Freilauf

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Grundprinzip

Freilauf-Prinzipdarstellung Laufrichtung = mit Uhrzeigersinn, Klemmwirkung = gegen Uhrzeigersinn
Der Freilauf ist im allgemeinen zwischen der vorderen und der hinteren Antriebswelle angeordnet. Der Klemmstein- oder Klemmrollenfreilauf wirkt grundsätzlich wie der Fahrradfreilauf. Im Freilauf des PKW "Wartburg 353" werden die Rollen in einem Korb (Käfig) gehalten, der gegenüber dem Innenring um einen gewissen Winkel verdrehbar ist. Stirnseitige Zapfen im Korb und Klauen am Innenring begrenzen die Verdrehbarkeit.

Konstruktive Freilaufarten:

  • Innenfreilauf (Rollen einzeln angefedert)
  • Außenfreilauf (Rollen einzeln angefedert)
  • Klemmrollenfreilauf (Wartburg 311, 312, 353, 353W)
  • Klemmsteinfreilauf (Klemmsteine oder Klemmkörper gemeinsam angefedert)
Der Vorteil des Klemmsteinfeilaufs sind der zylindrische Körper des Innen- und Außenrings, welcher über eine hohe Übertragungsfähigkeit bei kleiner Abmessung verfügt.


Vorteil des Freilaufs [1]

Freilauf des W311-Getriebes (ältere Variante)
Bei plötzlichem Gaswegnehmen oder bei Gefälle (immer wenn das Fahrzeug "schiebt") unterbricht der Freilauf die Verbindung zum Motor. Der Motor kann nun bei frei rollendem Fahrzeug mit kleineren Drehzahlen laufen. Es ergeben sich folgende Vorteile:
  • Kraftstoffersparnis
  • Motorschonung
  • Vermeidung von Schieberuckeln
  • elastischere Fahrweise
  • Verbesserung der Laufruhe
  • Schalterleichterung beim Herunterschalten


Nachteil des Freilaufs [1]

Als Nachteil kann gelten, dass ein gewisser Bedienungsaufwand beim Sperren und Lösen des Freilaufs erforderlich ist. Der Freilauf muss gesperrt werden, wenn bei stärkerem Gefälle der Motor als Bremshilfe herangezogen werden soll.

Des weiteren ist der Freilauf beim Befahren vereister Straßen zu sperren. Beim "Wiedergasgeben" besteht die Gefahr, dass der Fahrer bei noch wirksamem Freilauf die Motordrehzahl zu schnell steigert, so dass die Klemmrollen stoßartig kuppeln und der "Antriebsstoß" entsteht, wobei Beschädigungen auftreten können.


Änderungsdokumentation

Freilauf des W311-Getriebes (ab Januar 1963)
Freilaufkäfig zur späteren Variante
Ab Janaur 1963[2] wird ein neuer Freilauf eingeführt, welcher als Gesamtbauteil gegen den alten ausgetauscht werden kann. Bei ihm werden erstmalig die einzelnen Rollen in einem speziellen Käfig geführt und in Verbindung mit einer entsprechend abgestimmten Drehfeder im "Freilaufzustand" aus der Klemmstellung gelöst und zurückgeführt, so dass der Verschleiß und das Einlaufen gegenüber der alten Freilaufausführung bedeutend geringer wurde und in der Regel Standzeiten von weit über 100.000 Fahrkilometer erreicht werden.


Freilaufgehäuse

Model Rückansicht von rechts Innenansicht von links
900er Freilaufgehäuse Freilauf900-a.jpg Freilauf900-b.jpg Freilauf900-c.jpg Freilauf900-d.jpg
1.000er Freilaufgehäuse Freilauf1000a-a.jpg Freilauf1000a-b.jpg Freilauf1000a-c.jpg Freilauf1000a-d.jpg
späteres 1.000er Freilaufgehäuse,
bereits mit dem Anguß für die
hintere Getriebeaufhängung
zur Verwendung am W312/1
und den ersten W353
Freilauf1000b-a.jpg Freilauf1000b-b.jpg Freilauf1000b-c.jpg Freilauf1000b-d.jpg
312er Getriebe
Anguß bereits mit
Gewindebohrung
Freilauf312-a.jpg Freilauf312-b.jpg Freilauf312-c.jpg Freilauf312-d.jpg Freilauf312-e.jpg

Funktion des Freilaufs am W311

Freilauf W311
Der Freilauf verbindet die Vorgelegewelle mit der Kegelradwelle des Differentiales.
Dreht die Vorgelegewelle scnneller als die Kegelradwelle, verklemmen die Rollen des Freilaufes den Freilaufstern mit der Glocke und die Kegelradwelle wird mitgenommen. Dreht die Kegelradwelle schneller (beim Gaswegnehmen) löst die im Freilauf eingebaute Feder diese Verklemmung und die Glocke kann langsamer drehen als die Kegelradwelle.
gesperrter Freilauf W311
Das beim rückwärtsfahren die Sache andersherum dreht, muß der Freilauf gesperrt werden.
Das geschieht wie im nebenstehenden Bild. Die Sperrmuffe wird über die Gabel der Sperrwelle des Freilaufes in den sogenannten Klauendeckel verschoben und stellt eine formschlüssige Verbindung zwischen Kegelradwelle und Vorgelegewelle her.
Rückwärtsgangwelle W311
Damit das beim Rückwärtsgangeinlegen auch automatisch passiert und man nicht noch zusätzlich manuell den Freilauf sperren muß, hat man genial einfach die Schaltwelle des Rückwärtsgangs nach hinten bis in das Freilaufgehäuse verlängert.
1. Variante, Hebel verschraubt W311
Die ersten Ausführungen der Sperrwelle sind aussen an einem verschraubten Hebel für die Sperre erkennbar.
Innenleben des Freilaufgehäuses W311
Innen sieht das bei einem gelaufenen Getriebe dann wie folgt aus.

