DE29810118U1

DE29810118U1 - Arbeitsmaschine

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Publication number: DE29810118U1
Application number: DE29810118U
Authority: DE
Original assignee: SCHERHAUFER KREMMER HELMUT
Current assignee: SCHERHAUFER KREMMER HELMUT
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2008-06-06
Also published as: ATE282294T1; EP0963688A2; EP0963688A3; DE59911070D1; EP0963688B1

Description

[File:ANM\SC5801 B2.doc] Beschreibung, 26.
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Scherhaufer-Kremmer Helmut, Freising

Beschreibung Arbeitsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, insbesondere für Tiefbauarbeiten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ferner ein Schnellwechsel-Kupplungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 25.

Derartige Arbeitsmaschinen finden häufig im Bauwesen, auf Steinbrüchen, in kommunalen Bauhöfen oder der Landwirtschaft Anwendung. Um sie vielseitig verwenden zu können, weisen diese Arbeitsmaschinen verschiedene Anbaugeräte auf, von denen jeweils eines an die Arbeitsmaschine angekoppelt und genutzt werden kann. Um einen schnellen Wechsel des Anbaugeräts mit geringem Aufwand erzielen zu können, sind die Ankopplungssysteme für die Herstellung der Verbindung zwischen der Arbeitsmaschine und dem Anbaugerät zumeist als Schnellwechsel-Kupplungssystem ausgebildet. Dieses kann mechanisch oder hydraulisch betätigbar sein, wobei zusätzlich wenigstens noch ein Sicherungsstift o.a. zu betätigen ist, was von außerhalb des Führerhauses zu erfolgen hat.

In der Praxis werden ferner auch häufig Anbaugeräte verwendet, welche eine Druckmittelversorgung erfordern. Hierzu weisen diese Werkzeuge entsprechende Anschlüsse auf, die bei den derzeitigen Bauweisen von Hand an die Druckmittelversorgung der Arbeitsmaschine angeschlossen werden müssen. Dabei ist nachteilig, daß hierzu entweder eine zusätzliche Person erforderlich ist, oder der Bediener der Arbeitsmaschine sein Führerhaus verlassen muß. Damit ist ein erheblicher Personal- bzw. Zeitaufwand ver

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bunden. Die Vorteile der automatischen mechanischen Ankopplung werden dadurch zum Teil wieder zunichte gemacht.

Besonders nachteilbehaftet sind diese Bauweisen insbesondere dann, wenn höhere Kräfte auf die Anbaugeräte übertragen werden sollen. Zum Beispiel bei einem Steinbruchbagger können dann Druckmittelleitungen mit einem Durchmesser von mehreren Zoll erforderlich werden. Zudem sind die Kupplungskomponenten der Druckmittelkupplung häufig so angeordnet, daß sie schlecht zugänglich sind. Zum Teil liegen sie auch in einer Höhe, in der sie nicht ohne weiteres erreicht werden können. Da hier auch die Kupplungskomponenten ein entsprechendes Gewicht aufweisen, muß ein Anwender hohe Kräfte aufbringen, um die Fluidkupplung zu schließen. Dieser Vorgang ist daher problembeladen und sehr zeitaufwendig.

Weiter ist noch zu beachten, daß an derartigen Arbeitsmaschinen im Einsatz zum Teil hohe Kräfte auftreten, welche zu entsprechenden Zug- und Druckbelastungen am Kupplungssystem führen. Zudem können bei einseitiger Belastung auch Torsionskräfte auftreten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine mit einem Schnellwechsel-Kupplungssystem bereitzustellen, bei dem eine vollautomatische Ankopplung sowohl der mechanischen Kupplung als auch der wenigstens einen Fluidkupplung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch Weiterbildung einer gattungsgemäßen Arbeitsmaschine mittels der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Damit läßt sich vorteilhafterweise ein sehr schneller Austausch von Anbauwerkzeugen mit sehr geringem Aufwand realisieren. Die Erfindung erlaubt hierzu erstmals auch eine automatische Ankopplung der wenigstens einen Fluidkupplung und damit eine Herstellung einer Druckmittelverbindung zwischen dem Anbauwerkzeug und der Arbeitsmaschine ohne manuelles Eingreifen. Dadurch verringern sich die Rüstzeiten für derartige Arbeitsmaschinen wesentlich.

Ferner ist zum Auswechseln des Werkzeugs in der Regel nur eine Person erforderlich, welche zudem in der Regel im Führerhaus der Arbeitsmaschine verbleiben kann. Eine evtl. erforderliche zusätzliche Sicherung für die mechanische Ankopplung, wie z.B. ein Sicherungsstift, kann auch von Hand betätigt werden.

Die kurzen Umrüstzeiten für die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine ermöglichen es ferner, den Fuhrpark zu verkleinern. So kann insbesondere im Schwerlastbereich anstelle von zwei Arbeitsmaschinen mit unterschiedlichen Anbauwerkzeugen auch nur eine Arbeitsmaschine mit austauschbarem Anbauwerkzeug angewendet werden.

Zudem zeichnet sich die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine durch hohe Zuverlässigkeit aus, da die Fluidkupplung erst geschlossen wird, wenn nach dem Schließen der mechanischen Kupplung definierte Zu-Ordnungen der Kupplungskomponenten der Fluidkupplung vorliegen. Dadurch werden mangelhafte Ankopplungen im Bereich der Fluidkupplung wirksam vermieden.

