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Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Wegen der hohen Energiedichte im Bremswiderstand ist zur Entwärmung bzw. Kühlung des Bremswiderstands ein relativ großer Luft-Volumenstrom erforderlich, der bei heutigen Schienenfahrzeugen mittels leistungsfähiger Lüfter erzeugt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, anzugeben, das eine konstruktiv besonders einfache und platzsparende Entwärmungsmöglichkeit für den Bremswiderstand aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bremswiderstand im Bereich der Fahrzeugaußenhaut schwenkbar gelagert ist und von einer eingeschwenkten Stellung in eine ausgeschwenkte Stellung – und umgekehrt – durch Schwenken bringbar ist.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist darin zu sehen, dass durch das Verschwenken des Bremswiderstands eine sehr leistungsstarke Luftkühlung des Bremswiderstands bei gleichzeitig geringem Platzbedarf erreicht werden kann. Aufgrund der Schwenkbewegung lässt sich in vorteilhafter Weise ein Luftstaubereich, insbesondere ein im Querschnitt dreieckförmiger, Luftstaubereich bilden, der den Fahrtwind mit hohem Kühlwirkungsgrad in Richtung des Bremswiderstandes lenkt.
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Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn bei ausgeschwenkter Stellung des Bremswiderstands Fahrtwind in einen Bereich zwischen Bremswiderstand und Fahrzeuginnenraum gelenkt wird und der in diesen Bereich gelenkte Fahrtwind anschließend den Bremswiderstand entwärmt (bzw. kühlt).
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Mit Blick auf eine besonders effiziente Entwärmung bzw. Luftkühlung ist es vorteilhaft, wenn bei ausgeschwenkter Stellung des Bremswiderstands ein im Querschnitt dreieckförmiger Luftstaubereich zwischen dem Bremswiderstand und einer den Bremswiderstand vom Fahrzeuginnenraum trennenden Trennwand gebildet wird.
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Es ist vorgesehen, dass der Bremswiderstand um ein – in Fahrzeuglängsrichtung gesehen – im Bereich der Mitte des Bremswiderstands angeordnetes Schwenklager (bzw. Wippenlager) schwenkbar ist, wodurch wahl weise der – in Fahrzeuglängsrichtung gesehen – vordere Abschnitt des Bremswiderstands oder der hintere Abschnitt des Bremswiderstands ausgeschwenkt und der jeweils andere Abschnitt abgesenkt wird. Bei dieser Ausführung weist das Fahrzeug bevorzugt eine Steuereinrichtung auf, die bei einem Bremsbetrieb und bei Vorwärtsfahrt ein Ausschwenken des vorderen Abschnitts des Bremswiderstands sowie bei einem Bremsbetrieb und bei Rückwärtsfahrt ein Ausschwenken des hinteren Abschnitts des Bremswiderstands hervorruft.
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Der Bremswiderstand wird nach außen vorzugsweise durch eine oder mehrere bewegliche Auslassklappen abgedeckt, die bei ausgeschwenkter Stellung des Bremswiderstands von dem Fahrtwind, der in den Bereich zwischen Bremswiderstand und Fahrzeuginnenraum gelenkt wurde und den Bremswiderstand bereits passiert hat, ebenfalls passiert werden.
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Bevorzugt klappt der Fahrtwind bei ausgefahrener Stellung des Bremswiderstands die Auslassklappen nach außen.
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Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zwischen dem Bremswiderstand und dem Fahrzeuginnenraum eine Luftstromangleichungseinrichtung angeordnet ist, die – in Fahrzeuglängsrichtung gesehen – die Luftstromdichte des an dem Bremswiderstand vorbei und/oder durch den Bremswiderstand hindurch fließenden Luftstromes vergleichmäßigt.
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Mit Blick auf ein besonders schnelles Ausschwenken des Bremswiderstands wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Fahrzeug mindestens eine Feder aufweist, deren Federkraft den Bremswiderstand in die ausgefahrene Stellung bewegen will.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeug mindestens eine Einlassklappe aufweist, die in ihrer aktiven Stellung ein Einleiten des Fahrtwinds in den Bereich zwischen Bremswiderstand und Fahrzeuginnenraum unterstützt.
