Dynamischer Rollwiderstand: Ursache?

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Helge hat mir schon 2018 erklärt, dass eine Reifenform ähnlich wie beim KFZ ein VM schneller machen würde. Mir leuchtete das gleich ein.

In dem Film wurde auch erklärt dass ein Stahlreifen um ein vielfaches weiter rollen würde. D.h. z.B. der Ludtwiderstand des Rades kann vernachlässigt werden.

Der verrundete Fahrradreifen walkt in sich mehr. Der Reifen wird vor der Auflagefläche zur Fahrbahn einen Wulst bilden was sinngemäß bedeutet er muss immer bergauf fahren. Der Verlust für die Entspannung hinten kommt noch oben auf.
 
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Dazu muß man sie aber kennen.....
Beim Betrieb eines Prüfstandes setze ich voraus, dass man ihn erst zu Messungen heranzieht, wenn die physikalischen Konstanten vermessen worden sind. Ohne Eichung zeigt kein Messgerät vernünftige Werte an, nicht einmal deine Küchenwaage.

Zu Radial- und Diagonalreifen habe ich zu meiner Motorradzeit spannende Erfahrungen gemacht. Meinen Sporttourer mit Jahrgang 78 habe ich ursprünglich mit (soweit modernen, verschiedenen) Diagonalreifen gefahren, für die er ursprünglich auch konstruiert worden ist.
Auf einer Motorradtour auf der ich mehr Reifenverschleiss hatte als erwartet, brauchte ich dringend neue Reifen. In der nötigen Dimension waren vor Ort nur Radialreifen vorrätig. Da ich dringend weiter wollte, liess ich mir diese aufziehen und hatte hinterher ein völlig anderes Motorrad. Das etwas schwammige Fahrwerk, das ich ursprünglich der veralteten Rahmenkonstruktion zugeschrieben hatte, war veschwunden und die alte Dame mutierte zum Kurvenstar.
Der Rollwiderstand war mir angesichts des Leistungsüberschusses natürlich schnuppe, aber der Unteschied im Fahrvehalten war frappant.

Übrigens:
Je höher der Luftdruck, desto steifer die Karkasse (sofern sie dem Druck standhält).
 
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Der verrundete Fahrradreifen walkt in sich mehr. Der Reifen wird vor der Auflagefläche zur Fahrbahn einen Wulst bilden was sinngemäß bedeutet er muss immer bergauf fahren. Der Verlust für die Entspannung hinten kommt noch oben auf.
Danke, du beschreibst das, was ich in #30 ausdrücken wollte.
 
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Da muss man einfach nur mal nachschauen, welche Effizienzklasse ein käuflicher Reifen erreicht. Ich habe einfach mal bei Continental geschaut, und finde dort für den EcoContact 6 ein Reifenlabel mit der Effizienzklasse A. Und das war jetzt nur eine Stichprobe bei einem Hersteller.


"...Dem Autofahrer werden von mehreren Reifenherstellern sogenannte "rollwiderstandsarme" Reifen angeboten. In den Werbeaussagen der Hersteller wird eine Reduzierung des Rollwiderstandes mit bis zu 30 Prozent angegeben und eine Kraftstoffersparnis von bis zu 5 Prozent versprochen. Durch die Untersuchung der Bundesanstalt für Straßenwesen sollte diese Aussage überprüft werden. Dabei wurden im Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn ingesamt jeweils drei Reifen von drei Herstellern in zwei Reifengrößen (175/70 R13 T und 195/65 R15 H/V) als Normalversion und als rollwiderstandsarme Ausführung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten getestet. Gemessen an den Werbeaussagen konnte lediglich bei einem Reifenhersteller das gesteckte Ziel annähernd erreicht werden...."

Klar, die Bundesanstalt für Straßenwesen mit 400 Beschäftigten und einem Etat von 47 Millionen Euro kann mit einem Millionen teuren Prüfstand natürlich nicht messen, nur die Reifenhersteller können das und sagen die Wahrheit, das war 1995. Mal das pdf runter laden, da findest Du bestimmt den Fehler den die gemacht haben :) Und rufe blos keinen dort an, die haben ja keine Ahnung, Frage nur bei den Herstellern nach.

