Felgen

Schmiedefelge vs. Spritzgussfelge: Was ist der Unterschied?

Obwohl beide genannten Varianten eines Leichtmetallrades auf den ersten Blick sehr ähnlich aussehen, sind sie bei näheren Betrachtung sehr unterschiedlich. Während beim Spritzgussverfahren die heiße Metalllegierung in eine Form gegossen/gespritzt wird, wird der Radrohling eines Schmiederades in seine endgültige Form durch Umformung ("Schmieden") gebracht. Durch diese Umformung wird die Felgenlegierung verdichtet und die Materialeinschlüsse innerhalb des Rohlings eliminiert, was der Felge eine besondere Steifigkeit sowie eine höhere Material- und Oberflächengüte verleiht. Deswegen können Schmiederäder viel dünner sein, als die Spritzgussräder, bei gleicher oder sogar höheren maximalen Traglast. Und je dünner die Felge ausfällt, umso leichter wird sie auch sein - das ist das Geheimnis des niedrigen Gewichtes eines Schmiederades. Im Durchschnitt wiegt eine geschmiedete Felge 20-25 Prozent weniger, als eine Gussfelge gleicher Größe.

Allerdings haben die Schmiederäder auch zwei Nachteile:

1. Ein höherer Preis gegenüber der Spritzgusstechnik
2. Durch die Besonderheit der Herstellung ist das Design eines Schmiederads eher schlicht, wogegen sich beim Spritzgussverfahren nahezu jede erdenkliche Form der Felge giessen lässt.

Exkurs II:

Welche Vorteile bieten leichtere Räder?

An dieser Stelle stellt sich die Frage, warum eine leichtere Felge einer schwereren vorzuziehen ist. Das ist etwas komplizierter zu erklären, sofern man die physikalische Zusammenhänge ausklammert oder auf ein Mindestmaß reduziert, aber sehr vereinfacht dargestellt trägt eine leichtere Felge dazu bei, dass die sogenannten "ungefederten Massen" eines Kraftfahrzeugs reduziert werden. Insbesondere im Bereich des Motorsports spielt eine möglichst geringe Masse der ungefederten Elementen eine sehr bedeutende Rolle und die Verwendung leichterer Räder ist die einfachste Variante diese Masse zu verringern (weitere (aber kompliziertere) Möglichkeiten sind beispielsweise die Verwendung zweiteiliger Bremsscheiben oder Umbau des Fahrwerkes). So verfügt beispielsweise der neue Yaris GRMN serienmäßig über geschmiedete BBS 17 Zoll Leichtmetallfelgen (welche bei Toyo/L mit Sicherheit ein kleines Vermögen kosten werden), oder das vielerorts gelobte Fahrwerk des Prius IV hat seine Eigenschaften unter anderem der Tatsache zu verdanken, dass die Räder der Hinterachse über eine Einzelradaufhängung verfügen, was die ungefederte Masse der Hinterachse durch den Wegfall einer Verbindungsstange/-achse herabsetzt.

Die ungefederte Masse eines Kraftfahrzeugs ist die Masse aller Komponenten, welche vor den Stoßfedern und Stoßdämpfern verbaut sind: Die Räder, die Bremsanlage (Bremsscheiben und Beläge), Teile des Fahrwerks. Die Karosserie des Kraftfahrzeugs stellt die gefederte Masse dar, da sie auf den Stoßfedern und den Stoßdämpfern ruht. Abgesehen von der minimalen Dämpfungswirkung der mit Luft gefüllten Reifen wirkt die ungefederte Masse unmittelbar auf die Fahrbahn und folgt allen ihren Unebenheiten.

Als eine grobe Faustregel gilt der Satz, dass die Einsparung von einer Einheit (z.B. ein Kilogramm) ungefederten Masse einer siebenfacher Einsparung gefederter Massen entspricht: Wenn man beispielsweise durch Verwendung leichterer Räder 10 Kilogramm Gewicht eingespart hat (vier Räder mit einer Einsparung von jeweils 2,5 Kilogramm pro Rad ergeben eben 10 Kilogramm ungefederten Massen), dann ist es in etwa damit vergleichbar, dass man 70 Kilogramm Ballast (7 x 10 kg = 70 Kg) aus dem Fahrzeuginneren (gefederte Masse) entfernt hat. Es mag zunächst nicht sehr glaubwürdig klingen, lässt sich aber relativ leicht am eigenen Körper testen.