Weiter ist von Vorteil, daß wenigestens eine der Kupplungskomponenten verformbar bzw. lageeinstellbar gehalten ist, da dadurch Toleranz- und Fluchtungsfehler wirksam ausgeglichen werden können. Die Ver-

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formbarkeit einer Kupplungskomponente ist insbesondere bei Arbeitsmaschinen mit geringerer Kraftübertragung und zum Beispiel Kupplungskomponenten aus Kunststoff von Vorteil. Der größere konstruktive Aufwand für die Lageeinstellbarkeit ist insbesondere bei schweren Arbeitsmaschinen mit größeren Toleranzbereichen und elastischen Beanspruchungen am Kupplungssystem sachgerecht. Welche Möglichkeit zum Ausgleich dieser Fluchtungsfehler bei der jeweiligen Arbeitsmaschine angewendet wird, hängt somit von den Einsatzbedingungen ab. Dadurch läßt sich auch eine gute Anpassung an die jeweiligen Einsatzfälle erzielen.

Das Schnellwechsel-Kupplungssystem der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine zeichnet sich zudem durch eine kompakte Bauweise aus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern schwimmend gelagert ist, wird ein zuverlässiger und guter Ausgleich von Toleranzabweichungen erzielt.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn wenigstens eine der Kupplungskomponenten mittels eines Gelenklagers bzw. Kugelgelenklagers gelagert ist. Dann kann in konstruktiv sehr einfacher Weise eine zuverlässige Lageeinstellbarkeit der Kupplungskomponente erzielt werden. Sind beide Kupplungskomponenten mit einem Kugelgelenklager gelagert, so kann zum Beispiel auch bei versetzten Achsen oder großen Abweichungen eine zuverlässige und funktionsfähige Ankopplung erzielt werden. Dabei ist der konstruktive Aufwand für die Anordnung des Kugelgelenklagers gering. Weiter er-

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fordert eine derartige Kupplung keinen großen Raum, wodurch die gesamte Anordnung in ihren Abmessungen gering gehalten werden kann. Derartige Kugelgelenklager werden zwar üblicherweise nicht axial belastet, wie dies im Rahmen der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist. Sie können jedoch, wie diesbezügliche Versuche ergeben haben, ausreichenden Axialdrücken standhalten, wenn eine umfangseitige Abstützung des Kugelkäfigs im Lagersitz gegeben ist. Daher eignen sich derartige Kugelgelenklager überraschenderweise für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall.

Alternativ kann zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern auch wenigstens eine der Kupplungskomponenten auf einer Exzenterscheibe gelagert sein. Auch diese Bauweise zeichnet sich durch ihre Einfachheit und Zuverlässigkeit aus.

Als weitere Alternative ist es auch möglich, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten mittels einer Langloch-Bolzen-Verbindung in einer Ebene begrenzt verschiebbar und in einer senkrechten Ebene hierzu drehbar angeordnet ist. Auch damit ist ein zuverlässiger Fluchtungsfehlerausgleich möglich.

Wenn bei letzterer Alternative zudem wenigstens eine der Kupplungskomponenten durch ein Federpaar in Bolzenlängsrichtung elastisch versetzbar ist, können auch Toleranzabweichungen quer zur Verbindungsrichtung wirksam ausgeglichen werden.

Dadurch, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten durch ein Federpaar in Bolzenquerrichtung elastisch um den Bolzen schwenkbar ist, kann zudem eine Schrägstellung einer der Kupplungskomponenten ausgeglichen werden, wodurch ein Verkanten beim An-

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koppeln wirksam vermieden wird. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Fluidkupplung weiter.

Indem wenigstens eine der Kupplungskomponenten mittels einer Federeinrichtung an der Langloch-Bolzen-Verbindung in einer Ebene in Verbindungsrichtung begrenzt elastisch verschiebbar ist, können auch Toleranzabweichungen in Axialrichtung der Kupplungskomponenten ausgeglichen werden. Die Zuverlässigkeit der Fluidkupplung erhöht sich dadurch weiter.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn die aufeinander zugerichtete Bewegung der Kupplungskomponenten eine Linearbewegung ist. Dadurch ist der konstruktive Aufwand zum Führen dieser Bewegung gering. Weiter läßt sich eine lineare Bewegung besser steuern als zum Beispiel eine Schwenkbewegung, wodurch eine zuverlässigere Abdichtung an der Fluidkupplung erzielbar ist. Insbesondere können so die Führungsflä-0 chen der Kupplungskomponenten exakt übereinander gleiten.

Vorteilhaft ist ferner, wenn die aufeinander zugerichtete Bewegung der Kupplungskomponenten druckmittelangetrieben ausführbar ist. Dadurch kann die Druckmitelversorgung der Arbeitsmaschine zusätzlich als Energiequelle zur Herstellung der Verbindung genutzt werden. Zusätzliche Ansteuerungen, zum Beispiel mittels einem Elektromotor o.a., sind daher nicht erforderlich, können jedoch ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, wenn eine Ansteuerung durch die Druckmittelversorgung der Arbeitsmaschine nicht zweckmäßig erscheint. Daher verringert sich der konstruktive Aufwand für die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine weiter.

