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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen mit Umfangs- und /oder Schrägrillen, welche durch einen Rillengrund und Rillenflanken begrenzt sind, wobei an Rillenflanken von Umfangs- und /oder Schrägrillen eine Vielzahl von eine insbesondere schuppenartige Struktur bildenden Strömungselementen ausgebildet ist, welche in der Erstreckungsrichtung der jeweiligen Rille ihre größte Abmessung aufweisen.
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Ein Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 105 300 A1 bekannt. Der Fahrzeugluftreifen weist einen Laufstreifen mit Rillen auf, auf deren Rillenflanken und auf deren Rillengrund eine Vielzahl von Strömungselementen als in Erstreckungsrichtung der Rille ausgerichtete längliche Erhebungen ausgebildet ist. Die Erhebungen bilden durch ihre relativ große Dichte bzw. Anzahl ähnlich einer Haifischhaut eine schuppenartige Struktur mit inselartigen Schuppen. Die Erhebungen sind am Rillengrund und an den Rillenflanken in mehreren nebeneinander angeordneten, in Erstreckungsrichtung der Rille verlaufenden Reihen und voneinander beanstandet ausgebildet. Dabei können Reihen mit kürzeren und Reihen mit längeren Erhebungen vorgesehen, die über die Rillenflanken und den Rillengrund ein einheitliches „Muster“ aus in der Erstreckungsrichtung der Rillen verlaufenden Erhebungen bilden. Diese Erhebungen sollen ein verbessertes störungsfreies Strömungsverhalten von durch die Rillen strömendem Wasser in beide Drehrichtungen des Reifens ermöglichen.
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Auf nassem Untergrund liegt beim Durchlaufen der Bodenaufstandsfläche am Rillengrund von Umfangs- und /oder Schrägrillen eine im Wesentlichen in Rillenlängsrichtung verlaufende Wasserströmung vor, an den Rillenflanken eine Wasserströmung mit unterschiedlichen Richtungskomponenten. Die aus der
DE 10 2012 105 300 A1 bekannte Ausführung wird dieser Tatsache nicht gerecht und verursacht an den Rillenflanken eine ungünstige Verwirbelung von durchströmendem Wasser.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art, dass Strömungsverhalten von Wasser in den Umfangs- und Schrägrillen des Laufstreifens diesbezüglich zu verbessern.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Strömungselemente an den Rillenflanken aus einer Erhebung bzw. Vertiefung in Kombination mit zumindest einer weiteren Erhebung und/oder Vertiefung gebildet sind, wobei die Vertiefung(en) und/oder die Erhebung(en) in- bzw. aufeinander befindlich ausgebildet sind.
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Beim Fahren auf nasser Fahrbahn verursachen derartige Strömungselemente an den Rillenflanken in der die Rillenflanken kontaktierenden Wasserschicht Mikroverwirbelungen. Überraschender Weise hat sich herausgestellt, dass diese Mikroverwirbelungen die Reibung des Wasserstromes an den Rillenflanken reduziert. Die auf der „mikroverwirbelten“ Wasserschicht strömenden Wasserschichten weisen eine besonders hohe Fließgeschwindigkeit auf. Die Aufnahmekapazität solcher Rillen für Wasser ist verbessert, das Auftreten von Aquaplaning wird zu höheren Fahrgeschwindigkeiten verschoben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante sind die Strömungselemente jeweils aus einer Vertiefung und zumindest einer am Boden der Vertiefung befindlichen Erhebung gebildet. Durch solche Strömungselemente lässt sich eine besonders gleichmäßig mikroverwirbelte Wasserschicht an den Rillenflanken erzeugen. Durch die Ausbildung der Strömungselemente aus einer Kombination von Vertiefungen weisen die Strömungselemente ein gutes Wasseraufnahmevolumen auf, wodurch das Aquaplaningverhalten des Reifens weiter verbessert wird.
