Felgen/Reifen: 225/60 17 auf 745 Wieso nicht?

[macchiato66]

Zitat von Auric

Dann vergleiche mal die Dichte von Aluminium zur Dichte von Gummi, liess dich mal zum Thema "Rotationsmoment" ein und du wirst feststellen das bei absolut gleichem Gewicht einer Rad/Reifen Kombination (auf der Waage) die Kombination mit grösserem Felgendurchmesser aufgrund weiter vom Mittelpunkt entfernten Massenverteilung und Konzentration einen wesentlich grösseres Rotationsmoment hat und somit zum Beschleunigen einen wesentlich grössere Kraft benötigt.

Da die grossen Felgen i.d.R auch noch wesentlich breiter sind wird der Einspareffekt durch "normale" Felgen natürlich noch grösser.

Nun, Du hast es so gewollt .

F = m * a (Kraft ist das Produkt aus Masse und Beschleunigung)
M = r * F (Drehmoement ist das Produkt aus dem Radius und der einwirkenden Kraft)
(Die Vektoren, also die Richtung der Kräfte lasse ich der Einfachheit halber mal außer Acht!)

Etwas umgestellt wird das zu

m * a = M / r => a = M / (m * r)

Du hast natürlich recht, daß ein Rad der Masse m1 mit einem bestimmten Drehmoment schneller beschleunigt, als eines der Masse m2, vorausgesetzt, daß m1 < m2 ist. Aber das ist nur die halbe Miete . Wir müssen das GANZE Auto als Masse m ansetzen und selbst eine Differenz von 2,5 kg / Rad fallen mit 10kg / Auto bei 2000kg Gesamtgewicht des Fahrzeuges in den Promillebereich.

Und die beiden anderen Werte, nämlich M (das Drehmoment an der Achse) und r (der Radius das Rades) bleiben unverändert, denn auch bei kleineren Felgen, wird der Radius des Rades durch die höhere Flanke ausgeglichen. Sonst würde Dein Tacho ja nun gar nicht mehr passen, weil der auf den Radumfang eingestellt ist.

Physik in Ehren, aber man kann nicht Äpfel und Birnen vergleichen. Was denkst Du, was mit unserem Rad passieren würde, wenn wir das DIREKT und OHNE AUTO mit 500Nm Drehmoment beaufschlagen würden? Kleine Beispielrechnung:

a = M / (m * r)
- M = 500Nm, Drehmoment des Motors (ich unterschlage mal Getriebe udgl!)
- m = 25kg, Masse des Rades (idealisierte Punktmasse nur am Außenradius des Rades!)
- r = 0,351m, Radius des Rades

=> a = 500 Nm / (25kg * 0,351m) = 56,98 m/s²

Mal so zu Vergleich, die Erdanziehungskraft beträgt genähert 9,81kgm/s², die Beschleunigung 1g = 9,81m/s². Wir könnten somit also OHNE das Auto mit 5,8g beschleunigen .... das würde den stärksten Düsenjäger alt aussehen lassen. Um das mal in die einfache Einheit "Sekunden bis auf 100km/h" zu bringen: das wäre von Null auf Hundert in ... 0,4875 Sekunden. Das wäre mal schnell nicht unsere juckelichen 5 Sekunden oder gar drüber . Und nicht wundern, daß das Rad ja NUR 10 mal schneller ist, wie das Auto!!! Ich habe oben absichtlich die UNTERSETZUNG der Getriebe außer Acht gelassen. Das war sogar NUR DIREKT im FÜNFTEN Gang, also bei ca. 1:1 von Motor zu Achse !!!! In 0,5s von 0 auf 100 im 5.Gang .... Wenn Du das Rad alleine im Ersten Gang beschleunigen würdest, würde vermutlich nach spätestens EINER Sekunde sich die ganze Decke in Wohlgefallen auflösen, weil die Decke mit diesen dann wirkenden Zentrifugalkräften nicht mehr zurechtkäme.

