Woraus besteht ein Autoreifen und welcher passt wofür?

Reifen
25.03.2022

Autoreifen sind eine geniale Erfindung. Aber von wem eigentlich? Und woraus besteht so ein moderner Reifen? Testen Sie ihr Reifenwissen!
Reifen Close-up
Reifen eines Sportwegens in der Nahaufnahme

Sie prägen seit hundert Jahren unser Straßenbild, sind der einzige Kontakt eines Autos zur Fahrbahn und allein deshalb von immenser Bedeutung für das Fahrverhalten und die Sicherheit von Fahrzeugen. Die Rede ist von Autoreifen, auch Pneus genannt. Letzteres leitet sich übrigens vom griechischen Wort pneuma ab, das für Luft oder auch Atem steht. Aber was wissen Sie eigentlich über Autoreifen? Woraus besteht  so ein moderner Autoreifen? Wer hat diese genialen schwarzen „Patscherln“ fürs Auto erfunden? Was genau unterscheidet Sommer-, Winter- und die zuletzt immer beliebter werdenden Ganzjahresreifen? Und schließlich: Was bedeutet die E-Mobilität für die Reifenbranche? Diese Fragen sollen im folgenden Beitrag beantwortet werden.

Wer hat’s erfunden? Ein Schotte!

Zu verdanken haben wir die luftgefüllten Reifen im Prinzip zwei Herren, die im 19. Jahrhundert lebten und wirkten. Der eine war Robert William Thomson, ein schottischer Konstrukteur und Erfinder. Auf ihn gehen beispielsweise der Füllfederhalter und die Bandsäge zurück, vor allem aber der Luftreifen. Thomson beschäftigte sich mit einem Radsystem, das mehr Komfort und Bodenhaftung bieten sollte als die seinerzeit herkömmlichen Kutschenräder mit ihren Eisenreifen. Am 10. Dezember 1845 wurde ihm schließlich für sechs Monate das britische Patent Nr. 10990 ausgestellt – für den „Aerial Wheel“. Das sogenannte Thomson-Rad bestand aus einem Lederschlauch, in dem ein weiterer Schlauch steckte - dieser bestand aus einem luftdicht mit Kautschuk vulkanisierten Canvas-Gewebe und wurde eben mit Luft gefüllt.

Möglich war das wiederum durch eine andere geniale Erfindung eines Amerikaners: Charles Goodyear hatte ein Jahr zuvor in den USA bereits ein Patent für ein Verfahren zur Vulkanisierung von Kautschuk erhalten. Die Vulkanisation ist der Aushärtungsprozess, durch den ein Autoreifen erst seine Form erhält. Durch eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck wird Rohkautschuk in elastisches Gummi umgewandelt.

Befasst man sich mit der Geschichte des Reifens, so stößt man unweigerlich auf einen weiteren Mann, dessen Name bis heute ein Begriff ist und der – ähnlich wie Goodyear – untrennbar mit der Reifenindustrie verbunden ist: John Dunlop. Der Schotte war bemerkenswerter Weise eigentlich ein Tierarzt, der in Dublin lebte. In seiner Praxis entwickelte er Apparaturen und stieß dabei auf Kautschuk. 1887 (er war damals 47 Jahre alt) konstruierte Dunlop schließlich seinen ersten luftgefüllten Gummireifen.

Der Legende nach hatte er dafür eine ganz besondere Motivation: Er wollte das Dreirad seines Sohnes leiser machen und für Rennen gegen seine Freunde wettbewerbsfähiger. Das Thomson-Rad war bis dahin bereits wieder in Vergessenheit geraten (unter anderem, weil die Herstellung viel zu aufwendig war). Und so hatte auch Dunlop keinerlei Wissen darüber, als er im Jahr 1888 mit dem ersten Fahrradluftreifen eine sehr ähnliche Erfindung zum Patent anmeldete. Das typische Fahrradventil wird übrigens noch heute häufig Dunlopventil genannt.