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In der eingeschwenkten Stellung des Bremswiderstands ist die Außenhaut im Bereich des Bremswiderstands bevorzugt flächenbündig verschlossen, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs so gering wie möglich zu halten.
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Der Bremswiderstand ist vorzugsweise im Dachbereich montiert und wird beim Schwenken abschnittsweise (mit einem ausschwenkenden Abschnitt) angehoben. Dabei kann ein einschwenkender Abschnitt abgesenkt werden, beispielsweise bei der oben erwähnten Ausgestaltung mit Wippenlager.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 eine Ausführung für ein Schienenfahrzeug, bei dem ein Bremswiderstand im Bereich der Fahrzeugaußenhaut schwenkbar gelagert ist, wobei die 1 den Bremswiderstand in einer eingeschwenkten Stellung zeigt,
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2 das Schienenfahrzeug gemäß 1 nach einem Ausschwenken des Bremswiderstands,
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3 eine weitere Ausführung für ein Schienenfahrzeug, das im Bereich der Fahrzeugaußenhaut mit einem schwenkbare Bremswiderstand ausgestattet ist, wobei bei der Ausführung gemäß 3 zusätzliche Einlassklappen fehlen,
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4 eine Ausführung für ein Schienenfahrzeug, bei dem ein im Bereich der Fahrzeugaußenhaut schwenkbar gelagerter Bremswiderstand mit einer einzigen Auslassklappe flächenbündig mit der Fahrzeugaußenhaut verschlossen wird, und
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5 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, bei dem ein Bremswiderstand mittels eines mittig angeordneten Schwenklagers, also eines Wippenlagers, schwenkbar gelagert ist.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt einen Abschnitt eines Schienenfahrzeugs 10, dessen Antrieb während eines Bremsvorgangs in einen Generatorbetrieb schaltbar ist. Der während des Generatorbetriebs erzeugte Generatorstrom wird in einen mit dem Antrieb in Verbindung stehenden elektrischen Widerstand geleitet. Aus Gründen der Übersicht ist in der 1 der Antrieb des Schienenfahrzeugs 10 nicht weiter dargestellt; die 1 zeigt von den genannten beiden Komponenten lediglich den Bremswiderstand, der mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet ist.
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In der 1 lässt sich erkennen, dass der Bremswiderstand 20 im Bereich der Fahrzeughaut 11, vorzugsweise im Dachbereich, des Schienenfahrzeugs 10 angeordnet ist und in der in der 1 dargestellten eingeschwenkten Stellung die Außenhaut 11 im Bereich des Bremswiderstands 20 flächenbündig verschlossen ist. Zum flächenbündigen Verschließen der Außenhaut dienen Auslassklappen 25, die in der eingeschwenkten Stellung des Bremswiderstands 20 eingeklappt sind, sowie eine vordere Einlassklappe 26 und eine hintere Einlassklappe 27.
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Zum Verschwenken des Bremswiderstands 20 sind bei der Ausführung gemäß 1 zwei Schwenklager vorgesehen, von denen eines in Vorwärtsfahrtrichtung V gesehen vorne angeordnet und mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist und von denen das andere in Vorwärtsfahrtrichtung V gesehen hinten angeordnet ist und mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet ist. Die beiden Schwenklager 30 und 31 ermöglichen es, den Bremswiderstand 20 wahlweise mit seinem in Vorwärtsfahrtrichtung V gesehen vorderen Ende oder mit dem in Vorwärtsfahrtrichtung V gesehenen hinteren Ende nach außen zu schwenken.
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Zum Verschwenken des Bremswiderstands 20 um das vordere Schwenklager 30 oder das hintere Schwenklager 31 weist das Schienenfahrzeug 10 eine Steuereinrichtung 40 auf, die mit in der 1 nicht dargestellten Hebeleinrichtungen zusammenwirkt und mit diesen ein wahlweises Verschwenken des Bremswiderstands 20 um das vordere Schwenklager 30 oder das hintere Schwenklager 31 hervorrufen kann.