Das Rotationsmoment darfst Du in der Gesamtbetrachtung also getrost vernachlässigen, da macht der Unterschied voller zu halb leerer Tank ZEHN mal mehr aus.

Ich bin also ein wenig bewandert, was das Thema angeht, es reicht zum Leben, wenngleich Physik und Elektrotechnik gar nicht mehr den hohen Stellenwert in meinem Job haben.

[Auric]

Ich dachte mehr an das hier  Trägheitsmoment ? Wikipedia

da ist bildlich und textlich ganz gut dargestellt worum es bei der Beschleunigung rotierender Körper geht

[macchiato66]

Zitat von Auric

Ich dachte mehr an das hier http://www.7-forum.com/images/link_rot.gif http://www.7-forum.com/images/link_rot.gif  Trägheitsmoment ? Wikipedia

da ist bildlich und textlich ganz gut dargestellt worum es bei der Beschleunigung rotierender Körper geht

Klar, das sind aber Speziealbetrachtungen der vereinfachten Form Punktmasse im Abstand r. Was ich Dir damit darstellen wollte ist, daß selbst für den schlechtesten Fall (die ganze Masse in EINEM Punkt im Abstand r, statt verteilt auf den Radius) das akademisch zwar richtig ist, aber im Gesamtsystem absolut unerheblich. Denn wir beschleunigen das Auto und nur 0,001% (einfach mal so geschätzt) der Kraft sind für die Beschleunigung des Rades selber nötig. Das wird sich also niemals nicht meßbar im Verbrauch auswirken, denn da sind viel zu viele andere Faktoren, die einen erheblich größeren Einfluß haben (Beifahrer -> ja/nein, Masse des Fahrers selber, Tankfüllhöhe, Gegenwind, etc., etc.).

Wie gesagt, akademisch betrachtet, ist eine Felge der Masse m natürlich KEIN Punkt im Abstand r von der Achse, sondern die Masse verteilt sich über den Radius. Das heißt aber auch, daß ein Teil der Masse näher zur Achse "rutscht" und damit weniger Kraft benötigt. Somit würde die Beschleunigung eines Rades noch höher!

Wieder ein paar Formeln:

J = m * r , für die (unrealistische, aber einfache) Punktmasse im Abstand r

J = ½ * m * r , für die gleichmäßig über einen Zylinder verteile Masse

Du siehst also, wenn Du Teile der Masse der Drehachse näher bringst, wird das Trägheitsmoment nur noch halb so groß wie bei meiner Punktmasse.
Geringeres Trägheitsmoment bei gleicher einwirkender Kraft => größere Beschleunigung.

Nochmal, akademisch alles korrekt, was Du darlegst. Wenn wir jedoch mit 25kg Rädern ein 2000kg Auto beschleunigen, dann spielt es keine irgendwie meßbare Rolle, ob wir 2,5kg oder 5kg der Masse der Felge 25,4mm oder auch 50,8mm (1" bzw. 2") näher an die Rotationsachse bringen, oder gar weiter weg.

[esau]

Ihr könnt die akademischen Betrachtungen noch auf die Spitze treiben, aber ich denke wie macchiato66: Der Einfluss der Massen wird nur eine vernachlässigbaren Einfluss auf den Verbrauch haben. Der Luft- und Rollwiderstand dagegen dürfte da erheblich mehr Einfluss haben, insbesondere beim schnellen Fahren. (Oder wenn die Spur nicht stimmt, dann kann das den Rollwiderstand erheblich beeinflussen.)

Aber solange man nicht auf die extremen Größen 21'' + geht wird der Verbrauch sicher mehr von der Fahrweise als von den Rädern abhängen.

Ein wenig weniger Gas geben beim Beschleunigen und früher vom Gas gehen kann beim großen V8 oder V12 schon einen Liter und mehr ausmachen ausmachen, ohne daß man langsamer ist.

