Freirad

Freiradmechanismus

Ratschen Freiradmechanismus (Van Anden, 1869)

Im mechanisch oder Fahrzeugtechnik, a Freirad oder Übersteuerung der Kupplung ist ein Gerät in a Übertragung Das löst die Antriebswelle Aus der angetriebenen Welle, wenn sich die angetriebene Welle schneller dreht als die Antriebswelle. Ein Overdrive wird manchmal fälschlicherweise als Freirad bezeichnet, aber ansonsten nicht miteinander verbunden.

Der Zustand einer angetriebenen Welle, die sich schneller dreht als seine Antriebswelle Fahrräder Wenn der Fahrer anhält Pedaling. In einem Fahrrad mit festem GangOhne Freilauf treibt das Hinterrad die Pedale um.

Ein analoge Zustand existiert in einem Automobil mit einer Schaltgetriebe bergab gehen oder eine Situation, in der der Fahrer den Fuß von der GaspedalSchließen der Gaspedal: Die Räder fahren den Motor, möglicherweise bei einer höheren Drehzahl. In einem ZweitaktmotorDies kann katastrophal sein - wie viele zwei Schlaganfallmotoren von a abhängen Treibstoff/Öl Mischung für Schmierung, ein Kraftstoffmangel am Motor hungert Öl aus dem Hunger Zylinder, und die Kolben kann bald ergreifen und umfangreiche Schäden verursachen. Saab benutzte ein Freilaufsystem in ihrem Zwei-Takt-Modelle aus diesem Grund und pflegte es in der Saab 96 V4 und früh Saab 99 zum besseren Kraftstoffeffizienz.

Mechanik

Das einfachste Freilaufgerät besteht aus zwei Sägenzahnbändern. Frühling-Laden Sie mit den gezahnten Seiten zusammen, die mit den gezahnten Seiten zusammen drücken, etwas wie a Ratsche. Die Sägenzähne des Antriebsscheibenschlosses mit den Zähnen der angetriebenen Scheibe drehen, wodurch sie mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht werden. Wenn sich die Antriebsscheibe verlangsamt oder hört, sich zu drehen .

Ein raffinierteres und robusteres Design hat federbelastete Stahl Walzen In einem angetriebenen Zylinder. In einer Richtung drehen die Walzen, wobei der Zylinder sich unisono dreht. Langsamer oder in die andere Richtung drehen, rutschen die Stahlwalzen einfach in den Zylinder.

Die meisten Fahrrad-Freiräder verwenden eine intern stufenzahnige Trommel mit zwei oder mehr federbelasteten, gehärteten Stahl Schmerzen um die Last zu übertragen. Weitere Schmerzen helfen dabei, den Verschleiß zu verbreiten und eine größere Zuverlässigkeit zu gewährleisten, obwohl das Gerät nicht in Toleranzen erfolgt, die normalerweise nicht in Fahrradkomponenten zu finden sind, wird gleichzeitig selten erreicht.

Vorteile und Nachteile

Ein Freilaufmechanismus fungiert von Natur aus als automatisch Kupplung, damit es möglich ist, die Gänge in einem Handbuch zu wechseln Getriebe, entweder auf oder nach unten, ohne das Kupplungspedal zu bedrängen, die Verwendung der manuellen Kupplung auf den Start vom Stillstand oder zum Stoppen einschränken. Der Saab -Freilauf kann vom Fahrer durch Drücken oder Ziehen eines Hebels vom Fahrer eingesetzt werden. Dies sperrt oder entsperren die Hauptwelle mit dem Freirad -Hub.

Ein Freirad produziert auch etwas besser Kraftstoffverbrauch auf Vergasermotoren (ohne Kraftstoffverringerung der Motorbremse) und weniger Verschleiß auf der manuellen Kupplung, führt jedoch zu mehr Verschleiß auf dem Bremsen da es keine Leistung mehr gibt Motorbremsen. Dies kann Freilaufübertragungen für den Einsatz gefährlich machen Lastwagen und Automobile eingefahren Berg Regionen als längere und kontinuierliche Anwendung von Bremsen Um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu begrenzen, führt bald zu einer Überhitzung des Bremssystems, das kurz nach einem Gesamtfehler gefolgt ist.

