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Die Erfindung betrifft einen Luftreifen mit geringem Fersen-
und Zehenverschleiß im Bereich seitlicher Laufflächenrillen.
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Für Luftreifen wurden verschiedene Arten von
Laufflächenmustern verwendet, beispielsweise ein rippenartiges Muster,
das aus Hauptrillen besteht die sich in einer geraden oder
einer Zick-Zack-Anordnung über den Umfang des Reifens
erstrecken, ein rippen-zinkenartiges Muster, das aus
Hauptrillen und axial verlaufenden, in den Schulterbereichen des
Reifens geformten seitlichen Rillen gebildet ist, ein
All-Jahreszeiten genannter Laufflächenmuster-Typ oder ein
Schnee-Typ der aus Hauptrillen und seitlichen, die
Hauptrillen kreuzenden Rillen besteht, ein zinkenartiges Muster,
das aus breiten, sich von jedem Rand der Lauffläche zum
Äquator des Reifens erstreckenden seitlichen Rillen gebildet
ist, ein blockartiges Muster, das aus breiten Hauptrillen
und breiten, die breiten Hauptrillen schneidenden seitlichen
Rillen besteht, und ähnlichen Mustern.
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Bei Reifen, die mit seitlichen Rillen versehen sind, wie
dies für die bereits erwähnten rippen-zinken-artigen oder
All-Jahreszeiten-Reifenmustertypen gilt, sind die Traktion,
die Nässe-Griffigkeit und ähnliche Eigenschaften durch die
seitlichen Rillen verbessert. Derartige seitliche Rillen
verkürzen jedoch die Verschleiß-Lebensdauer des Reifens.
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Wie in Figur 21 gezeigt verschleißt die Laufflächenseite T
insbesondere in der Nähe der radial äußeren Abschnitte der
Rillen-Seitenwand GW der seitlichen Rille G, und weiterhin
ist der Verschleiß K an dem Teil der hervorspringenden Seite
Ga (der Zehenseite) schneller und größer als der Verschleiß
an der nach innen tretenden Seite (der Fersen-Seite). Beides
führt zu dem Ergebnis, daß der Verschleiß auf dem Abschnitt
an der nach innen tretenden Seite wächst und zu einem
sogenannten Fersen- und Zehenverschleiß führt, wobei die
Verschleiß-Lebensdauer der Lauffläche des Reifens verkürzt
wird.
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Um einen solchen abnormalen Verschleiß zu vermeiden ist
vorgeschlagen worden, die Härte des Gummis an den
Seitenwänden der seitlichen Rillen zu vergrößern, die Rillentiefe der
seitlichen Rillen etwas zu verkleinern, den Neigungswinkel
der Seitenwände der seitlichen Rillen zu vergrößern, die
Breite der Rille zu verkleinern, und ähnliches. Diese
Vorschläge zielten darauf ab, die Verschleißfestigkeit zu
verbessern oder den Schlupfbetrag der Lauffläche gegen die
Straßenfläche durch die Verminderung der Bewegung der
Rillen-Seitenwände GW zu verkleinern. Die Verwendung eines
härteren Gummis für die Seitenwände der seitlichen Rillen
macht jedoch die Herstellung des Reifens komplizierter und
vergrößert die Härte eines Teils der Lauffläche, was
manchmal andere Leistungsfaktoren des Reifens wie
beispielsweise die Traktion verschlechtert. Eine verminderte Tiefe
der seitlichen Rillen kann leicht zu einer verminderten
Traktion, einem verschlechterten Verhalten auf Schnee und
einer verminderten Nässe-Griffigkeit führen. Die
Vergrößerung des Neigungswinkels der Rillen-Seitenwand und ein
Verkleinern der Rillenbreite ergibt keinerlei wirkliche
Verbesserung des ungleichmäßigen Verschleißes.
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Die Patentschrift FR-A-2152907, die dem Oberbegriff von
Anspruch 1 entspricht, offenbart eine Lauffläche eines Reifens
mit Umfangs-Schulterrippen, die mit einer Vielzahl von sich
axial erstreckenden Rillen versehen sind, die an der
Oberfläche der Lauffläche die Form von schmalen Schlitzen aufweisen
jedoch an ihrer radial inneren Basis die Form von breiten
Drainage-Kanälen besitzen. Beim Zusammenwirken mit dem
Kontaktbereich der Straße schließt sich der schmale
Schlitzbereich der Rille und verhindert dabei eine weitere
Bewegung der Seitenwände der Rille wodurch ein vollständiges
Verschließen des radial inneren Drainage-Kanales vermieden
wird.
