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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft einen Pneumatik-Radialreifen für Lieferwagen
oder Personenkraftwagen. Spezieller hat der Reifen eine Lauffläche, die
sowohl für
Straßen-
als auch Geländeanwendungen
entworfen ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Aufgrund
des anhaltenden Popularitätsanstiegs
von Lieferwagen, Transportern und straßentauglichen Geländewagen
mit Vierradantrieb besteht ein Bedarf an der Verschaffung von Reifen,
die die Fähigkeit
besitzen, ohne übermäßigen Lärm auf asphaltierten
Straßen
gefahren werden zu können,
wobei sie trotzdem in der Lage sind, in tiefem Schnee oder weg von
asphaltierten Straßen
in weichem Sand oder schlammigem Boden gefahren werden zu können. Oft
werden diese Reifen unter überschwemmten
oder nassen Straßenverhältnissen
gefahren werden. Als zusätzliche
Bedingung müssen
diese Vielzweck-Antriebsanforderungen
für den
Reifen mit ausgezeichneter Laufflächenabnutzung gekoppelt sein.
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Historisch
gesehen sind Reifen in der Lage gewesen, einer oder zwei der oben
angeführten
Gestaltungsanforderungen nachzukommen, jedoch üblicherweise mit Abstrichen
bei den anderen Gestaltungsmerkmalen.
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Schneereifen
und Geländereifen
konnten üblicherweise
durch Öffnen
des Profilmusters und Vorsehen großer blockartiger Profilelemente
einen guten Antrieb erzielen Diese Reifen waren im allgemeinen sehr
laut und hatten, wenn sie auf Autobahngeschwindigkeiten auf asphaltierten
Straßen
gefahren wurden, eine schlechte Laufflächen abnutzung. Der in US-A-4,823,855
offenbarte WRANGLER MT® ist ein Beispiel des
für aggressive
Geländeanwendungen
benötigten
aggressiv gestylten Profilmusters.
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Ein
später
entwickelter asymmetrischer nicht-gerichteter Reifen, der für die Lieferwagen-
und straßentauglichen
Geländefahrzeuge
entwickelt wurde, hieß WRANGLER
GSA®.
Dieser Reifen setzte ein einzigartiges Dreifachantriebsmerkmal ein,
das ungeachtet der Radposition eine ausgezeichnete gleichmäßige Abnutzung über das
Profilmuster verschafft. Der Reifen besitzt ein gutes Geräusch und
einen mehr als adäquaten
Antrieb bei einer Vielfalt von Bedingungen, wie etwa bei Schnee,
im Gelände,
und auf nasser oder trockener Straße. Das in US-A-5,415,215 offengelegte
Laufflächenmuster
war einer der ersten echten Vielzweckreifen für diese Fahrzeugtypen. Der
WRANGLER GSA®-Reifen
ist kommerziell sehr erfolgreich gewesen.
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Aus
diesem Reifen wurde ein überlegener Nassantriebsreifen
entwickelt, der zwei breite Aquakanäle in Kombination mit dem Dreifach-Antriebsmerkmal
einsetzte. Der Reifen wurde als WRANGLER AQUATRED® bezeichnet
und ist in US-A-5,658,404 offenbart. Dieser Reifen demonstrierte,
dass der Tiefwasserantrieb verbessert werden konnte, ohne Abstriche
an der Abnutzung und anderen Leistungsmerkmalen des ursprünglichen WRANGLER
GSA®-Reifens
zu machen.
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Der
WRANGLER AQUATRED® demonstrierte, dass,
während
die Gesamtleistung dieser Reifen für Lieferwagen und straßentaugliche
Geländewagen sehr
gut sein muss, manche Fahrer doch noch besondere Bedürfnisse
oder Belange haben, welche in einem oder mehr Merkmalen eine spezialisiertere Reifenleistung
erfordern.
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Es
fand ein kontinuierlicher Kompromiss statt bei der Bemühung, die
aggressive Gelände-
und Schnee-Antriebsleistung
dieser Reifen unter Aufrechterhaltung der Einschränkungen
von Laufflächenhaltbarkeit
und guter Fahrtleistung zu steigern.
