RollwiderstandDer Rollwiderstand der Reifen kommt eine zentrale Bedeutung zu. Alle vier Reifen eines PKWs haben ca. eine Auflagefläche eines normalen DIN A4 Blattes. Im Gegensatz zum Luftwiderstand steigt der Rollwiderstand des Reifens nicht mit der Geschwindigkeit an.

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.