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Reifendruckkontrollsysteme (zu RDKS, RDK oder RDC[1] abgekürzt) engl. Tire pressure monitoring systems (TPMS) dienen der Überwachung des Reifendrucks bei Kraftfahrzeugen, um Unfälle durch fehlerhaften Reifendruck zu verhindern. Darüber hinaus lässt sich mit dem optimalen Reifendruck Kraftstoff sparen und unnötiger Reifenverschleiß vermeiden. Als Erweiterung zur reinen Überwachung haben Geländewagen und LKW in Südamerika gelegentlich eine Reifendruckregelanlage.

Bei direkten Systemen wir mit einem elektronischen Sensor im Reifen gemessen, bei indirekten Systemen werden Raddrehzahlschwankungen erfasst.

Indirekte SystemeBearbeiten

Indirekte Systeme schließen aus der Drehzahl der Räder auf einen Druckverlust. Zur Gewinnung der erforderlichen Daten wird auf die in Fahrzeugen vorhandenen Sensoren zurückgegriffen. Die Raddrehzahlen werden für ABS, ESP und ASR und mit einer Zahnscheibe und einem Hallgeber abgetastet. Indirekte Systeme sind daher in der Regel im ABS-/ESP-Steuergerät integriert, vereinzelt existieren auch Lösungen in eigenen Steuergeräten.

Indirekte Systeme nutzen zur Drucküberwachung zwei physikalische Effekte:

  • Abrollumfang: Im Falle eines Druckabfalls in einem Reifen verringert sich dessen Außendurchmesser, wodurch die Drehzahl dieses Rades in Relation zu den anderen ansteigt. Es wird also festgestellt, wenn ein Rad sich im Vergleich zu den anderen drei Rädern durch Luftverlust des Reifens schneller dreht. Dieser Drehzahlanstieg wird als Druckabfall interpretiert und der Fahrer wird gewarnt. Da dieser Effekt nur auf dem Vergleich der Raddrehzahlen untereinander basiert, wird ein gleichzeitiger Druckverlust in allen Reifen (z. B. durch vernachlässigte Reifendruckkontrolle durch den Benutzer) nicht erkannt.
  • Frequenzeffekt: Die Räder weisen einen charakteristischen Schwingungsmodus auf, der als Schwingung zwischen Reifengürtel und Felge interpretiert werden kann. Da diese Schwingung druckabhängig ist, kann bei einer Verschiebung dieser Schwingung auf einen Druckverlust geschlossen werden. Da dieser Effekt radindividuell ist, können hier auch Druckverluste an allen vier Reifen gleichzeitig (Diffusion) erkannt werden. Die Schwingungen werden durch den Hallgeber erfasst, der dafür deutlich hochfrequenter wie die Reifendrehzahl abgefragt werden muss.[2]

Bei allen indirekten Systemen muss bei einer Anpassung des Luftdruckes oder der Montage anderer Reifen ein Reset durch den Fahrer durchgeführt werden. Das System lernt dann das aktuelle Systemverhalten als Referenz. Das System beobachtet während der ersten Phase nach Reset die Raddrehzahlen und Frequenzen speichert diese. Im weiteren Fahrbetrieb werden dann die auftretenden Werte mit den gelernten Werten verglichen. Sobald eine bestimmte Veränderung auftritt, wird der Fahrer gewarnt. Somit werden bei beiden Effekten (Abrollumfang, Frequenzeffekt) Änderungen zum Soll-betrachtet – eine Anzeige des Drucks ist nicht möglich.

Die gesetzlichen Anforderungen nach ECE R64 und FMVSS 138 werden von den Systemen, die beide Effekte nutzen, erfüllt.[3] Namhafte Fahrzeughersteller haben diese Systeme homologiert und rüsten ihre Fahrzeuge serienmäßig damit aus.

Viele Zulieferer arbeiten an indirekten Reifendruckkontrollsysteme, bekannt sind vor allem NIRA Dynamics AB, Sumitomo Rubber Industries und DUNLOP TECH.

