Rennreifen
Rennreifen sind für die Anwendung im sportlichen Wettbewerb leistungsoptimierte Spezialreifen, die sich in Material und Konstruktion signifikant von für den Straßenverkehr zugelassenen Reifen unterscheiden. Sie finden im 4- oder 2-rädrigen Motorsport sowie auch im Radsport Verwendung. Dabei können für einen identischen Fahrzeugtyp je nach Disziplin und Anwendung unterschiedlich optimierte Reifen zum Einsatz kommen. So unterscheiden sich Offroad-Rallyereifen, Sprintreifen, Regenreifen und Reifen für Langstreckenrennen jeweils deutlich. Im Automobil- und Motorradbereich unterscheiden sich Rennreifen von den ebenfalls leistungsoptimierten Sportreifen durch die fehlende Straßenzulassung.
Vergleich Straßen- & Rennreifen
Liegt die Lebenserwartung eines Straßenreifens heute bei etwa 20-50.000 km, werden Rennreifen je nach spezieller Anwendung für eine Lebensdauer von 30 (Qualifikationsreifen) bis 500 km (Langstreckeneinsatz) ausgelegt.[1] Dies ist auch der Tatsache geschuldet, dass der Rennreifen zu fast 100 % seiner Lebensdauer im Grenzbereich seiner Haftungseigenschaften bewegt wird, während dies bei Straßenreifen nur in Ausnahmefällen vorkommt. Während der Straßenreifen für alle Eigenschaften (Verschleiß, Haftung, Nassbremsen, Komfort) im Sinne eines bestmöglichen Kompromisses ausgelegt wird, wird der Rennreifen auf den Grenzbereich eines eng eingegrenzten Anwendungsbereichs (nass oder trocken, enges Temperaturfenster) hin optimiert. Auch die Betriebstemperatur unterscheidet sich bei – (5-50 °C) und Rennreifen (70-120 °C) deutlich. Da Rennreifen in kleineren Losgrößen hergestellt werden und die Performance um jeden Preis für die Kunden im Vordergrund steht, sind bei gleichen Reifendimensionen höhere Preise als bei Straßenreifen üblich.
Zwar haben Rennreifen durch die in der Regel leichteren Fahrzeugchassis weniger statische Last zu tragen, jedoch können ggf. durch eine entsprechend effiziente Aerodynamik Lasten von im Extremfall bis zu über 2 Tonnen (Gruppe-C-Rennwagen in Le Mans) auf einen einzelnen Reifen einwirken. Zudem kommen durch hohe Rotationsgeschwindigkeiten weitere hohe dynamische Belastungen auf Reifen zu. So „schlägt“ jeder Punkt einer Reifenlauffläche bei einer Geschwindigkeit von 350 km/h (z. B. F1, Le Mans, Indycars) etwa rund 40 mal pro Sekunde auf den Asphalt auf. Um auch bei solch extremen Belastungen und zusätzlichen Kurvenfahrten den „Latsch“, also die Kontaktfläche zwischen Asphalt und Reifen, möglichst konstant und so breit wie möglich zu halten, werden Rennreifen mit einer durch nahezu senkrecht stehenden Seitenwänden und Reifenschultern bedingten, eher eckigen statt runden Kontur konstruiert. Zudem werden zusätzliche Stahl- oder Kevlar-Gürtellagen zur Stabilisierung der Kontur verbaut.
Eine besondere Herausforderung für die Konstruktion ist dabei die Tatsache, dass trotz der benötigten stabileren Auslegung das Gewicht des Rennreifens zur Reduktion der rotierenden Massen minimiert werden muss. Je leichter ein Reifen, desto schneller kann das Fahrzeug aufgrund der reduzierten Massenträgheit beschleunigen. Schätzungen besagen, dass ein eingespartes Kilogramm an den Reifen 5 eingesparten kg am Chassis entspricht. Daher sind Rennreifen vergleichbarer Dimension im Schnitt 30 % leichter als Straßenreifen.