Man stelle sich vor, man muss eine Treppe mit 100 Stufen emporsteigen, wobei 10 Kilo an Gepäck hochgetragen werden müssen. Es gibt zwei Möglichkeiten dieses Gepäck an eigenem Körper zu befestigen:

1. In einem Rucksack auf dem Rücken (das wäre dann über die eigenen Beine gefederte Masse, man würde also die gefederte Masse erhöhen)
2. Jeweils 5 Kilogramm an Gewicht werden direkt an den beiden Beinen (am besten unterhalb des Kniegelenkes) befestigt (das würde der ungefederten Masse eines Autos entsprechen, man würde also die ungefederte Masse erhöhen). Damit man sich das Ganze besser vorstellen kann: Gäbe es Schuhwerk, welches 5 Kilogramm pro Stück wiegen würde, dann hätte man genau dieses Schuhpaar an (anstatt die Gewichte an den Beinen zu befestigen).

Jeder, der schon einmal mit Gepäck marschiert hat, wird sich den Unterschied vorstellen können. Jedem, der noch nie einen Leistungsmarsch mit einem Rucksack absolviert hat, sei das Testen der beiden beschriebenen Möglichkeiten wärmstens empfohlen. In diesem Beispiel entsprechen eigene Beine den Rädern eines Kraftfahrzeugs: Je leichter die Räder sind (respektive je "leichter" die Beine sind), umso weniger Kraft muss aufgewendet werden, um das Fahrzeug zu beschleunigen (wobei das auch die "negative" Beschleunigung (also das Abbremsen) miteinschließt) oder ganz generell zu bewegen.

Ganz allgemein kann festgehalten werden, dass leichtere Felgen/ Räder mit folgenden Vorteilen aufwarten:

• Bessere Beschleunigungswerte und kürzere Bremswege (wegen dem geringeren Trägheitsmoment eines leichteren Rads), was allerdings im Alltag sehr schwer zu messen/ wahrzunehmen ist
• Eine gewisse Kraftstoffeinsparung (der Motor braucht weniger Energie, da er geringere Massen in Bewegung versetzen/ bewegen muss)
• Geringere Belastung der Radlager, da das Radlager geringeren Kräften standhalten muss (Stichwort: Rotierende ungefederte Massen).
• Geringere Abnutzung der Radaufhängung und der Stoßdämpfer, da durch Verwendung leichterer Räder die Feder- und Stoßdämpferarbeitsraten reduziert werden.
• Verbessertes Lenk- und Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs, da leichtere Räder dazu beitragen, dass die Vertikalbeschleunigung eines Rades beim Überfahren einer Unebenheit reduziert wird. Damit man sich diesen Vorgang besser vorstellen kann: Wenn ein Rad durch eine Unebenheit der Fahrbahn ins Schwingen gebracht wird (Vertikalbeschleunigung) und die Bodenhaftung verliert, dann ist es die Aufgabe der Federung diese Vertikalbeschleunigung möglichst schnell zu neutralisieren bzw. abzubauen und das Rad wieder an die Fahrbahn zu drücken. Sofern man alle sonstigen Umstände gleich hält (ceteris paribus), wird die Federung ein leichteres Rad schneller "beruhigen" können als ein schwereres. Hierdurch werden das Lenk- und Fahrverhalten positiv beeinflüsst, da das Rad schneller an die Fahrbahn gedrückt wird und die Fahrkräfte weiter übertragen kann.
• Verbessertes Federungskomfort des Kraftfahrzeugs (geringere ungefederte Massen schwingen auch weniger nach, die Schwingungen werden schneller von Stoßdämpfern absorbiert, die Begründung liegt ebenfalls daran, dass die Vertikalbeschleunigung eines leichteren Rades schneller vom Fahrwerk neutralisiert wird).

Achtung: Eine Besonderheit dieser Felge besteht darin, dass sie eine Kugelbund Aufnahme aufweist. Die Abmessungen der geeigneten Muttern sind M12 x 1,5 R13 (R= Radius des Kugelbundes). R12 Radmuttern (die im Zubehör häufiger angeboten werden) sind nicht geeignet und können zur Beschädigung der Felge und Lockerung der Radmuttern führen. Auf dem Bild sieht man den Unterschied zwischen den üblichen Kegelbundmuttern und den Kugelbundmuttern.

