WO2020083620A1

WO2020083620A1 - Bremswiderstand für ein elektrisch angetriebenes fahrzeug

Info

Publication number: WO2020083620A1
Application number: PCT/EP2019/076534
Authority: WO
Inventors: Johannes Blisse; Jürgen Quindt; Arnd RÜTER
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2020-04-30
Also published as: RU208396U1; CN216359909U; DE102018218296A1; EP3856562A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bremswiderstand für eine Anordnung in einem Abschnitt einer Fahrzeughülle eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oder in unmittelbarer Nähe zu einem solchen Abschnitt, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Bremswiderstandelemente aufweist, welche jeweils aus einem rohrförmigen Mantel aus einem wärmeleitenden Material mit einem darin angeordneten und in einem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Material eingebetteten elektrischen Leiter bestehen.

Description

Beschreibung

Bremswiderstand für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Bremswiderstand für eine

elektrodynamische Bremse eines elektrisch angetriebenen

Fahrzeugs, eine Bremswiderstandvorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Bremswiderstandvorrichtung.

Aus dem Dokument DE 10 2017 207 274 B3 ist ein

Bremswiderstand eines Fahrzeugs, insbesondere eines

Schienenfahrzeugs für den Hochgeschwindigkeitsbereich, bekannt, welcher einen dauerhaft geschlossenen, insbesondere bei Bewegung des Fahrzeugs vom Fahrtwind außen umströmten, Abschnitt der Fahrzeughülle bildet oder in unmittelbarer Nähe zu einem solchen Abschnitt angeordnet ist. Der

Bremswiderstand gibt dabei Wärme überwiegend durch Konvektion an den Fahrtwind bzw. an die Umgebungsluft ab. Der

Bremswiderstand weist beispielsweise einen elektrischen

Leiter auf, welcher an einer Oberfläche oder eingebettet in einem wärmeleitenden aber elektrisch nichtleitenden Material angeordnet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausführung eines Bremswiderstands anzugeben, welche geeignet ist, entsprechend dem bekannten Bremswiderstand in einem Abschnitt der Fahrzeughülle eines Schienenfahrzeugs angeordnet zu werden .

Diese Aufgabe wird durch den Bremswiderstand, die

Bremswiderstandvorrichtung sowie das Fahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Jeweilige

Weiterbildungen sind in abhängigen Patentansprüchen

angegeben .

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein

Bremswiderstand für eine Anordnung in einem Abschnitt einer Fahrzeughülle eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oder in unmittelbarer Nähe zu einem solchen Abschnitt dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Bremswiderstandelemente aufweist, welche jeweils aus einem rohrförmigen Mantel aus einem wärmeleitenden

Material mit einem darin angeordneten und in einem

wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Material

eingebetteten elektrischen Leiter bestehen.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Bremswiderstands mit parallel zueinander angeordneten rohrförmigen

Bremswiderstandselementen kann vorteilhaft eine im Vergleich zu bei Schienenfahrzeugen üblicherweise eingesetzten

fremdbelüfteten Bremswiderständen deutlich geringere Bauhöhe erzielt werden. Insbesondere bei einer Anordnung des

Bremswiderstands im Dachbereich eines Wagens des

Schienenfahrzeugs können hierdurch insbesondere strengere Anforderungen bezüglich einer erlaubten Höhe des

Schienenfahrzeugs, vorgegeben durch ein Lichtraumprofil , erfüllt werden, ohne die im Innenraum des Wagens zur

Verfügung stehende Raumhöhe verringern zu müssen.

Der Aufbau eines Bremswiderstandelement entspricht

beispielsweise dem eines bekannten Rohrheizkörpers. Durch ihren weit verbreiteten Einsatz sind diese vergleichsweise preiswert und flexibel dimensionierbar erhältlich, wodurch vorteilhaft Kosten für einen solchen Bremswiderstand

verringert werden können. Solche Rohrheizkörper bestehen üblicherweise aus einem Rohr eines bestimmten Durchmessers, in welches ein elektrischer Leiter in einem wärmeleitenden, aber elektrisch isolierenden Material eingebettet ist. Das Rohr besteht dabei aus einem Metall oder einer

Metalllegierung, insbesondere aus Aluminium oder Edelstahl, während als wärmeleitendes und elektrisch isolierendes

Material eine Keramik oder ein keramikhaltiges

Verbundmaterial, insbesondere Magnesiumoxid, eingesetzt wird. Das Rohr weist beispielsweise aufgrund einer einfacheren Herstellung einen runden Querschnitt auf, jedoch ist in gleicher Weise ein mehreckiger Querschnitt denkbar, wobei diese Form beispielsweise durch nachträgliches Verformen erzielt wird.

Die Anzahl Bremswiderstandelemente sowie deren jeweilige Länge bemisst sich insbesondere nach der elektrischen

Energie, generiert von Fahrmotoren des Fahrzeugs aus

kinetischer Energie, die einem jeweiliges Element zugeführt und von diesem in Wärmeenergie umgewandelt werden kann, sowie den Ausmaßen des zur Verfügung stehenden Abschnitts an der Fahrzeughülle, in dem der Bremswiderstand angeordnet werden soll .

