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Hallo zusammen,
ich sitze gerade vor einer sehr kniffeligen Aufgabe und hoffe, dass mir hier jemand weiterhelfen kann.

Ich habe einen zweichachsiges und folglich vierrädriges Gefährt, das über die Hinterradachse angetrieben wird.
Der Antrieb überträgt seine Kraft mittels einer Kette auf ein Differential.
Der Antrieb kann nur vorwärts antreiben und blockiert direkt sobald das Gefährt zurückgerollt wird (antriebstechnisch bedingt!)
Das Gefährt soll nicht rückwärts angetrieben werden, sondern nur zurückgerollt werden können!

Um das Zurückrollen möglich zu machen benötige ich einen automatischen Auskuppelmechanismus welche den Antrieb auskoppelt sobald sich die Räder rückwärts drehen.

Das Problem: Die Anriebskraft muss den selben Widerstand überwinden, den auch das Rückwärtsrollen überwinden muss.
Beispiel 1: Bei einer Steigungsfahrt verhindert jeder Antrieb, dass das Gefährt zurückrollen kann.
Beispiel 2: Bei jedem Fahrrad drehen sich die Pedalen rückwärts, sobald es rückwärts geschoben wird.

Gibt es eine Kupplung, die bei vorne eingeleiteter Vorwärtsdrehung geschlossen bleibt, sich aber bei hinten eingeleiteter Rückwärtsdrehung öffnet?

Dabei ist wichtig zu wissen, dass es sich hier um einen sehr direkten Antrieb handelt, der sofort blockiert. Die Lösung sollte also nicht auf einer Toleranz im Getriebe aufbauen, also das sich die Räder bis zur Blockade ein paar Grad rückwärts drehen können! Außerdem sollte die Lösung rein mechanisch sein. Auf Elektrotechnik möchte ich vorerst nicht zurückgreifen. Nur wenn es garnicht anders geht oder
die Technik bestechend einfach ist, wovon ich nicht ausgehe.

Hat dazu jemand eine Idee im Ärmel?

Schöne Grüße,
M.

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Kommt auf das zu übertragende Drehmoment an - auf die Schnelle fällt mir dazu das Stichwort Freilaufnabe ein, wenn's um den automotiven Bereich geht.
Ganz allgemein: Such' Dir Unterlagen über Freilaufkupplungen/Klemmfreiläufe zusammen - gibt's von ganz klein (Wälzlagerhersteller)- Bsp. bei der Rotorwelle von Modellhubschraubern bis ganz groß (Ringspann) -Bsp. Walzwerke.
HTH, Peter

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Hallo flavus,
danke für deine Antwort aber ein Freilauf hilft hier nicht.

Freilauf = frei:
Rückwärtsrollen möglich!
Vorwärtsantrieb nicht möglich!

Freilauf = gesperrt:
Rückwärtsrollen nicht möglich!
Vorwärtsantrieb möglich!

Ein Freilauf kann nur überholt werden, deswegen wird er auch Überholkupplung genannt!

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Moment mal, versteh' ich richtig: Ein (ungewolltes) Zurückrollen darf nicht möglich sein = Haltevorrichtung, aber wenn das Vehikel rückwärts geschoben wird, soll's gehen?
Peter

[Diese Nachricht wurde von flavus am 10. Jun. 2011 editiert.]

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Hallo,

so hab ichs verstanden

Würde da ein Pkw Anlasserprinzip mit elektromagnetischem Rückzug einbauen.

Rein mechanisch, scheidet bei den genannten Anforderungen, für mich aus

Grüße Andreas  

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Stillstand ist Rückschritt

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@flavus:
Nein, ich habe nur aufgezählt was mit einem Freilauf möglich oder nicht möglich wäre! war vielleicht etwas verwirrend.

Ich kann es ja nochmal versuchen in zwei Sätze zu packen:

Ich möchte Antriebskraft auf die Hinterräder übertragen können, bei Bedarf anhalten und rückwärts rollen können. Weil der Antrieb allerdings beim Rückwärtsrollen blockiert benötige ich dafür eine automatische Auskupplungsmechanik.
Alles mit Absicht!

@Krümmel:
Das es dafür garkeine mechanische Lösung geben kann ist gut möglich, ich möchte es aber noch nicht ganz glauben.
Aber meine These sagt es ja eigentlich schon aus:

"Die Anriebskraft drückt gegen den selben Widerstand, wie das Rückwärtsrollen"
Das ist wahrscheinlich 1. Semester Maschinenbau und bestimmt gibts dafür eine klarer ausgedrückte Gesetzmäßigkeit.
Kenn die zufällig jemand?

