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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf die Reifenindustrie, genauer auf Luftreifen.
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Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung für die Reifen von
Triebrädern von Landschleppern allgemeiner Zweckbestimmung verwendet werden, die
unter Bedingungen der landwirtschaftlichen Produktion bei der Ausuhrung von Feld-
und Transportarbeiten zum Einsatz kommen.
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Die Erfindung kann ferner in verschiedenen Modifikationen der erwähnten
Schlepper angewendet werden, die als Zugmaßchinen sowie im Strassenbau und bei Holzfällungsarbeiten
zum Einsatz gelangen.
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In der letzten Zeit ist eine Tendenz zum Mehrzweckeinsatz von Landradschleppern
zu verzeichnen.
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Unter Bedingungen der landwirtschaftlichen Produktion mit der Vielfalt
ihrer Feldverhältnisse und ihres Strassennetzes Rühren die erwähnten Schlepper einen
breiten Komplex von Feld- und Transportarbeiten, darunter auf befestigten Wegen
aus. Dies bestätigt sowohl die in- als auch die ausiandißche Einsatzpraxis von Landschleppern.
So beträgt in der inländischen Praxis der Einsatzgrad der Radschlepper bei Transportarbeiten
40 - 60 % (Zeitschrift "Traktoren und Landmaschinen", Nr. 7, 1979, SS. 7 - 9), im
Ausland aber von 30% (USA) bis 70% (BRD) (?raktornye poezd /Traktorenzüge/, herausgegeben
von V.V. Guskov, M., Verlag 'Nashinostroenie", 1981).
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Derartige Einsatzbedingungen der Radschlepper in der Landwirtschaft
erfordern Universalreifen, die hohe Zug- und Haftungskennwerte sowie eine hohe Geländegängigkeit
des Schleppers im Feld wie auch auf unbefestigten Strassen sowie eine hohe Verschleissfestigkeit
des Protektors beim Einsatz auf befestigten Wegen gewahrleisten.
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Bekannt sind Luftreifen, die für die Triebräder von Iandsthleppern
mit einem Reifenprofil für erhöhte Gelandegängigkeit verwendet werden, das von einer
Reihe von miteinander abwechselnden geraden bzw. gekrummten Profil-
stollen
gebildet ist, die unter einem bestimmten Winkel zur Reifenumfangsebene liegen (Kataloge
ausländischer Firmen, FR-PS Nr. 2132715, US-PS Nr. 3547175).
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Diese Konstruktionen des Protektors R-1 und R-2 mit geringer Sättigung
des Reifenprofile sind vor allem durch Zweckbestimmung und Einsatzgebiet des Landwirtschaftereifens
bedingt, und zwar werden darunter landwirtschaftliche Feldarbeiten auf weichen,
lockeren und feuchten Boden verstanden, wo die Bbertragung von hohen Zugkräften
sowie das Selbstreinigungsvermögen des Protektors erforderlich sind.
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Jedoch ist diese Konstruktion des Reifenprotektors beim Mehrzweckeinsatz
der Schlepper in der Landwirtschaft, darunter bei Transportarbeiten auf festen Strassendecken,
wegen des ungleichmässigen und beschleunigten Verschleisses der Profilstollens der
die Betriebsdauer des Reifens insgesamt begrenzt, nicht effektiv genug.
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Zur Ausführung von Transportarbeiten, darunter auch auf befestigten
fugen, ist in der Regel der Einsatz von Reifen mit einem besonderen Aufbau des Reifenprofils
R-4 mit dessen erhöhter Gedrängtheit vorgesehen. Jedoch sind diese Reifen unter
feldmässigen Bedingungen der landwirtschaftlichen Produktion wegen erheblicher Abnahme
der Zug- und Hftungseigenschaften sowie Verschlechterung des Selbstreinigungsvermögens
des Protektore von niedriger Effektivität.
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Der vorliegenden Erfindung am nächsten kommt nach seinem technischen
Wesen und dem erzielbaren Resultat ein Luftreifen, der einen Protektor von erhöhter
Geländegängigkeit enthalt, der in Gestalt von gleichmässig abwechselnden und gegliederten
Profilstollen des "Schrägtannen" typs ausgeführt ist, die unter veränderlichem Winkel
zur Reifenumfangsebene liegen, und eine Zentralzone der Lauffläche mit der höchaten
Gedrängtheit des Reifenprofils sowie daran beideeite anliegende Zwischen-und Schulterzonen
einschliesst (NAMI-Sammlung "Reifen und Geländegängigkeit des Automobils", Ausg.