Verwendet

Landwirtschaftliche Geräte

In landwirtschaftlichen Geräten a Übersteuerung der Kupplung wird normalerweise auf verwendet Heubäder und andere Geräte mit einem hohen Trägheit Belastung, insbesondere in Verbindung mit a Traktor Ohne Leben Power-Start (PTO). Ohne eine lebende PTO kann eine hohe Trägheitsbelastung dazu führen, dass der Traktor auch dann weiter vorwärts geht, wenn die Fußkupplung depressiv ist, was zu einem unsicheren Zustand führt. Durch das Trennen der Last von der PTO unter diesen Bedingungen verbessert die Übersteuerungskupplung die Sicherheit. In ähnlicher Weise sind viele nicht "Push" Zylinder Rasenmäher Verwenden Sie einen Freilauf, um die Klingen zu fahren: Diese sind ausgerichtet oder kettengetrieben, um mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, und der Freirad verhindert ihre Schwung in umgekehrter Richtung durch das Laufwerk übertragen werden, wenn die Maschine gestoppt wird.

Motorstarter

Eine Freilaufbaugruppe wird auch bei Motorstartern als eine Art Schutzvorrichtung häufig verwendet. Startermotoren Normalerweise müssen Sie bei 3.000 U / min drehen, damit der Motor sich umdreht. Wenn der Schlüssel für jede Zeit nach dem Start des Motors in der Startposition gehalten wird, kann sich der Starter nicht schnell genug drehen, um mit dem Schwungrad Schritt zu halten. Wegen des Extrems Zahnradverhältnis Zwischen Starterausrüstung und Schwungrad (ca. 15 oder 20: 1) würde es den Starterkernen mit gefährlich hohen Geschwindigkeiten drehen, was zu einer Explosion führt, wenn die Zentripetalkraft Das Handeln auf die im Anker verwundenen Kupferspulen kann dem nicht mehr widerstehen äußere Kraft auf sie handeln. In Startern ohne Freilauf oder überrungener Kupplung wäre dies ein großes Problem Schwungradwürde gezwungen sein, zwischen 15.000 und 20.000 U / min zu drehen. Sobald der Motor umgedreht wurde und läuft, setzt der überrungene Kupplung den Starter vom Schwungrad frei und verhindert, dass die Zahnräder während des Laufens des Motors (wie in einem zufälligen Drehen des Zündschlüssels) neu meshieren. Eine Freiradkupplung wird jetzt in vielen Motorrädern mit einem elektrischen Startermotor verwendet. Es wird als Ersatz für die verwendet Bendix Drive Wird bei den meisten Auto -Startern verwendet, weil es die elektrischen Anforderungen des Startsystems verringert.

Fahrzeugübertragungen

Zusätzlich zu den oben aufgeführten Automobilanwendungen (d. H. In zwei Takt-Motorfahrzeugen und frühen Vier-Takt-Saabs) wurden Freiräder in einigen luxuriösen oder hochkarätigen herkömmlichen Autos (wie z. Packard, Rover und Kabel) von den 1930er bis 1960er Jahren. Einige Motoren dieser Zeit tendierten auch dazu, Öl vorbei an der Kolbenringe unter Bedingungen mit geschlossener Drosselklappe und hoher Motordrehzahl, wenn das leichte Vakuum in der Brennkammer in Kombination mit hohem Öldruck und einem hohen Grad an Splashschmierung Von der schnell drehenden Kurbelwelle würde das Öl in die Brennkammer eingehen.