Als Erweiterung der Reifendruckkontrolle kann mit einer ähnlichen Software auch ein loses Rad erkannt werden, engl. Loose Wheel Indicator.[4]

Direkte SystemeBearbeiten

Reifendrucksensor von VDO für PKW
Vorderseite
Rückseite


Der aktive Sensor ist mit dem Ventil – das auch als Antenne dient – verbunden. Druckmesssystem, Elektronik und Spannungsquelle sind durch eine Vergussmasse im Gehäuse hermetisch verschlossen, so dass bei verbrauchter Spannungsquelle (ca. nach zehn Jahren bzw. 225.000 km) der Sensor komplett ausgetauscht werden muss.

Bei direkt messenden Systemen erfasst ein Drucksensor den Innendruck und die Lufttemperatur eines Reifens. Diese Informationen werden zusammen mit einem Identifikator in gewissen Intervallen über Funk an ein Steuergerät im Fahrzeug übertragen. Diese Systeme können schleichende oder auch plötzliche Druckverluste an allen Reifen erkennen, da sie direkt den Druck überwachen. Je nach Anzeigekonzept bekommt der Fahrer eine Information über den aktuellen Druckwert im Klartext, die er entweder ständig in der Anzeige sieht, oder über Knopfdruck abfragen kann oder auch nur eine Warnung bei zu geringem Reifendruck.

Für die Anbringung der Sensoren gibt es zurzeit folgende Systeme:

  • Im Erstausrüstermarkt:
  • Als Nachrüstlösungen:
    • Befestigung an der Felge mittels eines Stahl- oder Plastikbandes
    • Befestigung auf dem Ventil anstatt der Ventilkappe
    • Austausch des vorhandenen Ventils gegen ein Ventil mit integriertem Sensor

Für die Befestigung innen am Ventil werden die Funksensoren am Fußpunkt von speziell dafür vorgesehenen Metallventilen angeschraubt; dafür muss der Reifen demontiert werden; am einfachsten geschieht dies deswegen beim Montieren von neuen Reifen. Die Unwucht, die durch das Sensorgewicht (ca. 40 Gramm) entsteht, wird beim Auswuchten des Rads mit kompensiert. Um eine Drucküberwachung auch bei stehendem Fahrzeug beziehungsweise eine automatische Zuordnung der Modulpositionen zu gewährleisten, können die TPMS-Module mit einem Niederfrequenz-Signal angetriggert werden. Hierzu sind in den Radkästen Niederfrequenz-Antennen verbaut. Die Sensorbatterien haben eine Lebensdauer von etwa sieben bis zehn Jahren; danach muss der Sensor ersetzt werden, da die Batterien nicht gewechselt werden können. Es kommen Lithiumzellen zum Einsatz.[5]

Bei der Befestigung mittels eines Bandes ist zu bemerken, dass diese Art der Anbringung nur dann zuverlässig funktioniert, wenn sich an der Felge eine dünnere Stelle befindet und das Halteband fachmännisch angebracht wird, da es ansonsten zu einem „Verrutschen“ des Sensors oder einem Lösen des Bandes kommen kann. Hierdurch kann der Reifen innerhalb kurzer Zeit von innen zerstört werden. Aus diesem Grund findet das Befestigungskonzept mittels Band nur selten Anwendung.

Ventilkappen-Funksensoren werden auf Gummiventile anstatt der normalen Ventilkappen aufgeschraubt. Sie wiegen nur 10 Gramm (inkl. Batterie), und die Batterie kann einfach ausgewechselt werden. Beim Aufschrauben ist zu beachten, dass die Sensoren nicht aus der Felgenkontur herausragen dürfen; oft muss dazu einfach ein kürzeres Gummiventil montiert werden. Auch hier sollten die Räder mit den Sensoren ausgewuchtet werden. Die Ventilkappen-Sensoren kann man einfach von Sommer- auf Winterräder und umgekehrt wechseln. Die Vorteile bei diesen Systemen liegen in der einfachen Anwendung. Nachteilig ist, dass bei höheren Geschwindigkeiten das Ventil durch die auftretende Zentrifugalbeschleunigung stark belastet wird. Daher sind diese Systeme nur bei langsameren Fahrzeugen empfehlenswert. Für diese Nachrüstlösung finden sich verschiedene Anbieter im freien Handel.

