Besser dicke Reifen montieren (auch am Renner)?

[NonesensE]

Meine Aussage zu Radialreifen muß ich revidieren. Die Aussage passt zu Reifen mit Kastenprofil, aber Radialreifen müssen natürlich kein Kastenprofil aufweisen, tun sie beim Mopped ja auch nicht. Übrigens gibt es derzeit wieder ein paar Radialreifen für's Fahrrad, nachdem es nach Ende der Rinkos ja lange still um solche Konstruktionen war: Den Vittoria Diamante Pro Radiale (!, ohne Zusatz Radiale ist es ein traditioneller Diagonalreifen) in 22 und 24mm, und von Maxxis die verschiedenen Versionen des Radiale (22C, 23C, 22C TL, 24C TL - TL für Tubeless). Leider gibt es m.W. keine Breitreifen als Radialreifen, dort wäre das ja eigentlich interessanter.

Zum Rollwiderstand gibt's übrigens bei Smolik ein bisschen was: http://www.smolik-velotech.de/laufrad/07reifen.htm Dort wird aber auch nur idealisiert eine topfebene Fahrbahn betrachtet und unterschiedlich flexible Reifen außer Acht gelassen.

 

[Gelöschtes Mitglied 37900]

Ich habe mir mal ein Wenig Gedanken gemacht über die Federungseigenschaften von Reifen und das ganze mal theoretisch durchgerechnet.

Was genau hast Du denn jetzt errechnet?

Okay, denn wollen wir mal. Ich denke, die grundlegendste Erkenntnis ist erstmal, daß die Federungseigenschaften des Luftpolsters nur geringe direkte Bedeutung für den Komfort haben.

Sofern ich selbst nicht etwas falsch verstanden habe, halte ich diesen Deinen Satz für grundlegend falsch!

Was, wenn nicht das Luftpolster, soll denn überhaupt federn?

Ein Reifen, aus dem sämtliche Luft entwichen ist, federt keinen Millimeter mehr!

Zudem dürften die Federungseigenschaften durchaus auch vom Reifenquerschnitt (bzw. Durchmesser des Schlauches) abhängen.

Beim Überfahren einer Kante z.B. wird der Reifen eingedrückt; das bedeutet, dass die Luft an dieser Stelle nach vorne und hinten gedrückt wird. Ein sehr schmaler Reifen mit entsprechend kleinem Querschnitt hat einen größeren Strömungswiderstand zur Folge.

Wenn Du Wert auf gut federnde Reifen legst, solltest Du möglichst schmale Reifen mit möglichst hohem Druck fahren. Die federn wirklich gut, haben allerdings den Nachteil, dass Du gewaltig durchgerüttelt wirst. Und diese „gerüttelte Masse“ ist es, die Energie frisst.

Das ist gemeint, wenn Jan Heine von „Suspension Losses“ spricht.

Komfort erreicht man nicht durch Federung, sondern durch Dämpfung.

Und ich habe dein Eindruck, Dir ist der Unterschied nicht klar.

 

[jader]

@Waltzing-Matilda: mit Verlaub, das ist Quatsch. Im Reifen strömt die Luft keinen Millimeter weit. Und selbst wenn, ist der Querschnitt so groß, dass es nahezu keinen Strömungswiderstand gibt.

Bin unterwegs...

 

[NonesensE]

Was genau hast Du denn jetzt errechnet?

Die Abhängigkeit zwischen Auflagefläche, Reifenbreite und Einfedertiefe, letztere über den Druck mit der aufgebrachten Masse verknüpft. Darüber kann man z.B. auch den übrigen Restfederweg bis zum Durchschlag errechnen. Zugegeben, viel mehr kommt bei meinen Spielereien nicht heraus.

Sofern ich selbst nicht etwas falsch verstanden habe, halte ich diesen Deinen Satz für grundlegend falsch!

Was, wenn nicht das Luftpolster, soll denn überhaupt federn?

Ein Reifen, aus dem sämtliche Luft entwichen ist, federt keinen Millimeter mehr!

Zudem dürften die Federungseigenschaften durchaus auch vom Reifenquerschnitt (bzw. Durchmesser des Schlauches) abhängen.

Beim Überfahren einer Kante z.B. wird der Reifen eingedrückt; das bedeutet, dass die Luft an dieser Stelle nach vorne und hinten gedrückt wird. Ein sehr schmaler Reifen mit entsprechend kleinem Querschnitt hat einen größeren Strömungswiderstand zur Folge.

