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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reifen mit einer
Lauffläche mit einem Basisabschnitt und einer Vielzahl von
Traktionselementen, die sich von dem Basisabschnitt radial
nach außen erstrecken, wobei die Traktionselemente jedes
eine Bodenberührungsfläche haben, die mit dem Basisabschnitt
mittels einer Vielzahl von Wänden in Verbindung steht, wobei
eine Vielzahl der Bodenberührungsflächen eine solche Form
hat, daß die Ortskurve der Punkte auf irgendeiner bzw.
jeglicher dieser Vielzahl von Bodenberührungsflächen, die
lateral quer zu diesen bei irgendeinem Ort ihrer umfänglichen
Längen verlaufen bzw. wandern, eine Linie definiert, die
kontinuierlich konvex ist und ihren Krümmungsmittelpunkt
radial innerhalb der konvexen Linie angeordnet hat; wobei
die Amplituden der Linien, die durch die Ortskurve der
Punkte auf der Vielzahl von Bodenberührungsflächen definiert
sind, quer über die axiale Breite der Lauffläche variieren.
Die Druckschrift DE-A-23 43 747 offenbart einen solchen
Reifen.
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Es ist im Stand der Technik wohl bekannt, daß der
Kontaktdruck zwischen der Lauffläche eines Reifens und einer
Fahrbahn über die Aufstandsfläche eines Reifens in einer
lateralen Richtung weder gleichförmig ist noch, daß der
Kontaktdruck für einen gegebenen Punkt auf einer
Bodenberührungsfläche einer Reifenlauffläche gleichförmig ist, wenn der
Punkt durch die Aufstandsfläche eines sich drehenden Reifens
geht bzw. verläuft. Die Nichtgleichförmigkeit des
Kontaktdruckes, die in der Reifentechnik manchmal als
Einheitslaufflächendruck bzw. Druck je Laufflächeneinheit bezeichnet
ist, beeinflußt die Form der Aufstandsfläche und die
Betriebscharakteristiken eines Reifens. Die vorliegende
Erfindung schafft eine Einrichtung zum Erzielen von
wünschenswerten
Betriebscharakteristiken für einen Reifen durch
Konturieren bzw. Profilieren der Bodenberührungsflächen des
Reifens auf eine bestimmte Art und Weise.
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Die Lauffläche eines Reifens kann jegliche Anzahl von
Traktionselementen haben, die Bodenberührungsflächen haben. Die
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente der meisten
Reifen richten sich im wesentlichen nach der gesamten
lateralen und umfänglichen Krümmung des Reifens. Es ist jedoch
aus der US-A-1 092 353 und aus der US-A-1 505 233 bekannt,
daß die Bodenberührungsflächen von Traktionselementen einem
gekrümmten Pfad folgen können, der konvex ist, und zwar aus
der Sicht in einen radialen Querschnitt eines Reifens, wobei
die Lauffläche eine Gesamtkrümmung hat, die nicht mit den
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente übereinstimmt
bzw. zusammenfällt. Weiterhin ist es aus der US-A-1 505 233
und aus der FR-A-2 312 385 bekannt, daß die
Bodenberührungsflächen von Traktionselementen einem gekrümmten Pfad folgen
können, der konvex ist, und zwar aus der Sicht in eine
Querschnittsansicht des Reifens senkrecht zu der Drehachse des
Reifens, wobei der gekrümmte Pfad nicht mit irgendeinem
Kreis zusammenfällt, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse
des Reifens angeordnet ist. Der Stand der Technik läßt
jedoch noch das Problem ungelöst, einheitlichere
Einheitslaufflächendrücke zu schaffen, da die dort gelehrten gekrümmten
Pfade, denen die Bodenberührungsflächen der
Traktionselemente folgen, für jedes Traktionselement des Reifens dieselben
sind, dieses Problem ist jedoch durch den Reifen gelöst, der
die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Verschiedene Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen
in Verbindung mit der Zeichnung, die einen integrierten Teil
der Spezifikation bildet und in der:
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Fig. 1 eine radiale Querschnittsansicht eines bekannten
Reifens ist;
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Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf den
Laufflächenabschnitt des in Fig. 1 dargestellten Reifens;
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Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Abschnittes der Fig. 1,
der in Fig. 1 durch den Kreis 3 umschlossen ist;
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Fig. 4 ein Diagramm ist, das die Radialkräfte auf die
Traktionselemente von sowohl bekannten Reifen als auch Reifen
gemäß der Erfindung zeigt;
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Fig. 5 und 6 Reifenaufstandsflächen sind;
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Fig. 7 und 8 die Druckverteilung in einer
Reifenaufstandsfläche darstellen;
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Fig. 9 eine teilweise radiale Querschnittsansicht eines
Reifens gemäß der Erfindung ist;
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Fig. 10 eine teilweise radiale Querschnittsansicht eines
Reifens gemäß der Erfindung ist; und
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Fig. 11 eine teilweise Querschnittsansicht eines Reifens
entlang einer Ebene senkrecht zu der Drehachse eines Reifens
gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist.