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Die
in dieser Patentanmeldung offenbarte Erfindung lehrt eine neue Lauffläche, die
sowohl gut fährt
als auch lange hält,
während
sie auch einen hervorragenden Geländeantrieb erzielt.
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FR-A-1
511 630, das der Einleitung von Anspruch 1 entspricht, offenbart
einen Winterreifen mit einer Lauffläche, die eine Vielzahl von
in drei sich in Umfangsrichtung wiederholenden Reihen angeordneten
Antriebselementen aufweist. Die mittlere Reihe umfasst chevronförmige Elemente
mit einem abgestumpften Scheitel. Die Schulterreihen weisen jede ein
Paar sich seitwärts
erstreckender Schulterstollen auf. Ein Schulterstollen hat ein zu
dem abgestumpften Scheitel des Chevrons gerichtetes schmales axiales
inneres Ende, und der andere Schulterstollen hat ein vergrößertes axiales
inneres Ende, das sich hin zu und benachbart zu dem abgestumpften
Scheitel erstreckt.
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US-A-4
481 991 beschreibt eine Laufflächenkonfiguration
mit mehreren peripheren Reihen von im Wesentlichen V-förmigen Blöcken, wobei die Spitzen aufeinanderfolgender
Blöcke
abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen quer zur Umfangsrichtung des
Reifens weisen.
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Offenbarung
der Erfindung
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Lauffläche
(20) für
einen Pneumatikreifen (10) ist offengelegt. Die Lauffläche (20)
weist eine Vielzahl von Antriebselementen (40, 42, 44)
auf, die in drei sich in Umfangsrichtung erstreckenden Reihen (2, 4, 6)
angeordnet sind: einer mittleren Reihe (4), einer ersten
Schulterreihe (2) und einer zweiten Schulterreihe (6).
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Die
mittlere Reihe (4) weist eine Vielzahl chevronförmiger Antriebselemente
(42) mit einem abgestumpften Scheitel (43) auf.
Jedes chevronförmige
Antriebselement (42) wechselt in Umfangsrichtung um die
Lauffläche
(20) von Orientierung.
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Jede
Schulterreihe (2, 6) weist ein Paar sich seitwärts erstreckender
Schulterantriebselemente (40, 44) auf. Die Antriebselemente
(40) sind ein erster sich seitwärts erstreckender Schulterstollen
(40) mit einer langgestreckten Länge in Bezug zur Breite. Der
erste sich seitwärts
erstreckende Schulterstollen (40) weist ein schmales axial
inneres Ende (41) auf, das in Umfangsrichtung zu dem abgestumpften Scheitel
(43) des chevronförmigen
Antriebselements (42) ausgerichtet ist und sich hin zu
und benachbart zu einem offenen Ende (50) des chevronförmigen Antriebselements
(42) erstreckt. Das schmale Ende (41) des sich
seitwärts
erstreckenden Schulterstollens (40) fällt radial nach innen zu der
inneren Laufflächenoberfläche (22)
ab und erstreckt sich axial etwa zur Hälfte oder zumindest zur Hälfte in
das offene Ende (50) des chevronförmigen Antriebselements (42).
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Die
Antriebselemente (44) sind ein zweiter, sich seitwärts erstreckender
Schulterstollen (44) mit einer langgestreckten Länge in Bezug
zur Breite. Der zweite sich seitwärts erstreckende Stollen (44)
weist ein vergrößertes axial
inneres Ende (45) auf. Das vergrößerte axial innere Ende (45)
ist in Umfangsrichtung ausgerichtet zu und erstreckt sich hin zu
und befindet sich benachbart zu dem abgestumpften Scheitel (43)
des chevronförmigen
Antriebselements. Vorzugsweise weist das vergrößerte axial innere Ende (45)
eine sich seitwärts
erstreckende halb abgeschlossene Rille (60) auf, die das
vergrößerte axial innere
Ende (45) halbiert.
