327 Kilometer in neun Stunden, elf Minuten und 47 Sekunden – dies entspricht einer Durchschnittsgeschwindigkeit von rund 35 Kilometern in der Stunde. Der Australier Lachlan Morton aus dem Team EF Education-EasyPost fuhr diese Rekordzeit weder mit einem Rennrad noch auf Asphalt, sondern mit einem Gravel-Bike über Schotter, Geröll und durch Matsch. Das „Life Time Unbound Gravel“ im US-Bundesstaat Kansas gilt als die inoffizielle Weltmeisterschaft für Gravel-Fahrer – die diesjährige Ausgabe war die schnellste aller Zeiten.

Neben der Physis der Fahrer ist das „Material“ schon längst ein Sieg-Faktor bei den großen Gravel-Rennen. Morton fuhr beim Unbound ein aerooptimiertes Cannondale-Supersix-Evo-SE-Gravel-Rad mit 45 Millimeter hohen Vision-Laufrädern.

Schneller Radfahren mit der gleichen Leistung – das ist das, was die meisten Radprofis und Hobbysportler wollen. Mit die beliebtesten „Tuningteile“ sind in diesem Zusammenhang: die Laufräder. Wir haben zehn verschiedene Laufradsätze im Labor und in der Praxis getestet. Um den Trend zu schnellen, aerodynamischen Hochprofil-Laufrädern abzubilden, haben wir alle Modelle im Windkanal unter realen Fahrbedingungen untersucht. Wir wollten wissen: Machen hohe Felgen auch Gravel-Bikes klar schneller? RennRad ist damit wohl das erste Medium, das Gravel-Laufräder auf ihre aerodynamischen Qualitäten hin umfassend untersucht.

Aerodynamik und Leichtgewicht

Es kann sich aus mehreren Gründen lohnen, ein serienmäßig ausgestattetes Gravel-Bike mit einem neuen Laufradsatz auszurüsten und in den meisten Fällen aufzuwerten. Noch vor einigen Jahren waren an den ersten Gravel-Rädern in der Regel stabile Rennrad-Laufradsätze mit Innenmaulweiten von 19 bis 21 Millimetern verbaut. Moderne Gravel-Laufräder weisen im Gegensatz dazu ein Felgeninnenmaß von 24 bis 25 Millimetern auf.

Damit harmonieren sie besonders gut mit 40 Millimeter breiten profilierten Reifen oder 30er Slicks. Der Grund: Breitere Felgen erhöhen die effektive Breite der auf ihnen montierten Reifen und damit auch das Volumen. Im Ergebnis führt das zu einer größeren Aufstandsfläche, zu mehr Grip und Komfort.

Gravelbikes im Preisbereich von 2500 bis 4000 Euro sind meist mit einem Carbon-Rahmen und einer hochwertigen mechanischen oder sogar elektronischen Schaltung ausgestattet. „Gespart“ wird dafür oft an den Laufrädern und den Anbauteilen wie dem Lenker, der Sattelstütze und dem Sattel. Serien-Laufräder wiegen oftmals zwischen 1900 bis 2100 Gramm – sie sind damit vergleichsweise schwer. Schon eine Gewichtsreduzierung um 200 Gramm kann sich deutlich bemerkbar machen – in der Beschleunigung, der Reaktivität und der Agilität.

Gravel-Laufräder: Vorteile bei geringerem Gewicht

Die beiden leichtesten Test-Laufradätze von Specialized und Leeze wiegen 1263 beziehungsweise 1363 Gamm. In der Relation zum schwersten Test-Modell, den DT Swiss GR 1600 Spline, ergibt sich ein Gewichtsvorteil von mehr als einem halben Kilogramm.

Aktuelle Modelle weisen oft höhere Felgen im Bereich von 40 bis 45 Millimetern auf. Einige Hersteller wie DT Swiss und Scope haben inzwischen Laufräder mit 50 Millimetern Felgenhöhe und mehr im Portfolio. Als „aerodynamisch“ erachten wir Felgen ab 30 Millimetern Höhe. Höhere Felgen bieten – das zeigt auch unser Test – messbare Vorteile.

Die zehn Laufräder in diesem Vergleich weisen Felgenhöhen zwischen 18 und 42 Millimeter auf. Die Preise: 599 bis 2600 Euro.

