DE102005003056A1

DE102005003056A1 - Schaltbewegungsübertragung in ein Fahrradgetriebe

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Publication number: DE102005003056A1
Application number: DE102005003056A
Authority: DE
Inventors: Werner Steuer; Michael Dipl.-Ing. Kohaupt; Gunter Dipl.-Ing. Pehse; Karl-Joachim Dipl.-Ing. Kühne; Alois Karch
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 2005-01-22
Filing date: 2005-01-22
Publication date: 2006-07-27
Also published as: TWI341272B; CN1807178A; TW200631854A; CZ2005826A3; CN1807178B; NL1030953A1; NL1030953C2

Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Schaltbewegungsübertragung in ein Mehrgang-Nabengetriebe. Der Schaltzug oder ein Seilzugabschnitt wird durch eine axial verlaufende Öffnung zwischen Lagerkonus und Achse von außen, zwischen dem Ritzel und einem Rahmenausfallende, in das Nabengetriebe eingeleitet. Somit wird die lineare Schaltbewegung am Seilzug direkt und ohne Umformungsaufwand in das Getriebe übertragen. Zur Durchführung des Seilzuges in die Nabe ist an der Achse und/oder am Innendurchmesser des Lagerkonus eine Nut vorgesehen. DOLLAR A Der Seilzug wird an einem feststehenden Bauteil, vorzugsweise am Lagerkonus oder an der Achse, in einer Seilführungsvertiefung mit einer konvexen Kontur von der axialen Richtung in die Rahmenrichtung umgelenkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einleitung und anschließender Übertragung der Schaltbewegung in ein Fahrradgetriebe, vorzugsweise zur axialen Verschiebung von Getriebe- und Kupplungselementen in einem Mehrgangnabengetriebe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Eine Mehrgangnabe besteht aus mindestens einem Planetengetriebesatz, der um eine feststehende Achse angeordnet ist. Das Drehmoment wird über ein Ritzel auf den Antreiber und weiter über einen von mehreren Getriebepfaden des Planetengetriebes auf das Nabengehäuse übertragen. Die selektive Ansteuerung des entsprechenden Getriebepfades erfolgt über Getriebebauteile, die relativ zur Achse zu verdrehen oder zu verschieben sind. Die Gangwahl erfolgt über einen Schalter im Lenkerbereich und wird z. B. mechanisch über eine lineare Bewegung des Seilzuges zur Mehrgangnabe weitergeleitet. Mittels einer Achsschalteinrichtung, die z. B. am Ende der Nabenachse oder zwischen Ritzel und Rahmenausfallende angeordnet ist, wird die dem gewählten Gang entsprechende Schaltbewegung in das Nabeninnere eingeleitet.
Schaltbewegungen können linear z. B. mittels Schub-, Zug- oder Schwenkelemente bzw. rotatorisch in die Nabe eingeleitet werden. Der Schaltvorgang wird generell von außen über bzw. durch die Achse oder ein anderes stehendes Bauteil ins Nabeninnere geführt.

In der DE 3203197 A1 wird eine Mehrgangnabe mit einer durch die Achse geführten Schnellspanneinrichtung gezeigt. Die Einleitung der Schaltbewegung in die Getriebenabe erfolgt, da die hohle Achse die Schnellspanneinrichtung aufnimmt, nicht wie üblich durch die Achse. Die Schaltbewegung wird über einen Seilzug von außen mittels eines Drehelementes auf eine Gewindebuchse übertragen und dann zwischen einem Lagerinnring bzw. Lagerkonus und der Achse hindurchgeführt und somit in die Nabe eingeleitet. Die drehbare Gewindebuchse überträgt die Schaltbewegung auf eine in der Achsnut geführten und axial verschiebbaren Schaltbuchse, die mit einem ebenfalls verschiebbaren Sperrklinkenträger in Verbindung steht.

Die lineare Schaltbewegung des Seilzuges wird über die Gewindebuchse rotatorisch, koaxial zur Nabenachse und zum Lagerkonus in die Nabe eingeleitet. Dort wird die Drehbewegung, im Zusammenwirken mit der Schaltbuchse, wieder in eine lineare Bewegung umgeformt und an den Sperrklinkenträger weitergegeben. Die axiale Verschiebung des Klinkenträgers bewirkt letztendlich den Gangwechsel.

Eine Umformung der linearen Schaltbewegung des Seilzuges in eine Drehbewegung und dann wieder in eine lineare Bewegung des Sperrklinkenträgers ist mit Reibung verbunden und erfordert zudem einen erheblichen mechanischen Aufwand.