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Unter Bezugnahme auf zunächst Fig. 1 ist dort dargestellt
eine radiale Querschnittsansicht eines bekannten Reifens.
Der Reifen 10 ist ein Luftreifen mit zumindest einer
karkassenverstärkten Einlage 12, 14, die sich zwischen den
Wulstabschnitten 16, 18 des Reifens erstreckt. Jeder der
Wulstabschnitte enthält einen im wesentlichen undehnbaren
ringförmigen Wulstkern 20, 22, um den jede Karkasseneinlage
verankert ist. In der Praxis der vorliegenden Erfindung kann
die Karkasseneinlagenstruktur vom wohlbekannten
Diagonalaufbau sein, obwohl der wohlbekannte Radialaufbau bevorzugt
ist. Ein Laufflächenverstärkungselement, das zumindest eine
Gürteleinlage 24, 26 aufweist, ist radial außerhalb der
Karkasseneinlagenstruktur und radial innerhalb des
Laufflächenabschnittes 28 des Reifens angeordnet. Wie hier
verwendet, bezieht sich "radial" auf Richtungen senkrecht zur
Drehachse eines Reifens und "axial" bezieht sich auf
Richtungen parallel zur Drehachse eines Reifens.
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Der Laufflächenabschnitt 28 des Reifens weist eine
elastomere Substanz wie natürliches oder synthetisches Gummi oder
eine Kombination derselben auf. Seitenwände 30, 32
erstrekken sich generell radial nach innen von dem
Laufflächenabschnitt zu den Wulstabschnitten 16, 18. Der
Laufflächenabschnitt, wie es auch in der Draufsicht in Fig. 2 zu sehen
ist, weist eine Vielzahl von Traktionselementen 34 auf, die
auf jeder Seite einer Mittenumfangs-Mittelebene CP
angeordnet sind. Wie hier verwendet, ist eine
"Mittenumfangs-Mittelebene" eine Ebene, die senkrecht ist zur Drehachse eines
Reifens, in der Mitte zwischen den lateralen Kanten der
Lauffläche in einer Aufstandsfläche eines Reifens angeordnet
ist, der auf seiner spezifizierten Felge montiert worden
ist, dann auf seinen spezifizierten Luftdruck aufgepumpt
worden ist und seiner nominalen Belastung ausgesetzt ist.
Wie hier verwendet, wird "axial nach innen" so verstanden,
daß es eine axiale Richtung bedeutet, die von einer
lateralen Kante der Lauffläche in Richtung auf die Mittenumfangs-
Mittelebene geht, und "axial nach außen" wird so verstanden,
daß es eine radiale Richtung bedeutet, die von der
Mittenumfangs-Mittelebene in Richtung auf eine Lateralkante der
Lauffläche geht. Auf ähnliche Weise wird "radial nach innen"
so verstanden, daß es eine radiale Richtung bedeutet, die
auf die Drehachse eines Reifens zugeht, und "radial nach
außen" wird so verstanden, daß es eine radiale Richtung
bedeutet, die von der Drehachse eines Reifens weggeht.