Wenn Du Wert auf gut federnde Reifen legst, solltest Du möglichst schmale Reifen mit möglichst hohem Druck fahren. Die federn wirklich gut, haben allerdings den Nachteil, dass Du gewaltig durchgerüttelt wirst. Und diese „gerüttelte Masse“ ist es, die Energie frisst.

Das ist gemeint, wenn Jan Heine von „Suspension Losses“ spricht.

Komfort erreicht man nicht durch Federung, sondern durch Dämpfung.

Und ich habe dein Eindruck, Dir ist der Unterschied nicht klar.

Vielleicht habe ich mich nicht klar genug ausgedrückt. Selbstverständlich ist mir der Unterschied zwischen Federung und Dämpfung klar, aber die Federungs- und Dämpfungseigenschaften des Luftpolsters sind für den Komfort und Rollwiderstand nur von sekundärer Bedeutung.

Stell dir vor, du fährst mit einem komfortabel aufgeblasenen Reifen über einen quer liegenden Ast. Dann läuft eine Beule einmal durch die Aufstandsfläche durch. An der Position des Astes wird der Reifen eingedrückt, um ihn herum drückt sich der Reifen nach außen, das Luftvolumen innerhalb des Reifens bleibt konstant. Das Luftpolster federt nur kurz am Anfang und am Ende, wenn das Rad nämlich um einen Bruchteil der Astdicke angehoben wird bzw. herunterfällt. Dämpfen tut es praktisch gar nicht, denn der Druckabfall in so einem zölligen Rohr bei den geringen Luftbewegungen ist nahezu gleich null.

Wie stark das Rad angehoben wird hängt nun davon ab, wie lang die Auflagefläche und wie dick der Ast ist. bei einem 5mm dicken Ast (Hindernis 5mm lang, 5mm hoch) und 10cm Länge der Auflagefläche hebt sich das Rad um ca. 5mm/100mm*5mm=0,25mm an. Zusammen mit der leicht federnden Gummimischung und dem leicht federnden Luftpolster ist das ein kaum noch spürbares vibriren, während ein knallhart aufgepumpter Reifen mit entsprechend kurzer Auflagefläche die Unebeheit deutlich mitteilt. Vorraussetzung für das "schlucken" ist natürlich, daß mindestens 5mm Restfederweg vorhanden sind.

Ich hoffe, es ist jetzt einigermaßen klar, daß die Fähigkeit eines Reifens, Unebenheiten zu schlucken, in erster Linie durch die Größe der Auflagefläche bestimmt wird. Natürlich nur, solange er flexibel genug ist, sich an der Unebenheit auch nach oben zu beulen. Der Rest dient dann im Prinzip nur noch dazu, die Größe der Auflagefläche und den Restfederweg zu berechnen.

 

[Gelöschtes Mitglied 37900]

Selbstverständlich ist mir der Unterschied zwischen Federung und Dämpfung klar,

Könntest Du den Unterschied einmal definieren?
Hab das Gefühl, wir reden aneinander vorbei....

 

[NonesensE]

Könntest Du den Unterschied einmal definieren?
Hab das Gefühl, wir reden aneinander vorbei....

Hilft vielleicht das Stichwort Übersetzung? Bzw. hier eher Untersetzung? Die große Bewegung über das Hindernis hinweg wird durch eine Auflagefläche die erheblich größer ist als das Hindernis in eine kleine Bewegung des Rades untersetzt, und nur noch diese kleine Bewegung muß gefedert und gedämpft werden.

Aber bitte: Die Federung nimmt Lasten auf, ist aber flexibel und gibt Schläge dank Massenträgheit der gefederten Last nicht direkt weiter. Einmal angestoßen lässt sie die Last aber dauerhaft hin und her schwingen. Die Dämpfung ist eine Reibungskraft die die Schwingungsbewegung bremst, die kinetische Energie in Wärme umwandelt. Keine schöne Lehrbuchdefinition, aber hoffentlich klar genug?

 

[Gelöschtes Mitglied 37900]

Ich möchte es einmal so ausdrücken:

bei einer Federung erhalte ich die Energie, die ich in ein System hineingebe, wieder zurück.
Lasse ich einen Tennisball aus einer gewissen Höhe auf den Boden fallen, so federt dieser mehrmals zurück; springt also mehrfach wieder hoch.
Natürlich nicht in gleicher Höhe, weil ein Teil dieser kinetischen Energie in Verformung "verlorengeht". Es tritt also eine gewisse Dämpfung auf.
Auf einem Weg/Zeit-Diagramm erhalte ich also eine gedämpfte Schwingung.