Zwei Hauptelemente: Lauffläche und Karkasse

So viel zur Entstehungsgeschichte. Nützliches Reifenwissen geht freilich darüber hinaus. Woraus besteht nun ein moderner Autoreifen? Im Gegensatz zu den meisten Fahrradreifen sind heutige Autoreifen in der Regel schlauchlos. Von außen nach innen betrachtet lässt sich ein Autoreifen in zwei Hauptelemente einteilen: das Laufband, auch Lauffläche genannt, und die Karkasse.

Letztere ist der tragende Unterbau, das Gerüst eines Reifens. Sie besteht in der Regel aus zwei Schichten, einer Gewebeschicht (Textilkordeinlage) aus gummiertem Rayon (Kunstseide) oder Polyester sowie einer Innenschicht aus Kautschuk, genau genommen Butylkautschuk (das wiederum ist die Kurzbezeichnung für Isobuten-Isopren-Kautschuk, ein Polymer aus der Gruppe der Synthesekautschuke).

Diagonal- vs. Radialreifen

In Radialreifen (auch Gürtelreifen genannt) besteht das Gewebe auch aus Stahlcorden (man spricht von Stahlgürtel-Radialreifen). Apropos: Radialreifen haben Diagonalreifen längst verdrängt. Letztgenannte waren bei Pkw bis in die 1960er Jahre gebräuchlich. Sie weisen mehrere schräg überkreuzte Karkassenlagen auf. Heute sind Diagonalreifen fast nur noch in der Landwirtschaft oder bei Oldtimern üblich. Die letztendlich siegreiche Technologie des Radialreifens geht, was viele Menschen gar nicht wissen, auf Michelin zurück. Das französische Unternehmen meldete 1946 dafür ein Patent an. Michelin X hieß der erste Radialreifen mit Stahlgürtel, dessen Karkassfäden im rechten Winkel zur Laufrichtung angeordnet waren. Damit revolutionierte man den Reifenbau. Schon die ersten Radialreifen hielten mehr als doppelt so lange wie Diagonalreifen.

Zurück zur Karkasse: Der Innenraum ist mit Luft gefüllt und wird von der Innenschicht abgedichtet. Dadurch ersetzt Innenschicht bei modernen schlauchlosen Reifen den Schlauch. Die Innenschicht (auch Inner-Liner genannt) besteht aus einer besonderen Gummischicht. Sie sorgt dafür, dass die Luft nicht nach außen diffundiert.

Und schließlich gibt es als Teil der Karkasse auch noch den Reifenwulst. Der Wulst bildet den Innenring des Reifens und sorgt für die feste Verbindung zwischen Reifen und Felge. Er  besteht aus drei Teilen: Der Wustverstärker aus Nylon oder Aramid, einer starken, hitzebeständigen Kunstfaser, sorgt für Fahrstabilität sorgt und ermöglicht ein präzises Lenkverhalten. Das Kernprofil ist ein stabilisierender Keil aus synthetischem Kautschuk, der dieselben Aufgaben erfüllt wie der Wulstverstärker und obendrein auch noch den Einfederungskomfort entscheidend beeinflusst. Und schließlich noch der Kern: Er besteht aus in Kautschuk eingebetteten Stahldraht, der den festen Sitz des Reifens auf der Felge gewährleistet.

Die Lauffläche besteht aus drei Teilen

Die Lauffläche, das zweite Hauptelement eines Reifens, stellt die Verbindung zur Fahrbahn her. Der Laufstreifen enthält das Profildesign (Profilblöcke und -rillen) sowie Lamellen, die je nach Sommer- oder Winterreifen verschieden ausgebaut sind. Er besteht aus Natur- oder Synthesekautschuk. Das Laufband setzt sich aus drei Teilen zusammen: dem Cap (das ist der Teil, der Teil des Reifens, der am meiste mit der Straße in Berührung kommt), der Base (sie befindet sich unter dem Cap, verringert den Rollwiderstand und dämpft die Stoßübertragung an der Karkasse) und dem Seitenteil (dieser befindet sich am äußeren Ende des Laufstreifens und bildet den Übergang zur Seitenwand).