[Inspektion]

1. Radmasse:
@macchiato66
Ist es nicht so, dass die Radmasse "doppelt" beschleunigt werden muss?
Zum einen in Rotation, zum anderen in Bewegungsrichtung des KFZ;
oder anders betrachtet bewegt sich die Oberseite des Rades mit doppelter Geschwindigkeit (4-fache Energie).
Ist übrigens alles nur relevant bei Verbrauch "ohne Ausrollen"(kein Zurückgewinnen der kinetischen Energie) und Beschleinigung.

2. Luftwiderstand
wird auch gerne angeführt; nur inwieweit der kleine am Fahrzeugunterbau herausschauende Bereich im Fahrtwind, der jetzt ein bischen breiter ist, was ausmacht...könnte man besser mal die Spiegel einklappen ("Hyperpersuitmode"!).
Oder Luftwiderstand von größeren Felgendurchmessern wegen der Felgenverstrebungen und an der Grenzschicht der größeren Profiloberfläche?
 "Aero-Räder" reduzieren den Luftwiderstand: Auch Felgen können den Verbrauch senken - Test + Technik - Auto - Handelsblatt

3. Rollwiederstand
Habt Ihr mal direkt nach einer Autobahnfahrt die Reifen angefasst? Die verwalgen Bewegungsenergie in Wärme; deutlich spürbar trotz Fahrbahnkontakt- und Fahrtwindkühlung. Entgegen den Minisparrädern (Post 15) sollen kleinere Räder eine höhere Walkreibung verursachen (logisch, da bei gleicher Auflagefläche stärkeres Einsinken):  http://www.kfz-tech.de/Formelsammlun...widerstand.htm

Und nach diesem Post ist der Zusammenhang breiter-höhere Reibung kaum vorhanden. Die Reifentypen sind eher recht unterschiedlich:
 Mehr Rollwiderstand durch Breitreifen? [ BMW-Talk Forum ] - www.BMW-Syndikat.de [ Forum ]

Leichtlaufreifen haben übrigens meist eine Schwäche bei Regen, einen geringeren Verschleiß und laufen leiser(Profil?) - vielleicht sind die einfach härter, sozusagen Hartplastiktendenz?

[macchiato66]

Zitat von Inspektion

1. Radmasse:
@macchiato66
Ist es nicht so, dass die Radmasse "doppelt" beschleunigt werden muss?
Zum einen in Rotation, zum anderen in Bewegungsrichtung des KFZ;
oder anders betrachtet bewegt sich die Oberseite des Rades mit doppelter Geschwindigkeit (4-fache Energie).

Das ist nur ein anderes des Inertialsystem. Das Rad erfährt eine Beschleunigung der Winkelgeschwindigkeit. Durch den Bodenkontakt des Rades ergibt sich eine durch das Abrollen bedingte geradlinige Beschleunigung in der Fläche.
Und in der Rotationsbeschleunigung eines gleichförmigen Körpers gibt es keine Ober- / Unterseite. Wie würde es denn dann an der Unterseite aussehen? Da bewegt sich das Rad der Fahrtrichtung entgegen, wird also, wenn es oben mehr Energie aufnimmt, diese unten auch wieder abgeben.

Das Rad hat natürlich eine eigene kinetische Energie durch seine Rotation in seinem Inertialsystem. Vom Inertialsystem des Gesamtfahrzeuges aus betrachtet, wird die Energiebilanz der höheren kinetischen Energie an Punkten, wo sich v-rad und v-auto addieren (oben), durch die gegenläufige Bewegung des Rades im gegenüberliegenden Kreispunkt (unten) aber wieder ausgeglichen. Das Rad ist eben KEINE Punktmasse.

[macchiato66]

Zitat von esau

Ein wenig weniger Gas geben beim Beschleunigen und früher vom Gas gehen kann beim großen V8 oder V12 schon einen Liter und mehr ausmachen ausmachen, ohne daß man langsamer ist.