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Vorzugsweise
wechseln bei der ersten Schulterreihe (2) und der zweiten
Schulterreihe (6) die sich seitwärts erstreckenden Schulterstollen
(40, 44) sich in Umfangsrichtung um die Lauffläche (20) ab,
wobei die Stollen (40) der ersten Schulterreihe (2) in
Umfangsrichtung versetzt zu den Stollen (40) der zweiten
Schulterreihe (6) sind. Die Stollen (44) sind
in Umfangsrichtung zu den Stollen (40) der gegenüberliegenden
Schulterreihe (2, 6) ausgerichtet. Meistbevorzugt
sind die Stollen (40, 42) und das chevronförmige Antriebselement
(42) derart in Umfangsrichtung ausgerichtet, dass eine
jeden ausgerichteten Stollen (40, 44) und chevronförmiges Antriebselement
(42) halbierende Linie (70) sich seitwärts erstreckt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Perspektivansicht des Reifens gemäß einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung.
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2 ist
eine Draufsicht des Reifens von 1.
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3 ist
eine Seitenansicht des Reifens von 1.
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4 ist
eine vergrößerte bruchstückhafte Ansicht
des Reifens von 2.
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5 ist
eine vergrößerte bruchstückhafte Draufsicht
der Lauffläche
von 2.
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6 ist
eine Querschnittsansicht des Reifens, genommen entlang Linie 6-6
von 5.
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Definitionen
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Zur
Erleichterung des Verständnisses
dieser Offenbarung werden die folgenden Fachbegriffe offenbart:
- "Querschnittsverhältnis" des Reifens bedeutet
das Verhältnis
seiner Querschnittshöhe
(SH) zu seiner Querschnittsbreite (SW), multipliziert mit 100% zum Ausdruck als
Prozentsatz.
- "Asymmetrische
Lauffläche" bedeutet eine Lauffläche mit
einem Profilmuster, das nicht um die Mittelebene oder Äquatorebene
EP des Reifens symmetrisch ist.
- "In Umfangsrichtung" und "umfangsgerichtet" bedeutet Linien
oder Richtungen, die sich entlang des Umfangs der Oberfläche der
ringförmigen
Lauffläche, senkrecht
zur axialen Richtung, erstrecken.
- "Äquatorebene
(EP)" bedeutet die
Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Reifens und durch das Zentrum
seiner Lauffläche
verlaufend.
- "Aufstandsfläche" bedeutet die Kontaktstelle
oder den Kontaktbereich der Reifenlauffläche mit einer flachen Oberfläche bei
null Geschwindigkeit und unter Normallast und -druck.
- "Rille" bedeutet einen langgestreckten
leeren Bereich in einer Lauffläche,
der sich auf gerade, gebogene oder im Zickzack verlaufende Weise
in Umfangsrichtung oder seitlich über die Lauffläche erstrecken
kann. Umfangsgerichtet und sich seitwärts erstreckende Rillen haben
manchmal gemeinsame Anteile. Die "Rillenbreite" ist gleich der Laufflächenoberfläche, die
von einer Rille oder einem Rillenteil eingenommen wird, deren Breite
in Frage steht, dividiert durch die Länge solcher Rille oder solchen
Rillenteils; somit ist die Rillenbreite ihre durchschnittliche Breite über ihre
Länge.
Rillen können
in einem Reifen von wechselnder Breite sein. Die Tiefe einer Rille
kann sich um den Umfang der Lauffläche herum ändern, oder die Tiefe einer
Rille kann konstant sein, jedoch von der Tiefe einer anderen Rille
in dem Reifen abweichen. Wenn solche schmalen oder breiten Rillen im
Vergleich zu breiten umfangsgerichteten Rillen, die sie miteinander
verbinden, von im Wesentlichen verringerter Tiefe sind, so werden
sie als "Profilstege" bildend angesehen,
die dazu neigen, in dem betreffenden Laufflächengebiet einen rippenartigen
Charakter aufrechtzuerhalten.
- "Innenbordseite" bedeutet die Seite
des Reifens am dichtesten zum Fahrzeug, wenn der Reifen auf einem Rad
aufgezogen und das Rad an dem Fahrzeug montiert ist.
- "Seitlich" bedeutet eine axiale
Richtung. "Nettokontaktbereich" bedeutet das gesamte
Gebiet mit dem Boden in Kontakt kommender Elemente zwischen definierten
Grenzen, geteilt durch den Bruttobereich zwischen den Grenzen, gemessen
um den gesamten Umfang der Lauffläche.