Die DE 914942 zeigt die Einleitung einer Schaltbewegung in eine Fahrradnabe mittels eines Seilzuges. Der Seilzug wird in einer Achsnut durch einen einschraub- und axial verstellbaren Lagerkonus hindurchgeführt. Am Achsende ist zur Umlenkung und Abstützung des Seilzuges ein Radius vorgesehen. Dies bedingt eine, dem Seilverlauf entsprechende, relativ zum Rahmen ausgerichtete, Einbaulage der Achse und behindert zudem die Anordnung einer Schnellspanneinrichtung an der Achse.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, um die lineare Schalt- bzw. Seilzugbewegung direkt und ohne Umformung in die Getriebenabe einzuleiten; zudem soll eine eventuelle Anbringung einer Schnellspanneinrichtung an und durch die Achse nicht beeinträchtigt werden.

Die Erfindung zeigt nun einen geschickten Verlauf des Seilzuges bzw. eines biegbaren Bauteiles, z. B. einer Kette zwischen Ritzel und Rahmenausfallende sowie die Umlenkung an einem feststehenden Bauteil und Weiterleitung der Schaltbewegung zwischen Achse und Lagerkonus in die Getriebenabe.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Schaltbewegungsübertragung vorgeschlagen. Hierzu ist eine Öffnung für die Durchführung eines biegeelastischen Übertragungselementes in Form eines Drahtes, Seilzuges oder einer Kette an einem feststehenden Bauteil bereitzustellen. Diese Öffnung kann z. B. als Achsbohrung in der Achse oder als Führungsnut zwischen Lagerkonus und Achse ausgeführt sein. Die Führungsnut kann am Umfang der Achse bzw. am Innendurchmesser des Lagerkonus oder an beiden, an der Achse und am Lagerkonus angeordnet sein. Die Umlenkung des Seilzuges oder einer Kette, aus der Achsrichtung in die Rahmenrichtung, erfolgt entlang eines Übergangsbogens bzw. einer radial verlaufenden Seilführungsvertiefung mit einem konvexen Verlauf. Der Seilzug wird an einem ebenfalls feststehenden Bauteil, vorzugsweise am Lagerkonus umgelenkt. Dabei können der Lagerkonus und die Achse ein gemeinsames Bauteil bilden oder zueinander axial und radial fixiert sein, insbesondere wenn der Übergangsbogen sowohl in der Achse als auch im Lagerkonus verläuft. Kommt eine Vollachse ohne Schnellspanneinrichtung zum Einsatz, so kann die Seilumlenkung auch entlang eines Übergangsbogens erfolgen, der von einer Aussparung in der Achse gebildet wird. Hierbei liegen der Seileintritt und Seilaustritt am Achsumfang gegenüber und sind axial versetzt. Entfällt der Einsatz einer Schnellspannvorrichtung, so kann die Achsbohrung zur axialen Seilführung genutzt werden. Die Umlenkung des Seilzuges erfolgt dann an einem Übergangsbogen, der sich vom Achsumfang zur Achsbohrung erstreckt. Die Umlenkkontur wird so gestaltet, dass der Krümmungsradius des unter Spannung stehenden Seilzuges einen verträglichen Wert nicht unterschreitet und zwischen 5 und 15 mm liegt und vorzugsweise 10 mm beträgt. Ein besonders großer Krümmungsradius wird möglich, wenn der Seilzug entlang einer durch die Achse bzw. von der Achsbohrung zum Umfang verlaufenden konvexen Umlenkkontur verläuft und an schließend in radialer Richtung vom Innendurchmesser zum Umfang des Lagerkonus geführt wird. Der Seilzug sollte sehr biegeelastisch sein und eine ausreichende Lebensdauer erreichen bzw. eine hohe Anzahl an Lastwechsel schadlos überstehen. Hierfür eignen sich Drahtseile mit einer Vielzahl an Litzen die durch Verseilung vieler dünner Einzeldrähte eine hohe Verschleiß- und Biegefestigkeit erzielen. Zur Verbesserung der Gleitreibung wird der Krümmungsbereich mit einer glatten oder mit einer Gleitschicht versehenen Oberfläche bzw. mit einem, die Reibung reduzierenden Einlegeteil ausgestattet.

In einer weiteren Ausführung wird vorgeschlagen zur Verbesserung der Herstell- und Montagebedingungen am Lagerkonus mehrere radial verlaufende Seilführungsvertiefungen anzuordnen. Diese radial verlaufenden Seilführungsvertiefungen sind etwas tiefer als der Seilzugdurchmesser, damit ein am Lagerkonus anliegendes Bauteil, z. B. eine Achsmutter die Schaltbewegung nicht behindert.

