Freilauf (Mechanik)
Ein Freilauf kann ein Drehmoment nur in einer Drehrichtung übertragen. Bei Drehrichtungsumkehr, oder wenn die Drehzahl des eigentlich anzutreibenden Teils größer als die des treibenden Teils ist, wird die Verbindung selbsttätig gelöst. Beispiel ist der Freilauf in der Nabe eines Fahrrads. Das Hinterrad läuft frei weiter, wenn der Pedalantrieb langsamer betätigt (das Hinterrad überholt den Antrieb) oder angehalten wird.
Sperrklinkenfreiläufe klickern im Freilaufbetrieb, während die übrigen Freiläufe geräuschlos arbeiten.
An dem von Nicholas Cugnot bereits 1769 entwickelten Dampfwagen wurde das lenkbare Vorderrad über einen Freilaufmechanismus von den beiden Dampfzylindern angetrieben.[1] Der Fahrradfreilauf wurde 1889 von Ernst Sachs in Schweinfurt erfunden.
In der Zeichnung ist ein Freilauf mit Klemmrollen dargestellt. Der innere Pfeil zeigt die Drehrichtung des Antriebs an. Die Federn drücken die Klemmrollen leicht zwischen das mit den Klemmrollen zusammen rotierende Innenteil (im Fachjargon „Stern“ genannt) und den Außenring. Bei Drehmomentübertragung entstehen radiale Kräfte, so dass sich die Klemmrollen in ihren Aufnahmeräumen verkeilen. Durch passende Auswahl des Anstell- oder Klemmwinkels 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.
Wird der Verjüngungs- oder Klemmwinkel größer als arctan(µ) gewählt, rutscht der Freilauf und ist unzuverlässig.
Kehrt man die Drehrichtung um oder ist die äußere Drehzahl größer als die innere Drehzahl, rollen die Klemmrollen in Richtung der Feder, die Klemmung wird somit aufgehoben.