Bei einer Dämpfung wird die Energie, die ich in ein System hineingebe, in andere Energieformen umgewandelt.
Lasse ich statt eines Tennisballes eine Knetgummikugel aus einer gewissen Höhe auf den Boden fallen, wird diese kinetische Energie vollständig in Verformung umgewandet. Die Kugel federt nicht zurück, sondern verformt sich zu einem platten Gebilde.

Federnde Reifen sorgen dafür, daß die Masse aus Rad und Fahrer fortlaufend angehoben wird und wieder absinkt, was eine Menge Energie erfordert (die dem Vortrieb verlorengeht).
Dämpfende Reifen sorgen für ein gleichbleibendes Dahin"gleiten", ohne daß die Systemmasse immer wieder verlustreich angehoben wird.

 

[Gelöschtes Mitglied 37900]

Die große Bewegung über das Hindernis hinweg wird durch eine Auflagefläche die erheblich größer ist als das Hindernis in eine kleine Bewegung des Rades untersetzt, und nur noch diese kleine Bewegung muß gefedert und gedämpft werden.

Eine große Auflagefläche sorgt allerdings für große Verluste durch Haftreibung. Das kann nicht Sinn der Sache sein.
Und gute Haftung und geringer Rollwiderstand sind Dinge, die sich gegenseitig ausschließen.

 

[NonesensE]

Ich möchte es einmal so ausdrücken:

bei einer Federung erhalte ich die Energie, die ich in ein System hineingebe, wieder zurück.
Lasse ich einen Tennisball aus einer gewissen Höhe auf den Boden fallen, so federt dieser mehrmals zurück; springt also mehrfach wieder hoch.
Natürlich nicht in gleicher Höhe, weil ein Teil dieser kinetischen Energie in Verformung "verlorengeht". Es tritt also eine gewisse Dämpfung auf.
Auf einem Weg/Zeit-Diagramm erhalte ich also eine gedämpfte Schwingung.

Bei einer Dämpfung wird die Energie, die ich in ein System hineingebe, in andere Energieformen umgewandelt.
Lasse ich statt eines Tennisballes eine Knetgummikugel aus einer gewissen Höhe auf den Boden fallen, wird diese kinetische Energie vollständig in Verformung umgewandet. Die Kugel federt nicht zurück, sondern verformt sich zu einem platten Gebilde.

so weit, so klar.

Federnde Reifen sorgen dafür, daß die Masse aus Rad und Fahrer fortlaufend angehoben wird und wieder absinkt, was eine Menge Energie erfordert (die dem Vortrieb verlorengeht).
Dämpfende Reifen sorgen für ein gleichbleibendes Dahin"gleiten", ohne daß die Systemmasse immer wieder verlustreich angehoben wird.

Und hier liegt der Denkfehler. Ich versuche es nochmal zu erklären.

Ich denke, wir sind uns einigermaßen einig, daß bei einem dünnwandigen Reifen, den ich mal als Modell wählen möchte, die Federungs- und Dämpfungseigenschaften des Reifenmaterials selbst unerheblich sind. Dann federt nur das Luftpolster, und Dämpfung entsteht nur durch Luftreibung. Luftreibung gibt es aber selbst bei starkem Einfedern praktisch nicht, es bleibt also eine fast dämpfungslose Federung auf einem Luftpolster. Das ist Käse, wie du mit dem Beispiel eines hart aufgepumpten Reifens richtig erkannt hast.

So, jetzt lassen wir mal Druck ab. Wo soll jetzt plötzlich so viel Dämpfung herkommen, daß der Bock nicht mehr springt? Außerdem müsste, um erheblich komfortabler zu werden, sich die Federkonstante gleichzeitig extrem reduzieren, sonst kann die Dämpfung kaum arbeiten - sie reduziert sich aber nur um den Faktor der Druckänderung. Also, wie soll das deiner Meinung nach gehen?

Eine große Auflagefläche sorgt allerdings für große Verluste durch Haftreibung. Das kann nicht Sinn der Sache sein.
Und gute Haftung und geringer Rollwiderstand sind Dinge, die sich gegenseitig ausschließen.

