Schmal oder breit? Hochdruck oder Niederdruck? Wannen oder Drahtreifen? Wir untersuchen die Komplikationen bei der Reifenwahl
Nach unserem Test: Sind breitere Reifen wirklich schneller? Wir beschlossen, unsere Untersuchung der Komplikationen bei der Reifenwahl fortzusetzen.
Einer der größten Sprünge in der Fahrradtechnologie kam von einer unwahrscheinlichen Quelle: einem schottischen Tierarzt namens John Boyd Dunlop. 1888 schuf Dunlop in einer bedeutenden Abweichung von seiner täglichen Arbeit den ersten Luftreifen, um seinen Sohn von den Kopfschmerzen und Beschwerden zu befreien, die den Jungen geplagt hatten, als er mit seinem vollbereiften Dreirad über das holprige Kopfsteinpflaster von Belfast fuhr.
Schnell vorwärts bis heute und das Grundkonzept hat sich nicht geändert – eine versiegelte Luftkammer sorgt für eine Dämpfungsschicht zwischen dem Fahrer und der Straße – aber das bedeutet nicht, dass alle Reifen gleich sind. Einige Reifen sind schneller als andere, aber es erfordert ein wenig Verständnis für die Reifentechnologie, bevor Sie den besten für sich finden können.
Einer Pause widerstehen
'Während der Fahrt muss sich ein Radfahrer verschiedenen Arten von Widerständen stellen: Luftwiderstand, Gewicht (beim Beschleunigen oder Bremsen) und dem Rollwiderstand des Reifens, also dem Energieverlust durch das Vorwärtsrollen des Reifens, ' sagt der Straßenreifenentwickler von Michelin, Nicolas Cret. „Wir messen den Rollwiderstand mit festen Parametern wie geregeltem Druck, konstanter Geschwindigkeit, Belastung und Temperatur. Die Messmaschine besteht normalerweise aus einer Trommel, die so groß wie möglich sein muss, um einen ebenen Boden zu simulieren. Der Reifen wird während einer Aufwärmsitzung mit einer bestimmten Geschwindigkeit/Last/Druck gedreht, und dann stoppen wir die Trommelleistung und messen die Entfernung, bis der Reifen aufhört zu rollen. Je länger die Strecke, desto geringer der Rollwiderstand.’
Der Rollwiderstand ist also im Grunde genommen die Kraft, die der Vorwärtsbewegung eines auf einer Oberfläche abrollenden Reifens entgegenwirkt. In der Praxis bedeutet diese Widerstandskraft zusammen mit Faktoren wie dem Luftwiderstand, dass Sie beim Freilauf auf einer ebenen Fläche irgendwann zum Stillstand kommen. Aber da Energie weder erzeugt noch zerstört, sondern nur verändert werden kann, wo ist die Energie geblieben, die uns vorangetrieben hat?
„Rollwiderstand in Reifen ist Energie, die verbraucht wird, um Reifenverformung zu überwinden“, sagt Wolf VormWalde, Reifenproduktmanager bei Specialized. „Wenn ein Reifen belastet wird, verformt er sich, und um ein Material zu verformen, ist Kraft erforderlich. Wenn der Reifen rollt, setzt sich die Verformung fort, da das Reifenprofil und die Seitenwand durch die Aufstandsfläche [wo der Reifen auf die Straßenoberfläche trifft] gehen, während sich das Rad dreht. Der Reifen wird daher beim Eintritt in die Aufstandsfläche belastet und verformt und entspannt sich beim Verlassen der Aufstandsfläche. Aber im Gegensatz zu einer perfekten Feder gibt der Reifen die in ihn gesteckte Energie nicht zurück, wenn er sich verformt.“
Beobachten Sie, was mit den Reifen eines stationären Fahrrads unter dem Gewicht eines Fahrers passiert, und Sie werden verstehen, was VormWalde bedeutet. Ein Reifen unter der Last eines Fahrers wölbt sich an den Seitenwänden und die Lauffläche wird abgeflacht, um sich an die Form der darunter liegenden Oberfläche anzupassen. Wenn das Fahrrad in Bewegung ist und sich der Reifen dreht, geschieht dieser Vorgang immer wieder an der Stelle, an der der Reifen auf die Fahrbahn trifft. In einer idealen Welt würde der Reifen „so gut wie möglich nachgeben“und mit so viel Kraft von der Straßenoberfläche abprallen, wie er aufgewendet wurde, um ihn überhaupt auf die Straßenoberfläche zu quetschen, und daher wäre die Energie, die in die Vorwärtsbewegung gesteckt wird konserviert. Leider sind Gummimischungen in Reifen „viskoelastisch“, das heißt, wenn sie sich unter Belastung verformen, ordnen sich die Moleküle in den Polymerketten der Mischung neu an und reiben dabei aneinander. Diese innere Reibung erzeugt Wärme, die leider ein nutzloses Nebenprodukt beim Bestreben ist, Ihr Fahrrad vorwärts zu treiben. Fühlen Sie nach einer Stunde auf dem Rollentrainer einfach Ihren Hinterreifen und Sie werden sich schnell ein Bild machen.
