Aus der Redaktion AutoRäderReifen – Gummibereifung
Wie funktionieren Auswuchtperlen ?
Warum wandern Auswuchtperlen im Reifen genau dorthin, wo sie Unwuchten ausgleichen?
Ein unruhiges Fahrverhalten, Vibrationen im Lenkrad oder ungleichmäßiger Reifenverschleiß – all das kann auf eine Unwucht im Rad hinweisen. Während in den meisten Werkstätten fest montierte Auswuchtgewichte verwendet werden, existiert eine dynamische Alternative: sogenannte Auswuchtperlen. Im Berufsschulunterricht für angehende Kfz-Mechatroniker stellten Schüler die Frage, warum sich diese Perlen scheinbar von selbst gegenüber der Unwucht im Reifen sammeln. Ihr Lehrer wandte sich mit der Frage an die Redaktion – wir baten Sascha Hohmann von der Universität Paderborn um eine fachlich fundierte Antwort.
Die Unwucht – kurz erklärt
Von einer Unwucht spricht man, wenn das Rad nicht gleichmäßig um seine Rotationsachse läuft. Ursache ist meist eine ungleichmäßige Massenverteilung im Reifen – zum Beispiel durch Abnutzung, Produktionsfehler oder Beulen. Physikalisch betrachtet liegt der Schwerpunkt des Rades dann nicht mehr exakt auf der Rotationsachse. Das führt zu Vibrationen, die man nicht nur im Fahrzeug spürt, sondern die auch zu vorzeitigem Verschleiß an Reifen, Fahrwerk und Lenkung führen können. Abhilfe schaffen Ausgleichsmassen, die das Rad wieder ins Gleichgewicht bringen – entweder fest montiert oder mobil, wie bei Auswuchtperlen.
So funktionieren Auswuchtperlen
Bei Auswuchtperlen handelt es sich um kleine Perlen aus gehärtetem Glas, die beim Aufziehen in den Reifen gegeben werden. Beim Fahren verteilen diese sich aufgrund der Zentrifugalkraft (Fliehkraft) an der Außenwand des Reifens – bei einem perfekten Reifen würden sie sich gleichmäßig verteilen, bei einer Unwucht sammeln sie sich auf der gegenüberliegenden Seite und gleichen diese aus.
Die Ursache dafür liegt in den schon angesprochenen Vibrationen. Bei einem Rad mit Unwucht sind die wirkenden Zentrifugalkräfte an der Stelle mit der größten Masse am größten. Dadurch gibt es immer, wenn diese Stelle Kontakt mit der Straße hat, einen kleinen Stoß, der sich auf das Rad und das ganze Auto überträgt – und eben auch auf die Ausgleichsperlen (rote Pfeile in der Abbildung). Mit jeder Umdrehung drückt dieser Stoß sie von der massereichen Stelle weg, bis sie sich an der gegenüberliegenden Seite sammeln. Hier sind die Stöße aus beiden Richtungen gleich groß und die Perlen sammeln sich, bis die Vibrationen aufhören. Falls sich zu viele Perlen ansammeln, gäbe es ein Ungleichgewicht auf der anderen Seite, und es würden wieder Vibrationen entstehen, die für eine neue, günstigere Verteilung der Perlen sorgen. Neue Unwuchten können so direkt während der Fahrt ausgeglichen werden.
Zusätzlich spielt hier noch die Elektrostatik rein: durch die Bewegung und die Reibung am Reifen werden die Perlen aufgeladen und bleiben zumindest kurzzeitig an der richtigen Stelle hängen, ähnlich wie man es von Styroporkügelchen kennt. Trotzdem hat das System den Nachteil, dass die Perlen sich nach jeder Fahrt neu anordnen müssen, daher werden sie bisher insbesondere bei Lkw genutzt, die lange Fahrten mit wenigen Stopps machen.