- "Netto-Brutto-Verhältnis" bedeutet das gesamte
Gebiet mit dem Boden in Kontakt kommender Elemente zwischen den
Seitenkanten um den gesamten Umfang der Lauffläche, geteilt durch das Bruttogebiet der
gesamten Lauffläche
zwischen den Seitenkanten.
- "Ungerichtete
Lauffläche" bedeutet eine Lauffläche, die
keine bevorzugte Richtung der Vorwärtsbewegung aufweist und nicht
in einer spezifischen Radposition oder – positionen an einem Fahrzeug
angebracht werden muss, um sicherzustellen, dass das Profilmuster
zu der bevorzugten Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. Umgekehrt
hat ein gerichtetes Profilmuster eine bevorzugte Bewegungsrichtung,
die eine spezifische Radpositionierung erfordert. "Axial" bedeutet Linien
oder Richtungen, die parallel zur Rotationsachse des Reifens verlaufen.
- "Außenbordseite" bedeutet die Seite
des Reifens, die am weitesten von dem Fahrzeug entfernt ist, wenn der
Reifen auf einem Rad aufgezogen und das Rad an dem Fahrzeug montiert
ist.
- "Radial" bedeutet Richtungen
radial zu oder weg von der Rotationsachse des Reifens.
- "Rippe" bedeutet einen sich
in Umfangsrichtung erstreckenden Gummistreifen an der Lauffläche, der durch
zumindest eine umfangsgerichtete Rille und entweder eine zweite
solche Rille oder eine Seitenkante definiert ist, wobei der Streifen
seitlich unzerteilt durch Rillen von voller Tiefe ist.
- "Lamelle" bedeutet in die
Laufflächenelemente
des Reifens eingeformte schmale Schlitze, die die Laufflächenoberfläche weiter
unterteilen und den Antrieb verbessern.
- "Laufflächenelement" oder "Antriebselement" bedeutet eine Rippe,
einen Stollen oder ein Blockelement.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Unter
Verweis auf die 1–6 ist ein Reifen
(10) mit einer Lauffläche
(20) gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Lauffläche (20),
wenn ringförmig
konfiguriert, hat eine Rotationsachse R, erste und zweite Seitenkanten
(24, 26).
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Die
Lauffläche
(20) weist eine Vielzahl am Boden angreifender Antriebselemente
(40, 42, 44) auf, die durch umfangsgerichtete
Rillen (53, 54, 55, 56) und
seitliche Rillen (57, 58) getrennt werden. Jedes Antriebselement
(42) erstreckt sich von einer Laufflächenbasis (22) radial
nach außen
zu einer radial äußeren Oberfläche. Die
seitlichen Rillen (57, 58) können die umfangsgerichteten
Rillen schneiden und sich vereinen, um eine kontinuierliche seitliche
Rillenbahn über
die gesamte Laufflächenbreite
zu bilden. Vorzugsweise können
die seitlichen Rillen (57, 58) im Zentrum der
Lauffläche
an Enden beginnen, die seitlich oder umfangsgerichtet beabstandet
sind und nie zusammentreffen, außer das sie einander an einer
gemeinsamen umfangsgerichteten Rille (53, 55)
treffen können.
Die Antriebselemente (42), wie gezeigt, sind chevronförmige Antriebselemente.
Die Lauffläche
(20), wie in den 1–6 illustriert, weist
ein Gesamt- oder
Total-Netto-Brutto-Verhältnis von
etwa 60% auf, gemessen von Laufflächenseitenkante (24)
zu Laufflächenseitenkante
(26). Man glaubt, dass der Reifen (10) erfolgreich
mit Laufflächen
(20) mit niedrigen Gesamt- oder Total-Netto-Brutto-Verhältnissen
zwischen 40% und 70%, vorzugsweise 45% bis 65%, produziert werden
kann.
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Die
Lauffläche
(20) ist seitlich in drei Laufflächenzonen (12, 14, 16)
aufgeteilt. Die mittlere Zone (14) ist zwischen dem axial äußeren Teil
des vergrößerten Stollenendes
(45) des Stollens (44) an jeder Laufflächenhälfte positioniert.