Des Weiteren wird zur Verhinderung von Verschmutzungen vorgeschlagen, den Lagerkonus, insbesondere auf der Seite der offenen Seilführungsvertiefung, mit einer Abdeckung und den Seilzugabschnitt zwischen dem Lagerkonus und dem nächsten Bauteil, mit einem Seilschutz zu versehen.

Zur Montagevereinfachung werden der mit dem Getriebe verbundene Seilzug und der mit einem Schalter verbundene Schaltzug mit einem Verbindungselement lösbar gekoppelt. Dabei wird z.B. der Schaltzug am Verbindungselement fest geklemmt und ein fest mit dem Seilzug verbundenes Bauteil, das über eine entsprechende Kontur verfügt, in das Verbindungselement eingehängt. Da der Seilzug im montierten Zustand stets vorgespannt ist, steht auch das Verbindungselement unter Zugspannung, wodurch ein unbeabsichtigtes Lösen von Seil- und Schaltzug verhindert wird.

Zur Gewährleistung einer korrekten Ausrichtung des nach außen geführten Seilzuges wird ein entsprechendes Halteblech oder Kunststoffteil zwischen dem Lagerkonus und dem Rahmenausfallende angeordnet. Das Halteblech ist formschlüssig mit der Achse verbunden und dient als Abstützung der Seilhose bzw. einer Stellschraube zur Schaltzugeinstellung. Das Halteblech wird entsprechend dem weiteren Seilzugverlauf in Rahmenrichtung ausgerichtet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben, wobei die Zeichnungen lediglich als ein nicht beschränkendes Beispiel – anzusehen sind.
1 zeigt einen Schnitt durch eine Mehrganggetriebenabe mit einer Schaltbewegungsübertragung zwischen Lagerkonus und Achse
2 zeigt Varianten der Seilzugumlenkung
1 zeigt eine Mehrganggetriebenabe mit einer Schaltbewegungsübertragung zwischen Lagerkonus 1 und Achse 2. Die Mehrganggetriebenabe bestehend aus einer das Getriebe 3 umschließenden Nabenhülse 4, die sich um eine an den Rahmenausfallenden befestigte Achse 2 dreht. Die Nabenhülse 4 ist beidseitig mit je einem Kugellager gelagert, wobei die innere Kugellaufbahn auf der einen Seite an einem drehfesten Bauteil der Achse 2, angeordnet ist. Auf der Ritzelseite wird die Nabenhülse 4 auf dem Antreiber 5 gelagert, der ebenfalls drehbar am Lagerkonus 1 gelagert ist. Das Ritzel 6 sitzt drehfest auf dem Antreiber 5 und wird mit einem Spannring axial fixiert. Der Lagerkonus 1 ist drehfest auf der Achse 2 angeordnet, hierzu ist die Achse 2 profiliert bzw. der Umfang an zwei gegenüberliegenden Stellen angeflacht und die Innenkontur des Lagerkonus 1 ist entsprechend darauf abgestimmt. Das vom Schalter linear bewegte Übertragungselement in Form eines Seilzuges 8 wird zwischen dem Ritzel 6 und dem Rahmenausfallende zur Getriebenabe geführt. Der Seilzug 8 wird am Lagerkonus 1 umgelenkt und zwischen der Achse 2 und dem Lagerkonus 1 hindurch zum Getriebe 3 geführt. Um eine zum Getriebe 3 führende Öffnung bereitzustellen, ist am Innendurchmesser des Lagerkonus 1 und an der entsprechenden Stelle am Umfang der Achse 2 mindestens eine im wesentlichen axial verlaufende Führungsnut 9 angeordnet. Durch die Aufteilung der zur Seildurchführung erforderlichen Öffnung auf zwei sich gegenüberliegenden Führungsnuten wird eine minimale Querschnittsschwächung der Achse 2 und am Lagerkonus erreicht. Die Durchführung des Seilzuges 8 kann auch nur entlang einer entspre chend dimensionierten Führungsnut 9 am Lagerkonus 1 oder an der Achse 2 erfolgen. Der unter Spannung stehende Seilzug wird entlang eines Übergangsbogens 10 bzw. entlang einer radial verlaufenden Seilführung am Lagerkonus 1 aus der Achsrichtung in die Rahmenrichtung umgelenkt. Hierfür ist am Lagerkonus mindestens eine, vorzugsweise mehrere Vertiefungen bzw. Aussparungen