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Zugstangenlagerung bei auflaufgebremsten Anhängerfahrzeugen Die Erfindung
betrifft eine Zugstangenlagerung bei auflaufgebremsten Anhängerfahrzeugen, bei der
die längsverschiebliche Zugstange an frei abrollbaren Wälzkörpern gelagert ist.
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Für die Lagerung längsverschieblicher Zugstangen bei Anhängerfahrzeugen,
bei denen durch die Zugstangenbewegung über ein Bremsgestänge die Betätigung der
Anhängerbremsen erfolgt oder die Zugstangenbewegung lediglich dazu dient, Fahrstöße
federnd aufzunehmen, werden bislang im allgemeinen Gleitlager verwendet. Zur Verminderung
der hierbei auftretenden Reibungswiderstände, die insbesondere bei stark kopflastigen
Einachsanhängern, wie z. B. Stalldungstreuern im voll beladenen Zustand, zufolge
der auf die Zugstangenöse in vertikaler Richtung wirkenden Kraftkomponente ein so
großes Ausmaß annehmen können, daß die Wirkungsweise der Auflaufbremsen beeinträchtigt
bzw. sogar vereitelt wird, ist bereits vorgeschlagen worden, die Zugstange an einer
oder mehreren Gleitrollen zu führen, die innerhalb des die Zugstange umgebenden
Gehäuses an ortsfesten Achsen drehbar gelagert sind.
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Zugstangenlagerungen mit Führung der längsverschieblichen Zugstange
an Wälzkörpern sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, beispielsweise mit im
Deichselrohr gelagerten Rollen, die in der Mitte eingeschnürt sind und paarweise
an entgegengesetzten Seiten der Zugstange anliegen. Zur Verminderung der Reibung
des in einem kastenförmig ausgebildeten Deichselrohr teleskopartig verschiebbar
angeordneten, ebenfalls als Kastenrohr ausgeführten vorderen Abschnittes der längsverschieblichen
Zugstange ist bei einem bekannten auflaufgebremsten Einachsfahrzeug im kastenförmigen
Vorderabschnitt der Zugstange eine Rolle drehbar gelagert, die, durch einen Wandausschnitt
des Zugstangenvorderteils hindurchragend, an der Innenfläche der oberen Wandung
des Deichselrohres abgestützt ist und an dieser Fläche beim Verschieben der Zugstange
entlangrollt.
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Bei einer anderen bekannten Auflaufbremse ist die mit I-förmigem Querschnitt
ausgeführte Zugstange auf Rollen gelagert, die zwischen den Innenflächen der Flansche
der Zugstange liegen. Die Achsen der Tragrollen, die an den Seitenwänden des kastenförmigen
Zugstangengehäuses festgelegt sind, greifen durch Langlöcher des Steges der I-förmigen
Zugstange hindurch. Beim Gegeneinanderverschieben des Zugstangengehäuses und der
Zugstange tritt nicht nur an den Lagerbohrungen der Rollen, sondern außerdem auch
zwischen den Längskanten der Langlöcher und den Rollenachsen eine Gleitreibung auf.
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Bekannt sind ferner Einrichtungen zur Entlastung der als Gleitlager
ausgebildeten Zugstangenlager von Vertikalkräften, insbesondere bei stark kopflastigen
Einachsanhängern, in der Form einer oder mehrerer kraftschlüssig auf die Zugstange
einwirkender Rollen, die an Winkelhebeln drehbar angeordnet sind. Die Winkelhebel
sind an festen Teilen der Zugeinrichtung schwenkbar gelagert und werden durch Zugfedern
im Sinne des Anpressens der Rollen gegen die verschiebliche Zugstange betätigt.