Gemäß einer Ausgestaltung des ersten Aspekts sind die

Bremswiderstandelemente dazu ausgestaltet, Wärme vorwiegend an einen bei Bewegung des Fahrzeugs entstehenden und die Bremswiderstandelemente umströmenden Fahrtwind abzuführen.

Entsprechend dem einleitend beschriebenen Bremswiderstand ist der erfindungsgemäße Bremswiderstand dazu ausgestaltet, Wärme hauptsächlich über Konvektion an den die Oberfläche des Bremswiderstands umströmenden Fahrtwind bzw. an die

Umgebungsluft abzugeben. Dies erfolgt bevorzugt effizient während der Bewegung des Fahrzeugs, jedoch wird in den

Bremswiderstandelementen gespeicherte Wärme auch im

Stillstand des Fahrzeugs, in welchem üblicherweise keine elektrische Energie mehr zugeführt wird, an die Umgebungsluft abgegeben .

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine

Bremswiderstandvorrichtung für eine Anordnung in einem

Abschnitt einer Fahrzeughülle eines Fahrzeugs oder in

unmittelbarer Nähe zu einem solchen Abschnitt, mit einem Bremswiderstand aufweisend eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Bremswiderstandelemente jeweils bestehend aus einem rohrförmigen Mantel aus einem wärmeleitenden Material mit einem darin angeordneten und in einem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Material eingebetteten elektrischen Leiter, und einer Befestigungsvorrichtung zur ortsstabilen Befestigung der Bremswiderstandelemente an dem Fahrzeug derart, dass die Bremswiderstandelemente zumindest im

Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet sind.

Neben einem Bremswiderstand gemäß dem ersten Aspekt der

Erfindung ist eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen, mittels der die Bremswiderstandelemente derart an dem

Fahrzeug angeordnet sind, dass sie sich einerseits

strömungsgünstig in die Fahrzeughülle einfügen, andererseits eine effiziente Wärmeableitung ermöglichen.

Gemäß einer Ausgestaltung des zweiten Aspekts sieht die

Befestigungsvorrichtung für jedes Bremswiderstandelement ein Festlager und zumindest ein Loslager vor.

Sofern die Bremswiderstandelemente entsprechend oder ähnlich bekannten Rohrheizkörpern aufgebaut sind, führt die Erwärmung aufgrund zugeführter elektrischer Energie zu einer Ausdehnung der Elemente zumindest in der Länge. Um Verspannungen

aufgrund einer solchen Ausdehnung zu vermeiden, sieht die Befestigungsvorrichtung neben einem Festlager für jedes Bremswiderstandelement ein oder mehrere Loslager vor, welche einerseits eine grundsätzlich ortsfeste Befestigung

sicherstellen, um beispielsweise eine Bewegung der Elemente in Längs- oder Querrichtung zu verhindern, andererseits aber eine solche Längenausdehnung gestatten. Das Festlager kann dabei beispielsweise im Bereich eines Endes eines

Bremswiderstandelements angeordnet sein, während das Loslager im Bereich des anderen Endes angeordnet ist, sodass sich das Bremswiderstandelement in Richtung dieses Endes in der Länge ausdehnen kann. Bei einer größeren Länge eines

Bremswiderstandelements ist es jedoch vorteilhaft, das

Festlager im Mittenbereich des Bremswiderstandelements vorzusehen, während in den beiden Endbereichen jeweils ein Loslager vorgesehen ist. Diese ermöglichen dann eine

Ausdehnung der Länge des Elements in Richtung der beiden Enden . Das Festlager kann dabei beispielsweise als eine zumindest den oberen Teil des Mantels des Bremswiderstandelements umschließende Schelle verwirklicht werden, während das eine oder die mehreren Loslager jeweils beispielsweise als ein den unteren und/oder seitlichen Teil des Mantels des

Bremswiderstandelements umfassenden Befestigungsclip

verwirklicht sein kann. Insbesondere bei einem Umschließen des oberen Teils des Mantels ist darauf zu achten, dass das Material der Schelle nur eine begrenzte Höhe aufweist, um das Strömungsverhalten des Fahrtwinds möglichst nicht zu

beeinträchtigen bzw. ein Abreißen des Luftstroms und damit eine Verringerung der Effizienz der Konvektion zu verhindern. Um die Effizienz der Wärmeabfuhr durch die Befestigungsmittel ferner nur geringfügig zu beeinflussen, sollten diese

vorzugsweise ebenfalls aus einem wärmeleitenden Material, beispielsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt sein. Die Fest- und Loslager sollten darüber hinaus ein einfaches Entnehmen eines Bremswiderstandelements aus dem Bremswiderstand ermöglichen, um im Schadens- oder Fehlerfall eine einfache und kostengünstige Auswechslung des betroffenen Elements zu ermöglichen. Sofern eine Umströmung der Bremswiderstands auch unterhalb der

Bremswiderstandelemente vorgesehen ist, sollten die Fest- und Loslager, sofern sie im Bereich von Luftströmung liegen, vorzugsweise auch in diesem Bereich derart gestaltet sein, dass ein Durchströmen ermöglicht wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des zweiten Aspekts ordnet die Befestigungsvorrichtung die Bremswiderstandelemente derart parallel und in einem bestimmten Abstand zueinander an, dass diese vollständig von Fahrtwind umströmbar sind

Durch Vorsehen eines bestimmten Abstands zwischen den

parallel angeordneten Bremswiderstandelementen wird die für die Konvektion zur Verfügung stehende Oberfläche des Mantels des jeweiligen Bremswiderstandelements gegenüber einer unmittelbar aneinander liegenden Anordnung der parallelen Bremswiderstandelemente vorteilhaft vergrößert. Durch

geeignete Wahl eines Abstands kann dabei die Intensität der Umströmung durch den Fahrtwind gesteuert werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des zweiten Aspekts weist die Bremswiderstandvorrichtung ein in einem bestimmten

Abstand unterhalb der Bremswiderstandelemente angeordnetes Abschirmelement auf.

