Haftung via Handflächen - FOKUS REIFEN & RÄDER Reifentechnik - Potenziale und Trends - AGVS
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FOKUS REIFEN & RÄDER
Reifentechnik – Potenziale und Trends
Haftung via Handflächen
Zwei Mal im Jahr sind die Garagisten zusätzlich gefordert: während der Reifensaison. Die Kundenfahrzeuge
werden bald wieder auf Winterreifen umgerüstet. Die Reifenhersteller forschen und entwickeln kontinuierlich, um
die Produkte zu optimieren. Auf vier handflächengrossen Flächen werden die Kräfte vom Fahrzeug auf die Fahr-
bahn und umgekehrt übertragen. Spezielle Herausforderungen und neue Ansprüche werden gestellt. Andreas Senger
Ein Reifen besteht heute schon zu einem Teil aus Naturstoffen wie Kautschuk. Künftig möchten die Reifenhersteller den Anteil an natürlichen Rohstoffen erhöhen, um in der
Produktion den CO 2-Fussabdruck zu senken. Dass dies nicht auf Kosten der Sicherheit möglich ist, steigert die Anforderungen in Forschung und Entwicklung zusätzlich. Foto: Michelin
Die Frage des Fahrzeugantriebes ist für
die CO2-Emissionen relevant. Nicht unter-
schätzt werden darf aber auch die Bereifung.
Sie spielt bei der Übertragung des Antrieb-
drehmoments und Umwandlung in eine
Längs- (Beschleunigen, Bremsen) und Seiten-
kraft (Kurvenfahrt) eine wesentliche Rolle.
Der Hauptkompromiss in der Konstruktion
sind Langlebigkeit und Haftung, also über-
tragbare Kräfte. Wenn ein Reifen eine hohe Bei Nutzfahrzeugen ist eine hohe Tragfähigkeit und eine
möglichst lange Lebensdauer gefordert. Die Reifen-
Kilometeranzahl erreichen soll, muss ins-
unterbauten (Karkasse, Gürtel) sind aufwendiger und
besondere die Laufflächen-Gummimischung die Gummimischung härter. Foto: Michelin
härter sein. Damit wird der Abrieb reduziert.
Im Zusammenhang mit einem steifen Reifen- konstruktiven Kompromiss dar. Die Sommer-
unterbau (Karkasse, Gürtel) kann zudem Motorradreifen erbringen meist hohe Leistungen, sind auf- reifen müssen sowohl bei trockener als
grund der Drehmomente des Antriebs gefordert und sollen
die Walkarbeit (Verformung) verringert auch nasser Fahrbahn Topwerte erreichen.
hohe Reibwertreserven anbieten. Die Gummimischung ist
werden. Damit sinkt der Rollwiderstand deshalb weich, die Laufleistung eher gering. Foto: Dunlop
(Verbrauchsreduktion und damit geringere Bei den Winterreifen reicht die Palette von
CO2-Emissionen). in die Fahrbahnoberfläche verzahnen. Weiche Schnee, Schneematsch über nasse Fahrbahn
Slickreifen (ohne Profil) meistern diese Auf- bis hin zu trockenen Strassenoberflächen. Pro-
Leider nimmt dabei aber technisch begründet gabe am optimalsten. Sind sie auf Betriebs- fillose Reifen sind deshalb unnütz (und verbo-
die Haftung ab. Je weicher die Mischung, temperatur, kleben sie förmlich auf der Fahr- ten), da bei nasser Fahrbahn der Reifen auf-
desto besser kann sich der Reifengummi bahn. Reifen stellen aber i m mer ei ne n schwimmt (Aquaplaning) und keine Kräfte
24 September 2021 | AUTOINSIDE
FOKUS REIFEN & RÄDER
Bis 2023 verfügt jeder Reifen von Michelin über einen Der Reifenprüfstand erlaubt den Vergleich verschiedenster Reifenunterbauten und Laufflächenmischungen, um einen
einvulkanisierten RFID-Sensor, der diverse neue Kompromiss zwischen Langlebigkeit, Energieverbrauch (Rollwiderstand) und Reibwert zu finden. Unterschiedliche
Möglichkeiten zur Optimierung bietet. Foto: Michelin Trommeloberflächen erlauben die Simulation unterschiedlicher Fahrbahnbeschaffenheiten. Foto: Nokian
Sommerpneus gilt die Empfehlung, bei 3 mm
Restprofil den Wechsel vorzunehmen, um
insbesondere die Gefahr des Aquaplanings
zu minimieren. Bei Winterreifen sogar bei
4 mm, um die Verzahnung auf verschneiter
Fahrbahn zu gewährleisten.
