dreifach so groß wie der weitere lichte Abstand 28 zwischen den Bremswiderstandelemen ten 20 einer der vier Lagen und den Bremswiderstandelementen 20 einer unmittelbar zu dieser Lage benachbart angeordneten weiteren Lage der vier Lagen 18.

Um die Bremswiderstandelemente 20 wie zuvor beschrieben von einander zu beabstanden, sind im vorliegenden Ausführungsbei spiel Loslager 32 vorgesehen. Diese Loslager 32 können je weils mehrere Loslager-Haltelaschen 58 aufweisen, die an ei nem Loslager-Trägerabschnitt 60 befestigt sind. Die Loslager- Haltelaschen 58 sind dazu eingerichtet, eine Gleitbewegung der Bremswiderstandelemente 20 entlang einer Längserstre ckungsrichtung 30 der Bremswiderstandelemente 20 relativ zu den Loslager-Haltelaschen 58 zuzulassen. Des Weiteren sind nicht näher dargestellte Dämmplatten vorgesehen, mittels de ren eine Wärmeleitung ausgehend von den Bremswiderstandele menten 20 durch die Loslager 32 in eine tragende Struktur verhindert wird.

FIG 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des zuvor beschriebenen Loslagers 32 mit stromlinienförmig geformten Prallflächen 34 in einer schematischen Darstellung. Hierbei ist ein Aus- schnitt der Stapelanordnung 14 gezeigt. Sowohl Prallflächen 34 der Loslager-Haltelaschen 58 als auch Prallflächen 34 des Loslager-Trägerabschnitts 60 sind angefast ausgebildet. Vor zugsweise weist eine Länge einer angefasten Fläche des Losla ger-Trägerabschnitts 60, gemessen in einer Ebene im Wesentli chen senkrecht zur Stapelrichtung 16, in etwa das 4,5-fache einer Dicke des Loslager-Trägerabschnitts 60, gemessen in dieser Ebene, auf. Zudem sind die Prallflächen 34 abschnitts weise gerundet ausgebildet. Ein Strömungswiderstand der Los lager 32 kann auf diese Weise minimiert werden.

FIG 4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Aus schnitt der in FIG 1 gezeigten Bremswiderstandvorrichtung 10 in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der Stapelrich tung 16 und zu der Längserstreckungsrichtung 30 der Bremswi derstandelemente 20. Die Position des in FIG 4 gezeigten Ab schnitts der Bremswiderstandvorrichtung 10 ist in FIG 1 mit der römischen Ziffer „IV" kenntlich gemacht und entspricht einem von zwei sich gegenüberliegenden Endbereichen der Bremswiderstandvorrichtung 10. Diese genannten, sich gegen überliegenden Endbereiche entsprechen sich spiegelbildlich. Der besseren Darstellbarkeit halber ist daher lediglich einer der beiden genannten Endbereiche, stellvertretend für beide Endbereiche gezeigt.

Die Stapelanordnung 14 ist im vorliegenden Ausführungsbei spiel in einem Gehäuse 52 angeordnet. Das Gehäuse 52 ist wan nenförmig ausgebildet und weist auf einer Oberseite eine Öff nung auf. Die Öffnung erstreckt sich in der Längserstre ckungsrichtung 30 der Bremswiderstandelemente 20 über eine gesamte Länge der Dissipationsstrecken 42 der Bremswiderstan delemente 20. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Ge häuse 52, wie auch in FIG 1 gezeigt, einstückig mit der Ein formung 56 der Fahrzeughülle 54 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine maximale Stapelhöhe der Stapela nordnung 14 kleiner als eine maximale Gehäusehöhe des Gehäu ses 52. Auf diese Weise kann die Bremswiderstandvorrichtung 10 derart in der Einformung 56 versenkt angeordnet werden, dass die oberste Lage 22 der vier Lagen 18 unterhalb einer die Einformung 56 umgebenden Fahrzeughülle 54 angeordnet ist.