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Die 2 zeigt das Schienenfahrzeug 10 gemäß 1, nachdem der Bremswiderstand 20 um sein hinteres Schwenklager 31 nach außen geschwenkt worden ist. Zum Verschwenken des Bremswiderstands 20 ist von der Steuereinrichtung 40 eine Hebeleinrichtung 50 aktiviert worden, die beispielsweise an dem vorderen Schwenklager 30 des Bremswiderstands 20 angelenkt sein kann und durch Anheben des vorderen Schwenklagers 30 ein Ausklappen bzw. Ausschwenken des vorderen Abschnitts des Bremswiderstands 20 hervorrufen kann.
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Vorteilhaft ist es, die Hebeleinrichtung 50 so auszuführen, dass mit ihrer Hilfe die Schwenkbewegung des Bremswiderstands 20 und das Öffnen bzw. Schließen der Klappen 25, 26 bzw. 27 gekoppelt sind.
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Die Ansteuerung der Hebeleinrichtung 50 durch die Steuereinrichtung 40 erfolgt beispielsweise mittels eines elektrischen Steuersignals ST, das die Steuereinrichtung 40 über eine elektrische Steuerleitung 41 zur Hebeleinrichtung 50 übermittelt.
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Durch das Ausschwenken des vorderen Abschnitts des Bremswiderstands 20 wird zwischen dem Bremswiderstand 20 und einer Trennwand 60, die den Bremswiderstand 20 vom Fahrzeuginnenraum 13 des Schienenfahrzeugs 10 trennt, ein dreieckförmiger Luftstaubereich gebildet, der in der 2 mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet ist. In diesen Luftstaubereich 70 wird bei Vorwärtsfahrt des Schienenfahrzeugs 10 der Fahrtwind Win hineingeleitet. Der Fahrtwind Win passiert dabei die vordere Einlassklappe 26.
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Um eine optimale Ausrichtung der Einlassklappe 26 im ausgeschwenkten Zustand des Bremswiderstands 20 zu erreichen, ist die Einlassklappe 26 vorzugsweise um ein Klappenlager 26a schwenkbar gelagert, um das sich die Einlassklappe 26 zum Einleiten des Fahrtwinds Win nach außen schwenken lässt, wie dies in der 2 durch das Bezugszeichen P angedeutet ist. Der Windeinfangquerschnitt lässt sich durch Verstellen der Einlassklappe 26 also vergrößern.
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Wird der Fahrtwind Win in den dreieckförmigen Luftstaubereich 70 eingeleitet, so wird er den Bremswiderstand 20 passieren und die verschwenkbaren Auslassklappen 25 nach außen schwenken. Die ausströmende Luft ist in der 2 mit dem Bezugszeichen L gekennzeichnet.
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Durch das Vorbeileiten oder Durchleiten des Fahrtwinds Win durch den Bremswiderstand 20 oder an dem Bremswiderstand 20 vorbei, wird dem Bremswiderstand 20 Wärme entzogen.
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Um eine möglichst gleichmäßige Kühlung bzw. Entwärmung des Bremswiderstands 20 in Fahrzeuglängsrichtung zu gewährleisten, ist zwischen dem Bremswiderstand 20 und dem dreieckförmigen Luftstaubereich 70 vorzugsweise eine Luftstromangleichungseinrichtung 100 vorgesehen, die – in Fahrzeuglängsrichtung gesehen – die Luftstromdichte des an dem Bremswiderstand 20 vorbei und/oder durch den Bremswiderstand 20 hindurch fließenden Luftstromes L vergleichmäßigt. Ein solches Vergleichmäßigen des Luftstromes L kann beispielsweise durch eine in Fahrzeuglängsrichtung gesehen variierende Anordnung und Größe von Durchgangslöchern bzw. Durchgangsporen in der Luftstromangleichungseinrichtung 100 erreicht werden.
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Mit Blick darauf, dass bei ”Einrichtungsfahrzeugen”, die mit einer bevorzugten Vorwärtsfahrtrichtung betrieben werden, ein Kühlen des Bremswiderstands häufiger bei Vorwärtsfahrt als bei Rückwärtsfahrt erforderlich sein wird, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei solchen Fahrzeugen die Luftstromangleichungseinrichtung 100 für die Vorwärtsfahrtsfahrtrichtung optimiert wird und für diese eine optimale Angleichung der Luftstromdichte des Luftstroms L durch den Bremswiderstand 20 oder an dem Bremswiderstand 20 vorbei gewährleistet.