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Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsvariante sind die Strömungselemente jeweils aus einer Erhebung und zumindest einer auf der Erhebung ausgebildeten Vertiefung gebildet. Die Erhebungen zeigen vor allem eine „strömungsteilende Wirkung“.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn zumindest eine Erhebung bzw. zumindest eine Vertiefung, welche in einer Vertiefung bzw. auf/in einer Erhebung ausgebildet ist, zur Erstreckungsrichtung der Rille unter einem spitzen Winkel verläuft. Diese Maßnahme unterstützt vor allem das „Herausleiten“ des Wassers aus den Rillen und wirkt sich daher ebenfalls vorteilhaft auf die Aquaplaningeigenschaften des Reifens aus.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante weisen die Strömungselemente zwei Erhebungen bzw. zwei Vertiefungen auf, welche sich paarweise in einer Vertiefung bzw. auf/in einer Erhebung befinden und zur Erstreckungsrichtung der Rille unter einem spitzen Winkel und gegensinnig zueinander geneigt verlaufen. Durch gegensinnig geneigte Erhebungen bzw. Vertiefungen lassen sich bereits bei „geringen“ Fahrgeschwindigkeiten vorteilhafte Mikroverwirbelungen erzeugen.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn die Strömungselemente eine Erhebung bzw. eine Vertiefung aufweisen, welche sich in einer Vertiefung bzw. auf/in einer Erhebung befindet und in Erstreckungsrichtung der Rille verläuft. Durch eine solche Erhebung bzw. Vertiefung wird ebenfalls Einfluss auf die entstehenden Mikroverwirbelungen genommen.
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Eine besonders gleichmäßige, die Rillenflanke bedeckende mikroverwirbelte Wasserschicht kann erzeugt werden, wenn die Strömungselemente in Reihen verlaufen, welche jeweils aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten und voneinander beabstandeten Strömungselementen gebildet sind. Diese Maßnahme trägt daher ebenfalls zur weiteren Verbesserung des Strömungsverhaltens bei.
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Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn an den Rillenflanken zumindest zwei Reihen, insbesondere genau zwei Reihen, von Strömungselementen ausgebildet sind, wobei vorzugsweise Strömungselemente aus einer Reihe zu Strömungselementen aus zumindest einer weiteren Reihe in Erstreckungsrichtung der Rille versetzt sind. Durch diese Maßnahmen lässt sich die „mikroverwirbelte“ Wasserschicht an der Rillenflanke weiter vergleichmäßigen.
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Bevorzugter Weise sind die Strömungselemente, in Draufsicht auf die Rillenflanke betrachtet, jeweils bezüglich einer in Erstreckungsrichtung der Rille verlaufenden Linie spiegelsymmetrisch ausgeführt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante setzen sich die Strömungselemente jeweils aus einem gleichschenklig-dreieckartigen Abschnitt und einem gleichschenklig-trapezartigen Abschnitt zusammen, wobei die die Schenkel des Dreiecks verbindende Basis des gleichschenklig-dreieckartigen Abschnittes mit der Basis des Trapezes des gleichschenklig-trapezartigen Abschnittes zusammenfällt. Derartige Strömungselemente weisen eine zur Schuppe eines Haifisches ähnliche Gestalt auf, sodass - analog zur Wirkung von Haifischschuppen - der Widerstand des Wassers, welches die Strömungselemente um- und/oder überströmt, deutlich herabgesetzt wird und zusätzlich eine Stabilisierung in der Wasserströmung erreicht wird. Diese Variante ermöglicht daher ein besonders günstiges Strömungsverhalten in den Umfangs- und Schrägrillen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante weist der gleichschenklig-trapezartige Abschnitt eine Länge von 50% bis 65%, insbesondere bis zu 60%, der Länge des Strömungselementes auf, wobei die Längen in Erstreckungsrichtung des Strömungselementes ermittelt sind.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn die Strömungselemente eine Länge von 7,0 mm bis 9,0 mm aufweisen. Strömungselemente mit einer solchen Länge haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Vertiefung(en) der Strömungselemente eine Tiefe von 0,1 mm bis 0,3 mm aufweist bzw. aufweisen. Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Erhebung(en) der Strömungselemente eine Höhe von 0,1 mm bis 1,0 mm, insbesondere von bis zu 0,4 mm, aufweist bzw. aufweisen. An solchen, nur oberflächlich an der Rillenflanke ausgebildeten Strömungselementen lassen sich die erwähnten Mikroverwirbelungen besonders gut erzeugen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist am Rillengrund der Rille eine Vielzahl von in Erstreckungsrichtung der Rille langgestreckten Erhebungen in nebeneinander verlaufenden Reihen vorgesehen. Solche Erhebungen bilden leitende Minikanäle am Rillengrund, wodurch sich die Strömung des Wassers im Bereich des Rillengrundes beruhigen lässt. Diese Maßnahme stellt eine besonders vorteilhafte Ergänzung zu den die Mikroverwirbelungen erzeugenden Strömungselementen an den Rillenflanken dar.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Umfangsrille eines Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens mit einer Ausführungsvariante der Erfindung,
- 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der 1,
- 3 eine Draufsicht auf einen in die Blattebene projizierten Umfangsabschnitt der Umfangsrille aus 1,
- 4 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie IV-IV der 3,
- 5 einen vergrößerten Detailbereich aus 3 und
- 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der 5.
