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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf LKW-Luftreifen, die durch
Reifen für Lastwagen und Busse repräsentiert werden, und für die Verwendung
bei schwerer Belastung ausgelegt sind. Insbesondere hat die vorliegende
Erfindung zum Ziel, schlauchlose, radiale LKW-Luftreifen zu verwirklichen,
die die Verformbarkeit beim Montieren des Reifens auf einer Felge und beim
Abmontieren des Reifens von der Felge verbessern können, eine Beschädigung
der Wulstbereiche bei solchen Montier- und Abmontiervorgängen in
vorteilhafter Weise verhindern können, und die Haltbarkeit der
Wulstbereiche so verbessern können, daß ihre Nutzlebensdauer als
einwandfreie Basisreifen, die im wesentlichen keine für Reifen dieser Art
typische Reparatur bei der Aufvulkanisation oder Runderneuerung erfordern,
bis zu mehreren Aufvulkanisationen verlängert wird.
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Bei den LKW-Luftreifen dieser Art ist es unerläßlich, daß jedesmal,
wenn auf einem Laufflächen-Stollenbereich infolge gleichmäßiger Abnutzung
(gewöhnlich "vollständige Abnutzung" genannt) des Laufflächengummis ein
Anzeichen von Rutschen sichtbar zu werden beginnt, wodurch die
Nutzlebensdauer des Reifens beendet wird, der abgenutzte Reifen von der
Felge abmontiert wird, der restliche Gummi nach einer vorgegebenen Prüfung
abgelöst wird, ein Basisreifen verwirklicht wird, wozu erforderlichenfalls
die Gürtelschicht des Reifens repariert wird, und zwecks Aufvulkanisation
ein neuer Laufflächengummi auf den Basisreifen aufgebracht wird.
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Bei einem radialen Luftreifen, insbesondere einem radialen Luftreifen
für eine sogenannte konische 15º-Tiefbettfelge, wird jedoch, um Luftlecks
sicher zu verhindern, die Abdichtungspassung in dem Zehenbereich des
Wulstbereichs enger gemacht, und ein Schutzstreifen-Gummi als äußere
Gummihaut des Wulstbereichs verwendet. Daher kommt es oft vor, daß die Zehe
abgebrochen wird, wenn der abgenutzte Reifen von der Felge abmontiert wird.
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Wenn die Zehe abgebrochen ist, liegt das Verstärkungselement, zum
Beispiel ein innerhalb des Wulstbereichs angeordneter Nylon-Schutzstreifen
oder Draht-Schutzstreifen, nach außen hin frei, und über Cordfäden, die bei
einem solchen Verstärkungselement verwendet werden, dringt Wasser oder Luft
unmittelbar in den Reifen ein, wodurch Korrosion verursacht wird. Folglich
werden die Cordfäden der Lage durchtrennt, wodurch Probleme, wie
beispielsweise Ablösung, hervorgerufen werden, und der Reifen kann nicht
mehr als Basisreifen verwendet werden, so daß er nach einmaliger Verwendung
weggeworfen werden muß.
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Beim Montieren des Reifens auf einer Felge kann die Zehe nicht nur
bei einem aufvulkanisierten Reifen, sondern auch bei einem neuen Reifen
abgebrochen werden. In dem letzteren Fall kann sogar die Haltbarkeit
wesentlich beeinträchtigt und verringert werden, wodurch nur eine
Nutzlebensdauer sichergestellt wird.
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Wenn dagegen der innere Durchmesser des Wulstbereichs größer als der
normale Wert gemacht wird, wird das Montieren des Reifens auf der Felge und
das Abmontieren des Reifens von der Felge erleichtert, aber es wird
befürchtet, daß Luftlecks weniger sicher verhindert werden. Gegenwärtig ist
dieses Problem noch nicht vollständig untersucht.
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Wie oben erwähnt wurde, beträgt der Neigungswinkel der Sitzbasis bei
der konischen 15º-Tiefbettfelge gewöhnlich 15º ± 1º, während der
Wulstbasisbereich des herkömmlichen schlauchlosen Reifens für diese
konische 15º-Tiefbettfelge eine zweistufige Konusstruktur hat, bei der ein
Teil des Wulstbasisbereichs den gleichen Neigungswinkel wie die Sitzbasis
hat, wobei sich dieser Teil von der Ferse bis zu einer Stelle erstreckt,
die von der Ferse axial nach innen einen Abstand von beinahe der Hälfte der
axialen Breite der Wulstbasis hat, und der restliche Teil der Wulstbasis,
der sich bis zu der Zehe erstreckt, radial stärker geneigt ist. Auf diese
Weise wird die Passung zwischen der Wulstbasis des Reifens und der
Sitzbasis bei der Zehe enger gemacht, wodurch der Kontaktdruck zwischen der
Wulstbasis und der Sitzbasis erhöht wird, und der Wulstbereich sicher
getragen wird, während Luftlecks verhindert werden. Der innere Durchmesser
der Wulstzehe wird in diesem Fall natürlich kleiner, so daß dann, wenn der
Reifen um die Felge herum montiert, oder von der Felge abmontiert werden
soll, die Zehe stärker gegen die Felge prallt. Da übermäßige Kräfte auf die
Zehe einwirken, ist es daher wahrscheinlich, daß die Zehe beschädigt wird.