Nein, durch die Haftreibung gibt es keine Verluste. Durch Gleitreibung ja, die kann es im Randbereich des Reifens geben, vor Allem aber durch Walkarbeit, also Verformung des Reifens, weil er - Haftreibung sei Dank - am Boden "klebt". Die Walkarbeit lässt sich aber mit einem ausreichend flexiblen Reifen so erheblich reduzieren, daß der Gewinn durch Untersetzung der Auf- und Abbewegung die Verluste durch erhöhte Walkarbeit mehr als ausgleicht.

 

[NonesensE]

Vielleicht noch ein Erklärungsansatz: Fährt man schnell einen Bordstein runter, so ist der Unterschied zwischen einem maximal und einem optimal aufgeblasenen Reifen im Komfort relativ gering. Fährt man schnell eine kleine Kante hoch (ausreichend klein, daß es keinen Durchschlag gibt), so ist der Unterschied extrem hoch. Im ersten Fall nutzt man nur die Federung des Luftpolsters, im zweiten Fall nutzt man die Untersetzung durch die lange Auflagefläche. Bzw. die Kante wird sozusagen in eine kurze schiefe Ebene untersetzt, entsprechend gering ist der Impuls der am Lenker ankommt.

 

[Gelöschtes Mitglied 37900]

Ich denke, wir sind uns einigermaßen einig, daß bei einem dünnwandigen Reifen, den ich mal als Modell wählen möchte, die Federungs- und Dämpfungseigenschaften des Reifenmaterials selbst unerheblich sind.

Bingo.

So, jetzt lassen wir mal Druck ab. Wo soll jetzt plötzlich so viel Dämpfung herkommen, daß der Bock nicht mehr springt?

Drehen wir die Sache einfach einmal um: wie sollte der Bock noch springen (federn) können, wenn der dazu nötige Druck fehlt?
Es wäre so, als hätte man in o.g. Tennisball ein Loch gebohrt.

Außerdem müsste, um erheblich komfortabler zu werden, sich die Federkonstante gleichzeitig extrem reduzieren, sonst kann die Dämpfung kaum arbeiten - sie reduziert sich aber nur um den Faktor der Druckänderung.

"Nur"? Wer deutlich Luft aus dem Reifen läßt, wird auf holpriger Fahrbahn deutlich komfortabler rollen.

Nein, durch die Haftreibung gibt es keine Verluste. (...) weil er - Haftreibung sei Dank - am Boden "klebt".

Der Widerspruch schlechthin, oder?
Dieses "Kleben" eben ist die Haftreibung. Das Gummi "krallt" sich in den Untergrund. Auf spiegelglatter Fläche würde daher ein Reifen deutlich verlustärmer rollen.
Und eine größere Auflagefläche bietet mehr Fläche zum "krallen". Wenn sich auch auf größerer Fläche der Druck je Flächeneinheit verringert.

 

[Dralexisco]

..................
Nein, durch die Haftreibung gibt es keine Verluste.
.................

Korrekt!

.....................................
Der Widerspruch schlechthin, oder?
.....................................

Nein, da bringst Du was durcheinander, dieses "Kleben" ist eine der Ursachen für den Rollwiderstand.
Ehe ich es mit eigenen Worten zu erklären versuche, bemühe bitte Wikipedia o.ä. zum Verständnis der Haftreibung.

LG Helmut

 

[Gelöschtes Mitglied 37900]

Ehe ich es mit eigenen Worten zu erklären versuche, bemühe bitte Wikipedia o.ä. zum Verständnis der Haftreibung.

Wenn Du es mit eigenen Worten erklären würdest, würde es immerhin zeigen, daß Du selbst es verstanden hast
Okay, Haftreibung ist hier der falsche Ausdruck, da, siehe wikipedia: bei der Haftreibung im Allgemeinen nicht der Fall, da eine Kraft, die nicht zur Bewegung des Körpers führt, keine Arbeit verrichtet. Aber dieses "Verkrallen" des Gummis auf der Fahrbahn ist immerhin ein Verformungsprozeß, der nun einmal Energie kostet. Letztlich reden wir von rollenden Reifen; nicht von stehenden, auf die eine Zugkraft wirkt.
Mir lag "Rollreibung" auf der Zunge, aber diese beinhaltet auch Gleitreibung und Walkarbeit. Letztere ist eben auch vom Luftdruck abhängig. Mir ging es nur um die Komponente der Verformungsarbeit des Gummis auf rauhem Untergrund.

 

[Dralexisco]

Wenn Du es mit eigenen Worten erklären würdest, würde es immerhin zeigen, daß Du selbst es verstanden hast .
..................................................