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Bei ”Zweirichtungsfahrzeugen”, die keine bevorzugte Vorwärtsfahrtrichtung aufweisen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Luftstromangleichungseinrichtung 100 unabhängig von der jeweiligen Fahrtrichtung eine möglichst gute Angleichung der Luftstromdichte des Luftstroms L durch den Bremswiderstand 20 oder an dem Bremswiderstand 20 vorbei gewährleistet.
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Wird der Bremswiderstand 20 mit der Hebeleinrichtung 50 wieder eingeschwenkt und in die in der 1 dargestellte Position gebracht, so wird die vordere Einlassklappe 26 vorzugsweise ebenfalls wieder eingeschwenkt, um ein flächenbündiges Verschließen der Außenhaut 11 durch die Auslassklappen 25 und die beiden Einlassklappen 26 und 27 zu erreichen.
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Die 3 zeigt eine Ausführung für ein Schienfahrzeug 10, das bezüglich der Ausgestaltung eines verschwenkbaren Bremswiderstands 20 im Wesentlichen der Ausführung gemäß den 1 und 2 entspricht. So weist auch das Schienenfahrzeug 10 gemäß 3 ein vorderes Schwenklager 30 und ein hinteres Schwenklager 31 auf, die ein Verschwenken des Bremswiderstands 20 ermöglichen. Zum Verschwenken sind Hebeleinrichtungen vorgesehen, die in der 3 mit den Bezugszeichen 50 und 51 gekennzeichnet sind.
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Im Unterschied zu der Ausführung gemäß den 1 und 2 fehlen bei dem Schienenfahrzeug 10 gemäß 3 die beiden Einlassklappen 26 und 27, so dass ein flächenbündiges Verschließen der Außenhaut 11 des Schienenfahrzeugs 10 im eingeschwenkten Zustand des Bremswiderstands 20 ausschließlich durch die Auslassklappen 25 erfolgt, die im eingefahrenen Zustand des Bremswiderstands 20 ebenfalls eingeklappt sind.
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Das Ansteuern der beiden Hebeleinrichtungen 50 und 51 erfolgt durch die Steuereinrichtung 40, wie dies im Zusammenhang mit den 1 und 2 oben bereits erläutert worden ist.
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Die 4 zeigt eine Ausführung für ein Schienenfahrzeug 10, bei dem ein flächenbündiges Verschließen der Fahrzeughaut 11 im Bereich des Bremswiderstands 20 nicht mittels einer Vielzahl an Auslassklappen 25 erfolgt, sondern durch eine einzige Auslassklappe, die mit dem Bezugszeichen 110 gekennzeichnet ist. Wird der Bremswiderstand 20 – wie in der 4 gezeigt – um das hintere Schwenklager 31 nach außen geschwenkt, so wird der Fahrtwind Win in den dreieckförmigen Luftstaubereich 70 eindringen, die Luftstromangleichungseinrichtung 100 sowie den Bremswiderstand 20 passieren und dabei die Auslassklappe 110 anheben, wodurch ein Luftaustritt der Luft L nach außen ermöglicht wird. Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den 1 bis 3 entsprechend.
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Die 5 zeigt eine erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10, bei dem ein im Bereich der Fahrzeugaußenhaut 11 angeordneter Bremswiderstand 20 um ein Schwenklager 200 schwenkbar ist, das – in Fahrzeuglängsrichtung gesehen – im Bereich der Mitte des Bremswiderstands 20 angeordnet ist. Das Schwenklager 200 bildet somit eine Art Wippenlager, das ein Wippen des Bremswiderstands 20 bzw. wahlweise ein Ausschwenken des vorderen Abschnitts des Bremswiderstands 20 oder ein Ausschwenken des hinteren Abschnitts des Bremswiderstands 20 ermöglicht. Das Ansteuern des Schwenklagers 200 erfolgt mittels einer elektrischen Steuereinrichtung 40 durch ein elektrisches Steuersignal ST, das einen aus Gründen der Übersicht in der 5 nicht gezeigten Antrieb, der im Bereich des Schwenklagers 200 oder im Schwenklager 200 selbst angeordnet ist, aktiviert.