Das Abschirmelement, welches beispielsweise unterhalb der zumindest hauptsächlichen Länge des Bremswiderstands

angeordnet ist, besteht beispielsweise aus einem

Abschirmblech oder einer Abschirmplatte aus einem Metall, einer Metalllegierung oder auch einem Verbundmaterial, insbesondere einem auf Glasfasern, Kohlefasern oder Glimmer basierenden Verbundmaterial. Einerseits kann dieses

vorteilhaft der Luftführung dienen, um die unterhalb der Bremswiderstandelemente entstehende Wärme abzuführen.

Andererseits kann es auch einer thermischen Abschirmung beispielsweise des darunter liegenden Wagenkastens dienen, sodass eine starke Erwärmung des Bremswiderstands während einer Bremsphase die Temperatur des Wagenkastens nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Das Abschirmelement kann ferner ausgestaltet sein, in den Bereich unterhalb des

Bremswiderstands eintretendes Wasser abzuleiten bzw.

sicherzustellen, dass Wasser in diesem Bereich nicht in benachbarte Bereiche eindringen kann. Letzteres kann

beispielsweise durch eine wannenartige Form des

Abschirmelements erreicht werden, welche beispielsweise an den Längsseiten mit Verkleidungselementen der Außenhülle des Fahrzeugs abschließt und einen oder mehrere Abläufe für einen Ablauf sich ansammelnden Wassers. Weiterhin kann das

Abschirmelement auch insbesondere in den Endbereichen

Ausprägungen für eine ortsstabile Lagerung der

Bremswiderstandelemente aufweisen, wodurch diese insbesondere in einem bestimmten Abstand zueinander und zu dem

Abschirmelement angeordnet werden. Solche Ausprägungen können zusammen eine breitseitig betrachtet kammartige Struktur ergeben, mit der Querschnittsform der Bremswiderstandelemente angepassten Zinken, welche mit zumindest einem unteren und insbesondere einem seitlichen Bereich der Oberfläche der Elemente in Kontakt sind. Ergänzend oder alternativ können an dem Abschirmelement Lagervorrichtungen befestigt werden, die ebenfalls einer ortsstabilen Lagerung der

Bremswiderstandelemente dienen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung weist die Bremswiderstandvorrichtung in

längsseitigen Endbereichen des Bremswiderstands angeordneten Luftleitelementen zur Führung von Fahrtwind unterhalb der Bremswiderstandelemente auf.

Derartige Luftleitelemente können dafür sorgen, dass ein Teil des die Außenhülle des Fahrzeugs umströmenden Fahrtwinds vorzugsweise im, in Fahrtrichtung gesehen, vorderen Teil des Bremswiderstands unterhalb sowie gegebenenfalls zwischen die Bremswiderstandelemente geführt wird und die dort entstehende Wärme im hinteren Teil des Bremswiderstands wieder oberhalb der Bremswiderstandelemente geführt wird. Insbesondere bei der vorstehend genannten Ausgestaltung eines bestimmten

Abstands zwischen jeweils parallel angeordneten

Bremswiderstandelementen können Luftleitelemente vorteilhaft dazu dienen, Fahrtwind in die Lücke zwischen jeweils

benachbarten Bremswiderstandelementen zu führen. Vorzugsweise sind die Luftleitelemente in beiden Endbereichen identisch ausgestaltet, um insbesondere den bei Schienenfahrzeugen üblichen zwei Fahrtrichtungen die gewünschte Funktion zu erfüllen. Beispielsweise kann ein Luftleitelement bzw. können mehrere Luftleitelemente zusammen eine Rampe bilden, welche ausgehend von einem Verkleidungselement der Außenhülle, das an den Abschnitt des Bremswiderstands angrenzt, in einem geeigneten Winkel abfällt und auf das Abschirmelement trifft.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des zweiten Aspekts, insbesondere basierend auf den beiden vorstehend

beschriebenen Ausgestaltungen, sind die Luftleitelemente jeweils an einem Verkleidungselement der Außenhülle des

Fahrzeugs und/oder an dem Abschirmelement befestigt, an diesem angrenzend angeordnet oder als ein Teil von diesem ausgeformt .

