Detaillierte Übersicht: Aufbau, Funktion und Bauarten von Rädern und Reifen

Räder: Funktion und Aufbau

Räder sind der Dreh- und Angelpunkt eines Autos auf dem Boden und übernehmen die Aufgaben des Schiebens und Bremsens. Sie müssen die Last des Fahrzeuggewichts tragen und gleichzeitig die Stöße der Federung abfangen. Ebenso übertragen sie die Antriebs- oder Bremskräfte und bestimmen die Ausrichtung in Fahrtrichtung. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen sie sowohl robust als auch leicht sein.

In Kraftfahrzeugen werden pneumatische Reifen verwendet, die aus einer Metall-Scheibe (der Felge) bestehen, auf die der Reifen aufgezogen wird. Im Inneren des Reifens befindet sich komprimierte Luft.

Das Rad besitzt Öffnungen, durch die Luft zirkuliert, um die Bremstrommeln oder Bremsscheiben zu kühlen.

Die Felgen haben in der Regel eine Tiefbettkonstruktion, was die Montage und Demontage des Reifens erleichtert. Die grundlegenden Merkmale der Felge sind ihre Breite und ihr Durchmesser.

Vorteile von Leichtmetallrädern (Aluminium/Magnesium)

Viele Fahrzeuge verwenden Leichtmetallräder (aus Magnesium und Aluminium). Sie bieten den entscheidenden Vorteil einer deutlich reduzierten ungefederten Masse. Aufgrund ihres geringen Gewichts können sie dicker konstruiert werden, was ihre Steifigkeit erhöht. Sie können auch breiter gestaltet werden, was eine größere Kontaktfläche mit dem Boden ermöglicht und dem Fahrzeug somit mehr Grip verleiht. Da Leichtmetalle gute Wärmeleiter sind, verbessern sie zudem die Kühlung von Bremsen und Reifen.

Die grundlegenden Abmessungen eines Reifens sind in der Regel auf der Seitenwand eingeprägt und bestehen aus zwei numerischen Werten (ausgedrückt in Zoll) und einem Buchstaben. Die erste Zahl gibt die Nennbreite an und die zweite Zahl den Nenndurchmesser. Der Buchstabe kennzeichnet das konventionelle Felgenprofil.

Reifen: Aufbau und Funktion

Reifen sind aufblasbare Ringe, die das Rad umschließen und ein Luftpolster bei einem bestimmten Druck zwischen der Felge und dem Boden aufrechterhalten. Ihre Hauptaufgabe ist es, einen guten Kontakt zur Fahrbahnoberfläche mit hohem Grip zu gewährleisten. Gleichzeitig absorbieren sie kleinere Bodenunebenheiten, unterstützen somit das Federungssystem und bieten den Fahrgästen mehr Komfort.

Schlauchreifen vs. Schlauchlose Reifen (Tubeless)

Reifen bestehen traditionell aus Karkasse und Schlauch, wobei heute überwiegend schlauchlose Reifen verwendet werden. Der Reifen wird durch seine Wulste auf der Felge befestigt. Bei Reifen mit Schlauch hält dieser die Luft unter dem genauen Luftdruck. Bei schlauchlosen Reifen wird der Schlauch durch eine spezielle Innenauskleidung des Reifens ersetzt.

Reifen werden aus synthetischem Gummi hergestellt. Einer der am häufigsten verwendeten künstlichen Kautschuke ist SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), der im Vergleich zu Naturkautschuk oft einen besseren Grip bietet.

Bei schlauchlosen Reifen ist das Ventil direkt an der Felge montiert. Dies hat den Vorteil, dass der Reifen bei einer Beschädigung (Panne) die Luft langsamer verliert. Die Reparatur kann oft ohne Demontage des Reifens erfolgen.

Der Hauptnachteil (von schlauchlosen Reifen bei starker Beanspruchung) ist, dass bei starker Beschleunigung oder Kurvenfahrt durch die Verformung des Reifens Luftleckagen auftreten können.

Wesentliche Bestandteile eines Reifens

Der Reifen setzt sich aus folgenden Elementen zusammen:

• Karkasse: Sie ist der tragende Teil des Reifens und besteht aus Schichten von gummierten Kordgeweben.
• Gürtel-/Tragschichten: Diese Schichten liegen zwischen der Lauffläche und der Karkasse. Ihre Aufgabe ist es, die Verformung der Lauffläche zu verhindern und die durch Belastungen erzeugten Stöße zu absorbieren.
• Lauffläche (Tread): Der Teil des Reifens, der Kontakt mit dem Boden hat. Sie weist das Profil (Skulptur oder Zeichnung) auf. Die Profilgestaltung ist verantwortlich für:
  1. Haftung oder Grip des Reifens auf dem Boden.
  2. Widerstandsfähigkeit gegen Erschütterungen, Schnitte und äußere Einflüsse.
  3. Eine gute Wasserableitung (Drainage).
  4. Akustischen Komfort.

  In der Lauffläche befinden sich auch Verschleißindikatoren, die anzeigen, wann der Reifen ersetzt werden muss.

• Schultern: Die beiden Enden der Lauffläche, die die Seitenwand vor Reibung und anhaltenden Stößen schützen.
• Seitenwände: Passen sich an die Seite des Reifens an, vom Wulst bis zur Lauffläche. Sie enthalten die Kennzeichnung des Reifens.
• Wulste: Der Teil des Reifens, der Kontakt mit der Felge aufnimmt. Sie sorgen für eine perfekte Verankerung, eine gute Abdichtung der Luftkammer und eine effiziente Übertragung der Kräfte.

Reifenbauarten: Diagonal, Radial und Gemischt

Je nach Bauweise und Anordnung der Gewebe in der Karkasse unterscheidet man zwischen Diagonal-, Radial- oder Mischreifen.

Diagonalreifen (Bias-Ply)

Bei der Diagonalbauweise sind die Kordfäden oder Kabel in einem Winkel zwischen 30° und 42° zur maximalen Umfangslinie der Karkasse angeordnet.

Radialreifen (Gürtelreifen)

Bei der Radialbauweise sind die Kordfäden oder Kabel radial (im 90°-Winkel) von Wulst zu Wulst angeordnet, bezogen auf das umlaufende Band des Reifens.

Vorteile der Radialbauweise

• Erhöhung der Laufleistung durch Reduzierung der Reibung mit dem Boden.
• Geringerer Kraftstoffverbrauch durch reduzierten Rollwiderstand.
• Verbesserte Fahrstabilität und geringere Driftwinkel durch weniger Verformung der Lauffläche.
• Erhöhter Fahrkomfort aufgrund der größeren Flexibilität der Seitenwände.
• Geringere Wärmeentwicklung während der Fahrt und niedrigere Betriebstemperatur.

Mischreifen (Bias-Belted)

Mischreifen kombinieren eine diagonale Karkasse mit einer stabilisierenden Gürtelschicht (Diagonal-Gurt) unter der Lauffläche. Die Eigenschaften dieser Reifenart liegen zwischen denen der Diagonal- und Radialreifen.