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Eine unerwünschte Charakteristik von bekannten Reifen, die
durch die vorliegende Erfindung überwunden wird, kann am
besten beschrieben werden unter folgender Bezugnahme auf
Fig. 3, die eine Vergrößerung eines Teiles von Fig. 1 ist,
wie er in dem Kreis 3 der Fig. 1 enthalten ist. Die
Bodenberührungsflächen 36 der bekannten Traktionselemente 34
haben eine konkaves Profil (welches in dieser Darstellung
stark übertrieben ist). Obwohl die Konkavität der
Traktionselemente, die sowohl in Gürtel- als auch in Diagonalreifen
auftreten kann, für einen gelegentlichen Betrachter eines
Reifens sehr unauffällig sein kann, kann dieser Zustand
tatsächlich eine nachteilige Wirkung auf die
Betriebscharakteristiken des Reifens auf eine Art und Weise haben, die hier
bald erläutert werden wir. Dieser konkave Zustand kann
zumindest teilweise durch Schrumpfen der elastomeren Substanz,
die die Traktionselemente aufweist, verursacht werden,
nachdem der Reifen von der Form entfernt ist, in der er
vulkanisiert worden ist. Es versteht sich, daß, obwohl die
Traktionselemente, die in Fig. 3 vergrößert sind, in der Nähe
der Mittenumfangs-Mittelebene CP des Reifens angeordnet
sind, dieser konkave Zustand in irgendwelchen oder allen
Traktionselementen einer Lauffläche unabhängig von ihrem Ort
auftreten kann. Weiterhin versteht es sich, daß dieses
Konkavitätsphänomen unabhängig von der generellen geometrischen
Form der Traktionselemente auftreten kann.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das den Kontaktdruck quer über die
Bodenberührungsfläche eines einzelnen Traktionselementes
eines Reifens, der gemäß dem Stand der Technik hergestellt
ist, und eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. In beiden Fällen war das Traktionselement eine
kontinuierliche Rippe, die bei der Mittenumfangs-Mittelebene
eines Reifens angeordnet war. Wie hier und in den Ansprüchen
verwendet, wird ein Traktionselement so verstanden, daß es
sowohl einen individuellen Knopf bzw. Vorsprung, der
vollständig von einer Vertiefung oder Vertiefungen, oder einer
Kombination von Vertiefungen und einer Lateralkante der
Lauffläche umgeben ist, und eine Rippe bedeuten kann, die
sich umfänglich um einen Reifen erstreckt. Ein Sensor, der
die Radialkraft zwischen einem Reifen und einer Stützfläche
mißt, wurde an verschiedenen Orten quer über die axiale
Breite des entsprechenden Traktionselementes von sowohl dem
bekannten als auch dem neuen Reifen angeordnet. Die Reifen
waren im Aufbau und Laufflächendesign im wesentlichen
identisch, mit der Ausnahme der Kontur bzw. Profilierung der
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente. Diese Reifen
wurden auf Felgen derselben Größe aufgezogen und beide
wurden auf 100 kPa aufgepumpt und einer Belastung von 363 kg
ausgesetzt. Die durchgezogene Linie A in dem Diagramm stellt
den Kontaktdruck über die Breite des bekannten
Traktionselementes dar. Es ist klar, daß der Kontaktdruck in der
Mitte des Traktionselementes niedriger ist als an den
axialen Kanten des Elementes. Dieses Phänomen kann unter
Bezugnahme auf Fig. 5 dargestellt werden.