Michelin hat berechnet, dass aufgrund
dieser Empfehlung und dem Nichtaus-
nützen der gesetzlichen Profiltiefe sehr viele
Ressourcen zusätzlich benötigt werden: In
Europa werden dadurch jährlich rund 128
Millionen Reifen zusätzlich produziert und
verkauft, 32 800 GWh Produktionsenergie
Die Reifenproduktion ist zwar weitgehend automatisiert und damit kostengünstig. Trotzdem wird nebst vielen
(rund zwei AKW) aufgewendet und 6,6 Mio.
Rohstoffen auch viel Produktionsenergie aufgewendet, um die verschiedenen Lagen und Materialien durch
Vulkanisation miteinander dauerhaft zu verbinden. Foto: Continental Tonnen CO2 durch Rohstoffgewinnung/Her-
stellung emittiert (entspricht 3400 Flüge von
mehr zwischen Reifen und Fahrbahn übertra- Die Profiltiefe ist ebenfalls entscheidend, um Europa nach New York). Allerdings gilt fest-
gen werden können. Der negative Profilanteil Bremswege möglichst kurz oder präzises Ein- zuhalten, dass punkto Sicherheit die Profil-
(Rillen) sorgt dafür, dass das Wasser wie in lenkverhalten auch auf nasser Fahrbahn zu tiefen-Empfehlung der AGVS-Mitglieder
Drainagekanälen abgeführt werden kann und gewährleisten. Die Neureifen weisen eine korrekt und wichtig ist: Bei trockener Fahr-
der Kontakt mit der Fahrbahnoberfläche bis Profilhöhe von rund 9 mm auf. Spätestens bahn weisen die meisten Reifen mit dem ge-
zu einer gewissen Geschwindigkeit gewähr- beim gesetzlichen Minimum von 1,6 mm
leistet werden kann. muss der Reifen gewechselt werden. Bei Fortsetzung Seite 26
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FOKUS REIFEN & RÄDER
Neuschnee Kompakter Schnee Sehr harter Schnee
haftet am gesamten Reifen haftet in den Profilrillen haftet nicht am Reifen
Mittels Vorbeifahrtsmessungen auf einer Glasplatte Winterreifen stellen höchste Anforderungen an die Gummimischungen. Je nach Art des Schnees ändert sich das
werden bei hohen Geschwindigkeiten Aquaplaning- Haftungsverhalten und insbesondere bei Neuschnee steigt die Herausforderung, dass der Reifen Kontakt durch den
oder Schneeverhalten untersucht. Foto: Nokian Schnee mit der Fahrbahn erhält. Foto: Goodyear
setzlichen Restprofil noch akzeptable Perfo- Das Abrollverhalten kann aber auch bei unter- zukünftig vorstellbar, dass Autofahrer neben
mancewerte auf. «Performance ist bei uns schiedlichen Geschwindigkeiten, Radlasten ihrer Tankanzeige eine Reifen-Zustands-
keine Frage der Profiltiefe», sagt Theres Go- und Reifendrücken beim Überrollen einer anzeige sehen.» Auf den einvulkanisierten
sztonyi, Chefin der PW-Reifensparte bei Glasplatte beurteilt werden (Bild oben links). Sensoren sind unter anderem die Reifen-
Michelin Europe North. «Premiumreifen Dabei fährt der Testfahrer über die Glas- dimension und die Art des Reifens (Sommer/
von Michelin bremsen dank neuartiger 3D- platte und eine Hochgeschwindigkeitskamera Winter) hinterlegt.