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Gemäß der Erfindung ausgeführte Fahrzeugluftreifen sind Reifen eines beliebigen Typs, insbesondere Reifen in Radialbauart für Nutzfahrzeuge, Personenkraftwagen, Vans oder Light-Trucks.
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1 zeigt eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer gerade verlaufenden Umfangsrille 1 eines Laufstreifens, welche insbesondere in bekannter Weise ausgeführte Profilpositive 2, beispielsweise Profilbänder, voneinander trennt. Die nicht gezeigten Bereiche des Laufstreifens können in bekannter Weise ausgeführt sein.
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Gemäß 2 ist die Umfangsrille 1 in der für den jeweiligen Reifentyp vorgesehenen Profilriefe T1 von üblicherweise 6,5 mm bis 10,0 mm ausgeführt, weist einen im Westlichen U-förmigen Querschnitt und an der Laufstreifenperipherie in axialer Richtung eine Breite B1 von 5,0 mm bis 20,0 mm, insbesondere von 6,0 mm bis 14,0 mm, auf und ist durch einen Rillengrund 3 und zwei Rillenflanken 4 begrenzt. Der Rillengrund 3 verläuft, im Querschnitt betrachtet, zumindest im Wesentlichen parallel zur Laufstreifenperipherie und besitzt in axialer Richtung eine Breite B1' von 40% bis 70%, insbesondere von 50% bis 60%, der Breite B1 der Umfangsrille 1. Die Rillenflanken 4 verlaufen, im Querschnitt betrachtet, insbesondere leicht gebogen und daher unter einem sich zur radialen Richtung verändernden Winkel.
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3 zeigt eine gegenüber 1 vergrößerte Draufsicht auf einen Umfangsabschnitt der Umfangsrille 1, wobei die Rillenflanken 4 in die Blattebene und daher in die Ebene des Rillengrundes 3 abgerollt dargestellt sind. In 3 ist die Mittellinie mL der Umfangsrille 1 strichpunktiert angedeutet, die seitlichen Ränder des Rillengrundes 3 sind durch zwei gestrichelte Linien L gekennzeichnet.
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Am Rillengrund 3 sind in Umfangsrichtung längliche kürzere Erhebungen 5 und - gegenüber den Erhebungen 5 - in Umfangsrichtung längere, ebenfalls längliche Erhebungen 6 ausgebildet. Die Erhebungen 5, 6 bilden Strömungselemente mit schuppenartiger Struktur, sind im Querschnitt kuppelartig (4), weisen in Draufsicht die Form einer bikonvexen Linse, an ihrer breitesten Stelle eine Breite b von beispielsweise 0,4 mm (Erhebungen 5) bzw. von 0,5 mm (Erhebungen 6) sowie gegenüber dem Niveau des Rillengrundes 3 in radialer Richtung eine maximale Höhe h (in 4 für eine Erhebung 6 gezeigt) von 0,1 mm bis 1,0 mm, insbesondere von bis zu 0,4 mm, auf.
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Die kürzeren Erhebungen 5 sind in vier in Umfangsrichtung umlaufenden Reihen 5a angeordnet, von welchen eine mit einer gepunkteten Linie gekennzeichnet ist und welche jeweils aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden und voneinander beabstandeten Erhebungen 5 gebildet sind. Die längeren Erhebungen 6 sind auf analoge Weise in zwei Reihen 6a angeordnet, von welchen eine mit einer gepunkteten Linie gekennzeichnet ist.
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In jeder durch die Mittellinie mL gebildeten Rillengrundhälfte 3' des Rillengrundes 3 verläuft mittig eine Reihe 6a, an jeder Seite der Reihe 6a eine Reihe 5a, wobei die längeren Erhebungen 6 zu den kürzeren Erhebungen 5 in Umfangsrichtung versetzt sind und die Erhebungen 5 aus den Reihen 5a paarweise parallel zueinander verlaufen. Jede kürzere Erhebung 5 „überlappt“ - bezogen auf die axiale Richtung - zwei in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgende längere Erhebungen 6 in gleichem Ausmaß.
