# Technik von Reifen, Laufrädern und Antrieb · Triathlon, Stufe 8: Experte

Triathlon · Stufe 8: Experte · Insporta Book (https://book.insporta.app/de/triathlon/level-8/tyres-wheels-and-drivetrain-engineering/)

Technik von Reifen, Laufrädern und Antrieb: 100 Fakten, 10 Tests.

Die Technik dessen, was Leistung in Geschwindigkeit verwandelt: Rollwiderstand in Zahlen, Druck und Vibration, Reifenbau und Reifengrößen, Felgen und Reifenform, Aerodynamik der Laufräder, Ketten und Schmierung, Übersetzung und Schaltrollen, Kurbeln und Tretmechanik, Bremsphysik und Rahmenmaterialien.

## Test 1: Rollwiderstand in Zahlen

- Crr ist ein dimensionsloses Verhältnis: Die Widerstandskraft entspricht Crr mal der Normallast (Masse × g). (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- 0,004 × 80 × 9,81 × 11,1 m/s ist etwa 35 W. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- Da Kraft = Crr × Last, zahlen ein schwererer Fahrer und ein schwereres Rad proportional mehr Rollwiderstand. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Oberflächenrauigkeit lässt Reifen und Rad springen und verursacht Energieverluste, die glatte Trommeltests nicht erfassen. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- 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))
- 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))
- 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))

## Test 2: Reifendruck, Impedanz und Vibration

- In Rad und Fahrer geleitete Vibrationen werden als Wärme im Körper und in den Bauteilen abgebaut. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- Der Knickpunkt sinkt, je rauer die Oberflächen werden, daher fällt der schnellste Druck. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Weichgewebe dämpfen Vibrationen und wandeln mechanische Energie in Wärme statt in Vortrieb um. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- 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))
- 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))
- Typischerweise liegen etwa 55–60 % der Last auf dem Hinterrad, das daher etwas mehr Druck braucht. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Auf sehr glatter Oberfläche liegt der Knickpunkt hoch, sodass die Karkassenverluste mit steigendem Druck weiter fallen. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))

## Test 3: Reifenbau und Reifengrößen

- Höhere TPI bedeuten meist feinere Fäden und eine geschmeidigere Karkasse. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Dünnere, flexiblere Karkassen verformen sich mit geringeren Hystereseverlusten. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Pannenschutzlagen versteifen den Reifen und fügen Gummi hinzu, daher erhöhen sie typischerweise den Rollwiderstand. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- ETRTO-Kennzeichnungen geben zuerst die Reifenbreite und dann den Wulstsitzdurchmesser an; 622 mm ist die Standardgröße 700c für Rennräder. (Quelle: ETRTO Standards Manual (2023))
- Die erste Zahl ist die Nennbreite des Reifenquerschnitts. (Quelle: ETRTO Standards Manual (2023))
- 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))
- Hookless-Felgen sind auf 5 bar begrenzt, weil der Reifen ohne Haken gehalten wird. (Quelle: ETRTO Standards Manual (2023))
- Nur für Hookless-Wülste ausgelegte Reifen sitzen sicher; andere können abspringen und versagen. (Quelle: ETRTO Standards Manual (2023))
- Weichere Mischungen mit geringerer Hysterese können schneller rollen und besser haften, nutzen sich aber früher ab. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Rennradreifen sind zu schmal, um bei Radgeschwindigkeiten aufzuschwimmen, daher bringt Profil wenig Grip. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))

## Test 4: Felgenbreite und Reifenform

- Größere Maulweiten spreizen die Wülste und ergeben ein breiteres, weniger rundes Reifenprofil. (Quelle: ETRTO Standards Manual (2023))
- 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))
- Ein aufgewölbter Reifen stört den glatten Übergang auf die Felge, besonders bei Schiebewinkel. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- Ein breiterer Reifen hat eine größere Stirnfläche; eine passende Felgenbreite begrenzt den Nachteil. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- 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))
- Ein Reifen, der deutlich breiter als seine Felge ist, wird seitlich schlecht gestützt und kann wegrollen oder schwimmen. (Quelle: ETRTO Standards Manual (2023))
- Den Reifen innerhalb des äußeren Felgenprofils zu halten, hilft der Strömung, an der Felge anzuliegen. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- ETRTO-Tabellen ordnen den Maulweiten der Felgen einen Bereich kompatibler Reifenbreiten zu. (Quelle: ETRTO Standards Manual (2023))
- 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)
- 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)

## Test 5: Aerodynamik und Bauweise von Laufrädern

- 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))
- Weil sich die oberen Speichen schnell durch die Luft bewegen, senken weniger und geformte Speichen den Widerstand. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- 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)
- Seitenkraft an einer Vorderrad-Scheibe erzeugt ein Lenkmoment; am Hinterrad beeinflusst sie die Lenkung kaum. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- 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))
- Anhaltendes Bremsen erhitzt die Felge; Carbonharz und Reifen reagieren empfindlich auf hohe Temperaturen. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Bei konstanter Geschwindigkeit auf der Ebene beeinflusst die Masse nur den Rollwiderstand geringfügig. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Ungleichmäßige Speichenspannung zieht die Felge seitlich oder radial und verursacht einen Schlag. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Rangfolgen können sich zwischen niedrigem und hohem Schiebewinkel umkehren, daher verbirgt eine einzelne Zahl das reale Verhalten. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- 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)

