Forum

Mehr Rollwiderstand durch Breitreifen?

Oft wird von spürbar schlechterer Beschleunigung beim Wechsel auf Breitreifen berichtet. Der erhöhte Rollwiderstand wird dabei als einer der Hauptursachen genannt. Aus dem Physik Unterricht ist allerdings bekannt, daß der Rollwiderstand allein von der Normalkraft und dem Rollwiderstandsbeiwert abhängig ist. Der letztere hängt jedoch nur von Oberflächenbeschaffenheit der beiden Körper. Die Größe der Kontaktfläche spielt dabei keine Rolle. Zunächst scheint die Erfahrung im Widerspruch zu bekanten und anerkannten Gesetzen zu stehen. Es ist also Grund genug sich mit dem Thema zu beschäftigen.

Die Grundlage der hier vorgestellten Überlegungen bilden zwei Sommerreifen Test der Auto Motor und Sport Redaktion, welche in den 11/2009 und 07/2010 Ausgaben veröffentlicht wurden. Die dabei ermittelte Leistung zum Überwinden des Rollwiderstandes ist von der zentralen Bedeutung.

In dem ersten Test ermittelte man für die 205/55R16 (inkl. das hier) Reifen eine Rollwiderstandsleistung von 0,94kW bis 1,23kW pro Rad bei 120km/h. Getestet wurde mit einem Golf 5 TSI. Es wird vermutetet, daß es sich dabei um einen 140PS starken Golf handelt. Das Erkennungsemblem TSI ist auf einem der Fotos zu sehen. Das Gewicht des Fahrzeuges variiert je nach Quelle zwischen 1262kg und 1316kg (Quelle1, Quelle2)

In dem zweiten Test wurden die 245/45R17 Reifen auf einem Mercedes E-Klasse getestet. Die gemessen Rollwiderstandsleistung lag zwischen 1,07kW und 1,40kW pro Rad bei 80km/h. Bei dem verwendeten Fahrzeug handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um ein E500. Eine zweifutige Abgasanlage mit eckigen Endrohrblenden in Edelstahl ist ein sicheres Merkmal. Das Gewicht des Fahrzeuges liegt demnach bei 1830kg bzw. bei 1880kg für die 4MATIC Variante (Quelle: Mercedes Website).

Damit die beiden Testergebnisse mit einander vergleichbar sind, wird aus den gemessenen Rollwiderstandsleistungen der entsprechende Rollwiderstandsbeiwert (CR) ausgerechnet. Dazu wird die Gleichung der Rollwiderstandsleistung nach CR umgestellt.


Anhand der ausgerechneten Rollwiderstandsbeiwerte vgl. Tabelle bzw. das Diagramm läßt es sich nicht schwer erkennen, daß die Rollwiderstandsleistung innerhalb einer Reifengröße größerer Schwankung unterworfen ist, als der Umstieg auf die breiteren Reifen. Hier darf noch hingewiesen werden, daß die Ergebnisse der Berechnung sich durchaus mit den Wikipedia-Angaben zu Rollwiderstandsbeiwert decken.




So kann die Rollwiderstandsleistung bei 205er Reifen sich um bis zu ca. 31% erhöhen wenn man von dem rollwiderstandgünstigsten auf einen mit der maximal ermittelten Rollwiderstandsleistung Reifen wechselt. Der Umstieg von dem „schlechtesten" 205er auf "schlechtesten" 245er Reifen bedeutet dagegen eine Erhöhung des Rollwiderstandes um ca.18%. Nimmt man stattdessen den „besten“ 245er Reifen so sinkt der Rollwiderstand sogar um 10%. Damit ist gezeigt worden, daß die manchmal wahrnehmbare Verschlechterung der Beschleunigung nicht durch einen möglichen höheren Rollwiderstand des Breitreifens allein zu erklären ist. Außerdem würde bei dem Golf TSI selbst eine Verdoppelung des Rollwiderstandes zu maximal 5,6kW (5,4% der Motorleistung) mehr Verlustleistung führen und damit kaum Einfluß auf die Längsbeschleunigung haben dürfen.

Auf den Kraftstoffverbrauch hat die Verdoppelung des Rollwiderstand allerdings einen weitaus größeren Einfluß, zumindest bei Geschwindigkeiten mit geringerem Motorleistungsabruf. Bei 120km/h wird ein durchschnittlicher Golf etwa 22kW der Motorleistung benötigen um den Fahrtwiderstand zu überwinden. Eine Erhöhung des Fahrtwiderstandes um 5,6kW erfordert hier ca.25% mehr Motorleistung was zwangsläufig zu Erhöhung des Kraftstoffverbrauches führt.

