Innovativer Reifen für neuartigen Monoposto von Michelin

28/05/14

Die Reifen für den Spark-Renault SRT_01E entwickelte Michelin laut dem technischen Lastenheft der FIA-Ausschreibung aus dem März 2013. Das innovationsorientierte, offene Regelwerk lässt der Kreativität viel Raum. Dazu Serge Grisin, Projektleiter Formel E bei MICHELIN Motorsport: „Wir wollten maßgeblich zum Gesamtkonzept beitragen und haben daher die Entwicklung der Formel E in mehrerer Hinsicht begleitet. So haben wir uns freiwillig Vorgaben auferlegt, die weitere Entwicklungsfortschritte ermöglichen.“
Einzigartiges Profil und neue Vielseitigkeit
Eine der wichtigsten Besonderheiten des Formel-E-Reifens ist seine Vielseitigkeit. Für Grisin eine besonders wichtige Eigenschaft: „Damit im Rennen weniger Reifen benötigt werden und um eine engere Verbindung zum Serienreifen zu schaffen, haben wir uns auf einen Reifen konzentriert, der sowohl auf trockener als auch auf nasser Fahrbahn einsetzbar ist. So sind die Fahrer nur auf einen Reifentyp angewiesen und können damit sämtliche Rennen unter allen Rennbedingungen bestreiten. Dadurch müssen wir auch weniger Reifen herstellen und transportieren. Gleichzeitig fallen für die Herstellung weniger Rohstoffe und ein geringerer Energiebedarf an.“ Reglement sieht vor, dass die Piloten für jedes ihrer beiden Fahrzeuge nur jeweils einen Satz Reifen pro Rennen verwenden.
Natürlich muss Michelin auch Sicherheit und Performance gewährleisten, wie Grisin betont: „Der Reifen nähert sich zwar der Vielseitigkeit eines Straßenreifens an, er ist aber immer noch ein vollwertiger Rennreifen. Wir wollen ein Leistungsniveau erreichen, das mit einem Slickreifen auf trockener und mit einem Regenreifen auf nasser Piste vergleichbar ist.“ Dafür stützten sich die MICHELIN Motorsport Ingenieure auf den „Hybridreifen“, der bei den 24 Stunden von Le Mans zum Einsatz kommt, und entwickelten dieses Konzept weiter. „Kein anderer Reifen mit profilierter Lauffläche bietet das gleiche Leistungsniveau wie der MICHELIN Pilot Sport EV“, betont Nicolas Goubert, Technischer Leiter bei MICHELIN Motorsport.
Neue Reifengrößen für Monoposto-Rennwagen
Markantes Merkmal der neuen Rennreifen ist die Dimension. Die FIA folgte der Michelin Empfehlung und setzt in der Formel E erstmals in einer FIA-Rennserie für Monopostos Reifen mit einem Innendurchmesser von 18 Zoll ein. Eine Reifengröße, die der Bereifung von Sportwagen entspricht. „Die Supersportwagen der größten Automobilhersteller sind schon jetzt mit Hybridantrieben ausgestattet“, erläutert Goubert. „Der neue Porsche 918 Spyder beispielsweise kann bereits mehrere Kilometer rein elektrisch zurücklegen. Damit wird der hohe Stellenwert energieeffizienter Reifen für die neue Fahrzeuggeneration deutlich.“
Die neue Reifengröße, schmaler und höher als die gängigen Monoposto-Reifen2, ist das Resultat der Grundlagenforschung. Ziel war es, den Rollwiderstand zu senken und damit die Energieeffizienz zu erhöhen. Beim Abrollen verformt sich der Reifen und erwärmt sich durch den Reibungskontakt mit der Fahrbahn. Die dabei freigesetzte Energiemenge hängt unter anderem von der Reifenbreite ab. „Dies ist für ein Elektrofahrzeug eines der wichtigsten Kriterien, denn es beeinflusst direkt die Reichweite“, erklärt Serge Grisin. „Schmalere Reifen reduzieren automatisch den Rollwiderstand, da weniger Reibung entsteht. Gleichzeitig verbessern sich die aerodynamischen Eigenschaften. Wir arbeiten intensiv auf diesem Gebiet und machen große Fortschritte. Die Formel E ist für die Michelin Gruppe eine technologische Triebfeder ohnegleichen.“
Optimierte Haftung
Wichtiges Entwicklungsziel war ein Reifen, der auf die Fahrbahnbeläge der Formel-E-Rennstrecken optimal abgestimmt ist. „Als wir die Reifenkonfiguration festlegen mussten, kannten wir den genauen Verlauf der Rennstrecken noch nicht“, so Grisin. „Wir wussten allerdings, dass die Rennen in Stadtzentren mit unterschiedlichen Fahrbahnbelägen und schwacher Haftung ausgetragen werden. Dies ist auf zahlreiche Verschmutzungen und Fahrbahnmarkierungen zurückzuführen. Darüber hinaus werden dort in der Regel niedrigere Geschwindigkeiten als auf einer Rennstrecke gefahren. So wird durch den geringeren aerodynamischen Abtrieb, der sich proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit erhöht, weniger Grip erzeugt. Daher ist eine gute Haftung des Reifens zwingend nötig. Die Haftungseigenschaften stellten neben den spezifischen Eigenschaften der elektrisch angetriebenen Fahrzeuge die größte Herausforderung dar.“
Was die Haftungseigenschaften betrifft, nutzten die MICHELIN Motorsport Ingenieure ihre Erfahrungen, die sie auf städtischen Rennstrecken in Nordamerika bei der Austragung der American Le Mans Series gesammelt hatten. Darüber hinaus verfolgte Michelin als weiteres ehrgeiziges Ziel den Verzicht auf Heizdecken, da diese zusätzlich Energie benötigt hätten. Mit Heizdecken werden üblicherweise bei allen anderen Motorsportdisziplinen die Reifen vor dem Einsatz auf die richtige Betriebstemperatur vorgewärmt. Diese Entscheidung unterstreicht den Ansatz von MICHELIN Motorsport und Formula E Holdings, größtmögliche Energieeinsparungen zu erzielen und sich den Einsatzbedingungen von Straßenreifen im Alltag so weit wie möglich anzunähern.