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Fig. 5 ist die Aufstandsfläche eines bekannten Reifens
einer Größe 280/50-13, aufgezogen auf seine spezifizierte
Felge, welche 28 cm breit ist, aufgepumpt auf seinen
spezifizierten Luftdruck von 124 kPa, und seiner spezifizierten
Belastung von 272 kg ausgesetzt. Es ist aus der
Reifenaufstandsfläche in Fig. 5 zu beobachten daß die Kanten der
Traktionselemente generell in festem Kontakt zu der
Stützfläche sind, während die mittleren Abschnitte der
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente nicht flach gegen die
Stützflächen sind. Die Wirkung der Konkavität der
Bodenberührungsflächen der bekannten Traktionselemente ist geringer
Kontaktdruck in der Mitte der Traktionselemente, was die
Wasserevakuierungs- bzw. Wasserabflußwirksamkeit der Reifen
vermindert, wenn sie auf wasserbedeckten Flächen betrieben
werden. D.h., anstelle daß Wasser in Richtung zu den axialen
Kanten des Traktionselementes gedrückt wird, kann Wasser
zwischen einem Traktionselement und der Fahrbahn eingefangen
werden, da der Druck an den Kanten des Traktionselementes
größer ist als in seiner Mitte. Wenn ein Fahrzeug auf einer
wasserbedeckten Straße fährt, kann dieses Phänomen dazu
führen, daß die Traktionselemente gegenüber der Fahrbahn
abgehoben werden. Dieses Phänomen ist als Aquaplaning
bekannt.
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Es ist in der Reifentechnik bekannt, daß der
Einheitslaufflächendruck, d. h. der Kontaktdruck zwischen einem Reifen
und dem Boden, weder über die axiale Breite eines Reifens
gleichförmig ist noch für einen gegebenen Punkt auf einer
Bodenberührungsfläche eines Reifens gleichförmig ist, wenn
jener Punkt durch die Aufstandsfläche eines sich drehenden
Reifens geht. Fig. 7 ist eine Darstellung der komplexen
Druckverteilungen, die bei einem Luftreifen auftreten. Diese
Druckverteilungen werden durch viele Faktoren wie Belastung,
Luftdruck, Kurvenfahrt, Geschwindigkeit und Wasser auf der
Fahrbahn beeinflußt. Fig. 7 zeigt die Verteilung in dem
Bodenkontaktausschnitt eines Radialreifens. Die mit Ziffern
gezeigten Linien sind Kraftisobare in Newton. D.h., die
zwischen einer 12 Newton Isobare und einer 13 Newton Isobare
angeordnete Fläche wird, multipliziert mit 12, einen
bestimmten Kontaktdruck haben, usw. Diese Figur zeigt die
Größe und Verteilung der Kontaktdrücke an, wie dargestellt
durch Kräfte in einer Reifenaufstandsfläche. Fig. 8 ist
eine dreidimensionale Darstellung der Aufstandsfläche und
Kontaktdrücke der Fig. 7. Während Fig. 7 und 8 lediglich
ein repräsentatives Beispiel einer Druckverteilung in einer
Reifenaufstandsfläche sein sollen, stellen sie doch die
komplexe Natur einer solchen Druckverteilung dar. Diese
Druckverteilungsdaten wurden erzeugt durch Montieren eines
Reifens auf einer Felge mit der Entwurfsfelgenbreite für den
Reifen, Aussetzen des Reifens einer Belastung, während der
Reifen auf seinen spezifizierten Luftdruck für diese
Belastung aufgepumpt ist, und wiederholtes Rollen des Reifens
über einen Stift (7,62 mm · 7,62 mm viereckig) und
Aufzeichnen der Kraft auf den Stift. Eine solche Prozedur ist z. B.
in "Testing and Analysis of Tire Hydroplaning" von Robert W.
Yeager und Jack L. Tuttle beschrieben, veröffentlicht im
Jahr 1972 durch die "Society of Automotive Engineers, Inc."
als technische Veröffentlichung mit der Nummer 720471.
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Fig. 9 ist eine vergrößerte radiale Querschnittsansicht
eines Abschnittes des Scheitelbereiches eines Reifens gemäß
der vorliegenden Erfindung. Die Lauffläche 50 eines Reifens
gemäß der Erfindung hat einen Basisabschnitt 51, wobei sich
eine Vielzahl von Traktionselementen 52 radial nach außen
von dem Basisabschnitt der Lauffläche erstreckt.
