Entwicklung eines Prüfverfahrens für Reifenmessungen auf Schnee im Labor: Berichte aus der Fahrzeugtechnik

Zur Weiterentwicklung und Bewertung von Reifen ist eine exakte messtechnische Erfassung unterschiedlicher Eigenschaften erforderlich. Für Winterreifen sind in diesem Zusammenhang die maximal übertragbaren Kräfte in Längs- und Querrichtung auf Schnee besonders relevant. Bis heute werden Versuche zu deren Bestimmung beinahe ausschließlich unter freiem Himmel durchgeführt. Damit unterliegen die erfassten Ergebnisse einer Vielzahl von Einflussparametern, die sich mitunter sowohl schnell, wie auch erheblich ändern können. Besonders kritisch sind die Temperatur und die Sonneneinstrahlung, welche die Tribologie in der Kontaktfläche maßgeblich beeinflussen. Die Bewertung von Messergebnissen, welche unter schwankenden Umgebungsbedingungen aufgenommen wurden, ist im Allgemeinen schwierig. In einem Laborprüfstand können die meisten Randbedingungen exakt eingestellt und konstant gehalten werden. Basierend auf dieser Idee wurde ein solcher Prüfstand aufgebaut und ein Verfahren zur Bewertung von Reifen aufgrund der maximal übertragbaren Kräfte auf Schnee entwickelt. Da natürlicher Schnee am Standort des Labors in Karlsruhe weder ausreichend, noch in reproduzierbarer Qualität vorhanden ist, wurde eine Anlage zur Herstellung von Kunstschnee mit Hilfe flüssigen Stickstoffs integriert. Neu konstruierte, mechanischhydraulische Komponenten gewährleisten, dass aus dem pulvrigen Kunstschnee mittels eines aufwändigen Komprimierungsverfahrens eine "festgefahrene" Oberfläche hergestellt werden kann, die hinsichtlich ihrer mechanischen und tribologischen Eigenschaften mit den Schneedecken auf üblichen Teststrecken vergleichbar ist. Die Anlage und das exakt reglementierte, mehrstündige Verfahren zur Herstellung der Schneedecke ermöglichen es, unabhängig von äußeren Wetter- oder Witterungseinflüssen zu jeder Jahreszeit eine gleichmäßige Testoberfläche reproduzierbar herzustellen. Ungeachtet dieser günstigen Voraussetzungen zeigt die wissenschaftliche Arbeit, dass nicht nur die Anlagenkomponenten, sondern auch das Prüfverfahren von elementarer Bedeutung für die Qualität der Messergebnisse sind. Hauptursache ist die geringe Größe von nur etwa 3,5 m2 , der hier in einer Innentrommel zur Verfügung stehenden Oberfläche. Die "American Society for Testing Materials" empfiehlt knapp 13.000 m2 Schneefläche zur Durchführung derartiger Tests. Das hier neu entwickelte Verfahren beweist, dass sich dennoch reproduzierbare Ergebnisse erzeugen lassen, welche mit Fahrzeugversuchen gut korre­lieren. Die Auflösegenauigkeit ist dabei vergleichbar - jedoch nicht prinzipiell höher - als jene, der zum Vergleich durchgeführten "konventionellen" Untersuchungen auf Prüfstrecken in Skandinavien.