Test-Setup im Windkanal

Im GST-Windkanal in Immenstaad am Bodensee prüften wir den Luftwiderstand der zehn Gravel-Laufräder, genauer: die benötigte Leistung bei 35 km/h. Bei einer alleinigen Betrachtung der beiden Laufräder macht das Vorderrad rund 80 Prozent des gesamten Luftwiderstands aus, das Hinterrad dagegen nur 20 Prozent, da es sich im Windschatten des Sitzrohres dreht. So ist es für aussagekräftige Ergebnisse ausreichend, nur die Vorderräder im Windkanal zu messen – dies entspricht auch den üblichen Testverfahren. Alle Messungen wurden mit einer Windgeschwindigkeit von 35 Kilometern pro Stunde durchgeführt. Die Vorderräder wurden dabei mit einer Walze mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben, um realistische Verhältnisse zu erhalten.

Während der Messungen dreht sich der Prüfstand von plus nach minus 20 Grad – damit fließen auch Seitenwindverhältnisse, wie sie in der Realität vorkommen, in das Gesamtergebnis ein. Straßen-Laufräder werden mit 45 km/h gemessen, die Werte sind somit nicht direkt vergleichbar. Die Messtoleranz des Windkanals beträgt plus, minus 0,3 Watt  – dies ist bei der Interpretation der Messergebisse zu beachten.

Gravel-Laufräder im Test: Windkanal und Praxis

Die Auswertungs-Software von GST berechnet abschließend die jeweils „gewichtete Leistung“ in Abhängigkeit der Anströmwinkel. Das heißt: Jeder einzelne Winkel wird mit der dazugehörigen Leistung in dem Maße prozentual gewichtet, wie er im Fahreinsatz unter realen Bedingungen vorkommt. Ausgewiesen wird auch die benötigte Leistung bei der Frontalanströmung, also bei null Grad. Die größere Aussagekraft hat jedoch die gewichtete Leistung, da sie alle Windverhältnisse berücksichtigt.

Die beiden untenstehenden Grafiken zeigen die Ergebnisse aus dem Windkanal, also die Werte für die Vorderräder. In der Überblicks-Tabelle in der RennRad 8/2024 finden Sie die Ergebnisse des Vorder- und des Hinterrads addiert.

Alle Messungen führten wir mit profilierten Continental-Terra-Speed-Gravel-Reifen mit 40 Millimetern Breite durch. Für unsere zehn Testlaufräder ergaben sich bei 35 km/h gewichtete Leistungen von 15,6 bis 19,4 Watt. Niedrige Werte sind besser, da weniger Leistung benötigt wird, um die gleiche Geschwindigkeit zu halten. Die niedrigsten und damit besten Werte erzielen die 40 Millimeter hohen Leeze CC40 Allroad Evo Waso. Ihre gewichtete Leistung: 15,6 Watt. Es folgen, knapp dahinter, mit jeweils 16,3 Watt gewichteter Leistung, die Laufradsätze von DT Swiss und Swiss Side – beide sind 42 Millimeter hoch. Schon hier zeigt sich im Vergleich mit dem übrigen Testfeld, dass hohe Felgen mit 40 Millimetern Felgenhöhe und mehr gegenüber flacheren Modellen Leistung sparen.

Grundsätzlich erzeugen breitere Reifen einen höheren Luftwiderstand, da sie dem Wind eine größere Anströmfläche bieten. Exemplarisch montierten wir deshalb einen 35 Millimeter breiten Terra-Speed-Reifen auf den DT-Swiss-GRC-1400-Laufradsatz. Im Test ergab sich eine Ersparnis von „nur“ 0,4 Watt gegenüber den 40 Millimeter breiten Pneus.

Seitenwind und Effekte

Je höher die Felgen sind, desto „empfindlicher“ sind sie auch für Seitenwind. Dieser Effekt ist messbar. Ursprünglich wurde der GST-Windkanal entwickelt, um Flugobjekte und Tragflügel zu messen. Deshalb können nicht nur der Auf- und der Abtrieb untersucht werden, sondern auch das Dreh- und das Lenkmoment bei einer seitlichen Anströmung. Die GST-Software kann somit auch einen einheitenfreien „Lenkmoment-Beiwert“ für die Vorderräder ausweisen. Je größer dieser Wert ist, desto stärker beeinflusst der Seitenwind das Lenkverhalten. In der entsprechenden Grafik finden sich die zehn Kurven.