Gruß Leonardi
 
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Die Rollwiderstandswerte werden ja auf Prüfständen ermittelt. Wie wird denn da der Anteil für den Luftwiderstand herausgerechnet? Um das einigermaßen genau abzubilden sollten sich dazu ja Reifen und Rolle quasi mit null Last berühren.
Alle die ich kenne (Carbono, Fa.Bohle, der Niederländer ... ?, ich) haben das genau so gemacht, auch die BASt. Also erst die geschwindigkeitsabhängigen Ventillationsverlußte ohne Auflast messen. Die Werte werden am Ende von den Werten mit Auflast wieder abgezogen.

Gruß Leonardi
 
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deren Seitenwände aber konstruktionsbedingt (relativ?) steif ausgelegt sind und deshalb in der Regel auch mit unseren VM-typischen klarkommen.
Wie groß sind denn die Seitenkräfte? Nach meiner Erinnerung ist der Kippwinkel bei einem Velomobil ungefähr bei 45° (abgeschätzt aus Fahrzeugbreite und Höhe des Schwerpunkts), d.h. wenn die Seitenkraft genauso hoch ist wie das Gewicht, dann kippt das Ding.

Ich kann mir nicht vorstellen, dass eine Seitenkraft in Höhe der Gewichtskraft für die Reifen ein echtes Problem ist. Klar wird sich der Reifen etwas verformen, aber fahrbar wird es weiterhin bleiben. Gerade im Mehrspurer hat man ja kein Problem damit, wenn es sich etwas schwammiger anfühlt, ganz im Gegensatz zu einem Einspurer, wo man vielleicht das Gleichgewicht verliert, wenn das Rad in der Kurve zu sehr nach außen wandert. D.h. wenn das ein Problem wäre, hätten wohl zuerst die Rennradler gemotzt. Aber vielleicht ist das auch der Grund, warum der Radialreifen von Maxxis so schmal ist – dann kann er mit sehr hohem Druck gefahren werden und ist steinhart.

Jedenfalls denke ich, dass die Seitenkraft für den Reifen gar kein Problem ist. Ich weiß zwar gerade nicht, wie man das berechnet, aber die Kraft auf die Karkasse durch den Reifendruck sollte deutlich höher sein als die Seitenkraft.

Bei den Speichen ist es was anderes, weil dort die Seitenkraft fast senkrecht zur Richtung der Speiche angreift, also über einen sehr großen Hebel. Deshalb müssen Speichen bei Mehrspurern mehr aushalten.
Kann man leicht abschätzen: bei der Geschwindigkeit, bei der die Zentrifugalbeschleunigung v^2/r gleich der Erdbeschleunigung g ist, ist die Zentifugalkraft etwa um den Faktor (1/2 Gesamtmasse / Reifenmasse) geringer als die Radlast, also Größenordnung 1%
Ganz verstehe ich das nicht. Also:
  • Damit die Fliehkraft des Reifens das Velomobil anhebt, muss die Fliehkraft gleich der Gewichtskraft auf das Rad sein.
  • Zahlenbeispiel: Rad-Auflast 35 kg, Radius des Rades 230 mm, Gewicht des Reifens 400 g
  • Jetzt ist aber das Problem, dass nicht der komplette Reifen die Auflast trägt, sondern nur der Bereich rund um den Aufstandspunkt. Also vielleicht 10% des Umfangs.
  • D.h. die Fliehkraft von 40 g Reifen müssen dann die Auflast tragen.
  • Wenn ich das nach der Geschwindigkeit auflöse, komme ich auf 160 km/h. Also sind unsere üblichen Fahrgeschwindigkeiten deutlich mehr als 1%.
Oder?
Klar, die Bundesanstalt für Straßenwesen mit 400 Beschäftigten und einem Etat von 47 Millionen Euro kann mit einem Millionen teuren Prüfstand natürlich nicht messen, nur die Reifenhersteller können das und sagen die Wahrheit, das war 1995. Mal das pdf runter laden, da findest Du bestimmt den Fehler den die gemacht haben :) Und rufe blos keinen dort an, die haben ja keine Ahnung, Frage nur bei den Herstellern nach.
Warum sollte ich annehmen, dass 25 Jahre alte Messungen auf heutige Reifen übertragbar sind? Und damals gab es das EU-Reifenlabel noch gar nicht. Ich weiß nicht, was die damaligen gesetzlichen Rahmenbedingungen waren – vielleicht hat die BaSt nur die vollmundigen Werbeversprechungen überprüft, die überhaupt nicht rechtlich bindend waren?