Auch bei der Reifenchemie gibt es Unterschiede. So haben bei Straßenreifen Kieselsäure-(Silica-)haltige Laufstreifenmischungen wegen ihrer besseren Nassbremseigenschaften breiten Einzug gehalten. Rennreifen hingegen bauen auf höhere Rußgehalte um den Grip bei hoher Belastung durch die Temperaturstabilität sicherzustellen. Auch kommen in Straßenreifen in der Regel noch höhere Naturkautschuk-Anteile zum Einsatz während moderne Rennreifen mit Synthesekautschuken gefertigt werden. Aufgrund der kurzen Laufleistungen spielen Alterungsschutzmittel für Rennreifen im Gegensatz zu Straßenreifen keine Rolle, während hingegen Haftharze und Weichmacher (z. B. Öle) bei Rennpneus mit deutlich höheren Anteilen eingesetzt werden.
Allgemeines
In manchen Rennserien sind Slicks (profillose Reifen) zugelassen. Sie haben den Vorteil, dass die ohnehin nicht große Kontaktfläche nicht noch durch die „negativen“ Stellen im Profil verkleinert wird. In verschiedenen Rallye- und Bergrennserien und in einigen Wagenklassen, beispielsweise in der Schweiz, sind seit Langem nur Reifen mit „negativem Profilanteil“ zugelassen. Dieser ist insbesondere bei Regenreifen oder Intermediates besonders groß. Meist ist die Gummimischung für Regenreifen weicher als bei Trockenreifen.
Bei vielen Rennserien, Markenpokalen, Markenformeln bis hin zur Formel 3 sind die Reifen genau nach Hersteller und Größe vorgeschrieben, mit teilweise unterschiedlichen Herstellern für Slicks und Regenreifen.
Ein schlechter Reifen kann ein Auto um mehrere Sekunden pro Runde verlangsamen. Außerdem können die Reifen bei zu hoher Belastung oder auch hohen Asphalttemperaturen im Laufe eines Rennens abbauen und am Ende des Rennens sogar platzen. Der Einfluss der Reifen auf die Qualität eines Autos ist im Vergleich zur Bedeutung des Motors, der Aerodynamik und des Chassis relativ hoch, so dass in Rennserien, in denen es mehrere Reifenlieferanten gibt, neben der Konkurrenz der einzelnen Rennställe grundsätzlich die Konkurrenz der Reifenhersteller eine große Rolle spielt.
Geschichte der Reifenzulieferer in der Formel 1
Die längste Zeit war der Reifenhersteller Pirelli in der Formel 1 vertreten (von 1950 bis 1991). Rennställe, die Pirelli einsetzten, fuhren aber nur 42 Siege heraus. Goodyear kam bei seinem Engagement von 1965 bis 1998 auf insgesamt 368 Siege.
Bis Ende 2006 belieferten Michelin (ab 2001) und Bridgestone (seit 1997) die Formel-1-Teams. Bei einigen Rennen der Formel 1 ließ sich beobachten, dass die Rennställe, die eine bestimmte Reifenmarke fahren, den Sieg unter sich ausmachen. In der Saison 2005 mussten in der Formel 1 die Reifen die komplette Distanz vom Qualifying bis Rennende durchhalten. Man hoffte, durch diese Bestimmung Unfälle durch Reifenschäden, die auf extremem Leichtbau beruhten, zu vermeiden. Beim Großen Preis der USA im Jahr 2005 führte der Wettlauf in der Reifenentwicklung so weit, dass nach einem schweren reifenbedingten Unfall im Training der Reifenlieferant Michelin keine Reifen bereitstellen konnte, die mit ausreichender Sicherheit ein ganzes Rennen durchgehalten hätten. Infolgedessen gingen nur die 6 Fahrzeuge an den Start, die mit Bridgestones fuhren. Als Folge wurden ab der Saison 2006 Reifenwechsel in Rennen und Qualifying wieder gestattet, stattdessen limitiert man nun die maximale Anzahl verwendeter Reifen pro Rennwochenende.
