Mobilitätswirtschaft, Automobilhersteller und Zulieferer – alle arbeiten daran, die Mobilität der Zukunft und die gesamte Wertschöpfungskette nachhaltiger zu gestalten. Dies erfordert nicht nur ein Umdenken, sondern auch neue Entwicklungen. So müssen auch Reifen für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben besondere Anforderungen erfüllen: Reifenhersteller Continental liefert in einem 30 Seiten langem Whitepaper (hier klicken) reichhaltige Informationen zur Reifentechnologie für Elektrofahrzeuge. Wir haben einen ausgiebigen Blick hinein geworfen.
Bereits auf der IAA 2011 präsentierte Continental mit dem „Conti.eContact“ einen speziell auf Elektro- und Hybridfahrzeuge abgestimmten Reifen. Und auch zehn Jahre später wurde auf der IAA (dieses Mal in München) eine Neuheit vorgestellt: das innovative Pkw-Reifenkonzept namens „Conti GreenConcept“. Das nachhaltige Reifenkonzept ziele auf einen möglichst geringen Ressourcenverbrauch entlang der gesamten Wertschöpfungskette des Reifens ab: von der Herkunft und Beschaffung der Materialien über die Produktion bis zu einem Konzept zur Verlängerung der Nutzungsdauer. Darüber hinaus stellt das Unternehmen seit Januar 2021 die ersten Pkw-Reifen mit der neuen „HL“-Lastindexkennung her. Diese Reifen haben bei gleichem Fülldruck eine höhere Tragfähigkeit als solche des bisherigen „XL“-Standards. Es werde die jahrzehntelange Erfahrung aus der Reifenentwicklung genutzt und mit Erkenntnissen aus diversen Praxistests und Kooperationen kombiniert, um das Produktportfolio auch auf die Bedürfnisse von Fahrzeugantrieben jenseits des Verbrenners abzustimmen, heißt es.
„Grundsätzlich unterscheiden sich Reifen für E-Fahrzeuge nicht von herkömmlichen Reifen. Deren Einsatzbedingungen ändern sich jedoch durch die Elektrifizierung erheblich“, erzählt uns Annika Lorenz, Leiterin Fleet Solutions bei Continental Deutschland. Weltweit fahren bereits zehn Millionen E-Pkw auf den Straßen. Dennoch werden die meisten Fahrzeuge noch eine ganze Weile mit Verbrennungsmotoren fahren – in Deutschland stehen den knapp vier Prozent Elektrofahrzeuge zurzeit rund 96 Prozent Benziner und Dieselfahrzeuge gegenüber. „Insbesondere im Flottengeschäft wird die Fokussierung auf E-Fahrzeuge schneller an Fahrt gewinnen“, so Lorenz.
Für ein besonders effizientes Elektrofahrzeug sind mit Blick auf die Reifen grundsätzlich dieselben Kriterien relevant wie für ein emissionsarmes Verbrennerfahrzeug. Im Fokus steht ein geringerer Energieverbrauch – ungeachtet der Antriebsform. Bei E-Autos sind Kriterien wie höhere Tragfähigkeit, optimierter Rollwiderstand sowie eine geringe Geräuschentwicklung besonders relevant. Bei Nutzfahrzeugen kommen zusätzliche Anforderungen hinzu, insbesondere getrieben durch die „Clean Vehicle Directive“ der EU sowie das VECTO-Tool (Vehicle Energy Consumption Calculation Tool), das seinen Fokus auf die Reduktion von CO2-Emissionen legt. Klar ist: Die Elektromobilität verändert die Schwerpunkte der Reifenentwicklung. Die Herausforderung sei es, die Anforderungen an hohe Sicherheit, gutes Handling und Komfort optimal zu verbinden.
Reifen von E-Autos müssen robuster und leiser sein
Elektrofahrzeuge sind schwerer als Verbrenner. Die Reifen müssen daher für höhere Lasten ausgerichtet sein. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden Reifenaufbau und Mischungen weiterentwickelt. Dabei ergeben sich laut Continental Zielkonflikte, die auf einem sehr hohen Niveau gelöst werden müssen. Die Stichworte dazu lauten: Rollwiderstand, Geräuschentwicklung und Langlebigkeit. So haben die Reifenentwickler dafür in der Konstruktion den Wulst verstärkt und dem Reifen eine verbesserte Kontur gegeben, die das Abrollgeräusch reduzieren sollen. Auch die Laufstreifenmischung wurde optimiert. So könne ein niedriger Rollwiderstand erreicht, präzises Handling gesichert und die Laufleistung auf dem gewohnt hohen Niveau gehalten werden.