Für zukünftige Systeme werden von verschiedenen Herstellern Module entwickelt, die direkt in den Reifen eingeklebt sind. Hierdurch werden Schwierigkeiten vermieden, die bei der Montage von Felgenmodulen auftreten können (z. B. Undichtigkeiten am Ventil oder Zerstörung bei der Montage). Weiterhin ergibt sich mit einer Modulposition am Reifen die Möglichkeit, Reifendaten an das Fahrzeug zu übertragen (z. B. DOT-Nummer oder Geschwindigkeitsindex). Mit Hilfe dieser Reifeninformationen können zum einen Regelsysteme wie Fahrdynamikregelung oder Antiblockiersystem angepasst werden, zum Anderen erhält der Fahrer komfortabel Informationen über seine Reifen. Grundsätzlich können auch diese Reifenmodule wie herkömmliche Module über Batterien mit Spannung versorgt werden. Es wird jedoch auch an µGeneratoren auf Piezobasis gearbeitet, die im Reifen die notwendige Betriebsspannung zum Betrieb der Module zur Verfügung stellen.

Vor- und NachteileBearbeiten

Die Vor- und Nachteile zwischen direkten und indirekten System sind im Wesentlichen die Kosten und der Funktionsumfang. Direkt messende Systeme benötigen im Gegensatz zu indirekten Systemen eigene Hardware in Form von Steuergerät und in jedem Reifen ein Sensormodul mit Batterie. Für einen zusätzlichen Satz (Winter)-Reifen kosten die Sensoren 250 bis 300 €, ebenso wenn die Batterien nach einigen Jahren leer sind.[6] Dadurch fällt auch zusätzlicher Elektroschrott an. Bei jedem Reifenwechsel müssen die Sensoren mit einem RDKS-Programmiergerät angelernt werden, daher kostet ein Reifenwechsel damit 50 bis 100 € mehr.[7]

Direkte Systeme sind daher teurer, funktionieren aber genauer. Indirekte Systeme nutzen Hardware, die wie beispielsweise ABS-Steuergeräte ohnehin im Fahrzeug vorhanden ist. Lediglich die Software wird erweitert. Dieser Kostenvorteil setzt sich im Betrieb fort, da keine Module mit leeren Batterien ausgetauscht werden müssen.

Eine Feldstudie fand, dass Autos mit Reifendruckkontrollsystem etwas seltener zu geringen Druck haben, als solche ohne. Ein signifikanter Unterschied zwischen den Systemen fand sich nicht.[8]

Die Funkübertragung bei direkten Systemen ist noch weitestgehend unverschlüsselt und unsigniert. Sie kann mit verhältnismäßig geringem Aufwand aus bis zu 40 m Entfernung abgefangen und ausgewertet werden.[9]

Das indirekte System kann mit einer Softwareerweiterung ein loses Rad erkennen.

Automarken mit indirektem System[10][7]Bearbeiten

  • Seat, Skoda, Mazda, Honda verbauten bisher nur indirekte Systeme.
  • Audi und VW haben in fast allen Modellen ein indirektes System, Ausnahme sind bei Audi wenige S- und R-Modelle, sowie manche A8 (D4) und bei VW der Touareg II und Crafter
  • Fiat hat fast nur indirekte Systeme.

Automarken mit ausschließlich direktem System[10][7]Bearbeiten

Peugeot und Citroen haben in günstigen Fahrzeugen indirekte und in teureren direkte Systeme installiert.

GesetzeslageBearbeiten

USABearbeiten

In den Vereinigten Staaten werden seit 2007 Reifendruckkontrollsysteme für alle Neufahrzeuge (PKW, LKW, Busse) mit einem zulässigen Gesamtgewicht bis zu 10.000 lbs (4.536 kg) gefordert. Die Gesetzesvorgabe des National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) FMVSS 138[11] beschreibt außerdem die genauen Anforderungen, die von direkten und bedingt von indirekten Systemen erfüllt werden müssen.

EUBearbeiten

In Europa leitete die Europäische Union durch die EU-Verordnung Nr. 661/2009[12] eine ähnliche Gesetzgebung ein. Mit der am 19. August 2010 in Kraft getretenen ECE-Regelung Nr. 64[13] müssen seit dem 1. November 2012 alle neu homologierten Fahrzeugmodelle mit einem Reifendruckkontrollsystem ausgestattet sein. Seit 1. November 2014 ist ein solches System für alle Neuwagen beim Verkauf vorgeschrieben.