Des Weiteren ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Ge häuse 52 und somit die Einformung 56 an zwei Seiten von je weils einem Fluidleitelement 36 begrenzt. Die Fluidleitele mente 36 sind dazu eingerichtet, zur Kühlung der mehrlagig angeordneten Bremswiderstandelemente 20 die Fahrtwindströmung 38 in die Stapelanordnung 14 einzuleiten und die Fahrtwind strömung 38 aus der Stapelanordnung 14 auszuleiten. Die bei den Fluidleitelemente 36 sind jeweils in einem der oben ge nannten Endbereichen der Bremswiderstandvorrichtung 10 ange ordnet. Jedes der beiden Fluidleitelemente 36 ist abschnitts weise als eine Rampe ausgebildet. Diese Rampe weist eine schiefe Ebene auf, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Winkel 40 von im Wesentlichen 21° zu der Längser streckungsrichtung 30 der Bremswiderstandelemente 20 geneigt ist. Des Weiteren weisen die Fluidleitelemente 36 in deren Übergangsbereichen zu der Fahrzeughülle 54 jeweils Rundungen auf. Diese Rundung überragt im vorliegenden Ausführungsbei spiel eine Höhe eines direkt angrenzenden Bereichs der Fahr zeughülle 54. Auf diese Weise können die mehrlagig in der Stapelanordnung 14 übereinander angeordnete Bremswiderstan delemente 20 strömungswiderstandsarm mittels der Fahrtwind strömung 38 passiv gekühlt werden.

Die Bremswiderstandelemente 20 der Stapelanordnung 14 durch dringen die beiden Fluidleitelemente 36 jeweils. Die Dissipa tionsstrecken 42 der Bremswiderstandelemente 20 hingegen sind ausschließlich in einem von der Fahrtwindströmung 38 durch strömten Bereich des Gehäuses 52 angeordnet und enden jeweils vor einer von dem Fahrtwind angeströmten Vorderseite 44 der Fluidleitelemente 36. Auf diese Weise sind die Dissipations strecken 42 der Bremswiderstandelemente 20 ausschließlich in einem von den durch den Fahrtwind angeströmten Vorderseiten 44 der beiden Fluidleitelemente 36 begrenzten Raum innerhalb des Gehäuses 52 angeordnet. Die Dissipationsstrecken 42 der Bremswiderstandelemente 20 der obersten Lage 22 sind länger als die Dissipationsstrecken 42 der Bremswiderstandelemente 20 der unterhalb der obersten Lage 22 angeordneten Lagen 18. Zudem sind in den Bremswiderstandelementen 20 der obersten Lage 22 elektrische Leiter 66 eingebettet, welche im Ver gleich zu elektrischen Leitern 66, welche in einem der übri gen Bremswiderstandelemente 20 der übrigen Lagen der mehreren Lagen 18 eingebettet sind, eine größere Menge an elektrischer Energie in eine thermische Energie umgewandelt. Eine bessere Wärmeabfuhr durch die Fahrtwindströmung 38 an der obersten Lage 22 im Vergleich zu übrigen Lagen der mehreren Lagen 18 führt so dazu, dass eine Variation einer Temperatur innerhalb der Stapelanordnung 14 verringert wird. Im vorliegenden Aus führungsbeispiel sind die Dissipationsstrecken 42 der Brems widerstandelemente 20 der untersten Lage 24 im Vergleich zu den Dissipationsstrecken 42 der Bremswiderstandelemente 20 der übrigen Lagen die kürzesten Dissipationsstrecken 42. Die Dissipationsstrecken 42 sind hierbei an den abschnittsweise rampenförmigen Verlauf der beiden Fluidleitelemente 36 ange passt.

Des Weiteren sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel Trenn wände 50 vorgesehen, mittels deren ein elektrischer An schlussbereich 48 der Bremswiderstandelemente 20 thermisch abschirmbar ist. Zwischen dem elektrischen Anschlussbereich 48 und einer Rückseite 46 eines jedem der beiden Fluidlei telemente 36 sind zwei Trennwände 50 angeordnet. Die jeweils zwei Trennwände 50 weisen unterschiedliche Neigungen gegen über der Längserstreckungsrichtung 30 der Bremswiderstandele mente 20 auf. Auf diese Weise kann einfach verhindert werden, dass große Anteile eines thermisch aufgeladenen Fahrtwind stroms 38 in den elektrischen Anschlussbereich 48 der Brems widerstandelemente 20 gelangt.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.