Heute hat man dagegen klare gesetzliche Vorgaben; Effizienzklassen, denen klare Rollwiderstandskoeffizienten entsprechen. Natürlich ist es möglich, dass hier gelogen wird – aber dafür müsste ich zumindest irgend einen Anhaltspunkt haben. Wenn die Hersteller so dreist lügen würden – warum haben dann ihre Reifen nicht alle die Effizienzklasse A, sondern es gibt selbst innerhalb eines Reifenmodells bei unterschiedlichen Reifengrößen unterschiedliche Effizienzklassen?
 
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Jetzt ist aber das Problem, dass nicht der komplette Reifen die Auflast trägt, sondern nur der Bereich rund um den Aufstandspunkt. Also vielleicht 10% des Umfangs.
Da es wirklich nur um das Material geht, das direkten Bodenkontakt hat (also auch nicht die Flanke an der Stelle, sondern nur die Lauffläche), kommt mir 10% noch sehr viel vor.
Wenn ich das nach der Geschwindigkeit auflöse, komme ich auf 160 km/h.
Es macht einen Unterschied, wie groß das Rad ist, oder? Bei kleinerem Umfang reicht eine niedrigere Geschwindigkeit? Für welches würden also die 160 gelten? - Naja, wenn ich meine, dass die 10% zu viel waren, \ird das nicht mehr in einen Bereich kommen, der mit plattem Reifen eine gute Idee ist. :D (Bei der Geschwindigkeit fahren mag ja noch gehen, aber zum Anhalten muss man auch nochmal langsamer fahren. ;) )
 
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Da es wirklich nur um das Material geht, das direkten Bodenkontakt hat (also auch nicht die Flanke an der Stelle, sondern nur die Lauffläche), kommt mir 10% noch sehr viel vor.
Es geht ja nicht nur um den Radaufstandspunkt selber, sondern der Reifen hat ja eine gewisse Steifigkeit, so dass auch das benachbarte Material trägt. Die Frage ist also etwa: Wo könnte ich den Reifen abschneiden, damit der Radaufstandspunkt nichts davon mitbekommt, ob der Rest da ist oder nicht? Und das war meine sehr grobe Schätzung.
Es macht einen Unterschied, wie groß das Rad ist, oder? Bei kleinerem Umfang reicht eine niedrigere Geschwindigkeit? Für welches würden also die 160 gelten?
Die Rechnung bezog sich auf ein 20"-Vorderrad. Aber ist, wie gesagt, recht grob; die Größenordnung wird stimmen, aber nicht der exakte Wert.
 
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Ohne Eichung zeigt kein Messgerät vernünftige Werte an, nicht einmal deine Küchenwaage.
Knapp daneben: hier geht es um zwei Meßgrößen, Rollwiderstand und Luftwiderstand
Auch ein perfekt geeichtes Gerät kann ohne Hilfe nicht zwischen zwei Effekten unterscheiden, die sich gleich äußern, z.B. durch eine Kraft.
 
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Die Zentripetalkraft ist ja die Kraft, die den Reifen in eine Kreisbahn beschleunigt (zwingt), anstatt sich gerade aus zu bewegen.
Die Bewegung der Lauffläche auf der Fahrbahn ist allerdings linear. Lediglich an der Ein- und Austritslinie aus dem Latsch (Aufstandsfläche) erfolgt eine Bahnänderung und damit von der Zentralkraft abweichende Beschleunigungskräfte.
 
