Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine druckmittelbetätigte Bremse nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Nach dem Stand der Technik sind Bremsen bekannt, die durch reibschlüssigen Kontakt mit einer Führungsstange in der Lage sind, linear bewegte und/oder rotierende Massen aus definierter Geschwindigkeit und/oder Drehzahl abzubremsen und zu halten.

Eine derartige Bremse wird beispielsweise in DE 102 60 274 A1 offenbart und in der hier beigefügten Fig. 1 dargestellt. Die darin beschriebene Bremse arbeitet nach dem sogenannten Ruhestromprinzip, d.h. die Bremse wird durch Energiespeicher wie beispielsweise Federn geschlossen und durch Fremdenergie wie beispielsweise Druckmittel wieder geöffnet. Bei der Bremse wirkt die axiale Kraft der Federn 4 auf einen inneren konischen Druck- oder Klemmring 10, der die Axialkraft über den Außenkonus der Spannzange 3 radial nach innen umlenkt. Der im vorgenannten Stand der Technik vorgeschlagene Konuswinkel der Spannzange bzw. des Druckringes stellt dabei hinsichtlich erreichbarer Bremskraft bzw. erreichbarem Bremsdrehmoment und Ansprechgeschwindigkeit der Bremse einen guten Kompromiss dar und wird hier nicht näher erläutert.

Als Führungsstange 2 dient bei der Bremse eine zylindrische Stange, auf der über die metallische Spannzange die Bremskraft bzw. das Bremsdrehmoment erzeugt wird. Dabei steht die metallische Spannzange 3 direkt mit der Oberfläche der metallischen zylindrischen Stange in Kontakt. Als Betätigungsmedium ist bei der Bremse Druck-Öl oder Druck-Luft vorgesehen, wie es als Energieform in der Industrie vielfach zur Verfügung steht.

Die Kolbenfläche des Kolbens 6 für das Betätigungsmedium ist bei der Bremse als Kreisringfläche ausgeführt, deren Größe außen durch das zylindrische Bremsengehäuse 1 und innen durch die zylindrische Geometrie der Führungsstange 2 begrenzt wird. Mit dieser beschränkten Fläche des Kolbens und mit dem vorgegebenen Druck eines vorhandenen Druckmediums können somit nur stark eingeschränkte Kräfte erzeugt werden und es lassen sich damit nur die Kräfte relativ schwacher Federn 4 überwinden, was seinerseits die Bremskraft/das Bremsmoment begrenzt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten druckmittelbetätigten Bremse BR 1 nach dem Stand der Technik handelt es sich um eine Bremse BR 1 in Ruhestrom- Ausführung, was bedeutet, dass die Klemmkraft zwischen Führungsstange 2 und Spannzange 3 im drucklosen Zustand durch einen Energiespeicher, hier als Federn 4 dargestellt, erzeugt und aufrecht erhalten wird. Die in einem aus Gehäuserohr 1 .1 , Einstellflansch 1 .2 und Führungsflansch 1 .3 bestehenden Bremsengehäuse 1 angeordneten Federn 4 werden über achsparallele Einstellschrauben 5 in Richtung der Mittelachse A vorgespannt und üben durch den mit einem Innenspannkonus 1 1 ausgestatteten Klemmring 10 auf die mit einem Spannzangenkonus 3.2 ausgestattete Spannzange 3 eine axiale Kraft aus, die radial zur Führungsstange 2 hin umgelenkt wird und durch die Reibung zwischen Spannzange 3 und Führungsstange 2 eine parallel zur Mittelachse A wirkende Bremskraft und/oder ein Bremsdrehmoment erzeugt, je nachdem ob sich die Führungsstange 2 dreht und/oder axial verschiebt.

Zum Öffnen der Bremse BR 1 wird der Kolbenraum 8 axial über die Druckzuführung 12 mit einem Druckmedium versorgt, das auf die kreisringförmige Kolbenfläche 7 des einen Kolbens 6 wirkt, der wiederum den Klemmring 10 gegen die Kraft der Federn 4 im Bremsengehäuse 1 verschiebt und dadurch die Klemmung zwischen Spannzange 3 und Führungsstange 2 aufhebt, wenn dies gewünscht wird.

