Was genau ist der Rollwiderstand?

Der Rollwiderstand entspricht der Energie, die beim Abrollen des Reifens verloren geht. Im Wesentlichen resultiert der Energieverlust aus der fortwährenden Materialverformung im Reifen.

Natürlich sollte jeder Fahrradreifen möglichst leicht rollen. Anders als beim Auto steht dem Radfahrer nur seine (sehr begrenzte) Körperkraft zur Verfügung, die er natürlich möglichst effizient einsetzen möchte. Neben dem Rollwiderstand gibt es noch andere Widerstände, die man beim Radfahren überwinden muss:

Der Luftwiderstand steigt mit zunehmender Geschwindigkeit im Quadrat. In der Ebene hat der Luftwiderstand bereits bei ca. 20 km/h den größten Anteil am Gesamtwiderstand.

Auch für die Beschleunigung muss Energie aufgewandt werden. Hier spielt z. B. das Gewicht der Laufräder eine dominierende Rolle, weil man diese ins Rotieren bringen muss.

Am Berg muss man vor allen Dingen den Steigungswiderstand überwinden (Hangabtriebskraft).

Ferner gibt es noch einige Reibungswiderstände in der Kette und in anderen sich drehenden Teilen. Diese machen, bei einem guten gepflegten Rad, aber nur einen sehr geringen Anteil am Gesamtwiderstand aus.

 

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Von welchen Faktoren wird der Rollwiderstand beeinflusst?

Der Rollwiderstand wird u. a. von Reifendruck, Reifendurchmesser, Reifenbreite, Reifenaufbau und vom Reifenprofil beeinflusst.

Bei komplett glattem Untergrund gilt: Je höher der Luftdruck, umso geringer ist die Verformung und damit der Rollwiderstand.

Im Gelände ist es genau umgekehrt: Je geringer der Luftdruck umso geringer der Rollwiderstand. Das gilt für Schotterpisten genauso wie für weiche Wald- und Wiesenböden. Die Erklärung: Ein Reifen mit geringem Luftdruck kann sich Unebenheiten besser anpassen. Er sinkt weniger tief ein und das Gesamtsystem wird weniger stark durch Unebenheiten gebremst.

Reifen mit kleinerem Durchmesser haben bei gleichem Luftdruck einen höheren Rollwiderstand, weil die Reifenverformung sich hier im Verhältnis stärker auswirkt. Der Reifen flacht stärker ab. Er wird unrunder.

Breite Reifen rollen leichter als schmale! Diese Aussage trifft häufig auf Skepsis, doch bei gleichem Luftdruck federt der schmale Reifen tiefer ein und muss somit mehr Materialverformung überwinden.

Natürlich hat auch der Aufbau des Reifens Einfluss auf den Rollwiderstand. Je weniger Material verwendet wird, desto weniger Material muss sich verformen. Und je flexibler das Material ist (z. B. die Gummimischung), umso weniger Energie geht durch die Verformung verloren.

In der Regel rollen feine Profile leichter als grobe. Hohe Stollen und große Zwischenräume wirken sich meist ungünstig auf den Rollwiderstand aus.

Warum rollen breite Reifen leichter als schmale?

Die Erklärung liegt im Einfederungsverhalten. Jeder Reifen flacht unter Belastung unten etwas ab. Daraus resultiert eine ebene Aufstandsfläche.

Bei gleichem Luftdruck haben der breite und der schmale Reifen eine gleich große Aufstandsfläche. Während sich der breite Reifen eher in die Breite platt drückt, hat der dünne Reifen eine schmalere aber längere Aufstandsfläche.

Das abgeflachte Stück kann man als einen Lastarm interpretieren, welcher der Rollbewegung des Reifens entgegenwirkt. Durch die stärkere Abflachung des schmalen Reifens wird das Rad „unrunder“ und muss sich beim Abrollen stärker verformen. Beim breiten Reifen wirkt sich die Abflachung weniger in Laufrichtung aus. Daher bleibt er „runder“ und rollt leichter.

Warum fahren Radprofis dann so schmale Reifen?

Breite Reifen rollen nur bei gleichem Luftdruck leichter. Schmale Reifen fährt man aber mit einem höheren Luftdruck. Dann sind sie natürlich weniger komfortabel.

Zudem haben schmale Reifen Vorteile bei hohen Geschwindigkeiten, weil der Luftwiderstand geringer ist.

Vor allem lässt sich ein Fahrrad mit schmalen Reifen deutlich besser beschleunigen, weil die rotierende Masse an den Laufrädern geringer ist. So ist das Rad wesentlich agiler. Wie wichtig dieser Aspekt ist, merkt man sehr eindrücklich, wenn man in einer schnellen Radgruppe mitfährt und nach einer scharfen Kurve dann schnell wieder von 20 auf 40 km/h beschleunigen muss um nicht den Anschluss zu verlieren.

Bei eher gleichmäßigen Geschwindigkeiten um die 20 km/h fährt man aber mit breiteren Reifen besser. In der Praxis ist die Kraftersparnis dabei noch größer als in der Theorie: Der Federungseffekt der breiten Reifen hält Erschütterungen vom Fahrer fern und spart so Energie.

Und auch bei den Radprofis werden die Reifen tendenziell immer breiter. Die Reifenbreiten 18 und 20 mm gibt es kaum noch. Und statt der momentan gängigen Breite von 23 mm, entscheiden sich die Radprofis immer häufiger für 24 oder 25 mm.