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Die Zentrifugalkraft ist eine Zentralkraft, die immer vom Drehzentrum weg gerichtet ist. Beim symmetrischen Rad ist die Summe der Kräfte auf die Achse gleich Null. Heben geht also nicht.
Der Teil des Reifens, der auf der Fahrbahn aufliegt, zieht nicht an der Achse nach außen, also wird die Kraft des gegenüber liegenden Teils des Reifens nicht aufgehoben und kann die Achse nach oben ziehen.
Also die Zentripetalkraft des aufliegenden Teils wird vom Asphalt aufgebracht, die des entgegen liegenden Teils muss das Fahrzeug aufbringen. Reicht die Achslast nicht aus, hebt es das Fahrzeug, bis die Auflagefläche klein genug wird, dass die Achslast wieder ausreicht.
Ist bisschen Gehirnknoten, wirkt aber schlüssig.
 
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Knapp daneben: hier geht es um zwei Meßgrößen, Rollwiderstand und Luftwiderstand
Auch ein perfekt geeichtes Gerät kann ohne Hilfe nicht zwischen zwei Effekten unterscheiden, die sich gleich äußern, z.B. durch eine Kraft.
Ich habe zwar keine Lust auf Pingpong, aber du denkst leider nicht zu Ende.

Bei wenig, bis garnicht profilierten Reifen wird der Einfluss des Luftwiderstandes kaum variieren. Er wird sich bei allen Reifen in vergleichbaren, engen Grenzen, beziehungsweise sich auf einer praktisch konstanten, geschwindigkeitsabhängigen Kurve bewegen.
Diese Konstante kann in Tests problemlos ermittelt und bei der Kalibrierung der Anlage herausgerechnet werden.

@Leonardi hat schon in #65 ein einfaches und effizientes Verfahren zur Ermittlung der Luftwiderstandswerte dargelegt.
 
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Die Zentrifugalkraft ist eine Zentralkraft, die immer vom Drehzentrum weg gerichtet ist. Beim symmetrischen Rad ist die Summe der Kräfte auf die Achse gleich Null. Heben geht also nicht.
Die Fliehkraft wird den Reifendurchmesser erhöhen.
Dass dies bei Fahrrädern vernachlässigbar ist, ist klar.
Die Argumentation über die Kräfte auf die Achse geht dennoch daneben. Sie schaut einfach auf die falsche Stelle.

Hier (YT Video: YViiNxnQTr8) wird der Mechanismus gut sichtbar:
1637061512275.png

Gruß, Harald
 
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Wenns Pedelec-Reifen gibt, wieso nicht auch "schnelle Lastendreiradreifen"?
weil es jetzt schon kaum noch Lastenräder ohne Motor gibt.

Bei Motorfahrädern spielt Gewicht und Rollwiederstand kaum noch eine Rolle.
Die Fahrradreifenhersteller werden also nur noch für einspurige Sporträder, Gewicht und Rollwiderstand weiter entwickeln.
HPV-Mehrspurer bleiben eine Nische und generieren zu wenig Nachfragedruck.
Selbst wenn die 20" Nachfrage durch VM'sen weiter steigt, wird sie bei Klapprädern sinken.
Schwester und Schwager sind auch auf E-Klappräder umgestiegen,
die interessieren sich nicht mehr für Rollwiderstände, sondern nur noch für Steckdosen.(n)

Also bleibt der 20" Radial-Gürtelreifen ein feuchter Gummitraum :sleep:
:cry::whistle:
 
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Bedeutet: Ich habe Recht, weil ich Recht habe .?
Bedeutet: Das sind meine Schlussfolgerungen aus den mir einfallenden physikalischen Regeln / das Ergebnis der Simulation in meinem Kopf. Ich nehme mit Zuversicht an, dass es so ist und so zu erklären ist, lege aber meine Hand nicht dafür ins Feuer.
So wie beim Sudoku: "Wenn ich keinen Fehler gemacht habe, ist das die/eine richtige Lösung."
 
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