Rund erneuert: Der Reifen der Zukunft

Ein bärenstarker Motor. Zupackende Bremsen. Ein dem Fahrerwunsch bedingungslos folgendes Fahrwerk. Fertig ist die Fahrmaschine, von der wir träumen. Oder doch nicht? Ob ein Auto die Kraft von Motor und Bremse auf die Straße bringt und treu seiner Spur folgt, hängt wesentlich davon ab, wie sich jene ziemlich kleinen Flächen verhalten, auf denen sich Fahrzeug und Fahrbahn berühren. Der Reifen also, der nach landläufiger Meinung vor allem schwarz und rund zu sein hat.

Doch nicht nur über die gelebte Fahrdynamik eines Autos entscheidet der Reifen, er ist mit seinem Rollwiderstand wesentlich für den Kraftstoffverbrauch verantwortlich. Gäbe es weder Roll- noch Luftwiderstand, führe ein einmal in der Ebene beschleunigtes Fahrzeug ohne weitere Motorkraft unendlich lange. Da der Luftwiderstand vor allem bei höheren Geschwindigkeit das Fortkommen erschwert, spielt jenseits der Autobahn der Reifen also sogar die Hauptrolle im Kampf um hohe Energieeffizienz - immer vorausgesetzt, es herrscht grüne Welle und geht nicht bergan.

Darauf hat die Politik reagiert und zum 1. November 2012 ein neues Label vorgeschrieben, das jeden Reifen in eine Effizienzklasse einordnet und zudem Aussagen über den Bremsweg auf nasser Straße und die Geräuschentwicklung trifft. Sofern Verbraucher das Label - ähnlich wie bei Kühlschränken - zum Maßstab ihrer Kaufentscheidung machen, wird es die Reifenentwicklung künftig massiv beeinflussen. Die Bestnote „A“ für Rollwiderstand und Nassbremsverhalten erhalten derzeit nur einige wenige exotische Reifen, beispielsweise der „Energy EV“, den Michelin für das Elektroauto Renault Zoe aufgelegt hat.

Das Stichwort „Nanomaterialien“ fällt immer wieder

Besonders schwer tun sich Winterreifen mit den neuen Vorgaben. Denn auch für sie gilt: Der Test zur Bewertung wird bei Zimmertemperatur durchgeführt, das Fahrverhalten auf Schnee gar nicht geprüft. Trotzdem ist es möglich, mit einem Winterreifen das A-Label zu erreichen, ohne die übrigen Eigenschaften zu verschlechtern. Wie der Conti „E Contact Winter“ zeigt, muss dazu allerdings die Reifengröße verändert werden. Je größer der Durchmesser eines Reifens nämlich ist, desto weniger Verformungsarbeit muss das Profil leisten, wenn es mit der Straße in Kontakt kommt. Daher haben sich die Conti-Entwickler für die ungewöhnliche Dimension 195/55 auf 20-Zoll-Felgen entschieden. Etwas hochbeinig sähe ein Auto mit solchen Reifen wohl aus, 20 bis 30 Prozent weniger Rollwiderstand ohne Nachteile bei der Kurvenhatz sind allerdings ein Wort. Im Herbst 2013 soll der Reifen erstmals auf den Markt kommen.

Den Reifen „Energy EV“ hat Michelin eigens für das E-Auto Renault Zoe aufgelegt

Auch das Reifenprofil entscheidet über die zu leistende Walkarbeit. Generell gilt: Je weniger Stollen, je kleiner das Profil, desto besser rollt der Reifen ab. „Ideal wären natürlich Slicks, aber die sind auf Schnee unfahrbar“, sagt Conti-Entwickler Burkhard Wies. Diesem Gedankengang folgend, hat er bei dem Forschungs-Reifen die Profiltiefe von 8,0 auf 6,5 Millimeter reduziert, dafür aber die Tiefe der Lamellen erhöht. Mit dem Ergebnis, dass sich die Fahreigenschaften auf Schnee gegenüber einem heutigen Winterreifen nicht verschlechtern sollen. Und weil das gewählte Material abriebfester ist, soll die Laufleistung ebenfalls nicht leiden.