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Wenn die Kupplungskomponenten in einer Linearbewegung übereinander schiebbar sind, können sie exakt übereinander gleiten und auch über lange Zeiträume hinweg eine zuverlässige Ankopplung sicherstellen.
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Dadurch, daß die Kupplungskomponenten aufeinander abgestimmte Gewindeabschnitte, insbesondere mit einem Steilgewinde, aufweisen, und daß eine aufeinander zugerichtete Linearbewegung der Kupplungskomponenten in eine Drehbewegung wenigstens einer der Kupplungskomponenten überführbar ist, wird die Zuverlässigkeit und Stabilität der Verbindung zwischen den Kupplungskomponenten weiter erhöht. Die Gewindeabschnitte bewirken dabei aufgrund der Selbsthemmung eines Gewindes eine zuverlässige Festlegung der Kupplungskomponenten aneinander, was insbesondere bei hohen Drücken von Vorteil ist. Die Verbindung an der Fluidkupplung ist dadurch noch stabiler.

Wenn die Kupplungskomponenten im zusammengekoppelten Zustand mittels einer Magneteinrichtung, z.B. einem ansteuerbaren Elektromagneten, aneinander festgelegt sind, erhöht sich die Zuverlässigkeit der Ankopplung weiter. Ein unerwünschtes Entkoppeln der Fluidkupplung aufgrund des Fluiddrucks kann so noch wirkungsvoller vermieden werden.

Indem jede Kupplungskomponente mit einer Zentriereinrichtung, insbesondere einer Zentrierhülse, ausgebildet ist, wobei die Zentriereinrichtungen derart aufeinander abgestimmt sind, daß ein geführtes Ineinandergreifen der Kupplungskomponenten erfolgt, wird ein zuverlässiger Eingriff der Kupplungskomponenten während der Herstellung der Verbindung erzielt. Die Zentriereinrichtungen führen die Kupplungselemente der Kupplungskomponenten flucht- und lagegerecht aufeinander zu, bevor diese wirksam

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aufeinander abgleiten. Dadurch können Kopplungsfehler noch besser vermieden werden. Weiter werden Beschädigungen an den Kupplungskomponenten aufgrund eines nicht exakten Ineinandergreifens noch zuverlässiger verhindert. Dadurch erhöht sich die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Fluidkupplung weiter.

Wenn die Zentriereinrichtungen aus einem gehärteten und/oder geschliffenen Metall ausgebildet sind, zeichnen sie sich durch noch größere Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit aus. Insbesondere können dadurch Ungenauigkeiten beim ineinandergreifen der Kupplungskomponenten auch auf lange Zeit wirksam verhindert werden, da Abnützungen der Zentriereinrichtungen vermieden werden.

Von Vorteil ist es ferner, wenn wenigstens eine der Kupplungskomponenten eine elastische Einrich-0 tung, insbesondere wenigstens eine Gummifeder, aufweist, die dazu dient, die verformbar- bzw. lageeinstellbar gehaltene Kupplungskomponente in einer mittleren Stellung zu halten. Dadurch wird erreicht, daß jede Kupplungskomponente bei einer beabsichtigten Anbindung an ein Anbauwerkzeug in einer neutralen Mittellage vorliegt und somit in jeder Richtung der maximale Bereich zum Ausgleich von Toleranzen gegeben ist. Ein Verharren einer Kupplungskomponente zum Beispiel in einer Schräglage aufgrund der Gegebenheiten eines vorangegangenen Anbauwerkzeugs kann so noch wirksamer vermieden werden.

Dadurch, daß die Kupplungskomponenten jeweils mit einer Anbauplatte ausgebildet sind, welche an die maschinenseitige Kupplung bzw. am Werkzeug ankoppelbar sind, wird eine einfache Nachrüstung bestehender Kupplungssysteme ermöglicht.

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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Arbeitsmaschine, insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufgezeigt, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß am Kupplungssystem ein zusätzliches Sperrglied angeordnet ist, welches im angekoppelten Zustand des Werkzeugs separat verriegelbar ist. Dieser Gesichtspunkt, der auch eigenständige Bedeutung aufweist, erlaubt eine zusätzliche Sicherung der Kupplungsverbindung, welche ebenfalls vollautomatisch ausgeführt werden kann. Dadurch können Sicherheitsvorschriften, zum Beispiel von Seiten der Tiefbauberufsgenossenschaft, gegen ein Versagen der normalen Kupplungseinrichtung noch besser Rechnung getragen werden. Insbesondere ist zum Verriegeln dieses zusätzlichen Sperrglieds kein manuelles Eingreifen am Kupplungssystem erforderlich, so daß dieses weiter vollautomatisch betätigbar ist. Dadurch lassen sich die oben ausgeführten Vorteile noch besser erzielen.

Indem das Sperrglied durch ein Druckmittel betätigbar ist, kann die am Kupplungssystem ohnehin vorhandene Energiequelle zum Verriegeln genutzt werden. Dadurch kann der konstruktive Aufwand gering gehalten werden.

Wenn das Sperrglied beim Ankoppeln automatisch verriegelbar ist, läßt sich sicherstellen, daß die Verriegelung des Sperrglieds nicht aus Versehen vergessen wird.