Die erste Schulterzone (12) befindet sich zwischen der
ersten Seitenkante (24) und dem vergrößerten Stollenende (45)
eines Stollens (44) der ersten Reihe (2). Die
zweite Schulterlaufflächenzone
(16) befindet sich zwischen der zweiten Seitenkante (26)
und dem vergößerten Stollenende
(45) des Stollens (44) der zweiten Reihe (6). Die
ersten oder zweiten Schulterlaufflächenzonen (12, 16)
sind zur Montage an entweder der Außen- oder Außenbordseite
des Fahrzeugs (nicht dargestellt) oder an der Innenbordseite gedacht.
Die ersten und zweiten Schulterlaufflächenzonen (12, 16)
haben vorzugsweise einen Nettokontaktbereich, der kleiner ist als
der Nettokontaktbereich der mittleren Zone (14). Jede Laufflächenzone
ist als der Bereich zwischen spezifizierten Grenzkanten definiert.
Die mittlere Zone (14) weist Grenzkanten auf, die von zwei
Ebenen (A, B) definiert sind; eine Ebene (A) verläuft durch
den axial äußeren Teil
jedes vergrößerten axial
inneren Endes (45) des Schulterstollens (44), der
dichter bei der Laufflächenseitenkante
(24) gelegen ist, wobei Ebene B ähnlich angeordnet ist, jedoch dichter
bei der Laufflächenseitenkante
(26).
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Die
erste Schulterzone (12) liegt zwischen der Seitenkante
(24) und der Ebene (A).
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Die
zweite Schulterzone (16) liegt zwischen der Seitenkante
(26) und der Ebene (B). Die axiale Breite der Schulterzonen
(12, 16) beträgt
weniger als 30% der Gesamtlaufflächenbreite
(TW), während
die mittlere Zone eine axiale Breite von zumindest 40% oder mehr
der Gesamtlaufflächenbreite
(TW) aufweist.
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Wie
dargestellt, befindet sich bei den in Umfangsrichtung benachbarten
und abwechselnd orientierten Chevrons (42) der mittleren
Reihe (4) der abgestumpfte Scheitel (43) axial
nach innen in Bezug zu den meisten der offenen Teile (50)
der entgegengesetzt orientierten und in Umfangsrichtung benachbarten
Chevrons (42). Die Kombination des abgestumpften Scheitels
(43) und der Teile der zwei in Umfangsrichtung benachbarten
Chevrons (42) umgreifen zumindest eine Hälfte der
vergrößerten axial inneren
Enden (45) der zweiten sich seitlich erstreckenden Schulterstollen
(44).
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Die
Kombination der mittleren Reihe (4) chevronförmiger Antriebselemente
(42) und der Schulterreihen (2, 6) des
sich seitlich erstreckenden ersten sich seitlich erstreckenden Schulterstollens
(40) und des zweiten sich seitlich erstreckenden Schulterstollens
(44) bildet drei in Umfangsrichtung axial ausgerichtete
Antriebselemente (40, 42, 44) mit einem
ersten, sich seitlich erstreckenden Schulterstollen (40), einem
mittleren chevronförmigen
Antriebselement (42) beziehungsweies einen zweiten, sich
seitlich erstreckenden Schulterstollen (44), die sich von
einer ersten Laufflächenschulter
oder -kante (24) zu der gegenüberliegenden zweiten Laufflächenschulter oder
-kante (26) erstrecken, wobei die in Umfangsrichtung benachbarten
Stollen (40, 44) und Chevrons (42) von
der ersten Laufflächenschulter
oder -kante (24) zu der zweiten Laufflächenschulter oder -kante (26)
angeordnet sind, wobei sich der zweite Stollen (44) in
größerer Nähe zu der
ersten Schulter oder ersten Seitenkante (24) befindet und
der erste Stollen (40) der zweiten Seitenkante (26)
benachbart ist.
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Wie
illustriert, ist bei den zweiten Schulterstollen (44) ein
axiales äußeres Ende
(47) axial nach innen von dem axial äußeren Ende (49) der
Stollen (40) versetzt.
