Freiläufe sind Maschinenelemente, die in eine Richtung eine Drehbewegung (Leerlauf) zulassen und in die Gegenrichtung ein Drehmoment abstützen bzw. übertragen.
Über die Antriebsseite erfolgt die Kraftübertragung auf die Abtriebsseite. Das Drehmoment kann beliebig über den Außen- oder über den Innenring aufgebracht werden.
Bei einer Drehbewegung in Leerlaufrichtung gleiten die Klemmkörper an den rotierenden Laufflächen der Ringe (Gleitreibung). Das Drehmoment des Antriebs wird nicht auf die Abtriebsseite übertragen.
Innen- und Außenring definieren eine konstante Spalthöhe h0 (Startspalt), in der die Klemmkörper in Leerlaufrichtung auf den Laufbahnen der Ringe gleiten.
Die Anfederung der Klemmkörper gewährleistet den ständigen
Kontakt zwischen Klemmkörpern und Laufringen.
Erfolgt eine Drehbewegung gegen die Leerlaufrichtung, entsteht Kraftschluss durch Haftreibung an den Kontaktflächen zwischen Laufringen und Klemmkörpern. Das Drehmoment wird über die Klemmkörper übertragen.
Mit ansteigender Kraftübertragung richten sich die Klemmkörper zwischen den Laufringen auf und vergrößern den Klemmspalt auf die Spalthöhe h (elastische Verformung). Die Anschlussteile werden dabei relativ zueinander um den Winkel ∂(delta) verdreht.
Das Aufrichten der Klemmkörper endet, sobald ein Kräftegleichgewicht zwischen dem anliegenden Drehmoment und den Reaktionskräften im Freilauf hergestellt ist. Anschließend erfolgt die Mitnahme bzw. Kraftübertragung auf die Abtriebsseite.
Der Verdrehwinkel ∂ ist notwendig zum Aufbau des Kräftegleichgewichts.
Wechselt die Drehrichtung von der Klemmrichtung in die Leerlaufrichtung, erfolgt die Verdrehung in umgekehrter Richtung. Die Klemmkörper nehmen ihre Leerlaufpositionen wieder ein. Dieser Schaltvorgang erfolgt mit hoher Wiederholgenauigkeit und Präzision.