Nachteilig an der beschriebenen Bremse BR 1 nach dem Stand der Technik ist zum einen die begrenzte Bremskraft bzw. das begrenzte Bremsdrehmoment durch den Reibkoeffizienten zwischen metallischer Oberfläche der Spannzange 3 und metallischer Oberfläche der Führungsstange 2 und durch die konstruktiv begrenzte Kolbenfläche 7 des Kolbens 6.

Zum anderen kann es durch die direkt miteinander in Kontakt stehenden metallischen Oberflächen von Spannzange 3 und Führungsstange 2 vor allem beim Bremsen aus höheren Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen zu Oberflächenschäden an Spannzange 3 und/oder Führungsstange 2 kommen.

Die druckmittelbetätigte Bremse nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 weist demnach folgende Nachteile auf:

- Durch den metallischen Kontakt zwischen Spannzange 3 und der zylindrischen Führungsstange 2 sind der Reibkoeffizient und damit die erzielbare Bremskraft bzw. Bremsdrehmoment begrenzt und es besteht vor allem beim Bremsen aus hohen Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen die Gefahr, dass die Reibflächen an der zylindrischen Führungsstange bzw. an der Spannzange beschädigt werden.

- Durch die äußere Baugröße/den Durchmesser der Bremse und den Durchmesser der zylindrischen Führungsstange ist die Größe der kreisringförmigen Fläche des Kolbens 6 limitiert und es wird somit die durch einen vorgegebenen Druck erzielbare Kolbenkraft und damit die realisierbare Bremskraft bzw. das realisierbare Bremsdrehmoment eingeschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine deutliche Steigerung der erzielbaren Bremskraft bzw. des erzielbaren Bremsdrehmoments zu ermöglichen, ohne dass sich deswegen der Außendurchmesser der Bremse vergrößern muss und der Verschleiß an der Reibpaarung zwischen Spannzange und Führungsstange sich unzulässig erhöht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Spannzange im Bereich der Reibpaarung mit einem Reib-Werkstoff versehen wird und dass innerhalb der Bremse mehrere axial hintereinander liegende Kolben angeordnet werden, die auf einer Achse konzentrisch hintereinander angeordnet und so ausgestaltet und miteinander verbunden sind, dass sich die durch das Druckmedium auf die Kolben ergebenden Axialkräfte addieren.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Linearbremse ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der Figuren 2 - 5 sollen die Vorteile der erfindungsgemäßen druckmittelbetätigten Bremse näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine druckmittelbetätigte Bremse nach dem oben erörterten Stand der Technik mit einer limitierten kreisringförmigen Kolbenfläche und metallischem Kontakt zwischen Spannzange und zylindrischer Führungsstange;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Bremse mit mehreren (z. B. 3) auf einer

Achse hintereinander angeordneten Kolben, die so ausgestaltet und miteinander verbunden sind, dass sich deren durch das Druckmedium erzeugte Kräfte addieren. Die Spannzange ist im Kontaktbereich zur Führungsstange mit einem Reib-Werkstoff versehen; Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 2 (Detail A), der die Anordnung und Ausgestaltung der hintereinander angeordneten Kolben zeigt;

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2, der die Anordnung des

Reib-Werkstoffes in der Spannzange verdeutlicht;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die in den Fig. 2 - 4 gezeigte erfindungsgemäße Bremse BR 2 besteht aus einem 3-teilig aufgebauten Bremsengehäuse mit einem weitgehend zylindrischen Gehäuserohr 1 .1 , einem endständigen Einstellflansch 1 .2 und einem am gegenüberliegenden Ende vorgesehenen Führungsflansch 1 .3, wobei im Bremsengehäuse 1 weitere Funktionsteile angeordnet sind.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die erfindungsgemäße Bremse BR

2 mit mehreren, z. B. 3 konzentrisch zur Mittelachse A hintereinander liegenden Kolbenanordnungen ausgerüstet, wobei jede der Kolbenanordnungen jeweils aus einem Kolben 6, 6.1 , 6.2 mit einer Kolbenfläche 7, 7.1 , 7.2, einem Kolbenraum 8, 8.1 , 8.2 und einer mit dem Bremsengehäuse 1 fest verbundenen Zwischenplatte 9, 9.1 , 9.2 besteht. Selbstverständlich sind auch mehr als

3 solcher hintereinander liegender Kolbenanordnungen möglich.

