Rollwiderstand Kettwiesel

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    • Rollwiderstand Kettwiesel

      Nachdem ich mich mit meinem Alu-Kettwiesel (Ride - April 2007) doch etwas schwer tue, habe ich mich entschlossen, mal den Rollwiderstand zu messen im Vergleich zu meinem (Billig-) Mountain-Bike. Das Ergebnis ist äußerst ernüchternd. Der Rollwiderstand des Kettwiesel scheint mindestens 20 % über dem des Mountain-Bikes zu liegen, da wundert mich nichts mehr.

      Ich habe die Scheibenbremsen inzwischen einwandfrei eingestellt, sie schleifen nicht, die Hinterreifen (Schwalbe Marathon) fahre ich mit 4,5 at Druck, einer halbe Atmosphäre mehr als bei meinem Moutain Bike (Racing Ralph - Stollenreifen). Außerdem habe ich habe die vier äußeren Lager an der Hinterachse ausgetauscht und die Spur optimal eingestellt. Auch die Spannung der Speichen scheint mir einwandfrei.

      Hat jemand schon mal Rollwiderstandsmessungen oder ähnliches gemacht ?
      Hat jemand Tips, was noch zu optimieren wäre ?
      Hat jemand eine Erklärung, warum hier ein so großer Unterschied besteht ?
      Da kommen sicher mehrere Ursachen zusammen, beispielsweise die kleineren Räder des Kettwiesel. Ich vermute allerdings die Hauptursache beim Energieverlust in der hinteren Radaufhängung des Kettwiesels, eine konstruktive Schwäche.

      Den Rolltest habe ich auf Asphalt gemacht fast völliger Windstille durchgeführt, der Belag war schlaglochfrei und eben, allerdings lagen kleinere Zweige darauf, also durchaus typisch für den Alltag. Meine Sitz am Kettwiesel war auf mittlere Position eingestellt. Die Rollstrecke fällt zunächst leicht ab und läuft dann waagrecht aus. Der Anlauf war so beschaffen, dass ich mit dem Fahrrad gerade so ohne zu Treten anrollen konnte. Die Höchstgeschwindigkeit lag bei knapp unter 20 km/h, damit war der Luftwiderstand sicher nicht dominant. Als Maß für die Rollreibung wurde der Kehrwert der Rollstrecken verwendet.

      Rollstrecke Fahrrad : 373 / 377 m (Mittelwer 375 m)
      Rollstrecke Kettwiesel : 299 / 281 m (Mittelwert 290 m)
      Rollwiderstand Kettwiesel / Fahrrad : 129% (Energieverbrauch durch Rollreibung pro Streckeneinheit)

      Physikalische Erläuterung der Messung :
      Die potentielle Energie wird vollständig durch die Rollreibung und Luftreibung verbraucht. Ich gehe davon aus, daß der Luftwiderstand des Kettwiesels (mit Fahrer) nicht größer ist als der des Fahrrads (mit Fahrer). Die Rollreibung nehme ich als proportional zur Geschwindigkeit und zum Gewicht des Rads einschließlich Fahrer an. Damit ist unabhängig von der Geschwindigkeit über die Distanz der Energieverbrauch durch Rollreibung pro Streckeneinheit konstant. Das gilt sicher nicht für den Luftwiderstand. Angenommen wir könnten den Luftwiderstand vernachlässigen, dann würde unter den oben gemachten Voraussetzung exakt gelten, daß die Rollstrecke umgekehrt proportional zum Energieverlust/Gewicht/Strecke ist. Spielt der Luftwiderstand zusätzlich eine Rolle, so wird das Verhältnis nur noch ungünstiger für das Kettwiesel.
      Ist diese Erläuterung nachvollziehbar ? Habe ich noch irgendetwas übersehen ?

