Technik von Reifen, Laufrädern und Antrieb

Crr ist ein dimensionsloses Verhältnis: Die Widerstandskraft entspricht Crr mal der Normallast (Masse × g).

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Gute Rennreifen mit Drahtkern und Tubeless-Reifen messen auf glatten Trommeln und Straßen etwa 0,003–0,004.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

0,004 × 80 × 9,81 × 11,1 m/s ist etwa 35 W.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

0,001 × 80 × 9,81 × 11,1 ist etwa 8,7 W, weshalb die Reifenwahl so wichtig ist.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Da Kraft = Crr × Last, zahlen ein schwererer Fahrer und ein schwereres Rad proportional mehr Rollwiderstand.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Oberflächenrauigkeit lässt Reifen und Rad springen und verursacht Energieverluste, die glatte Trommeltests nicht erfassen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Die Hysterese von Gummi sinkt im Allgemeinen mit der Erwärmung, daher testet derselbe Reifen an einem warmen Tag schneller.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Bei 40 km/h beträgt die aerodynamische Leistung typischerweise mehrere hundert Watt, gegenüber einigen zehn für den Rollwiderstand.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Die aerodynamische Leistung fällt mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit, die Rollleistung nur linear, daher gewinnt der Rollwiderstand bei niedriger Geschwindigkeit an Gewicht.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Eine Stahltrommel ist glatt und gekrümmt, daher weichen die absoluten Zahlen von denen auf Straßen ab, auch wenn die Reifenrangfolge meist bestehen bleibt.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

In Rad und Fahrer geleitete Vibrationen werden als Wärme im Körper und in den Bauteilen abgebaut.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Unterhalb des Knickpunkts senkt mehr Druck die Verluste; darüber machen steigende Vibrationsverluste den Reifen auf echten Straßen langsamer.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Der Knickpunkt sinkt, je rauer die Oberflächen werden, daher fällt der schnellste Druck.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Weichgewebe dämpfen Vibrationen und wandeln mechanische Energie in Wärme statt in Vortrieb um.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Frank Berto schlug Drücke vor, bei denen sich der Reifen unter dem Gewicht des Fahrers um etwa 15 % seiner Höhe einfedert.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Die Einfederung hängt von Last und Druck ab, daher braucht mehr Last mehr Druck, um dieselbe Form zu halten.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Größeres Volumen und eine größere Aufstandsbreite lassen einen breiteren Reifen die Last mit weniger Druck und weniger Vibration tragen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Typischerweise liegen etwa 55–60 % der Last auf dem Hinterrad, das daher etwas mehr Druck braucht.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Auf sehr glatter Oberfläche liegt der Knickpunkt hoch, sodass die Karkassenverluste mit steigendem Druck weiter fallen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Das harte, brummende Gefühl eines zu stark aufgepumpten Reifens wird oft für Geschwindigkeit gehalten, während die tatsächlichen Verluste steigen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Höhere TPI bedeuten meist feinere Fäden und eine geschmeidigere Karkasse.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Dünnere, flexiblere Karkassen verformen sich mit geringeren Hystereseverlusten.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Pannenschutzlagen versteifen den Reifen und fügen Gummi hinzu, daher erhöhen sie typischerweise den Rollwiderstand.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

ETRTO-Kennzeichnungen geben zuerst die Reifenbreite und dann den Wulstsitzdurchmesser an; 622 mm ist die Standardgröße 700c für Rennräder.

Quelle: ETRTO Standards Manual (2023) · Wissen

Die erste Zahl ist die Nennbreite des Reifenquerschnitts.

Quelle: ETRTO Standards Manual (2023) · Wissen

Die tatsächliche Breite hängt von der Maulweite der Felge ab; moderne breite Felgen lassen einen 25-mm-Reifen oft 27–28 mm messen.

Quelle: ETRTO Standards Manual (2023) · Wissen

Hookless-Felgen sind auf 5 bar begrenzt, weil der Reifen ohne Haken gehalten wird.

Quelle: ETRTO Standards Manual (2023) · Wissen

Nur für Hookless-Wülste ausgelegte Reifen sitzen sicher; andere können abspringen und versagen.

Quelle: ETRTO Standards Manual (2023) · Wissen

Weichere Mischungen mit geringerer Hysterese können schneller rollen und besser haften, nutzen sich aber früher ab.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Rennradreifen sind zu schmal, um bei Radgeschwindigkeiten aufzuschwimmen, daher bringt Profil wenig Grip.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Größere Maulweiten spreizen die Wülste und ergeben ein breiteres, weniger rundes Reifenprofil.

Quelle: ETRTO Standards Manual (2023) · Wissen

Laufradentwickler stellten fest, dass der Widerstand steigt, wenn der Reifen breiter als die Felge ist, daher werden Felgen etwas breiter als Reifen gebaut.