Bearbeitet von: danha am 21.04.2010 um 01:00:25

Nur wurde beim Golf der Rollwiderstand bei 120km/h gemessen und bei der E-Klasse bei 80 km/h

oftmals redet man ja von geschwindigkeitsverlust bei breiteren reifen.

könnte es eventuell auch mit daran liegen, dass breitere reifen ja auch mehr luftwiederstand bieten? wenn man jetzt mal vom rollwiederstand absieht. wäre ja auch noch ein möglicher faktor.

aber danke schon mal für deine mühen danah :) war bestimmt ne weile arbeit

Zitat:

---

Nur wurde beim Golf der Rollwiderstand bei 120km/h gemessen und bei der E-Klasse bei 80 km/h

(Zitat von: Roughy)

---

Dies wird bei der Berechnung des Rollwiderstandkoeffizienten aber berücksichtigt.

@ danha
hast du sehr gut aufbereitet!

Zitat:

---

könnte es eventuell auch mit daran liegen, dass breitere reifen ja auch mehr luftwiederstand bieten? wenn man jetzt mal vom rollwiederstand absieht. wäre ja auch noch ein möglicher faktor.

(Zitat von: b-mw-323)

---

Das ist das nächste was ich angehe. Dann bleibt nur noch die Leistung zu Beschleunigung der rotierenden Massen.

Zitat:

---

Zitat:

---

könnte es eventuell auch mit daran liegen, dass breitere reifen ja auch mehr luftwiederstand bieten? wenn man jetzt mal vom rollwiederstand absieht. wäre ja auch noch ein möglicher faktor.

(Zitat von: b-mw-323)

---

Das ist das nächste was ich angehe. Dann bleibt nur noch die Leistung zu Beschleunigung der rotierenden Massen.

(Zitat von: danha)

---

und genau da wirst du fündig werden .. weil breite Reifen meist breite Felgen bedeutet, heisst das, dass die zu Bewegende Masse weiter von der Radmitte entfernt ist (je nach Felgen mehr oder weniger).. dazu kommt der schwere(relativ) Reifen, der schon ca 50% des Gewichtes ausmacht.

breitere Reifen haben ja dann meist einen niedrigeren Querschnitt auf einer im Durchmesser größeren Felge... damit wander viel Masse weiter nach aussen!

Das macht wohl das meiste aus!

Das breitere Reifen an sich schlechter rollen ist schon lange kein Thema mehr... zumindest nicht wenn man MTB fährt.
Selbst die CrossCountry Racer setzen mittlerweile auf breitere Schlappen, die rollen min. gleich gut und bieten mehr Comfort und Schutz gegen Plattfüße.

Beim MTB spielt der Luftwiederstand abera auch so gut wie keine Rolle was man beim KFZ beachten muss!

Die zu spürende geringere Leistung beim Beschleunigen liegt meiner Ansicht nach am höheren Massenträgheitsmoment der Breitreifen, da diese wie gesagt, meist auf großen Felgen mit niedrigem Querschnitt aufgezogen werden. Meistens sind die Felgen mit aufgezogenen Breitreifen schon so schwerer wie die weniger breiten. Und zusätzlich wandert die Masse weiter vom Schwerpunkt weg.

Also ich persönlich merke einen starken Unterschied was die Beschleunigung angeht, zwischen meinen Winterreifen (185/60 ZR17) und Sommerreifen (235/40 ZR17). AM meisten spürbar in niedrigen Drehzahlen. Wobei ein Sommerreifen auch fast doppelt so schwer ist wie der Winterreifen...

die rechnung ist wirklich sehr grob überschlagen.

die geringere leistung hängt in erster linie von dem gewicht des rades, von der größe bzw. dem radius des rades, von der geschwindigkeit des rades, von der auflagefläche des rades, dem massenträgheitsmomenten des rades und noch vielen anderen faktoren ab.

ich habe es grad mal grob nachgerechnet, da hier in einem anderen thread auch grade von mehr leistung in abhängigkeit vom rad geredet wird. ich bin von einem e46 330ci mit 1505kg mit 255/35R17 mit 300nm bei 3500U/min ausgegangen mit reifen, felgen kombinationen von ca. 17kg bis 22 kg und bin da allein bei der widerstandskraft auf knapp 65% zuwachs gekommen vom besten bis zum schlechtesten rad. die trägheitsmomente, die jetzt noch in dieser rechnung fehlen, würde dann auch noch von der dichte abhängen und außerdem müsste man alles noch 3 dimensional machen und aßerdem müsste man noch die übersetzung mit einberechnen und außerde.... aber daraf hab ich ja mal garkein bock =p

die breite ist nicht so ausschlaggebend, wie das gewicht, der radius und die auflagefläche.