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Die kürzeren Erhebungen 5 weisen in Umfangsrichtung eine Länge l1 von 4,0 mm bis 7,0 mm, die längeren Erhebungen 6 eine Länge l2 von 6,0 mm bis 9,0 mm auf. Innerhalb einer Reihe 6a weisen in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgende längere Erhebungen 6 voneinander einen Abstand a1 von 0,5 mm bis 1,5 mm auf.
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Sämtliche Erhebungen 5, 6 in der einen Rillengrundhälfte 3' sind zu jenen in der anderen Rillengrundhälfte 3' in Umfangsrichtung versetzt, der Versatz a2 , welcher zwischen bezüglich der Umfangsrichtung gleichpositionierten Enden zweier Erhebungen 5 bzw. 6, jeweils aus unterschiedlichen Rillengrundhälften 3' ermittelt ist, entspricht beim gezeigten Ausführungsbeispiel der Summe aus 50% der Länge l2 und 50% des Abstands a1 .
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind auf jeder Rillenflanke 4 in unmittelbarer Nähe zum Rillengrund 3 in einer Reihe 7a angeordnete Erhebungen 7 ausgebildet, welche in Umfangsrichtung eine Länge l3 von beispielsweise 4,0 mm aufweisen und - bezogen auf die axiale Richtung - mittig zu den längeren Erhebung 6 in der jeweils unmittelbar angrenzenden Rillengrundhälfte 3' verlaufen.
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Auf den Rillenflanken 4 sind radial außerhalb der Reihe 7a zwei Reihen 8a, 8b aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden und voneinander beanstandeten, eine schuppenartige Struktur bildenden Strömungselementen 8 ausgebildet, wobei die aus der Reihe 8a stammenden Strömungselemente 8 zu den aus der Reihe 8b stammenden Strömungselementen 8 in Umfangsrichtung versetzt sind.
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Wie 5 zeigt, ist jedes Strömungselement 8, bei in die Ebene „abgerollter“ Rillenflanke 4 sowie in Draufsicht auf die Rillenflanke 4 betrachtet, bezüglich einer in Umfangsrichtung verlaufenden Linie Lv spiegelsymmetrisch ausgeführt und in Umfangsrichtung langgestreckt. Wie insbesondere 5 in Verbindung mit 6 zeigt, besteht jedes Strömungselement 8 aus einer Vertiefung 9 mit einem Boden 9a, zwei am Boden 9a freistehenden, kürzeren, seitliche Erhebungen 10 und einer am Boden 9a freistehenden, gegenüber den Erhebungen 10 längeren, mittleren Erhebung 11. Die Erhebungen 10, 11 sind in Erstreckungsrichtung des Strömungselementes 8 langgestreckt, weisen in Draufsicht die Form einer bikonvexen Linse und an ihrer breitesten Stelle eine Breite b' von insbesondere 0,3 mm (Erhebungen 10) bzw. 0,45 mm (Erhebungen 11) auf.
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Wie in 5 durch eine waagrechte gestrichelte Linie angedeutet ist, setzt sich die Vertiefung 9 aus einem gleichschenklig-dreieckartigen Vertiefungsabschnitt 9' und einem gleichschenklig-trapezartigen Vertiefungsabschnitt 9" zusammen, wobei die die Schenkel des Dreiecks verbindende Basis des Vertiefungsabschnittes 9' mit der Basis des Trapezes (längere Grundseite des Trapezes) des Vertiefungsabschnittes 9" zusammenfällt. Sämtliche Ecken und Eckbereiche der Vertiefung 9 sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel gerundet und daher mit Verrundungen 12 versehen. Die Vertiefung 9 weist gegenüber dem umgebenden Niveau der Rillenflanke 4 eine konstante Tiefe tv (6) von 0,1 mm bis 0,3 mm, insbesondere von 0,2 mm, und eine in Umfangsrichtung an der Linie Lv ermittelte Länge lv von 7,0 mm bis 9,0 mm auf. Der Vertiefungsabschnitt 9' weist an der Linie Lv eine Länge lv', der Vertiefungsabschnitt 9" an Linie Lv eine Länge lv" auf, wobei die Länge lv" des Vertiefungsabschnittes 9" 50% bis 65%, insbesondere bis zu 60%, der Länge lv der Vertiefung 9 beträgt. Der Vertiefungsabschnitt 9' besitzt an der Basis des Dreiecks eine Breite bv' von 1,5 mm bis 2,2 mm. Der Vertiefungsabschnitt 9" weist an der Basis des Trapezes eine gleichzeitig der Breite der Vertiefung 9 entsprechende Breite bv von 3,5 mm bis 4,5 mm und an seiner der Basis gegenüberliegenden Seite eine Breite bv" von 2,5 mm bis 3,0 mm auf. Die Breiten bv , bv', bv" sind jeweils in axialer Richtung und ohne Berücksichtigung der entsprechenden Verrundungen 12 ermittelt.