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Mit ortsfest gelagerten Rollen oder Walzen wird keine echte Rollreibung,
sondern nur eine Verminderung der Gleitreibung erreicht, und zwar im Verhältnis
des Außendurchmessers der Gleitrolle zum Durchmesser der sie tragenden Achse. Zwischen
der Gleitrolle und ihrer Lagerachse bleibt die kräfteverzehrende und einen großen
Betriebsverschleiß ergebende ungünstige Gleitreibung bestehen. Eine nennenswerte
Verminderung der Reibungsverluste könnte nur dadurch erzielt werden, daß das Verhältnis
des Durchmessers der Gleitrolle zum Durchmesser seiner Lagerachse außergewöhnlich
groß gewählt würde. Das läßt sich jedoch aus konstruktiven Gründen bei Anhängerfahrzeugen
nicht verwirklichen, weil einerseits die Lagerachse bei großen Lasten mit einem
die notwendige Festigkeit gewährleistenden Durchmesser ausgeführt werden muß und
andererseits ein stark vergrößerter Gleitrollendurchmesser eine große Bauhöhe des
die Zugstange umgebenden Gehäuses ergibt, die unwirtschaftlich teuer ist und Schwierigkeiten
in der Unterbringung anderer notwendiger Bedienungs-und Anbauteile, z. B. solcher
für den Zapfwellenanschluß, bereitet.
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Die als Gleitlager ausgeführten oder mit Gleitrollen ausgerüsteten
Lagerstellen bedürfen, zumal sie im
Fahrbetrieb starker Verschmutzung
ausgesetzt sind, sorgfältiger Wartung und ständiger Schmierung, wenn von ihnen eine
einigermaßen befriedigende Lebensdauer erwartet wird.
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Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, die längsverschiebliche
Zugstange von auflaufgebremsten Anhängerfahrzeugen an Kugelsätzen zu lagern. Die
die Kugelsätze bildenden Kugeln sind in den Raumwinkeln eines im Querschnitt rechteckigen
Zugstangengehäuses angebracht und so hintereinandergereiht, daß die zum gleichen
Satz gehörenden Kugeln unmittelbar einander berühren und die erste und die letzte
Kugel jedes Satzes gegen eine Stirnwand des Zugstangengehäuses abgestützt ist. Eine
freie Abrollbewegung der einzelnen Kugeln ist hierbei nicht möglich; die sich beim
Einschieben oder Ausziehen der Zugstange drehenden Kugeln rollen aneinander bzw.
an den Stirnwänden des Zugstangengehäuses ab. Hierbei entsteht eine Gleitreibung,
die noch größere Reibungsverluste ergibt, als sie bei der Führung der Zugstange
durch an festen Drehachsen gelagerte Rollen vorhanden ist.
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Bekannt ist schließlich eine Aufsattelkupplung für Anhängerfahrzeuge,
die eine hydraulisch betätigte Auflaufbremseinrichtung mit frei abrollbaren Kugeln
aufweist. Die Kugeln. sind in längs verlaufenden Nuten von zwei mit freiem Abstand
übereinander angeordneten, gegeneinander verschiebbaren Platten angeordnet, von
denen die eine mit dem Zugfahrzeug fest verbunden ist und die darüberliegende zweite
Platte das Aufnahmeglied für den Kupplungszapfen des Aufsattelfahrzeuges trägt.
Beim Gegeneinanderverschieben der beiden Platten rollen die Kugeln in den einander
gegenüberstehenden Nuten entlang. Die Länge der Verschiebungsstrecke beider Platten
ist dadurch begrenzt, daß die jeweils erste und letzte Kugel jedes Kugelsatzes gegen
das vordere bzw. das hintere Ende der Führungsnuten zur Anlage kommt. Die in je
zwei Nuten geführten Kugeln liegen unmittelbar gegeneinander. Sie haben demzufolge
bei der Verschiebungsbewegung der Platten an den jeweiligen Berührungspunkten nach
entgegengesetzten Seiten gerichtete Umfangsgeschwindigkeiten, wodurch nicht nur
erhebliche. Reibungsverluste, sondern auch eine starke Abnutzung der Kugeln verursacht
werden.