Den Anlasser werde ich mir mal anschauen!
Vielen Dank.

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Technisch eindeutig oder verständlich war das für mich immer noch nicht, daher:
Heißt das, dass die Antriebskraft nicht getrennt werden kann, also kein Kupplungselement dazwischen liegt? Dann sind wir wieder beim nabenseitigen Freilauf.
bei Bedarf anhalten erfordert natürlich eine Bremse - egal welcher Bauart und eine Trennmöglichkeit des Antriebes.

[Diese Nachricht wurde von flavus am 10. Jun. 2011 editiert.]

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Hallo,

unter Last anhalten,gesichert stehenbleiben, und dann rückwärts schieben ohne Spiel  

Rein mechanisch für mich nicht machbar!

Lass mich da aber auch gerne mal überraschen 

Grüße Andreas

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Stillstand ist Rückschritt

[Diese Nachricht wurde von Krümmel am 10. Jun. 2011 editiert.]

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@flavus:

ja, natürlich brauch man dafür eine Bremse aber das spielt hier keine Rolle! Es geht lediglich um eine Kupplung die zwischen Antrieb und Zurückrollen unterscheiden kann!

Die Idee hier einen Freilauf einzusetzen beruht auf einem klassischen Denkfehler, wie schon gesagt hat ein Fahrrad auch einen Freilauf eingebaut, aber die Pedalen müssen sich trotzdem beim Rückwärtsrollen rückwärts drehen! Also muss sich der gesamte Antrieb bis zum ersten Teil in der Antriebskette mitdrehen und genau das ist hier bei diesem Antrieb nicht möglich! Wenn man die Pedale beim Fahrrad blockieren würde könnte man es ebenfalls nicht rückwärts rollen. Ich hoffe das erklärt den Sachverhalt.

@Krümmel:
Garkein Spiel wird es natürlich nicht geben können, aber etwahige Toleranzen wären für den Antrieb negativ und sollten folglich weitestgehend rausoptimiert werden.
Ich hoffe aber auch noch auf eine Überraschung!

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EP0374146B1.pdf

Zum angesprochenen Beispiel mit den Fahrradpedalen habe ich gerade eben ein interessantes Patent gefunden. Hier wird eine Mechanik beschrieben die sich(anscheinend) genau mit diesem Thema befasst.
http://www.patent-de.com/19930819/DE3877966T2.html

Im Anhang befindet sich (hoffentlich)das gesamte Patent mit technischen Zeichnungen.
Auf Seite7 ist auch ein deutscher Text, von dem ich aber auch nicht schlauer werde.

Falls jemand von euch mit der Patentsprache zurechtkommt und den springenden Punkt versteht, bin ich sehr interessiert.
Evtl. läßt es sich ja auf mein Problem übertragen?

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Zitat:

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Original erstellt von Metaman:

...
Die Idee hier einen Freilauf einzusetzen beruht auf einem klassischen Denkfehler, wie schon gesagt hat ein Fahrrad auch einen Freilauf eingebaut, aber die Pedalen müssen sich trotzdem beim Rückwärtsrollen rückwärts drehen! Also muss sich der gesamte Antrieb bis zum ersten Teil in der Antriebskette mitdrehen und genau das ist hier bei diesem Antrieb nicht möglich! Wenn man die Pedale beim Fahrrad blockieren würde könnte man es ebenfalls nicht rückwärts rollen.
...

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Einspruch!
Schau' Dir einmal die Nabenkonstruktion von Fahrrädern ohne Schaltung mit Rücktrittbremse an.
Rückwärtsdrehsinn ist ohne Drehbewegung des Antriebs (hier: Pedale) möglich, erst wenn der Antrieb "absichtlich" im Gegendrehsinn bewegt wird (Rücktritt), blockiert der Abtrieb (Rad).

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Interessant! Das könnte auch den im Patent dargestellten Fall betreffen:

ANORDNUNG FÜR FAHRRÄDER, WELCHE SELBSTTÄTIG DIE BREMSFUNKTION BEIM RÜCKDREHEN DES ANTRIEBSRADES BESEITIGT.