Vorzugsweise weist die Lauffläche ein elastomeres Material oder
Materialien mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von 2 bis
20 Meganewton pro Meter² bei 300% Ausdehnung gemäß dem
Standard ASTM D412 auf. Wenn das Elastizitätsmodul des
Laufflächenmaterials zu hoch ist, wird sich das Material nicht
genug in der Reifenaufstandsfläche deformieren, um die
vollen Vorteile der Erfindung zu liefern, und, wenn das
Laufflächenmaterial im Gegensatz hierzu ein zu geringes -Modul
hat, können die Traktionselemente stark gegen den Boden
scheuern und schnell abnutzen. Jedes Traktionselement 52 hat
eine Bodenberührungsfläche 53, die mit dem Basisabschnitt
der Lauffläche mittels einer Vielzahl von Wänden 54 in
Verbindung steht, die vorzugsweise im wesentlichen senkrecht
zur Rotationsachse des Reifens angeordnet sind. Wie es hier
und in den Ansprüchen verwendet wird, heißt im wesentlichen
senkrecht innerhalb von 15 Grad gegenüber exakt
rechtwinklig. Natürlich können die Wände als die Wände von
Vertiefungen dienen, die als Pfade zum Abfluß von Wasser aus der
Aufstandsfläche des Reifens dienen.
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Die Traktionselemente 52 sind vorzugsweise derart
angeordnet, daß jeder mögliche radiale Querschnitt des Reifens eine
Vielzahl von Traktionselementen schneidet, die
Bodenberührungsflächen 53 haben, die konvex sind. D.h., eine Vielzahl
der Bodenberührungsflächen haben eine solche Form, daß der
Ort bzw. die Ortskurve der Punkte auf diesen
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente lateral über sie bei
irgendeinem Ort entlang ihrer Umfangslänge einem Pfad folgt
und eine Linie definiert, die kontinuierlich konvex ist und
ihren Krümmungsmittelpunkt radial innerhalb der konvexen
Linie angeordnet hat. Wie es hier und in den Ansprüchen
verwendet wird, wird "Ortskurve" so verstanden, daß es den Satz
von allen Punkten bedeutet, deren Ort durch gesetzte
Bedingungen
bestimmt ist. Die Ortskurve der Punkte auf den
Bodenberührungsflächen kann bestimmt werden unter Verwendung
einer Meßuhr oder einer anderen geeigneten
Feinmeßeinrichtung an verschiedenen Orten lateral quer über die
Bodenberührungsfläche. Wie es hier und in den Ansprüchen verwendet
wird, bezieht sich "lateral" auf Richtungen senkrecht zu der
Mittenumfangs-Mittelebene eines Reifens. Vorzugsweise, wenn
ein Reifen gemäß der Erfindung auf einer Felge mit der
Entwurfsfelgenbreite für jenen Reifen montiert ist und einer
Belastung ausgesetzt ist, während der Reifen auf den
spezifizierten Luftdruck für die Belastung aufgepumpt ist, hat
die Lauffläche einen Laufflächenbogen eines Radius derart,
daß der Laufflächenbogen nicht mit den
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente zusammenfällt. Wie es hier und in
den Ansprüchen verwendet wird, sind die Entwurfsfelgenbreite
für einen Reifen und sein spezifizierter Luftdruck für eine
gegebene Last jene, die durch den Hersteller eines Reifens
empfohlen sind, oder, wenn sie vom Hersteller nicht
verfügbar sind, jene, die durch eine Organisation spezifiziert
sind, die industrielle Standards für Reifen und Felgen an
jenem Ort setzt, wo der Reifen hergestellt wurde. Beispiele
solcher Organisationen sind "The Tire & Rim Association
inc." in den Vereinigten Staaten von Amerika und "The
European Tire & Rim Technical Organisation" in Europa. Ein
"Laufflächenbogen" ist die Gesamtkrümmung der Lauffläche in
einer lateralen Richtung. Es ist möglich, die vorliegende
Erfindung auszuüben, ohne die Bodenberührungsfläche jedes
Traktionselementes einer Reifenlauffläche zu modifizieren.
Die besondere Anordnung und geometrische Form der
Traktionselemente kann durch einen Reifeningenieur gemäß der für
jeden Reifen beabsichtigten Verwendung ausgewählt werden.
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Es ist von Vorzug, wenn ein Reifen gemäß der Erfindung eine
Radialeinlagenkarkasse mit einem
Laufflächenverstärkungselement hat, welches üblicherweise in der Technik als eine
Gürtelstruktur 55, 56 bezeichnet wird, angeordnet zwischen
der Radialeinlagenkarkasse und dem Basisabschnitt der
Lauffläche.
