Die Reifen-Industrie tüftelt an neuen Gummimischungen, die weniger Rollwiderstand haben und dabei gut haften und lange halten sollen. Und die Autobauer fordern zunehmend maßgeschneiderte Lösungen.
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Plug-in-Hybrid, Brennstoffzellen-Technik oder auch rein elektrische Fahrzeuge: Im Ringen um jedes Gramm CO2, das ein Auto weniger ausstößt, kämpfen die Ingenieure an vielen Fronten: Beeindruckend sind die Erfolge, die beim Antriebsstrang erzielt werden. Eine der entscheidenden Komponenten für geringen Verbrauch sind die Reifen beziehungsweise der Rollwiderstand. Immerhin ist er für etwa 20 Prozent des Kraftstoffverbrauchs verantwortlich. Das bedeutet: Jede vierte bis fünfte Tankfüllung geht auf seine Kosten. Reduziert man den Rollwiderstand um rund 25 Prozent, ergibt das eine Spritersparnis von etwa fünf bis sechs Prozent.
Diesen Bonus nehmen die Autobauer gerne mit, der Trend zu geringeren Rollwiderstand zieht sich quer durch die Branche. "Der Reifen wird zunehmend integrativer Teil des fein abgestimmten Systems Automobil", beschreibt Burkhard Wies, Entwicklungschef für Reifen bei Continental, das Lastenheft seiner Zunft. Die Konsequenzen aus dieser Vorgabe sind für die Reifenentwickler umfangreich. Dass ein SUV-Pneu andere Eigenschaften haben muss, als die Walzen eines Kompakt-Pkws, leuchtet an. Beim Sportwagen ist die Traktion ganz entscheidend.
Allerdings hat jeder Pkw-Hersteller seine Präferenzen, die Continental, Bridgestone, Dunlop und Co. umsetzen müssen. Das bedingt einen großen Aufwand an Tüftelei. Die E-Mobile rollen auf relativ schmalen Reifen mit großem Durchmesser. Immerhin verlängert ein geringer Rollwiderstand den Aktionsradius der Stromer um bis zu 30 Prozent. Deswegen sind die Herausforderungen an die Gummiköche besonders hoch.
Bridgestone liefert für den BMW i3 und i8 die Pneus: Der i3 benötigt 19 Zoll Räder mit 155er Breite. Der BMW i8 rollt gar auf 20-Zoll-Reifen mit einer Breite von 195 vorne und 215 hinten. Trotz der relativ geringen Auflagefläche soll die Bayern-Flunder auch auf dem Asphalt kleben, wenn es forcierter um die Kurven geht. Renaults Konzeptfahrzeug Eolab rollt sogar auf 17 Zoll-Reifen mit eine Breite von 145. Bei ersten Fahrversuchen lieferten die von Michelin entwickelten Pneus eine gute Vorstellung ab.
Die Sensorik zieht auch bei den Auto-Reifen ein. Bridgestones CAIS (Content Area information sensing technology) sammelt durch einen Sensor im Reifen Informationen über die anliegenden Vibrationen und leitet diese an die Fahrzeugsoftware weiter, die diesen Input dann mit den Ergebnissen der anderen Sensoren abstimmen. So lässt sich der Zustand der Straße definieren.
Die Kombination "schmal mit großen Durchmesser" stellt die Ingenieure vor eine große Aufgabe, da Traktion zu Lasten des Rollwiderstandes geht. Ganz entscheidend ist natürlich das Profil: Je mehr ein Profil in Blöcke unterteilt ist, umso größer wird der Rollwiderstand. Vor rund 20 Jahren revolutionierte Silica (Das Salz der Kieselsäure) die Herstellung der Reifen, da so der Gegensatz von Rollwiderstand, Verschleiß und Grip teilweise aufgelöst werden konnte.
Ein moderner Pneu besteht zu rund 40 Prozent aus Natur- und Synthesekautschuk
"So einen Traumstoff für Reifenentwickler wird es nach derzeitiger Kenntnis in naher Zukunft nicht geben", macht Burkhard Wies ernüchternd klar. Also heißt es für die Reifenentwickler: tüfteln und an verschiedenen Stellschrauben drehen. So schwenken Chemiker in den Reifenlaboren weiter ihre Reagenzgläser, um die perfekte Mischung herauszufinden.
Nach wie vor ist Kautschuk ein wichtiger Bestandteil eines jeden Reifens. Ein moderner Pneu besteht zu rund 40 Prozent aus Natur- und Synthesekautschuk. Etwa 30 Prozent sind Füllstoffe, wie etwa Ruß, Silica, Kohlenstoff oder Kreide. Weitere 15 Prozent sind Festigkeitsträger, wie Stahl, Polyester, Rayon und Nylon. Aus diesen und weiteren Zutaten muss nun ein Reifen entwickelt werden, der wenig Rollwiderstand bietet, Grip hat, dabei leise ist und noch lange halten soll.
Ein weiterer Stellhebel für die Verbesserung der Leichtlauf-Eigenschaften ist die Bewegung des Gummis an sensiblen Stellen, wie zum Beispiel dem Wulstbereich an der Felge. Außerdem führt dieses Walken unweigerlich zu einer Erhitzung des Pneus und erhöht so den Rollwiderstand zusätzlich. Je kühler der Reifen, umso besser.
Entscheidend sind die Schwingungen, die durch das eigene Abrollen hervorgerufen werden. Im Stadtverkehr oder bei längerer Geradeausfahrt liegen diese in einem Bereich von etwa 20 bis 30 Hertz. Geht es zur Sache, also bei Kurven oder scharfen Bremsmanövern, schnellen die Frequenzen locker auf mehrere 100 Kilo-Hertz hoch. Gummi-Mischungen moderner Leichtlauf-Reifen erhitzen sich erst bei Bedarf in Sekundenbruchteilen und bauen so maximale Haftung auf.
Auch das Gewicht ist entscheidend. Die einfache Gleichung lautet: Je schwerer, desto höher der Rollwiderstand. Damit haben vor allem Runflat-Räder zu kämpfen, die schwerer sind als herkömmliche Gummi-Walzen. Die Verbesserungen spielen sich im molekularen Bereich ab.
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