Dadurch, daß das Sperrglied beim Entkoppeln des Werkzeugs vorab separat entriegelt werden muß, wird zudem sichergestellt, daß ein unbeabsichtigtes Entkoppeln der üblichen mechanischen Kupplungselemente nicht möglich ist. Dadurch kann das Sperrglied seine

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Funktion als zusätzliche Sicherheitseinrichtung noch wirksamer erfüllen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Arbeitsmaschine insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufgezeigt, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Kupplungskomponente des Kupplungssystems wenigstens ein Verriegelungselement aufweist, welches mit einem Verriegelungsbereich an der anderen Kupplungskomponente in definiertem, formflüssigem Eingriff gelangt, wenn das Kupplungssystem geschlossen ist. Dadurch läßt sich eine exakte und zuverlässige Verbindung zwischen dem Anbauwerkzeug und der Arbeitsmaschine herstellen. Die Genauigkeit dieser Verbindung ist insbesondere für eine zuverlässige Verbindung im Bereich der Fluidkupplung von Vorteil. Weiter ergibt der formflüssige Eingriff dieser mechanischen Kupplung eine zuverlässige Verbindungsweise bei geringem Konstruktionsaufwand. Zudem ist sie vollautomatisch realisierbar.

Dadurch, daß das Verriegelungselement und der Verriegelungsbereich in quaderförmiger Gestalt und mit einer aufeinander angepaßten schrägen Fläche ausgebildet sind, erhöht sich die Zuverlässigkeit und Exaktheit der Ankopplung weiter. Insbesondere können die Kupplungskomponenten der Fluidkupplung nach dem Schließen der mechanischen Kupplung noch definierter zueinander vorliegen. Der vorbestimmte Abstand zwischen diesen Fluidkupplungskomponenten läßt sich so noch exakter einstellen, wobei ein seitlicher Versatz oder Schrägstellungen noch wirksamer vermieden werden.

Wenn das Verriegelungselement durch ein Druckmittel antreibbar ist, kann die am Kupplungssystem

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vorhandene Energiequelle genutzt werden, wodurch sich die Bauweise weiter vereinfacht.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Schnellwechsel-Kupplungssystem nach Anspruch 25 bereitgestellt. Mit diesem erfindungsgemäßen Schnellwechsel-Kupplungssystem läßt sich die erfindungsgemäße Aufgabe ebenfalls lösen, wobei die oben diskutierten Vorteile erzielbar sind. Zudem kann das Schnellwechsel-Kupplungssystem mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 24 weiter gebildet werden, wobei sich die entsprechenden Vorteile erzielen lassen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schnellwechsel-Kupplungssystems für eine Arbeitsmaschine gemäß der Linie I-I in Fig. 3, wobei nur die Bauteile der Fluidkupplung dargestellt sind und diese im entkoppelten Zustand gezeigt ist;
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Fig. 2 das erfindungsgemäße Schnellwechsel-Kupplungssystem gemäß Fig. 1 mit geschlossener Fluidkupplung;

Fig. 3 eine Draufsicht gemäß der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Teils einer Kupplungskomponente gemäß dem Pfeil IV in Fig. 1;

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Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teils der anderen Kupplungskomponente gemäß dem Pfeil V in Fig. 1;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine mit Schnellwechsel-Kupplungssystem;

Fig. 7 die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine gemäß Fig. 6 in einer Zwischenstellung mit geschlossener mechanischer Kupplung und nicht geschlossener Fluidkupplung;

Fig. 8 die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine gemäß Fig. 6 im vollständig angekoppelten Zustand;

Fig. 9 eine Detailansicht der Fluidkupplung in der zweiten Ausführungsform;

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Fluidkupplung gemäß Fig. 9;

Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine mit zusätzlichem Verriegelungselement; und

Fig. 12 eine Draufsicht auf das Kupplungssystem gemäß Fig. 11.

In den Figuren 1 bis 5 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schnellwechsel-Kupplungssystems 1 dargestellt. Dieses weist eine mechanische Kupplung 2 und eine Fluidkupplung 3 auf, wobei eine Ausführungsform der mechanischen Kupplung 2 nur in den Figuren 6 bis 12 dargestellt ist.

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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Fluidkupplung 3 weist eine maschinenseitige Kupplungskomponente 31 und eine werkzeugseitige Kupplungskomponente 32 auf. In Fig. 1 ist die Fluidkupplung 3 im entkoppelten Zustand dargestellt, während Fig. 2 den gekoppelten Zustand zeigt.

Die maschinenseitige Kupplungskomponente 31 ist mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders 33 derart verbunden, daß die Kupplungskomponente 31 linear aus- bzw. einfahrbar ist. Der Hydraulikzylinder 33 ist seinerseits über ein erstes Kugelgelenklager 34 mit einer ersten Halterung 35 schwenkbar verbunden. Die erste Halterung 35 weist eine Anbauplatte 351 auf und kann durch Verschrauben an eine maschinenseitige Kupplung angekoppelt werden.

Die werkzeugseitige Kupplungskomponente 32 ist

ihrerseits über ein zweites Kugelgelenklager 36 ge-

lenkig mit einer zweiten Halterung 37 verbunden. Die

zweite Halterung 37 weist eine Anbauplatte 371 auf

und kann an das Werkzeug angeschraubt werden.

