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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugreifen mit einem Laufstreifen
und einer unterhalb des Laufstreifens angeordneten Unterprotektorschicht.
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Bei
Fahrzeugreifen müssen
eine Vielzahl von Kriterien gleichzeitig erfüllt werden, insbesondere Nassgriffeigenschaften,
Kurvenverhalten, Schnelllaufeigenschaften und Haltbarkeit sollen
jeweils optimal sein. Gerade diese Eigenschaften sind bei einer Kautschukmischung
für Laufstreifen
von Fahrzeugreifen besonders gut, die gemeinhin kurz als Silika-Mischung
bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um eine Kautschukmischung
mit einem hohen Anteil an Kieselsäure.
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Der
Nachteil derartiger Kautschukmischungen mit hohem Kieselsäureanteil
besteht aber darin, dass diese nicht oder nur schlecht elektrisch
leitend sind und sich die Karosserie eines mit derartigen Reifen
ausgerüsteten
Fahrzeuges mangels elektrischer Verbindung zur Fahrbahn elektrostatisch
aufladen kann. Dies kann soweit gehen, dass Funkenentladungen auftreten,
beispielsweise wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs an der Tankstelle
den Tankdeckel öffnen
möchte.
Dies ist selbstverständlich äußerst gefährlich und
muss unbedingt vermieden werden. Eine schlechte oder nicht vorhandene
Ableitung elektrischer Ladung von der Fahrzeugkarosserie hat aber noch
weitere weniger dramatische Nachteile. So treten beispielsweise
beim Überfahren
von Dehnungsfugen an Brücken
oder metallenen Gullideckeln Knackgeräusche im Autoradio auf. Auch
diese Begleiterscheinungen von Silika-Laufstreifen sind wenig wünschenswert.
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Aus
der
GB 544,757 ist ein
Fahrzeugreifen bekannt, bei dem die Karkasse eine elektrisch gut
leitende Abdeckung aufweist. Um eine Ladungsableitung zur Fahrbahn
zu bewirken, wird bei diesem bekannten Fahrzeugreifen ein Schlitz
im Laufstreifen vorgesehen, in welchen elektrisch leitfähiges Material
eingespritzt wird. Beider Herstellung des Fahrzeugreifens sind daher
zwei zusätzliche
Schritte, nämlich
die Herstellung des Schlitzes und das Einbringen des leitfähigen Materials
notwendig. Darüber
hinaus ist in dem Reifen ein weiteres Material vorhanden, welches
auf die übrigen
Materialien abgestimmt werden muss. Beim Betrieb des Reifens besteht
zudem die Gefahr, dass sich die in den Schlitz eingesetzte leitfähige Schicht
löst und
dadurch zu einer Beschädigung
des Reifens führt.
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Aus
dem PAJ-JP 56112306 A ist ein Fahrzeugreifen bekannt, bei welchem
eine Drahteinlage zur elektrischen Verbindung der Lauffläche mit
der Felge verwendet wird. Die
US 5,348,067 A betrifft einen Fahrzeugreifen,
welcher verschiedene leitfähige Reifenbestandteile
aufweist, die mit einem Transponder verbunden sind, der für ein Reifenidentifikationssystem
verwendet wird. Bei diesem Reifen ist die Reifenlauffläche selbst
leitfähig,
so dass eine spezielle Ableitung nicht vorgesehen werden muss.
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Aus
der
DE 40 02 628 A1 und
der
DE 820 543 C ist
jeweils ein Fahrzeugreifen bekannt, bei welchem die Ladungsableitung über leitfähige Seitenwände erfolgt.
Bei der
DE 44 17 914
A1 und der
CH 597008 erfolgt
die Ladungsableitung jeweils über Drähte, die
durch den Laufstreifen geführt
sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugreifen der eingangs
genannten Art anzugeben, der die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
Insbesondere soll in vorteilhafter Weise eine ausreichende Ableitung
elektrischer Ladung von der Fahrzeugkarosserie auf die Fahrbahn
gewährleistet
sein, um eine elektrostatische Aufladung der Fahrzeugkarosserie
zu verhindern.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Fahrzeugreifen mit den Merkmalen von Anspruch
1 gelöst.
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Durch
diese Ausgestaltung ist gewährleistet, dass
beim Abrollen des Reifens mindestens einmal pro Reifendrehung ein
elektrisch gut leitender Reifenbestandteil Kontakt zur Fahrbahn
hat. Dies reicht aus, um eine ausreichende Ableitung elektrischer
Ladung von der Fahrzeugkarosserie auf die Fahrbahn zu gewährleisten
und eine elektrostatische Aufladung der Karosserie zu verhindern.