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Mit in Nutenpaaren geführten Kugeln wird eine einigermaßen befriedigende
Reibungsverminderung nur dann erzielt, wenn die Führungsnuten sehr genau gearbeitet
sind und die Durchmesser der einzelnen Kugeln völlig übereinstimmen. Diese Forderungen
können, da fertigungsbedingte Toleranzen unvermeidlich sind, in der Praxis nicht
erfüllt werden, zumal die Unternehmen, die Auflaufbremsen für Anhängerfahrzeuge
fertigen, im allgemeinen keine Werkzeugmaschinen besitzen, die das Fräsen von Nuten
mit außerordentlich genauen Abmessungen gestatten. Schon geringfügige Abweichungen
in der Gestaltung und in den Abmessungen der Nuten sowie der Durchmesser der in
ihnen laufenden Kugeln von den Sollmaßen können zu einem Verklemmen einzelner Kugeln
führen, wodurch dann bei der Verschiebungsbewegung der Platten erhöhte Reibungsverluste
entstehen.
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Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die Zugstangenlagerung
unter Verwendung von an der längsverschieblichen Zugstange und im Zugstangengehäuse
frei abrollbaren Wälzkörpern so auszubilden, daß die vorstehend bei den bekannten
Zugstangenlagern beschriebenen Mängel vermieden werden, die unvermeidlichen Reibungswiderstände
auf ein Mindestmaß verringert und die der Reibung ausgesetzten Teile einem nur geringen
Betriebsverschleiß unterworfen sind, unabhängig davon, ob sie regelmäßig ausreichend
geschmiert werden oder nicht.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen der Zugstange
und den Wandungen des Zugstangengehäuses nur ein einzelner bzw. an der Oberseite
und an der Unterseite je ein einzelner Wälzkörper angeordnet ist, der in der einen
bzw. in beiden Abrollrichtungen gegen federbelastete, verschiebbare Querwände abgestützt
ist.
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Bei dieser Anordnung ist einerseits ein Reibungsverlust durch gegenseitiges
Berühren mehrerer Laufkugeln vermieden und andererseits sichergestellt, daß der
einzelne Wälzkörper nicht unkontrollierbare Verschiebungsbewegungen zwischen der
Zugstange und dem Zugstangengehäuse ausführt, die dann zustande kommen, wenn die
Zugstange ganz oder teilweise von vertikalen Druckkräften entlastet wird. Der Wälzkörper
würde dadurch in eine Stellung kommen, derzufolge er nicht mehr auf der gesamten
Verschiebungsstrecke der Zugstange eine freie Abrollbewegung vollführt, sondern
vorzeitig gegen das eine oder andere Ende des Zugstangengehäuses anschlägt, so -daß
er dann als feststehender Gleitkörper wirkt, der einem großen Reibungsverschleiß
ausgesetzt ist, einseitig abgeflacht wird und dann nicht mehr in der Lage ist, die
Funktion eines Wälzkörpers auszuüben. Der einzelne Wälzkörper nimmt nur wenig Platz
in Anspruch und kann daher ohne Vergrößerung der bislang üblichen Abmessungen des
die längsverschiebliche Zugstange umgebenden Gehäuses in dieses eingebaut werden.
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Die frei abrollbaren Wälzkörper können in bekannter Weise als Walzen,
Rollen oder Kugeln ausgebildet sein. Zweckmäßig ist es, die Bpite des walzen- oder
kugelförmigen Wälzkörpers so zu bemessen, daß er durch die Seitenwände des Zugstangengehäuses
geführt ist und somit der Zugstange bei der Verschiebungsbewegung eine Seitenführung
gibt. Dies trägt ebenfalls noch zu einer Verminderung der Reibungsverluste bei.
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Zur Erzielung einer Seitenführung der Zugstange können vorteilhafterweise
auch andere, im Maschinen-und Vorrichtungsbau bekannte- Maßnahmen Anwendung finden;
beispielsweise kann der Wälzkörper aus einer in bekannter Weise in der Mitte nach
einer Kreisbogenlinie eingeschnürten Walze bestehen, die auf einem mit mindestens
teilweise gerundeter Querschnittsform ausgeführten Zugstangenabschnitt und auf einer
an der Arbeitskante entsprechend gerundeten Führungsleiste der Gehäusewand rollt.