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Die Zusammenfassung der japanischen Patentschrift Vol. 10,
Nr. 163 (M-487) [2219], 11. Juni 1986 entsprechend der
JP-A-61-16112 offenbart einen Einschnitt in einer Lauffläche
eines Reifens, wobei das Schließen des Einschnittes durch
den Ausstoß von Gummielementen verhindert wird, wodurch die
Fähigkeit des Laufflächengummis, sich unter Fahr- und
Bremsbedingungen zu bewegen, vergrößert wird.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein
Luftreifen zu schaffen, bei dem ein ungleichmäßiger Verschleiß
der Lauffläche verhindert wird, um die Lebensdauer des
Reifens zu verlängern.
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Nach der Erfindung ist ein Luftreifen mit seitlichen
Laufflächenrillen, die sich parallel oder geneigt zu der
Axialrichtung des Reifens erstrecken, wobei die seitlichen Rillen
mit einer Brücke zwischen den einander gegenüberliegenden
Seitenwänden der Rille versehen sind, die Brücke oberhalb
und getrennt von der Basis der Rille angeordnet ist und die
Seitenwände der Rille miteinander verbindet dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis t/d der Dicke t der Brücke in
Radialrichtung des Reifens zu der Rillentiefe d der
seitlichen Laufflächenrille nicht weniger als 0.1 und nicht mehr
als 0.4 beträgt, die radiale Höhe h der Unterseite der
Brücke ausgehend von der Rillenbasis nicht weniger als die
Dicke t der Brücke beträgt, und das Verhältnis lb/lg der
Länge lb der Brücke an der Unterseite der Brücke in
Längsrichtung der seitlichen Laufflächenrille zu der Länge lg der
seitlichen Rille in Längsrichtung nicht weniger als 0.05 und
nicht mehr als 0.35 beträgt.
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Durch die Bewegung der Seitenwände der Rille in die
seitliche Rille G und die Verformung der Lauffläche benachbart
der Rillen bei der Berührung und dem Verlassen des Bodens
wird wirksam ungleichmäßigen Verschleiß, wie beispielsweise
Fersen- oder Zehenverschleiß, vermieden, ohne das
Bremsverhalten, die Traktion, die Straßengriffigkeit und
ähnliches zu verschlechtern. Beim Verschleiß der
Reifenlauffläche werden die seitlichen Rillen flach, und die Brücke
nutzt ab, da sie oberhalb der Rillenbasis angeordnet ist.
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Entsprechend bleibt die Leistung des Reifens sogar bis in
den letzten Abschnitt der Reifenlebensdauer erhalten.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im
folgenden in Bezug auf die Figuren im Detail beschrieben, in
denen:
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Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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Figur 2 eine Aufsicht davon darstellt;
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Figur 3 eine Teilansicht längs der Linie I-I aus Figur 2
darstellt;
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Figur 4 eine Teilansicht längs der Linie II-II aus Figur
2 darstellt;
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Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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Figur 6 eine Aufsicht davon darstellt;
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Figur 7 eine Teilansicht davon darstellt;
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Figur 8 ein Graph darstellt, der die Beziehung zwischen
dem Verhältnis t/d und dem Fersen- und
Zehenverschleiß zeigt;
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Figur 9 ein Graph darstellt, der die Beziehung zwischen
dem Verhältnis lb/lg und dem Fersen- und
Zehenverschleiß zeigt;
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Figur 10 ein Graph darstellt, der die Beziehung zwischen
dem Verhältnis t/d und dem Bremsverhalten zeigt;
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Figur 11 eine Aufsicht darstellt, die eine weitere
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Figur 12
und 13 Teilansichten davon darstellen;
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Figur 14 eine Aufsicht darstellt, die eine weitere
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Figur 15 eine Teilansicht davon darstellt;
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Figur 16 eine Aufsicht darstellt, die eine weitere
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Figur 17
und 18 Teilansichten davon sind;
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Figur 19 eine Aufsicht darstellt, die eine weitere
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Figur 20 eine Teilansicht davon ist; und
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Figur 21 eine Teilansicht darstellt, die Fersen- und
Zehenverschleiß zeigt.