Optimal abgestimmt auf rein elektrische Fahrzeuge
Neben den Fahrbahnbelägen in den Städten galt es bei der Formel-E-Reifenentwicklung, auch den rein elektrischen Antrieb der Fahrzeuge zu berücksichtigen. Dabei ging es nicht nur darum, die Reichweite zu erhöhen: „Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor haben die E-Boliden von Beginn der Beschleunigung an ein konstantes Drehmoment“, erklärt Grisin. „Dies wirkt sich zwangsläufig auf das Handling des Reifens aus – und zwar über die Gummimischung wie auch das Profil. Dabei konnten wir auf die Erfahrungen zurückgreifen, die wir in Experimenten mit ,rennsport-orientierten‘, elektrisch angetriebenen Prototypen gesammelt hatten. Diese Daten waren zwar nicht direkt übertragbar, erlaubten uns aber, belastbare Hypothesen zu formulieren, bevor wir in der Formel E mit den Fahrversuchen begannen.“
Bereits im Projekt DeltaWing bei den 24 Stunden von Le Mans 2012 musste Michelin einen sehr spezifischen Reifen für ein Fahrzeug entwickeln, das physisch noch gar nicht existierte. „Wie für den DeltaWing arbeiteten wir in der ersten Entwicklungsphase sehr viel mit unseren Simulations-instrumenten“, erklärt Grisin. „Damit entwickelten wir einen Prototyp, der dem möglichen Ziel schon sehr nahe kommt. Bis Ende April musste alles fertig sein – unmittelbar bevor die Teams ihre Autos übernahmen.“
Unverwechselbarer Samt-Look
Neben seiner ungewöhnlichen Größe weist der Formel-E-Reifen eine weitere sofort sichtbare Besonderheit auf: den Samt-Look auf einem Teil der Flanke. Zu verdanken ist er der MICHELIN Velvet Technology. Das neue Verfahren erzeugt durch eine lichtabsorbierende Mikro-Geometrie auf einigen Teilen der Außenflanke Schatten, die dem Reifen seine unverwechselbare Optik verleihen. Diese Signatur ziert auch den neuen MICHELIN Pilot Sport Cup 2, den das Unternehmen speziell für den straßenzugelassenen Ferrari 458 Speciale und den Porsche 918 Spyder entwickelt hat.
Vernetzter Reifen
In der Flanke des neuen Formel-E-Reifens ist darüber hinaus ein RFID-Chip (Radio Frequency Identification Device) eingebaut. Damit lässt sich jeder Rennreifen elektronisch identifizieren. Dies erleichtert die Kontrolle der eingesetzten Reifen, da laut Reglement die Anzahl begrenzt ist. „Durch den RFID-Chip können wir unsere Reifen von der Herstellung über den Einsatz auf der Rennstrecke bis zu ihrer Rückkehr ins Werk zurückverfolgen. Diese Daten wurden bisher mithilfe eines einfachen Strichcodes und der Erfassung durch ein optisches Lesegerät erfasst. Dank RFID-Chip haben wir nun einen kommunizierenden Reifen“, sagt Grisin.
Beim industriellen Einsatz dieser Technologie spielt Michelin eine Vorreiterrolle – in der Auto- wie auch in der Nutzfahrzeugsparte. Die Michelin Patente für diesen Bereich sind seit 2013 freigegeben, sodass eine weltweit einheitliche Norm festgelegt werden kann. Zum ersten Mal wird nun ein solcher Chip bei einer internationalen Rennserie für Monoposto-Boliden eingesetzt. „Diese Technologie bietet viele Einsatzmöglichkeiten“, erläutert Serge Grisin. „Die Identifizierung der Reifen stellt nur einen ersten Schritt dar. Nun steht der Weg zu weiteren Anwendungen offen und die elektronischen Speichermöglichkeiten können vollständig genutzt werden. Vorstellbar ist beispielsweise, Daten über das Fahrverhalten und die Nutzungsbedingungen des Reifens zu erheben und die RFID-Chips zusammen mit Temperaturfühlern und Luftdrucksensoren einzusetzen. So könnten alle Informationen über die gesamte Lebensdauer der Reifen hinweg erfasst werden und stünden dauerhaft zur Verfügung.“
So trägt der MICHELIN Pilot Sport EV in mehrerlei Hinsicht dazu bei, den Motorsport durch die Formel E zu verändern.