Diese Verformung des Reifens ist der Schlüssel zu seinem Rollwiderstand und damit zu seiner „Geschwindigkeit“. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Sie die Verformung eines Reifens beeinflussen können. Eine davon besteht darin, den Druck der Luft, die Sie hineinpumpen, zu variieren.
Charakterverformung
Wenn je mehr sich ein Reifen verformt, desto mehr Rollwiderstand hat er, alles, was Sie tun müssen, ist, einen Reifen auf den höchstmöglichen Druck aufzupumpen, was es so gut wie unmöglich macht, sich zu verformen, und Energieverlust durch Rollwiderstand wird minimiert werden? Die Wahrheit ist – wie immer – etwas komplizierter.
Christian Wurmbäck, Produktmanager bei Continental, sagt: „Eine Erhöhung des Drucks in einem Reifen verringert den Rollwiderstand, aber nur bis zu einem bestimmten Punkt. Wenn Sie beispielsweise einen 23-mm-Reifen nehmen und den Druck von 85 psi auf 115 psi erhöhen, haben Sie weniger Rollwiderstand. Aber wenn Sie denselben Reifen nehmen und den Druck von 115 psi auf 140 psi erhöhen, gibt es praktisch keinen Unterschied.“
VormWalde von Specialized stimmt zu: „Auf einer perfekt glatten Oberfläche ist der höhere Druck immer schneller. Aber dieser Effekt nimmt auf echten Straßen ab, sodass wir sagen, dass Sie bei 130 psi den Reifen tot pumpen [dh er kann nicht nützlicher steifer werden]. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Beziehung zwischen dem Reifen und der Straße symbiotisch ist und dass Straßen niemals vollkommen glatt sind.
‘Du willst nicht, dass der Reifen so hart ist, dass er beim Rollen über die Straße die Oberflächenfrequenzen nicht absorbieren kann. Es ist effizienter, dass der Reifen Unebenheiten und Unebenheiten absorbiert, als diese Amplituden an das Fahrrad und den Fahrer weiterzugeben. Das Anheben von Fahrrad und Fahrer verbraucht immer mehr Energie als das Herunterdrücken eines Reifens. Das ist einer der Gründe, warum Sie Cyclocross- und Mountainbike-Fahrer mit so geringem Druck sehen “, fügt er hinzu.
Er hat recht. Denn anstatt sich von einem besonders holprigen Abschnitt in die Luft schießen zu lassen, versucht der erfahrene Mountainbike-Rennfahrer, seinen Körper auf einer flachen Ebene zu h alten und mit Armen und Beinen alle Unebenheiten des Geländes zu absorbieren. Laienhaft ausgedrückt: Wenn Sie horizontal vorwärts gehen möchten, verschwenden Sie keine Energie, wenn Sie vertikal auf und ab gehen.
Der Trick besteht darin, den besten Reifendruck für die Straße zu ermitteln, auf der Sie fahren – etwas, das möglicherweise ein wenig Trial-and-Error erfordert. Und dann muss man sich fragen, ob man überhaupt auf Reifen mit der richtigen Breite unterwegs ist.
Die Kleinigkeit der Größe
In der guten alten Zeit dachten Rennfahrer, dünnere Reifen seien besser, wobei die meisten Profi-Laufräder mit Reifen von 21 mm Breite bis hin zu winzigen 18 mm ausgestattet waren. Im Laufe der Zeit haben die Fahrer vielleicht mehr Wert auf Komfort und weniger auf lähmende Geschwindigkeit gelegt, sodass 23-mm-Reifen zum Standard für Rennräder geworden sind.
Schwalbe-Produktmanager Marcus Hachmeyer sagt jedoch, dass Studien zum Reifenverh alten einige überraschende Dinge aufgedeckt haben: „Wenn Sie Reifen mit unterschiedlichen Breiten, aber identischen Spezifikationen vergleichen – gleiche Mischung, gleiches abgerundetes Profil, gleicher Luftdruck – kann man sagen Beim Rollwiderstand gilt: je breiter desto schneller!'
Das klingt kontraintuitiv – schließlich sind Rennräder viel schneller als Tourenräder oder Mountainbikes – aber die Analyse der Aufstandsfläche eines Reifens hat Designern wie Hachmeyer geholfen, die weit verbreitete Meinung zu hinterfragen, dass „schmaler gleich schneller“ist.