Quelle: Poertner, Notizen zum Zipp-Laufraddesign (2010er-Jahre) · Wissen

Ein aufgewölbter Reifen stört den glatten Übergang auf die Felge, besonders bei Schiebewinkel.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Ein breiterer Reifen hat eine größere Stirnfläche; eine passende Felgenbreite begrenzt den Nachteil.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Belege dafür, dass breitere Reifen gut rollen, führten zu breiteren Felgen, damit Reifen- und Felgenform aerodynamisch zusammenpassen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Ein Reifen, der deutlich breiter als seine Felge ist, wird seitlich schlecht gestützt und kann wegrollen oder schwimmen.

Quelle: ETRTO Standards Manual (2023) · Wissen

Den Reifen innerhalb des äußeren Felgenprofils zu halten, hilft der Strömung, an der Felge anzuliegen.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

ETRTO-Tabellen ordnen den Maulweiten der Felgen einen Bereich kompatibler Reifenbreiten zu.

Quelle: ETRTO Standards Manual (2023) · Wissen

Ein Reifen, der breiter als die Felge ist, stört das vorgesehene Profil der Felge und kostet einen Teil des aerodynamischen Vorteils.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Anwendung

Das Hinterrad wird teilweise von Rahmen und Beinen abgeschirmt, daher sieht das Vorderrad mehr von der ungestörten Strömung.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Relativ zur Luft bewegt sich der obere Teil des Rads mit etwa der doppelten Radgeschwindigkeit, während der Kontaktpunkt steht.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Weil sich die oberen Speichen schnell durch die Luft bewegen, senken weniger und geformte Speichen den Widerstand.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Höhere Felgen glätten die Strömung um das Rad und können bei Schiebewinkel eine nach vorn gerichtete Segelkraft erzeugen.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Seitenkraft an einer Vorderrad-Scheibe erzeugt ein Lenkmoment; am Hinterrad beeinflusst sie die Lenkung kaum.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Seitlich flexible Laufräder können an Bremsbelägen oder Rahmen schleifen und sich in Kurven oder beim Sprint schwammig anfühlen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Anhaltendes Bremsen erhitzt die Felge; Carbonharz und Reifen reagieren empfindlich auf hohe Temperaturen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Bei konstanter Geschwindigkeit auf der Ebene beeinflusst die Masse nur den Rollwiderstand geringfügig.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Ungleichmäßige Speichenspannung zieht die Felge seitlich oder radial und verursacht einen Schlag.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Rangfolgen können sich zwischen niedrigem und hohem Schiebewinkel umkehren, daher verbirgt eine einzelne Zahl das reale Verhalten.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Bei starkem, böigem Seitenwind begrenzt ein flacheres Vorderrad die Lenkeffekte der Seitenkraft, während ein hohes Hinterrad beherrschbar bleibt.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Anwendung

Laborprüfungen maßen Wirkungsgrade des Kettenantriebs von bis zu etwa 98,6 %.

Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001 · Wissen

Der Wirkungsgrad stieg mit größeren Ritzeln und höherer Kettenspannung; Schmierung machte unter sauberen Laborbedingungen wenig Unterschied.

Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001 · Wissen

Unter kontrollierten, sauberen Bedingungen hatte die Schmierung wenig messbaren Effekt; Schmutz im Alltag verändert dieses Bild.

Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001 · Wissen

Verschmutzung erzeugt in Rollen und Bolzen eine abrasive Paste, die Reibung und Verschleiß erhöht.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Wachs auf Paraffinbasis zieht wenig Schmutz an und misst sich mit geringer Reibung, muss aber erneuert werden.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Ketten dehnen sich nicht; Verschleiß verlängert die Teilung, und etwa 0,5 % signalisieren bei vielen Antrieben den Austausch.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Eine gelängte Kette läuft auf den Zähnen hoch und beschleunigt den Verschleiß teurer Ritzel.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Unabhängige Prüfstände treiben eine Kette mit festgelegter Leistung und Geschwindigkeit an und messen die Verluste.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Ein Schmiermittel, das sauber schnell ist, kann im verschmutzten Zustand schlecht abschneiden, daher sind Tests unter schmutzigen Bedingungen realistischer.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Eine saubere, frische Kette mit guter Schmierung holt die durch Schmutz und Verschleiß verlorenen Watt kostengünstig zurück.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Extreme Kombinationen stellen die Kette stark schräg und erhöhen Reibung und Verschleiß.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Der Kettenwinkel verstärkt das Reiben zwischen Laschen und Ritzelzähnen.

Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001 · Wissen

Weniger Abknicken der Glieder um größere Umlenkrollen verringert die Reibung, typischerweise um ein bis zwei Watt.

Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001 · Wissen

53/11 × etwa 2,1 m Umfang sind etwa 10,1 m pro Kurbelumdrehung; 90 Umdrehungen pro Minute sind etwa 55 km/h.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Entfaltung = Übersetzung × Radumfang, zum Vergleich von Gängen über Radgrößen hinweg.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Ein größeres Kettenblatt lässt den Fahrer bei gleichem Gang größere hintere Ritzel mit geraderer Kette nutzen.

Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001 · Wissen

1x-Systeme vereinfachen das Schalten, verteilen den Bereich aber mit größeren Sprüngen zwischen den Übersetzungen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Niedrigere Gänge lassen Fahrer im Sitzen bei tragbarer Trittfrequenz und Leistung klettern.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Kleinere Ritzel knicken jedes Glied pro Zahneingriff stärker ab und erhöhen die Verluste.

Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001 · Wissen

Der Wechsel aufs große Kettenblatt streckt die Kette und nutzt größere Ritzel, was die Reibung verringert.

Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001 · Anwendung

Über 120–220 mm variierte die maximale Leistung nur um wenige Prozent, wobei sich die optimale Trittfrequenz der Kurbellänge anpasste.

Quelle: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001 · Wissen

Kürzere Kurbeln verringern das Schließen der Hüfte in tiefer Aeroposition, was Komfort und Leistung helfen kann.

Quelle: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001 · Anwendung

Die Beinstreckung am unteren Ende des Tritts bleibt nur dann ähnlich, wenn die Sattelhöhe um die Kurbeländerung erhöht wird.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Die Geschwindigkeit des Fußes auf dem Kreis hängt sowohl von der Drehzahl als auch vom Kurbelradius ab.

Quelle: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001 · Wissen

Übersichtsarbeiten finden uneinheitliche Effekte auf Leistung und Wirkungsgrad; manche Fahrer bevorzugen sie.

Quelle: Leong, Elmer & Martin, J Appl Biomech 2017 · Wissen

Der Q-Faktor ist der seitliche Abstand der Pedale, der Kniebahn und Komfort beeinflusst.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Eine höhere Stack-Höhe senkt den Sattel relativ zum Fuß effektiv ab und muss daher berücksichtigt werden.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Die maximale Leistung tritt bei ähnlicher Pedalgeschwindigkeit auf, daher verschiebt eine kürzere Kurbel die beste Drehzahl nach oben.

Quelle: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001 · Wissen

Dehnungsmessstreifen messen das Drehmoment; mit der Drehzahl multipliziert ergibt es die Leistung.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Einseitige Leistungsmesser gehen davon aus, dass beide Beine gleich viel beitragen, was nicht für jeden zutrifft.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Bei hohem Massenschwerpunkt sorgt die Gewichtsverlagerung dafür, dass das Vorderrad den größten Teil der Bremsung übernimmt, bis das Hinterrad abhebt.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Die Geometrie begrenzt Fahrräder vor dem Überschlag auf etwa ein halbes g, weit weniger als Autos.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Verzögerung verlagert Last nach vorn und erhöht dort den Grip, während das Hinterrad entlastet wird.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Bremsscheiben bleiben sauberer, und die Bremswärme erreicht Felge und Reifen nicht.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Reibung wandelt kinetische Energie in Wärme um, weshalb lange Abfahrten die Bremsen erhitzen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Kinetische Energie und damit der Bremsweg bei fester Verzögerung steigen mit v zum Quadrat.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Ein Reifen hat begrenzten Grip; wird er zum Bremsen genutzt, bleibt weniger für die Kurve, der „Kammsche Kreis“.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Überhitzte Beläge, Bremsscheiben oder Bremsflüssigkeit verlieren Reibung oder Druck und verringern die Bremsleistung.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Kräftiges Bremsen in Schüben lässt die Bauteile zwischen den Bremsungen abkühlen und bewahrt den Grip für die Kurve.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Das Erreichen der Hebel am Unterlenker braucht Zeit, weshalb Fahrer in technischen Abschnitten an den Unterlenker wechseln.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung

Verbund-Layups legen Fasern dorthin, wo die Lasten verlaufen, und bieten ein hohes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht sowie Gestaltungsfreiheit.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Carbon kann nach einem Aufprall innen reißen, ohne dass viel zu sehen ist.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Carbon ist in seinen vorgesehenen Richtungen stark, aber empfindlich gegen Klemmspannung; ein Drehmomentschlüssel verhindert Schäden.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Verdeckte Kabel verringern das freiliegende, turbulente Durcheinander rund um Lenker und Steuerrohr.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Stauraum in die Rahmenform zu integrieren vermeidet den Widerstand von Anbauteilen im Luftstrom.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Platzierungen im Nachlauf des Fahrers oder zwischen den Armen testen oft mit geringer oder sogar negativer Widerstandsänderung.

Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017 · Wissen

Aluminiumlegierungen sind erschwinglich und verzeihen Stöße eher, sind aber bei gleicher Steifigkeit schwerer als Carbon.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Ein Rahmen in der falschen Größe begrenzt, wie sich die Kontaktpunkte anordnen lassen.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Titan bietet Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit bei komfortablem Fahrgefühl, zu höheren Kosten und höherem Gewicht als Carbon.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Wissen

Verdeckte Schäden können plötzlich versagen, daher ist eine Prüfung oder Bildgebung durch einen Fachbetrieb ratsam.

Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020) · Anwendung