Aufgetragen wurde das Lenkmoment in Abhängigkeit von den Winkeln des Seitenwindes, von minus 20 bis plus 20 Grad. Insgesamt betrachten wir die Seitenwindeinflüsse im Ergebnis als eher unkritisch – im Gegensatz zu jenen, die teils bei Rennrad-Felgen mit Höhen von 60 bis 80 Millimetern festzustellen sind.

Die niedrigsten und damit besten Werte erzielten die Modelle von DT Swiss und SwissSide – mit je 42 Millimetern Felgenhöhe sind sie die höchsten Modelle im Test. Sie stehen damit stellvertretend für einen Trend im Gravel-Race-Sektor zu höheren und damit aerodynamisch günstigeren Laufrädern. DT Swiss präsentierte kürzlich mit dem Modell GRC Dicut einen neu entwickelten Laufradsatz mit 50er Felgenhöhe, der für 40 Millimeter breite Reifen optimiert ist. Auch Hersteller wie Mavic und 3T haben inzwischen „hohe“ Gravel-Laufräder im Programm, Scope bietet sogar Modelle mit 65 Millimetern Felgenhöhe an.

Gewicht

Auch für Gravel-Bikes gilt: Ab einer Geschwindigkeit von rund 15 Kilometern pro Stunde ist der Luftwiderstand der größte Fahrwiderstand, gefolgt vom Rollwiderstand der Reifen. Beinhaltet eine Tour viele Höhenmeter, so gewinnt auch das Gewicht an Bedeutung. Jedes Gramm mehr muss den Berg „hochgeschleppt“ werden und zusätzliche Steigleistung wird benötigt.

Weiter nehmen die Laufräder beim Beschleunigen eine Sonderstellung ein, da sie zwei Mal beschleunigt werden müssen: Erstens in die Vorwärtsbewegung des Systems aus Rennrad und Fahrer. Zweitens als Beschleunigung bei der Drehbewegung des Laufrades selbst. Auch gerade deshalb sind Laufräder besonders effektive „Tuningobjekte“. Das Gewicht aller Testmodelle wurde je einschließlich der aufgezogenen Felgenbänder ermittelt. Das erklärt teilweise die Differenzen zu den Herstellerangaben. Die Gewichte der Laufräder im Test betragen zwischen 1263 und 1808 Gramm.

Seitensteifigkeit

Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Seitensteifigkeit der Laufräder. Wir belasteten die Felgen im Labor je seitlich mit einem Fünf-Kilogramm-Gewicht – dies entspricht rund 50 Newton. Wir nahmen die Nachgiebigkeit beziehungsweise Elastizität mit einer mechanischen Messuhr auf und verrechneten die Werte zur Seitensteifigkeit. Sie gibt an, welche Kraft nötig ist, um die Felge seitlich einen Millimeter zu bewegen. Gute Werte liegen zwischen 30 und 35 Newton pro Millimeter, sehr gute darüber. Werte über 40 Newton pro Millimeter bringen im Fahrverhalten jedoch kaum weitere Verbesserungen.

Wir belasteten die Laufräder zur rechten und zur linken Seite und bildeten daraus den Mittelwert. Bei den Hinterrädern ergeben sich in der Regel etwas geringere Werte, da auf der rechten Seite aufgrund des Ritzelpakets die Speichen steiler stehen. Seitliche Kräfte an den Laufrädern entstehen etwa im Wiegetritt und beim Durchfahren von Spurrillen. Vorderräder mit einer hohen Seitensteifigkeit punkten hier durch ihre Lenkpräzision – und sie „laufen“ den Spurrillen weniger hinterher. Laufräder mit einer geringeren Seitensteifigkeit werden als eher „weich“ bezeichnet, sie lenken sich eher schwammig und unpräzise.

Mit der Anzahl der Speichen und deren Spannung steigt die Seitensteifigkeit. Insbesondere für schwere Fahrer und Bikepacker ist sie von größter Wichtigkeit. Bei der Speichenzahl ergibt sich jedoch ein Zielkonflikt, da weniger Speichen den Luftwiderstand senken.

