Reifenaufbau

Für die Fotos zu diesem Beitrag ließ Dr. Henrik Lange einen ausgemusterten 205/55 R16 mit der Bandsäge quer teilen. Die Säge brauchte länger als gedacht, der Stahlcord lief heiß und der Werkstattraum roch nach verbranntem Gummi. Im Schnitt glänzte das Messing der Cords, und die Lagen lagen nicht sauber wie Schichten in einer Torte, sondern waren verwoben, verklebt, ineinander übergegangen. Im Schnitt eines Reifens liegt nichts nebeneinander, alles ist verbunden: Textil, Stahl und Gummi arbeiten als ein Bauteil. Diesen Satz haben wir an dem Nachmittag mehrfach gesagt.

Reifenaufbau im Überblick: Von innen nach außen

Ein Radialreifen besteht von innen nach außen aus dem Innerliner, der Karkasse, dem Wulst mit Stahlkern, dem Stahlgürtel mit Bandage, der Lauffläche und der Seitenwand. Jede Schicht hat eine Aufgabe: abdichten, tragen, halten, stabilisieren, haften, schützen. Zusammen bilden sie den Teil des Autos, der als einziger die Straße berührt.

Bauteil	Material	Aufgabe
Innerliner	Butylkautschuk	luftdichte Innenschicht, ersetzt den Schlauch
Karkasse	Rayon- oder Polyestercord in Gummi	tragendes Gerüst, nimmt zusammen mit dem Luftdruck die Last auf
Wulst	Stahldrahtkern, Kernprofil aus synthetischem Kautschuk	Sitz auf der Felge, Abdichtung am Felgenhorn
Stahlgürtel	vermessingter Stahlcord, meist zwei Lagen	Form- und Fahrstabilität, geringerer Rollwiderstand
Bandage	Nylon-Schnur in Gummi	hält den Gürtel bei hoher Drehzahl in Form
Lauffläche	Natur- und Synthesekautschuk, Cap und Base	Kontakt zur Straße, Haftung, Abrieb
Seitenwand	Naturkautschuk	schützt die Karkasse, trägt die Kennzeichnung

Die Lagen unterscheiden sich im Material, aber nicht im Prinzip: Gummi bindet, Textil und Stahl tragen. Das erklärt, warum ein Reifen erst durch den Luftdruck zum Bauteil wird. Ohne Druck liegt die Karkasse schlaff, und kein Gürtel der Welt macht daraus ein Rad.

Innerliner, Karkasse und Wulst: Das Innenleben

Der Innerliner ist die unscheinbarste Schicht und eine der wichtigsten. Er besteht aus Butylkautschuk, der Luft zwar nicht vollständig, aber sehr gut zurückhält. Seit er den Schlauch ersetzt hat, fahren Pkw schlauchlos, und ein Nagel in der Lauffläche bedeutet nicht mehr den sofortigen Druckverlust, weil das Gummi einen steckenden Nagel zunächst dicht umschließt. Trotzdem wandert über Monate etwas Luft durch das Gummi, weshalb wir eine monatliche Druckkontrolle empfehlen, die Richtwerte liefert der Reifendruck-Rechner.

Die Karkasse ist das Skelett. Sie besteht aus einer oder zwei Lagen Textilcord, meist Polyester oder Rayon, die von einem Wulst zum anderen laufen. In Radialbauweise verlaufen die Fäden quer zur Laufrichtung, im rechten Winkel zur Mittellinie der Lauffläche. Die Dichte des Gewebes wird in Fäden pro Zoll angegeben, und sie bestimmt, wie viel Last die Karkasse bei welchem Druck trägt. Bei Lkw wird häufig Stahl eingesetzt, bei Pkw reicht Textil. Reifen mit dem Kürzel XL (Extra Load) oder Reinforced tragen bei gleicher Größe mehr, weil Karkasse und Wulst verstärkt sind und sie mit etwas höherem Druck laufen. Der Tausch eines XL-Reifens gegen einen Standardreifen an einem schweren Fahrzeug ist deshalb keine Preis-, sondern eine Zulassungsfrage.