Das weitgehend zylindrische Gehäuserohr 1 .1 ist in seinem in der Schnittansicht der Fig. 2 oberen Teil über die Länge der axialen Erstreckung verdickt ausgebildet, und zwar zur Aufnahme einer zur Mittelachse A der Linearbremse parallelen Druckzuführung 12 in Gestalt einer Bohrung, von der mehrere Abzweigungsbohrungen 13, 13.1 , 13.2, ... (usw. bis n) radial einwärts ausgehen, die in einzelne, axial im Inneren des Bremsengehäuses hintereinander angeordnete Kolbenräume 8, 8.1 , 8.2, ... (usw. bis n) münden, um diese bei Bedarf mit dem jeweils zur Verfügung stehenden Druckmittel der Druckzuführung 12 zu beaufschlagen.

Die vorgenannten Kolbenräume werden axial auf der dem Führungsflansch 1 .3 zugewandten Seite von einzelnen Zwischenplatten 9, 9.1 , 9.2, ... (usw., bis n) begrenzt, die jeweils durch zwei in die zylindrische Innenfläche des Gehäuserohrs 1 .1 eingreifende Sicherungsringe 14 (Fig. 3) axial fixiert sind. Auf der axial gegenüber liegenden Seite der vorgenannten Kolbenräume (den Federn 4 zugewandt) sind axial verschiebliche Ring-Kolben 6, 6.1 , 6.2, ... (usw., bis n) vorgesehen, die auf der dem Führungsflansch 1 .3 zugewandten Stirnfläche jeweils einen axial sich erstreckenden Dichtbund 19 (Fig. 3) aufweisen, der an seinem äußeren Ende einen kleinen radialen Abstand von der konzentrischen Außenfläche der Führungsstange 2 aufweist. An der entgegengesetzten anderen (den Federn 4 zugewandten) Stirnfläche eines jeden axial verschieblichen Ringkolbens 6, 6.1 , 6.2, ... (usw., bis n) ist (radial an der Führungsstange 2 anliegend) ein axial vorstehender Zentrierbund 18 (Fig. 3) vorgesehen, der mit der Kolben-Zentrierung 20 des jeweils benachbarten (soweit vorhanden) Ring-Kolbens 6, 6.1 , 6.2, ... (usw. bis n) verbunden ist.

Die am axial äußeren Ende eines jeden Dichtbundes 19 gelegene Kolben- Anlagefläche 22 eines jeden Kolbens greift am stirnseitigen Ende des benachbarten Kolbens an, und im Ergebnis ist jeder Kolben somit in der Lage, den auf seiner entgegengesetzten Kolbenfläche 7, 7.1 , 7.2, ... (usw., bis n) vom Druckmittel aufgebauten Druck bzw. die daraus resultierende Druckkraft an den axial davor (in Fig. 3 links) angeordneten Ringkolben weiter zu geben: Durch die hintereinander aufgereihte Anordnung der einzelnen Kolben, Kolbenräume und Zwischenplatten gelingt es, trotz eines gegenüber dem Stand der Technik weitgehend unveränderten Gesamtdurchmessers der vom Druckmittel gelösten Bremse einen deutlich erhöhten Kraftangriff der Spannzange 3 bzw. des Spannzangenkonusses an der Führungsstange zu ermöglichen, ohne durch die Lösekraft der Kolbenanordnung beschränkt zu sein.

Bei ausbleibendem Druck des Druckmittels in der Druckzuführung 12 bzw. den damit verbundenen Kolbenräumen 8, 8.1 , 8.2 (usw., bis n) erlangt die durch die achsparallelen Schrauben 5 einstellbare Vorspannkraft der Druckfedern 4 die Oberhand und verschiebt die gesamte Kolbenanordnung der Kolben 6, 6.1 , 6.2, ... usw. in Fig. 2 nach rechts und sorgt dafür, dass der Spannzangenkonus 3.2 auf die in dem Führungsflansch 1 .3 mit Hilfe der Schrauben 3.3 fixierte Spannzange 3 aufgleitet und somit den Klemmeingriff derselben an der Führungsstange 2 erzeugt.