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Bei einem solchen Reifen ist ein Hartgummi-Schutzstreifen in dem
Wulstbasisbereich angeordnet, um die Abnutzung der Wulstbasis,
einschließlich der Wulstzehe, beim Berühren der Felge zu verringern. Da ein
solcher Gummi-Schutzstreifen infolge der Aufnahme der Wärme, die bei der
Rotation des Reifens unvermeidlich entsteht, ausgehärtet wird, ist es
ebenfalls wahrscheinlich, daß die Zehe beim Montieren des Reifens auf der
Felge und beim Abmontieren des Reifens von der felge abgebrochen wird.
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Da in zunehmendem Maße gewünscht wird, die schlauchlosen, radialen
LKW-Luftreifen aufzuvulkanisieren und wiederzuverwenden, werden die Reifen
häufiger auf die Felge montiert und von der Felge abmontiert. Trotz
längerer Reifenlaufstrecken hat der Mantel des Reifens weiterhin eine
überschüssige Nutzlebensdauer. Daher ist es jetzt ein wichtiges Problem,
die Haltbarkeit des Wulstbereichs zu verbessern und zugleich die
Wärmehysterese zu vergrößern.
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Im Hinblick darauf haben die Erfinder die Passung zwischen der
Wulstbasis der Reifens und der Sitzbasis der Felge in dem Zustand
beobachtet und untersucht, in dem der Reifen auf der Felge montiert war und
auf einen vorgegebenen Innendruck aufgeblasen war. Dabei haben die Erfinder
festgestellt, daß die Wulstbasis im wesentlichen bei der bei der Zehe
gelegenen, halben Breite der Wulstbasis geringfügig über der Sitzbasis der
Felge schwebte, und die Wulstbasis die Sitzbasis dort nicht berührte. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß bei dem hohen Innendruck eines LKW-Reifens
die Karkassenlage stark gedehnt wird und der Reifen verformt wird, wodurch
die Wulstzehe von der Sitzbasis der Felge abgehoben wird. Da der Innendruck
aufrechterhalten wird, während im wesentlichen der nahe bei der Wulstferse
gelegene, halbe axiale Breitenbereich des Wulstbereichs, und das Gebiet,
das axial außerhalb der Ferse gelegen ist und den Flansch dicht berührt,
die Felge berühren, hat es keinen Sinn, der Wulstzehe eine übermäßig enge
Passung zu geben.
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Aufgrund dieser Erkenntnis ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen schlauchlosen, radialen LKW-Luftreifen von der
obenerwähnten Art zu verwirklichen, der dazu bestimmt ist, auf einer Felge,
die eine konische 15º-Sitzbasis hat, montiert zu werden, um ein mit einem
Reifen versehenes Rad zu bilden, und bei dem die Verformbarkeit beim
Montieren auf der Felge und beim Abmontieren von der Felge verbessert ist,
und folglich das sogenannte Abbrechen der Zehe in vorteilhafter Weise
vermieden wird, wobei der Reifen selbst bei mehrfacher Verlängerung der
Abnutzungslebensdauer der Lauffläche seinen einwandfreien Zustand
beibehalten kann.