Die Seitenwand wiederum stellt den äußeren Schutz der Karkasse dar. Sie ist über das Seitenteil mit der Lauffläche verbunden und besteht aus Naturkautschuk. Unterhalb des Laufstreifens gibt es noch zwei Schichten: die Spulbandagen (bestehen aus einer in Kautschuk eingebetteten Nylonschnur) und Stahlcord-Gürtellagen (sie geben dem Reifen seine Festigkeit, erhöhen damit die Stabilität sowie die Laufleistung und verringern den Rollwiderstand). 

Wie aus all diesen Ausführungen ersichtlich wird, weisen moderne Pkw-Reifen eine komplexe Struktur auf. Daraus erklärt sich dann auch der Unterschied zwischen den Produkten verschiedener Hersteller. Premiumqualität beginnt bei den verwendeten Rohstoffen (vom Stahl über Kautschuk bis hin zu verschiedenen Chemikalien), setzt sich bei der Produktion fort und endet schließlich bei der Qualitätskontrolle.

Ein Autoreifen besteht zu 41 % aus Kautschuk

Aber woraus genau, also aus welchen Materialen zu welchem Anteil, besteht nun so ein Reifen? Continental hat dies für seinen meistgekauften Sommerreifen wie folgt aufgedröselt:

Kautschuk (Natur- und Synthetikkautschuk): 41 %
Füllmaterialien (Ruß, Kieselsäure, Kohlenstoff, Kreide, etc.): 30 %
Verstärkungsmaterialen (Stahl, Polyester, Rayon, Nylon): 15 %
Weichmacher (Öle und Harze): 6 %Chemikalien für die Vulkanisation (Schwefel, Zinkoxid, etc.): 6 %
Substanzen, die die Alterung verhindern und andere chemische Stoffe: 2 %

Ein Reifen besteht also zu 41 Prozent aus Kautschuk. Wenig überraschend ist Kautschuk somit der wichtigste Rohstoff. Das bedeutet im Umkehrschluss allerdings auch, dass mehr als die Hälfte eines Reifens aus anderen Materialien besteht.

Die Entwicklung eines neuen Reifens bis zur Marktreife dauert übrigens zwei bis drei Jahre. Obendrein ist die Industrie damit konfrontiert, dass die Vielfalt an Modellen und Dimensionen geradezu explodiert. Nach internen Schätzungen eines großen Reifenherstellers waren 2005 rund 80 Prozent des Marktes mit 153 verschiedenen Reifenmodellen abgedeckt. Heute sind es bereits 323 Varianten und 2027 werden es voraussichtlich 524 sein. Das macht Prozesse komplizierter und eine zeitnahe Belieferung von Kunden zur Herausforderung. Auch das gilt es für Profis zu bedenken und gehört zum relevanten Reifenwissen im Jahr 2022.

Die Gummimischung

Von entscheidender Bedeutung für das Fahrverhalten und den richtigen Grip auf verschiedenen Untergründen ist die Gummimischung. Sie beeinflusst, wie intensiv die Reibung zwischen Reifen und Untergrund ist und wie gut der Kontakt des Fahrzeugs zum Boden ist. Durch einen schlechten Grip kann sich der Bremsweg verlängern, wodurch das Unfallrisiko steigt. Der Grip wird vom Untergrund, der Gummimischung, dem richtigen Reifendruck, der Profiltiefe und somit der Laufleistung, aber auch vom Reifenalter beeinflusst. „Bei hohem Reifenverschleiß ist zudem auch von erhöhtem Spritverbrauch auszugehen“, heißt es auf der Website des Reifenherstellers Continental.

Theoretisch gäbe es für jede Fahrsituation einen am besten geeigneten Reifen. Das zeigt sich in der Formel 1, wo während eines Rennens oft mehrmals und nicht selten auch als Reaktion auf wechselnde Fahrverhältnisse die Reifen gewechselt werden. Das ist im Alltag freilich nicht praktikabel. In Mitteleuropa gibt es aber einen wesentlichen Unterschied, der sich im Jahresrhythmus wiederholt: jenen zwischen Sommer und Winter. Die Gummimischungen der Sommer- und Winterreifen sind dabei ideal auf die jeweiligen äußeren Bedingungen abgestimmt.

Sommer-, Winter- oder doch Ganzjahresreifen?