Natürlich arbeitet Continental wie auch alle Wettbewerber an einer weiteren Optimierung der Gummimischungen, insbesondere für die Lauffläche. „Die Lauffläche hat den größten Anteil an am Rollwiderstand“, erläutert Michael Haupt, Chef der Reifenentwicklung bei Porsche. „Sie macht je nach Konstruktion 50 bis 60 Prozent aus.“ Allerdings eint alle Anbieter, dass sie ungern über Details sprechen. Was genau in den Forschungslabors jenseits der schon auf breiter Front verwendeten Silikate (Kieselsäure) und Silane (Silizium-Wasserstoff-Verbindungen) dem Kautschuk zugegeben wird, bleibt unter Verschluss. Immer wieder fällt das Stichwort „Nanomaterialien“, worunter allerdings alle kleinen Partikel - auch die Silikate und Silane - fallen. Sicher ist nur, dass zunehmend nicht nur die Materialkombination der Lauffläche, sondern auch aller anderen Reifenbestandteile unter dem Kriterium Rollwiderstand untersucht wird. Immerhin kommen in einem Reifen, mag er auch eintönig schwarz aussehen, ein rundes Dutzend unterschiedlicher Gummimischungen zum Einsatz.

Direkt messende System finden zunehmend Verbreitung

Das Rohmaterial Kautschuk stammt übrigens zu großen Teilen nicht mehr aus dem Stamm von Gummibäumen, sondern wird vorzugsweise synthetisch aus Erdöl hergestellt. Nur in Winterreifen findet sich noch ein wesentlicher Anteil, da Naturkautschuk sich bei Kälte weniger stark verhärtet. In Forschungslaboren wird schon an Alternativen gearbeitet - zum Beispiel an der Kautschukgewinnung aus gentechnisch modifiziertem Löwenzahn.

Eine zweite wesentliche Entwicklungsrichtung besteht darin, den Reifen, eines der letzten rein mechanischen Bauteile am Auto, mit elektronischer Intelligenz aufzurüsten. Für den ersten Schritt ist ebenfalls der Gesetzgeber verantwortlich, denn seit dem 1. November müssen neue Fahrzeugmodelle mit einer Reifendrucküberwachung ausgerüstet sein. Zu wenig Luft im Reifen erhöht aufgrund erhöhter Walkarbeit nicht nur den Kraftstoffverbrauch, sondern führt auch mit höherer Wahrscheinlichkeit zu Reifenplatzern. Einer kürzlich in Schweden durchgeführten Umfrage zufolge kontrolliert jeder zweite Autofahrer den Reifendruck nur alle sechs Monate, jeder fünfte sogar nie. Künftig wird eine Anzeige im Kombiinstrument darauf aufmerksam machen, dass etwas nicht stimmt.

Oft wird der Fahrer allerdings nur Informiert, dass einer der Reifen zu wenig Luft hat, er darf sich an der nächsten Tankstelle dann auf die Suche machen, welcher Pneu wirklich schwachbrüstig ist. Dahinter steckt dann ein indirektes Kontrollsystem, das anhand der Raddrehzahlen - die für das ABS ohnehin in jedem Auto laufend gemessen werden - den unrunden Lauf eines Reifens detektieren. Die Warnschwelle solcher Systeme beträgt laut gesetzlicher Vorschrift 0,4 bar unter dem Sollwert - ein professioneller Fahrer käme da selbst auf die Idee, dass mit den Reifen etwas nicht stimmen muss. Zunehmend Verbreitung finden auch direkt messende Systeme, die, in das Ventil integriert, schon Abweichungen von einem Zehntel bar erfassen - und dem Fahrer den notwendigen Luftnachschub sogar aufs Mobiltelefon melden. Für Lastkraftwagen kommt 2013 das erste System auf den Markt, das Luftdruck und Temperatur mit einem in den Reifen eingeklebten Sensor misst.