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Außerdem wird hingewiesen auf EP-A-0432206, wo die Merkmale des
Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung wiedergegeben
sind; und auf FR-A-2275323.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein schlauchloser, radialer
LKW-Luftreifen verwirklicht, mit einem Hauptverstärkungselement und zwei
Wulstbereichen, wobei das Hauptverstärkungselement eine radiale Karkasse
umfaßt, die aus mindestens einer Lage besteht, die Cordfäden aufweist, die
in im wesentlichen radialen Ebenen angeordnet sind, und einem Gürtel, der
aus mindestens drei Lagen besteht, die einen toroidförmigen Kronenbereich
der radialen Karkasse umgeben, und von denen jede parallel zueinander
angeordnete Cordfäden aufweist, wobei mindestens eine Lage der radialen
Karkasse um jeden von zwei Wulstkernen geschlungen ist, wobei jeder der
Wulstkerne innerhalb eines Außenhautgummis von jedem der Wulstbereiche
gelegen ist, der die um den Wulstkern geschlungene, mindestens eine Lage
der radialen Karkasse einschließt, wobei jeder der Wulstbereiche einen
Wulstbasisbereich hat, der eine fersennahe Zone und eine zehennahe Zone
umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die fersennahe Zone einen
Neigungswinkel hat, der nicht kleiner als ein Basiswinkel einer Felge ist,
die eine Sitzbasis hat, die unter einem Neigungswinkel von ungefähr 15º,
der zum Anbringen des Reifens auf der Felge geeignet ist, konisch verläuft,
die zehennahe Zone in einem Gebiet gelegen ist, das von einer Stelle, die
von einer Ferse des Wulstbasisbereichs axial nach innen einen Abstand von
nicht weniger als 1/2 des Abstandes zwischen der Wulstferse und der
Wulstzehe hat, bis zu einer Zehe reicht, wobei die zehennahe Zone nicht
wesentlich geneigt ist, und der innere Durchmesser der zehennahen Zone in
einem Bereich von nicht weniger als 95% und nicht mehr als 97% des
Durchmessers einer normalen Felge liegt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die fersennahe Zone
vorzugsweise von der Ferse bis zu, einer Stelle, die von der Ferse axial
nach innen einen Abstand von 1/2 bis 4/5 des Abstandes von der Ferse bis
zu der Zehe hat. Weiterhin beträgt der Neigungswinkel der fersennahen Zone
vorzugsweise 17º bis 25º.
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Die Erfindung wird nun weiter beschrieben, wobei auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird, die Folgendes darstellen:
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Die Figur 1 ist eine Schnittansicht eines Wulstbereichs eines
schlauchlosen, radialen LKW-Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die Figur 2 ist eine Schnittansicht eines Wulstbereichs eines
herkömmlichen, schlauchlosen, radialen LKW-Reifens.
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Bei der vorliegenden Erfindung besteht die radiale Karkasse aus
mindestens einer, aber nicht mehr als zwei oder drei gummigetränkten
Schichten, die parallele Cordfäden aus Metall, wie beispielsweise Stahl,
enthalten, oder parallele Cordfäden aus Aramidfasern enthalten, die
Eigenschaften haben, die mit denjenigen von Metall-Cordfäden vergleichbar
sind, oder parallele Cordfäden aus Polyesterfasern oder Nylonfasern
enthalten. Die Cordfäden sind innerhalb von im wesentlichen radialen Ebenen
angeordnet, was bedeutet, daß die Cordfäden die Äquatorebene des Reifens
unter 90º oder unter einem sehr nahe bei 90º liegenden Winkel kreuzen.
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Mindestens eine Lage der radialen Karkasse ist von der axial inneren
Seite nach der axial äußeren Seite des Reifens um jeden von zwei
Wulstkernen herum nach oben gestülpt, und der Umstülpbereich der
Karkassenlage und der Wulstkern sind in einer äußeren Gummihaut angeordnet,
um den Wulstbereich zu bilden. Vorzugsweise wird ein herkömmlicher Stahl-
Schutzstreifen verwendet, bei dem die Stahlcordfäden schräg zu den
Cordfäden der radialen Karkasse angeordnet sind, oder ein Nylon-
Schutzstreifen verwendet, bei dem die Cordfäden quer zu den Cordfäden der
Karkasse verlaufen.
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Wie bei der herkömmlichen Technik umgibt der Gürtel die toroidförmige
Krone der radialen Karkasse. Der Gürtel besteht aus mindestens drei
Gürtellagen, von denen jede parallele Cordfäden enthält, wobei die zwei
Gürtellagen, die fern von der radialen Karkasse gelegen sind, Cordfäden
haben, die so angeordnet sind, daß die Cordfäden in einer Gürtellage sich
mit denjenigen in der anderen Gürtellage über die Äquatorebene des Reifens
hinweg überkreuzen, wobei die Cordfäden unter einem kleinen Winkel relativ
zu der Reifen-Äquatorebene angeordnet sind, und die eine Gürtellage, die
am nächsten bei der radialen Karkasse gelegen ist. Cordfäden hat, die unter
einem Winkel angeordnet sind, der zwischen dem obigen kleinen Winkel und
dem Cordfadenwinkel der radialen Karkasse liegt, und diese Gürtellagen
weiterhin ganz oder teilweise von einer weiteren Cordlage umgeben sein
können.