Zugelassenes Systemgewicht

Auch das maximal zugelassene Gewicht ist für schwere Fahrer und Bikepacker ein zentraler Punkt. Das Fahrergewicht ist selbsterklärend, das Systemgewicht beinhaltet Fahrer, Fahrrad, Trinkflaschen und Gepäck. Fahrer- und Systemgewicht liegen damit um rund zehn Kilogramm auseinander.

Die Mavic-Allroad-SL-Laufräder liefern mit einem maximal zulässigen Systemgewicht von 135 Kilogramm den höchsten Wert im Test. Bei Leeze können die Laufräder gegen 400 Euro Aufpreis mit Keramik-Lagern geordert werden, bei den Specialized Roval Terra CLX II sind sie serienmäßig verbaut. Je nach dem Fahrergewicht und der Geschwindigkeit können durch eine reduzierte Lagerreibung rund zwei bis vier Watt „eingespart“ werden. Gleichzeitig wächst die Dauerhaltbarkeit gegenüber Standard-Lagern um das Drei- bis Fünffache.

© Alberto Storti

Gravel-Laufräder im großen Vergleichstest

Gravel-Laufräder im Test: Resümee

Das Resümee unseres Tests von zehn Gravel-Laufrädern ist vielschichtig. Wer anspruchsvolle und schnelle Gravel-Rennen wie zum Beispiel jene der UCI Gravel World Series oder Unbound fährt, für den sind sicher die Ergebnisse aus dem Windkanal entscheidend. Die rund 40 Millimeter hohen Felgen lieferten hier die besten Ergebnisse bei der gewichteten Leistung.

Die anderen Testkandidaten mit ihren flachen beziehungsweise mittelhohen Felgen sehen wir aber keinesfalls als Verlierer an. Sie punkten dafür bei anderen wichtigen Parametern, wie etwa beim Gewicht, bei der Robustheit oder dem Preis-Leistungs-Verhältnis. Die 30 Millimeter hohen Felgen könnten mit ihren Allround-Eigenschaften einen guten Kompromiss aus beiden Welten bieten.

Diese Gravel-Laufräder haben wir getestet

Die ausführlichen Testberichte der Gravel-Laufräder lesen Sie in der RennRad 8/2024. Hier können Sie die Ausgabe als Printmagazin oder E-Paper bestellen.

Das Lenkmoment bei 35 km/h: Gravel-Vorderräder & Anströmwinkel

Diese Grafik veranschaulicht die Lenkmomentbeiwerte der Vorderräder bei 35 km/h von minus nach plus 20 Grad Anströmwinkel. Die ungewöhnlichen Kurvenverläufe erklären sich folgendermaßen: Wechselt die Windrichtung, etwa von rechts nach links, so ändert sich das Vorzeichen des Lenkmomentbeiwerts von plus nach minus und die eingeleitete Drehrichtung in die Lenkung wechselt.

Bei einer Frontalanströmung entsteht kein Lenkmoment, die Kurven durchlaufen den Nullpunkt. Normalerweise nimmt das Lenkmoment, und damit die Seitenwindempfindlichkeit, mit der Felgenhöhe zu. Die Ingenieure haben jedoch bei der Entwicklung der Felge die Möglichkeit eine gute Balance zwischen geringem Leistungsbedarf und unkritischen Lenkmomenten zu finden. In der Grafik weisen die Laufräder von DT Swiss und Swiss Side mit ihren 42 Millimeter hohen Felgen das geringste Lenkmoment auf. Auch Leeze liegt mit seinen CC-40-Allroad-Laufrädern bezogen auf die Felgenhöhe von 40 Millimetern noch voll im grünen Bereich. Den Maximalwert von 0,007 erzielt das Roval-Terra-CLX-II-Vorderrad. Dies kann in manchen Situationen, etwa bei sehr starken Windböen, potenziell für ein vergleichsweise anspruchsvolles Handling sorgen.