Sommerreifen sind für Straßenverhältnisse ohne Schnee und Eis ausgelegt. Ihre Gummimischung wird auch bei hohen Temperaturen nicht zu weich und bei hoher Geschwindigkeit ist die Abnutzung relativ gering. Mit abnehmender Profiltiefe verschlechtert sich dann das Verhalten bei Regen. Gesetzlich wird daher eine Profiltiefe von mindestens 1,6 mm gefordert, Autofahrerclubs empfehlen für Sommerreifen allerdings mindestens 3 mm Profiltiefe.

Winterreifen (M+S-Reifen) sind indes für winterliche Straßenverhältnisse ausgelegt. Sie verfügen über eine Gummimischung, die auch bei niedrigen Temperaturen ausreichend elastisch ist, um eine hinreichende Kraftübertragung zu erreichen. Winterreifen sind mit dem M+S-Symbol (englisch für Mud and Snow, also Matsch und Schnee) gekennzeichnet. Laufflächenprofil, Laufflächenmischung oder Aufbau in erster Linie darauf ausgelegt ist, bessere Fahr- und Traktionseigenschaften auf Schnee zu erzielen. Auch hier verschlechtern sich die Hafteigenschaften freilich mit abnehmender Profiltiefe. In Österreich muss deshalb ein Winterreifen mindestens 4 mm Profiltiefe aufweisen, darunter gilt der Reifen als Sommerreifen. 

Ganzjahresreifen (auch Allwetterreifen) können unterdessen sowohl im Sommer als auch im Winter eingesetzt werden. Sie stellen einen Kompromiss zwischen Sommer- und Winterreifen dar. Sie werden vor allem in Ländern gefahren, in denen geringe Temperaturunterschiede zwischen den Jahreszeiten bestehen.  

Das Profil von Allwetterreifen kombiniert die zwei unterschiedlichen Rillen-Anordnungen der Sommer- und Winterreifen, so dass die für höhere Temperaturen und bei Nässe benötigten Längsrillen ebenso zu finden sind wie die Profilblock-Verzahnungen, die bei Schneeglätte und Eis für Halt sorgen. Gerade auf dem Gebiet der Ganzjahresreifen, das dank hoher Nachfrage seit ein paar Jahren ein regelrechtes Wachstumssegment ist, trennt sich die Spreu vom Weizen. Billigmarken schneiden bei einschlägigen Tests meist schlecht ab, ein paar renommierte Hersteller konnten sich hingegen einen Namen machen. Dazu zählt neben Marken wie Goodyear und Continental auch der niederländische Hersteller Apollo Vredestein, der für seinen Ganzjahresreifen Quatrac schon zahlreiche Auszeichnungen erhalten hat. 

Die Eigenschaften von Ganzjahresreifen sind naturgemäß ein Kompromiss: Auf Schnee kommen sie nicht an die Eigenschaften von guten Winterreifen heran und im Sommer haben sie – wegen ihrer systembedingt weicheren Gummimischung – einen höheren Abrieb und somit Verschleiß und einen etwas erhöhten Kraftstoffverbrauch. Ganzjahresreifen haben laut Harald Kilzer, Geschäftsführer von Apollo Vredestein Österreich, jedoch selbst in der Alpenrepublik eine Berechtigung, allerdings nur in Nischen: „Das ist im urbanen Bereich, bei den Wenigfahrern oder auch bei Zweit-und Drittfahrzeugen“, sagt er. Darüber hinaus sei das Land aber zu klein und die regionalen Unterschiede zu groß. „Jeder Wiener fährt irgendwann mal raus zum Skifahren. Und dafür braucht man ganz klar einen Sommer-und einen Winterreifen“, erklärt Kilzer.

Nicht zu verwechseln bzw. nicht gleichzusetzen mit Ganzjahresreifen sind All-Terrain Reifen. Sie gehören zum Segment der Offroadreifen und können - wie der Name schon verrät - sowohl im Gelände als auch auf Asphalt genutzt werden.

