Freilauf (Mechanik)
Der Freilauf (auch Überholkupplung) ist einen Teil eines Antriebsstranges von der Drehbewegung des restlichen Antriebstranges entkoppelt, wenn sich die Lastverhältnisse ändern.
Insbesondere wird dies beim Fahrrad genutzt. Der Freilauf ist ein Bauteil im Hinterrad eines Fahrrades, das die Pedale und die Kette von der Drehbewegung des Rades entkuppelt, sobald der Radfahrer mit dem Treten aufhört. Freiläufe können mit der Rücktrittbremse eine geschlossene Einheit bilden; diese Bauart ist vor allem in Deutschland sehr beliebt.
Freiläufe werden entweder mit:
- Sperrklinken
- Klemmkörpern
ausgeführt. Diese Unterscheidung findet sich auch am Fahrrad. Sperrklinken klickern in der Freilaufstellung, während Klemmkörper völlig geräuschlos arbeiten.
Funktion
In der Zeichnung ist ein Freilauf mit Klemmkörpern dargestellt. Der innere Drehpfeil soll den Antrieb darstellen. Die Federn drücken die Klemmkörper leicht zwischen den Aussenring und dem innenliegenden Klemmkörpergehäuse, wobei der Aufnahmeraum der Klemmkörper sich von der Feder weg verjüngt. Folge ist, das der Klemmkörper je stärker zwischen Aussenring und Klemmkörpergehäuse gedrückt wird, je größer das Drehmoment ist. Durch passende Auswahl des Anstellwinkels des sich ausbildenden Klemmkeiles ist die Ausführung auch bei bester Schmierung - physikalisch bedingt - absolut rutschsicher, es herrscht der Zustand der Selbsthemmung. Der Verjüngungswinkel wird dazu kleinergleich dem Arcustangens der Gleitreibungszahl µ gestaltet.
Dreht sich die Drehrichtung um oder ist die äußere Drehzahl größer als die innere Drehzahl, rollen die Klemmkörper in Richtung der Feder, die Klemmung wird aufgehoben.
Starrlauf
Im Gegensatz sind beim Starrlauf die Pedale immer mit dem Hinterrad verbunden. Mit Starrlauf ausgerüstete Fahrräder besaßen meist Fußrasten an der Gabel, wo der Radfahrer bei Bergabfahrt seine Füße abstellen konnte. Gebremst wurde das Fahrrad durch Gegentreten.
Der Starrlauf besitzt heute nur bei noch bei Fahrrädern für Bahnrennen und Akrobatik eine Bedeutung.
Weitere Anwendungen
Weitere Anwendungen finden Freiläufe:
- Drehkreuz im Supermarkt
- Anlasser von Verbrennungsmotoren.
- Schaltbare Freilaufnaben werden teilweise bei Fahrzeugen mit zuschaltbarem Allradantrieb verwendet.
- in Duktorantrieben von Offset-Druckmaschinen
- Papiereinzug von Kopiergeräte
- als Rücklaufsperre in Förderanlagen und Winden
- Drehzahlausgleich in Transportanlagen
- Sicherheitskupplung in Mischer
- Aufzieheinrichtung von Hochspannungsschalter
- Schaltelement in Textilmaschinen
- Überholkupplung in Verpackungsmaschinen
- in der Anwerferkurbel von Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren
- im Modellbau
- Landmaschinen: (Ladewagen, Dungstreuer, Kompostierungsanlagen)
- Nähmaschinen