142, T.I, 1973, SS. 11 - 20, Fig. 8).
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Dieser Reifen besitzt eine gute Selbstreinigung des Reifenprofils
und kann sowohl unter feldmaæsigen Bedingungen wie auch auf befestigten Wegen zum
Einsatz gelangen.
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Jedoch haben die Erprobungsergebnisse gezeigt, dass der bekannte
Reifen hinsichtlich der realisierbaren Zugeigenschaften und des Schlupfes auf weichen
Böden den Schlepperreifen mit weniger gedrängtem Reifenprofil in vielem nachsteht
und dessen Laufleistung auf befestigten Wegen infolge des verstärkten Verschleisses
der Profilstollen in der Zentralzone und insbesondere in den Zwischenzonen der Protektorlauffläche
ebenfalls begrenzt ist.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der vorerwähnten
Nachteile.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen
Luftreifen zu schaffen, bei dem der Au£-bau des Reifenprofils es gestatten wurde,
unter Beibehaltung von hohen Zug- und Haftungseigenschaften und eines hohen Selbstreinigungsvermögens
unter feldmässigen Bedingungen auf weichen Böden, einen gleichmässigen Verschleiss
des Protektors beim Reifeneinsatz auf Hartdeckenstrassen zu erzielen.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Luftreifen, der
einen Protektor von erhöhter Gelandegangigkeit enthält, der in Gestalt von gleichmässig
abwechselnden und gegliederten Profilstollen des "Schrägtannen" typs ausgeführt
ist, die unter veranderlichem Winkel zur Reifenumfangsebene liegen, und eine Zentralzone
der Lauffläche mit der hochsten Gedrangtheit des Reifenprofils sowie daran beidseits
anliegende Zwischen- und Schulterzonen einschliesst, erfindungsgemäss unter der
Bedingung der Gleichheit der Breite der vorerwähnten Laufflächenzonen die Verhältnisse
der Gedr"angthe itskoeffi zienten des Reifenprofils in den Zwischen- und Schulterzonen
zu Gedr"angtheitskoeffizienten in der Zentralzone im Bereich von 0,85 # 1,0 und
0,75 # 0,85 liegen.
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Der Luftreifen mit den erfindungsgem"assen Verhältnissen der Gedr1an0gtheitskoeffizienten
der Laufflachenzonen besitzt eine erhöhte Laufleistung dank der Gewa'hrleistung
eines
gleichmåssigen Verschleisses in der Breite der Protektorlauffläche.
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Bei niedrigeren Werten der erwähnten Verhaltnisse ist ein ungleichmässiger
und beschleunigter Verschleiss der Zentralzone und insbesondere der Zwischenzonen
der Protektorlauffl"ache zu verzeichnen, was die Betriebsdauer des Reifens insgesamt
verringert. Eine Erhöhung der erwahnten Verhältniswerte bewirkt eine erhebliche
Abnahme von Zug- und Haftungseigenschaften und beeinträchtigt das Selbstreinigungsvermögen
des Protektors auf weichen Böden.
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In der vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung liegt zur Gewährleistung
eines universalen Einsatzes des Luftreifens bei Feld- und Transportarbeiten der
Gedrangtheitskoeffizient des Reifenprofils in der Zentralzone der Reifenlauffläche
im Bereich von 0,36 -:0,45.
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Wenn der erw"ahnte Gedr"angtheitskoeffizient die empfohlenea Grenzen
unterschreitet, so wird keine ausreichende Reifenlaufleistung bei Transportarbeiten
auf befestigten Wegen gewåhrleistet. Umgekehrt führt eine Steigerung der Gedrängtheitskoeffizienten
des Reifenprofils in der Zentralzone der Reifenlauffläche über die angegebenen Grenzen
hinaus zum verschlechterten Selbstreinigungsvermögen des Protektors und zur Verringerung
der Geländegängigkeit des Schleppers im Feld und auf unbefestigten Strassen.
