Fahrradreifen – Rollwiderstand, Reifendruck, Abrieb, Grip & Co erklärt

Fahrradreifen - Reifenprofil, Reifendruck, Abrieb, …Der Fahrradreifen ist nicht nur ein sicherheitsrelevantes Bauteil, sondern er bietet auch das größtmögliche Potenzial unter allen Fahrrad-Komponenten, das eigene Fahrrad auf den persönlichen Fahrstil zu individualisieren. Denn Reifenbreite, Reifenprofil, Gummimischung und einige andere Ausstattungsmerkmale wurden immer weiter ausdifferenziert und so findet sich heute für jede Anwendungs-Nische der passende Fahrradreifen.

Gleichzeitig sorgt aber genau diese endlose Breite an Auswahlmöglichkeiten bei vielen Käufern für Unsicherheit und das erschwert die Auswahl merklich. Für mehr Durchblick beschreiben wir daher im Folgenden die Zusammenhänge zwischen Reifenprofil, Reifenbreite, Reifendruck, Bodenhaftung, Aerodynamik, Rollwiderstand, Fahrkomfort, Lebenserwartung und anderen Eigenschaften:

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Inhaltsübersicht

 

Bodenhaftung (Grip)

Mit lediglich einer Spur und zwei Rädern genießt das Fahrrad im Vergleich zum Auto einen Freiheitsgrad mehr: Es kann sich in die Kurve legen. Um diesen zusätzlichen Bewegungsspielraum nicht zu behindern, kommen am Fahrrad ausschließlich Reifen mit rundem Querschnitt zum Einsatz. Daraus resultiert dann zwangsläufig eine sehr schmale Kontaktfläche zwischen Reifen und Untergrund (Reifenaufstandsfläche), was sich aber nicht nachteilig auswirkt.

Denn der Auflagedruck ist im Vergleich zum Auto deutlich höher, Aquaplaning wäre somit beim Fahrrad erst bei unrealistisch hohen Geschwindigkeiten (oberhalb 120 km/h) möglich.

Zur Veranschaulichung ein Beispiel mit realen Werten:

  • Autogesamtgewicht 1.400 kg / Reifenaufstandsfläche (4 x 150 cm²) = 2,3 kg/cm² Auflagedruck.
  • Fahrradgesamtgewicht 90 kg / Reifenaufstandsfläche (2 x 6 cm²) = 7,5 kg/cm² Auflagedruck.

MTB kaufenAllerdings bringen Kurvenfahrten mit Schräglage mehr oder weniger starke Scherkräfte mit sich (verursacht durch die Fliehkraft). Die Bodenhaftung des Reifens muss also ausreichend hoch sein, damit wir nicht wegrutschen (was bei einspurigen Fahrzeugen ja dramatischere Folgen hat, als bei zweispurigen Fahrzeugen).

Bei Straßenreifen gelingt das alleine über die Gummimischung, bei den breiteren MTB-Stollenreifen unterstützt zusätzlich noch die Kombination aus Reifenbreite, geringem Luftdruck (größere Kontaktfläche) und einem griffigen Stollenprofil (für Gelände).

Fahrradreifen - Winterreifen mit SpikesUnter Nässe ist diese Bodenhaftung bei Kurvenfahrten auf glattem Untergrund (Asphalt, Beton,…) jedoch mehr oder weniger stark eingeschränkt (um ca. 15 % reduziert).

Und auf Schnee und Eis helfen spezielle Winterprofile (geschlitzte Stollen, weiche Gummimischung) oder Winterreifen mit Spikes (Foto).

 

Rollwiderstand

Rollt der Reifen auf dem Untergrund ab, wird er im Bereich der Kontaktfläche mehr oder weniger stark verformt. Das schluckt Energie. Abhängig ist dieser Rollwiderstand von folgenden Faktoren:

  • Gummimischung: Je weicher der Gummi, desto mehr Energie wandelt er in Verformung um. Desto höher also der Rollwiderstand.
  • Karkasse: Je feiner die Fäden (Angabe „Threads per Inch“: TPI), desto flexibler die Karkasse und desto weniger Energie wird für die Reifenverformung beim Abrollen benötigt.
  • Laufrad-Durchmesser: Je kleiner der Durchmesser, desto kürzer die Reifenaufstandsfläche, desto größer also die Walkarbeit bzw. der Rollwiderstand.
  • Reifendruck: je höher der Luftdruck, desto geringer die Verformung, desto geringer also der Rollwiderstand.
  • Reifenbreite: Je breiter der Reifen, desto breiter und kürzer die Auflagefläche (die Größe der Auflagefläche in cm² ändert sich dagegen nicht). Das führt (bei gleichem Reifendruck) zu weniger Walkarbeit bzw. geringerem Rollwiderstand. Deshalb fahren die Rennradsportler heute auch zunehmend breitere Reifen (24 – 28 mm), wo in der Vergangenheit eher 18 – 23 mm üblich waren.
  • Untergrund: Glatter, harter Untergrund erzeugt minimalen Rollwiderstand. Eine ramponierte, holprige Fahrbahn oder grober Schotter erzeugen dagegen hohen Rollwiderstand, weil der Reifen an jeder Kante ein wenig abgebremst wird und Walkarbeit leisten muss.
  • Reifenprofil: Anordnung, Größe und Form der Profil-Elemente nehmen Fahrradreifen - Slicksunterschiedlich stark Einfluss auf den Rollwiderstand. Allerdings überlagern die anderen beschriebenen Einflussgrößen die Auswirkung des Reifenprofils auf den Rollwiderstand, sobald unbefestigte Wege und Gelände befahren werden. Auf glattem, harten Untergrund gilt aber: Je weniger Profil, desto geringer der Rollwiderstand. Das Optimum sind Slicks (Foto).

 

Luftwiderstand

Der Luftwiderstand steigt im Quadrat zur Geschwindigkeit. Und gerade der obere Teil des Fahrradreifens bewegt sich auch noch entgegen der Fahrtrichtung, also mit doppelter Geschwindigkeit relativ zum Fahrtwind. Damit tragen Reifenprofil und Reifenbreite maßgeblich zum Gesamt-Luftwiderstand beim Radfahren bei. Der extrem schmale Rennradreifen ohne Profil ist in dieser Hinsicht das Optimum, ein breiter MTB-Stollenreifen wirkt dagegen stark bremsend.

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Fahrkomfort / Dämpfung

Mit abnehmendem Reifendruck erhöht sich das Dämfpungsvermögen eines Fahrradreifens. Du kannst über den Druck also den Fahrkomfort steuern. Dabei solltest du aber immer im Rahmen der Reifendruck-Empfehlung des Reifen-Herstellers bleiben, sonst nimmt der Reifen vorzeitig Schaden (Risse auf den Seitenflanken, Durchschläge).

Gleichzeitig erhöht sich bei geringerem Reifendruck aber auch der Rollwiderstand, weil der Reifen stärker gewalkt wird (siehe oben).

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Die Reifenbreite

Aus den oben beschriebenen Zusammenhängen zwischen Bodenhaftung, Rollwiderstand, Luftwiderstand und Dämpfung lassen sich jeder Radsport-Gattung bestimmte Reifenbreiten zuordnen:

Fahrradtyp Breite [mm] Breite [Zoll]
Rennrad 23 – 28 1,0 – 1,1
Cyclocross-Bike 28 – 40 1,1 – 1,6
Gravelbike 28 – 40 1,1 – 1,6
Citybike 23 – 57 1,0 – 2,1
Trekkingbike 23 – 57 1,0 – 2,1
Mountainbike 48 – 64 1,9 – 2,5
Plus / B-Plus 66 – 83 2,6 – 3,3
Fatbike 97 – 122 3,8 – 4,8

Vor dem Kauf der breiteren Modelle solltest du genau prüfen, ob in Rahmen und Gabel genug Platz vorhanden ist. Das Gleiche gilt für die Schutzbleche.

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Das Reifenprofil

Das Profil eines Fahrradreifens gewinnt erst an Bedeutung, wenn asphaltierte Straßen verlassen werden, also bei Schotter, Waldweg und Gelände. Denn auf der Straße sorgt alleine die Gummimischung für Bodenhaftung. Und Aquaplaning ist beim Fahrradreifen sowieso kein Thema (siehe oben).