mit konvexem und radialem Verlauf ausgebildet. Es ist für die Montage des Lagerkonus 1 vorteilhaft, wenn mindestens zwei gegenüberliegende Vertiefungen vorhanden sind, damit beim Aufstecken des Lagerkonus 1 auf die Achse 2 nicht auf eine konkrete Ausrichtung des Übergangsbogens 10 geachtet werden muss. Die Anordnung weiterer Übergangsbögen 10 am Lagerkonus 1 ermöglichen zudem unterschiedliche Seilführungsrichtungen von der Achse zum Rahmen und damit mehr Variationen für eine günstige Verlegung des Schaltzuges am Rahmen. Die den Übergangsbogen 10 bildende Vertiefung ist so dimensioniert, dass auch nach axialer Fixierung des Lagerkonus 1 durch eine Achsmutter 7, eine ungehinderte Seilführung bzw. Seilumlenkung gewährleistet wird. Der aus dem Getriebe 3 herausgeführte und am Lagerkonus 1 umgelenkte Seilzug 8 wird mit einem Verbindungselement 11 am Schaltzug 12 lösbar befestigt. Dieses Verbindungselement 11 unterstützt durch eine einfache Trenn- bzw. Einhängemechanik den schnellen Ausbau des Antriebsrades. Der Schaltzug 12 sowie der Seilzug 8 werden jeweils mit einer Klemmschraube am Verbindungselement 11 befestigt. Die Öffnungen am Lagerkonus 1 und der nach außen führende Seilzug 8 werden mit einer Abdeckung 13 und einem in der Länge elastischen Seilschutz 14 gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit abgedichtet. Das Ende der Seilhülle des Schaltzuges 12 stützt sich an einem auf der Achse 2 geklemmten Halteblech 15 ab. Das Halteblech 15 wird zwischen Rahmen bzw. dem Ausfallende (18) von zwei Muttern eingeklemmt und fixiert somit den weiteren Seilzug- und Schaltzugverlauf. Die Arretierung der Achse (2) am Ausfallende (18) erfolgt mittels einer Schnellspanneinrichtung, die von der Achsbohrung (17) aufgenommen wird.
Die Schaltungsjustierung wird durch die Stellschraube 16 ermöglicht, die vom Halteblech 15 getragen wird.
2a bis 2f zeigen weitere Varianten der Seilzugumlenkung aus der Achsrichtung in die Rahmenrichtung. In 2a und 2b verläuft durch die Achse 2 eine Achsbohrung 17 und ermöglicht die Aufnahme einer Schnellspannvorrichtung. Die axiale Führung des Seilzuges 8 erfolgt in 2a in einer Führungsnut 9 in der Achse 2 und in 2b im Lagerkonus 1. Der Seilzug 8 wird am Übergangsbogen 10 umgelenkt, der durch eine konvexe und radial verlaufende Vertiefung im Lagerkonus 1 gebildet wird. Die maximale Krümmung des Umlenkbogens für den Seilzug 8 wird durch den Lagerkonus 1 begrenzt. In den 2c und 2d verläuft die Seilzugführung durch die Achsbohrung 17. In 2c wird der Seilzug 8 entlang des Übergangsbogens 10 umgelenkt und in die Achsbohrung 17 eingeleitet. Hierbei ergibt sich ein relativ kleiner Krümmungsradius, der wie in 2d gezeigt wesentlich vergrößert werden kann. Hierbei erstreckt sich der Übergangsbogen 10 von der Achsbohrung 17 radial zum Achsumfang und weiter durch den Lagerkonus 1 zum Umfang. Um eine eventuelles Einklemmen des Seilzuges 8 zwischen Achse und dem Lagerkonus zu vermeiden, muss eine genaue Ausrichtung der Achse 2 zum Lagerkonus gewährleistet sein. Eine noch größere Krümmung des Übergangsbogens 10 wird in den 2e und 2f gezeigt, hierbei entfällt wie auch in den Seilzugumlenk-Varianten 2c und 2d der Einsatz einer Schnellspannvorrichtung. In 2e verläuft der Übergangsbogen 10 quer durch die Achse 2. Die Vertiefung im Lagerkonus 1 verläuft radial und ist so dimensioniert, dass sich der Seilzug 8 nicht an den Lagerkonus 1 anlegt. In 2f verläuft der Übergangsbogen 10 sowohl durch die Achse 2 als auch durch den Lagerkonus 1, wodurch eine maximale Krümmung des Übergangsbogens 10 zur Umlenkung des Seilzuges 8 erzielt werden kann.