Wenn andererseits ein ausreichend starker Druckmitteldruck in der Druckzuführung 12 und somit in allen Kolbenräumen 8, 8.1 , 8.2, etc. vorherrscht, kompensiert die addierte Druckkraft der aneinander gereihten Kolben und Kolbenräume die Kraft der starken Druckfedern 4 und verschiebt somit den Spannzangenkonus 3.2 in Fig. 2 nach links, d. h. die Spannzange 3 wird gelöst und gibt die Führungsstange 2 zur Rotation und/oder zur Axialverschiebung frei. Wenn also bei der Bremse BR 2 an der Druckzuführung 12 kein Druck anliegt, bewegen die Federn 4 die über die Kolben-Anlageflächen 22 miteinander in Kontakt stehenden Kolben 6, 6.1 , 6.2 in Richtung zum Führungsflansch 1 .3, wobei die Kraft der Federn 4 über den mit dem Spannzangenkonus 3.2 in Kontakt stehenden Innenspannkonus 1 1 radial auf die Spannzange 3 umlenkt wird und wodurch zwischen dem mit der Spannzange 3 an seiner Innen-Umfangsfläche fest verbundenen Reibwerkstoff 3.1 und der Führungsstange 2 die Bremskraft bzw. das Bremsdrehmoment erzeugt wird. Durch den zwischen der Führungsstange 2 und der Innenfläche der Spannzange 3 eingefügten Reibwerkstoff 3.1 kommt es zum einen auch bei hoher Bremskraft bzw. hohen Bremsdrehmomenten und bei Bremsungen aus hoher Geschwindigkeit bzw. hoher Drehzahl zu keiner Beschädigung der Reibflächen, und zum anderen kann durch den hohen Reibkoeffizienten zwischen Führungsstange 2 und Reibwerkstoff 3.1 bei sonst gleichen Verhältnissen eine höhere Bremskraft bzw. ein höheres Bremsdrehmoment erzeugt werden.

Zum Öffnen der Bremse BR 2 werden die Kolbenräume 8, 8.1 , 8.2 zwischen den Kolben 6, 6.1 , 6.2 und den Zwischenplatten 9, 9.1 , 9.2 über die Druckzuführung 12 mit einem Druckmedium versorgt, das auf die kreisringförmigen Kolbenflächen 7, 7.1 , 7.2 der Kolben 6, 6.1 , 6.2 wirkt und die miteinander in Verbindung stehenden Kolben 6, 6.1 , 6.2, gegen die Kraft der Federn 4 in Richtung zum Einstellflansch 1 .2 verschiebt. Dabei addieren sich die Kräfte der Kolben 6, 6.1 , 6.2 und sind damit in der Lage, im Vergleich zur Bremse BR 1 nach dem Stand der Technik deutlich höhere Kräfte der Federn 4 zu überwinden. Dies ermöglicht im Umkehrschluss bei annähernd gleichen Außenabmessungen und bei gleichen Betriebsdrücken des Druckmediums den Bau von Bremsen BR 2 mit deutlich gesteigerten Bremskräften bzw. Bremsdrehmomenten. Theoretisch ist es bei der erfindungsgemäßen Bremse

BR 2 möglich, beliebig viele, d. h. 1 n Kolbenanordnungen hintereinander vorzusehen.

Aus dem Detail A der Fig. 3 wird insbesondere die Lage und Wirkungsweise der verschiedenen Dichtflächen 15, 16 und 17 ersichtlich: Jede der Zwischenplatten 9, 9.1 , 9.2, usw. weist radial außen eine Zwischenplattendich- ung 15 an der Innenfläche des Gehäuserohrs 1 .1 sowie radial innen eine weitere Bund-Dichtung 17 auf, die gegen die äußere Kolben-Dichtfläche 21 eines jeden Dichtbundes 19 des jeweiligen Kolbens 6, 6.1 , 6.2 usw. abschließt. Die Kolben wiederum weisen an ihrem radial äußeren Rand die Kolbendichtungen 16 auf, die an der Gehäusedichtfläche 1 .6 des Gehäuserohrs 1 .1 gleitend abdichten.