Genauso ist es. Und das macht ganz sicher mehr als einen Liter / 100km aus! Hat man aber natürlich den Anspruch, den anderen zu zeigen, wer der Herr im Hause ist, ist das natürlich schlecht vereinbar. Ich habe ja nicht umsonst meine ACC so eingestellt, daß sie nur noch mit 50% der ab Werk eingestellten Beschleunigung arbeitet!

Aber wir waren ja alle mal jung, früher konnte mir das auch nie schnell genug gehen.

[krie6hofv]

Sehe ich ähnlich, am meisten Einfluss auf den Verbrauch hat das Fahrverhalten. Wenn man das komplett ausgereizt hat können Reifen usw. evtl. noch etwas aus machen, aber wenn man das so extrem treiben will ist ein 7er eh das falsche Auto

[macchiato66]

Also Reifen machen schon meßbar etwas aus, aber NUR in Bezug auf ihren Rollwiderstand.

In den Rollwiderstand geht in erheblichem Maße die Auflagefläche auf der Straße ein. Somit haben also Räder mit großem Umfang einen höheren Rollwiderstand als kleine Räder, da mehr Reifen in Längsrichtung auf der Straße aufliegt (ich meine hier das GESAMTE Rad, NICHT ob kleine Felge mit hoher Flanke oder große Felge mit kurzer Flanke). Dass natürlich auch die Breite eines Reifens seine Auflagefläche beeinflußt, ist wohl auch jedem klar.

Somit beeinflußt natürlich auch in nicht unerheblichem Maße der Reifendruck den Rollwiderstand, da die Auflagefläche mit steigendem Druck kleiner wird. Es ist aber nun absolut kontraproduktiv die Reifen auf 4 oder gar 5 bar "aufzublasen". Der Verbrauch würde merklich zurückgehen, allerdings (und das ist das größte Problem!) auch der Reibungskoeffizient, in anderen Worten: die Bodenhaftung.

Auch die Materialeigenschaften eines Reifen gehen nicht unerheblich in den Rollwiderstand und den Reibungskoeffizienten ein. Je weicher ein Reifen, je mehr "klebt" er am Boden. Deswegen hat man bei <5°C auch mit Sommerreifen generell schlechtere Reibungswerte als mit Winterreifen. Die Sommerreifen verlassen da nämlich ihre optimale unterste Betriebstemperatur und werden schlicht zu hart.

Das Gesamtgewicht eines Rades, die Radgröße und erheblich auch die Felgengröße sind die entscheidenden Faktoren für den Komfort eines Fahrzeuges. Räder sind die "ungefederte Masse" (stimmt nur teilweise, denn die Reifenflanke wirkt ebenfall Stoßdämpfend). Je schwerer also insgesamt so ein Rad ist, je mehr schlagen Bodenunebenheiten auch ins Fahrzeug durch. Je höher die Flanke wird, je besser werden Unebenheiten bereits durch den Reifen "geschluckt". Ähnliches gilt auch für die Größe des Rades. Je größer, je besser werden kleine Unebenheiten in kurzen Abständen (z.B. Kopfsteinpflaster) ausgeglichen.

Massenträgheitsmomente der Räder spielen insbesondere auch deswegen keine meßbare Rolle, weil sich die nur bei der Beschleunigung auswirken. 90% der Betriebszeit fährt man aber mit in etwa konstanter Geschwindigkeit, 5% der Zeit verzögert man und nur die verbleibenden 5% der gesamten Fahrzeit beschleunigt man. In der Stadt ist das Verhältnis evtl. ein wenig mehr in Richtung Verzögern/Beschleunigen verschoben. Besonders, wenn man es mit dem Vorrausschauen so gar nicht hat . Der Rollwiderstand muß jedoch zu JEDER Zeit überwunden werden und benötigt ständig Kraft. Ein leer drehendes Rad ohne Bodenkontakt läuft zig-fach länger nach, als das Auto auf der Straße ausrollt bis es steht.

[krie6hofv]

Man könnte meinen man wäre im Toyota Prius Forum