„Breitere Reifen sind schneller“, sagt Wurmbäck von Continental. „Ein 24-mm-Reifen rollt schneller als ein 23-mm-Reifen, aber ein 25-mm-Reifen rollt noch schneller. Tatsächlich ist unser GP4000s-Reifen in einer 25-mm-Version etwa 7 % schneller als in einer 23-mm-Version.“
Der Grund geht auf dieses Problem der Deformation zurück. Obwohl bei gleichem Druck sowohl die breiten als auch die schmalen Reifen die gleiche Aufstandsfläche haben, unterscheidet sich die genaue Form jeder Aufstandsfläche. Bei einem schmaleren Reifen ist dieser Fleck dünner, aber länger und bildet entlang der Unterseite des Reifens eine schlanke ovale Form, während bei einem breiteren Reifen die Form der Aufstandsfläche kreisförmiger ist, da der Reifen über seine Breite stärker abgeflacht ist. Das Ergebnis ist, dass die schmalere, längere Aufstandsfläche des dünneren Reifens eine stärkere Verformung des Reifens – insbesondere der Seitenwand – fördert als sein breiteres Gegenstück. Und wie wir bereits gehört haben, je mehr sich ein Reifen verformt, desto mehr Energie wird durch die Verformung verbraucht. Aber wenn das der Fall ist, sollten wir dann nicht alle auf 28 mm herumfahren?
Der Fall gegen
‘Obwohl ein 28-mm-Reifen in Bezug auf den Rollwiderstand schneller ist als seine 23-mm-Version, ist das Gewicht des 28-mm-Reifens höher als der 23-mm-Reifen, da eine größere Größe mehr Material bedeutet. Dies wird wahrscheinlich einen spürbaren Unterschied in Bezug auf die Trägheit erzeugen und sich in Beschleunigungs- oder Verzögerungsphasen auswirken “, erklärt Nicolas Cret von Michelin.„Auch die aerodynamischen Eigenschaften werden sich von einem 23-mm-Reifen zu einem 28-mm-Reifen ändern.“
Wenn es darauf ankäme, was würden die Experten wählen? „Wir haben festgestellt, dass 24 mm der ideale Kompromiss aus Rollwiderstand, Aerodynamik und Gewicht sind“, sagt VormWalde von Specialized. Ken Avery von der italienischen Altgarde Vittoria ist jedoch anderer Meinung: „Mehr [Breite] ist nicht immer besser. Mäßigung ist der Schlüssel. Sobald Sie 26 mm überschreiten, beginnen sich die subtilen Gewinne beim Rollwiderstand aufzulösen. Die Formel wird sozusagen abgeworfen. Dies setzt auch voraus, dass alle Reifen ein einheitliches Profil haben, was sie nicht haben. Oft macht die Profildicke [im Querschnitt] den Reifen eher spitz als rund, so dass ein 24-mm-Reifen eines Herstellers in einem bestimmten Szenario schneller oder langsamer sein kann als ein 23- oder 25-mm-Reifen.’
Um die Sache noch komplizierter zu machen, kommen neben der Wahl des Reifendrucks und der Reifenbreite Überlegungen zur Geschmeidigkeit eines Reifens hinzu.
Was darunter liegt
Wenn die Verformung zu einem Energieverlust durch Wärme führt, benötigt ein geschmeidigerer Reifen weniger Energie, um sich auf eine bestimmte Weise zu verformen, als ein Reifen, dessen Karkasse steifer ist. Unter der Gummimischung einer Reifenlauffläche liegen tausende dicht verwobene Fasern. Je nach Reifen kann diese Lagenkarkasse bis zu 320 Fäden pro Zoll (tpi) enth alten, allesamt aus sehr feiner Baumwolle, oder vielleicht nur 60 aus deutlich dickerem Nylon. Das Ergebnis, sagen Hersteller wie Vittoria und Challenge, ist, dass je höher die Fadenzahl, desto geschmeidiger der Reifen, desto leichter verformt er sich und desto geringer ist der Rollwiderstand.
„Je höher die tpi-Zahl, desto flexibler der Reifen“, sagt Simona Brauns-Nicol von Challenge. „Im Laufe der Zeit haben die Lieferanten immer hochwertigere Fäden geliefert, die es den Reifenherstellern ermöglicht haben, von einer maximalen Bindung von 280/300 tpi auf 320 tpi zu wechseln. Je geschmeidiger und flexibler die Karkasse, desto mehr Komfort und vor allem desto mehr Bodenhaftung und damit die höchste Geschwindigkeit.“Doch in der Welt der Reifen ist nichts einfach, und mehr Fäden bedeuten also nicht automatisch ein schneller Reifen.