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In den Figuren 1 bis 4 ist der Reifen der vorliegenden
Erfindung ein hohen Beanspruchungen ausgesetzter Reifen für
Lastwagen und Busse. Der Laufflächenabschnitt 2 ist mit Umfangs-
Hauptrillen 3 und axial verlaufenden seitlichen Rillen G
versehen, um einen All-Jahreszeiten Laufflächenmustertyp zu
schaffen.
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Die Hauptrillen 3 erstrecken sich in einem
zick-zackförmigen Verlauf in Umfangsrichtung über den Reifen.
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Die seitlichen Rillen G erstrecken sich von den
abgewinkelten Abschnitten der zick-zack-förmigen Hauptrillen 3 in den
Schulterbereich 4 in rechtem Winkel zur Umfangsrichtung des
Reifens, und in diesem Beispiel ist das axial äußere Ende
der seitlichen Rille G im Schulterbereich, d. h. an der
Seitenfläche des Reifens, offen.
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Die seitliche Rille ist mit einer Brücke B versehen, die
zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden GW der
seitlichen Rille G und oberhalb der Rillenbasis GB angeordnet ist.
Daher liegt die Brücke B oberhalb der Rillenbasis GB und
nahe dem Laufflächenrand (a) zwischen dem Laufflächenbereich
2 und den Schulterbereichen 4 in der Axialrichtung des
Reifens.
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Da die gegenüberliegenden Seitenwände GW der Rille
miteinander durch die Brücke B verbunden sind, ist die
Steifigkeit der Seitenwände der Rille in den Bereichen der
Brücke B vergrößert und der dort auftretende Betrag der
Bewegung ist verkleinert. Daher ist der Schlupf gegenüber
dem Boden an beiden Seiten der seitlichen Rille vermindert,
und der ungleichmäßige Verschleiß der Lauffläche wird
verhindert.
Indem die Brücke nahe dem Laufflächenrand (a)
angeordnet ist, wird die Verschiebung der Seitenwände in die
Rille an diesen Punkten des Reifens wirksam verhindert.
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Darüberhinaus ist die Oberseite der bereits erwähnten Brücke
B unterhalb der Fläche T der Lauffläche angeordnet, so daß
ein gewisser Abstand b zwischen der oberen Fläche B/U der
Brücke und der unverschlissenen oder neuen Fläche T der
Reifenlauffläche in Radialrichtung des Reifens gegeben ist,
wodurch eine gute Straßengriffigkeit in den frühen
Abschnitten der Reifenlebensdauer geschaffen wird.
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Das Verhältnis b/d des oben erwähnten Abstandes b zur
Rillentiefe d der seitlichen Rille von der Fläche T der Lauffläche
zu der Rillenbasis GB liegt im Bereich zwischen 0 und 0.2.
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Weiterhin beträgt das Verhältnis t/d der Dicke t der Brücke
B in Radialrichtung zu der Rillentiefe d nicht weniger als
0.1 und nicht mehr als 0.4.
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Weiterhin beträgt der radiale Abstand h der Unterseite BB
der Brücke ausgehend von der Rillenbasis GB nicht weniger
als die Dicke t der Brücke (t < h).
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Das Verhältnis lb/lg der Länge lb der Brücke an der
Unterseite BB in Längsrichtung der seitlichen Rille G zu der Länge
1g der gleichen seitlichen Rille G in Längsrichtung beträgt
nicht weniger als 0.05 und nicht mehr als 0.35.
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Um die Wirksamkeit der Erfindung zu bestätigen, wurde ein
Feldversuch durchgeführt. 10.00R20 Testreifen montiert auf
7.00T wurden an der Vorderachse eines Kipp-Lastwagens des
Radtyps 2-2D angebracht und auf 8.0 kgf/sq.cm aufgeblasen,
und nach 20.000 km Fahrt wurde der Fersen- und
Zehenverschleiß gemessen. Die Testergebnisse sind grafisch in den
Figuren 8 und 9 dargestellt.
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In Figur 8 ist das Verhältnis t/d der Dicke t der Brücke zur
Rillentiefe d als Abszissenachse dargestellt und der Fersen-
und Zehenverschleiß K (gemessen wie in Figur 21) als
Ordinatenachse dargestellt. Bei den in diesem Test benutzten
Reifen betrug der radiale Abstand h der Unterseite der
Brücke ausgehend von der Rillenbasis 10.0 mm, die Länge lb
der Unterseite in Längsrichtung der seitlichen Rille 8.0 mm,
und die Länge lg der seitlichen Rille 35 mm.