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Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der
nachstehenden eingehenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform derselben
und beigefügten Zeichnungen verstandlich; in den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 Prinzipaufbau
des Luftrei'fenprofils; Fig. 2 gemittelte Verteilungskurven der relativen spezifischen
Drücke q in den Zonen der Protektorlauffläche auf harten und weichen Boden; Fig.
3 komplexes Diagramm der Abhan"gigkeit der relativen Verschleissintensität des Protektors
(Reifen-
laufleistung), des Ausnutzungsfaktors K1 des Adhäsionsgewichtes
und des Reifenschlupfs # vom Gedrängtheitskoeffizienten des Reifenprofils in der
Zentralzone A der Lauffläche.
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Der Luftreifen hat ein Reifenprofil für erhthte Geländegängigkeit,
das in Gestalt von gleichmassig verteilten und in einzelne Elemente 1, 2, 3 (Fig.
1) gegliederten Profilstollen des "Schrägtannen"typs ausgeführt ist, die unter veränderlichem
Winkel zur Reifenumfangsebene liegen, der zur Schulterzone der Protektorlauffläche
hin (α 1< α 2< α 3) zunimmt.
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Bei Unterteilung des Reifenprotektors in fünf gleiche Breitenzonen:
eine Zentralzone A und daran beidseits anliegende zwei Zwischenzonen B und zwei
Schulterzonen C, in denen sich jeweils zentrale Elemente 1, Zwischenelemente 2 und
äussere Elemente 3 der Profilstollen befinden, liegen die Verhältnisse der Gedrängtheitskoeffizienten
KB und KC des Reifenprofils in den Zwischen- und Schulterzonen B und C der Lauffläche
zum Gedrängtheitskoeffizienten KA in der Zentralzone A äeweils im Bereich:
Dabei ist der Gedrängtheitskoeffizient K des Reifenprofils in der Zentralzone A
der Laufflache der grösste und liegt im Bereich KA = 0,36 - 0,45.
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Als Basis der Verteilung des Gedr"angtheitskoeffi zienten in der
Breite der Lauffläche (Zonen A, B, C) wurde das Verteilungsniveau der mittleren
relativen spezifischen Drucke im Kontakt mit der Stützfläche in der Breite der Lauffläche
Cs. Fig. 2) angenommen.
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Da der Schleppereinsatz unter Bedingungen von verschiedenen Boden-
und Klimazonen erfolgen kann, ist die Verteilung der Drücke auf harter Stützfläche
(Transportarbeiten) und auf weichem Boden (landwirtschaftliche Arbeiten) ermittelt
worden.
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Als harts Stützfläche wurde eine Betonfläche (Kurve 1) angenommen.
Als weicher Boden wurde ein Stoppelfeld kurve 2) zugrunde gelegt. Das Stoppelfeld
tritt als hauptsächliche Einsatzfläche auf, die bei der Durch-Bohrung von Zugkrafterprobungen
von Schleppern reglementiert wird, auf diese Einsatzfläche entfällt auch ein erheblicher
Anteil der Betriebszeit des Schleppers pro Jahr. Auf dem Stoppelfeld sind hohe Zugeigenschaften
des Schleppers erforderlich, zugleich geschieht auch ein ziemlich . intensiver Verschleiss
des Reifenprofils (die Erzeugung hoher Zugbelastungen wird von verstärktem Schlupf
begleitet, wobei dies in einem abreibenden Medium geschieht, was einen intensiven
Protektorverschleiss bedingt).
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Auf die genannten Stützflächen (bzw. ihnen nahekommende Stützflächen)
entfällt das höchste Prozent der Jahres auslastung eines Schleppers.
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Die Kurven 1 und 2 geben den Charakter und die gemittelte Höhe der
relativen spezifischen Drücke im Kontakt. mit der Stützfläche in der Lauffl"achenbreite
an, deren Grösse die Verschleissintensität und die Verschleissart unmittelbar bestimmt.
