Autoreifentechnologie basiert auf Materialwissenschaften und Elektronik

Die frühen Reifen waren ziemlich primitiv – nur Vollgummistreifen. Dann ermöglichte Charles Goodyears Erfindung des vulkanisierten Gummis Robert Thomson im Jahr 1846, den vulkanisierten Gummiluftreifen zu patentieren, vier Jahrzehnte vor dem Aufkommen von Kraftfahrzeugen und seinem verlorenen Patentstreit mit John Dunlop. Dank der Michelin-Brüder folgten schnell abnehmbare Reifen, und in den 1970er Jahren wurde der Radialluftreifen mit Profil, der heute noch in den meisten Autos verwendet wird, zum Standard.

Neben einigen ungewöhnlichen Reifeninnovationen berücksichtigen die heutigen Automobilhersteller nicht nur Sicherheit, Haltbarkeit und Leistung, sondern auch Nachhaltigkeit. Es schafft die Voraussetzungen für bahnbrechende Fortschritte in der Reifentechnologie.

Reifentechnologien von heute

Nehmen wir zum Beispiel Reifengeräusche. Es gibt zwei Hauptursachen für Reifengeräusche. Eines davon ist das Profilgeräusch, ein Geräusch mit unangenehm hohen Frequenzen, vergleichbar mit der menschlichen Sprache, das durch die ständige Freisetzung von Luftblasen in der Lauffläche verursacht wird. Das andere ist das Hohlraumgeräusch, das durch das „Aufprallen“ von Luft im Inneren des Reifens und das Zusammendrücken gegen das Rad verursacht wird. Mit der Erfindung der subtileren Elektromotoren stieg natürlich auch die Nachfrage nach leiseren Reifen.

Der im März 2019 auf den Markt gebrachte QuietTrack-Reifen von Bridgestone verfügt über mehrere kurze diagonale Rillen, die zur Reifenschulter führen, sodass Luft entweichen kann, anstatt sich zu komprimieren, wenn sich der Reifen dreht (Abbildung 1). Die Rillen sind in drei verschiedene Breiten geschnitten, um das Rauschen des anderen zu stören und es bei menschlichen Sprachfrequenzen zu reduzieren. Darüber hinaus verfügen QuietTrack-Reifen über dünne Längskanäle mit millimeterhohen Riffelungen in der Mulde, um hochfrequente Geräusche zu brechen. Es hat sich herausgestellt, dass es die Traktion im Schnee und auf nassen Oberflächen verbessert.

Abbildung 1. QuietTrack-Reifen dämpfen die störenden Geräusche, ein wichtiges Merkmal für Elektrofahrzeuge (EVs), deren Mangel an drehfreudigen Motoren das Geräusch des Gummis stärker wahrnehmbar macht. (Quelle:Bridgestone)

Dieser Reifen enthält Contiseal, eine viskose Dichtmittelschicht, die auf die Innenseite der Lauffläche aufgetragen wird und auslaufen kann, um bis zu 80 % einer Reifenpanne abzudichten. Die Technologie ist für Reifenpannen bis 5 mm Durchmesser geeignet und reduziert das Risiko einer Reifenpanne und eines Reifenwechsels am Straßenrand.

Reifentechnologien von morgen

Der 2017 eingeführte Eagle 350 Urban von Goodyear ist ein kugelförmiger Konzeptreifen, der es einem Fahrzeug ermöglicht, sich in jede Richtung zu bewegen. Die eingebaute künstliche Intelligenz (KI) verknüpft mit Sensoren an der Außenseite des Reifens erkennt unterschiedliche Fahrbahnoberflächen und Fahrbedingungen, um die Reifenform und das Profil mithilfe von Aktoren anzupassen. Abgesehen von der Übertragung von Daten zur Verbesserung des Bremsverhaltens, des Handlings und der Effizienz erleichtert der Eagle 350 Urban den Reparaturprozess nach einer Reifenpanne.

Mit einer einzigartigen offenen Struktur wird der nicht pneumatische Oxygene-Reifen – nicht durch Luftdruck unterstützt – aus recyceltem Reifenstaub 3D-gedruckt und trägt lebendes Moos in seiner Seitenwand. Es absorbiert Wasser von der Straße und CO₂ aus der Luft, um das Moos zu ernähren und die Photosynthese und die Sauerstoffproduktion zu stimulieren. Es verwendet auch Li-Fi, eine auf Licht basierende Mobilfunktechnologie, um sich mit der Infrastruktur des Internets der Dinge (IoT) für den Datenaustausch von Fahrzeug zu Fahrzeug (V2V) und Fahrzeug zu Infrastruktur (V2I) zu verbinden.

Jetzt, im Jahr 2020, enthält der nicht pneumatische reCharge-Reifen Kapseln, die eine biologisch abbaubare flüssige Mischung enthalten, die zur Profilregeneration verwendet wird. Die KI ermöglicht die Anpassung der Mischung an das Fahrerprofil und die Anpassung des Reifens an die Straßenbedingungen.

Der Cyber-Reifen von Pirelli ist der erste intelligente Reifen, der nachweislich Informationen über das 5G-Netzwerk überträgt und die Kommunikation mit dem Fahrzeug, dem Fahrer und der weiteren Straßeninfrastruktur erleichtert (Abbildung 2).

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Abbildung 2. Pirelli behauptet, das erste Reifenunternehmen zu sein, das mit dem 5G-Netzwerk interagiert hat. (Quelle:Pirelli)

Als nächstes könnten die Uptis-Reifen von Michelin bereits 2024 erhältlich sein. Seine „assembled airless Wheel Structure Technology“ eliminiert das Risiko von Reifenpannen, Reifenplatzern und platten Reifen. Durch die Reduzierung des Rohstoffverbrauchs, des Reifenschrotts und des Bedarfs an Ersatzreifen minimieren die Uptis-Reifen den Ressourcenverbrauch sowie den Abfall.

Für diejenigen, die sich für konkretere Beispiele interessieren:Goodyears Reifen für Tesla sind mit speziellem Geräuschdämpfungsschaum ausgestattet – wenn Sie die Stille genießen –, während die Reifen für Citroens autonomes 19_19 Concept EV so konzipiert sind, dass sie bei Trockenheit steif werden und bei Feuchtigkeit weich werden.

Die verbundene Straße vor uns

Die Konnektivität wird enorm sein, da 5G und IoT verwendet werden, um Informationen von Reifen zu übertragen, um die Sicherheit und Leistung sowohl in fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) als auch in Bereichen autonomer Fahrzeuge zu erhöhen. Ein typisches Beispiel:Die AndGo-Plattform von Goodyear wird prädiktive Software verwenden, um Flotten mit ihrem Servicenetzwerk zu verbinden.

Der 3D-Druck von Reifen, die Verwendung recycelter und umweltfreundlicher Materialien sowie die Reduzierung von Reifenverschleiß und -schrott werden alle Schlüsselkomponenten der Nachhaltigkeitsbemühungen der Reifenhersteller sein. Die langlebigeren, nicht pneumatischen Reifen und 2-in-1-Reifen-und-Rad-Technologien versprechen außerdem mehr Sicherheit und weniger Wartungsaufwand, was insbesondere für fahrerlose Autos wichtig ist.

Nach Jahrzehnten des Reifenstatus quo scheint sich alles zu ändern.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am unsere Schwesterseite EDN.