Exkurs III:

Kann der Ärger mit RDKS-Sensoren nach einem saisonbedingten Reifenwechsel vermieden werden?

Es wird öfters berichtet, dass es beim saisonbedingten Reifenwechsel immer wieder zu Problemen mit RDKS-Ventilen kommt: Selbst wenn beide RDKS-Sätze im Fahrzeug eingelesen sind, so muss der jeweils aktuelle Satz nach jedem Räderwechsel neu initialisiert werden. Recht unangenehm wird die Sache, wenn es sich plötzlich herausstellt, dass der jeweilige RDKS-Satz nicht (mehr) vom Fahrzeug erkannt wird (dauerhaftes Leuchten des entsprechenden Symbols im Armaturenbrett) und man es erneut einlesen (lassen) muss.

Das Problem liegt daran, dass das Fachpersonal des Autohauses/ Händlers nicht immer weiß, welche RDKS-Ventile auf welchen Speicherplätzen gespeichert sind und im Umgang mit entsprechenden Diagnose-/ Anlerngeräten unterschiedliche Kenntnisse aufweisen. So kann es beispielsweise passieren, dass die bereits mit einem Satz belegte Speicherplätze mit dem zweiten Satz "überschrieben" werden, was natürlich zur Folge hat, dass der erste Satz gelöscht wird.

Es gibt eine recht bequeme Lösung dieses Problems, welche allerdings voraussetzt, dass sich mindestens ein Satz der RDKS-Ventile klonen lässt. Dieser Satz der RDKS-Ventile (nennen wir ihn zur Vereinfachung "zweiter") wird mit den Sensor-IDs des "ersten" geklont, sodass man zwei Sätze der Ventile erhält, die die gleichen Sensor-IDs haben. Anschließend wird ein Satz der Ventile im Fahrzeug eingelesen (mit Hilfe eines geeigneten Geräts).

Wenn man das gemacht hat, dann ergeben sich für den Besitzer folgende Vorteile:

• Das Fahrzeug kennt nur diese vier IDs, selbst insgesamt vier verfügbare Speicherplätze (in der Regel hat das Fahrzeug acht Speicherplätze) wären ausreichend
• Nach dem saisonbedingten Reifenwechsel braucht man nichts weiter zu tun, das Auto "erkennt" diesen Vorgang nicht (da es nach wie vor die gleichen Sensor-IDs liest)
• Das Fachpersonal des Autohauses muss sich nicht um die Sensoren kümmern (wenn man die Reifen dort wechseln lässt) und kann nichts löschen oder überschreiben (und selbst wenn, dann passiert auch nichts, da die IDs gleich bleiben).

Da die Frage nach der zu montierenden Reifengröße immer wieder aufkommt, möchte ich nun meine diesbezüglichen Überlegungen schildern. Ich griff bislang immer auf die Größe 195/65 R15 zurück, da diese Reifengröße der Serienbereifung bestimmter Ausstattungsmodellen des Prius III und des Prius IV entspricht. Das macht die Eintragung beim TÜV in gewisser Sicht einfacher, da diese Reifengröße für diese Fahrzeuge (wenn auch nur für bestimmte Ausstattungslinien) bereits getestet und genehmigt wurde. Für die Eintragung wird das Traglastgutachten der Felgen benötigt (hier gibt es einen Scan zum Ansehen/ Herunterladen), alles andere wird von der prüfenden Organisation (TÜV, Dekra etc.) erledigt.

• wer andere Felgengrößen möchte, kann mit Hilfe des unterFelgen#Weblinks genannten Felgenrechners die Auswirkungen feststellen bzw. passende Felgen-/Reifenkombinationen durch Vergleich mit den Originalen ermitteln (ET beachten!)

Inzwischen hat Toyota zumindest für die beim FTH angebotenen Radsätze teils Unterlagen bereitgestellt: Homologation documents

• ggfs "Include vehicles out of production in the search" ankreuzen!
• die Felgen bzw. Räder sind meist unter Kategorie "TUV Approval" zu finden