Frage zu Reifengröße auf E-Autos - Warum immer (oft) so große Schlappen?

[Duke711]

Was habe ich dabei gelernt?
Ich bin davon ausgegangen, dass dieser stark von der Reifendimension abhängt.
Die vom BMWi3 mit der Dimension 155/70R19 (schmal, hohe Flanke, großer Durchmesser) sollte daher einen kleinen cr Wert haben.
Dem ist jedoch nicht so, wie man eigentlich ganz einfach beim Wikipedia Thema Rollwiderstand nachlesen kann.
Dort steht von welchen Faktoren cr abhängt, und das cr auf festem Untergrund kaum vom Raddurchmesser oder der Radbreite abhängt.
Theoretisch begründen kann ich dies immer noch nicht. Ich bin schon froh, dass ich die Definition von cr und die einfachste Formel cr=a/R verstanden habe.

Einfach mal die empirische Gleichung von Gustav Niemann bezüglich Eisenbahnräder anschauen:

RR = 0,013 * Wurzel(Durchmesser).


Da der Umfang beim PKW zwischen 1,9 und 2,1 m bewegt, sollte nun klar sein warum die Abhängigkeit des Durchmesser in der Messung untergeht. Da spielt die Gummimischung eine wesentlich größere Rolle.

[JoDa]

OffTopic

Wie in Wikipedia beim Thema Rollwiderstand ausgeführt, folgt aus dem Drehmomentengleichgewicht FR * R = FN * d
ganz einfach FR / FN = d / R und damit ein Modell für den Rollreibungskoeffizient cr = FR / FN.

Ein alltägliches Beispiel ist die Kombination Radkranz-Schiene bei der Eisenbahn.
Das Material der Schiene wird hier so gewählt, dass sie stärker verformt wird als das Rad.
Gustav Niemann gibt für Eisenbahnräder folgende (aus Versuchen ermittelte) Formel an:
d = 0,013 * Wurzel (D) ; d und D in mm.
Bei D=800 mm Raddurchmesser bei der Eisenbahn ergibt sich damit ca. d=0,4 mm,
womit man den Rollreibungskoeffizienten cr= d/(D/2) = 0,001 berechnen kann.
Oder schneller: cr = 2 * 0,013 / Wurzel (D)
cr nimmt also hier mit der Wurzel des Raddurchmessers ab!

Ein weiteres alltägliches Beispiel ist die Kombination Reifen-Fahrbahnbelag.
Hier ist die Verformung beim Reifen sichtbar größer als bei der Asphaltstraße.
Nimmt D zu so nimmt auch d proportional zu und damit bleibt cr nahezu unverändert.
Ein erhöhter Luftdruck im Reifen mindert jedoch d und damit den Rollwiderstand FR.
(Dies hat jedoch negative Auswirkungen hinsichtlich Lenkfähigkeit und beim Bremsvorgang. Daher ist ein Kompromiss erforderlich.)
Typisch dafür ist der Unterschied zwischen Sommer- und Winterreifen. Durch die weichere Gummimischung bei Winterreifen wird d größer und damit der Rollwiderstand FR größer.

[Karlsson]

Da spielt die Gummimischung eine wesentlich größere Rolle

Da sehe ich jetzt keinen Widerspruch.
Wobei DIE Gunmimischung es jetzt nicht so trifft, da diverse Bauteile im Reifen unterschiedliche Mischungen haben und es sind halt auch noch Stahl- und Textilkorde dabei.
Es rollt gut, für einen gleich großen Latsch kann man schmaler bauen (Stirnfläche), der Komfort bei Unebene steigt und optisch macht sich das auch ganz gut. Von daher bin ich mit meinen Rädern soweit ganz zufrieden.
Ausgewählt habe ich den Wagen danach aber nicht und auch bei den Felgen habe ich nichts ausgewählt, die sind beim e-C4 immer gleich.

[JoDa]

Nachdem ich meine Meinung schon kundgetan habe, vielleicht abschließend noch einmal etwas (Selbst)ironie:

Ja, die Autohersteller sind Schuld, die verkaufen nur mehr große Autos mit dazu passenden großen Schlappen.
Und dazu gibt´s dann, als günstigste Standardräder, nur mehr hässliche 18" Alufelgen mit Hochquerschnittsreifen.
Wen wunderts da, dass man zum großen Elektroauto mit großem Akku auch die dazu passenden 20" geschmiedeten Alufelgen mit Niederquerschnittsreifen haben möchte. Mich ärgert nur, dass man eine solche Sonderausstattung beim Firmenauto selbst zahlen muss.
Wenn überhaupt, dann brauche ich nur Argumente für große Schlappen, um diese vor meinen Freunden oder meinem Gewissen Schönzureden.
ENDE

[noXan]

@Duke711 ich warte noch auf eine Antwort bzgl. der von dir geposteten Simmulationsergebnisse zu diesem spannenden Thema.