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Die abgebildeten Kurven 1 und 2 sind typisch zur die Gruppe von Universalreifen
(vorzagsweise für die Radschlepper der Klassen 2 - 8 ), die ähnliche (bzw. nahe)
Verhältnisse der Reifenprofilgeometrie besitzen, die beim Konstruieren von Reifen
mit einem Reifenprofil für erhöhte Geländegängigkeit zugrunde gelegt werden, welche
in der Landwirtschaft zum Einsatz kommen.
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Da der Verschleisscharakter und die Verschleißstärke (bei übrigen
gleichen Bedingungen) durch die Grtsse der spezifischen Drücke bestimmt sind, so
folgt aus Fig. 2, dass das Verhältnis der Gedr*angtheitskoeffizienten des Reifenprofils
in den Zonen 3 und C zum Gedrängtheitskoeffizienten in der Zone A zweckm*a*ssigerweise
jeweils innerhalb folgender Grenzwerte zu liegen hat: 0,85 .1,0 und 0,75 # 0,85.
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In der Zone B liegen die beiden Kurven 1 und 2 im Bereich 1,0 # 0,85;
in der Zone C liegt praktisch nur die Kurve 2 (weicher Boden) innerhalb des Bereichs
0,85 0,?5. d.h. auf festem Boden kontaktiert die Zone C nur teilweise mit der Stützfläche.
Dadurch sind die angenommenen konstruktiven Verhältnisse der Gedrangtheitskoeffizienten
des Reifenprofils in der Breite der Reifenlauffläche begründet.
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In Fig. 3 ist folgende Bezeichnung angewendet: O - Landwirtschaftsreifengruppe
mit einem Protektor erhöhter Geländegängigkeit (KA # 0,32); - Reifen mit dem erfindungsgemässen
Reifenprofil; # - Landwirtschaftsreifengruppe mit einem Protektor erhöhter Geländegängigkeit
(KA # 0,55).
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Als 100%ige Laufleistung ist vereinbarterweise die mittlere Laufleistung
einer Reifengruppe mit einem Protektor erhöhter Geländegängigkeit mit KA # 0,55
angenommen, d.h. der Reifen, die hinsichtlich der Gedrängtheit des Profils den Kfz-Reifen
mit einem Reifenprofil für den Universal- bzw. Strasseneinsatz nahekommen.
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Aus dem Diagramm in Fig. 3 folgt, dass mit dem abnehmenden Gedrängtheitskoeffizienten
KA die Reifenlaufleistung (Kurve E) steil abfällt, während die Kurve des Ausnutzungsfaktors
K1 des Adh"asionsgewichtes stetigen Verlauf hat und der wert K1 mit dem zunehmenden
KA geringfügig heruntergeht. Also kann die die allgemeinen Zugkraftkennwerte unwesentlich
beeinflussende geringf"ugige Abnahme des Ausnutzungsfaktors des Adhäsionsgewichtes
dank dem zunehmenden KA zur beträchtlichen Erhöhung der Reifenlaufleistung führen.
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Der Schnittpunkt "D" der Kurven E1 und E stellt die untere Grenze
fur die Zunahme des Gedrängtheitskoeffizienten KA des Reifenprofils in der Zentralzone
A dar.
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Die weitere Zunahme von K, führt zur erheblichen Steigerung der Reifenlaufleistung
bei unbedeutender Abnahme des Ausnutzungsfaktors des Adhäsionsgewichtes.
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Allerdings nimmt hierbei der Gleitschlupf des Reifens (Kurve # ) zu,
welcher gemass den agrotechnischen Anforderungen einen Grenzwert von 14% besitzt
(Stelle "F" auf der Kurve # ). Der dieser Stelle entsprechende Wert des Gedrängtheitakoeffizienten
KA des Reifenprofils stellt dann die obere Grenze (den Gipfel) seiner Veränderung
innerhalb der Zentralzone A dar.
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Auf diese Weise stellt der Bereich KA in der Zentralzone A innerhalb
von 0,36- 0,45 den rationellsten Bereich für die Konstruktion eines universalen
Landwirtschaftsreifens mit einem Reifenprofil zur erhöhte Geländegängigkeit dar.
