Der Rollwiderstand ist eine sehr wichtige Kraft in einer Reihe von Kräften, die beim Fahrradfahren überwunden werden müssen.
Beim Bergauffahren muss die Schwerkraft überwunden werden, wodurch jedoch Gravitationsenergie freigesetzt wird. Diese Energie steht beim Bergabfahren voll zur Verfügung. In einem 2020 von Malizia und Blocken im Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics veröffentlichten Artikel zur Fahrradaerodynamik wurde darauf hingewiesen, dass beim Radfahren mit einer Geschwindigkeit von über 40 km/h auf ebener Straße etwa 90 % des zu überwindenden Widerstands auf den Luftwiderstand zurückzuführen sind. Rennradfahrer sind daher von allem, was mit Luft zu tun hat, fasziniert. Darüber hinaus ist die Reibung zwischen Reifen und Straße (der Rollwiderstand) die Hauptkraft, die überwunden werden muss. Nur wenn diese überwunden wird, kann man schneller fahren.
Im Folgenden erfahren Sie, was Rollwiderstand ist, wie er gemessen wird und welche Faktoren ihn beeinflussen. Obwohl der Rollwiderstand bei Rennrädern meist als Problem gilt, erklären ausländische Medien auch, warum er für Mountainbikes und Gravelbiker wichtig ist. Außerdem stellen ausländische Medien die drei besten Rennradreifen vor, die sie in eigenen Tests entdeckt haben und die einen relativ geringen Rollwiderstand aufweisen.
Was ist Rollwiderstand?
Laut Reifenhersteller Schwalbe ist Rollwiderstand der Energieverlust beim Abrollen eines Reifens. Dieser Energieverlust hat verschiedene Ursachen, die bedeutendste ist der Energieverlust durch Reifenverformung. Zudem entsteht Reibung zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche, weshalb sich glattere Asphaltstraßen deutlich angenehmer fahren lassen als Schotter- oder Offroad-Straßen.
Die Verformung oder relative Verschiebung von Reifen kann zu Wärme- und Schallentwicklung sowie zum Verlust von Systemenergie führen. Bei Fahrrädern beeinflussen Breite, Durchmesser und Reifendruck die Verformung der Reifen. Auch andere Faktoren wie die Flexibilität des Reifens und der Gummianteil im Profil spielen eine Rolle.
Der Ersatz eines Teils des Rußes in der Reifenmischung durch Siliziumdioxid kann den durch Relativverschiebung verursachten Energieverlust reduzieren und so den Rollwiderstand senken. Deshalb enthalten Hochleistungsreifen üblicherweise Siliziumdioxid. Graphen soll eine ähnliche Wirkung haben. Vittoria hat seinen Hochleistungsreifen Graphenmaterial hinzugefügt.
Wenn Sie an einem Zeitfahren oder einem Rennen teilnehmen, sind Sie möglicherweise bereit, für höhere Geschwindigkeiten auf Reifenlebensdauer und Pannenschutz zu verzichten. Die Reifenflanke und die Seitenwand von Wettkampfreifen sind in der Regel dünn und verfügen möglicherweise nicht einmal über eine Pannenschutzschicht. Wenn Sie hingegen auf unebenen Straßen fahren oder es einfach hassen, einen platten Reifen auf halber Strecke reparieren zu lassen, sind Sie möglicherweise bereit, einen höheren Rollwiderstand in Kauf zu nehmen, um eine zusätzliche Pannenschutzschicht zu erhalten. Diese kann für besseren Schutz vor Reifenpannen, mehr Grip und eine längere Lebensdauer des Reifens sorgen.
Warum ist der Rollwiderstand wichtig?
Der Rollwiderstand ist einer der offensichtlichsten Faktoren, der die Fahrgeschwindigkeit verlangsamt, und zugleich einer der am einfachsten zu lösenden Faktoren. Neben dem Luftwiderstand macht der Rollwiderstand einen großen Teil des Widerstands aus, dem Sie beim Radfahren ausgesetzt sind, und übersteigt bei niedrigeren Geschwindigkeiten sogar den Luftwiderstand.