Da man gerne den Wettkampf der Rennställe wieder in den Vordergrund stellen würde, wurde in der Formel 1 ab 2007 nur noch ein einheitlicher Reifenlieferant für alle Teams zugelassen. Von 2007 bis einschließlich 2010 war dies Bridgestone. Seit 2011 ist wieder Pirelli exklusiver Lieferant der Formel 1.
Nachdem in der Formel 1 die Kurvengeschwindigkeiten immer höher wurden und die damit verbundenen Gefahren als nicht mehr akzeptabel galten, wurde ein Längsrillenprofil verordnet. Wahrscheinlich hätte eine Beschränkung der Reifenbreite denselben Effekt gehabt, aber so wurde eine gewisse optische Kontinuität gewahrt. Durch konsequente Weiterentwicklung stiegen die Kurvengeschwindigkeiten aber trotz Rillenreifen noch immer weiter an, so dass die Verordnung dieses Profils mit der Saison 2009 aufgehoben wurde und seither wieder Slicks zugelassen sind.
Das Reglement schreibt als maximalen Felgendurchmesser 13 Zoll vor. Die maximale Breite (vorne und hinten unterschiedlich) ist ebenfalls festgelegt.
Hersteller und ehemalige Hersteller von Rennreifen im Automobilsport
- Avon, eine Marke der Cooper Tire & Rubber Company, früher der Avon (1997 wurde die Reifensparte Avon Tyres Limited an Cooper verkauft)
- Barum
- BFGoodrich
- Bridgestone
- Continental (1954/55 mit Mercedes Silberpfeilen)
- CooperTires, eine Marke der Cooper Tire & Rubber Company
- Dunlop
- Englebert
- Falken Tire, eine Marke der Sumitomo Rubber Industries, Ltd.
- Federal Tire, eine Marke der Federal Corporation
- Fedima, Spezialisiert auf Off-Road Reifen
- Firestone
- Goodyear
- Hankook
- Reifenwerke Heidenau, Kartreifen made in Germany, früher Pneumant[2]
- Hoosier Racing Tire Corp
- Kléber, Marke der Pneumatiques, Caoutchouc Manufacturé et Plastique Kléber-Colombes, seit deren Übernahme Marke der Michelin
- Kumho Tire
- Matador
- Michelin
- Mickey Thompson Performance, gegründet von Mickey Thompson
- M&H Racemaster, eine Produktlinie der M and H Tires
- PHOENIX Race Tires, Mitte der 1990er als eigenständige Gesellschaft gegründet zwecks Auslagerung der Drag-Racing-Division der Firestone Tire & Rubber Company, im Jahr 2008 aufgekauft von der Coker Tire Company, Inc. und seitdem eine Marke letzterer
- Pirelli
- Silverstone Berhad
- Toyo
- Yokohama
Reifengrößen
Während bei Autoreifen die Größenangaben einheitlich und durch Verordnungen geregelt ist, haben Rennreifen meist je nach Hersteller verschiedene Dimensionen. Gemeinsamer Nenner ist aber doch der Felgendurchmesser, der in Zoll angegeben wird, und an letzter Stelle steht. Die Breite kann in Zoll oder metrisch angegeben sein. Der Durchmesser oder Abrollumfang ebenso. Ein typisches Beispiel für einen Avon-Slick kann sein:
- 6.6/19.5 × 14
Dabei bedeutet 6.6 die Reifenbreite in Zoll, entsprechend 16,8 cm. 19.5 den Durchmesser von 49,53 cm und 14 den Felgendurchmesser, der allgemein in Zoll angegeben ist. Die Angabe des Durchmessers in Zoll signalisiert, dass der Reifen in Diagonalbauweise hergestellt wurde. Die Gummimischung, die je nach Renndistanzeignung unterschiedlich hart ausfällt, wird in einer herstellerspezifischen Nomenklatur zusätzlich zu der eigentlichen Größenangabe vermerkt.