Im Detail B der Fig. 4 ist schließlich ein Aspekt der erfindungsgemäßen Bremse BR 2 dargestellt, bei dem die Positionierung des mit der Spannzange 3 fest verbundenen Reibwerkstoffes 3.1 verdeutlicht wird: Es handelt sich um eine hülsenförmige Beschichtung aus einem handelsüblichen, mit Kunstharz gebundenen Reibbelag geeigneter Dicke, der auf der zylindrischen Innenfläche der Spannzange 3 aufgeklebt ist. Alternativ kann der in der Spannzange angeordnete Reibwerkstoff aus einem Polymergemisch bestehen und kann durch ein Beschichtungsverfahren wie thermisches Spritzen aufgebracht werden. Beim Schließen der Bremse BR 2 gelangt der Reib- werkstoff 3.1 mit der Führungsstange 2 in Kontakt. Die Umlenkung der durch die Federn 4 erzeugten Kraft auf die Spannzange 3 bzw. die Führungsstange 2 erfolgt durch die miteinander in Kontakt stehenden Flächen von Innenspannkonus 1 1 und Spannzangenkonus 3.2.

Die Spannzange 3 ist bei der dargestellten Bremse BR 2 über den Führungsflansch 1 .3 fest mit dem Bremsengehäuse 1 verbunden und ermöglicht dadurch eine hohe Steifigkeit und eine spielfreie Kraft- bzw. Drehmomentübertragung.

Fig. 5 zeigt eine ganz ähnlich aufgebaute und funktionierende Bremse mit weitgehend identischen Einzelteilen, allerdings mit dem Unterschied, dass die jeweiligen Kolben 6, 6.1 , 6.2 usw. und die damit kooperierende Anordnung aus Spannzangenkonus 3.2 und Innenspannkonus 1 1 spiegelbildlich zur Ausführungsform der Fig. 2 angeordnet sind, wobei der Innenspannkonus 1 1 hierbei über die Schrauben 3.3 mit dem Einstellflansch verbunden ist, und zwar radial einwärts von den Federn 4. Dieser Aufbau der Fig. 5 hat zur Folge, dass bei ausbleibendem oder ausreichend niedrigem Druck des Druckmittels die Kraft der Federn überwiegt und somit die Bremse gelöst wird, weil der Spannzangenkonus 3.2 sich dabei vom festliegenden Innenspannkonus 1 1 axial nach rechts in Fig. 5 entfernt. Andererseits bewirkt ein ausreichend hoher Druck des Druckmittels eine Verschiebung des Spannzangenkonus 3.2 in Fig. 5 nach links, d. h. entgegen der Kraft der Federn 4, so dass die Bremse somit greift bzw. geschlossen wird.

In den Zeichnungen der zwei Ausführungsformen der Erfindung ist gezeigt, dass die kreisringförmigen Kolbenflächen aller Kolben (annähernd) gleich groß sind - siehe Anspruch 8. Allerdings ist es auch möglich, die kreisring- förmigen Kolbenflächen aller Kolben mit voneinander abweichendem Innenoder Außendurchmesser zu versehen, so dass die einzelnen Kolbenflächen unterschiedlich groß werden - siehe Anspruch 9. Diese Möglichkeit ist in den Zeichnungen nicht gezeigt, kann aber zu fertigungstechnischen Vorteilen führen, wenn die Abfolge der gestuften Durchmesser in geeigneter Weise gewählt wird, weil sich dadurch z. B. zum Teil Sicherungsringe und gehäuse- seitig deren Einstiche sparen lassen, d. h. bei einer solchen Ausgestaltung kann sich ein verringerter Fertigungsaufwand ergeben.