Fast jeder Radfahrer möchte schneller, weiter oder mit weniger Kraftaufwand fahren. Die Reduzierung des Rollwiderstands ist eine der einfachsten und kostengünstigsten Möglichkeiten, dieses Ziel zu erreichen. Wie Schwalbe betonte: Radfahrer verfügen über eine sehr begrenzte körperliche Kraft und möchten diese so effizient wie möglich einsetzen.
Die Entscheidung, Ihre Reifen durch Reifen mit geringem Rollwiderstand zu ersetzen, ist relativ günstiger, kann aber auch Ihre bestehenden Fahrbedingungen und Routen optimieren, was für Sie kostenlos ist.
Wie testet man den Rollwiderstand?
Der zu prüfende Reifen wird auf das Prüfrad montiert und auf den vorgegebenen Druck aufgepumpt. Der Reifen kommt mit der Prüfrolle in Kontakt und übt von oben Druck auf das Rad aus, um das Fahrergewicht zu simulieren und eine Verformung des Reifens zu bewirken.
Das System ermittelt den Rollwiderstand des Reifens durch Messung der überschüssigen Leistung oder des Drehmoments, das zur Aufrechterhaltung der Rotation mit der angegebenen Geschwindigkeit erforderlich ist. Normalerweise werden mehrere Messungen durchgeführt, um Genauigkeit und Wiederholbarkeit sicherzustellen. Darüber hinaus gibt es typischerweise vor der Messung eine Vorwärmphase, um das Gleichgewicht zwischen System und Reifen aufrechtzuerhalten. Der Rollwiderstand von Fahrradreifen wird üblicherweise in Watt (W) angegeben, einer unter Radfahrern und Enthusiasten wohlbekannten Einheit. Natürlich gibt es auch andere Einheiten zur Darstellung der Messwerte. Beispielsweise wird der Rollwiderstandskoeffizient Crr, der die zur Überwindung des Rollwiderstands erforderliche Kraft geteilt durch die Radlast angibt, üblicherweise in N/kg angegeben.
Vergleich des Rollwiderstands zwischen Drahtreifen, Tubeless-Reifen und Schlauchreifen.
Ein Faktor, der den Rollwiderstand von Fahrradreifen beeinflusst, ist die Reibung zwischen Schlauch und Außenschlauch, die entsteht, wenn sich der Reifen unter Last verformt. Eine Evaluierung zielt speziell darauf ab, den Einfluss des Reifenrollwiderstands und anderer Faktoren zu testen. Geprüft wurden die Unterschiede im Rollwiderstand bei der Verwendung von zehn verschiedenen TPU-, Latex- und Butyl-Schläuchen in Kombination mit 25 mm Continental GP5000 STR-Schläuchen sowie die Unterschiede im Vergleich mit schlauchlosen Reifen.
Fazit: Der Rollwiderstand steigt bei Verwendung von Schläuchen im Vergleich zu schlauchlosen Reifen um 0,2–3,8 W. Latexschläuche haben den geringsten Einfluss auf den Rollwiderstand, und die meisten TPU-Schläuche sind Butylschläuchen überlegen. Abschließend lässt sich sagen, dass schlauchlose Reifen die höchste Fahreffizienz bieten. Wenn Sie einen Schlauch verwenden möchten, wählen Sie die schlauchlose Version des GP5000-Drahtreifens. Diese Version ist schneller, leichter und günstiger.
Schlauchreifen sind im Grunde dasselbe wie Drahtreifen, allerdings sind Schlauchreifen teurer und ihr Rollwiderstand kann mit dem von Drahtreifen mit Latexschläuchen vergleichbar sein.
Baumwollreifen tragen ebenfalls zur Reduzierung des Rollwiderstands bei. Art und Menge des verwendeten Klebstoffs sowie die Trocknungszeit des Klebstoffs beeinflussen die Ergebnisse. Vergleichstests lassen daher keine eindeutigen Rückschlüsse zu.