Vorzugsweise sind die Luftleitelemente derart angeordnet, dass eine möglichst geringe Störung des Luftstroms des

Fahrtwinds auftritt. Dabei können die Luftleitelemente den jeweiligen Endbereich des Bremswiderstands auch teilweise überdecken, sodass insbesondere in diesem Bereich keine zusätzlichen Störungen des Luftstroms aufgrund der Form der Bremswiderstandelemente bzw. des Auftreffens des Fahrtwinds auf die Enden der Bremswiderstandelemente auftritt. Ferner ist das in einem jeweiligen Endbereich des Bremswiderstands angeordnete Luftleitelement beispielsweise zweigeteilt mit einem oberen und einem unteren Element ausgeführt, wodurch nach Entfernen des oberen Elements ein freier Zugang zu den Bremswiderstandelementen ermöglicht wird. Der untere Teil des Luftleitelements kann beispielsweise auch aus dem

Abschirmelement gebildet sein, beispielsweise durch ein entsprechendes Anwinkeln der Endbereiche eines

Abschirmblechs .

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft schließlich ein Fahrzeug, insbesondere einen ein- oder mehrgliedrigen

Triebzug, welches bzw. welcher zumindest eine

Bremswiderstandanordnung gemäß dem zweiten Aspekt der

Erfindung aufweist.

Neben einem Triebzug kann die erfindungsgemäße

Bremswiderstandvorrichtung vorteilhaft auch in beispielsweise elektrisch angetriebenen Bussen, Straßenbahnen und sonstigen Fahrzeugen des Personennahverkehrs eingesetzt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung des dritten Aspekts sind, sofern das Fahrzeug als ein mehrgliedriges Fahrzeug ausgestaltet ist, an zumindest zwei Wagen Bremswiderstandvorrichtungen angeordnet . Insbesondere bei einer großen Bremsleistung einer elektrodynamischen Bremseinrichtung des Fahrzeugs, wie sie insbesondere bei Triebzügen für den

Hochgeschwindigkeitsbereich benötigt wird, können vorteilhaft auch jeweils mehrere erfindungsgemäße

Bremswiderstandvorrichtungen auf einem oder mehreren Wagen des Triebzugs angeordnet sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:

FIG 1 eine schematische Seitenansicht eines

mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorriehtung,

FIG 2 eine schematische Seitenansicht eines

mehrgliedrigen Schienenfahrzeugs mit mehreren

Bremswiderstandvorriehtungen,

FIG 3 eine schematische Draufsicht eines Teils eines

erfindungsgemäßen BremswiderStands ,

FIG 4 eine schematische Seitenansicht einer

Bremswiderstandvorriehtung,

FIG 5 ein Teilausschnitt der schematischen Seitenansicht einer Bremswiderstandvorrichtung der FIG 4,

FIG 6 eine schematische Vorderansicht einer Lagerung und

Befestigung von Bremswiderstandelementen, und

FIG 7 eine weitere schematische Vorderansicht einer

Lagerung und Befestigung von

Bremswiderstandelementen .

Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden in den Figuren für gleiche bzw. gleich oder nahezu gleich wirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet.

FIG 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines

Schienenfahrzeugs, welches beispielhaft als ein elektrischer Triebzug TZ ausgestaltet ist. Triebzüge bestehen

üblicherweise aus zwei Endwagen EW sowie einer Anzahl von zwischen diesen angeordneten Mittelwagen MW, wobei zwei

Endwagen EW auch direkt miteinander verkuppelt werden können. Sowohl Endwagen EW als auch Mittelwagen MW weisen jeweils einen Wagenkasten WK auf, der sich über Fahrgestelle,

insbesondere Drehgestelle, auf einem Gleis eines

Schienennetzes abstützt. In der FIG 1 verfügt der Endwagen EW beispielhaft über zwei Triebdrehgestelle TDG, während der Mittelwagen über zwei Laufdrehgestelle LDG verfügt.

Triebdrehgestelle TDG unterscheiden sich von

Laufdrehgestellen LDG insbesondere dadurch, dass eine oder mehrere Achsen des Drehgestells von elektrischen Antriebs- bzw. Traktionsmotoren angetrieben werden und damit für einen Vortrieb des Schienenfahrzeugs sorgen. Andere bekannte

Anordnungen oder Ausgestaltungen der Fahrgestelle sind in gleicher Weise einsetzbar.

In dem Endwagen EW bzw. verteilt auf den Endwagen EW und einen oder mehrere Mittelwagen MW sind üblicherweise weitere Komponenten des elektrischen Antriebssystems des Triebzugs angeordnet. So verfügt zumindest ein Wagen über einen, nicht dargestellten, Stromabnehmer im Dachbereich, welcher mit einer Oberleitung verbunden ist, an der eine Wechsel- oder Gleichspannung anliegt. Für den Fall einer anliegenden

Wechselspannung wird diese üblicherweise mittels eines

Transformators auf eine niedrigere Spannungsebene

transformiert. Ein dem Transformator nachgeschalteter

Gleichrichter wandelt die Wechselspannung in eine

Gleichspannung um, mit welcher ein so genannter

Gleichspannungs-Zwischenkreis gespeist wird. Von diesem

Zwischenkreis wird ein oder mehrere Traktionswechselrichter sowie so genannte Hilfsbetriebeumrichter für Hilfsbetriebe, beispielsweise für die Beleuchtung und Klimatisierung der Innenräume der Wagen, gespeist. Der Traktionswechselrichter speist wiederum einen oder mehrere Traktionsmotoren, wobei mittels einer Spannungshöhe und Frequenz die gewünschten Drehzahlen und Drehmomente der Traktionsmotoren in den

Triebdrehgestellen gesteuert werden. In bekannter Weise können die elektrischen Traktionsmotoren in einem generatorischen Betrieb auch zum Bremsen des

Triebzugs dienen. Diese Funktion wird als elektrodynamische Bremse bezeichnet. Die während einer Bremsung aus kinetischer Energie des Schienenfahrzeugs generierte elektrische Energie kann dabei in die Oberleitung gespeist und von anderen elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen genutzt werden. Sofern eine solche Rückspeisung in die Oberleitung nicht möglich ist, dienen ein oder mehrere Bremswiderstände BW dazu, die elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln.