Das höhere Gewicht werde durch eine tragfähigere Konstruktion der Karkasse aufgefangen. Ein Großteil der Reifen trägt dafür das XL-Symbol auf der Seitenwand. Das bedeutet jedoch nicht, dass jedes E-Fahrzeug einen Reifen mit einer XL-Kennung braucht, das ist nur in Abhängigkeit vom Gewicht des Fahrzeugs notwendig.
Für die Senkung des Abriebs arbeiten die Reifenentwickler bei den Bauteilen mit Gürtelkonstruktionen und entwickeln neue Laufstreifenmaterialien. Der Rollwiderstand kann durch die Art der Seitenwand, der Karkasse und durch neue Materialien beeinflusst werden. Damit der Reifen geräuschoptimiert ist, werde unter anderem die Profilgeometrie verändert. Nach Untersuchungen von Continental sollen Reifen übrigens für bis zu 20 Prozent des Gesamtwiderstandes eines Fahrzeugs verantwortlich sein. Dementsprechend könnten Fahrer von E-Autos mit rollwiderstandsoptimierten Pneus auch zusätzliche Reichweite gewinnen.
Ein weiterer wichtiger Punkt bei Elektrofahrzeugen sei die Geräuschentwicklung der Reifen. Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten werden Abrollgeräusche und Luftverwirbelungen deutlich hörbar. Aufgrund des fehlenden Motorgeräuschs werden alle anderen Geräusche intensiver wahrgenommen – so auch das Reifengeräusch. Ohne das Motorgeräusch können Reifengeräusche deshalb plötzlich störend wirken. Daraus resultiert die Anforderung an eine Geräuschreduzierung. Allerdings benötigen hohe Lastanforderungen Reifendimensionen mit mehr Hohlraum (Resonanzkörper). Dadurch steigt in der Regel der Geräuschpegel. Und Hier liegt der Zielkonflikt: Die Erfüllung der Lastanforderung bewirkt, dass Reifen lauter werden.
Rollen ist Silber, kommunizieren ist Gold
Unterstützend zur optimalen Fahrdynamik und zu den Fahreigenschaften bei E-Fahrzeugen wird der Reifen zunehmend selbst als Sensor in die Fahrzeugarchitektur für das vernetzte und automatisierte Fahren eingebunden. Durch Reifensensoren generierte Informationen wie Fülldruck, Temperatur, Radlast, Profiltiefe, Raddrehzahlen, Schlupfverhältnisse und Beschädigungen der Reifenstruktur werden künftig in der autonomen Kommunikation zu verbesserten Fahreigenschaften und höherer Verkehrssicherheit beitragen. Zudem werden zukünftige Sensoren auch Parameter wie Fahrbahnbeschaffenheit, Wetter und Rollumfang der Reifen messen und bereitstellen können. Neue Konzepte und Produkte wie die Digital Solutions im Nutzfahrzeugbereich helfen bei vorausschauenden Wartungen und zeigen das Potenzial neuer Werkstoffe für einen effizienten, sicheren und nachhaltigen Fahrzeugbetrieb auf.
In zahlreichen Kooperationen und Entwicklungspartnerschaften, beispielsweise mit „Extreme E“, „MOIA“ und „Futuricum“, sammele Continental nach eigenen Angaben das nötige Know-how, welches unmittelbar in die Entwicklung der neuen Reifengenerationen einfließe. Im Pkw- wie im Nutzfahrzeugsegment arbeiten die Entwickler von Continental gemeinsam mit Herstellern und Kunden an neuen Konzepten und forschen, welche Anforderungsprofile sich in der Praxis bewähren könnten. Wenn euch das Thema „Reifenentwicklung für alternative Antriebe“ interessiert, werft mal einen Blick in Continentals neues Whitepaper – hier.
Quelle: Continental
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