Dazu ein Gedankengang:
Führen neue härtere Reifenmischungen höhere Reifendrücke und höhere Fahrzeugmassen evtl zu einem kleineren Latsch bei gleicher Masse bzw einem gleich großen Latsch bei höherer Masse und somit in beiden Fällen zu höherer Flächenbelastung? Sind tall and narrow Reifen also vielmehr dem Wunsch geschuldet, trotz kleinerer Stirnfläche und den gewünschten optisch ansprechenden großen Raddurchmessern das Gewicht der ungefederten Masse klein zu halten, und das tiefere Einsinken durch die höhere Masse in die Fahrbahn abzuschwächen, um dennoch einen akzeptablen Rollwiderstand zu ermöglichen?

Diese Erklärung erscheint mir mittlerweile am plausibelsten.

https://www.google.com/url?sa=t&source= ... cT_oTnAgqY

[env20040]

Sollte die ungefederte Masse ein Grund sein wären Stahlfelgen schon lange die bessere, weil in Bezug auf Standardalufelgen immer die leichtere Wahl.

Ebenso wohl auch kleinere Nettorollumfänge.

Somit geht der Verdacht wohl ins Leere.

[noXan]

Zwischen Leicht und Schwer gibt es noch beliebig viele Graustufen. Unabhängig vom Material ist eine schmälere Felge/Lauffläche leichter als die gleiche Kombination in breit. Möchte man also zwingend eine große Felge, wäre es ein probates Mittel konstruktiv die Masse zu verkleinern, ohne das vorgegebene Material zu wechseln. Dass es Szenarien gibt in denen ein besseres Ergebnis erreicht wird, ist bei Bauteilen wie Felgen mit einem umfangreichen Anforderungskatalog insbesondere in Bezug auf Ästhetik kein ausreichendes Argument. Wenn bei diesen Alternativen Kermanforderungen nicht mehr erreicht werden sind sie entsprechend ungeeignet und werden früh ausgesiebt.

Grundsätzlich zu Alu vs Stahl: Beim I3 wie auch A2 3L sind die Standardfelgen Aluminium Schmiederäder, und somit Stahl in Bezug auf gewünschte Festigkeit/Masse überlegen, weshalb deine Argumentation hier nicht zutrifft. Es gibt aber noch andere Argumente die bei der Herstellung von komplexen Geometrien für weiches Aluminium sprechen, ebenso wie die Korossionsprophylaxe bei exponierten Bauteilen (wie Felgen) die im Alltag regelrecht beschossen werden und Beschichtungen zerstören.

[env20040]

Warum soll eine Schmiede-Alu, Stahlfelgen gegenüber, einfach mal so überlegen sein ?

Für Dein Beispiel gibt es leider keine vergleichbare Stahlkombination....

Und, wenige sind geschmiedete Alufelgen, Guss ist einfach "billiger", und ich vermute, war ab irgendwann sogar billiger als Stahlfelgen, da es viele Modell nicht mehr mit Stahl gibt, was, in einer Branche, wo Pfennige gezählt weirden, ein untrügliches Indiz hierfür ist.

Alu muss, da es nicht ermüdungsfrei ist, immer Steif sein und bleiben, wobei hingegen eine Stahlfelge arbeiten kann.

Kann, heisst nicht muss.

Was wir allerdings beim E-Expert, wenn der mit >3 Tonnen fährt, sogar hören können, da die Zierkappen dann Geräusche abgeben.

Ich nehme mal die E-Vitofelgen:

Der Vorgänger lief auf 225 auch ohne umztukippen.
Warum nun der Nachfolger 245 Breitschlappen als einziges Typisiert hat... oh, es gibt auch nur 2 Hersteller, woran man erkennt, was die Intention hinter allem ist.

Für mich ist bei der Reifengrösse der Umfang und die Breite gemeint.

Schon der 2CV hatte 15" Räder...und den gab´s ab 1949... dazu kein Niederquerschnitt, sondern satte 125, später auch 135, wie beim BMW i3...
Der Reifen walkte, federte, nahm unebenheiten auf und..
verformte sich sicher nicht, wenn die höllischen 29 bis 41 Nm( Je nach Motorengeneration) die 18 bis 28 PS anzuziehen begannen....