Die maschinenseitige Kupplungskomponente 31 weist ein Kupplungselement 311 und eine Zentrierhülse 312 auf. Ferner weist die werkzeugseitige Kupplungskomponente 32 eine Gegenkupplung 321 und eine Gegenhülse 322 auf.

Das Kupplungselement 311 und die Gegenkupplung 321 sind in dieser Ausführungsform handelsübliche Kupplungskomponenten, wobei an einem oder beiden Elementen das Gewinde abgedreht ist. Dadurch ist ein lineares Übereinandergleiten des Kupplungselements 311 über die Gegenkupplung 321 möglich, ohne daß hierzu eine Verdrehung erforderlich ist.

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Die koaxial um das Kupplungselement 311 und die Gegenkupplung 321 angeordneten Zentrierhülsen 312 und 322 sind in ihren Durchmessern derart aufeinander abgestimmt, daß die Gegenhülse 322 exakt in der Zentrierhülse 312 geführt wird. Hierzu weisen sowohl die Zentrierhülse 312 als auch die Gegenhülse 322 an dem aufeinander zuweisenden Endbereich jeweils eine Abschrägung auf, welche bei Toleranzabweichungen ein exaktes Einfädeln ermöglichen. Weiter erlauben die Kugelgelenklager 34 und 36 hierzu eine Verschwenkung der jeweiligen Kupplungskomponente 31 bzw. 32.

Die Zentrierhülsen 312 und 322 sind aus Metall und gehärtet sowie an ihren Gleitflächen geschliffen.

Die Gegenhülse 322 ist auf einen Flansch 323 aufgeschraubt. Dieser Flansch 323 stützt sich am zweiten Kugelgelenklager 36 ab und ist zusammen mit einem Anschlußblock 324 daran verschwenkbar gelagert. Der Anschlußblock 324 durchgreift das Kugelgelenklager 36 und weist einen seitlichen Anschluß 325 für eine Hydraulikversorgung auf.

Im Bereich der maschinenseitigen Kupplungskomponente 31 ist die Zentrierhülse 312 an einen Anschlußkörper 313 angeschraubt. Der Anschlußkörper 313 weist seinerseits einen seitlichen Hydraulikanschluß 314 auf.

Zudem ist der Anschlußkörper 313 starr mit einem Kolben 331 des Hydraulikzylinders 33 verbunden. Der Hydraulikzylinder 33 ist ferner mit einem Bund 332 versehen, der im Durchmesser derart groß ausgebildet ist, daß er sich am Kugelgelenklager 34 abstützt. Durch diesen Bund 332 ist zudem eine Druckmittelversorgung 333 ausgebildet, welche zum Zurückfahren des

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Kolbens 331 in den Hydraulikzylinder 33 beaufschlagt wird. Über eine weitere Druckmittelversorgung 334 kann der Hydraulikzylinder 33 derart beaufschlagt werden, daß er den Kolben 331 ausfährt, wodurch die Fluidkupplung 3 schließbar ist.

Die erste Halterung 35 weist die Anbauplatte 351, vier Stützen 352 und eine Lagerung 353 auf. Die Lagerung 353 umfaßt das erste Kugelgelenklager 34 und stützt dieses ab. In Axialrichtung ist ein Käfig 341 des ersten Kugelgelenklagers 34 dabei durch eine Stufe in der Lagerung 353 und einen Flanschring 354 gehalten. Analog weist die zweite Halterung 37 die Anbauplatte 371, vier Stützen 372, eine Lagerung 373 und einen Flanschring 374 auf. Dabei wird ein Käfig 361 des zweiten Kugelgelenklagers 36 in Axialrichtung durch die Lagerung 373 und den Flanschring 374 gehalten.

Weiter ist ein mit dem Anschlußkörper 313 verbundenes Stützteil 355 über zwei Federeinrichtungen 356 elastisch an die Lagerung 353 angekoppelt. Ein Hülsenabschnitt 357 des Stützteils 355 wirkt dabei ferner auf ein Schwenkteil 342 des Kugelgelenklagers

34. Analog ist ein mit dem Anschlußblock 324 verbundenes Stützteil 375 über zwei Federeinrichtungen 376 elastisch mit der Lagerung 373 verbunden. Der Stützteil 375 stützt sich zudem gegen ein Schwenkteil 362 des zweiten Kugelgelenklagers 36 ab.

Die Federeinrichtungen 356 und 376 sind als elastische Hülsen mit einer vorbestimmten Härte ausgebildet, die auf Metallstifte aufgesteckt werden. Sie dabei derart vorgespannt, daß die Schwenkteile 342 und 362 im entkoppelten Zustand der Fluidkupplung 3 immer in einer Mittelstellung vorliegen. Dadurch liegen auch die Kupplungskomponenten 31 und 32 im

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entkoppelten Zustand in einer Mittelstellung vor. In Fig. 3 ist die Anordnung der Federeinrichtungen 356 bzw. 376 strichliert in einer Draufsicht angedeutet.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Schnellwechsel-Kupplungssystems 1 erläutert.