Der Freirad bedeutete, dass der Motor bei der Überrannung zu seiner Leerlaufgeschwindigkeit zurückkehrte, wodurch das Geräusch sowohl des Motors als auch des Getriebes und des Verringerung des Ölverbrauchs erheblich reduzierte. Der Mechanismus könnte normalerweise gesperrt werden, um bereitzustellen Motorbremsen wenn benötigt. Ein Freirad wurde auch im Original verwendet Land Rover Fahrzeug von 1948 bis 1951. Das freie Fahrradantrieb vom Getriebe bis vorne Achse, die sich auf der Überrannung entließ. Dies ermöglichte es dem Fahrzeug, dauerhaft zu sein 4-Rad Antrieb System durch Vermeiden von „Aufwickeln“ -Kräften bei der Übertragung. Dieses System arbeitete, produzierte jedoch eine unvorhersehbare Handhabung, insbesondere unter rutschigen Bedingungen oder beim Abschleppen und wurde durch ein herkömmliches wählbares 4WD -System ersetzt.

Während des Zweiten Weltkriegs wurden die militärischen Volkswagen Fahrzeuge von produziert KDF (Kübelwagen, Schwimmwagen) wurden mit a ausgestattet Zf Differential beschränkt System bestehend aus zwei Freirädern, die die gesamte Motorleistung auf die langsamste Drehung der beiden Räder schickten.^[1]

Andere Autohersteller montierten einen Freirad zwischen Motor und Getriebe als Automatikform Kupplung. Sobald der Fahrer die Gaslöschung freigelassen hat und das Fahrzeug auf der Überrannung war, löste sich der Freilauf und der Fahrer konnte die Gänge wechseln, ohne das Kupplungspedal zu verwenden. Diese Funktion erschien hauptsächlich auf großen Luxusautos mit schweren Klauen und Getriebe ohne Synchromeshwie der Freilauf eine glattere und ruhigere Veränderung erlaubte. Citroën kombiniert einen Freilauf und a Zentrifugalkupplung Um den sogenannten "Ampeln" zu machen, mit dem der Fahrer starten, anhalten und die unteren Gänge wechseln lassen, ohne die Kupplung zu verwenden. Dies war eine Option auf Citroën 2cvs und seine Derivate und, wie der Name impliziert, wurde als Vorteil für das Fahren in überlasteten städtischen Gebieten vermarktet. Ebenso das Saab 93 war mit einem optionalen verfügbar Saxomat Kupplung.

Eine häufige Verwendung von Freilaufmechanismen ist bei automatischen Getriebe. Zum Beispiel traditionelle hydraulische Generalmotorenübertragungen wie die Turbo-Hydramatik 400 liefern das Freilauf in allen Gängen, die niedriger als der ausgewählte Gang sind. Wenn z. B. wenn der Ausrüstungsauswahlauswahl an einem Dreigang-Getriebe als "Laufwerk" gekennzeichnet ist engagiert, aber nicht im zweiten oder dritten Gang; Wenn in 'Drive' es freie Wheels im ersten oder zweiten Mal; Schließlich, wenn es in niedrig ist, wird es in keiner Ausrüstung freigelassen. Dadurch können der Fahrer einen niedrigeren Bereich auswählen, um das Motorbremsen bei verschiedenen Geschwindigkeiten bereitzustellen, beispielsweise beim Abstieg eines steilen Hügels.

Overdrive -Einheiten Hergestellt von Laycock de Normanville Verwendet einen Freilauf, um einen reibungslosen Gangwechsel zwischen dem gesperrten Modus (1: 1) und dem Overdrive -Modus ohne Verwendung des konventionellen zu erleichtern Kupplungspedal. Der Freirad würde die ausgehende Achse in der kurzen Übergangszeit zwischen dem an die ausgehende Achse sperren konische Kupplung Für den gesperrten Modus wird das Auslösen und die Kupplung für den Overdrive -Modus eingeladen.^[2]

Fahrräder

Im älteren Fahrradstil, bei dem der Freilaufmechanismus in der Zahnradmontage enthalten ist, wird das System als a genannt Freirad, während der neuere Stil, in dem sich der Freiradmechanismus im Hub befindet, als a genannt wird Freehub.

