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Der Rollwiderstand ist eine Größe, die der Rotationsbewegung der Räder an Fahrzeugen wie Pkw, Hubwagen oder Staplern entgegenwirkt. Anders als der Anfahrwiderstand, der sich ausschließlich auf den Kraftaufwand beim Anfahren bezieht, bezeichnet der Rollwiderstand die permanente Kraft, die beim Abrollen eines Rades entsteht und der Bewegung entgegengerichtet ist. Beim Einsatz von Transportgeräten, Lkw oder Flurförderzeugen sollte der Rollwiderstand möglichst gering ausfallen, denn ein hoher Widerstand führt zu einem höheren Kraftstoffverbrauch beziehungsweise zu einem höheren Kraftaufwand beim Bewegen manueller Transportmittel wie zum Beispiel Transportwagen.

Formeln zur Berechnung des Rollwiderstands

  1. Rollwiderstand auf ebener Strecke berechnen

    Der Rollwiderstand ( FR; auch Rollreibungskoeffizient genannt) lässt sich mit folgender Formel berechnen:

    FR = CR ∙ FN

    Der Widerstand ergibt sich somit aus dem Rollwiderstandskoeffizienten (CR) und der Normalkraft (FN). Die Normalkraft in dieser Formel bezeichnet die Gewichtskraft des Transportgeräts in Kilogramm (kg) bei waagerechter Fahrbahn ohne Gefälle oder Steigung sowie ohne aerodynamische Effekte wie ein Anheben oder Aufdrücken der Reifen.

  2. Rollwiderstandskoeffizient berechnen

    Der Rollwiderstandskoeffizient ist von der Materialbeschaffenheit des Reifens und der Fahrbahn sowie den Dimensionen des Reifens (R=Radius) und der zurückgelegten Strecke in Metern (d) abhängig. Der Wert ist für die Berechnung des Rollwiderstands nötig und kann mit dieser Formel ermittelt werden:

    CR = d/R

    Die Strecke bezeichnet hier den Abstand der Normalkraft FN zum Mittelpunkt des Rades und entsteht durch Verformungen beim Abrollen.

  3. Rollwiderstand berechnen mit bekanntem Rollwiderstandskoeffizienten

    Der Rollreibungskoeffizient ist wesentlich von der Kombination aus Untergrund und Reifenmaterial abhängig und muss nicht zusätzlich berechnet werden, wenn Tabellen für Reibwerte verschiedener Materialpaarungen zur Verfügung stehen. Hier können Sie den Wert einfach nachschlagen und in die Berechnungsformel einsetzen.

  4. Rollwiderstand bei Gabelstaplerreifen berechnen

    Zur Berechnung des Rollwiderstands bei Gabelstaplern muss neben der Gewichtskraft des Fahrzeugs zusätzlich auch die Masse der Zuladung (FZul) sowie die Fallbeschleunigung g (g = 9,81 m/s²) berücksichtigt werden. Bei ebener Strecke nutzen Sie dazu diese Formel zur Berechnung:

    FR = (FN + FZul) ∙ g ∙ CR ∙ cos(α)

    Fährt das Flurförderzeug auf einer Steigung, beeinflusst zusätzlich der Rampenwinkel α den Rollwiderstand der Reifen:

    FSteigung = (FN + FZul) ∙ g ∙ sin(α)

Wovon ist der Rollwiderstand abhängig?

Der Rollwiderstand, der auch als Rollreibung oder Rollwiderstandsbeiwert bezeichnet wird, ist keine Konstante, sondern von verschiedenen Faktoren abhängig:

Reifendruck

Rollwiderstand berechnen: Reifen eines Gabelstaplers

Der Reifendruck wirkt sich wesentlich auf den Rollwiderstand aus: Je geringer der Reifendruck ist, desto höher ist der Widerstand, der beim Anfahren überwunden werden muss. Es sollte daher bei allen Transportmitteln – vom Lkw, über Stapler bis hin zur Sackkarreimmer auf einen optimalen Reifendruck geachtet werden.