Die Ableitung erfolgt dabei über
die elektrisch gut leitende Unterprotektorschicht und den ebenfalls
elektrisch gut leitenden Reifenunterbau, der über die Felge mit der Fahrzeugkarosserie
in Verbindung steht.
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Erfindungsgemäß wird also
eine elektrische Ableitung zwischen Fahrzeugkarosserie und Fahrbahn
geschaffen, die eine elektrostatische Aufladung der Fahrzeugkarosserie
verhindert. Als elektrisch gut leitende Schicht wird dabei die Unterprotektor-(oder Base-)Schicht
verwendet, die aus einer herkömmlichen,
elektrisch gut leitenden Gummimischung besteht. Diese Unterprotektorschicht
wird so ausgebildet, dass sie sich bereichsweise durch den Laufstreifen
hindurch radial nach außen
erstreckt und einen Teil der Reifenlauffläche bildet. Diese Bereiche
können
klein gehalten werden, da es wie oben erwähnt ausreicht, wenn einmal
pro Reifendrehung die Möglichkeit
einer elektrischen Ableitung zwischen Karosserie und Fahrbahn geschaffen
wird. Die positiven Eigenschaften des Laufstreifens aus einer Silika-Mischung
bleiben daher praktisch unverändert.
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Die
Erstreckung der Unterprotektorschicht durch den Laufstreifen kann
bevorzugt entweder bereits beim gemeinsamen Spritzformen des Unterprotektors
und des Laufstreifens erzielt werden, oder aber erst beim späteren Ausformen
des Reifenprofils. Sowohl im ersten als auch im zweiten Fall wird die
Durchdringung des Laufstreifens vom Unterprotektor durch entsprechende
Ausformung der Spritzdüsen
erreicht, wobei jeweils die Fließvorgänge beim Ausformen des Reifenprofils
berücksichtigt
werden. Daher ist in beiden Fällen
kein zusätzlicher
Herstellungsschritt erforderlich.
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Die
sich durch den Laufstreifen erstreckenden Teile des Unterprotektors
können
beim fertigen Reifen vollständig
innerhalb erhabener Profilbereiche liegen oder auch in Übergangsbereichen
zwischen erhabenen Profilbereichen und Profilausnehmungen. In beiden
Fällen
wird der elektrische Kontakt mit der Fahrbahn nicht durch die Abnutzung
des Reifens beeinträchtigt,
sondern bleibt über
die gesamte Lebensdauer des Reifens erhalten.
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Des
weiteren können
die sich durch den Laufstreifen erstreckenden Teile des Unterprotektors im
axial mittleren Reifenbereich und/oder im Schulterbereich des Reifens
vorgesehen sein. Sie können sich
längs des
gesamten Reifenumfangs erstrecken, also in der Lauffläche ein
umlaufendes Band darstellen, oder in Reifenumfangsrichtung nur abschnittsweise
oder gar nur in quasi punktförmigen
Bereichen vorhanden sein. Wichtig ist, wie bereits zuvor ausgeführt, dass
mindestens einmal pro Reifendrehung ein Teil des Unterprotektors
mit der Fahrbahn in Kontakt tritt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Es zeigen
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1 einen
erfindungsgemäßen Fahrzeugreifen
im Querschnitt,
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2 eine
schematische Darstellung einer möglichen
Anordnung der Unterprotektorschicht und des Laufstreifens vor Ausprägung des
Reifenprofils im Querschnitt,
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3 eine
Variante zu 2,
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4 die
Variante von 3 nach Ausprägung des Reifenprofils in Draufsicht,
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5 dieselbe
Variante nach Ausformung des Reifenprofils im Querschnitt,
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6 eine
Draufsicht auf eine weitere Variante mit ausgeformtem Reifenprofil,
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7 die
Variante von 6 im Querschnitt,
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8 eine
Draufsicht auf eine weitere Variante mit ausgeformtem Reifenprofil,
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9 die
Variante von 8 im Querschnitt,
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10a bis c dieselbe Variante vor der Ausformung
des Reifenprofils,
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11 eine
Darstellung weiterer Varianten in Draufsicht,
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12 eine
Darstellung dieser Varianten im Querschnitt,
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13 eine
schematische Darstellung einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform
im Querschnitt,
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14 eine
schematische Darstellung einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform im
Querschnitt, und
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15 eine
schematische Darstellung noch einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ebenfalls
im Querschnitt.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Fahrzeugreifen. Bei diesem Fahrzeugreifen handelt es sich um einen
Radialreifen mit einem eine Reifenlauffläche 1 bildenden Laufstreifen 2,
unter welchem eine Unterprotektorschicht 3 vorhanden ist. Laufstreifen 2 und
Unterprotektor 3 bilden gemeinsam den so genannten Protektor
des Reifens, der den Reifenunterbau nach außen abdeckt.