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Falls der Fersen- und Zehenverschleiß K weniger als 2.0 mm
beträgt, wird der Reifen im allgemeinen als ohne weiteres
marktfähig beurteilt.
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In Figur 9 ist das Verhältnis lb/lg der Länge lb der
Unterseite der Brücke zur Länge 1g der seitlichen Rille G als
Abszissenachse und der Fersen- und Zehenverschleiß als
Ordinatenachse gezeigt, wobei das Verhältnis t/d 0.3 und die
Dicke t 0.8 mal dem Abstand h der Unterseite der Brücke
beträgt.
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Figur 10 zeigt die Ergebnisse von Bremswegtests auf einer
nassen, asphaltierten Straße, bei denen der Bremsweg aus 80
km/h bis zum Stillstand gemessen wurde.
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In Figur 10 ist das Verhältnis t/d und das Bremsverhalten
bei Nässe längs der Abszissenachse bzw. der Ordinatenachse
dargestellt, wobei das Bremsverhalten bei Nässe anhand eines
Index angegegeben ist, der auf der Annahme beruht, daß der
Bremsweg eines Reifens ohne Brücke 100 beträgt.
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Wie in Figur 8 gezeigt, ergab sich bei Reifen mit einem
t/d-Verhältnis nicht kleiner als 0.1, daß der Fersen- und
Zehenverschleiß K unter 2.0 mm betrug, was zeigt, daß die
Brücke die die Seitenwände der Rille verbindet die Bewegung
derselben beim Bodenkontakt als auch beim Verlassen des
Bodens zu vermindern vermag, und daß der Schlupfbetrag des
Zinkens (das Laufflächenelement, welches über den Umfang
durch die Seitenrillen unterteilt ist) gegen den Boden
besonders wirksam beim Verlassen des Bodens vermindert
wurde. Es ergab sich, daß die Höhe des Verschleißes K
wesentlich reduziert wurde.
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Weiterhin wurde, wie in Figur 10 gezeigt, das Bremsverhalten
bei Nässe vermindert, wenn das Verhältnis t/d höher als 0.4
eingestellt wurde. Falls das Verhältnis t/d mehr als 0.4
beträgt, wird die Brücke zu dick und verhindert in
übermäßiger Weise die Bewegung der Seitenwände der Rille, was beides
die Straßengriffigkeit vermindert. Dementsprechend wird das
Verhältnis t/d vorzugsweise so eingestellt, daß es nicht
mehr als 0.4 und nicht weniger als 0.1 beträgt.
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Falls die radiale Höhe h der Unterseite BB der Brücke B
ausgehend von der Rillenbasis GB weniger als t beträgt, wird
die Drainage der seitlichen Rille G behindert, und die
Wirkung der Brücke B, die sich durch das Verbinden der
Seitenwände der Rille ergibt, verkleinert, da die Brücke B
nur noch die unteren Seitenwände der Rille unterstützt.
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Falls weiterhin das Verhältnis lb/lg der Länge lb der
Unterseite BB zu der Länge lg der seitlichen Rille weniger als
0.05 beträgt, kann eine derartige Brücke die Bewegung der
Seitenwände der Rille nicht verhindern, und ermöglicht daher
nicht, den Fersen- und Zehenverschleiß K auf unter 2.0 mm zu
reduzieren. Falls das Verhältnis mehr als 0.35 beträgt, wird
die Herstellung der Brücke durch die Verwendung einer
Vulkanisierform zu schwierig. Dementsprechend wird das
Verhältnis lb/lg als nicht kleiner als 0.05 und nicht größer als
0.35 festgelegt.
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Wie bereits erwähnt kann der Fersen- und Zehenverschleiß
mittels der Brücke B, die die gegenüberliegenden Seitenwände
der Rille verbindet, reduziert werden und gleichzeitig das
Bremsverhalten durch das Einstellen des Verhältnisses t/d in
den oben genannten Bereich aufrecht erhalten werden.
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Die Brücke B wird während des Gebrauchs des Reifens
allmählich abgenutzt und verschwindet schließlich, und
entsprechend verbleibt dann die seitliche Rille vollständig
geöffnet, wodurch das Bremsverhalten über die gesamte
Lebensdauer des Reifens aufrechterhalten bleibt.