## Test 6: Kettenreibung und Schmierung

- Laborprüfungen maßen Wirkungsgrade des Kettenantriebs von bis zu etwa 98,6 %. (Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001)
- Der Wirkungsgrad stieg mit größeren Ritzeln und höherer Kettenspannung; Schmierung machte unter sauberen Laborbedingungen wenig Unterschied. (Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001)
- Unter kontrollierten, sauberen Bedingungen hatte die Schmierung wenig messbaren Effekt; Schmutz im Alltag verändert dieses Bild. (Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001)
- Verschmutzung erzeugt in Rollen und Bolzen eine abrasive Paste, die Reibung und Verschleiß erhöht. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- 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))
- Eine gelängte Kette läuft auf den Zähnen hoch und beschleunigt den Verschleiß teurer Ritzel. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Unabhängige Prüfstände treiben eine Kette mit festgelegter Leistung und Geschwindigkeit an und messen die Verluste. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- 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))

## Test 7: Übersetzung, Kettenlinie und Schaltrollen

- Extreme Kombinationen stellen die Kette stark schräg und erhöhen Reibung und Verschleiß. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Der Kettenwinkel verstärkt das Reiben zwischen Laschen und Ritzelzähnen. (Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001)
- Weniger Abknicken der Glieder um größere Umlenkrollen verringert die Reibung, typischerweise um ein bis zwei Watt. (Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001)
- 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))
- Entfaltung = Übersetzung × Radumfang, zum Vergleich von Gängen über Radgrößen hinweg. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Ein größeres Kettenblatt lässt den Fahrer bei gleichem Gang größere hintere Ritzel mit geraderer Kette nutzen. (Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001)
- 1x-Systeme vereinfachen das Schalten, verteilen den Bereich aber mit größeren Sprüngen zwischen den Übersetzungen. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Niedrigere Gänge lassen Fahrer im Sitzen bei tragbarer Trittfrequenz und Leistung klettern. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Kleinere Ritzel knicken jedes Glied pro Zahneingriff stärker ab und erhöhen die Verluste. (Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001)
- Der Wechsel aufs große Kettenblatt streckt die Kette und nutzt größere Ritzel, was die Reibung verringert. (Quelle: Spicer et al., J Mech Des 2001)

## Test 8: Kurbellänge und Tretmechanik

- 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)
- Kürzere Kurbeln verringern das Schließen der Hüfte in tiefer Aeroposition, was Komfort und Leistung helfen kann. (Quelle: Martin & Spirduso, Eur J Appl Physiol 2001)
- 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))
- 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)
- Übersichtsarbeiten finden uneinheitliche Effekte auf Leistung und Wirkungsgrad; manche Fahrer bevorzugen sie. (Quelle: Leong, Elmer & Martin, J Appl Biomech 2017)
- Der Q-Faktor ist der seitliche Abstand der Pedale, der Kniebahn und Komfort beeinflusst. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- 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)
- Dehnungsmessstreifen messen das Drehmoment; mit der Drehzahl multipliziert ergibt es die Leistung. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Einseitige Leistungsmesser gehen davon aus, dass beide Beine gleich viel beitragen, was nicht für jeden zutrifft. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))

## Test 9: Bremsphysik

- 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))
- Die Geometrie begrenzt Fahrräder vor dem Überschlag auf etwa ein halbes g, weit weniger als Autos. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Verzögerung verlagert Last nach vorn und erhöht dort den Grip, während das Hinterrad entlastet wird. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Bremsscheiben bleiben sauberer, und die Bremswärme erreicht Felge und Reifen nicht. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Reibung wandelt kinetische Energie in Wärme um, weshalb lange Abfahrten die Bremsen erhitzen. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Kinetische Energie und damit der Bremsweg bei fester Verzögerung steigen mit v zum Quadrat. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- Überhitzte Beläge, Bremsscheiben oder Bremsflüssigkeit verlieren Reibung oder Druck und verringern die Bremsleistung. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- 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))
- 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))

## Test 10: Technik von Rahmen und Komponenten

- 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))
- Carbon kann nach einem Aufprall innen reißen, ohne dass viel zu sehen ist. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Carbon ist in seinen vorgesehenen Richtungen stark, aber empfindlich gegen Klemmspannung; ein Drehmomentschlüssel verhindert Schäden. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Verdeckte Kabel verringern das freiliegende, turbulente Durcheinander rund um Lenker und Steuerrohr. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- Stauraum in die Rahmenform zu integrieren vermeidet den Widerstand von Anbauteilen im Luftstrom. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- Platzierungen im Nachlauf des Fahrers oder zwischen den Armen testen oft mit geringer oder sogar negativer Widerstandsänderung. (Quelle: Crouch et al., Sports Eng 2017)
- Aluminiumlegierungen sind erschwinglich und verzeihen Stöße eher, sind aber bei gleicher Steifigkeit schwerer als Carbon. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Ein Rahmen in der falschen Größe begrenzt, wie sich die Kontaktpunkte anordnen lassen. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Titan bietet Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit bei komfortablem Fahrgefühl, zu höheren Kosten und höherem Gewicht als Carbon. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))
- Verdeckte Schäden können plötzlich versagen, daher ist eine Prüfung oder Bildgebung durch einen Fachbetrieb ratsam. (Quelle: Wilson & Schmidt, Bicycling Science (4. Aufl., 2020))

Quellen: Begutachtete Fachliteratur zu Sporttechnik und Physiologie, mit veröffentlichten Testdaten und Normen für gesichertes Wissen

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