      Peter
    • Interessante Messung. Wie hast Du die Spur denn eingestellt? Das halte ich auch noch für eine Fehlerquelle.
      Kleinere Räder und vor allem auch 3 davon machen sicher was aus. Der Luftwiderstnad vom Wiesel ist auch nicht zwingend besser als beim MTB, schliesslich ist das Wiesel recht breit.
      Was noch dazu kommt ist das Gewicht. Das Wiesel ist schwer (im Vergleich zum MTB). Mach den Test vielleicht mal so, dass Du Dir nen Punkt markierst und dann auf z.B. 15km/h beschleunigst und ab dem Punkt rollen lässt.
      Aber sag mal, warum fährst Du denn den RaRa mit 4 bar? Fährst Du nur auf der Straße? Dann wechsel doch auf nen Straßenreifen. Oder fährst Du im Gelände? Denn lass doch mal 1,5 bar Luft raus und lass Dich überraschen, wie viel mehr Grip Du hast und der Rollwiderstand ist auch nicht schlechter.
      Kettwiesel AL mit Rohloff und Differential
    • Für die Spureinstellung habe ich zwei Latten mit Schraubzwingen an den Rädern befestigt, sodaß die Oberkante der Latten horizontal ausgerichtet war. Den Abstand der Latten zu den Felgen habe ich überprüft, der war vorne und hinten gleich (die Latten liegen auf den Reifen auf). Die Spur habe ich solange adjustiert, bis die Latten exakt parallel waren. Dann habe ich die Einstellung nochmal unter Belastung überprüft. Da mag immer noch ein Restfehler sein, aber ich habe schon von Hasemitarbeitern gehört, daß die Spurfehleinstellung beispielsweise im Vergleich zum Reifendruck eine untergeordnete Rolle spielt. Ich kann mir nicht vorstellen, daß eine Spurfehleinstellung einen signifikanten Anteil des Unterschieds verursacht.
      Ich stimme dir leider zu, der Luftwiderstand des Wiesels ist vielleicht nicht zwingend besser als das MTB, obwohl eigentlich die Querschnittsfläche kleiner ist. Allerdings vermute ich auch, daß er nicht unbedingt wesentlich größer ist.
      Das Gewicht fällt bei meiner Analyse in der Berechnung heraus, sowohl der Rollwiderstand als auch die potentielle Energie sind proportional zum Gewicht. Ich habe mal auf Formeln verzichtet, da würde man es schnell sehen. Beide an einem Punkt auf die exakt gleiche Geschwindigkeit zu bringen ist praktisch wesentlich schwieriger als sie auf die gleiche Höhe zu bringen ;) . Das Ergebnis müßte aus meiner Sicht das gleiche sein.
      Der Rollwiderstand ist stark vom Luftdruck abhängig, da muss ich dir leider widersprechen, da gibt es eindeutige Untersuchungen, mehr Druck reduziert den Rollwiderstand bei jedem Reifen deutlich (siehe Anlage). Ich habe etwas mehr Druck auf die Kettwieselreifen gemacht, als auf die Reifen meines Mountain Bikes. Da wollte ich jeden Nachteil des Kettwiesels sicher ausschließen. Das ist natürlich schon sehr ruppig beim Fahren, aber zu einer gewissen Leidensfähigkeit bin ich schon bereit ;) um zügig voranzukommen. Der Grip reicht mir im Moment aus, Auf Feld- und Waldwegen sollten man den Druck wohl wirklich besser reduzieren, da gebe ich dir recht. Ich fahre im Moment überwiegend Asphalt.
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    • PMZorn wrote:


      Der Rollwiderstand ist stark vom Luftdruck abhängig, da muss ich dir leider widersprechen, da gibt es eindeutige Untersuchungen, mehr Druck reduziert den Rollwiderstand bei jedem Reifen deutlich (siehe Anlage). Ich habe etwas mehr Druck auf die Kettwieselreifen gemacht, als auf die Reifen meines Mountain Bikes. Da wollte ich jeden Nachteil des Kettwiesels sicher ausschließen. Das ist natürlich schon sehr ruppig beim Fahren, aber zu einer gewissen Leidensfähigkeit bin ich schon bereit ;) um zügig voranzukommen. Der Grip reicht mir im Moment aus, Auf Feld- und Waldwegen sollten man den Druck wohl wirklich besser reduzieren, da gebe ich dir recht. Ich fahre im Moment überwiegend Asphalt.


      Ich hab nicht gesagt, dass der Widerstand nicht vom Druck abhägig sei. Worum es mir ging (und was nix mit dem Rollwiderstand vom Wiesel und Deiner Messung zu tun hat, sondern OT ist) ist, dass der Rollwiderstand im Gelände bei niedrigerem Druck besser sein kann, weil das Walken des Reifens weniger Energie schluckt, als das huppelige Überfahren von Unebenheiten im Boden mit einem sehr harten Reifen. (Man muss ich vorstellen, dass man ja quasi gegen jeden Stein und jede Wurzel stößt und dann das Rad drüber "wuchten" muss. Bei weniger Druck wird das teilweise vom Reifen erledigt.) Ich hoffe, jetzt ist mein Einwand etwas klarer geworden.

      Ich bin gespannt, vielleicht meldet sich ja Hase hier zu Wort und verät uns, wo das Wiesel die Energie verliert.
      Kettwiesel AL mit Rohloff und Differential
    • Auflösung des Rätsels ?