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Der schlauchlose radiale Luftreifen der vorliegenden Erfindung ist
ausgelegt, um auf einer Felge angebracht zu werden, deren Sitzbasis
gewöhnlich unter 15º geneigt ist, und der Wulstbereich des Reifens ist um
die unter 15º geneigte Sitzbasis der Felge herum dicht angebracht.
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Die Figur 1 veranschaulicht einen Wulstbereich B eines schlauchlosen,
radialen LKW-Luftreifens der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht
der linken Seite des Reifens, wobei die rechte Seite des Reifens
symmetrisch zu der linken Seite ist. Die anderen Bereiche sind herkömmliche
Bereiche, und daher wurden sie nicht wiedergegeben.
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Bei der Ausführungsform der Figur 1 umfaßt der Reifen eine radiale
Karkasse 1, die aus einer Lage besteht, die Stahlcordfäden enthält, einen
Wulstkern 2, einen Umstülpbereich 3 der radialen Karkasse 1, der längs des
Wulstkerns 2 um den Wulstkern 2 herum nach oben gestülpt ist, einen
Stahl-Schutzstreifen
4, einen Nylon-Schutzstreifen 5, einen Gummi-Schutzstreifen
6, eine Wulstferse 7 und eine Wulstzehe 8.
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Der Wulstbereich B hat eine Wulstbasis, die aus einer fersennahen
Zone 9 und einer zehennahen Zone 10 besteht. Die fersennahe Zone 9 hat
einen Neigungswinkel, der ebensogroß oder größer als der Basiswinkel (15º)
der Sitzbasis der obenerwähnten Felge (nicht wiedergegeben) ist. Die
zehennahe Zone 10 bezeichnet einen Bereich der Wulstbasis, der sich bis zu
der Wulstzehe 8 erstreckt, und zwar ab einer Stelle, die von der Wulstferse
7 axial nach innen einen Abstand hat, der nicht kleiner als die Hälfte des
Abstandes L von der Wulstferse 7 bis zu der Wulstzehe 8 ist. Diese
zehennahe Zone 10 ist in der radialen Richtung nicht wesentlich geneigt.
Der innere Durchmesser D der Wulstferse 7 ist ein wenig kleiner als der
Durchmesser einer normalen Felge, und beträgt zum Beispiel ungefähr 99,4%
des Durchmessers einer normalen Felge, und der innere Durchmesser der
zehennahen Zone liegt in einem Bereich von nicht weniger als 95%, aber
nicht mehr als 97% des Durchmessers einer normalen Felge.
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Der innere Durchmesser D der Wulstferse 7 ist aus dem gleichen Grund
wie bei einem herkömmlichen Reifen ein wenig kleiner als der Durchmesser
einer normalen Felge, d.h. er beträgt ungefähr 99.4% des Durchmessers einer
normalen Felge. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die fersennahe Zone
9, die sich von der Wulstferse 7 bis zu einer Position erstreckt, die
zwischen der Wulstferse 7 und der Wulstzehe 8 gelegen ist und von der
Wulstferse 7 axial nach innen einen Abstand 2 hat, der ungefähr gleich 1/2-
4/5 des Abstandes L zwischen der Wulstferse und der Wulstzehe ist,
vorzugsweise einen geneigten Konuswinkel, der ebensogroß wie, oder größer
als der Basiswinkel der Sitzbasis der unter 15º geneigten Felge ist, so daß
eine genügende Abdichtungs-Grenzfläche sichergestellt wird, und daher
Luftlecks wirksamer verhindert werden. Weiterhin beträgt der Neigungswinkel
der fersennahen Zone 9 vorzugsweise ungefähr 17º bis ungefähr 25º, weil die
Anpassung des Wulstbereichs B an die Felge beeinträchtigt sein kann, wenn
dieser Neigungswinkel größer als ungefähr 30º ist.
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Die zehennahe Zone 10, an die sich die fersennahe Zone 9 anschließt,
besteht aus einer zylindrischen inneren Oberfläche, die sich über eine
axiale Strecke von 1/5L bis 1/2L, insbesondere 0,22L bis 0,47L erstreckt,
und einen inneren Durchmesser hat, der nicht wesentlich variiert. Wenn der
innere Durchmesser der zehennahen Zone 10 kleiner als 95% des Durchmessers
einer normalen Felge ist, ist es schwierig, den Reifen auf der Felge zu
montieren, und dann wird die Wulstzehe 8 wahrscheinlich beschädigt infolge
des heftigen Reibens der Wulstzehe an dem Felgenflansch beim Montieren des
Reifens auf der Felge, oder beim Abmontieren des Reifens von der Felge.