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Die Reifen mit dem erfindungsgem"assen Reifenprofil besitzen ziemlich
hohe Zug- und Haftungseigenschaften, einen Schlupf, der unterhalb der höchst zulässigen
Grenze liegt (was angesichts der bestehenden 1ndenz zur Schlupfminderung von Bedeutung
ist), und ihre Laufleistung ist höher als die Laufleistung der modernen (in-und
ausl"andischen) Landwirtschaftsreifen mit einem Reifenprofil für erhöhte Geländegängigkeit,
die für die Schlepper der Klasse 2-8 bestimmt sind.
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Im erfindungsgemässen Reifen beträgt die Länge der einzelnen Elemente
1, 2, 3 (Fig. 1) etwa 1/3 der gesamten Stollenlänge. Die Neigungswinkel der einzelnen
Stollenelemente verändern sich innerhalb von α = 350 - 650.
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Die Anordnungshäufigkeit der Stollen gewährleistet eine Überlappungszone
zwischen zwei Nachbarstollen.
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Der uebergang der Neigungswinkel der einzelnen Elemente geschieht
mittels Krümmungen der Stollenebene, in denen die Profilgliaderungen ausgefuhrt
sind. Die Richtungen der Stollengliederungen sind in den Ebenen gegeben, die zu
den Hauptflächen des zentralen Elementes 1 und des äusseren Elementes 3 senkrecht
sind.
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Das zentrale element 1 und das äussere Element 3 der
Profilstollen
sind in Form von gestreckten Fünfecken ausgeführt, während das Zwischenelement 2
die Form eines gestreckten Vierecks besitzt. Die Ecken der Elemente 1, 2, 3 eines
jeden Profilstollens sind abgerundet.
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Die Vorderfläche des zentralen Elementes 1 des Profilstollens in
der Mitte der Lauffläche und die Hinterfläche des äusseren Elementes 3 am Rande
der Lauffläche sind in der Richtung der Meridienalebene des Reifens ausgeführt.
Die Ausnehmungen die sich zwischen den Profilstollen befinden, sind in Richtung
auf die Schulterzonen der Protektorlauffl0a4che zu erweitert ausgebildet.
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Die Breite der Protektorlauffläche nähert sich der Reifenprofilbreite
und liegt im Bereich von 0,9 # 0,98 wobei der Krümmungshalbmesser der Protektorlauffl"ache
so vorgegeben ist, dass das Verhältnis des Protektorbogenpfeiles zur Lauffachenbreite
innerhalb von 0,06 # 0,09 liegt. Unter dem Protaktorbogenpfeil verstehen die Erfinder
die Differenz der freien Reifenhalbmesser in der Mitte und am Rande der Protektorlauffl"ache.
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Dank den zwischen den Profilstollen vorhandenen Ausnehmungen, die
sich in Richtung auf die Schulterzonen zu erweitern, und dem trapezförmigen, sich
zu seiner Grundfläche hin erweiternden Stollenquerschnitt ist ein gutes SelbstreinigungsvermOgen
des Luftreifenprotektors sowie die erforderliche Stabilität des Profilstollens gegen
die Wirkung von Tangentialkräften erreicht.
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Die empfohlenen Verhältnisse der Protektorlaufflächenbreite zur Reifenprofilbreite
sowie des Protektorbogenpfeiles zur Laufflächenbreite gew"ahrleisten eine Herabsetzung
der spezifischen Drucke auf den Boden und tragen zur allgemeinen Erhöhung der Reifenfunktionstüchtigkeit
bei.
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Die überlappende Anordnung von Nachbarstollen gewährleistet ein zügiges,
stossfreies Rollen des Rades und tragt zum gleichmässigen Verschleiss des Schlepperreifenprotektors
bei.
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Also gewährleistet der Luftreifen mit den erfindungsgemässen konstruktiven
Parametern und deren Verhältnissen in einzelnen Zonen der Protektorlauffläche eine
Erhöhung der Reifenlaufleistung dank einem gleichmassigen Verschleiss des Reifenprotektors
in der Breite der Lauffläche auf befestigten Wegen im Mittel um 10 - 15% sowie hohe
Zug- und Haftungseigenschaften auf weichen Böden unter Erhaltung eines guten Selbstreinigungsvermögens
des Protektors, was zur Steigerung der Arbeitsleistung des Schleppers bei der Ausführung
von Transport- und Feldarbeiten unter Bedingungen der landwirtschaftlichen Produktion
beiträgt.