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Der
Unterbau des Reifens besteht aus einer radial innen gelegenen Karkasse 12 und
zwei Wulstringen 13 mit Kernreitern 14. Die Enden
der Karkasse 12 sind zur Verankerung um die Wulstringe 13 und die
Kernreiter 14 umgeschlagen. Auf den beiden axialen Außenseiten
des Reifens ist dieser durch Seitenteile 20 abgeschlossen.
Im Übergangsbereich zwischen
den Seitenteilen 20 und dem Laufstreifen 2 weist
der Reifen als Wings bezeichnete Reifenelemente 11 auf.
Zwischen Unterprotektorschicht 3 und Karkasse 12 sind
bei einem Radialreifen darüber
hinaus ein Gürtel 15,
beispielsweise aus mehreren Stahlkord-Gürtellagen, und eine Gürtelabdeckung 16,
z. B. in der Form von Nylonbandagen vorhanden. Die Reifenlauffläche 1 ist
profiliert ausgebildet mit erhabenen Profilbereichen 4 und
Profilausnehmungen 5. Mit Pfeilen 17 ist in 1 schließlich der
Abfluss einer elektrischen Ladung von der Karosserie, die hier nur
durch den Felgenabschnitt 18 vertreten ist, zu der Reifenlauffläche 1 schematisch
dargestellt, wobei nur die Ableitung über die Unterprotektorschicht 3 erfindungsgemäß ist.
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In 2 ist
schematisch dargestellt, wie sich die Unterprotektorschicht 3 durch
den Laufstreifen 2 in die Reifenlauffläche 1 hinein erstrecken
kann. Alle unwesentlichen Details sind bei dieser Darstellung weggelassen,
das Reifenprofil ist noch nicht ausgebildet. Bei der Variante von 2 durchdringt
ein Teil 6 der Unterprotektorschicht 3 den Laufstreifen 2 im mittleren
Reifenbereich 8, während
bei der in 3 dargestellten Variante in
den beiden Schulterbereichen 9 des Reifens jeweils ein
Teil 6 der Unterprotektorschicht 3 durch den Laufstreifen 2 bis
zur Reifenlauffläche 1 geführt ist.
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4 und 5 zeigen
eine Variante, bei welcher im mittleren Reifenbereich 8 an
zwei Stellen Teile 6 der Unterprotektorschicht 3 durch
den Laufstreifen 2 geführt
sind. Wie man anhand der Draufsicht von 4 erkennt,
erstrecken sich diese Teile 6 über den gesamten Reifenumfang.
Beide Teile 6 befinden sich dabei, wie man ebenfalls erkennt,
vollständig
innerhalb erhabener Profilbereiche 4.
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Bei
der Variante der 6 und 7 ist die Unterprotektorschicht 3 mit
einem Teil 6 wiederum im mittleren Reifenbereich 8 durch
den Laufstreifen 2 geführt.
Bei dieser Variante ist der Teil 6 der Unterprotektorschicht
jedoch im Übergangsbereich 7 zwischen
erhabenen Profilbereichen 4 und der in der Reifenmitte
gelegenen Profilausnehmung 5 angeordnet. Die gesamte Profilausnehmung 5 kann
dabei wie dargestellt in Material der Unterprotektorschicht 3 eingebracht
sein. Bei dieser Variante ist zudem, wie in 6 erkennbar
ist, der bis zur Reifenlauffläche 1 geführte Teil 6 der
Unterprotektorschicht 3 in Reifenumfangsrichtung unterbrochen.
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Bei
der in den 8 bis 10 dargestellten Variante
ist die Unterprotektorschicht 3 nur in quasi punktförmigen Bereichen 10 durch
den Laufstreifen 2 bis zur Reifenlauffläche 1 geführt. Diese
punktförmigen
Bereiche 10 liegen wiederum vollständig in erhabenen Profilbereichen 4.
Es ist aber ebenso möglich, diese
in Übergangsbereichen 7 zwischen
erhabenen Profilbereichen 4 und Profilausnehmungen 5 vorzusehen.