Michelin Rennreifen:
- 18/67-17 S1826B
Aufbau einer Slickbezeichnung: 18/67-17 S1826B:
18 = Reifenbreite in cm
67 = Außendurchmesser in cm
17 = Nenndurchmesser in Zoll
S1826B = Referenz für Karkasse und Gummimischung
19/67-420 : 420 = Nenndurchmesser in mm; 420 mm = 16,5 Zoll.
- 210 / 620 R17
210 = Reifenbreite in mm
620 = Außendurchmesser in mm
R = Radialreifen (Gürtelreifen)
17 = Nenndurchmesser der Felge in Zoll
Radrennreifen
Rennreifen für den Straßen- oder Bahnradsport werden in Richtung höherem Grip und niedrigem Rollwiderstand optimiert, während der Verschleiß hier untergeordnete Bedeutung hat.[3] Die Reifen werden dazu sehr schmal ausgeführt bei gleichzeitig verstärkter Konstruktion, um hohe Innenluftdrücke zur Minderung des Rollwiderstandes zu erlauben. Die Laufstreifenmischung wird in Richtung höherem Grip optimiert und in der Regel profillos gestaltet.
Für Trial-, Outdoor- und Offroad-Wettbewerbe (Downhill) finden hingegen breitere, profilierte Reifen Verwendung. Je nach Witterung und Bodenbeschaffenheit können dabei unterschiedliche Profile und Gummimischungen zum Einsatz kommen.
Rennreifen beim Drag Racing
Beim „Drag Racing“ (einer Motorsportart, bei der es um die maximale Beschleunigung geht) sind die Anforderungen, besonders an die Hinterräder, enorm. Die Reifen sind speziell an die Anforderungen, die die Rennen, die auf zusätzlich mit Gummi und Kleber präparierten Strecken ausgetragen werden, angepasst. Zurzeit (Stand 2020) ist in der obersten Klasse, der so genannten Top Fuel Kategorie nur ein Reifenfabrikat für zugelassen: Der „Goodyear Eagle Dragway Special“ Dieser Reifen ist bis 563 km/h zertifiziert.
Die Hinterreifen sind mit 36,0 × 17,5–16 riesig und haben einen Umfang von ca. 3 Metern. Die Reifen sind mit einem sehr niedrigen Druck von nur 0,6 bar gefüllt. Sie sind so konstruiert, dass sie sich in Durchmesser und Breite bei zunehmender Geschwindigkeit verändern. Der statische Durchmesser von etwa 92 cm vergrößert sich auf 150 cm, während die Breite von 46 cm auf circa 26 cm schrumpft. Dieser Effekt führt zu einem „variablen Übersetzungsverhältnis“ bei der Geschwindigkeit (zurückgelegte Strecke pro Reifenumdrehung). Die Flanken der Reifen sind so konstruiert, dass sie sich beim Beschleunigen gewissermaßen „falten“, da sich die Felge des Rades bei der anfänglichen Beschleunigung schneller dreht als der Reifen und die Seitenwände. Die daraus entstehende Verwindung wird als „Wrapping“ bezeichnet. Wenn der Reifen maximal „wrapped“, ist der Kontakt mit der Strecke so lang wie möglich und bietet maximale Traktion. Dieses Phänomen lässt sich in zahlreichen Super-Slow-Motion-Videos gut beobachten. Sobald der TF die Startlinie verlassen hat, werden die Reifen schnell höher und somit schmäler, was zu einem geringeren Kontakt mit der Streckenoberfläche führt. Zu Beginn dieses Prozesses kann es zu einem sogenannten „Tyre Shake“ (Reifenrütteln) kommen. Dessen Ursache ist, dass der Reifen sich nicht aus der Verwindung löst, sondern sich in diesem Zustand sozusagen selbst „überrollt“ und das Auto dabei heftig durchschüttelt.[4][5] US-Profi-Teams verwenden einen Hinterreifen für 4 bis 5 Läufe (also etwa 2 Kilometer). Ein Pkw-Serienreifen für den EU-Markt hat eine Laufleistung von rund 25.000 bis 50.000 km. Ein TF-Rearslick kostet etwa 500-600 US$.
