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26.02.2019 | Fahrwerk | Im Fokus | Onlineartikel

Sensorik macht Reifen intelligent

Autor:
Christiane Köllner

Daten sammeln, kommunizieren und Entscheidungen treffen: Zukünftige Reifen sind intelligent und müssen mehr können als heute. IoT-Konnektivität und optimierte Sensorik machen es möglich. 

Vor allem in der kalten Jahreszeit beobachtet jeder Autofahrer ganz genau die Straßenverhältnisse: Ist der Asphalt nass, nur feucht oder sogar glatt? Was der Fahrer nur abschätzen kann, sollen künftig intelligente Reifen sicher erkennen. Mithilfe von Sensoren können smarte Pneus sowohl sich selbst als auch ihre Umgebung permanent überwachen und so auf Veränderungen reagieren, bevor sie dem Fahrer auffallen. Laut einer von Nokian Tyres in Auftrag gegebenen Studie wünschen sich zum Beispiel 34 Prozent der europäischen Autofahrer, dass die Reifen an ihren Fahrzeugen durch den Einsatz von Sensorik in Zukunft selbstständig auf veränderte Wetterbedingungen reagieren können. 

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Dass auch Reifen intelligent werden, überrascht nicht. Wie viele andere Konsumgüter auch, wird der Reifen zunehmend Teil des Internets der Dinge (IoT), das "praktisch alle Dinge auf Erden (und in der Luft und im All) vernetzt", wie des Springer-Autor Ulrich Sendler im Kapitel Vom Internet zum Internet der Dinge aus dem Buch Das Gespinst der Digitalisierung ausdrückt. Der Reifen wird so in die Digitalisierung des Gesamtfahrzeuges und der Umgebung integriert. 

Das eröffnet neue Möglichkeiten der Vernetzung: "Sensoren im Reifen könnten zukünftig Profiltiefe und Verschleiß messen und den Fahrer warnen, sobald neue Reifen benötigt werden. Ebenfalls ist denkbar, dass das System differenzierte Vorschläge macht und den Fahrer beispielsweise auffordert, die vorderen und hinteren Reifen zu tauschen, um so den Verschleiß zu minimieren", sagt Teemu Soini, der bei Nokian Tyres für neue Technologien verantwortlich ist.

Aquaplaning-Risiko verringern

Die erste Stufe intelligenter Reifentechnik beginnt damit, dass Sensoren verschiedene Variablen messen und die Informationen an den Fahrer weitergeben, entweder direkt über die Konnektivitätssysteme des Fahrzeugs oder über das Smartphone des Fahrers. Ein echter intelligenter Reifen sei jedoch einer, der selbstständig auf die Informationen des Sensors reagieren könne – ohne, dass ein Eingreifen des Fahrers nötig wird, wie Nokian Tyres erklärt. Bis dahin ist jedoch noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig.

Aber die Mühe lohnt sich: "Solche Reifen könnten sich dann automatisch an Wetter- und Straßenverhältnisse anpassen, indem sie beispielsweise selbstständig ihr Profil ändern. Bei Nässe könnten die Rillen, die für die Wasserspeicherung verantwortlich sind, ihr Volumen vergrößern und so das Aquaplaning-Risiko verringern", erläutert Nokian-Reifenspezialist Soini. Beispielsweise arbeitet Continental an einem automatischen Warnsystem, dass drohendes Aquaplaning frühzeitig erkennen soll. Der Automobilzulieferer setzt dabei auf die Vernetzung verschiedener Kamera- und Reifensensordaten. Auch die Entwicklung von intelligenten Reifen, die mit Sensoren zur Detektion der Reifen-Fahrbahn-Interaktion ausgestattet sind, wird bei Continental stetig vorangetrieben, wie das Unternehmen im Artikel Fahrbahnzustandserkennung als neuer Teil der aktiven Fahrsicherheit aus der ATZelektronik 5-2017 erläutert. Wissenschaftler der TU Dresden haben sogar einen Reifengummi entwickelt, der selbst als Sensor funktioniert. Dazu ist der Gummi mit winzigen Mengen an hochleitfähigen Kohlenstoffnanopartikeln versehen.