      Jetzt muss ich ehrlicherweise - es ist mir etwas peinlich - eine mögliche Erklärung meiner Frage liefern. Vielleicht hätte ich ja gleich mal in die Wikipedia schauen sollen. Dort findet man, dass der Rollwiderstandskoeffizient, und über nichts anderes habe ich hier geredet, umgekehrt proportional zum Raddurchmesser, und damit auch zum Reifenumfang ist. Vergleiche ich meine beiden Reifen, Kettwiesel 47-406 gegen Mountainbike 54-559, so erhalte ich nach der Tabelle meines Fahrradtacho-Herstellers ein Verhältnis der Reifenumfänge von 1590 mm /2114 mm, der Kehrwert ist 1,33. Danach müßte also der kleinere Reifen 33% mehr Rollwiderstand haben, bei gleichem "d" (siehe Wikipedia). Über das "d" muss ich noch ein wenig meditieren. Dieser Wert würde sehr gut zu meinen Messungen passen !
      Von der Anzahl der Rädern hängt es übrigens nicht ab, die Reibungskraft ist immer proportional der Last pro Rad und die wird in der Summe der Räder nicht größer, nur durch das etwas höhere Gewicht des Kettwiesels, das ist natürlich klar. Das höhere Gewicht geht aber in den Rollwiderstandskoeffizient (s.o.) nicht ein, der ist immer Rollwiderstand / Gewicht (genauer gesagt Normalkraft - siehe Wikipedia).
      So jetzt reichts aber langsam mit diesem Gefasel.
      Für mich ist es klar, ich montiere größere Räder auf mein Kettwiesel ;) .
      (Vielleicht haben wir ja alle zumindest ein bisschen was gelernt.)
    • Rollwiderstand Kettwiesel

      Hallo PMZorn

      Der Rollwiderstand des Kettwiesels scheint für Dich eine Herzensangelegenheit zu sein, obwohl der Rollwiderstand im Verhältnis zum Gesamtwiderstand sehr gering ist und zudem linear eingeht. Du hast ermittelt, dass der Rollwiderstand Deines Kettwiesels 20% über dem eines Mountainbikes liegt.

      Mit der Anzahl der rollenden Räder steigt auch der Rollwiderstand, abhängig von der Reifenbreite, dem Reifendruck und der Radlast. Das Vorderrad bringt nur einen kleinen Teil der Gesamtradlast auf die Straße. Durch die Schrägstellung der beiden Hinterräder wird wegen der breiteren Kontaktfläche der Reifen der Rollwiderstand auch noch erhöht.

      Auch wenn der Rollwiderstand des Kettwiesels tatsächlich um 20% höher sein sollte als bei einem Mountainbike, ein wenig Wind von vorne und der höhere Rollwiderstand fällt nicht mehr ins Gewicht.

      Vor einigen Jahren habe ich auch den Rollwiderstand meines Kettwiesels mit dem 28“ Tourenrad meiner Frau und meinem 16“ / 20“ Sesselrad verglichen. Platz I. das Sesselrad, Platz II. Tourenrad und Kettwiesel.

      Versuch: Meine Frau und ich sind auf ebener Straße bei Windstille nebeneinander mit 20 km/h gefahren und haben auf Verabredung aufgehört zu treten. Wenn ich auf dem Kettwiesel saß und meine Frau auf dem Tourenrad, war der Rollweg des Kettwiesels um 10 – 20 m länger. Wenn ich auf dem 28“ Tourenrad saß, waren beide Rollwege etwa gleich. Beim Vergleich 28“ Tourenrad mit dem 16“ / 20“ Sesselrad hatte das Sesselrad immer den längeren Rollweg, egal wer darauf saß.

      Des Rätsels Lösung: ich wiege 25 kg mehr als meine Frau, um meine kinetische Energie abzubauen wird ein längerer Rollweg benötigt. Die beschriebene Methode ist denkbar ungeeignet aus dem Aus- Rollweg auf den Rollwiderstand zu schließen.

      Einfacher und genauer wäre es, mit einer Federwaage das Kettwiesel, das 28“ Tourenrad und das 16“ / 20“ Sesselrad bei einer definierten Geschwindigkeit zu ziehen und die gemessene Kraft abzulesen. Wegen der Vorteile des geringeren Windwiderstandes und des hohen Fahrvergnügens akzeptiere ich den höheren Rollwiderstand, der sich im Gesamt - Kraftaufwand vielleicht hinter dem Komma bemerkbar macht.

      Hätte das Wintersemester Fachbereich 11 der Westfälischen Wilhelms- Universität, anstatt Infrarot Lichtschranke und CASSY eine einfache Federwaage genommen, die Zugkraft bei unterschiedlichen Reifendrücken ermittelt, die Messwerte mittels EXEL verglichen, die Versuchsreihe wäre nach schon einem Tag abgeschlossen.


      W. Schmidt