Hubschrauber

Freiräum werden auch in verwendet Rotorcraft. So wie sich die Räder eines Fahrrads schneller drehen müssen als die Pedale, müssen die Klingen eines Rotorcrafts schneller als seine Antriebsmotoren drehen können. Dies ist besonders wichtig bei einem Motorausfall, bei dem ein Freirad im Hauptgetriebe die Haupt- und Schwanzrotorsysteme unabhängig vom Antriebssystem weiter dreht. Dies sorgt für eine fortgesetzte Flugkontrolle und eine Autorotation Landung.

Geschichte

1869 erfand William van Anden aus Poughkeepsie, New York, USA das Freilauf für die Fahrrad.^[3] Sein Design platzierte ein Ratschengerät in der Hub des Vorderrads (das angetriebene Rad auf ''Velocipede'Designs der Zeit), die es dem Fahrer ermöglichten, sich vorwärts zu treiben, ohne ständig zu treten.^[4] Zunächst lehnten Fahrradbegeisterte die Idee eines Freirades ab, weil sie glaubten, dass dies die mechanischen Funktionen des Fahrrads erschweren würde.^[5] Fahrradbegeisterte glaubten, dass das Fahrrad ohne zusätzliche Mechanismen wie dem Freilauf so einfach wie möglich bleiben sollte.^[6]

In Großbritannien wurde 1881 ein Roller -Freilauf von J. White und G. Davies von Coventry Machinist Co. patentiert ^[7] und an das Chelseymore -Dreirad angepasst Sicherheitsrad waren Linley und Biggs Ltd (Handel als die Whippet Cycle Syndicate) der einen Freilauf aus dem Sommer 1894 ausmachte, teilweise, um den Betrieb ihres 2-Gang-Protaner-Ganges zu unterstützen. Bis 1899 gab es jedoch eine weit verbreitete Einführung in der britischen Fahrradherstellung des Freirades, das normalerweise mit der Back-Pedal-Bremse kombiniert wurde, und es wurden Conversions für bestehende Fahrräder angeboten.^[8][9]

1899 war das gleiche System in Amerika als das bekannt.Rücktrittbremse, “Die Fahrer bremsen ließ, indem sie rückwärts treten und den Freiradmechanismus beinhalteten.^[10] Um die Jahrhundertwende umfasste Fahrradhersteller in Europa und Amerika den Freiradmechanismus in den meisten ihrer Fahrräder, aber jetzt wurde der Freilauf in den Heck eingebaut Kettenrad eines Fahrrads im Gegensatz zu Van Andens anfänglichem Design.^[11]

1924 stellte die französische Fahrradfirma Le Cyclo ein Gangradverschiebungsrad mit einem Freilaufrad mit zwei Kettenrädern vor, das es den Fahrern ermöglichte, mit einfacherem bergauf bergauf zu gehen. In den späten 1920er Jahren begann Le Cyclo sowohl vorne als auch hinten zu benutzen Umwerfer in Kombination mit einem Doppel Kettenring, das Fahrrad doppelt so viele Zahnräder geben. In den frühen 1930er Jahren erfand Le Cyclo einen Freilaufrad mit vier Kraftstoffen, und einige Jahre später kombinierte das Unternehmen den Vierfahrrad mit einem Dreifachkettenrang mit dem Fahrrad zwölf Zahnräder.^[12]

In den 1960er und 1970er Jahren stellten japanische Hersteller ihre eigenen Versionen des Umwerferes ein. Die japanische Fahrradfirma, SuntourBemerkenswerterweise führte das schräge Parallelogramm hinter dem Umwerfer im Jahr 1964 ein, der im Laufe des Verschiebung der Riemenscheibe näher an den jeweiligen Zahnradkoggen des Freirads näherte, was eine glattere und bessere Verschiebung bietet als europäische Versionen der Zeit. Diese Version des Umwerferes wurde zum Standard, als das Patent von Suntours in den 1980er Jahren abgelaufen ist und immer noch das Modell für die heutigen Entwürfe ist.^[13]

Siehe auch

• Slipperkupplung
• Sprag -Kupplung
• Saab 96

Verweise