Ganzjahresreifen müssen mit sehr unterschiedlichen Bedingungen zurechtkommen. Zwei Bereiche der Lauffläche sind dafür besonders entscheidend: die Gummimischung und das Profil. Die Mischung soll sich bei Kälte ausreichend an die Straße anpassen und bei Wärme stabil bleiben. Gleichzeitig müssen Profilblöcke Kräfte übertragen, Rillen Wasser und Matsch ableiten und Lamellen zusätzliche Kanten für Schnee bereitstellen.
Diese Aufgaben lassen sich nicht unabhängig voneinander optimieren. Mehr Rillen bedeuten beispielsweise mehr Hohlraum für Wasser und Matsch, aber auch weniger geschlossene Kontaktfläche. Viele Lamellen schaffen zusätzliche Kanten, machen die Profilblöcke jedoch beweglicher. Wie ein Ganzjahresreifen funktioniert, hängt deshalb wesentlich davon ab, wie Laufflächenmischung und einzelne Profilelemente aufeinander abgestimmt sind.
Die Laufflächenmischung muss einen großen Temperaturbereich abdecken
Die Laufflächenmischung bildet das Material des profilierten Bereichs, der mit der Fahrbahn in Kontakt kommt. Sie besteht aus verschiedenen Kautschuken, Füllstoffen und weiteren Bestandteilen. Ihre genaue Zusammensetzung unterscheidet sich je nach Reifenmodell. Aus einem einzelnen Inhaltsstoff lässt sich deshalb keine Aussage über die Gesamtqualität eines Reifens ableiten.
Reifengummi ist viskoelastisch: Er formt sich nach einer Verformung teilweise elastisch zurück und wandelt dabei zugleich Energie in Wärme um. Wie steif das Material ist und wie es sich bei Reibung verhält, hängt unter anderem von Temperatur, Belastung und Bewegungsgeschwindigkeit ab. Die häufig verwendete Unterscheidung zwischen einer „weichen“ und einer „harten“ Mischung beschreibt dieses Verhalten daher nur unzureichend.
Für Ganzjahresreifen besteht die besondere Herausforderung darin, diese Eigenschaften über sehr unterschiedliche Temperaturen nutzbar zu machen.
Bei Kälte muss die Mischung ausreichend verformbar bleiben
Sinkt die Temperatur, wird Reifenmaterial grundsätzlich steifer. Die Laufflächenmischung eines Ganzjahresreifens soll dennoch ausreichend verformbar bleiben, damit sie auf kleine Unebenheiten der Fahrbahn reagieren und Kräfte übertragen kann.
Auf Schnee und Eis kommt hinzu, dass sich der Untergrund und mögliche Wasserfilme mit der Temperatur verändern. Eine möglichst nachgiebige Mischung ist deshalb nicht automatisch die bessere Lösung. Verformt sich die Lauffläche zu stark, kann darunter die Präzision der Kraftübertragung leiden.
Entscheidend ist somit nicht allein die Mischung. Ihre Eigenschaften müssen bei der jeweiligen Temperatur mit dem Profil und der übrigen Reifenkonstruktion zusammenspielen.
Bei Wärme darf die Lauffläche nicht zu stark nachgeben
Bei hohen Fahrbahn- und Reifentemperaturen stellt sich die gegenteilige Anforderung. Die Lauffläche darf sich beim Bremsen, in Kurven oder bei längerer hoher Belastung nicht unkontrolliert verformen. Gleichzeitig soll sie auf trockenem und nassem Asphalt Haftung ermöglichen und nicht unnötig schnell verschleißen.
Der Übergang zwischen dem Verhalten bei niedrigen und hohen Temperaturen findet nicht an einer bestimmten Außentemperatur plötzlich statt. Fahrbahntemperatur, Reifendruck, Last, Geschwindigkeit und die konkrete Materialzusammensetzung beeinflussen das Verhalten ebenfalls.
Das Profil verbindet Kontaktfläche, Hohlräume und Kanten
Während die Laufflächenmischung das Materialverhalten bestimmt, strukturiert das Profil den Bereich, der auf der Straße arbeitet. Die profilierte Lauffläche verformt sich während der Fahrt fortlaufend, greift in mikroskopische Unebenheiten des Asphalts und überträgt Kräfte über die Aufstandsfläche – also den Bereich, in dem der Reifen die Straße gerade berührt.
Das Profil eines Ganzjahresreifens muss dabei unterschiedliche Funktionen miteinander verbinden. Profilblöcke übertragen Kräfte, Rillen und Kanäle schaffen Hohlraum für Wasser und Matsch und Lamellen erzeugen zusätzliche Kanten für winterliche Fahrbahnen.