Bearbeitet von: kmax_187 am 21.04.2010 um 21:09:24

Die vorgestellte Rechnung ist nicht grob, sonder absolut genau! Es geht ja ausschließlich darum die Änderung des Rollwiderstandes abhängig von der Reifenbreite zu ermitteln.

Daß die breiteren Reifen nicht nur die mögliche Änderung des Rollwiderstandes sondern auch des Luftwiderstandes und vor allem des Radträgheitsmomentes bedeuten, ist mir absolut bewußt! Ich bin gerade dabei der Luftwiderstandsanteil abzuschätzen. Vor der Bestimmung der Änderung des Radträgheitsmomentes drucke ich mich noch, ehrlich gesagt. Dazu muß ich noch ein paar Daten sammeln.

Du (@kmax_187) schreibst, daß du mal kurz überschlagen hast und eine 65%-ige Erhöhung des Widerstandes festgestellt hast. Wenn das Radträgheitsmoment nicht berücksichtigt ist, welche Anteile sind es denn? Der Luftwiderstand? Das kann ich mir nicht vorstellen, noch nicht?

Noch was, Dir ist schon bewußt, daß der Rollwiderstand nicht von der Auflagefläche abhängig ist. Gerade das zeigt meine Auswertung. Die verglichenen Räder sind im Durchmesser etwa gleich Groß (3,25% Unterschied). Ein 245er Rad ist ca. 20% breiter als 205er Reifen und somit hat auch ca. 20% mehr Auflagefläche. Dennoch kann er einen günstigeren Rollwiderstand haben als ein 205er Rad.

Gruß

Die Breite spielt wirklich keine so große Rolle, früher dachten immer alle aufm MTB müsste man für CrossCountry (Rennen) schmale reifen fahren die hart aufgepumpt sind.
Mittlerweile ist dies mehrfach (wissenschaftlich) wiederlegt worden.
Deshalb setzen da alle auf breitere Reifen mit weniger Druck, die rollen größtenteils sogar besser wie die schmalen Pellen.

Ist vieleicht nicht 1:1 übertragbar, aber man sieht das da was wahres dran ist!
(jetzt kommt hoffentlich keiner und fängt damit an das Rennradreifen einen geringeren rollwiederstand haben... das passt da garnicht zu)

luftwiderstand habe ich nirgends miteinberechnet. ich glaube dass der einfluss verschwindend gering ist, besonders, da die reifen fast gänzlich verkleidet sind von der karosserie.

der widerstand besteht doch nur aus der normalkraft mal rollreibungskoeffizient. mit verschiedenen sachen aus fliehkraft, masse, radius, geschwindigkeit, rollwiderstandskoeffi und massenträgheit glaub ich

"Die vorgestellte Rechnung ist nicht grob, sonder absolut genau! Es geht ja ausschließlich darum die Änderung des Rollwiderstandes abhängig von der Reifenbreite zu ermitteln."

ok, hast recht. eigentlich geht es ja nur um rollwiderstand zu reifenbreite ;)


achja:
die widerstandsbeiwerte habe ich von 0,009 bis 0,015 genommen bei reifen die von 17kg mit 0,009 bis 22kg mit 0,015 gehen ist das schon enorm
vielleicht ist ja auch irgendwo nur ein fehler drin gewesen...

Bearbeitet von: kmax_187 am 21.04.2010 um 23:59:59

d.h. Du hast dann im Prinzip 65% mehr Rollwiderstand für die Erhöhung des Beiwertes von 0,009 auf 0,015 ausgerechnet, richtig? Dann ist die Welt ja wider in Ordnung! Denn 0,015 ist tatsächlich ca. 65% mehr als 0,009.

Gruß

Edit:
Obwohl die Erhöhung schon hoch zu sein scheint, ergibt sich bei 120km/h für ein Fahrzeug der E36-Klasse (Gewicht ist ähnlich wie beim Golf 5) als absoluter Wert bloß eine Rollwiderstandsverlustleistung von 4,xx kW plus eine mögliche Erhöhung von bis zu 30%-60%.

Bearbeitet von: danha am 22.04.2010 um 00:19:35