Ich habe gerade mal ein Rad mit Rücktritt (allerdings auch mit einer Dreigang-Nabenschaltung!) rückwärts geschoben und die Pedalen drehen sich wie vermutet mit. Ein Fahrrad mit Rücktritt aber ohne Schaltung habe ich gerade nicht zur Hand um es selbst zu testen.
Mir ist allerdings nicht klar welche Rolle dabei die Schaltung spielen soll, das Problem bleibt meines Erachtens bestehen, ob mit oder ohne Schaltung!?

Zum Thema Freilaufkupplung steht in dem Patent übrigens folgendes:
" Ein bei den bisher bekannten Fahrradkonstruktionen auftretendes Problem besteht darin, dass die Freilaufkupplungen in der Pedalkurbeleinheit und der Antriebsradnabe eine solche Eingriffsrichtung haben, dass bei einer Rückwärtsbewegung des Fahrrads d. h. wenn das Antriebsrad in Rückwärtsrichtung gedreht wird, diese Rückwärtsbewegung über die Kette auf die Pedalkurbel übertragen wird und weiter auf die Bremseinrichtung, wodurch die Bremse betätigt und das Fahrrad blockiert wird. "

Das beschreibt genau, dass der Freilauf das eigentliche Problem ist.

In meinem Fall bräuchte man folglich einen Freilauf der im passiven Zustand komplett geöffnet ist(in beide Richtungen frei drehbar) und nur bei Antrieb einrastet und die Kraft überträgt. Ich vermute so ähnlich wird es auch bei der besagten Fahrradnabe der Fall sein:

Wie es nämlich in der Patentschrift heist (Pdf. Seite7 unten), wird das Problem anscheinend mit mehreren Schwungradkupplungen und einer Rutschkupplung gelöst.

Das Problem bei der Schwungradkupplung ist, dass es immer eine gewisse Umdrehung braucht bis sie greift und das geht zu Lasten des direkten Antriebs.
Um die Toleranz zu umgehen müsste das Prinzip umgekehrt zum Einsatz kommen. Dabei müsste die Schwungradkupplung im passiven Zustand geschlossen sein und sich nur beim Rückwärtsrollen öffnen. Aber auch hier ist eine gewisse Umdrehung notwendig um z.b. die Klinken zum ausrasten zu bringen.
Es bleibt also schwierig, wie man es dreht und wendet?  

[Diese Nachricht wurde von Metaman am 11. Jun. 2011 editiert.]

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Hallo Metaman,

es gibt ja mehrere bauarten von Freiläufen und Konstruktionen, nicht nur der beim Fahrrad.

Hier sehr gut beschrieben (Funktionen): http://www.ringspann.de/de/Produkte/Freilaeufe/Produkte__151/?prdMNG=87&key=45&prd_catLoad=54
(Die pdf's)

Vielleicht hilft das weiter als Denkanstoß.

MfG
Kris

[Diese Nachricht wurde von Euroschwede am 14. Jun. 2011 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Euroschwede am 14. Jun. 2011 editiert.]

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Wenn Du mir einer Fliehkraftkupplung nicht zufrieden bist, dann sieh Dir vielleicht einmal den Mechanismus an, der zur Verstellung der Rückenlehne beim Autositz verwendet wird. Das ist eine Klemmrollenkupplung, die durch Federbelastung verriegelt ist. Durch Drehen des am Klemmelement angreifenden Verstellrades wird die Federkraft überwunden und die Mechanik wird frei.

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Grüße von Harry

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Zitat:

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Original erstellt von Euroschwede:
es gibt ja mehrere bauarten von Freiläufen und Konstruktionen, nicht nur der beim Fahrrad.

Hier sehr gut beschrieben (Funktionen): http://www.ringspann.de/de/Produkte/Freilaeufe/Produkte__151/?prdMNG=87&key=45&prd_catLoad=54

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Die Geschichte mit den Lastmomentsperren hört sich doch schon sehr gut an, oder ? Trifft noch nicht ganz dein Thema, aber kommt in die richtige Richtung

Grüße Günter

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Ja, die Lastmomentsperre...
-das war nicht so lange her das der hier im Forum in ein anderes Thema war.

/Kris

[Diese Nachricht wurde von Euroschwede am 14. Jun. 2011 editiert.]

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@ Euroschwede:
Danke für die Pdf's. Ein guter Überblick über alle Freilaufarten (Einführung_Freilauftechnik.pdf). Allerdings bestätigen er, dass es keinen Freilauf gibt, der auf die jeweilige Krafteingangsrichtung unterschiedlich reagieren kann.