Wie viel Fläche den einzelnen Funktionen zur Verfügung steht, gehört zu den grundlegenden Zielkonflikten bei der Profilgestaltung.
Profilblöcke sorgen für die Kraftübertragung
Profilblöcke sind die erhabenen Bereiche der Lauffläche und stehen unmittelbar mit der Straße in Kontakt. Beim Beschleunigen und Bremsen werden sie vor allem in Längsrichtung belastet. Beim Lenken und in Kurven müssen sie zusätzlich seitliche Kräfte übertragen.
Wie sich ein Profilblock dabei verhält, wird von seiner Form, Größe, Abstützung und Steifigkeit beeinflusst. Größere oder stärker miteinander abgestützte Blöcke können auf trockener Fahrbahn Stabilität schaffen.
Rillen und Lamellen unterteilen diese Blöcke jedoch. Je stärker ein Block unterteilt ist, desto mehr kann er sich bewegen. Das kann bestimmte Winterfunktionen unterstützen, zugleich aber das Lenkgefühl und die Stabilität bei Wärme beeinflussen.
Um diese Bewegungen zu begrenzen, können beispielsweise geformte Lamellen oder eine gegenseitige Abstützung der Blöcke eingesetzt werden. Wie gut dies funktioniert, lässt sich allein anhand des sichtbaren Profilbildes nicht vollständig beurteilen.
Rillen schaffen Platz für Wasser und Matsch
Die vertieften Bereiche zwischen den Profilelementen bilden den sogenannten Negativanteil. Rillen und Kanäle nehmen Wasser auf und führen es längs oder seitlich aus der Aufstandsfläche. Auch Schneematsch benötigt ausreichend Hohlraum, damit er sich nicht ungehindert vor dem Reifen aufstaut.
Kann Wasser nicht schnell genug aus dem Kontaktbereich entweichen, kann ein Wasserkeil zwischen Reifen und Fahrbahn entstehen. Der direkte Kontakt nimmt ab und damit auch die übertragbaren Lenk- und Bremskräfte. Neben dem Profil wirken unter anderem Geschwindigkeit, Wassermenge, Luftdruck, Radlast und Fahrbahn auf dieses Aquaplaningrisiko ein.
Mehr oder breitere Rillen stellen allerdings nicht automatisch eine bessere Lösung dar. Zusätzlicher Hohlraum bedeutet gleichzeitig weniger geschlossene Kontaktfläche. Werden die verbleibenden Profilblöcke dadurch kleiner, können sie außerdem beweglicher werden.
Deshalb kommt es nicht allein auf die Menge der sichtbaren Rillen an. Auch deren Verlauf, Verteilung und Tiefe sowie das Zusammenspiel mit der Laufflächenmischung sind relevant.
Lamellen ergänzen das Profil um zusätzliche Kanten
Lamellen sind feine Einschnitte innerhalb der Profilblöcke. Während der Reifen abrollt, öffnen und schließen sie sich geringfügig. Dadurch entstehen zusätzliche Kanten, die insbesondere auf Schnee zur Kraftübertragung beitragen.
Auf Schnee entsteht Haftung unter anderem dadurch, dass Profilkanten mechanisch eingreifen. Zusätzlich kann Schnee vom Profil aufgenommen werden und an der Schneedecke haften.
Die zusätzlichen Einschnitte verändern jedoch gleichzeitig die Profilblöcke. Werden diese stärker unterteilt, können sie sich leichter verformen. Die Lamellen müssen daher so gestaltet sein, dass ihre Kantenwirkung mit der benötigten Blockstabilität zusammenpasst.
Eine hohe Anzahl an Lamellen ist aus diesem Grund kein Beleg für eine starke Winterleistung. Entscheidend sind auch Form, Tiefe, Ausrichtung und Abstützung der Einschnitte sowie ihr Zusammenspiel mit Blockgeometrie und Laufflächenmischung.
Auf Eis bleiben die übertragbaren Kräfte trotz zusätzlicher Kanten gering. Die physikalischen Grenzen einer glatten Eisfläche können durch die Profilgestaltung nicht aufgehoben werden.
Profil und Mischung müssen gemeinsam funktionieren
Die Eigenschaften eines Ganzjahresreifens entstehen nicht dadurch, dass Profil und Laufflächenmischung jeweils für sich optimiert werden. Beide beeinflussen gemeinsam, wie sich die Lauffläche unter unterschiedlichen Bedingungen verhält.
Das zeigt sich besonders bei den verschiedenen Zielkonflikten.