In der FIG 1 ist beispielhaft ein Bremswiderstand BW im

Dachbereich, d.h. auf dem Dach des Wagenkastens WK des

Endwagens EW, angeordnet. Neben dem Bremswiderstand BW können weitere Komponenten im Dachbereich angeordnet sein,

beispielsweise ein Stromabnehmer, weitere

Hochspannungskomponenten sowie insbesondere eine Klimaanlage für die Klimatisierung des Innenraums des Wagenkastens WK. An dem Wagenkasten WK befestigte Verkleidungselemente VE dienen insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen dazu, durch Ver- bzw. Umkleidung der auf dem Dach des Wagenkastens WK

angeordneten Komponenten die Fahrzeughülle FH des Triebzugs TZ unter Erfüllung von Anforderungen eines Lichtraumprofils aerodynamisch möglichst optimal zu gestalten. Solche

Verkleidungselemente VE bestehen üblicherweise aus einem Verbundmaterial und können in gleicher Weise auch im

Unterflurbereich, d.h. im Bereich unter dem Wagenkasten WK vorgesehen sein.

Gemäß FIG 1 bildet der Bremswiderstand BW selbst einen

Abschnitt A der Fahrzeughülle FH, welcher weitgehend bündig mit den Verkleidungselementen VE abschließt und bei Fahrt des Triebzugs TZ vom Fahrtwind FW aerodynamisch möglichst

verwirbelungsfrei umströmt wird. Der Bremswiderstand BW ist dabei zudem frei von Hilfsbetrieben ausgeführt, d.h. er weist keine mechanisch beweglichen Teile zur Beeinflussung des den Abschnitt A bzw. die Fahrzeughülle FH passierenden Luftstroms bzw. Fahrtwinds FW, insbesondere keine Lüfter oder verstellbare Klappen, auf. Wird der Triebzug TZ bei einer Fahrt entlang des Pfeils für die Fahrtrichtung FR mittels der elektrodynamischen Bremse abgebremst, so wird durch diese bzw. durch die Traktionsmotoren ein Bremsstrom in den

Bremswiderstand BW eingespeist und führt zu einem Erwärmen des Bremswiderstands BW. Die Wärme wird vorzugsweise

überwiegend, insbesondere zu über 90 %, über Konvektion an den die Fahrzeughülle FH und damit den Abschnitt A

umströmenden Fahrtwind FW bzw. an die Umgebungsluft

abgegeben .

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Bremswiderstands BW bzw. der erfindungsgemäßen Bremswiderstandvorrichtung BWV ist dabei, dass gegenüber einem bekannten zwangsbelüfteten

Bremswiderstand eine deutlich geringere Bauhöhe erzielt werden kann. Diese beträgt beispielsweise ca. 150mm im

Vergleich zu einer erforderlichen Bauhöhe von ca. 400mm für einen bekannten fremdbelüfteten Bremswiderstand. Hierdurch kann die Bauhöhe des Wagenkastens WK und damit die den

Fahrgästen im Innenraum des Wagenkastens zur Verfügung stehende Innenraumhöhe vergrößert werden, was insbesondere bei einem in der Höhe begrenzten Lichtraumprofil vorteilhaft ist .

FIG 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Triebzugs TZ der FIG 1 mit jeweils mehreren im Dachbereich des Endwagens EW und des benachbarten Mittelwagens MW angeordneten

Bremswiderstandvorrichtungen BWV. Insbesondere bei Triebzügen für den Hochgeschwindigkeitsbereich, die auch während einer Vollbremsung aus hohen Geschwindigkeiten ausschließlich oder zumindest hauptsächlich die generatorische Bremse einsetzen sollen, ist eine hohe Leistungsaufnahme durch die

Bremswiderstände erforderlich. Um diese

Leistungsaufnahmefähigkeit zu ermöglichen, können mehrere Bremswiderstände vorgesehen werden, die abhängig von dem verfügbaren Platz im Dachbereich der Endwagen EW und

Mittelwagen MW auf diesen angeordnet sind. Wie in dem

Beispiel der FIG 2 dargestellt, können dabei Bremswiderstandvorrichtungen BWV auch auf Mittelwagen MW angeordnet werden, die selbst nicht angetrieben sind. In diesem Fall sind entsprechende Leitungen über den

Wagenübergang zwischen zwei benachbarten Wagen EW, MW zu führen .