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Interessanterweise
sind, wie in 5 gezeigt, die Stollen (40, 44)
und die chevronförmigen Antriebselemente
(42) in Umfangsrichtung ausgerichtet, sodass jedes Element
(40, 42, 44) halbierende Mittellinien
(CL) in Umfangsrichtung axial ausgerichtet
sind. Das heißt,
eine axiale gerade Linie (70), die sich von der ersten
Seitenkante (24) zu der zweiten Seitenkante und durch jede
der Mittellinien (CL) der Stollen (40, 42, 44)
erstreckt, kann in jedem sich wiederholenden Muster der drei Antriebselemente (40, 42, 44)
gezogen werden.
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Ein
anderes günstiges
Merkmal der Lauffläche
(20) ist, dass die Seiten (80) der Elemente (40, 42, 44),
die sich radial von der Laufflächenbasis
(22) zu einer radial äußeren Kante
des Elements erstrecken, in einem großen Winkel θ geneigt sind, an Stellen,
wo die Seiten (80) einem axialen inneren Ende (41)
des Stollens (40) gegenüberstehen
oder einen Teil davon bilden, oder die Seiten (80) einem
axialen inneren Ende (45) des Stollens (44) gegenüberstehen
oder einen Teil davon bilden. Somit sind die Seiten (80)
des abgestumpften Scheitels (43) und die Seiten (80)
benachbart zu dem offenen Ende (50) der chevronförmigen Antriebselemente
(42) in dem Winkel θ geneigt,
wobei θ zumindet
20°, vorzugsweise etwa
30°, in
Bezug zur radialen Richtung geneigt ist. Auch sind, wie illustriert,
die Ecken (90), wo die Seiten (80) großzügig abfallend
geformt sind und einander kreuzen, vorzugsweise abgefast.
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Die
Kombination abgefaster Ecken (90) und abfallender Seiten
(80) verstärken
die Elemente (40, 42, 44), indem sie
die Steifheit der Lauffläche
(20) erhöhen,
insbesondere in der mittleren Laufflächenzone (14), wie
dargestellt. Dieses Merkmal gestattet es der Lauffläche (20),
bei Abnutzung der Lauffläche den
Nettobereich im zentralen Gebiet der Lauffläche zu vergrößern. Dieser
sich vergrößernde Nettobereich
verlangsamt die Laufflächenabnutzung
im zentralen Bereich der Lauffläche.
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In
den Schulterbereichen verbessern die spitzwinkligeren Seiten den
Antrieb unter weichen, nassen oder Schneebedingungen.
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In
den Schulterstollen (40) halbiert eine abgeschlossene Rille
(62) seitlich den axial äußeren Teil des Stollens (40)
benachbart zu jeder Seitenkante (24, 26). In dem
Schulterstollen (44) halbiert eine untiefe halb abgeschlossene
Rille (64) den axial äußeren Teil
des Stollens (44) benachbart zu den Seitenkanten (24, 26).
Auch weist das vergrößerte axial innere
Ende (45) von Stollen (44) eine halb abgeschlossene
Rille (60) auf, die das Ende (45) seitlich halbiert.
Jedes dieser Merkmale verschafft zusätzliche Kanten zur Verbesserung
des Antriebs, erhöht jedoch
auch die Flexibilität
der Stollen (40, 44) in der Umfangsrichtung, was
Fahrleistung und Antrieb verbessert.
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Obwohl
nicht illustriert, versteht es sich, dass das Profilmuster ein Schrägmuster
einsetzen kann, um die Geräuschdämpfung zu
verbessern, falls dies gewünscht
wird.
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Das
abfallende schmale innere Ende (41) erzeugt einen sehr
offene Laufflächenleerbereich
im zentralen Teil der Lauffläche
(20), der erleichtert, dass die Lauffläche in diesem Teil der Lauffläche, sowie
den anderen Bereichen mit den großzügig abfallenden Seiten (80),
sich nicht mit Schlamm zusetzt.
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Die
Lauffläche
(20), wie illustriert, weist ausgezeichnete Fahreigenschaften
auf, die zum Teil auf die, insbesondere im Zentrum der Lauffläche, in
Kontakt mit der Straße
befindliche Laufflächenmenge
zurückzuführen sind.