Ein ganz einfacher Aufbau. Die eingebaute Feder bringt die Gabel immer wieder in die Position entsperrt. Die Gabel ist derart verlängert, dass die beim einlegen des Rückwärtsganges nach hinten verschobene Schaltwelle die Verlängerung nach hinten drückt und die Schaltgabel somit in Richtung Freilauf verschoben wird. Die Sperrmuffe verbindet die Kegelradwelle mit dem Klauendeckel der Freilaufglocke, der Freilauf ist gesperrt. Wird nun wieder in einen Vorwärtsgang geschaltet, wird die Gabel durch die Federkraft wieder nach hinten gedreht und die Sperrmuffe gibt den Freilauf wieder frei.

Einrückgabel entkoppelt W311
Die Einrückgabel der Sperrmuffe ist Formschlüssig mit der Sperrwelle verbunden. Das bedeutet, dass beim sperren des Freilaufes mit dem Hebel unter der Lenksäule oder der automatischen Freilaufsperre mit dem Rückwärtsgang die Einrückgabel direkt über die Sperrwelle die Betätigungskräfte weiterleitet und die Sperrmuffe ohne wenn und aber in Richtung Freilaufglocke verschiebt oder zurücknimmt.
Ein wirklich wichtiger Aspekt!
Einrückgabel starr verschweißter Hebel W311
Beim knipsen der Bilder fiel mir dann ein Detail auf, das ich so noch gar nicht bewußt wahrgenommen hab. Man kann auf diesem Bild sehr schön die Einzelteile der Freilaufsperrenbetätigung erkennen. Was ich bisher noch nicht wußte oder so wahrgenommen hab, ist der verschweißte Betätigungshebel auf der Sperrwelle. Bisher war ich immer der Meinung, das der verschweißte Hebel von außen auf eine Ausführung mit entkoppelter Einrückgabel (wird noch beschrieben) hinweist. Demnach denke ich, daß diese Version zeitlich nach der Variante mit geschraubtem Hebel einzuordnen ist.
Luft der Sperrwelle im Gehäuse führt zu Ölverlust
Häufigste Ursache für Ölverlust am Freilaufgehäusedeckel sind nicht unbedingt defekte Dichtungen oder ungenügend angezogene Gehäuseschrauben, sondern unzulässig viel Luft der Sperrwelle im Gehäuse. Der "O"-Ring kann bei unzulässiger Luft nicht das vom drehenden Freilauf hochgeschleuderte Öl zurückhalten. Bei vorschriftsmäßiger Passung kommt dem Dichtring eigentlich nur noch die Funktion einer letzten "Ölsperre" zu. Genau hier kommt das Öl her, dass der 311er Fahrer jedesmal vom Gehäuse wischt, wenn er unter dem Auto ist und eigentlich gar nicht weiß, wo es herkommt.
Luft der Sperrwelle im Gehäuse führt zu Ölverlust
Zeitlich gesehen die letzte Version ist auf dem nebenstehenden Bild zu erkennen.

Ich bin immer wieder begeistert, wie man mit so wenigen Mitteln soviel bewirken kann. Wichtigstes Unterscheidungsmerkmal zu den vorher beschriebenen Ausführungen ist die Entkoppelung der Einrückgabel von der Sperrwelle! Das Einrücken der Sperrmuffe wird ausschließlich über Federkraft bewirkt. Kernstück ist der geschraubte Mitnehmer auf der Welle mit einer doppelten Feder. Beim sperren des Freilaufes via Hebel oder durch einlegen des Rückwärtsganges bewegt sich der Mitnehmer, der mit der Sperrwelle verschraubt ist, in Richtung Gehäuseende nach hinten. Die Einrückgabel ist drehbar auf der Sperrwelle gelagert.

Die Mitnehmer der beiden Federn wird gespannt und nimmt die Einrückgabel mit, so daß die Sperrmuffe in die Verzahnung des Klauendeckels verschoben wird und den Freilauf sperrt. Wird nun der Freilauf in Betrieb genommen, dreht die Rückholfeder die Sperrwelle in die Ursprungslage,die Sperrmuffe wird aus dem Freilauf gezogen. Vorteil dieser Ausführung ist, dass die Kraft nicht mehr direkt auf die Sperrmuffe wirkt, sondern über Federkraft eingerückt wird. Damit ist zum einen ein geräuschloseres Einlegen des Rückwärtsganges möglich und es fällt wesentlich einfacher mit weniger Kraft während der Fahrt den Freilauf zu sperren, weil ja die Sperrmuffe mit Federkraft am Klauendeckel anliegen kann, bis die Anphasungen der Verzahnung ein Einrücken ermöglichen.
Das rechte der drei Bilder zeigt die Abdichtung der Sperrwelle zum Gehäuse

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 '4.5.2 Freilauf In: KFZ-Kraftübertragung von Autorenkollektiv unter Leitung von Studienrat Dipl.-Päd. Ing.-Ök. Folkmar KINZER. 6. unveränderte Auflage, 1990, S. 96ff.
  2. Getriebe-Freilauf. In: Ich fahre einen Wartburg von Horst Ihling., 1965, S. 39.