Der Wulst sitzt auf der Felge und hält den Reifen dort fest. Sein Kern ist ein Bündel Stahldraht in Kautschuk, darüber sitzt das Kernprofil, ein Keil aus synthetischem Kautschuk, der das Federverhalten beeinflusst. Ein Wulstverstärker aus Nylon oder Aramid stabilisiert den Bereich seitlich, ein Wulstschutz verhindert das Durchscheuern am Felgenhorn. Beim Aufziehen auf die Felge muss der Wulst über das Felgenhorn geführt werden, ohne dass der Stahlkern Schaden nimmt, und genau an dieser Stelle zahlt sich Werkstattroutine aus. Der Ablauf steht im Beitrag zur Reifenmontage.

Gürtel und Bandage: Warum der Reifen rund bleibt

Über der Karkasse liegt der Gürtel. Bei Pkw-Reifen sind es meist zwei Lagen aus feinem Stahlcord, die sich in einem spitzen Winkel kreuzen. Der Stahl ist vermessingt, damit er nicht rostet und besser am Gummi haftet. Der Gürtel stabilisiert die Lauffläche, hält die Aufstandsfläche flach auf der Straße und senkt den Rollwiderstand, weil sich der Reifen weniger walkt. Es ist das Bauteil, das den Radialreifen vom Diagonalreifen trennt.

Die Radialbauweise geht auf Michelin zurück, das Unternehmen meldete sie 1946 zum Patent an, der Michelin X kam wenige Jahre später auf den Markt. Der Gedanke war einfach und der Effekt groß: Die Karkasse darf in der Flanke weich sein, solange der Gürtel die Lauffläche steif hält. Das senkt Wärmeentwicklung und Abrieb und verlängert das Reifenleben. Seit Jahrzehnten ist sie bei Pkw Standard, und Diagonalreifen begegnen Ihnen meist nur noch an Anhängern und Oldtimern.

Auf dem Gürtel liegt die Bandage, eine einzelne Nylon-Schnur, die ohne Überlappung von einer Seite zur anderen gewickelt wird. Sie verhindert, dass der Gürtel bei hoher Drehzahl wächst, und verbessert die Hochgeschwindigkeitstauglichkeit. Je höher der Geschwindigkeitsindex, desto wichtiger wird sie, und bei Hochleistungsreifen wird sie oft verstärkt ausgelegt. Wir empfehlen, den Index der Fahrzeugpapiere nie zu unterschreiten.

Lauffläche, Schulter und Seitenwand: Wo der Reifen arbeitet

Die Lauffläche besteht aus zwei Schichten. Die Cap hat den Kontakt zur Straße und trägt das Profil, sie bestimmt Haftung und Abriebfestigkeit. Die Base darunter senkt den Rollwiderstand und dämpft Stöße zur Karkasse. Beide bestehen aus Natur- und Synthesekautschuk, aber in unterschiedlichen Rezepturen, und genau dieser Mischungsunterschied entscheidet über Nassgrip, Abrieb und Winterverhalten. Wie die Mischung zusammengesetzt ist, beschreibt der Beitrag zur Gummimischung.

Das Profil selbst besteht aus Blöcken, Rillen und Lamellen. Die Längsrillen leiten Wasser ab, die Querrillen packen auf Schlamm und Schnee, und die Lamellen, feine Einschnitte in den Blöcken, öffnen im Winter zusätzliche Kanten. Je mehr Lamellen, desto weicher der Block, und desto stärker unterscheidet sich ein Winter- von einem Sommerreifen.

Die Schulter ist der Übergang von der Lauffläche zur Seitenwand, der Bereich, in dem beim Einlenken die größte Last auf das Profil wirkt. Dort entsteht bei zu geringem Druck der typische Verschleiß, die Schultern laufen schneller ab als die Mitte. Reparieren lässt sich ein Reifen nur in der Lauffläche, und dort nur bei Einstichen bis höchstens 6 Millimeter, Schäden in Schulter oder Flanke sind nicht reparabel.