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Die Erhebungen 10, 11 weisen eine maximale Höhe h' (6) von 0,1 mm bis 1,0 mm, vorzugsweise von bis zu 0,4 mm, auf, wobei die Höhe h' vorzugsweise höchstens 0,1 mm von der Tiefe tv (6) der Vertiefung 9 abweicht.
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Die längere Erhebung 11 erstreckt sich entlang der Linie Lv und daher exakt in Umfangsrichtung, weist eine Länge l4 von 6,0 mm bis 7,0 mm auf, verläuft mit einem Abschnitt im gleichschenklig-dreieckartigen Vertiefungsabschnitt 9' und mit einem Abschnitt im gleichschenklig-trapezartigen Vertiefungsabschnitt 9". Die kürzeren Erhebungen 10 erstrecken sich im trapezartigen Vertiefungsabschnitt 9", wobei die eine Erhebung 10 zu anderen Erhebung 10 bezüglich der Linie Lv spiegelsymmetrisch ausgeführt ist und sich dementsprechend die eine Erhebung 10 in der einen Hälfte des trapezartigen Vertiefungsabschnittes 9" und die andere Erhebung 10 in der anderen Hälfte des trapezartigen Vertiefungsabschnittes 9" befindet. Jede Erhebung 10 erstreckt sich, in Draufsicht auf die jeweilige Rillenflanke 4 betrachtet, gegenüber der Umfangsrichtung unter einem Winkel α von 5° bis 15° und weist eine Länge l5 von 2,5 mm bis 3,5 mm auf.
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Die Erfindung ist auf die beschriebene Ausführungsvariante nicht beschränkt.
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Gemäß der Erfindung ausgeführte Strömungselemente bestehen jeweils aus einer Vertiefung und zumindest einer vom Boden der Vertiefung ausgehenden weiteren Vertiefung oder aus einer Erhebung und zumindest einer in die Erhebung hineinragenden Vertiefung oder aus einer Erhebung und zumindest einer auf der Erhebung aufgesetzten weiteren Erhebung. Die Strömungselemente können an Rillenflanken von Umfangsrillen, wie dargestellt und beschrieben, aber auch an Rillenflanken Schrägrillen -Rillen die über den Großteil ihrer Erstreckung unter einem Winkel ≤ 45 ° zur Umfangsrichtung verlaufen - vorgesehen sein.
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Der Rillengrund 3 kann ohne Erhebungen 5, 6 und die Rillenflanken können ohne Erhebungen 7 ausgeführt sein.
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Die Reihen, in welchen die Strömungselemente angeordnet sind, können abschnittsweise unterbrochen sein, beispielsweise durch in bekannter Weise ausgeführte weitere Erhebungen, Vorsprünge oder dergleichen, welche beispielsweise als Schallbrecher wirken oder als Abriebindikatoren fungieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umfangsrille
- 2
- Profilpositiv
- 3
- Rillengrund
- 3'
- Rillengrundhälfte
- 4
- Rillenflanke
- 5
- kürzere Erhebung
- 5a
- Reihe
- 6
- längere Erhebung
- 6a
- Reihe
- 7
- Erhebung
- 7a
- Reihe
- 8
- Strömungselement
- 8a, 8b
- Reihe
- 9
- Vertiefung
- 9a
- Boden
- 9', 9"
- Vertiefungsabschnitt
- 10
- Erhebung
- 11
- Erhebung
- 12
- Verrundung
- a1
- Abstand
- a2
- Versatz
- b, b'
- Breite
- bv, bv', bv"
- Breite
- B1, B1'
- Breite
- h, h'
- maximale Höhe
- l1, l2, l3, l4, l5
- Länge
- lv, lv', lv"
- Länge
- L
- gestrichelte Linie (seitlicher Rand des Rillengrundes 3)
- Lv
- Linie
- mL
- Mittellinie
- tv
- Tiefe
- T1
- Profiltiefe
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012105300 A1 [0002, 0003]