Die Gürtelstruktur ist eine wichtige Komponente
jedes Reifens (sowohl Diagonal- als auch Radialeinlage)
gemäß der Erfindung, da einer der Zwecke jeder Gürteleinlage
darin besteht, die Lauffläche fest gegen die Fahrbahn zu
halten.
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Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 stellt die absatzweise
gestrichelte Linie B den Kontaktdruck quer über die axiale
Breite der Bodenberührungsfläche eines Traktionselementes
dar, wobei die Bodenberührungsfläche in einer Querrichtung
einem Pfad folgt, welcher kontinuierlich konvex ist.
Verglichen mit der Druckverteilung A für die
Bodenberührungsfläche eines Traktionselementes eines bekannten Reifens ist
zu sehen, daß der Kontaktdruck in der Mitte der
Bodenberührungsfläche größer ist als an ihren Kanten. Dies bedeutet,
daß die konvexen Bodenberührungsflächen eines Reifens gemäß
der Erfindung Wasser zwischen ihren Kanten nicht einfangen
sollten. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist dort eine
Aufstandsfläche eines Reifens gemäß der Erfindung gezeigt. Der
neue Reifen ist von derselben Größe, und auf eine Felge
derselben Größe montiert, auf denselben Druck aufgepumpt und
derselben Belastung ausgesetzt wie der bekannte Reifen,
dessen Aufstandsfläche in Fig. 5 gezeigt ist. D.h., der
neue Reifen war auch auf eine Felge mit der
Entwurfsfelgenbreite für jenen Reifen montiert, und einer Belastung
ausgesetzt, während er auf den spezifizierten Luftdruck für jene
Belastung aufgepumpt war. Das Laufflächenmuster für den
neuen Reifen in diesem Beispiel ist leicht unterschiedlich
gegenüber jenem des bekannten Reifens der Fig. 5, in
anderer Hinsicht waren die Strukturen der Reifen jedoch
dieselben. Bei der Aufstandsfläche des neuen Reifens besteht ein
guter Kontakt zwischen den Bodenberührungsflächen des
Reifens und der Stützfläche im Mittelpunkt der
Bodenberührungsflächen und es gibt Bereiche geringeren Kontaktes an den
Kanten von einigen der Bodenberührungsflächen. Diese
Aufstandsfläche verstärkt die Theorie, daß Wasser zwischen den
Kanten der Bodenberührungsfläche eines Traktionselementes
der Erfindung nicht eingefangen wird und dadurch einen
besseren Kontakt des Reifens zum Boden erzielt.
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Die Variation zwischen den konvexen Pfaden oder Linien, die
durch die Ortskurve der Punkte auf den
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente quer über die Breite der
Lauffläche definiert sind, wird benötigt, da der
Einheitslaufflächendruck quer über die Breite der Lauffläche variiert,
wie es in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Die Amplitude
des konvexen Pfades oder der konvexen Linie, die durch die
Bodenberührungsfläche des Traktionselementes definiert ist,
variiert zwischen Traktionselementen quer über die axiale
Breite der Lauffläche bezüglich der Veränderung in dem
Einheitslaufflächendruck quer über die axiale Breite einer
Aufstandsfläche des Reifens, wenn der Reifen auf einer Felge
mit der Entwurfsfelgenbreite für jenen Reifen montiert ist,
einer Belastung ausgesetzt ist, während er auf den
spezifizierten Luftdruck für jene Belastung aufgepumpt ist, so daß
die Amplitude der konvexen Linie für eine
Bodenberührungsfläche größer ist, die an einem Bereich von relativ hohem
Einheitsdruck angeordnet ist, und geringer für eine
Bodenberührungsfläche ist, die in einem Bereich von relativ
geringem Einheitsdruck angeordnet ist. D.h., ein Reifen gemäß der
Erfindung wird noch Variationen im Einheitslaufflächendruck
an verschiedenen Orten in seinem Bodenberührungsabschnitt
haben und die Amplitude der balligen Bodenberührungsflächen
wird in direkter Beziehung zu der Veränderung im
Einheitslaufflächendruck quer über die axiale Breite des
Laufflächenabschnittes des Reifens variieren. Unter Bezugnahme auf
Fig. 9, wie es hier und in den Ansprüchen verwendet ist,
ist die Amplitude a des konvexen Pfades die größte
Entfernung jedes Punktes auf der Bodenberührungsfläche 53 von
einer Basislinie b, die sich zwischen den radial äußeren
Kanten der axial sich gegenüberstehenden Wände 34 des
Traktionselementes erstreckt, dessen Bodenberührungsfläche
gemessen wird. Es ist nicht notwendig, daß die konvexe Linie,
die durch die Ortskurve der Punkte definiert ist, ein Bogen
eines Kreises ist oder daß sogar die größte Amplitude der
konvexen Linie bei der axialen Mitte der
Bodenberührungsfläche ist.