© Dipl.-Ing. Volker Buchholz

Das Lenkomoment bei 35 km/h:
Gravel-Vorderräder & Anströmwinkel

Die nötige Leistung bei 35 km/h: Gravel-Vorderräder & Anströmwinkel

Diese Grafik zeigt die benötigte Leistung bei 35 km/h in Abhängigkeit der Anströmwinkel von minus bis plus 20 Grad. Die Kurven sind nicht ganz rechts-links-symmetrisch, da die Speichen auf der linken Seite des Vorderrades aufgrund der Bremsscheibe steiler stehen. Weiter befindet sich dort die verzahnte Bremsscheibenaufnahme. Bei einer Frontalanströmung, also bei einem Winkel von null Grad, ist die benötigte Leistung am geringsten, weil dort die angeströmte Stirnfläche am kleinsten ist. Mit zunehmenden Winkelgraden nimmt die Stirnfläche zu und der Leistungsbedarf steigt. Ein „Segeleffekt“ stellt sich nicht ein, da das seitliche Profil des Gravelreifens Verwirbelungen auslöst und das gezielte Umströmen der Felge, welches für einen solchen Effekt sorgt, unterbindet. Die untere, schwarze Kurve zeigt im Vergleich ein Straßenlaufrad – das Leeze Road mit 35 Millimetern Felgenhöhe. Hier erkennt man bei plus und minus neun Grad einen Segeleffekt.

Weiter möchten wir mit dieser Referenz-Kurve den Unterschied von Straßen- zu Gravel-Laufrädern aufzeigen. 35 Millimeter breite profillose Reifen auf einem Gravel-Laufradsatz würden sicher auch einen entsprechenden Segeleffekt erzeugen.

Bei genauerer Betrachtung fällt auf, dass alle Kurven der Gravel-Laufräder einen ähnlichen Verlauf haben, wir sehen praktisch eine Parallelverschiebung. Das liegt an der grundsätzlichen größeren Bauhöhe der Gravelreifen von durchschnittlich 35 Millimetern ab der Felgenoberkante gemessen. Ein Straßenreifen weist hier nur circa 24 Millimeter Höhe auf. Das bedeutet: im Luftstrom bilden Felge und Reifen eine Art „Aero-System“. Die hohen Gravelreifen beeinflussen somit das Endergebnis im Windkanal anteilig in einem größeren Maße als die Felge.

Gut zu erkennen sind drei Gruppen in der Kurvenschar: oben drei Kurven mit Felgenhöhen von 18 bis 25, in der Mitte drei von 30 bis 32 und unten drei weitere von 40 bis 42 Millimeter. Einzig die blaue Kurve der Campagnolo-Levante-Räder mit 30 Millimetern Felgenhöhe sticht hervor. Dies könnte an den Rundspeichen liegen – sie verursachen eine Mehrleistung von einem bis zwei Watt gegenüber Messerspeichen. In der Legende beider Grafiken finden Sie hinter den Herstellernamen die dazugehörige Felgenhöhe. Das ist wichtig, um eine auf die Felgenhöhe bezogene Beurteilung zu ermöglichen.

© Dipl.-Ing. Volker Buchholz

Die nötige Leistung bei 35 km/h: Gravel-Vorderräder & Anströmwinkel

Zum Autor Dipl.-Ing. Volker Buchholz

Seit über zehn Jahren arbeitet Dipl.-Ing. Volker Buchholz als freier Mitarbeiter für das RennRad-Magazin. In erster Linie produziert er Laufradtests und andere technische Themen, so auch diesen Test zu Gravellaufrädern. Hauptberuflich ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Hochschule OWL im Fachbereich Maschinenbau beschäftigt, speziell in den Laboren Leichtbau und Leichtfahrzeuge von Prof. Dr.-Ing. Jochen Dörr. Hier wird den Studierenden konstruktiver und werkstoffkundlicher Leichtbau vermittelt, die erste Variante ist zu bevorzugen, da kostengünstiger. Eine konstruktive Gestaltungsmöglichkeit wäre etwa „kurze Wege für den Kraftfluss“. „Im Grunde genommen ist das Rennrad ein Leichtbau-Spitzenprodukt“, sagt Volker Buchholz. Weitere Informationen gibt es unter: www.th-owl.de/maschinenbau

© Dipl.-Ing. Volker Buchholz

Dipl.-Ing. Volker Buchholz testet für das RennRad-Magazin im Windkanal