VormWalde von Specialized sagt: „Ein 60-tpi-Reifen mit einer guten Karkassenmischung kann so schnell sein wie ein 100-tpi-Reifen. Auch das Material ist wichtig – einige Polycotton-Därme sind schnell, aber das liegt nicht an der Fadenzahl, sondern an der Lateximprägnierung, die sie sehr elastisch macht. Eine hohe Fadenzahl bedeutet nicht zwangsläufig einen schnelleren Reifen.“
Wenn geschmeidigere Reifen einen besseren Rollwiderstand bedeuten, dann gilt das auch für Schläuche. „Ein noch geschmeidigeres und pannensicheres Fahrgefühl lässt sich durch die Verwendung eines Latexschlauchs anstelle eines Butylschlauchs erreichen“, sagt Simona Brauns-Nicol von Challenge. „Unsere können auf das etwa 300-fache ihres ursprünglichen Volumens aufgeblasen werden. Latex ist stark und elastisch zugleich und durchsticht nicht so leicht, da die Elastizität dazu führt, dass ein Latexschlauch dazu neigt, Fremdkörper zu umgehen.’
Latex ist nicht nur ein von Natur aus geschmeidigeres Material, sondern auch leichter – so dass es Butylschläuche in Bezug auf den Rollwiderstand übertrifft. Allerdings hat diese Geschmeidigkeit ihren Preis: Latex ist poröser als Butyl, sodass im Laufe der Tage merklich Luft entweicht.
Specialized und Challenge könnten wahrscheinlich tagelang über Latexschläuche, Fadenzahl und Karkassen streiten (es ist keine Überraschung, dass Challenge stolz darauf ist, Reifen mit einer Fadenzahl von bis zu 320 tpi herzustellen, während Specialized zufrieden zu sein scheint mit der Produktion von maximal 220 tpi), aber ihre gegensätzlichen Standpunkte heben den Kernpunkt dieser Frage der „schnellen Reifen“hervor: Es gibt keine endgültigen Antworten. Sicher, es gibt grundlegende Parameter – Größe, Druck, Geschmeidigkeit – aber solche Dinge sind so untrennbar miteinander und mit Fragen des Rollwiderstands, der Aerodynamik und der Trägheit verbunden, dass es keinen Sinn macht, sich nur auf einen Aspekt zu Lasten der anderen zu konzentrieren.
Wie Cret von Michelin es ausdrückt: „Das Entwerfen eines Reifens sollte als Versuch angesehen werden, viele widersprüchliche Leistungsbereiche gleichzeitig zu verbessern. Ein Reifen ist immer ein Leistungskompromiss. Was ist ein schneller Reifen? Nun, das hängt davon ab, was Sie unter schnell verstehen.’
Und zum Schluss… in die Wanne oder nicht in die Wanne?
Seit Jahren werden Schlauchreifen als der beste Reifen angepriesen, den ein ernsthafter Fahrer bekommen kann, wobei Befürworter behaupten, der einzige Grund, sie nicht täglich zu fahren, sei die Unannehmlichkeit und die Kosten einer Reifenpanne. Es gibt jedoch ein paar Unternehmen da draußen, die bereit sind, diesen speziellen Applecart zu verärgern.
„Drahtreifen sind schneller als Schlauchreifen“, erklärt Wolf VormWalde von Specialized. „Das liegt daran, dass die Hälfte der effektiven Luftkammer die Felge ist. Die Felgenflanken verformen sich beim Abrollen nicht und verbrauchen somit keine Energie. Sie dachten, wir hätten Tony Martin aus kommerziellen Gründen dazu gedrängt, Drahtreifen zu verwenden, oder? Nein! Sie sind einfach schneller.“
Dieser Kampf gegen die konventionelle Weisheit stammt nicht nur von einem Mann (wenn auch einem im Zentrum eines ziemlich großen Fahrradkonzerns), sondern es ist eine Meinung, die auch von Reifengiganten wie Schwalbe und Continental geteilt wird. Aber wenn das der Fall ist, warum fahren die Profis dann keine Drahtreifen? Na ja, sagt Christian Wurmbäck von Continental, das ist doch klar.
‘Ein schlauchförmiger Laufradsatz ist leicht, bietet aber, was für Profis wichtig ist, Notlaufeigenschaften. Im Falle einer Hochgeschwindigkeitsplatte bleibt ein Schlauchreifen aufgrund des Klebstoffs auf der Felge, im Gegensatz zu einem Drahtreifen, der dazu neigt, herunterzufallen, was zu einem sehr bösen Unfall führt.“
