Der Freilauf (auch Überholkupplung) ist eine Vorrichtung, die einen Teil eines Antriebstranges von der Drehbewegung entkoppelt, wenn sich die Lastverhältnisse ändern.
Insbesondere wird dies beim Fahrrad genutzt. Hierbei befindet sich der Freilauf in der Hinterradnabe eines Fahrrades. Die Pedale und die Kette werden von der Drehbewegung des Rades entkoppelt, sobald der Radfahrer mit dem Treten aufhört bzw. langsamer tritt, als es entsprechend der Übersetzung zum Halten der momentanen Geschwindigkeit notwendig wäre. Freiläufe können mit der Rücktrittbremse eine geschlossene Einheit bilden; diese Bauart ist vor allem in Deutschland sehr beliebt (Torpedo-Freilaufnabe).
Freiläufe werden entweder mit:
- Sperrklinken oder
- 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 Pfeil zeigt die Drehrichtung des Antriebs an. Die Federn drücken die Klemmkörper leicht zwischen das innenliegende Klemmkörpergehäuse und den Außenring, so dass sich die Klemmkörper abhängig von deren Drehung in ihren Aufnahmeräumen verschieben. Weil sich die Aufnahmeräume der Klemmkörper von den Federn weg verjüngen, ist das übertragene Drehmoment größer, je weiter das Klemmkörpergehäuse gegenüber dem Außenring verdreht wird. 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 muss dazu so gewählt werden, dass er kleinergleich dem Arcustangens der Gleitreibungszahl µ ist.
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.
Starrer Gang (Starrlauf)
Im Gegensatz zum Freilauf sind beim starren Gang bzw. „Starrlauf“ die Pedale immer mit dem Hinterrad verbunden. In den Anfängen des Radfahrens besaßen mit Starrlauf ausgerüstete Gebrauchsräder meist Fußrasten an der Gabel, auf denen der Radfahrer bei Bergabfahrt seine Füße abstellen konnte. Gebremst wurde das Fahrrad durch Gegenhalten beim Treten.
Der starre Gang besitzt heute nur noch bei Fahrrädern für Bahnrennen, im Kunstradsport, Radball und in der Akrobatik eine Bedeutung.
Weitere Anwendungen
Weitere Anwendungen finden Freiläufe:
- Drehkreuz im Supermarktund bei einfachen Drehtüren
- Anlasser von Verbrennungsmotoren.
- Schaltbare Freilaufnaben werden teilweise bei Fahrzeugen mit zuschaltbarem Allradantrieb verwendet, sie wurden auch bei Zweitaktmotorgetrieben eingesetzt.
- in Duktorantrieben von Offset-Druckmaschinen
- Papiereinzug von Kopiergeräten
- als Rücklaufsperre in Förderanlagen und Winden
- Drehzahlausgleich in Transportanlagen
- Sicherheitskupplung in Mischern
- Aufzieheinrichtung von Hochspannungsschaltern
- Schaltelement in Textilmaschinen
- Überholkupplung in Verpackungsmaschinen
- in der Anwerferkurbel von Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren
- im Modellbau
- Landmaschinen: (Ladewagen, Dungstreuer, Kompostierungsanlagen)
- Nähmaschinen
- mathematische Rechenmaschinen