Um meinen naturwissenschaftlichen Hintergrund brauchst Du Dir nur geringe Sorgen zu machen. Und den an der Formulierung physikalischer Banalitäten zu beweisen ist mir die Zeit zu schade, das Erkennen und Unterscheiden was gerade zutrifft sollte da wohl ausreichen. Dich da mit der Nase draufzustupsen hat ja offenbar zur Klärung gereicht .....

LG Helmut

 

[Axel66]

Also teilweise redet Ihr ja auch aneinander vorbei!

Gruß,

Axel

 

[Tevio]

Wieso teilweise?

 

[Gelöschtes Mitglied 67547]

ich will euch ja nicht den spaß verderben, aber über den optimalen luftdruck bei verschiedenem Systemgewicht und Reifendicken gibt es genug wissenschaftliche und noch mehr halbwissenschaftliche untersuchungen. Ich orientiere mich schon lange an dieser hier:
http://www.bikequarterly.com/images/TireDrop.pdf

Um meinen naturwissenschaftlichen Hintergrund brauchst Du Dir nur geringe Sorgen zu machen. Und den an der Formulierung physikalischer Banalitäten zu beweisen ist mir die Zeit zu schade, das Erkennen und Unterscheiden was gerade zutrifft sollte da wohl ausreichen.

so geile selbstbauchpinselung habe ich auch lange nicht gelesen

 

[Bianchi-Hilde]

Mist, ich hab grad kein Popcorn mehr da, könnt ihr kurz warten?

 

[einbeiner]

Stell dir vor, du fährst mit einem komfortabel aufgeblasenen Reifen über einen quer liegenden Ast. Dann läuft eine Beule einmal durch die Aufstandsfläche durch. An der Position des Astes wird der Reifen eingedrückt, um ihn herum drückt sich der Reifen nach außen, das Luftvolumen innerhalb des Reifens bleibt konstant.

Das wage ich zu beweifeln. Luft ist kompressibel. Kannst mal Wasser einfuellen und den Unterschied 'erfahren' ;-)
Der Reifen drueckt sich an einer Stelle sichtbar ein. Der Umfang des Reifenquerschnitts bleibt an der Stelle gleich - nicht aber der Flaecheninhalt.

Kreis:


Ellipse:

Wie Du siehst, habe ich Diemensionen ausgewaehlt, bei denen der Umfang nahezu identisch ist, der Flaecheninhalt aber deutlich unterschiedlich.
Die Karkasse des Reifens ist flexibel, aber ihre Dehnbarkeit ist verschwindend gering.

Ich wuerde die Rechnung wieder entfernen. Wenn ihre Grundlage schon nicht stimmt, stiftet sie nur Verwirrung.

 

[NonesensE]

Das wage ich zu beweifeln. Luft ist kompressibel. Kannst mal Wasser einfuellen und den Unterschied 'erfahren' ;-)

Fülle Wasser ein, aber so wenig, daß die Auflagefläche gleich groß ist, und der Reifen wird Unebenheiten kaum schlechter schlucken. Man kann nur nicht damit fahren, weil der Reifen nicht durch inneren Druck auf Spannung gehalten wird und daher seitlich wegeiert.

Ich würd' ja gern mit ein paar GIFs visualisieren, wie ich das meine, mir fehlt jedoch das passende Werkzeug. Vielleicht noch ein Erklärungsansatz, schau dir mal dieses Bild von historischen Kettenfahrzeugen an:

Die dort sichtbaren Wippen sorgen dafür, daß wenn an einem Punkt die Kette nach oben gedrückt wird, die Kette an allen anderen Punkten nach unten gedrückt wird. Dadurch ist der Weg, den der Drehpunkt der Wippe nach oben macht, erheblich geringer, als der Weg, den die Kette am Punkt der Unebenheit macht. Da das Fahrzeug am Drehpunkt der Wippe aufgehängt ist, muß die Federung und Dämpfung nur noch diesen geringeren Weg abfedern und dämpfen.

Genau das passiert beim Fahrradreifen bei ausreichend großer Auflagefläche und ausreichend kleiner Unebenheit auch. Das Luftpolster übernimmt dabei gleichzeitig die Aufgabe der Wippen und die Aufgabe der Federung (eine Wasserfüllung könnte nur die Aufgabe der Wippen übernehmen).

Der Unterschied in der Federhärte allein könnte niemals den riesigen Komfortunterschied bei Änderung des Luftdrucks erklären, erst durch den Effekt der Wippe wird das möglich.