Nach dem Schließen der mechanischen Kupplung und dem damit erfolgten mechanischen Ankoppeln eines Anbauwerkzeugs an die Arbeitsmaschine liegen die Kupplungskomponenten 31 und 32 der Fluidkupplung 3 in der in Fig. 1 dargestellten voneinander beabstandeten Weise zueinander vor. In dieser Lage wird nun der Hydraulikzylinder 33 über die Druckmittelversorgung 334 mit Fluid beaufschlagt, wodurch der Kolben 331 aus dem Hydraulikzylinder 33 ausfährt. Dadurch wird auch die maschinenseitige Kupplungskomponente 31 linear in Axialrichtung bewegt. Die Zentrierhülse 312 gelangt schließlich in Eingriff mit der Gegenhülse 322, wodurch das Kupplungselement 311 und die Gegenkupplung 321 exakt aufeinander zugeführt werden. Schließlich gelangen auch das Kupplungselement 311 und die Gegenkupplung 321 miteinander in Eingriff und schließen sich. Damit ist die Fluidkupplung 3 geschlossen und eine Druckmittelversorgung für das Anbaugerät hergestellt.

Zum Öffnen der Fluidkupplung 3 wird der Hydraulikzylinder 33 über die Druckmittelversorgung 333 derart mit Fluid beaufschlagt, daß der Kolben 331 eingezogen wird.

Liegen nun das Kupplungselement 311 und die Gegenkupplung 321 zueinander versetzt oder verkantet vor, so bewirken die Zentrierhülsen 312 bzw. 322 ein derartiges Verschwenken um die Kugelgelenklager 34

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und 36, daß die Kupplungskomponenten 31 und 32 beim Schließvorgang dennoch exakt in Eingriff gelangen.

Ferner weisen das Kupplungselement 311 und/oder die Gegenkupplung 321 zusätzliche Dichteinrichtungen wie O-Ringe und dergleichen auf, um eine Dichtheit herzustellen.

Um die Fluidkupplung 3 geschlossen zu halten, wird die Druckmittelversorgung 334 im Einsatzfall beständig mit Druckmittel beaufschlagt, damit der Hydraulikzylinder 33 eine ausreichende Schließkraft beibehält.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schnellwechsel-Kupplungssystems 1 dargestellt.

Die hier gezeigte mechanische Kupplung 2 besteht aus zwei zueinander beabstandeten und miteinander verbundenen Armen 21, von denen hier nur einer gezeigt ist. Ein Greifabschnitt 211 des Arms 21 greift beim Ankoppeln in einen Bolzen 41 eines Anbauwerkzeugs 4 ein. Dabei ist der Arm 21 um den Bolzen 41 schwenkbar und kippt während dem Ankoppelvorgang derart, daß das dem Greifabschnitt 211 gegenüberliegende Ende des Arms 21 fluchtend zu einem Verriegelungsbereich 42 am Werkzeug 4 zu liegen kommt. Dieser Zustand ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Ein Verriegelungselement 212 wird in diesem Zustand derart hydraulisch betätigt, daß es ausfährt und mit dem Verriegelungsbereich 42 in Eingriff gelangt. Dabei sind das Verriegelungselement 212 und der Verriegelungsbereich 42 gleichermaßen mit einer Schräge versehen, welche einen exakten Eingriff ermöglichen.

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Das Schnellwechsel-Kupplungssystem 1 gemäß dieser Ausführungsform weist eine Fluidkupplung 5 auf, welche auf einem anderen Konzeptionsprinzip basiert, wie die Fluidkupplung 3 in der ersten Ausführungsform.

Eine werkzeugseitige Kupplungskomponente 51 ist über eine Halteeinrichtung 511 an das Werkzeug 4 angekoppelt. Eine maschinenseitige Kupplungskomponente 52 ist über einen Hebelarm 521 mit einer Halterung 522 verbunden. Die Halterung 522 weist hierbei einen Hydraulikzylinder 523 und eine Führung 524 auf, wodurch der Hebelarm 521 linear längs der Achse des Hydraulikzylinders 523 geführt verschiebbar ist.

Die werkzeugseitige Kupplungskomponente 51 ist in den Figuren 9 und 10 detaillierter dargestellt. Sie weist ein Langloch 512 auf, in welches ein in der Halteeinrichtung 511 gehaltener Bolzen quer zur Längsachse der Kupplungskomponente 51 gelagert ist. Die Kupplungskomponente 51 ist mittels einem Druckteil 514 und einer Feder 515 in Axialrichtung elastisch vorgespannt. In einer Querrichtung ist die Kupplungskomponente 51 zudem über zwei Stifte 516 und 517 ebenfalls federnd vorgespannt. Die Stifte 516 und 517 sind dabei so angeordnet, daß sie beidseits der Schwenkachse um den Bolzen 513 liegen, so daß die Kupplungskomponente 51 in einer Mittellage gehalten wird, wenn die Fluidkupplung 5 nicht geschlossen ist. Über weitere Einrichtungen 518 ist die Kupplungskomponente 51 zudem in Längsrichtung des Bolzens 513 elastisch vorgespannt.

Weiter weisen die Kupplungskomponenten 51 und 52 Faltenbälge 53 und 54 oder dgl. auf, welche die Kupplungselemente vor Verschmutzungen usw. schützen.

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Nachfolgend wird die Funktionsweise dieser Ausführungsform des Schnellwechsel-Kupplungssystems 1 erläutert.