Mit sechs 6 Fragen zum richtigen Pneu

„Die richtige Auswahl hängt von individuellen Kriterien ab“, erklärte Holger Rehberg, Product Manager Goodyear Dunlop Tires Germany, erst kürzlich gegenüber der KFZwirtschaft: „Dazu zählen die jährlich gefahrenen Kilometer, die Fahrzeugkategorie und -stärke sowie individuelle Fahrgewohnheiten.“ Für Fahrzeugbesitzer, die weniger als 10.000 km pro Jahr fahren und die primär im urbanen Raum unterwegs sind, sei ein Ganzjahresreifen mitunter durchaus eine gute Alternative, meint auch Rehberg. Ist man aber beruflich quer durch Österreich oder Deutschland unterwegs oder fährt mit dem Auto in den Winterurlaub, so empfiehlt der Experte unbedingt einen Winterreifen.
Goodyear bietet online übrigens ein kostenloses Reifen-Quiz. Unter dem Motto: „Welcher Reifentyp sind Sie? Mit sechs Fragen zur Empfehlung“ können Autofahrer*innen schnell und unkompliziert, eben durch Beantwortung von sechs Fragen herauszufinden, ob sie eher zu Ganzjahresreifen oder doch lieber zu Winterreifen greifen sollten.

Spezielle Autoreifen für E-Autos

Und was gilt es nun für Elektrofahrzeuge zu beachten? Reifen ist Reifen, der Antrieb dabei egal? Könnte man meinen. Dem ist aber nicht so. Denn E-Autos sind deutlich wegen der Akkus schwerer als solche mit Verbrennungsmotoren und sie haben vergleichsweise viel Drehmoment, was eine unmittelbar starke Beschleunigung mit sich bringt. Aus beiden Eigenschaften resultiert freilich eine höhere Belastung der Reifen. Und dann ist da noch das Thema Reichweite von zentraler Bedeutung. Ein geringerer Rollwiderstand ist dieser zuträglich.

„Wir mussten zwar das Rad dafür nicht neu erfinden, aber wir haben viele Aspekte des Reifens, wie wir ihn kennen, überdacht, um eine optimale Leistung zu erzielen,“ betont man beim deutschen Hersteller Continental. Neben guter Haftung und geringem Rollwiderstand müsse die Gummimischung, die für Elektrofahrzeuge verwendet wird, auch maximale Robustheit bieten. Bei Conti heißt das Ergebnis der einschlägigen Forschung EcoContact6  ein speziell für E-Fahrzeuge konzipierter Pneu.

„Besitzer reiner Elektroautos sind gut beraten, wenn sie beim Neukauf von Reifen wieder auf die entsprechenden Typen der Erstausrüstung zurückgreifen“, sagt Lars Netsch, Reifenexperte bei TÜV SÜD. Vor allem in der Stadt und beim gemäßigt schnellen Überlandverkehr haben die E-Typen Vorteile. Der niedrigere Rollwiderstand kann hier nach Angaben der Reifenhersteller eine um bis zu 8 Prozent größere Reichweite bringen. 

Der Autoreifen der Zukunft

Nicht nur wegen der aufkommenden E-Mobilität wird im Bereich von Autoreifen viel geforscht. Die Reifen der Zukunft werden immer intelligenter (sie sind mit dem Auto vernetzt), langlebiger und nachhaltiger (Recycling ist ein großes Thema). Auch an luftlosen Reifen wird gearbeitet. Die spannendsten Zukunftstrends sehen Sie hier

Apropos Nachhaltigkeit: Nicht jeder defekte Reifen muss gleich durch einen neuen ersetzt werden, mitunter lässt es sich einfach reparieren. Was es dabei zu beachten gilt, kann man hier nachlesen und im Anschluss dann sein Wissen in einem eLearning einfach und unkompliziert überprüfen. 

Hinter all diesen Entwicklungen steckt eine Industrie mit Milliardenumsätzen. Die größten Reifenhersteller der Welt sind Michelin und Bridgestone, die mit Autoreifen jeweils einen Jahresumsatz von rund 20 Milliarden Euro einfahren. Auf Platz drei folgt Continental. Der deutsche Zuliefer-Riese hat allein mit seiner Reifensparte im Jahr 2020 mehr als zehn Milliarden Euro umgesetzt.