Smart Tires sind aktuell noch Zukunftsmusik

EU-Reifen sind bereits heute auf dem Weg in Richtung "Smart Tires". Seit 2014 sind in der Europäischen Union (EU) Sensoren zur Kontrolle des Reifendrucks (direkt messende und indirekt arbeitende Reifendruckkontrollsysteme (RDKS)) bei Neufahrzeugen Pflicht. Echte intelligente Reifen, die selbstständig eingreifen, gibt es allerdings noch nicht. Jedoch machen die Reifenhersteller immer wieder mit zukunftsweisenden Konzeptreifen auf sich aufmerksam. Goodyear hat in der Vergangenheit den futuristischer Reifen Eagle-360 in Kugelform und den IntelliGrip-Reifen gezeigt, in dem ein eingebauter Sensor den Reifenabrieb und den Zustand der Straßenoberfläche erfasst, wie das Unternehmen im Artikel Das Rad neu erfinden – Innovationen der Reifenindustrie aus der ATZ 1-2017

Diese Studien sind Vorboten des vermehrten Zusammenspiels von Fahrerassistenzsystemen mit den Reifen. "Das Angebot an intelligenten Anwendungen der nächsten Generation für Pkw-Reifen ist derzeit noch sehr überschaubar, man kann allerdings davon ausgehen, dass sich das in den nächsten fünf Jahren ändern wird. Fahrerassistenzlösungen werden dann auch vermehrt in Premium-Reifen integriert sein. Reifen, die automatisch auf Situationen reagieren können, sind aktuell allerdings noch Zukunftsmusik", ergänzt Soini.

Vernetzung für mehr Sicherheit

Neben einer intelligenten Reaktionsfähigkeit ist die wichtigste Anforderung der Verbraucher an einen Reifen die Sicherheit. Laut der Umfrage von Nokian Tyres wünscht sich fast jeder zweite Fahrer sicherere Reifen, als sie es heute bereits sind. Und das nicht ohne Grund: "Als Bindeglied zwischen Fahrbahn und Fahrzeug überträgt er alle Kräfte und Momente, sein Übertragungsverhalten geht deutlich in Sicherheit, Fahrverhalten und Komfort des Gesamtfahrzeugs ein", steht im Kapitel Bestandteile Reifen und Räder aus dem Fahrwerkhandbuch. So koppelt zum Beispiel Pirelli Reifensensoren mit der Fahrdynamikregelung. Das System Cyber Car soll in der Lage sein, in Systeme wie ABS oder der Stabilitätskontrolle einzugreifen und sie zu aktivieren. 

Die aktuellen Reifenentwicklungen zeigen, dass die Relevanz von intelligenten Reifen weiter steigen wird. Große Umbrüche, wie komplett neue Rad- oder Reifensysteme, seien in den nächsten Jahren aber nicht zu erwarten, wie Springer-Auto Günter Leister im Ausblick des Buches Fahrzeugräder – Fahrzeugreifen prognostiziert. Der Reifen, eines der letzten rein mechanischen Bauteile am Auto, lässt sich aber mit elektronischer Intelligenz weiter aufrüsten, bis er irgendwann zu einem wirklichen Smart Tire wird. Bis dahin sind aber noch eine Reihe von Aufgaben zu lösen: zum Beispiel, wie man die Sensoren unter der ständig ausgesetzten Belastung langlebig und sicher genug macht und wie man intelligente Technologien zu einem natürlichen Bestandteil des Produktionsprozesses macht.

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01.01.2017 | Entwicklung | Ausgabe 1/2017

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Quelle:
Fahrwerkhandbuch

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Ausblick

Quelle:
Fahrzeugräder - Fahrzeugreifen

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