Rollwiderstand

Rollwiderstand ist die dem Vorwärtsbewegen eines rollenden Körpers entgegenwirkende Kraft, die im Verkehr häufig als Rollwiderstands- oder Reibungswiderstand bezeichnet wird. Bei Fahrzeugen lässt sich die Rollwiderstandskraft F_r annähernd durch F_r = c_r · N beschreiben, wobei N die Normalkraft (Gewicht) ist und c_r der Rollwiderstandskoeffizient. Der Koeffizient ist dimensionslos und hängt von Material, Geometrie, Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur und Geschwindigkeit ab. Ein niedriger c_r reduziert den benötigten Antriebsmoment und erhöht die Reichweite.

Ursachen des Rollwiderstands sind hauptsächlich Deformationen des Reifen- bzw. Kontaktmaterials und der Straßenoberfläche, wodurch viskoelastische Verluste, Hysterese und Mikroslippungen entstehen. Zusätzlich tragen Reibungsverluste in Lagern, Schmierstoffen sowie aufgrund von Oberflächenrauheiten und Temperatur bei. Die Auswirkungen nehmen mit dem Gewicht, mit dem Reifendruck und mit der Straßenbeschaffenheit zu. Mit steigender Geschwindigkeit steigen oft auch die Verluste durch viskoelastische Deformationen.

Messung und Typische Werte: Der Rollwiderstand wird üblicherweise in Tests gemessen, etwa durch Coast-down-Experimente oder Reifentests, und aus F_r in realen Fahrzeugrechnungen abgeleitet. Für Pkw-Reifen auf gut ausgebauter Straße liegt c_r typischerweise im Bereich von etwa 0,01 bis 0,02 (1–2 Prozent der Normalkraft); Fahrradreifen und Hochleistungsanwendungen können niedrigere Werte zeigen, schwere Nutzfahrzeuge höhere. Eisenbahnfahrzeuge weisen oft deutlich geringere Rollwiderstandskoeffizienten pro Achse.

Bedeutung und Reduktion: Der Rollwiderstand ist ein zentraler Faktor für Energieverbrauch, Reichweite und Emissionen von Fahrzeugen. Maßnahmen zur Reduktion umfassen korrekt aufgepumpte Reifen, geringes Eigengewicht, glatte Oberflächen, optimierte Reifen- und Fahrwerksdesigns sowie temperatur- und materialgerechte Auslegung.