Die Seitenwand besteht aus Naturkautschuk, der Biegung verträgt, ohne zu reißen. Sie schützt die Karkasse und trägt die Kennzeichnungen, von der Größe über Last- und Geschwindigkeitsindex bis zum DOT-Code. Beim Runflat-Reifen ist sie verstärkt, sodass der Wagen auch ohne Luftdruck weiterrollt, die Konstruktion erklärt der Beitrag zu Runflat-Reifen. Bei BMW sind Runflat-Reifen verbreitet, welche Größen und Besonderheiten für den 3er gelten, steht je Generation unter Reifen für BMW 3er.

„Eine Beule in der Flanke ist kein Schönheitsfehler“, sagt Jens Albrecht, Werkstattmeister in Augsburg. „Dort hält nichts mehr außer dem Gummi, und Gummi allein hält keinen Druck von 2,5 bar aus.“

Herstellung: Von der Mischung zur Vulkanisation

Ein Reifen entsteht in Stationen. Zuerst werden Natur- und Synthesekautschuk mit Füllstoffen, Weichmachern und Chemikalien im Innenmischer zu bis zu zwölf Mischungen verarbeitet. Daraus entstehen Bänder und Platten: gummierte Textil- und Stahlcordbahnen, Laufflächen, Seitenwände. Auf der Aufbautrommel legt die Maschine Innerliner, Karkasse, Wulst, Gürtel, Bandage und Lauffläche zum Rohling übereinander, der noch klebrig und verformbar ist.

Station	Vorgang
Mischen	Kautschuk, Füllstoffe, Öle, Schwefel und Zusätze zu bis zu zwölf Mischungen
Kalandrieren	Textil- und Stahlcord werden mit Gummi ummantelt
Konfektion	Aufbautrommel legt die Bauteile zum Rohling zusammen
Vulkanisation	Heizform mit etwa 120 bis 160 Grad Celsius unter Druck
Prüfung	Sicht- und Rundlaufkontrolle, Kennzeichnung

Die Vulkanisation macht aus dem Rohling erst den Reifen. In der Heizform wird der Rohling unter Druck gegen die Profilform gepresst und auf etwa 120 bis 160 Grad Celsius erhitzt. Schwefel bildet dabei Brücken zwischen den Kautschukketten, und aus der klebrigen Masse wird ein elastischer Werkstoff, der nicht mehr fließt. Charles Goodyear fand das Prinzip 1839, und es ist bis heute der Kern der Reifenherstellung. Bei Pkw-Reifen dauert der Vorgang deutlich kürzer als die rund eine Stunde, die große Lkw-Reifen in der Presse bleiben.

Zum Reifenleben gehört auch das Altern. Von der ersten Stunde an wandern Weichmacher langsam aus dem Gummi, es verhärtet, und die Bindung zwischen den Lagen verändert sich, auch im Keller. Wir empfehlen ab dem sechsten Lebensjahr einen Check im Fachbetrieb und den Ersatz spätestens um das zehnte Jahr, unabhängig vom Profil.

Schäden erkennen: Was der Aufbau über Beulen, Alter und Druck verrät

Wer den Aufbau kennt, liest Schäden anders. Eine Beule in der Flanke ist ein gebrochener Cordfaden, eine Wölbung in der Lauffläche eine Gürtelablösung, ein Riss in der Schulter ein Zeichen für Alterung oder dauerhaft zu wenig Luft.

Zu wenig Luft beschleunigt die Alterung stark. Ein Reifen mit zu geringem Druck walkt stärker, die Flanke wird heißer, und Wärme zersetzt die Bindung zwischen Gummi und Cord. Das Ergebnis zeigt sich mit der Zeit als Ablösung. Besonders beansprucht sind Reifen an schweren Fahrzeugen: Ein Elektroauto wie das Tesla Model Y bringt hohes Gewicht und sofort anliegendes Drehmoment mit, darauf müssen Hersteller Karkasse, Gürtel und Mischung abstimmen. Die Besonderheiten der Baureihe stehen unter Reifen für Tesla Model Y.

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