Fahrradreifen - Reifenprofil EndurobikeDoch im Gelände benötigt es Stollen, die sich tief in den losen Untergrund eingraben. Und es braucht ausreichend große Zwischenräume, um das Eintauchen der Stollen in den Untergrund nicht zu behindern und um eine gewisse Selbstreinigung des Reifenprofils zu ermöglichen.

Fahrradreifen - Reifenprofil für Straße und GeländeRadfahrer, die sowohl Straße als auch unbefestigte Wege befahren, nutzen am besten ein Reifenprofil, das beiden Aufgaben gerecht wird: in der Mitte eine abriebfeste Gummimischung ohne Profil und mit geringem Rollwiderstand, nach außen jedoch ein griffiges Stollenprofil aus weicherem Gummi für gute Traktion auf unbefestigten Wegen (Semislick / Dual Compound).

Stollenprofil erhöht jedoch empfindlich den Luftwiderstand, was sich allerdings erst bei Geschwindigkeiten ab 20 km/h aufwärts auswirkt. Und die im Gelände erwünschte Dämpfung durch abgesenkten Reifendruck erzeugt unweigerlich mehr Rollwiderstand auf der Straße. Hier musst du also Kompromisse eingehen und die für dich passende „Eierlegende Wollmilchsau“ suchen.

Geht es ausschließlich um geländegängige Reifenprofile, dann kommen die folgenden Gesetzmäßigkeiten zur Entfaltung:

  • Fahrradreifen - Reifenprofil für Straße und leichtes GeländeGrobe Stollen eignen sich für weichen Untergrund und Schlamm, knicken aber bei hartem Untergrund schneller weg. Kleinere Stollen (Foto) entfalten bei härteren Böden mehr Haftung, verkrallen sich aber weniger gut in weichen Böden und rutschen bei Nässe schneller weg.
  • Fahrradreifen - Reifenprofil selbstreinigendFür Enduro und Downhill eignet sich griffiges, grobes Profil mit langen Stollen und eine Karkasse mit mehreren Lagen für guten Pannenschutz.
  • Für Cross Country (XC) und Marathon kommt dagegen eher ein flaches Stollenprofil mit kleineren Zwischenräumen infrage.
  • Fährst du oft durch Schlamm, dann wähle ein Stollenprofil, bei dem der Übergang zwischen Stollen und Reifendecke als Radius ausgeführt ist. Das begünstigt die Selbstreinigung.
  • Ist die Anordnung der Stollen versetzt zueinander, bietet der Reifen höheren Fahrkomfort (fließendes Abrollen), zeigt aber etwas weniger Grip, als nebeneinander angeordnete Stollen.

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Die Gummimischung

Der Gummibelag auf der Lauffläche soll ausreichend gut auf dem Untergrund haften, darf sich dabei aber nicht zu schnell abnutzen. Das sind zwei gegenläufige Anforderungen. Daher ist die Suche nach der perfekten Compound-Rezeptur auch die größte Herausforderung für die Reifen-Hersteller. Allerdings ist damit auch schon alles gesagt. Denn hier lässt sich kein Hersteller in die Karten schauen.

 

Der Pannenschutz

ausgerechnet im nagelneuen MantelWill man Plattfüße durch Scherben, Splitter, Dornen und ähnliche Übeltäter vermeiden, ist ein effektiver Pannenschutz der Schlüssel zum Erfolg. Manche Hersteller nutzen Kevlar-Einlagen, andere spendieren ihren Reifen bis zu 5 mm Pannenschutz-Einlage. Einige Hersteller unterziehen ihre gesamte Produktpalette einer Pannenschutz-Skala, um Vergleichbarkeit bei der Reifenwahl zu bieten.

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Die Laufrichtung

Viele Fahrradreifen mit Profil sind laufrichtungsgebunden. Du erkennst die vorgegebene Laufrichtung an den Pfeil-Markierungen auf den Reifenflanken. Manche Reifenmodelle werden insbesondere im MTB-Sport sogar bevorzugt für Vorder- oder Hinterrad empfohlen. Warum?

Weil Hinterrad und Vorderrad zum Teil unterschiedliche Aufgaben wahrnehmen: Das Hinterrad übernimmt den Vortrieb, das Vorderrad die Lenkarbeit und einen großen Anteil der Bremsarbeit. Daraus resultieren unterschiedliche Anforderungen für Gummimischung und Reifenprofil.