1: Lagerkonus
2: Achse
3: Getriebe
4: Nabenhülse
5: Antreiber
6: Ritzel
7: Achsmutter
8: Seilzug
9: Führungsnut
10: Übergangsbogen
11: Verbindungselement
12: Schaltzug
13: Abdeckung
14: Seilschutz
15: Halteblech
16: Stellschraube
17: Achsbohrung
18: Ausfallende

Claims

Vorrichtung zur Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe, bestehend aus einer das Getriebe (3) umschließenden Nabenhülse (4), die sich um eine an den Rahmenausfallenden befestigte Achse (2) dreht, wobei das Antriebsmoment mit einem Ritzel (6) bzw. einem zur Nabenhülse (4) und Achse (2) gelagerten Antreiber (5) zum Nabengetriebe übertragen wird und eine lineare Schaltbewegung über mindestens ein Übertragungselement zwischen Ritzel (6) und Rahmenausfallende in das Nabengetriebe eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein biegbares Übertragungselement, insbesondere ein Seilzug (8) durch eine, von außen in das Getriebe (3) führende Öffnung an mindestens einem feststehenden Bauteil erstreckt und die Umlenkung des Übertragungselementes aus der Achsrichtung in die Rahmenrichtung an mindestens einem feststehenden Bauteil erfolgt.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zwischen Achse (2) und Lagerkonus (1) in Form einer axial verlaufenden Führungsnut (9) oder Aussparung an der Achse (2) oder am Lagerkonus (1) oder an beiden gebildet wird.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung des unter Spannung stehenden biegeelastischen Übertragungselementes entlang eines Übergangsbogens (10) bzw. einer radial verlaufenden Seilführung in Form einer konvex ausgebildeten Vertiefung bzw. Aussparung am Lagerkonus (1) und oder an der Achse (2) erfolgt.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Lagerkonus (1) mindestens eine, vorzugsweise zwei radial verlaufende Seilführungsvertiefungen bzw. Übergangsbögen (10) angeordnet sind, wobei der Querschnitt der Vertiefung größer ist als der Seilzugquerschnitt.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein biegbares Übertragungselement, insbesondere ein Seilzug (8) von außen in das Getriebe (3) erstreckt, und die lineare Schaltbewegung durch eine vom Achsumfang zur Achsbohrung (17) führende Öffnung und von dort direkt oder über ein weiters Übertragungselement zum Getriebe geleitet wird.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung des unter Spannung stehenden Seilzuges (8) aus der Rahmenrichtung in die Achsrichtung entlang eines vom Achsumfang zur Achsbohrung (17) verlaufenden Übergangsbogens (10) erfolgt.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung des unter Spannung stehenden Seilzuges (8) am Übergangsbogen (10) erfolgt, der sich entlang des Lagerkonus (1) radial zur Achsbohrung (17) erstreckt.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein biegbares Übertragungselement, insbesondere ein Seilzug (8) von außen in das Getriebe (3) erstreckt, und die lineare Schaltbewegung entlang eines radial durch die Achse (2) verlaufenden Übergangsbogens (10) erfolgt.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung des unter Spannung stehenden Seilzuges (8) am Übergangsbogen (10) erfolgt, der sich radial entlang des Lagerkonus (1) und durch die Achse (2) erstreckt.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Gleiteigenschaft die Oberfläche der Seilumlenkung bzw. der Seilführung geglättet oder mit einer Gleitschicht ausgestattet ist.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach den Ansprüchen 4, 7 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkonus (1) auf der Seite der Seilführungsvertiefung mit einer Abdeckung (13) ausgestattet ist.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach den Ansprüchen 4, 7 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkonus (1) fest bzw. drehfest mit der Achse (2) verbunden ist.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montageerleichterung und zur groben Schalt- und Seilzugeinstellung, der vom Getriebe (3) kommende Seilzug (8) und der zum Schalter führende Schaltzug (12) mit einem Verbindungselement (11) lösbar verbunden werden.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme und Ausrichtung des Schaltzuges (12) in Richtung Übergangsbogen (10) ein Halteblech (15) auf der Achse (2) oder am Rahmen angeordnet ist, wobei sich die Seilhülle des Schaltzuges (12) über eine Versteileinrichtung mit einer Stellschraube (16) am Halteblech (15) abstützt.
Schaltbewegungsübertragung in eine Mehrganggetriebenabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Durchgangsbohrung (17) ausgestattete Achse (2) eine Schnellspanneinrichtung aufnehmen kann.