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Die Steuereinrichtung 40 wird mittels des Steuersignals ST vorzugsweise bei einem Bremsbetrieb und bei Vorwärtsfahrt des Schienenfahrzeugs 10 ein Ausschwenken des vorderen Abschnitts des Bremswiderstands 20 (wie in 5 gezeigt) sowie bei einem Bremsbetrieb und bei Rückwärtsfahrt des Schienenfahrzeugs 10 ein Ausschwenken des hinteren Abschnitts des Bremswiderstands 20 hervorrufen.
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Ein Vorteil der Ausführungsform gemäß 5 besteht darin, dass im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 4 lediglich ein Lager erforderlich ist.
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Die Ausführungsform gemäß 5 lässt sich entsprechend den 1 und 2 mit Einlassklappen 26 und 27 ausstatten.
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Bezüglich der Ausgestaltung der Auslassklappen 25, der Einlassklappen 26 und 27 und der Luftstromangleichungseinrichtung 100 gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit den 1 bis 4 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 entsprechend.
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Das im Zusammenhang mit 5 erläuterte Ausführungsbeispiel kann – je nach Ausgestaltung – einzelne oder mehrere der folgende Vorteile bzw. Merkmale aufweisen:
- – Es lässt sich ein aerodynamisch glattes Dach (= minimaler aerodynamischer Widerstand) erreichen, solange der Bremswiderstand nicht betrieben wird und eingeschwenkt ist.
- – Es wird eine staudruckgetriebene Durchlüftung und Entwärmung des Bremswiderstands im Betriebsfall (also ohne Zwangsbelüftung durch Lüfter) durch den Fahrtwind erreicht.
- – Die Bauhöhe ist durch den Entfall des Bauraums für einen Lüfter kleiner als bei Fahrzeugen mit Lüfter.
- – Durch Ausdrehen wird Luft zwischen Bremswiderstand und Dachausschnitt gefördert. Dieser Zwischenraum weist als besonderes Merkmal vorzugsweise eine dreieckige Form auf, die eine gleichmäßige Belüftung des Bremswiderstands über seine Länge ermöglicht.
- – Zwischen dem dreieckförmigen Zwischenraum und den elektrischen Widerstandselementen des Bremswiderstands kann ein in beiden Fahrtrichtungen wirksamer aerodynamischer Gleichrichter (Luftstromangleichungseinrichtung) angeordnet sein, der die Umlenkung der Strömung unterstützt und eine gleichmäßige Entwärmung der Widerstandselemente bewirkt.
- – Auf der Oberseite des Bremswiderstands können mehrere Auslassklappen angeordnet sein, die in geöffneter Stellung den Austritt der erwärmten Luft und eine zusätzliche Saugwirkung ermöglichen. Die Auslassklappen sind vorzugsweise immer dann geöffnet, wenn der Bremswiderstand ausgedreht wird. Im geschlossenen Zustand, der in der waagerechten Null-Stellung des Bremswiderstands eingenommen wird, können die Klappen eine Durchströmung des Bremswiderstands verhindern.
- – Die erforderliche Kinematik für das Ausdrehen des Bremswiderstands und das Öffnen und Schließen der Klappen ist vorzugsweise fahrtrichtungsabhängig gekoppelt und vorgespannt. Die Vorspannung bewirkt ein besonders schnelles Drehen, Öffnen und Ansprechen des Bremswiderstands.
- – Auf der Einlassseite des Bremswiderstands kann mit einer beweglichen Einlassklappe der Einlassquerschnitt und damit die Luftmenge vergrößert werden.
- – Eine Ausführung des Auslasses mit einer oder wenigen großen Auslassklappen, die sich in der geöffneten Stellung in waagerechter Position befinden, ermöglicht das maximale Ausdrehen des Bremswiderstands bis zum Erreichen der Fahrzeugbegrenzungslinie. Damit wird ein maximaler Einlassquerschnitt und ein maximaler dreieckförmiger Zwischenraum erreicht.