Ist der Wälzkörper eine Kugel, so kann diese, wie im Maschienbau bekannt, in Prismenführungen
der Zugstange und des Zugstangengehäuses geführt sein.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen vertikalen Längsmittelschnitt durch die Zugstangenlagerung
einer mit einer Rückfahrsperre und einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Ansprechschwelle
ausgerüsteten Auflaufbremse, F i g. 2 einen horizontalen Längsmittelschnitt durch
die Zugstangenlagerung nach F i g. 1, F i g. 3 einen Querschnitt nach der Linie
III-III der Fig.1.
F i g. 4 und 5 der F i g. 3 entsprechende Querschnitte
durch die Zugstangenlagerung mit Wälzkörpern, die gleichzeitig der Seitenführung
der Zugstange dienen, F i g. 6 und 7 Längsmittelschnitte durch zwei Ausführungsformen
der Zugstangenlagerung mit je einem an der Oberseite und an der Unterseite der Zugstange
angeordneten Wälzkörper, F i g. 8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der
F i g. 6 und F i g. 9 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Zugstangenlagerung,
bei der der Wälzkörper zwischen zwei beweglichen, federnd nachgiebigen Wänden eingespannt
ist.
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1 bezeichnet die am Vorderende mit einer Zugöse 2 versehene Zugstange
und 3 das die Zugstange umschließende kastenförmige Gehäuse, das in üblicher Weise
mit der Zugdeichsel eines mehrachsigen Anhängerfahrzeuges bzw. eines Einachs-Anhängerfahrzeuges
fest verbunden ist. Die Zugstange 1 ist in einem vorderen Lager und in einem hinteren
Lager, die beide in das Kastengehäuse 3 eingebaut sind, in der Achsrichtung längsverschiebbar
geführt.
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Das hintere Lager ist beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 in der
bislang üblichen Art als Gleitlager ausgebildet, wobei der mit kreisrundem Querschnitt
ausgeführte Zugstangenabschnitt 1 a der Zugstange 1 einen innenseitig im Gehäuse
eingeschweißten Lagerkörper 4 mit einer Bohrung, in die eine Buchse 5 eingesetzt
ist, durchgreift. Das vordere Zugstangenlager, in welchem die Zugstange 1 mit einem
Vierkantabschnitt 1b verschiebbar, jedoch undrehbar geführt ist, weist lediglich
an der Unterseite und an den beiden Seiten ortsfeste Gleitflächen auf, die aus an
den Seitenwänden des Kastengehäuses 3 angeschweißten Flachstählen 6 bzw. einem U-förmigen
Stahlprofil bestehen. An der Zugstangenoberseite hingegen ist das Zugstangenvorderlager
aus einem Wälzkörper gebildet, und zwar im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 aus
einer an den beiden Enden abgefasten, zylindrischen Walze 7. Diese ist im Durchmesser
und in der Länge so bemessen, daß sie den freien Raum zwischen der Oberseite des
vierkantigen Zugstangenabschnittes 1 b und der Decke des Kastengehäuses 3 voll ausfüllt
und die beiden Walzenenden lückenlos gegen die Seitenwände des Kastengehäuses 3
anliegen (s. F i g. 1 und 3).
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Der Raum zur Unterbringung der Walze 7 ist nach vorn durch die Kastenvorderwand
3 a, die einen ausreichend groß bemessenen Ausschnitt 8 für den Durchtritt der Zugstange
1 aufweist, und nach hinten durch eine federnd nachgiebige Querwand 9 abgegrenzt,
die aus einer im freien Raum oberhalb des Vierkantabschnittes 1 b der Zugstange
1 eingesetzten, kurzen U-Schiene besteht. Gegen die U-Schiene drückt das nach vorn
gerichtete Ende einer vorgespannten Schraubenfeder 10, deren anderes Ende gegen
eine an der Gehäusedecke angeschweißte Platte 11 abgestützt und an einem Zapfen
12 der Platte 11 festgelegt ist. Die Vorschubbewegung der Querwand 9 kann durch
einen nicht gezeichneten Anschlag so begrenzt werden, daß in der äußersten Vorschubstellung
der Querwand 9 deren Abstand von der Kastenvorderwand 3 a etwas größer ist als der
Durchmesser der Walze 7, wie dies in F i g. 1 deutlich erkennbar ist.