FIG 3 zeigt schematisch eine Draufsicht eines Teils einer in einem Abschnitt A der Fahrzeughülle angeordneten

Bremswiderstandvorrichtung BWV. Der Bremswiderstand BW besteht aus einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter und ortstabil gelagerter Bremswiderstandelemente BWE . Der Aufbau eines jeweiligen Bremswiderstandelements BWE kann dabei im Wesentlichen dem eines bekannten Rohrheizelements mit einem in einem wärmeleitenden und wärmespeichernden, jedoch elektrisch isolierenden Material, beispielsweise

Magnesiumoxid, eingebetteten elektrischen Leiter entsprechen. Diese können sich abhängig von den gewählten Materialen zerstörungsfrei auf bis zu 600 oder 800°C erhitzen. Die durch in den Leiter eingespeiste elektrische Energie entstehende Wärme wird mittels die Bremswiderstandelemente BWE

umströmendem Fahrtwind FW durch natürliche Konvektion

abgeführt. Ein Bremswiderstandelement BWE kann beispielsweise eine Länge von 3.000mm und einen Außendurchmesser von 20mm aufweisen, wobei benachbarte Bremswiderstandelemente BWE beispielsweise jeweils 2mm zueinander beabstandet sind. Jedes Bremswiderstandelement BWE kann bei derartigen Dimensionen bis zu 10kW elektrische Leistung in Wärme wandeln, sodass beispielsweise sechzig Bremswiderstandelemente BWE einen Bremswiderstand BW mit einer Leistungsaufnahme von 600kW bilden können. Die gesamte Bremswiderstandvorrichtung BWV beansprucht in diesem Fall eine Fläche bzw. einen Abschnitt A der Fahrzeughülle FH von ca. 3.300mm in der Länge und 1.400mm in der Breite. Die Bremswiderstandelemente BWE sind bei der beispielhaft genannten Länge von 3.000mm vorzugsweise sowohl im mittleren Bereich der Länge, als auch in den beiden

Endbereichen gelagert und befestigt. FIG 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Bremswiderstandvorrichtung BWV, mit einer Darstellung des Mittenbereichs und der beiden Endbereiche EB . Die

Bremswiderstandvorrichtung BMV umfasst die parallel

zueinander angeordneten Bremswiderstandelemente BWE, welche über eine Befestigungsvorrichtung BV ortsfest und lagestabil angeordnet werden. Wie vorstehend bereits erwähnt, sind die Bremswiderstandelemente BWE vorzugsweise sowohl im mittleren Bereich der Länge als auch in den Endbereichen EB befestigt, wobei im mittleren Bereich beispielsweise ein Festlager FL, wie es nachfolgend zu FIG 7 beschrieben wird, und in den Endbereichen EB jeweils Loslager LL, wie sie nachfolgend zu FIG 6 beschrieben werden, vorgesehen sind.

Die hauptsächliche Länge der Bremswiderstandelemente BWE, in welcher die größte Wärmeentwicklung entsteht, ist in einem bestimmten Abstand oberhalb eines Abschirmelements ASE angeordnet. Dieses Abschirmelement ASE besteht beispielsweise aus einer Platte einer geeigneten Stärke aus einem Aluminium oder Verbundmaterial, welche wiederum beispielsweise über Stützen oder Abstandhalter auf dem Dach des Wagenkastens WK des Triebzugs TZ befestigt ist. Die Abschirmeinrichtung ASE dient insbesondere einer thermischen Isolierung des

Wagenkastens WK vor der vergleichsweise großen von den

Bremswiderstandelementen BWE abgestrahlten Wärme, welche ansonsten zu einer unerwünschten Erhöhung der Temperatur des Wagenkastens führen würde. Der Abstand zwischen einer

Unterseite der Bremswiderstandelemente BWE und der Oberseite des Abschirmelements ASE beträgt beispielsweise 20mm.

Für eine effiziente Konvektion wird vorzugsweise auch der Bereich unterhalb der Bremswiderstandelemente BWE von

Fahrtwind FW durchströmt. Dieser kann durch die Spalte zwischen den parallelen Bremswiderstandelementen BWE

einströmen und wieder herausströmen. Der Luftstrom wird in dem Beispiel der FIG 4 mittels in den Endbereichen EB des Bremswiderstands BW angeordneten Luftleitelementen LLE geleitet, welche beispielhaft sowohl an Verkleidungselementen VE der Fahrzeughülle als auch an dem Abschirmelement ASE befestigt sind.

FIG 5 zeigt eine schematische Detailansicht eines Endbereichs EB der Bremswiderstandvorrichtung BWV der FIG 4. Das

Bremswiderstandelement BWE wird in diesem Endbereich EB von einem Loslager LL der Befestigungsvorrichtung BV gestützt bzw. ortsfest gelagert. Ein oberes Ende des Loslagers LL reicht dabei beispielsweise bis zur Mitte der Bauhöhe des Bremswiderstandelements BWE. An dem Loslager LL ist ein

Befestigungsclip CL beispielsweise mittels einer Schraub oder Nietverbindung befestigt, in welchen das

Bremswiderstandelement BWE bei der Montage eingeführt und durch dieses zumindest teilweise umfasst wird, wodurch es einerseits mit einer bestimmten Kraft an das Loslager LL gedrückt wird und ein Herausnehmen des

Bremswiderstandelements BWE aus dem Loslager LL nur mit einem bestimmten Kraftaufwand möglich ist. Das Loslager LL und der Befestigungsclip CL sind in der FIG 6 auch in einer

Vorderansicht dargestellt.