In Österreich will das BMVIT drei Jahre Übergangsfrist gewähren: Vor 1. November 2017 wird ein fehlendes oder defektes Kontrollsystem bei der §-57a-Überprüfung noch als leichter Mangel gewertet, das Kfz (Pkw oder leichtes Nfz) erhält also das „Pickerl“ und darf weiterfahren, danach als schwerer Mangel, der behoben werden muss. Ein Reserve- oder Notrad benötigt kein Druckkontrollsystem.[14][15][16]

WeblinkBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. BMW Motorrad Deutschland: Reifen Druck Control (RDC). Abgerufen am 14. März 2018.
  2. Patent EP1272365: Reifendruckschätzung. (PDF).
  3. Robert Sünder: Entwicklung eines optimierten Verfahrens zur Reifenabsicherung für indirekte Reifendruckkontrollsysteme. Hrsg.: Prof. Dr.-Ing. Günther Prokop. Cuvillier Verlag, 2018, ISBN 978-3-7369-9712-7 (cuvillier.de [PDF]): „Sowohl die direkten als auch die in der vorliegenden Arbeit diskutierten indirekten Systeme der 2. Generation erfüllen die gesetzlichen Anforderungen in den USA sowie in der EU.“
  4. Patent DE102015000998: Erfassung eines losen Rades.
  5. Johannes Wiesinger: Reifendruckkontrollsysteme RDKS. In: www.kfztech.de. Abgerufen am 25. April 2016.
  6. Winterreifen: Teurer Spaß dank Reifendrucksensoren. In: Deutsche Handwerks Zeitung. 13. November 2017, abgerufen am 3. November 2019.
  7. a b c Lena Trautermann: RDKS-Pflicht: Reifenwechsel mit Reifendruckkontrollsystem. In: Autobild. 11. September 2018, abgerufen am 31. Oktober 2019.
  8. TPMS and Tyre Inflation Pressure Field Study 2016/2017. 19. September 2017, abgerufen am 3. November 2019.
  9. Chaos Computer Club: CCCAC :: TPMS-Sensoren auslesen. Abgerufen am 29. Oktober 2014. Auch 14. März 2018 abrufbar.
  10. a b Aktuell angebotene Pkw-Modellreihenmit direkt und indirekt messendem Reifendruck-Kontrollsystemen. ADAC, 1. November 2016, abgerufen am 31. Oktober 2019.
  11. Office of Regulatory Analysis and Evaluation Plans and Policy: Tire pressure monitoring system. FMVSS No. 138. (Memento des Originals vom 2. März 2013 im Internet Archive)   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.nhtsa.gov (July 2001; PDF, 330 KB).
  12. Verordnung (EG) Nr. 661/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 13. Juli 2009 über die Typgenehmigung von Kraftfahrzeugen, Kraftfahrzeuganhängern und von Systemen, Bauteilen und selbstständigen technischen Einheiten für diese Fahrzeuge hinsichtlich ihrer allgemeinen Sicherheit (PDF; 977 KB), 14. März 2018 abrufbar.
  13. Regelung Nr. 64 der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UN/ECE) – Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung von Fahrzeugen hinsichtlich ihrer Ausstattung mit einem Komplettnotrad, Notlaufreifen und/oder einem Notlaufsystem und/oder einem Reifendrucküberwachungssystem (PDF; 1,42 MB), 14. März 2018 abrufbar.
  14. http://www.oeamtc.at/portal/reifendruck-kontrollsysteme+2500+1607190 Reifendruck-Kontrollsysteme, ÖAMTC, 23. Juni 2014, abgerufen am 27. Oktober 2014.
  15. Archivierte Kopie (Memento des Originals vom 27. Oktober 2014 im Internet Archive)   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.oeamtc.at Technische Neuerungen, Für Typisierungen ab 1. November 2012, ÖAMTC, 30. Oktober 2012, abgerufen am 27. Oktober 2014.
  16. http://ooe.orf.at/news/stories/2675885/ Reifendruckkontrollsystem für Neuwagen Pflicht, ORF.at, 27. Oktober 2014, 14. März 2018 abrufbar.