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Beim Einschieben der Zugstange 1 vollführt die Walze 7 zwischen der
Zugstangenobereite und der Kastendecke eine in F i g. 1 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn
ablaufende Rollbewegung, wobei sie die Querwand 9 unter Zusammendrücken der Feder
10 ein wenig nach hinten verschiebt. Da die Walze 7 sich hierbei auf ben einander
gegenüberstehenden ebenen Flächen der Kastendecke und des Zugstangenabschnittes
1 b frei abwälzen kann, findet an der Zugstangenoberseite eine reine Rollreibung
statt, die bekanntlich wesentlich kleiner ist als eine Gleitreibung bzw. als die
Reibung zwischen einer ortsfesten Lagerachse und einer an dieser gelagerten Rolle.
Auf diese Weise werden die Reibungskräfte, die namentlich bei stark kopflastigen
Einachs-Anhängerfahrzeugen in sehr starkem Maße an der Oberseite der längsverschieblichen
Zugstange 1 auftreten können, auf ein erträgliches Maß verringert, und zugleich
wird der bei Gleitlagern recht erhebliche Reibungsverschleiß fast vollständig ausgeschaltet.
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Beim Anziehen der Zugstange 1 rollt die Walze 7 im Uhrzeigerdrehsinn
bis zur Anlage gegen die Kastenvorderwand 3 a nach vorn. Nach Erreichen dieser Endlage
kann die Walze 7 zwar nicht weiter nach vorn rollen, sich aber immer noch frei drehen,
so daß sie die weitere Ausziehbewegung der Zugstange nicht behindert. Zur Begrenzung
der Ausziehbewegung dient in bekannter Weise eine Anzugsfeder 13, die zwischen einem
Stellring 14, der durch einen Querbolzen 15 an der Zugstange 1 festgelegt ist, und
zwischen der nach hinten gekehrten Stirnseite des Lagerkörpers 4 angeordnet ist.
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Der Stellring 14 ist zugleich Bestandteil einer Vorrichtung zur Erzeugung
einer Ansprechschwelle. Diese Vorrichtung ist so ausgebildet, daß die bremshindernde
Kraft auf dem ersten Teil der Einschiebestrecke der Zugstange 1 allmählich ansteigt
und nach Überschreiten eines Maximalwertes der Ansprechschwelle rasch abfällt. Diese
Arbeitsweise wird herbeigeführt durch zwei mit dem Stellring 14 zusammenwirkende
Biegefedern 16, die schwach geknickt oder gebogen gestaltet und an den Seitenwänden
des nach hinten verlängerten Kastengehäuses 3 durch Niete befestigt sind. ' Die
Auflaufbremse kann, wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, mit einer Rückfahrsperre,
die aus einem federbelasteten, schwenkbaren Verriegelungshebel besteht, sowie mit
einem Hebel zur Handbetätigung der Anhängerbremsen ausgerüstet sein. Der Handbetätigungshebel
kann durch Anschluß eines Seiles in bekannter Weise zu einer Abreißsicherung vervollständigt
werden.
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Der Anschluß des Bremsgestänges 31 an die Zugstange 1 erfolgt über
einen Umlenkhebel 30, gegen den ein an der Unterseite des Vierkantabschnittes 1
b der Zugstange angeschweißter Ansatz 55 oder das untere Ende des Handbetätigungshebels
wirkt. Statt dessen kann, wie in F i g. 1 und 2 mit strichpunktierten Linien angedeutet,
das Bremsgestänge auch an ein Glied 33 angeschlossen sein, das an dem außerhalb
des Kastengehäuses 3 liegenden, nach hinten verlängerten Abschnitt 1c der Zugstange
befestigt ist.
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Mit der Zugstange 1 kann ferner eine Dämpfereinrichtung verbunden
sein. Für das Anbringen des Dämpferaggregates sind am hinteren Ende des Verlängerungsabschnittes
1 c der Zugstange 1 Querbohrungen 34 vorgesehen.