Auf dem oberen Ende des Loslagers LL stützt sich beispielhaft ein Verkleidungselement VE der zum Bremswiderstand BW in der Längsachse LA des Triebzugs TZ benachbarten Fahrzeughülle FH ab. An diesem Verkleidungselement VE ist ein oberer Teil eines Luftleitelements LLE beispielsweise mittels einer

Schraub- oder Nietverbindung befestigt. Ein unterer Teil des Luftleitelements LLE ist hingegen an dem Abschirmelement ASE befestigt, beispielsweise ebenfalls mittels einer Schraub oder Nietverbindung, wobei sich das obere Luftleitelement beispielsweise mit dem unteren Luftleitelement wie

dargestellt überlappt, sodass beide zusammen weitgehend eine durchgehende Ebene bilden. Über diese schräge Ebene bzw.

Rampe wird Fahrtwind FW im dargestellten Endbereich EB unterhalb der Bremswiderstandelemente BWE und im anderen Endbereich wieder herausgeführt. Die Luftleitelement LLE weisen jeweils Aussparungen entsprechend der Form des

Bremswiderstandelements BWE auf bzw. bilden in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Bremswiderstandelementen BWE jeweils Zinken aus, sodass eine kammartige Struktur entsteht. Die beiden Luftleitelemente LLE sind beispielsweise jeweils aus einem Federstahl hergestellt, wodurch eine stabile Form insbesondere im Bereich der Überlappung auch bei darauf wirkendem Fahrtwind FW gewährleistet ist. Eine

Zweiteilung des Luftleitelements LLE ermöglicht vorteilhaft ein einfaches Entnehmen von Bremswiderstandelementen BWE nach Entfernen des oberen Teils des Luftleitelements LLE bzw. des Verkleidungselements VE, an dem das obere Luftleitelement LLE befestigt ist, während der untere Teil des Luftleitelements LLE hierfür nicht demontiert werden muss.

FIG 6 zeigt eine schematische Vorderansicht eines

beispielhaften Loslagers LL als Teil der

Befestigungsvorrichtung BV. Dabei sind parallel zueinander angeordnete Bremswiderstandelemente BWE dargestellt, die in einer jeweiligen Ausbuchtung des Loslagers LL liegen. Diese Ausbuchtung ist der Form des Bremswiderstandelements BWE weitgehend angepasst und umfasst beispielsweise die untere Hälfte des Bremswiderstandelements BWE, wodurch bereits eine Lagestabilität erzielt sowie ein bestimmter Abstand zwischen den Bremswiderstandelementen BWE hergestellt werden. Wie in FIG 5 dargestellt, kann auf den Stegen zwischen den

Ausbuchtungen des Loslagers LL ein Verkleidungselement VE abgestützt werden. Ist dessen Form ebenfalls der Form des Querschnitts der Bremswiderstandelemente BWE angepasst, kann dadurch die Lagestabilität zusätzlich erhöht werden.

Ergänzend werden die Bremswiderstandelemente BWE jeweils mittels eines an einem der Bremswiderstandelemente BWE beispielhaft dargestellten Befestigungsclips CL fixiert.

Derartige Clips CL sind beispielsweise aus einem Federstahl hergestellt und derart geformt, dass eine Herausnahme des Bremswiderstandelements BWE nach oben nur unter Aufwendung einer bestimmten Minimalkraft möglich ist, sich gleichzeitig das Bremswiderstandelement BWE bei Erwärmung aber ungehindert in der Länge ausdehnen kann. Der Clip CL kann wie dargestellt beispielsweise mittels einer Schraub- oder Nietverbindung an einem waagerechten Absatz des Loslagers LL befestigt werden.

FIG 6 zeigt ebenfalls den beispielhaft runden Querschnitt der Bremswiderstandelemente BWE, mit einem jeweils mittig

angeordneten elektrischen Leiter L umgeben von einem Mantel aus beispielsweise Edelstahl. Eine andere, beispielsweise quadratische Form des Querschnitts ist jedoch in gleicher Weise denkbar.

FIG 7 zeigt schließlich eine Vorderansicht eines

beispielhaften Festlagers FL, welches entsprechend dem

Beispiel der FIG 4 im mittleren Bereich des Bremswiderstands BW vorgesehen werden kann. Dieses Festlager FL ähnelt

prinzipiell dem Loslager LL der FIG 6, d.h. es weist in gleicher Weise dem runden Querschnitt der

Bremswiderstandelemente BWE angepasste Ausbuchtungen auf, wiederum zur Erzielung einer Lagestabilität der

Bremswiderstandelemente BWE sowie eines bestimmten Abstands zwischen diesen. Im Unterschied erfolgt eine Befestigung bzw. Fixierung der Bremswiderstandelemente BWE jedoch nicht mittels eines jeweiligen Befestigungsclips, sondern

beispielsweise mittels einer Schelle SC, welche zumindest wie dargestellt den oberen Bereich der Bremswiderstandelemente BWE umschließt und damit ein Entnehmen eines