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In Fig. 10 ist beispielhaft eine schematische Darstellung
einer radialen Querschnittsansicht des balligen Bereiches
bzw. Scheitelbereiches eines Reifens der Größe 455/50-13
dargestellt, der gemäß der Erfindung hergestellt wurde. Bei
diesem Beispiel folgen die Bodenberührungsflächen der
Traktionselemente alle einem kontinuierlich konvexen Pfad gemäß
dem allgemeinen Ausdruck
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y = Ax² + Bx + C
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Das Koordinatensystem für x und y ist auf Traktionselement
Nr. 1 der Fig. 10 dargestellt. Die Werte von A, B und C für
jeden der Stollen sind nachstehend ausgeführt.
Traktionselement Nr.
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Die axiale Breite der Bodenberührungsfläche von jedem der
Traktionselemente 1 bis 9 war 2,54 cm und die größte
Amplitude y für jedes der Traktionselemente war:
Traktionselement Nr. Größe Amplitude des konvexen Pfades
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Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, daß die Variation in
der Amplitude der konvexen Linien, die durch die
Bodenberührungsflächen definiert sind, nicht sehr groß sein muß,
wobei der Bereich tatsächlich nur in der Größenordnung von
0,06 mm liegt. In dem in Fig. 10 dargestellten Beispiel ist
die radiale Höhe h der Wände, die die Bodenberührungsflächen
mit dem Basisabschnitt der Lauffläche verbinden, etwa 6,4 mm,
so daß der konvexe Pfad eine maximale Amplitude von etwa
0,1% der radialen Höhe h hat, die ein bekanntes
Traktionselement haben würde. In diesem Beispiel hat das mittlerste
Traktionselement 5 den größten Grad an Konvexität und die
Konvexität nimmt als eine Funktion der Entfernung von jedem
Traktionselement von der Mittenumfangsebene CP des Reifens
ab. Der Reifen dieses Beispiels hat seinen größten
Einheitslaufflächendruck in der Mitte des Reifens, so daß die
Amplitude der Bodenberührungsflächen der Traktionselemente
abnimmt, wenn der Einheitslaufflächendruck abnimmt.
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Wenn natürlich der Einheitslaufflächendruck für einen Reifen
an den lateralen Kanten der Aufstandsfläche des Reifens
größer ist als in der Mitte der Aufstandsfläche, sollte die
Amplitude der konvexen Linien, die durch die
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente definiert sind,
ansteigen, wenn die Entfernung der Traktionselemente von der
Mittenumfangsebene des Reifens ansteigt. Die Amplitude der
konvexen Linien, die durch die Bodenberührungsflächen
definiert sind, sollte durch den Reifenentwickler optimiert
werden und ist von der Karkasseneinlage und Gürtelstruktur
des Reifens als auch von der geometrischen Form der
Traktionselemente und dem Material abhängig, welches die
Lauffläche des Reifens ausmacht.
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Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8, die die
Einheitslaufflächendruckverteilung in der Aufstandsfläche
eines Radialreifens zeigen, ist es evident, daß der
Kontaktdruck an jedem gegebenen Punkt einer Bodenberührungsfläche
der Lauffläche variieren wird, wenn jener Punkt durch eine
Aufstandsfläche des Reifens geht.