Generell ist der Unterschied im Rollwiderstand zwischen Tubeless- und Latex- bzw. TPU-Schläuchen sehr gering. Sie können nach Ihren eigenen Vorlieben wählen. Darüber hinaus bietet der Tubeless-Reifen zusätzlichen Pannenschutz. Dank der selbstrehydrierenden Flüssigkeit können Sie in den meisten Fällen auch bei einer Reifenpanne nach Hause fahren.
Wie verändert sich der Rollwiderstand mit der Reifenbreite?
Ausländische Medien haben einen Vergleichstest mit zwei Versionen des Pirelli P Zero Race TLR (26 mm und 30 mm) mit unterschiedlicher Breite durchgeführt, um zu beurteilen, ob breitere Reifen schneller sind. Das Ergebnis: Es kommt darauf an.
Bei Indoor-Rollern benötigt der 30-mm-Reifen bei gleichem Druck weniger Kraft, um die gleiche Geschwindigkeit zu halten. Dies liegt daran, dass breitere Reifen bei gleichem Druck aufgrund ihrer breiteren und kürzeren Kontaktflächen relativ weniger verformen. Wenn der tatsächliche Reifendruck auf das erforderliche Niveau eingestellt ist, ist der schmalere Reifen effizienter. Theoretisch sollte der Rollwiderstand gleich sein, wenn der Reifendruck für jede Breite perfekt angepasst werden kann, um die gleiche Kontaktfläche zu erhalten.
Im praktischen Fahrbetrieb sind breite Reifen bei besseren Straßenverhältnissen jedoch nicht langsamer als schmale Reifen. Auf unebenen Straßen, die Nachgiebigkeit und Grip erfordern, sind breite Reifen sogar schneller. Unter solchen Straßenbedingungen bieten sie mehr Dämpfung und Nachgiebigkeit sowie eine größere Wendefläche. Deshalb entscheiden sich viele Elite-Gravel-Radfahrer für ultrabreite Reifen, um an anspruchsvollen Offroad-Rennen wie Unbound teilzunehmen.
Sie sollten die Reifengröße daher entsprechend dem Gelände Ihrer Fahrt und Ihrem Fahrziel auswählen.
Ist der Rollwiderstand bei Mountainbikes und Gravelbikes wichtig?
Die kurze Antwort lautet: Wichtig, aber nicht so wichtig wie ein Straßenfahrzeug. Für viele Mountainbiker und Gravel-Fahrer ist der Rollwiderstand möglicherweise nicht die oberste Priorität. Reifen mit geringerem Rollwiderstand, d. h. leichtere oder dünnere Reifen, neigen möglicherweise eher zu Reifenplatzern, was bei Langstreckenrennen oder anspruchsvollen Strecken keine Kompromisse wert ist.
Der Bereich, in dem Mountainbiker bereit sind, etwas Grip für einen geringeren Rollwiderstand zu opfern, ist das XC-Rennen. Hier ist schnelles Überholen von Vorteil. Natürlich darf die Strecke nicht zu anspruchsvoll sein, das gilt auch für Schotter.
Daher sind für die meisten Mountainbike- und Schottertouren Grip und Pannensicherheit wichtiger als ein geringer Rollwiderstand.
Im Kraftfahrzeugbereich hat der IOS-Standard eine einheitliche Methode zur Messung des Rollwiderstands etabliert. Der Standard für die Prüfung des Rollwiderstands von Fahrrädern wird von den Testern festgelegt. Selbstverständlich bieten erfahrene Tester auch die umfassendsten und konsistentesten Testmethoden.
Die Schlussfolgerung lautet, dass zwischen Rollwiderstand und anderen Faktoren wie Luftwiderstand, Haltbarkeit und Grip Kompromisse eingegangen werden müssen. Bei der Entscheidung, welcher Reifentyp unter welchen Bedingungen und mit welchem Reifendruck verwendet werden soll, müssen Sie Kompromisse eingehen.