@ Harry G:
Nuja, die Fliehkraftkupplung benötig einen starken Impuls (wie beim Anschnallgurt)um zu wirken der aber hier beim Antrieb und beim Rückwärtsrollen nicht gegeben ist.
Hast du zu dem Lehn-Mechanismus zufällig ein Beispiel, wo man sich das genauer ansehen kann? ich kann so nichts brauchbares finden, evtl. fehlen mir aber auch nur die richigen Suchbegriffe.

@GWS:
Aha, Kraftmomentsperre! Hört sich garnicht so schlecht an was man dazu bei Wikipedia lesen kann: da heißt es:

"Lastmomentsperren gehören zu den drehrichtungsabhängig selbsttätig schaltenden Kupplungen und dienen bspw. in der Antriebstechnik dazu, ein Torsionsmoment in eine Kraftflußrichtung zu übertragen, jedoch Momente aus der Gegenrichtung zu blockieren.
Je nach Bauart erlaubt die Lastmomentsperre bspw. dem Antrieb eine Drehmomenteinleitung sowohl in linker als auch rechter Antriebsdrehrichtung. Steht der Antrieb still und eine Last am Abtrieb versucht ein Rückstellmoment in beliebiger Drehrichtung durch den Antriebsstrang zu schicken, blockiert die Lastmomentsperre, ähnlich wie bei einem Freilauf, eine rückstellende Drehbewegung.
Eingesetzt werden Lastmomentsperren bspw. bei Stellantrieben. Hier sorgen Sie dafür, dass Rückstellkräfte aus den Armaturen nicht weitergeleitet werden und somit die eingestellte Armaturposition erhalten bleibt"

Das mit der Kraftflußrichtung trifft genau den Punkt, ich bin mir nur noch nicht sicher ob es sich bei dem gewonnenen Effekt auch um den gewünschten handelt. Wie es scheint gibt es aber mehrere Bauarten. Mal sehen ob da etwas für mich dabei ist.

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Hallo,
ich bin gerade über diesen interessanten Beitrag gestossen und suche etwas ähnliches. Allerdings möchte ich kein Blockieren, sondern einen Freilauf auf der abtriebsseite. Speziell soll es sich um ein Handrad handeln, dass nur im Notbetrieb verwendet werden soll. Normalerweise sorgt ein Motor für den Antrieb. Nun soll bei einem Ausfall des Motors das Handrad verwendet werden, möglichst ohne Einkuppeln etc. , bei dem Normalbetrieb soll sich das Handrad hingegen nicht mitdrehen.

Gibt es dafür Standardteile, ähnlich der lastmomentsperre? Die Drehbewegung des Handrades müsste quasi ein Einkuppel bewirken, im Gegensatz zu der Lastmomentsperre, wo ausgekuppelt wird.

Gruß Moritz

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Zitat:

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Original erstellt von Metaman:
Beispiel 2: Bei jedem Fahrrad drehen sich die Pedalen rückwärts, sobald es rückwärts geschoben wird.

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Das gilt bei Klinkenfreilauf, wie bei Rädern mit Schaltung.
Fahrräder ohne Schaltung haben meist einen Klemmnabenfreilauf (suche mal danach).
Die kannst Du rückwärts schieben, ohne dass sich die Tretkurbeln mitdrehen.
(Praktisch, wenn der Ständer ausgeklappt ist.)

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Gert Dieter 

Kompliziert ist einfach. Einfach ist kompliziert.

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Habe jetzt erst den ganzen Zusammenhang gelesen.
Zu Deinem Problem: Es gibt standardmäßig Handräder, die Du in Axialrichtung drücken musst, um einzukuppeln.
Beim Loslassen kuppeln sie wieder aus.
Häufig bei Werkzeugmaschinen mit mechanischem und Handvorschub.

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Gert Dieter 

Kompliziert ist einfach. Einfach ist kompliziert.

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Hallo Gert Dieter,
Danke für die schnelle Antwort. Solche Handräder kenne ich bereits und überlege diese einzusetzen. Z.B. Mädler hat diese Sicherheitshandräder: http://www.maedler.de/Product/1643/1627/181/187.aspx

Aber gibt es ggf. auch Kupplungselemente, die diese Funktion ausführen ohne dass in die Axialrichtung gedrückt werden muss? Also quasi einkuppel über Drehmoment und nicht über axialkraft?

Gruß Moritz

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