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Fig. 11 zeigt einen Teilquerschnitt eines Reifens 60,
senkrecht zu der Drehachse des Reifens, wobei der Querschnitt
die Bodenberührungsfläche 61 von zumindest einem
Traktionselement schneidet, wobei Bodenberührungsflächen mit dem
Basisabschnitt 62 dieser Lauffläche mittels einer Vielzahl
von Wänden 63 in Verbindung stehen, die vorzugsweise im
wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Reifens angeordnet
sind. Die Ortskurve der Punkte auf den
Bodenberührungsflächen der Traktionselemente, die an irgendeinem Ort quer über
die axiale Breite zu der Bodenberührungsfläche in einer
umfänglichen Richtung laufen, folgen einem Pfad und
definieren eine Linie, die kontinuierlich konvex ist, wobei die
Linie nicht mit irgendeinem Kreis zusammenfällt, dessen
Mitte auf der Drehachse des Reifens angeordnet ist. Die
größte Amplitude der konvexen Linie ist an einem anderen
Punkt angeordnet als dem Mittenpunkt MP der Umfangslänge des
Traktionselementes. Anders gesagt, ist die größte Amplitude
der konvexen Linie, die durch die Bodenberührungsfläche
eines Traktionselementes in einer umfänglichen Richtung
definiert ist, entweder: (a) zwischen dem Mittenpunkt der
Umfangslänge eines Traktionselementes und einer führenden
Kante der Bodenberührungsfläche; oder (b) zwischen dem
Mittenpunkt und einer nachfolgenden Kante der
Bodenberührungsfläche
angeordnet. Wenn es in einer bestimmten
Ausführungsform gewünscht ist, ist die Amplitude der konvexen Linie,
die durch die Ortskurve der Punkte auf der
Bodenberührungsfläche von zumindest einem der Traktionselemente definiert
ist, die durch den Querschnitt geschnitten sind,
unterschiedlich von der Amplitude der konvexen Linie, die durch
die Ortskurve der Punkte definiert ist, gefolgt von der
Bodenberührungsfläche von zumindest einem der anderen
Traktionselemente, das durch den Querschnitt geschnitten ist, und
zwar beim Lauf in einer umfänglichen Richtung. Der Ort der
größten Amplitude der konvexen Linien kann auch zwischen den
Bodenberührungsflächen variieren.
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Wie es hier verwendet wird, ist eine "führende Kante" eines
Traktionselementes die erste Kante der
Bodenberührungsfläche, die in die Aufstandsfläche eines sich drehenden Reifens
eintritt, und die "nachfolgende Kante" ist die letzte Kante
der Bodenberührungsfläche, die in die Aufstandsfläche eines
sich drehenden Reifens eintritt. Der "Mittenpunkt der
umfänglichen Länge" eines Traktionselementes ist in der Mitte
zwischen der führenden und der nachfolgenden Kante eines
Traktionselementes auf einer Ebene angeordnet, die die
Drehachse des Reifens einschließt.
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Es wird angenommen, daß eine Reifen gemäß diesem Aspekt der
Erfindung einen gleichförmigeren Einheitslaufflächendruck
hat, insbesondere, wenn der Reifen ein Reifen mit
Richtcharakteristik ist. Ein Reifen mit Richtcharakteristik
hat ein Laufflächenmuster, welches ausgelegt ist,
unterschiedlich zu arbeiten bzw. zu wirken, wenn der Reifen in
entgegengesetzte Richtungen gedreht wird.
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Während es von Vorzug ist, daß in einem Reifen gemäß der
vorliegenden Erfindung die Bodenberührungsfläche jedes
Traktionselementes kontinuierlich konvex in sowohl lateraler als
auch umfänglicher Richtung ist, wie es hier offenbart ist,
ist es möglich, einen Reifen mit Traktionselementen mit
Bodenberührungsflächen zu haben, die nur in einer axialen
Richtung oder nur in einer umfänglichen Richtung konvex
sind, oder eine Mischung von Traktionselementen der drei
Typen auf einem einzelnen Reifen.