Die Vorderreifen haben einen Durchmesser von 3 Inches (7,6 cm) und sind auf einem 17-Inch-Rad (43 cm) montiert. Die Reifendrücke variieren zwischen 70 und 100 psi (4,8 bis 6,8 bar). Beim Start haben sie im Gegensatz zu den Hinterreifen einen „ruhigen Job“, da sie oft für 60 Fuß oder mehr in der Luft sind. Auch diese Reifen sind bis 560 km/h zertifiziert und werden in der Regel für etwa 20 Läufe oder etwa 5 Meilen eingesetzt.
Die Reifen werden aus einer sehr hitzebeständigen und widerstandsfähigen Gummimischung mit der Bezeichnung „D2A“ hergestellt. In der Mitte des Reifens beträgt die Dicke dieser Mischung etwa 0,20 Inch (5,08 mm). Das ist weniger als 1 % der gesamten Reifenstruktur. Das tragende Gerüst ist eine Gewebekarkasse, die hauptsächlich aus Nylon besteht und die erforderliche Flexibilität beziehungsweise Verformbarkeit des Reifens gewährleistet. Der Reifenverschleiß wird durch kleine Löcher im Gummi gemessen, anhand derer das Team abschätzen kann, wie stark die Lauffläche noch ist und wann ein Wechsel erforderlich ist.[4][5]
Obwohl „Reifenwärmer“ für TF-Dragster erhältlich wären, hat sich der Burn-out als Hauptmethode für die Temperaturerhöhung der hinteren Slicks durchgesetzt. Dabei fährt der Dragster durch eine kleine Menge Wasser und lässt danach die Reifen durchdrehen, wodurch sie zu qualmen beginnen. Bei diesem Vorgang steigt die Temperatur auf bis zu 120 °C. Die „hohe Kunst“ besteht im Folgenden darin, die Wärme danach bis zum eigentlichen Start im Reifen zu halten, indem der Fahrer mit Hilfe seines Einweisers das Auto in den eigenen „heißen“ Gummispuren zurücksteuert, die er gerade gelegt hat, und weitere Wärme (und Traktion) hinzuzufügt, indem er altes „Gummi-Compound“ von seinen Reifen abschrubbt und frisches Gummi für zusätzlichen Grip auf die Bahn legt. Nach einem Lauf kann die Reifentemperatur kurzzeitig 160 °C bis 180 °C betragen, nicht wegen der Reibungswärme beim Burn-out, sondern in erster Linie wegen der enormen „Walkarbeit“ (mechanische Beanspruchung/Verformung) des Reifens.[4][5]
Weblinks
- Tabelle für Dunlop-Rennreifen
- Topfuel dragster race slow motion Sehr gut zu sehen, die sog. „tire distortion“. Auf YouTube. Abgerufen am 16. Juli 2020
- We Break down the Physics of Dragster Tires. Artikel über Dragsterreifen. Abgerufen am 16. Juli 2020 (en)
Einzelnachweise
- Wolfgang Weber: Fahrdynamik in Perfektion 1. Auflage. Motorbuch Verlag, Stuttgart 2009, ISBN 978-3-613-03128-9. S. 209
- Reifenwerk Heidenau. Abgerufen am 12. Januar 2022.
- https://www.continental-reifen.de/fahrrad/technologie/race
- Dan Welberry: Top Fuel Dragster / Owner's Workshop Manual. Hrsg.: Haynes Publishing. Haynes Publishing, Somerset, UK 2014, ISBN 978-0-85733-265-3, S. 44–46.
- Hockenheim-Ring GmbH: Motodrom Insight / Das offizielle Hockenheimring Magazin. Hrsg.: Hockenheim-Ring GmbH. Ausgabe 2020. Hockenheim 2020, S. 23.