So werden jeweils andere Flanken der Profilstollen beansprucht und am Hinterrad erfordert es mehr Abriebfestigkeit, am Vorderrad dagegen mehr Bodenhaftung. Und das haben die Konstrukteure bei der Gestaltung der Reifen dann eben berücksichtigt.

 

Das Reifengewicht

Laufradgröße, Reifenbreite und Aufbau der Lauffläche (Karkasse, Pannenschutz, Anzahl und Art der Schichten) bestimmen das Reifengewicht. Und diese mehr oder weniger große Masse muss beschleunigt und abgebremst werden. Immer wieder aufs Neue. Zusätzlich erhöht sich das Gesamtgewicht des Fahrrads mit dem Gewicht der Reifen. Das alles kostet Energie. Wenn dir also Geschwindigkeit und schnelle Sprints wichtig sind, solltest du zu einem leichtgewichtigen Reifen greifen.

Zum Vergleich:

  • Rennradreifen: 220 gr (28 x 1,0)
  • Schwalbe Marathon Plus: 800 gr (28 x 1,25)

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Der Reifendruck

Der Reifendruck ist kein Reifenmerkmal, sondern eine nach deinem Ermessen beeinflussbare Größe. Über den Reifendruck kannst du Rollwiderstand, Dämpfungsvermögen, Bodenhaftung und Reifenverschleiß beeinflussen. Maßgeblich ist dabei aber stets die Empfehlung des Reifenherstellers für Mindest- und Maximaldruck (siehe Angabe auf der Reifenflanke).

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Die Lebenserwartung von Fahrradreifen

Weil eine Vielzahl unterschiedlicher Faktoren Einfluss auf die Lebenserwartung eines Fahrradreifens nehmen, sind die Angaben der Hersteller nur eine erste Orientierung. Die wesentlichen Einflussgrößen auf die Lebensdauer:

  • Abriebfestigkeit der Gummimischung (Widerstand gegen Abnutzung im Fahrbetrieb)
  • Reifendruck (ein zu geringer Reifendruck begünstigt eine starke Walkarbeit und das kann Risse in den Seitenflanken des Reifens erzeugen)
  • Sonneneinstrahlung (UV-Strahlung versprödet den Reifengummi, er wird rissig und verliert seine ursprünglichen Eigenschaften)
  • Dein Fahrstil (z. B. scharfe Bremsmanöver mit blockierenden Reifen, Sprünge, harte Schläge, usw.)
  • Natürliche Alterung (durch physikalische und chemische Prozesse verlieren Gummireifen im Laufe der Zeit ihre Eigenschaften, auch wenn sie gar nicht benutzt werden). Um diese natürliche Alterung nicht noch zu beschleunigen, sollten die Reifen kühl (15 – 20 °C), trocken (60 – 90 % Luftfeuchtigkeit) und geschützt vor der Sonnenstrahlung gelagert werden. Unmittelbar nach der Herstellung dampfen einige Bestandteile aus der Gummimischung noch ab, was Abriebfestigkeit, Pannensicherheit und Abrollverhalten verbessert. Manche Radsportler lagern ihre Reifen daher zunächst ein oder zwei Jahre ab.

Es ist Zeit für einen neuen Reifen, …

  • wenn das Gewebe der Karkasse sichtbar wird oder gar beschädigt ist
  • wenn das Reifenprofil so weit abgefahren ist, dass der Pannenschutz oder die unteren Lagen zum Vorschein kommen
  • wenn die Pannenhäufigkeit merklich zunimmt (und als Ursache die dünne Profildecke feststeht)
  • wenn beim MTB-Reifen die Stollen auf ca. halbe Höhe abgenutzt sind
  • wenn das Reifengummi stark rissig ist und der Gummi spröde wirkt (Leichte Risse im Gummi sind nach unserer Einschätzung weniger dramatisch. Lediglich die Karkasse muss wirklich unbeschädigt sein).

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Fazit zu den Fahrradreifen

Projiziere die beschriebenen Reifen-Merkmale und -Eigenschaften auf dein Nutzungs-Profil und wäge ab, was dir wichtiger ist, wenn du zwischen konkurrierenden Eigenschaften wählen musst. Dann stehen die Chancen gut, den passenden Fahrradreifen zu finden.

 

 

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