Rollwiderstand & Reifenlabel

Rollwiderstand, Leistung und Verbrauch – und was die Effizienzklasse des EU-Reifenlabels wirklich bringt.

kg
km/h
%

Nur für die Normalkraft (cos α); die Hangabtriebskraft rechnet der Steigungsrechner.

bar

Je 0,2 bar zu wenig ca. +1 % Verbrauch (Angabe VW) – hier als +5 % Rollwiderstand je 0,2 bar.

%
Rollwiderstand 132 N cR = 0,0090
Verbrauchsanteil 1,38 l/100 km unabhängig vom Tempo
Leistung bei 100 km/h 3,68 kW
Normalkraft 14.715 N

Der Rollwiderstand hängt kaum vom Tempo ab – sein Anteil am Gesamtwiderstand sinkt daher mit steigender Geschwindigkeit: unter 25 km/h fast 100 %, bei 50 km/h rund 60 %, auf der Autobahn nur noch 20–30 %. Zwischen Labelklasse A und E liegen bei 15.000 km im Jahr rund 126 Liter.

Verbrauchsanteil je Labelklasse (1.500 kg)
00,5011,502ABCDEl/100 km

EU-Reifenlabel im Vergleich

KlassecRWiderstand (N)l/100 kmje 15.000 km
Klasse A0,0065961,00149
Klasse B0,00781151,19179
Klasse C0,00901321,38207
Klasse D0,01051551,61241
Klasse E0,01201771,84276

So wird gerechnet

FR = cR · FN = cR · m · g · cos α

cR ist der Rollwiderstandsbeiwert: bei Pkw-Reifen auf Asphalt 0,006–0,015, abhängig von Reifenbauart, Luftdruck, Temperatur und Belag. Das EU-Reifenlabel (Kraftstoffeffizienz A–E) sortiert genau diesen Wert in Klassen; zwischen zwei Klassen liegen rund 0,1 l/100 km. Zu geringer Luftdruck vergrößert die Aufstandsfläche und damit den Widerstand – schon 0,2 bar zu wenig kosten etwa ein Prozent Kraftstoff.

Weil die Kraft nicht vom Tempo abhängt, ist die Energie je Kilometer konstant; nur die benötigte Leistung steigt linear mit der Geschwindigkeit.

Hintergrund: Rollwiderstand - den richtigen Reifen kaufen

Zu beachten ist, dass bei einer sehr geringen Geschwindigkeit (unter 25km/h) der Luftwiderstand keine Rolle spielt während der Rollwiderstand fast 100% des Gesamtwiderstandes ausmacht. Mit zunehmender Geschwindigkeit dreht sich dieses Verhältnis um. Ab einer Geschwindigkeit von 50 km/h liegt der Anteil des Rollwiderstandes nur noch bei 60%. Laut VW erhöht sich der Kraftstoffverbrauch um 1%, wenn der Reifen nur 0,2 bar zu wenig Druck hat, da sich die Auflagefläche der Reifen vergrößert (siehe Reifendruck). Dies ist besonder wichtig, wenn der PKW voll beladen ist. In Summe kann man bis zu 3% der Treibstoffkosten sparen, wenn man die richtigen Reifen wählt. Zu breite Reifen haben dementsprechend einen höheren Rollwiderstand wie schmale Reifen. Reifen mit 185 mm Breite haben ca. 4-6% weniger Rollwiderstand als Reifen mit einer Breite von 225 mm (siehe Reifencodes).

Umweltbedingte Einflussfaktoren wie Schnee, Wasser (Regen), Kies auf der Fahrbahn,... erhöhen den Rollwiderstand. Bei jedem Reifen muss man einen Kompromis zwischen Rollwiderstand, Kraftübertragun und Bremswirkung finden. Der Rollwiderstand wird wie folgt berechnet:

FR = cR . FN

FR ... Rollwiderstand

FN ... Normalkraft (in unserem Fall das Gewicht in kg x 9,81 m/s2). Wir gehen von einer ebenen Fläche aus. Nur dort ist die Gewichtskraft (FG) gleich groß wie die Normalkraft (FN). Ansonsten gilt: FG = m.g und FN = cos(α) . FG

cR ... Rollwiderstandskoeffizient

cR - Wert Wälzkörper/Wälzkörperbahn
0,0005–0,001

Kugellager Kugel und Lager aus gehärtetem Stahl

0,001–0,002 Eisenbahnrad auf Schiene
0,015-0,02 Motorradreifen auf Asphalt
0,006–0,010 Autoreifen auf Asphalt, Lkw
0,011–0,015 Autoreifen auf Asphalt, Pkw
0,01–0,02 Autoreifen auf Beton
0,020 Autoreifen auf Schotter
0,015–0,03 Autoreifen auf Kopfsteinpflaster
0,03–0,06 Autoreifen auf Schlaglochstrecke
0,045 Verginderkette (Raupenfahrwerk, Leopard 2) auf fester Fahrbahn
0,050 Autoreifen auf Erdweg
0,04–0,08 Autoreifen auf festgefahrenem Sand
0,035–0,08

Gurtband (Raupenfahrwerk, Caterpillar Challenger und John Deere 8000T) auf Asphalt

0,2–0,4 Autoreifen auf losem Sand

Quelle: Wikipedia

Was das ganze konkret bedeutet soll an zwei Beispielen veranschaulicht werden:

1. Auto mit einem Gewicht von 2000kg fährt auf einer ebenen Strecke auf Asphalt (cR = 0,011). D.h. jeder Autoreifen trägt ein Gewicht von 500 kg.

FR = 500kg . 9,81 m/s2 . 0,011 = 53,955N pro Reifen oder ca. 216N für das gesamte Fahrzeug.

Bei einer Steigung von 10 Grad ändert sich die Gleichung wie folgt:

FR = 500kg . 9,81 m/s2 . cos(10) . 0,011 = 53,135N pro Reifen oder ca. 212N für das gesamte Fahrzeug. Der Rollwiderstand sinkt, dafür steigt der Steigungswiderstand an.

Folgende Grafik veranschaulicht den Spritverbrauchs eines PKWs mit verschiedenen Fahrzeuggewicht auf verschiedenen Straßen. PKW1 fährt auf Asphalt, PKW2 auf Schotter, PKW3 auf Schotter und PKW4 auf losem Sand:

Rollwiderstand - Verbrauch Diesel

Die Unterschiede aufgrund des unterschiedlichen Gewichts und Rollwiderstands sind enorm.

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