Im Übrigen sei auf die nachfolgende kurze Beschreibung der Funktion von weiteren Details der Bremse anhand der jeweiligen Bezugszeichen verwiesen:

Anschraubgewinde 1 .4: Damit soll die Kraft der Bremse über das Bremsengehäuse extern abgeleitet werden, beispielsweise auf Pneumatikzylinder, deren Kolbenstange durch die erfindungsgemäße Bremse geklemmt werden soll.

Gehäusegewinde 1 .5: Herstellen der lösbaren Verbindung zwischen den Teilen 1 .1 und 1 .2 bzw. 1 .1 und 1 .3.

Gehäusedichtfläche 1 .6: Auf dieser Fläche dichten die Kolbendichtungen 16 der axial beweglichen Kolben 6, 6.1 , 6.2 ab.

Schraube 3.3: Damit wird die Spannzange 3 mit dem Führungsflansch 1 .3 verbunden. Sicherungsringe 14: Axiale Fixierung der Zwischenplatten 9, 9.1 , 9.2 im Gehäuserohr 1 .1 .

Zwischenplattendichtung 15: Abdichtung zwischen Zwischenplatten 9, 9.1 , 9.2 und Gehäuserohr 1 .1 .

Kolbendichtung 16: Abdichtung zwischen den axial beweglichen Kolben 6, 6.1 , 6.2 und dem Gehäuserohr 1 .1 .

Bund-Dichtung 17: Abdichtung zwischen axial beweglichen Kolben 6, 6.1 , 6.2 und den im Gehäuserohr 1 .1 fixierten Zwischenplatten 9, 9.1 , 9.2.

Zentrierbund 18: Dient im Zusammenspiel mit dem Dichtbund 19 der Zentrierung zwischen den einzelnen Kolben.

Dichtbund 19: Auf der Kolbendichtfläche des Dichtbundes laufen die Bund- Dichtungen und durch das Zusammenspiel zwischen Dichtbund und Zentrierbund werden die Kolben zueinander zentriert.

Kolbenzentrierung 20: In diesem Bereich werden die Kolben zueinander zentriert. Dazu wird an dieser Stelle eine zylindrische Passung (Spiel- oder Presspassung) verwendet oder ein Gewinde.

Kolbendichtfläche 21 : Auf den Kolbendichtflächen laufen die Bund-Dichtungen der Zwischenplatten. Kolbenkontaktfläche 22: Über die Kolbenkontaktflächen wird die Kraft der Federn 5 auf die Spannzange übertragen bzw. über die Kolben kontaktflächen wirkt die Sunnnne der durch Druckmittel erzeugten Kolbenkräfte zum Öffnen der Bremse gegen die Kraft der Federn.

Bezugszeichenliste:

1 Bremsengehäuse

1 .1 Gehäuserohr

1 .2 Einstellflansch

1 .3 Führungsflansch

1 .4 Anschraubgewinde

1 .5 Gehäusegewinde

1 .6 Gehäusedichtfläche

2 Führungsstange

3 Spannzange

3.1 Reibwerkstoff

3.2 Spannzangenkonus

3.3 Schraube

4 Feder

5 Einstellschraube

6 Kolben

6.1 Kolben 1

6.2 Kolben 2

6.n Kolben n

7 Kolbenfläche

7.1 Kolbenfläche 1

7.2 Kolbenfläche 2

7.n Kolbenfläche n

8 Kolbenraum

8.1 Kolbenraum 1

8.2 Kolbenraum 2

8.n Kolbenraum n

9 Zwischenplatte

9.1 Zwischenplatte 1

9.2 Zwischenplatte 2

9.n Zwischenplatte n

10 Klemmring

1 1 Innenspannkonus

12 Druckzuführung

13 Abzweigbohrung

13.1 Abzweigbohrung 1

13.2 Abzweigbohrung 2 13.n Abzweigbohrung n

14 Sicherungsring

15 Zwischenplattendichtung

16 Kolbendichtung

17 Bund-Dichtung

18 Zentrierbund

19 Dichtbund

20 Kolben-Zentrierung

21 Kolben-Dichtfläche

22 Kolben-Anlagefläche

A Mittelachse der Linearbremse

BR 1 Bremse i Stand der Technik

BR 2 Bremse 2 Erfindungsgegenstand