Gemäß der Darstellung in Fig. 6 greift der Greifabschnitt 211 in den Bolzen 41 des Anbauwerkzeugs 4 ein, wobei der Arm 21 weiter so geschwenkt wird, daß das Verriegelungselement 212 in den Verriegelungsbereich 42 eingefahren werden kann. Dann liegt die An-Ordnung wie in Fig. 7 dargestellt ist vor. Hierbei stehen die Kupplungskomponenten 51 und 52 einander in einem vorbestimmten Abstand gegenüber.

Gemäß der Darstellung in Fig. 8 wird der Kolben des Hydraulikzylinders 523 dann derart eingefahren, daß die Kupplungskomponente 52 auf die Kupplungskomponente 51 aufsetzt und die Hydraulikverbindung schließt. Hierzu weisen die Kupplungselemente konische Dichtflächen auf, wodurch sich eine gut abgedichtete Verbindung zwischen den Kupplungskomponenten 51 und 52 ergibt. Zusätzlich sind noch O-Ringe und dergleichen zur Abdichtung gegenüber Leckverlusten vorgesehen.

Zum Lösen der Verbindung wird der Kolben des Hydraulikzylinders 523 wieder ausgefahren.

In den Figuren 11 und 12 ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist zwischen den Armen 21 der mechanischen Kupplung 2 ein zusätzliches Sperrglied 6 angeordnet, welches beim Schließen der mechanischen Kupplung 2 automatisch einrastet und eine zusätzliche Absicherung gegenüber ein unbeabsichtigtes Entkoppeln bietet. Das Sperrglied ist dabei hakenförmig ausgebildet und umgreift den Bolzen 41 des Anbauwerkzeugs 4 im eingekoppelten Zustand formflüssig. Hierzu wird das

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Sperrglied 6 beim Ankoppeln durch einen Hydraulikzylinder 61 verschwenkt.

Beim Entriegeln der mechanischen Kupplung 2 muß das Sperrglied 6 separat ausgelöst werden. Damit wird sichergestellt, daß ein unbeabsichtigtes Entkoppeln der mechanischen Kupplung 2 zu einem vollständigen Lösen des Anbauwerkzeugs 4 führt. Dieses Lösen ist somit erst nach einem bewußten Eingriff des Bedieners möglich.

Die Erfindung läßt neben den hier aufgezeigten Ausführungsformen weitere Gestaltungsansätze zu.

So kann es bei einigen Anwendungsfällen ausreichend sein, nur eine Kupplungskomponente lageeinstellbar auszubilden, wie dies bereits in der Ausführungsform gemäß Fig. 6 zum Ausdruck kommt.

Das kompliziertere Teil mit dem Hydraulikzylinder kann wahlweise an der maschinenseitigen Kupplung oder am Anbauwerkzeug angeordnet sein. Bevorzugt ist dabei ein Anbringen am Anbauwerkzeug, da das Baufahrzeug auch andere rein manuelle Anbauten wie zum Beispiel eine Schaufel führen kann. Damit soll eine Beschädigung der Fluidkupplung vermieden werden.

Die Zentrierhülsen können ferner auch aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet sein.

Die Betätigung der Fluidkupplung des erfindungsgemäßen Schnellwechsel-Kupplungssystems kann auch pneumatisch oder elektrisch erfolgen.
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Die aufgezeigten schwimmenden Lagerungen können bei sehr geringen Fluchtungsfehlern auch durch For-

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melastizität der Kupplungskomponenten hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Schnellwechsel-Kupplungssystern 1 kann auch an anderen Fahrzeugen wie zum Beispiel Lastkraftwagen u.a. eingesetzt werden.

Die Erfindung schafft somit eine Arbeitsmaschine und insbesondere ein Schnellwechsel-Kupplungssystem 1 für eine Arbeitsmaschine, welches zum Ankoppeln verschiedener druckmittelangetriebener Werkzeuge 4 dient. Das Schnellwechsel-Kupplungssystem 1 weist eine mechanische Kupplung 2 und eine Fluidkupplung 3 bzw. 5 auf. Nach dem Schließen der mechanischen Kupplung liegen die Kupplungskomponenten 31 und 32 bzw. 51 und 52 der Fluidkupplung 3 bzw. 5 in einem vorbestimmten Abstand und im Idealfall fluchtend gegenüber. Erf indungsgemäß ist dann eine der Kupplungskomponenten in Richtung auf die andere Kupplungskomponente zur Erzielung der Schließstellung der Kupplung 3 bzw. 5 bewegbar, und in dieser Bewegung hydraulisch antreibbar. Zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern ist zudem wenigstens eine der Kupplungskomponenten verformbar bzw. lageeinstellbar gehalten. Damit ist es möglich, auch druckmittelangetriebene Anbauwerkzeuge 4 vollautomatisch an eine Arbeitsmaschine anzukoppeln. Der Personal- und Zeitaufwand zum Entkoppeln eines Anbauwerkzeugs und Ankoppeln eines anderen Anbauwerkzeugs an die Arbeitsmaschine verringert sich dadurch wesentlich.