Wenn andererseits der innere Durchmesser der zehennahen Zone 10 größer als
97% des Durchmessers einer normalen Felge ist, wird die Wulstbasis auf der
Sitzbasis der Felge ungenügend abgedichtet.
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Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden
Beispiele ausführlicher erklärt.
BEISPIELE
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Nachdem ein Reifen der Reifengröße TBR 11R 22.5 auf einer Felge der
Felgengröße 7.50 x 22.5 angebracht wurde, wurde der Reifen bei einem
Reifendruck von 7,0 kp/cm², einer Belastung von 3000 kg, und einer
Geschwindigkeit von 60 km/h einem Trommellauftest über 100.000 km
unterworfen. Danach wurde der Reifen von einem Felgen-Ablöser/Wechsler
gepackt und von der Felge abgelöst, und dann wurde kontrolliert, ob die
Wulstzehe abgebrochen war.
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Der Testreifen hatte die nachstehend angegebene Bauweise.
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Eine Lage, bei der Stahlcordfäden mit einer (3 + 9)-Verdrillstruktur
und einer Dichte der pro Längeneinheit eingebetteten Cordfäden von 30,3
Cordfäden/50 mm radial angeordnet waren, wurde von einer axial inneren
Seite nach einer axial äußeren Seite des Reifens um einen Wulstkern 2 herum
nach oben umgestülpt, wobei die Höhe des Umstülpbereichs 3 gleich der 0,16-
fachen Querschnitthöhe der radialen Karkasse gewählt wurde. Der
Umstülpbereich 3 der radialen Karkasse 1 bedeckte den Wulstkern 2 in
Verbindung mit dem Hauptkörper der Karkasse ab einer radial unteren
Position. Um den Wulstkern herum war auf der radialen Karkasse ein Stahl-
Schutzstreifen 4 angeordnet, der Stahlcordfäden (verdrillte Bauweise: 3 +
9 und Anzahl der pro Längeneinheit eingebetteten Cordfäden: 30,3
Cordfäden/50 mm) aufwies, die relativ zu den Cordfäden der Karkassenlage
unter einem Schnittwinkel von 30º geneigt waren. Ein Nylon-Schutzstreifen
5 bestand aus zwei Nylon-Cordfadenlagen, und reichte bis zu einer weit
höheren Position als die radial äußeren Enden des Umstülpbereichs der
radialen Karkasse 1 und des Stahl-Schutzstreifens 4. Die Nylon-
Cordfadenschichten wiesen jeweils Nylon-Cordfäden (1260 d/2 und 33,0
Cordfäden/50 mm) auf, die unter einem Schnittwinkel von 30º relativ zu den
Cordfäden der Karkassenlage geneigt waren. Eine der Nylon-Cordfadenlagen
des Nylon-Schutzstreifens 5 war unmittelbar unter dem Wulstkern 2
angeordnet, und die andere war an einer radial niedrigeren Stelle als der
Stahl-Schutzstreifen 4 auf der axial inneren Seite des Reifens angeordnet.
Ein Gummi-Schutzstreifen 6 mit einer Härte von 74º war als äußere Haut des
Wulstbereichs B vorgesehen.
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Der Wulstbereich B des radialen LKW-Luftreifens der vorliegenden
Erfindung ist in der Figur 1 wiedergegeben. Ein dem Stand der Technik
entsprechender Reifen, wie in der Figur 2 wiedergegeben, hatte einen
Wulstbereich mit einer zweistufigen, geneigten Struktur, bei der die
Neigungswinkel θ&sub1; und θ&sub2; in der fersennahen Zone und der zehennahen Zone
zwischen der Wulstferse 7 und der Wulstzehe 8 17º bzw. 25º betrugen, um den
Kontaktdruck in der fersennahen Zone der Wulstbasis größer als in der
zehennahen Zone zu machen.
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In jedem Fall betrug die Breite L der Wulstbasis 32 mm.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1
wiedergegeben.
TABELLE 1
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Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht selbst nach völliger
Abnutzung der Lauffläche keine Gefahr, daß der Wulstbereich beim Abmontieren
des Reifens von der Felge beschädigt wird, und die Verformbarkeit beim
Montieren
des Reifens auf der Felge kann verbessert werden. Außerdem hat der
Wulstbereich eine genügende Haltbarkeit, um in dem einwandfreien Zustand zu
sein, der bei einem Basisreifen zum Aufvulkanisieren des Reifens am Ende
seiner Abnutzungslebensdauer erforderlich ist.