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#1 emilemil (25.08.2010, 15:09)
In dieser Grafik erkennt man gut, daß für die Straße die Regel "Je mehr Druck, desto geringer der Rollwiderstand" richtig ist. Es soll nicht verschwiegen werden, daß man Reifen auch "totpumpen kann", wenn die Karkasse nicht schon vorher durch Bruch ausfällt. Jeder Reifen hält nur einen bestimmten Maximaldruck aus. Im Mountainbike-Bereich ist das Umgekehrte richtig : "Schwierige Untergründe wie Wiese oder Schotter erfordern geringere Drücke für besseren Rollwiderstand. Man sieht, wie wichtig die Kenntnis des Luftdrucks ist: Es sollte daher jede Pumpe ein Manometer haben. In dem Fall ist auch das "klassische" Fahrradventil (Dunlop-Ventil) von gestern, weil es keine Information über den Luftdruck liefert. Das Schrader-Ventil (Auto-Ventil) ist daher zu favorisieren. Schmale Reifen werden generell mit höherem Druck gefahren. Das gilt für die Straße, aber auch für das Gelände (Schotter,Wiese...), da der schmale Reifen (und somit auch nicht besonders hohe Reifen!) Durchschlag-gefährdet ist. Die Vorteile des breiten (Gelände-)Reifens bei geringem Druck haben da ein Ende, wo wegen der nötigen Seitensteifigkeit (Kurvenfahrt!) die Seitenwand inklusive der Karkasse besonders kräftig ausgeführt werden muß. Der häufig kolportierte Satz "Breite Reifen rollen leichter als schmale" ist nicht allgemein gültig. Für den Nachweis dieser Aussage wird meines Erachtens mit viel zu einfachen Modellen gearbeitet. Denn : Der Reifen ist Teil einer etwa Torus-förmigen Fläche, die mit der Felge ein geschlossenes Volumen ergibt. Der Schlauch (eine stark verformbare,ringförmige Membran) bildet darin eine zusammenhängende Fläche, die nur dazu dient, die eingefüllte Luft zu halten (mehr oder weniger lange!). Je nach Menge der eingefüllten Luft wird innerhalb des Schlauches ein entsprechender Druck erzeugt. Außerdem ist die auf die Reifenaufstandsfläche wirkende Kraft (in [kp] oder [N]) als Teil des Gesamtgewichtes des Rades als bekannt vorrauszusetzen oder einfach bestimmbar. Auch die sich bei Belastung bildende Aufstandsfläche, Latsch gennant,läßt sich phänomelogisch als Ellipsenförmig beschreiben. Diese Abplattung des Reifens (gerade,ebene Fahrbahn angesetzt) bewirkt im Inneren des Schlauches eine Druckveränderung, dessen Größe sich nach den Gesetzen der Gasdynamik richtet. Bei der Abplattung muß bedacht werden, daß wegen der unterschiedlichen Länge von ursprüglichem Kreisbogen ( In Querschnitt und Längsschnitt) und dem Übergang auf eine Sehne Länge übrig ist, die an der Berandung der Ellipsenfläche eine Doppel-Falte (S-förmiger Wulst) schlägt, die ständig neugebildet wird und ebenso auch verschwindet, so daß der ganze Reifen bei jedem Umlauf durchgewalkt wird. Zwischem dem Latsch und der Fahrbahn wirken Spannungen, die wegen der senkrechten Last normal auf die Fläche wirken. Diese Normal-Spannungen haben eine flächenhafte Verteilung, sind also nicht gleichflächig konstant. An der Berandung (am Wulst) gehen diese Spannungen auf Null zurück. In der Kontaktfläche, senkrecht zu den Normalspannungen bilden sich Schubspannungen, die über das Reibungsgesetz mit den Normalspannungen verknüpft sind. Diese Schubspannugen übertragen die Antriebskräfte bzw. sorgen für das Rollen eines nicht angetriebenen Rades. Sie verformen die Lauffläche des Reifens und sorgen für einen Schlupf. Es ist verwunderlich, daß der Begriff Schlupf im Zusammenhang der neueren Betrachtungen über Widerstände von breiten und schmalen Reifen nicht behandelt wird. Zusammemfassend:
Der Druck im Reifen verändert sich mit der Belastung (Einfederung). Man kann die gleichen Bedingungen (durch Einfaches Nachpumpen oder Ablassen) für den schmalen und den breiten Reifen herstellen. Warscheinlich kann man diesen Druck als Wert für die mittlere Normalspannug heranziehen. Das müßte man aber zuvor genauer untersuchen. Mit einem Normierungsfaktor bezogen auf die gemessene Ellipsenfläche ist das sicher machbar. Weiter muß man sich Gedanken über Schlupf,Deformation der Wülste und der Seitenwände machen. Das ganze artet in wissenschaftliche Arbeit aus, die ich in meinem Leben nur noch mache, wenn ich dafür anständig vergütet werde. In der Industrie gibt es warscheinlich schon entsprechende Simulationsmodelle, die ich aber keineswegs ungeprüft übernehmen würde. Für das Verständnis braucht man mathematisch-physikalisch formulierte Gleichungen, die die Basis für FEM-gestützte Simulationen darstellen sollten. Aus meiner Berufspraxis weiss ich, daß für solche Untersuchungen in der Industrie weder Zeit noch Geld zur Verfügung gestellt wird, während man in der Hochschul-Szene häufig so abgehoben ist, das jedes Problem-Bewußtsein fehlt.
Zum Schluß : Bitte nicht Apfel mit Birnen vergleichen

Aus einer Veröffentlichung des Mountainbike Magazins vom 23.05.2003. Diese Angabe sollte eigentlich in der Beschreibung des Bildes stehen. Diese Funktion funzt bei mir leider nicht.

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emilemil
25.08.2010, 14:54
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