Drucktechnik in der Produktion auch bei 1,6 filmt die Walkbewegung, das Verdrängen
Millimetern Profiltiefe noch zuverlässig.» des Wassers oder das Verhalten bei schnee- Damit lässt sich künftig dank Schnittstellen die
Diese Aussage mag bei trockener Strasse bedeckter Fahrbahn. Abstimmung des ABS-/ESP-/ASR-Regelsystems
stimmen. Sobald die Fahrbahn nass ist, ver- beim Reifenwechsel direkt adaptieren. Die
ringert sich die Leistungsfähigkeit dann, Diese Versuche sind aufwendig und um Fahrwerksregelsysteme erhalten über die im
wenn das Wasser zwischen Reifenlauffläche die Reproduzierbarkeit der Fahrversuche Chip gespeicherten Informationen direkt die
und Fahrbahn in den Drainagekanälen nicht zu gewährleisten, müssen die Fahrbahnen Längs- und Seitenhaftwerte über den Profil-
mehr abfliessen kann. Aquaplaning gehört überdeckt sein, um Umwelteinf lüsse zu verschleiss, um bei Fahrmanövern präziser
zu den gefährlichsten Fahrsituationen: Kein minimieren. Insbesondere Schneeversuche regeln zu können. Durch die eingespeicherten
elektronisches Fahrwerksregelsystem oder sind dabei am schwierigsten, da Schnee in Abrollumfänge beim Neureifen und beim Er-
keine Fahrerassistenzsysteme können in seinen Eigenschaften je nach Art der Flocken reichen des Verschleisses kann das Fahrzeug
diesem Fall einen Unfall vermeiden. grosse Unterschiede aufweisen kann. Um ver- zudem künftig die Profiltiefe errechnen und
schiedene Reifenprofile und/oder Gummi- dem Fahrer mitteilen. Ausserdem können
Darum ist bei Reifenherstellern die Forschung mischungen zu vergleichen, setzen die Reifen- Fehlmontagen mit falschen Dimensionen
und Entwicklung in immer bessere Gummi- hersteller im Versuch auf Kunstschnee. Auch vermieden werden. Im Weiteren sollen ein-
mischungen nur ein Optimierungsfeld. Computersimulationen werden häufig ein gesetzte Materialien auf dem Chip gespeichert
Auch die Profilgestaltung lässt nach wie vor gesetzt, um Karkassen- oder Gürtelvarianten sein, um das Recycling zu optimieren. Die Ent-
Verbesserungen zu. Der Aufwand ist be- zu prüfen und zu vergleichen. wicklungsmöglichkeiten dank Digitalisierung
trächtlich: Um ein Profil zu testen, wird der und neuartigen Produktionsprozessen sind
Reifen punkto Rollwiderstand und über- Eine weitere Neuentwicklung von Michelin auch bei Reifen enorm. Wichtig ist, dem
tragbare Kräfte auf Rollenprüfständen ge- ist das Implantieren eines RFID-Chips (Radio Kunden trotz all den elektronischen Helferlein
fahren. Unterschiedliche Rollenoberflächen Frequency Identification) in die Seitenwand im Fahrzeug aufzuzeigen, dass die vier hand-
simulieren dabei verschiedene Reibwerte. des Reifens. «Vernetzte Reifen machen viele flächengrossen Verbindungen zwischen Fahr-
Der Abrieb kann gleichzeitig bestimmt neue Geschäftsmodelle möglich und können zeug und Fahrbahn die Sicherheitsreserven
werden. Soll allerdings das Aquaplaning ver- zudem die Sicherheit beim Autofahren noch- darstellen. Premiumreifen sind trotz Mehrpreis
halten beurteilt werden, müssen aufwendige mals steigern», erklärt Michael Ewert, Vice ihr Geld wert. <
Fahrversuche auf Fahrbahnen mit definierten President Global Sales Original Equipment bei
Wasserhöhen gefahren werden. Michelin und ergänzt: «Wir arbeiten derzeit
mit Automobilherstellern an der Entwicklung
von Algorithmen. Da die RFID-Technik diese
genaue Reifenidentifikation sicherstellt, ist es
26 September 2021 | AUTOINSIDE
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