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Der frei abrollbare Wälzkörper für die Zugstangenlagerung kann in
Abänderung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels so ausgebildet sein,
daß
er der Zugstange 1 bei deren Längsverschiebung eine Seitenführung gibt. Die F i
g. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer solchen Zugstangenlagerung. In
F i g. 4 besteht der Wälzkörper aus einer Kugel 7a, die in dreieckförmigen Nuten
51 der verstärkt ausgeführten Decke des Gehäuses 3 und des im Bereich der Lagerstelle
befindlichen Vierkantabschnittes 1 b der Zugstange liegt. Beim Ausführungsbeispiel
nach F i g. 5 ist als Wälzkörper eine in der Mitte nach einer Kreisbogenlinie eingeschnürte
Globoidwalze 7 b vorgesehen. Sie läuft zwischen dem in diesem Fall im Bereich der
Lagerstelle mit kreisrundem Querschnitt ausgeführten Zugstangenabschnitt 1 b' und
einer an der Decke des Gehäuses befestigten Profilleiste 52, die aus einer im Querschnitt
halbrunden Stahlstange gebildet ist. Die Globoidwalze 7 b gibt der Zugstange 1 eine
zuverlässige Seitenführung, ohne daß die Walze ihrerseits gegen die Seitenwandungen
des Kastengehäuses 3 abgestützt werden muß.
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Wenn es erwünscht ist, auch die an der Unterseite der Zugstange 1
auftretenden Reibungskräfte zu verringern, die z. B. bei Einachsanhärigern mit zunehmender
Verschiebung der Last zum Fahrzeugheck hin beträchtlich anwachsen können, können
Wälzkörper, beispielsweise Walzen 7 in der in F i g. 1 gezeigten Ausführung und
Anordnung sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der Zugstange 1 zwischen
diese und die Decke bzw. den Boden des Kastengehäuses 3 eingebaut werden, wie in
F i g. 6 veranschaulicht. Die Kastendecke und der Kastenboden sind hierbei aus Blechplatten
53 gebildet, die zwischen die Kastenseitenwände eingeschweißt und an den vorderen
sowie an den hinteren Enden gegen die Zugstange 1 umgebogen sind. An den umgebogenen
Plattenabschnitten 53' können die Druckfedern 10 abgestützt werden, die die beweglichen
Querwände 9 gegen die zylindrischen Wälzkörper vorschieben.
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Weiterhin ist es im Sinne -der Erfindung möglich, nicht nur das Vorderlager,
sondern auch das Hinterlager der Zugstange 1 ein- oder beidseitig mit Wälzkörpern
auszurüsten. In F i g. 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher je ein
Wälzkörper in Gestalt einer zylindrischen Walze 7 in dem Vorderlager an der Zugstangenoberseite
und in dem Hinterlager an der Zugstangenunterseite eingebaut ist.
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Abweichend von den vorbeschriebenen Beispielen, bei denen der Wälzkörper
durch nur eine federnd nachgiebige Querwand 9 von hinten her belastet ist, ist bei
der Anordnung nach F i g. 9 der Wälzkörper zwischen zwei von beiden Seiten her wirkende,
federnd nachgiebige Querwände 9, 9' eingespannt. Bei Anwendung einer Kugel 7a als
Wälzkörper kann das Kastengehäuse 3 in der Querrichtung zweckmäßigerweise so bemessen
werden, daß die Kugel 7a gegen die beiden Seitenwände des Gehäuses anliegt.
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Statt den bzw. die Wälzkörper einseitig oder beidseitig mit Federkräften
zu belasten, um so eine gewisse Lagensicherung herbeizuführen, kann man eine Lagensicherung
in wesentlich vollkommenerer Weise auch dadurch erreichen, daß jeder Wälzkörper
mit den Rollflächen in formschlüssigen Eingriff gebracht wird. Dies läßt sich auf
verschiedene Art verwirklichen, beispielsweise dadurch, daß die als Wälzkörper dienenden
Walzen an ihren beiderseitigen Enden mit Verzahnungen oder Stacheln versehen werden,
die in entsprechende Ausnehmungen der Rollflächen eintreten. In diesem Fall empfiehlt
es sich, die Eingriffsstrecken für die Verzahnungen bzw. Stacheln aus elastischem
Kunststoff oder Gummi herzustellen, damit auch hierbei der Verschleiß der formschlüssig
ineinandergreifenden Teile möglichst klein bleibt.