Reifenmaterial

Für einen möglichst geringen Rollwiderstand gilt: Je härter das Oberflächenmaterial der Reifen, desto leichter lassen sich diese abrollen. Doch bei einem sehr geringen Rollwiderstand können die Fahr- und Bremseigenschaften negativ beeinträchtigt sein. Hier sollten also sowohl Reifenmaterial als auch Untergrund aufeinander abgestimmt sein, damit Flurförderzeuge, Transportgeräte oder Pkw sicher bewegt werden können:

  • Rutschige Untergründe wie Fliesen oder Linoleum verlangen nach einem weicheren luftgefüllten Reifen, der hier bessere Haftungseigenschaften bei einem gleichzeitig guten Rollwiderstand bietet.
  • Harte Untergründe wie Asphalt oder Gummibodenbelag können hingegen mit Reifen aus Gummi oder Polyurethan befahren werden. Die nahezu wartungsfreien PU-Reifen haben selbst bei unebenen und anspruchsvollen Untergründen einen vergleichsweise geringen Rollwiderstand bei gleichzeitig guter Stoßabfederung.
  • Für den geringsten Rollwiderstand auf harten Böden sorgen hingegen Reifen aus Polyamid (Nylon) oder Stahl. Die bruchfesten Reifen werden dank ihrer Beständigkeit gegen Fette, Laugen und Säure auf harten Untergründen in hygienisch sensiblen oder anderen anspruchsvollen Bereichen eingesetzt.

Reifenkonstruktion

Moderne Spritspar-Reifen zeichnen sich durch eine rollwiderstandsoptimierte Konstruktion aus, die die Verformung des Reifens während der Fahrt reduziert. Diese Verformung ist neben der Materialauswahl wesentlich verantwortlich für den Rollwiderstand.

Reifendimension

Pauschal lässt sich sagen: Breite und flache Räder weisen einen höheren Rollwiderstand auf als schmale und hohe. Dennoch ist auch das vom Untergrund abhängig. So lassen sich Fahrzeuge mit schmalen Reifen auf nachgiebigen Untergründen wie Sand nur mit großem Kraftaufwand bewegen. Um den Rollwiderstand hier zu minimieren, sind breite Reifen besser geeignet.

Reifenalter

Mit älteren und ausgewalkten Reifen lassen sich Pkw, Transportwagen oder Stapler schwerer vom Fleck bewegen als mit neuen. Es kann allerdings auch bei brandneuen Reifen vorübergehend ein höherer Widerstand auftreten, bis diese eingefahren sind.

FAQ zur Berechnung des Rollwiderstands

Was ist der Rollwiderstand bei Reifen?

Der Rollwiderstand ist eine Größe, die der Rotationsbewegung der Räder an Fahrzeugen wie Pkw, Hubwagen oder Staplern entgegenwirkt. Beim Einsatz von Transportgeräten, Lkw und Flurförderzeugen sollte der Rollwiderstand möglichst gering ausfallen, denn ein hoher Widerstand führt zu einem höheren Kraftstoffverbrauch beziehungsweise zu einem höheren Kraftaufwand beim Bewegen manueller Transportmittel.

Was ist der Unterschied zwischen Rollwiderstand und Anfahrwiderstand?

Anders als der Anfahrwiderstand, der sich ausschließlich auf den Kraftaufwand beim Anfahren bezieht, bezeichnet der Rollwiderstand die permanente Kraft, die beim Abrollen eines Rades entsteht und der Bewegung entgegengerichtet ist.

Warum sollte der Rollwiderstand möglichst gering sein?

Je höher der Rollwiderstand bei Reifen ist, desto mehr Energie wird für die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs benötigt. Bei Transportfahrzeugen mit ca. 50.000 Kilometern Jahresfahrleistung kann durch die Verwendung von rollwiderstandsoptimierten Reifen zum Beispiel eine Ersparnis von mehreren hundert Euro im Jahr erzielt werden. Doch auch bei manuellen Transportmitteln ist es ratsam, auf einen niedrigen Rollwiderstand zu achten: Der Transport geht damit zügiger, müheloser und ergonomischer vonstatten – für Mensch und Maschine.

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, cesar fernandez dominguez