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.

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: Also zum Beispiel 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 also durch Verwendung leichterer Räder 10 Kilogramm Gewicht eingespart hat (also z.B. 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).

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 Beschleunigung und kürzere Bremswege (geringere Trägheitsmomente 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), dann ist es die Aufgabe der Federung diese Vertikalbeschleunigung möglichst schnell zu neutralisieren bzw. abzubauen. 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 wieder an die Fahrbahn gedrückt wird und die Fahrkräfte wieder übertragen kann.
• Verbessertes Federungskomfort des Kraftfahrzeugs (geringere ungefederte Massen schwingen auch weniger nach, die Schwingungen werden schneller von Stoßdämpfern absorbiert, die Begründung liegt ebenfalls in der reduzierten Vertikalbeschleunigungsneigung eines leichteren Rads).

Achtung: Eine Besonderheit dieser Felge besteht darin, dass sie ganz spezielle Radmuttern benötigt - und zwar die sogenannten Kugelbundmuttern. Die Abmessungen der Muttern können dem folgenden Bild entnommen werden. Auf dem zweiten Bild sieht man den Unterschied zwischen den üblichen Kegelbundmuttern und den Kugelbundmuttern.