Der Niederquerschnitt ist der Technik der Reifenverformung beim übertragen der Kräfte gefordert da man weiter Stabilität haben möchte.
Der Abrollumfang.. tja, für mich ein Designpunkt, wiewohl,
wenn der E.Motor mit bis zu 15.000 U /min dreht, ist der Rad/Reifenumfang allerdings vielleicht auch der Übersetzung geschuldet um Verluste in Getrieben zu reduzieren ?
Hier müsste man mal einen Getriebetechniker fragen...

[Michael_Ohl]

Im Gegenteil, je größer die Räder umso größer die Untersetzung im Getriebe vulgo umso höher die Verluste.

mfG
Michael

[noXan]

Warum soll eine Schmiede-Alu, Stahlfelgen gegenüber, einfach mal so überlegen sein ?

Für Dein Beispiel gibt es leider keine vergleichbare Stahlkombination....

Und, wenige sind geschmiedete Alufelgen, Guss ist einfach "billiger", und ich vermute, war ab irgendwann sogar billiger als Stahlfelgen, da es viele Modell nicht mehr mit Stahl gibt, was, in einer Branche, wo Pfennige gezählt weirden, ein untrügliches Indiz hierfür ist.

Alu muss, da es nicht ermüdungsfrei ist, immer Steif sein und bleiben, wobei hingegen eine Stahlfelge arbeiten kann.

Kann, heisst nicht muss.

Was wir allerdings beim E-Expert, wenn der mit >3 Tonnen fährt, sogar hören können, da die Zierkappen dann Geräusche abgeben.

Ich nehme mal die E-Vitofelgen:

Der Vorgänger lief auf 225 auch ohne umztukippen.
Warum nun der Nachfolger 245 Breitschlappen als einziges Typisiert hat... oh, es gibt auch nur 2 Hersteller, woran man erkennt, was die Intention hinter allem ist.

Für mich ist bei der Reifengrösse der Umfang und die Breite gemeint.

Schon der 2CV hatte 15" Räder...und den gab´s ab 1949... dazu kein Niederquerschnitt, sondern satte 125, später auch 135, wie beim BMW i3...
Der Reifen walkte, federte, nahm unebenheiten auf und..
verformte sich sicher nicht, wenn die höllischen 29 bis 41 Nm( Je nach Motorengeneration) die 18 bis 28 PS anzuziehen begannen....

Der Niederquerschnitt ist der Technik der Reifenverformung beim übertragen der Kräfte gefordert da man weiter Stabilität haben möchte.
Der Abrollumfang.. tja, für mich ein Designpunkt, wiewohl,
wenn der E.Motor mit bis zu 15.000 U /min dreht, ist der Rad/Reifenumfang allerdings vielleicht auch der Übersetzung geschuldet um Verluste in Getrieben zu reduzieren ?
Hier müsste man mal einen Getriebetechniker fragen...

Bitte bemühe dich selbst um eine Widerlegung des technischen Usus bzw. dem Beweis deiner Behauptung. Hier ist nicht von günstigen Gussfelgen die Rede. Die von mir angesprochenen Serienfelgen sind Alu Schmiederäder und mMn repräsentativ, da es sich um ausgewiesene Effizienzfahrzeuge handelt. Auch bei Lightyear one und dem Mercedes EQXX wird auf geschmiedete Aluminiumlegierungen verwiesen. Bzgl Nutzfahrzeuge sei auf den Umstand verwiesen, dass sich pro Fahrzeug 200-400kg einsparen lassen, wenn von bestehenden Stahlfelgen auf Aluminium gewechselt wird. Dass bei einer Vielzahl der Fahrzeuge am Markt andere Parameter bei der Entwicklung höhere Priorität haben (Kosten usw.), ist wie schon erwähnt kein Beiweis für oder gegen Stahl. Ich möchte noch nichtmal bestreiten dass es evtl. vereinzelt Spezialfälle gibt, in denen ein dafür optimiertes Felgendesign gegenüber Aluminium Schmiederäder Vorteile hat. Aber das hat keine Relevanz für heutige Serienfahrzeuge. Zusätzlich scheinen aber dann genauso innovative Felgen aus Aluminiumschaum wohl dennoch besser zu performen. Die Konstruktiven Vorteile der dickwandigen Strukturen bei gleicher/geringerer Masse überwiegen die Vorteile von dünnwandigen hochlegierten Stählen. : https://www.tu-chemnitz.de/tu/pressestelle/aktuell/8154

Der Vollständigkeit sei erwähnt, dass der I3 auf mindesten 155mm Lauffläche gefahren wird.