Trockene Fahrbahn und Schnee
Auf trockenem Asphalt können stabile, wenig unterteilte Profilbereiche eine direkte Kraftübertragung unterstützen. Schnee verlangt dagegen zusätzliche Kanten und Profilbereiche, die entsprechende Winterfunktionen ermöglichen.
Ganzjahresreifen müssen die verfügbare Lauffläche zwischen diesen unterschiedlichen Anforderungen aufteilen.
Nasse Fahrbahn
Bei Nässe übernehmen Profil und Mischung unterschiedliche, aber miteinander verbundene Aufgaben. Rillen sollen größere Wassermengen aus der Aufstandsfläche führen. Auf der verbleibenden Kontaktfläche muss die Laufflächenmischung gleichzeitig Reibung auf nassem Asphalt aufbauen.
Wasserableitung und Nasshaftung sind deshalb nicht dasselbe. Ein gutes Aquaplaningverhalten erlaubt keine automatische Aussage über den Nassbremsweg – und umgekehrt.
Verschleiß und Rollwiderstand
Auch Verschleiß und Rollwiderstand hängen mit dem Verhalten der Lauffläche zusammen. Eine abriebfeste Mischung soll den Materialverlust während der Nutzung begrenzen, muss aber weiterhin bei unterschiedlichen Temperaturen und auf Nässe haften.
Der Rollwiderstand entsteht durch Energieverluste bei der fortlaufenden Verformung des Reifens. Ein niedriger Rollwiderstand kann den Energiebedarf senken, sagt für sich genommen jedoch nichts über Bremsweg oder Lebensdauer aus.
Die europäische Reifenkennzeichnung weist ausdrücklich darauf hin, dass einzelne Leistungsparameter miteinander wechselwirken. Bei der Entwicklung geht es daher darum, verschiedene Eigenschaften auszubalancieren, statt einen einzelnen Kennwert zu maximieren.
Die Abstimmung unterscheidet sich von Modell zu Modell
Nicht jeder Ganzjahresreifen setzt bei Profil und Laufflächenmischung dieselben Schwerpunkte. Ein Modell kann stärker auf Schnee ausgerichtet sein, ein anderes stärker auf warme trockene Fahrbahnen oder auf Nässe.
Solche Unterschiede zeigen sich auch zwischen Reifen, die den vorgeschriebenen Schnee-Mindestnachweis erfüllen. Das Alpine-Symbol – das Bergpiktogramm mit Schneeflocke – bestätigt nach UNECE R117 eine Mindestleistung im standardisierten Schneetest, steht aber nicht für eine ausgewogene Gesamtleistung.
Technische Weiterentwicklungen können die Zielkonflikte zwischen den verschiedenen Anforderungen verkleinern, aber nicht vollständig beseitigen. Deshalb lässt sich die Leistungsfähigkeit eines Ganzjahresreifens weder anhand eines einzelnen Bestandteils seiner Mischung noch anhand der sichtbaren Anzahl von Rillen oder Lamellen zuverlässig beurteilen. Dafür sind Messungen auf trockener, nasser und winterlicher Fahrbahn erforderlich.
Häufige Fragen zu Profil und Laufflächenmischung
Bleibt die Laufflächenmischung eines Ganzjahresreifens bei jeder Temperatur gleich?
Nein. Das Verhalten des Reifengummis verändert sich mit Temperatur, Belastung und Bewegung. Die Mischung soll über einen breiten Temperaturbereich funktionieren, ist aber nicht unter allen Bedingungen gleich steif oder gleich haftfähig.
Sind viele Lamellen automatisch besser auf Schnee?
Nein. Lamellen erzeugen zusätzliche Kanten, verändern aber gleichzeitig die Stabilität der Profilblöcke. Ihre Wirkung hängt von Form, Anordnung, Tiefe, Mischung und der übrigen Profilgestaltung ab.
Sind besonders breite Rillen besser gegen Aquaplaning?
Breite Rillen können Hohlraum für die Wasserableitung bereitstellen, verhindern Aquaplaning jedoch nicht unter allen Bedingungen. Auch Geschwindigkeit, Wassermenge, Profiltiefe, Luftdruck, Radlast und Fahrbahn beeinflussen das Risiko.
Warum können Ganzjahresreifen trotz ähnlichem Profil unterschiedlich funktionieren?
Die Funktion lässt sich nicht allein aus dem sichtbaren Profil ableiten. Profilblöcke, Rillen und Lamellen müssen mit der jeweiligen Laufflächenmischung zusammenarbeiten. Zudem können Hersteller bei der Entwicklung unterschiedliche Schwerpunkte auf Schnee, Nässe oder warme trockene Fahrbahnen legen.