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Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, wobei die seitliche Rille G in dem Kronenbereich
der Lauffläche ausgebildet ist und sich zwischen den zwei
benachbarten Zick-Zack-Hauptrillen 3 erstreckt, und wobei
die Brücke B im Zentrum der seitlichen Rille in
Längsrichtung der Rille ausgebildet ist.
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In diesem Fall wird ebenfalls, durch das Einstellen des
Verhältnisses t/d und des Verhältnisses lb/lg und der
Beziehung zwischen der Dicke t und der Höhe h in den oben
erwähnten Bereichen, in gleicher Weise wie in den in den Figuren 1
bis 4 gezeigten Ausführungsformen der ungleichmäßige
Verschleiß in diesen Bereichen der Lauffläche zusätzlich
vermindert, ohne das Bremsverhalten zu verschlechtern.
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Wie in den Figuren 11 bis 13 gezeigt kann bei der Erfindung
die Seitenrille G schräg angeordnet sein, und die obere
Fläche B/U kann die gleiche Höhe aufweisen wie die Fläche T
der Lauffläche.
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Die Figuren 14 bis 15 zeigen eine weitere Ausführungsform
mit einem rippen-zinken-artigen Laufflächenmuster, wobei die
seitliche Rille G an der Rillenbasis GB mit einem hiervon
tieferen Abschnitt GB2 versehen ist, der tiefer als der
Hauptabschnitt GB1 ist, so daß der tiefere Abschnitt
unterhalb der Brücke B angeordnet ist.
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In diesem Fall wird die Tiefe des tieferen Abschnitts GB2
als die oben erwähnte Rillentiefe d verwendet, um das
Verhältnis t/d zu definieren, wobei jedoch die Länge 1g der
seitlichen Rille G als die Gesamtlänge 1b einschließlich des
Hauptabschnitts und des tieferen Abschnitts definiert ist.
Entsprechend ist es dann möglich, die Dicke t der Brücke zu
vergrößern.
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Die Figuren 16 bis 18 zeigen ein Laufflächenmuster des
All-Jahreszeiten-Typs, bei dem die seitliche Rille G ähnlich
zu der vorhergehenden Ausführungsform mit einem tieferen
Abschnitt GB2 versehen ist, der unterhalb der Brücke B
angeordnet ist.
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Die Figuren 19 und 20 zeigen ein zinkenartiges
Laufflächenmuster.
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Die Erfindung kann bei verschiedenen Arten von
Laufflächenmustern für verschiedene Arten von Reifen, wie
beispielsweise für hohe Beanspruchungen vorgesehene Reifen von Lastwagen
oder Bussen, Reifen für Personenwagen usw. angewendet
werden.
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Wie oben beschrieben, sind die gegenüberliegenden
Seitenwände der seitlichen Rille nach der Erfindung durch die
Brücke miteinander verbunden, wodurch die Brücke die
Bewegung der Seitenwände der Rille beim Kontakt der Lauffläche
mit dem Boden und beim Verlassen des Bodens kontrollieren
kann. Dadurch wird ein abnormer Verschleiß wie
beispielsweise ein Fersen- und Zehenverschleiß verhindert, ohne daß
das Griffigkeitsverhalten bei Nässe verschlechtert wird.
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Übrigens kann eine solche Brücke während oder nach dem
Vulkanisierprozeß des Reifens gebildet werden.
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Um die Brücken beim Vulkanisierprozeß des Reifens zu bilden,
ist es notwendig, die Brücken in der Nähe der Lagepositionen
der geteilten Flächen der Vulkanisierform anzuordnen. Die
Anzahl der geteilten Flächen und ihre Lagepositionen können
dann eingestellt werden, um die Brücken an den gewünschten
Positionen in der Axialrichtung zu bilden. Weiterhin kann es
notwendig sein, den Neigungswinkel der seitlichen Rille zu
begrenzen, um den Entformungsprozeß zu ermöglichen.
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Um die Brücke nach dem Vulkanisierprozeß des Reifens zu
formen, ist es möglich, den unteren Teil der Brücke zu
durchbohren oder zu durchdringen. In diesem Fall ist es nicht
notwendig, den Neigungswinkel der seitlichen Rille zu
begrenzen, und daher kann die Brücke in einer seitlichen Rille,
die in starkem Maße, beispielsweise unter 45º, geneigt ist,
ausgebildet sein.