Bremswiderstandelements BWE erst nach Lösen der Schelle SC erlaubt. Um Störungen des Luftstroms des Fahrtwinds in diesem Bereich soweit wie möglich zu vermeiden, sollte die Schelle dabei aus einem dünnen Material bestehen, wobei hierfür wieder Federstahl vorgesehen sein kann. Die Schelle SC kann das Bremswiderstandelement BWE ferner mit einer ausreichenden Kraft gegen die Ausbuchtung des Festlagers drücken, sodass eine Bewegung des Bremswiderstandelements BWE in diesem

Bereich nicht möglich ist. Die auf das Bremswiderstandelement BWE wirkende Kraft sollte dabei vorzugsweise einstellbar sein. Die Schelle wird beispielsweise mittels einer Schraub oder Nietverbindung an dem Abschirmelement ASE oder

entsprechend dem Loslager der FIG 5 an einem speziell vorgesehenen Absatz des Festlagers FL befestigt. Da das

Festlager FL direkt im Bereich der Luftströmung unterhalb des Bremswiderstands BW liegt, sollte dieses vorzugsweise

Öffnungen OE aufweisen, durch die der Fahrtwind möglichst ungehindert durchströmen kann, um eine effiziente Konvektion auch im Bereich, in Fahrtwindrichtung gesehen, hinter dem Festlager FL zu gewährleisten. Die Form der Öffnungen in FIG 7 ist dabei nur beispielhaft angegeben. Obwohl das Festlager FL in dem Beispiel der FIG 4 als Teil des Abschirmelements ASE dargestellt ist, kann es in gleicher Weise als ein unabhängiges Element verwirklicht sein, welches entsprechend den Loslagern LL beispielsweise direkt an dem Wagenkasten WK befestigt ist. In diesem Fall kann zwischen dem mittigen Festlager FL und den Loslagern LL in den

Endbereichen EB ein jeweiliges Abschirmelement ASE vorgesehen sein .

Claims

Patentansprüche

1. Bremswiderstand (BW) für eine Anordnung in einem Abschnitt (A) einer Fahrzeughülle (FH) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (TZ) oder in unmittelbarer Nähe zu einem solchen Abschnitt ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Bremswiderstand (BW) eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Bremswiderstandelemente (BWE) aufweist, welche jeweils aus einem rohrförmigen Mantel aus einem

wärmeleitenden Material mit einem darin angeordneten und in einem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Material eingebetteten elektrischen Leiter (L) bestehen.

2. Bremswiderstand (BW) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bremswiderstandelemente (BWE) dazu ausgestaltet sind, Wärme vorwiegend an einen bei Bewegung des Fahrzeugs (TZ) entstehenden und die Bremswiderstandelemente (BWE)

umströmenden Fahrtwind (FW) abzuführen.

3. Bremswiderstandvorrichtung (BWV) für eine Anordnung in einem Abschnitt (A) einer Fahrzeughülle (FH) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (TZ) oder in unmittelbarer Nähe zu einem solchen Abschnitt (A) , mit

einem Bremswiderstand (BW) aufweisend eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Bremswiderstandelemente (BWE) jeweils bestehend aus einem rohrförmigen Mantel aus einem

wärmeleitenden Material mit einem darin angeordneten und in einem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Material eingebetteten elektrischen Leiter (L) , und

einer Befestigungsvorrichtung (BV) zur ortsstabilen

Befestigung der Bremswiderstandelemente (BWE) an dem Fahrzeug (TZ) derart, dass die Bremswiderstandelemente (BWE) zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse (LA) des

Fahrzeugs (TZ) ausgerichtet sind.

4. Bremswiderstandvorrichtung (BWV) nach Anspruch 3, wobei die Befestigungsvorrichtung (BV) für jedes

Bremswiderstandelement (BWE) ein Festlager (FL) und zumindest ein Loslager (LL) vorsieht.

5. Bremswiderstandvorrichtung (BWV) nach Anspruch 3 oder 4, wobei

die Befestigungsvorrichtung (BV) die Bremswiderstandelemente (BWE) derart parallel und in einem bestimmten Abstand zueinander anordnet, dass diese vollständig von Fahrtwind (FW) umströmbar sind.

6. Bremswiderstandvorrichtung (BWV) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, mit

einem in einem bestimmten Abstand unterhalb der

Bremswiderstandelemente (BWE) angeordneten Abschirmelement (ASE) .

7. Bremswiderstandvorrichtung (BWV) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, mit

in längsseitigen Endbereichen (EB) des Bremswiderstands (BW) angeordneten Luftleitelementen (LLE) zur Führung von

Fahrtwind (FW) unterhalb der Bremswiderstandelemente (BWE) .

8. Bremswiderstandvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Luftleitelemente (LLE) jeweils an einem

Verkleidungselement (VE) der Außenhülle des Fahrzeugs (TZ) und/oder an dem Abschirmelement (ASE) befestigt, an diesem angrenzend angeordnet oder als ein Teil von diesem ausgeformt sind .

9. Fahrzeug (TZ), insbesondere ein ein- oder mehrgliedriger Triebzug, aufweisend zumindest eine

Bremswiderstandvorrichtung (BWV) nach einem der Ansprüche 3 bis 8.

10. Fahrzeug (TZ) nach Anspruch 9, welches bei einer

Ausgestaltung als ein mehrgliedriges Fahrzeug, an zumindest zwei Wagen (EW, MW) angeordnete Bremswiderstandvorrichtungen (BWV) aufweist.