Der echte Ganzjahresreifen bleibt wohl erst einmal ein Traum

Den Reifenentwicklern ist das nicht genug. Sie träumen seit jeher davon, den Kraftschluss zwischen Reifen und Straße direkt messen zu können, sprich: den Reibbeiwert der Fahrbahn durch einen Sensor in der Reifenlauffläche zu bestimmen. Fahrdynamikregelsysteme könnten so weitaus präziser funktionieren. Heute verliert man bei jeder ABS-Bremsung auf vereister Fahrbahn einige Meter Bremsweg allein dadurch, dass das System den angemessenen Bremsdruck zunächst herausfinden muss. Allerdings stehen reifenintegrierte Sensoren vor gewaltigen Herausforderungen: Sie müssen nicht nur äußerst robust sein, sondern auch winzig leicht, damit es nicht zu größeren Unwuchten im Rad kommt.

Die Stromversorgung kann nicht über Kabel erfolgen, und die Kommunikation mit dem auswertenden Steuergerät ist ebenfalls zu lösen. Daher glauben Experten wie Günther Prokop, Technische Universität Dresden, dass zunächst einfache Transponder zum Einsatz kommen, die der Fahrdynamikregelung mitteilen, welcher Reifen überhaupt auf der Felge sitzt. Denn Regelsysteme wie ABS und ESP sind stets auf den Reifen optimiert, auf denen das Fahrzeug die Werkstore verlässt. Frühestens in zehn Jahren ist mit erweiterten Funktionen zu rechnen.

Einige Ingenieursträume werden aber auch im kommenden Jahrzehnt wohl unerfüllt bleiben. Zum Beispiel die Gummimischung, die einen echten Ganzjahresreifen ermöglicht, der einen ohne Kompromisse in den Sommerurlaub nach Süditalien und zum Skifahren in die Alpen begleitet. Dazu müsste ein Material gefunden werden, dass trotz zunehmender Kälte weich bleibt - also allen bekannten physikalischen Gesetzen zuwiderläuft. Auch ein adaptives Profil, dass sich an die Straßenverhältnisse anpasst, dürfte trotz immer wiederkehrender Pressemeldungen vorerst in den Forscherschubladen bleiben. Theoretisch wäre es möglich, einzelne Reifenstollen mit Piezokeramiken, Nanoröhrchen oder rheologischen Flüssigkeiten zu verstellen - aber die Ansteuerung, in der Regel über Strom und damit Kabel, stellt ein gewaltiges, vielleicht nie lösbares Problem dar.

Das Verschwinden des Reserverads

Immer weniger Autos haben ein vollwertiges Reserverad oder auch nur ein Notrad an Bord. Es soll der Retter in der Not sein, der meist ungenutzt in einer Mulde im Kofferraum schlummert. Über das Für und Wider Reserverad sind schon unzählige Diskussionen geführt worden, klar ist, dass sich der Verzicht für die Automobilhersteller auszahlt. Sie sparen nicht nur die Kosten, sondern auch das Gewicht, das sich negativ auf den Verbrauch und damit die CO2-Flottenbilanz auswirkt. Stattdessen kommen in der Erstausrüstung immer häufiger Reifen mit Notlaufeigenschaften zum Einsatz.

Hierbei konkurrieren ein halbes Dutzend Techniken. Die wichtigsten sind selbstverschließende Reifen, bei denen unter der Lauffläche ein Fluid darauf wartet, Löcher bis fünf Millimeter Dicke sofort wieder zu füllen, sowie Reifen mit verstärkten Seitenwänden, die selbst bei völligem Druckverlust verhindern, dass die Felge auf der Fahrbahn schrammt. Weiterfahren kann man dann aber auch nur eine gewisse Strecke. Tirefit-Systeme, bei denen Dichtmasse aus einer Spraydose eingespritzt wird, sind bei kapitalen Reifenschäden überfordert. Es spricht schon noch einiges für das gute, alte Ersatzrad. Aber Reifenpannen sind zumindest in unseren Breiten so selten geworden, dass man eigentlich getrost auf das fünfte Rad am Wagen verzichten kann. Oder wann hatten Sie ihre letzte Reifenpanne?

Johannes Winterhagen/Boris Schmidt

Quelle: F.A.Z.
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