Claims

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Ansprüche

Arbeitsmaschine, insbesondere für Tiefbauarbeiten, mit einem auswechselbaren, druckmittelangetriebenen Werkzeug (4), bei der für die Auswechslung des Werkzeugs (4) ein Schnellwechsel-Kupplungssystem (1) angeordnet ist, welches eine mechanische Kupplung (2) und wenigstens eine Fluidkupplung (3;5) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß an der maschinenseitigen Kupplung einerseits und am Werkzeug (4) andererseits je eine Kupplungskomponente (31,32; 51,52) der wenigstens einen Fluidkupplung (3;5) in einer derartigen Relativstellung angeordnet sind, daß sie bei eingerasteter mechanischer Kupplung (2) einander in vorbestimmtem Abstand gegenüber liegen,
daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten in Richtung auf die andere Kupplungskomponente zur Erzielung der Schließstellung der Kupplung (3;5) bewegbar und in dieser Bewegung motorisch antreibbar ist, und
daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten zum Ausgleich von Fluchtungsfehlem verformbar bzw. lageeinstellbar gehalten ist.

Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern schwimmend gelagert ist.

Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten mittels eines Kugelgelenklagers (34, 36) gelagert ist.

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4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten auf einer Exzenterscheibe gelagert ist.

Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten mittels einer Langloch-Bolzen-Verbindung (512, 513) in einer Ebene begrenzt verschiebbar und in einer senkrechten Ebene hierzu drehbar angeordnet ist.

Arbeitsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten durch ein Federpaar (518) in Bolzenlängsrichtung elastisch versetzbar ist.

Arbeitsmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten durch ein Federpaar in Bolzenquerrichtung elastisch um den Bolzen schwenkbar ist.

Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten mittels einer Federeinrichtung an der Langloch-Bolzen-Verbindung in einer Ebene in Verbindungsrichtung begrenzt elastisch verschiebbar ist.

Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander zu gerichtete Bewegung der Kupplungskomponenten (31,32; 51,52) eine Linearbewegung ist.

10. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander zu gerichtete Bewegung der Kupplungskomponenten druckmittelangetrieben ausführbar ist.

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11. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungskomponenten in einer Linearbewegung ubereinanderschiebbar sind.

12. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungskomponenten aufeinander abgestimmte Gewindeabschnitte, insbesondere mit einem Steilgewinde, aufweisen, und daß eine aufeinander zu gerichtete Linearbewegung der Kupplungskomponenten in eine Drehbewegung wenigstens einer der Kupplungskomponenten überführbar ist.

13. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungskomponenten im zusammengekoppelten Zustand mittels einer Magneteinrichtung aneinander festgelegt sind.

14. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kupplungskomponente mit einer Zentriereinrichtung, insbesondere einer Zentrierhülse (512, 522), ausgebildet ist, wobei die Zentriereinrichtungen derart aufeinander abgestimmt sind, daß ein geführtes Ineinandergreifen der Kupplungskomponenten erfolgt.

15. Arbeitsmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtungen aus einem gehärteten und/oder geschliffenen Metall ausgebildet sind.

16. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten eine elastische Einrichtung, insbesondere wenigstens eine Gummifeder (356, 376) aufweist, die dazu dient, die verformbar bzw. lageeinstellbar gehaltene Kupplungskomponente in einer mittleren Stellung zu halten.

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17. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungskomponenten jeweils mit einer Anbauplatte (351, 371) ausgebildet sind, welche an die maschinenseitige Kupplung bzw. am Werkzeug (4) ankoppelbar sind.

18. Arbeitsmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Kupplungssystem ein zusätzliches Sperrglied (6) angeordnet ist, welches im angekoppelten Zustand des Werkzeugs (4) separat verriegelbar ist.

19. Arbeitsmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (6) durch ein Druckmittel betätigbar ist.

20. Arbeitsmaschine nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (6) beim Ankoppeln automatisch verriegelbar ist.

21. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (6) beim Entkoppeln des Werkzeugs (4) separat zu entriegeln ist.

22. Arbeitsmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungskomponente des Kupplungssystems wenigstens ein Verriegelungselement (212) aufweist, welches mit einem Verriegelungsbereich (42) an der anderen Kupplungskomponente in definierten, formschlüssigen Eingriff gelangt, wenn das Kupplungssystem geschlossen ist.

23. Arbeitsmaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (212) und der Verriegelungsbereich (42) in quaderförmiger Gestalt mit einer aufeinander angepaßten schrägen Fläche ausgebildet sind.

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24. Arbeitsmaschine nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (212) durch ein Druckmittel antreibbar ist.

25. Schnellwechsel-Kupplungssystem (1) für eine Arbeitsmaschine, insbesondere für Tiefbauarbeiten, mit einem auswechselbaren, druckmittelangetriebenen Werkzeug (4), wobei das Schnellwechsel-Kupplungssystem (1) eine mechanische Kupplung (2) und wenigstens eine Fluidkupplung (3;5) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß an der maschinenseitigen Kupplung einerseits und am Werkzeug (4) andererseits je eine Kupplungskomponente (31,32; 51,52) wenigstens einer Fluidkupplung (3;5) in einer derartigen Relativstellung angeordnet sind, daß sie bei eingerasteter mechanischer Kupplung (2) einander in vorbestimmtem Abstand gegenüber liegen,

daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten in Richtung auf die andere Kupplungskomponente zur Erzielung der Schließstellung der Kupplung (3;5) bewegbar und in dieser Bewegung motorisch antreibbar ist, und

daß wenigstens eine der Kupplungskomponenten zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern verformbar bzw. lageeinstellbar gehalten ist.

26. Schnellwechsel-Kupplungssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner wenigstens ein Merkmal der Ansprüche 2 bis 24 aufweist.