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In 10 ist
schematisch dargestellt, wie die Ausbildung der sich durch den Laufstreifen 2 erstreckenden
Teile 6 der Unterprotektorschicht 3 erfolgen kann. 10a zeigt einen Querschnitt durch den Laufstreifen 2, 10b einen Querschnitt durch die Unterprotektorschicht 3 und 10c eine Draufsicht auf die Unterprotektorschicht 3,
jeweils vor der Ausformung des Reifenprofils 4, 5. 10b und 10c zeigen,
dass bereits relativ geringfügige
Materialansammlungen in den Bereichen, in denen eine Durchdringung
des Laufstreifens 2 durch die Unterprotektorschicht 3 erfolgen
soll, genügen
können,
um ein Durchdringen des Laufstreifens 2 bis zur Reifenlauffläche 1 zu
bewirken. Die Materialansammlungen bestehen in dem dargestellten
Beispiel aus im Querschnitt trapezförmigen Verdickungen 19 der
Unterprotektorschicht 3. Beim Ausformen des Reifenprofils werden
diese durch den Materialfluss gezielt derart verformt, dass sie
sich bis zur Reifenlauffläche 1 durch
den Laufstreifen 2 erstrecken.
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Die 11 und 12 zeigen
weitere Möglichkeiten
der Anordnung der sich durch den Laufstreifen 2 erstreckenden
Teile 6 der Unterprotektorschicht 3. Diese können demnach
im mittleren Reifenbereich 8 oder in den Schulterbereichen 9 des Reifens,
vollständig
in erhabenen Profilbereichen 4 oder in Übergangsbereichen 7 zwischen
erhabenen Profilbereichen 4 und Reifenausnehmungen 5 sowie über den
gesamten Reifenumfang oder nur über
Teile desselben vorhanden sein. Wichtig ist stets, dass ein Kontakt
zwischen Fahrbahn und Unterprotektorschicht 3 hergestellt
wird, der auch bei Abnutzung des Reifenprofils nicht verloren geht.
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13 zeigt
in schematischer Darstellung eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform,
bei welcher die Wings 11 soweit zur Umfangsmittelebene
I des Reifens hin verlängert
sind, dass sie einen Teil der Reifenlauffläche 1 bilden. Der
Laufstreifen ist dann entsprechend schmaler ausgebildet. Auch die Erstreckung
der Wings 11 kann in verschiedener Art erfolgen, so können diese über den
gesamten Reifenumfang bis in Reifenlauffläche 1 hinein erstreckt sein,
oder aber nur abschnittsweise.
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Die
Erstreckung der Wings 11 in die Reifenlauffläche 1 hinein
kann auch in der in 14 dargestellten Weise gegeben
sein. Bei dieser ebenfalls nicht erfin dungsgemäßen Ausgestaltung erstreckt sich
jeweils ein Häutchen 21 aus
dem Material, aus dem die Wings 11 bestehen, ausgehend
von den ansonsten in herkömmlicher
Weise ausgebildeten Wings 11 in Richtung auf die Umfangsmittelebene
I des Reifens bis in die Reifenlauffläche 1 hinein. Solche
Häutchen 21 können insbesondere
beim gemeinsamen Spritzformen von Laufstreifen 2 und Wings 11 erzeugt
werden, wobei durch geeignete Dimensionierung der Grenzflächen 23 zwischen
Wing 11 und Laufstreifen 2 eine sich in die Reifenlauffläche 1 erstreckende Überlappung
erzielt wird. Das Wingmaterial überschwemmt
beim Spritzformen das Laufstreifenmaterial auf der Reifenaußenseite
und bildet einen Teil der Lauffläche 1.
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Desweiteren
können
anstelle der Erstreckung der Wings selbst Streifen 22 aus
elektrisch gut leitendem Material vorgesehen sein, welche Wings 11 in
herkömmlicher
Ausgestaltung, wie sie beispielsweise in 2 und 3 dargestellt
sind, mit der Reifenlauffläche 1 verbinden.
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Eine
derartige ebenfalls nicht erfindungsgemäße Ausgestaltung ist in 15 dargestellt.
Hierbei sind sich in Reifenumfangsrichtung erstreckende Kautschukstreifen 22 im Übergangsbereich
zwischen Wings 11 und Laufstreifen 2 vorhanden,
die einerseits bis kurz oberhalb der radialen Innenkante der Wings 11 und
andererseits bis in die Reifenlauffläche 1 hinein reichen,
also sowohl Wings 11 als auch Laufstreifen 2 überdecken.
Die Erstreckung in Richtung auf die Umfangsmittelebene I des Reifens
ist so gewählt,
dass mindestens ein später
ausgeformter, sich quer oder schräg zur Reifenumfangsrichtung
bis zu einem der Wings 11 erstreckender Nutabschnitt 25 (siehe 1) überdeckt
ist, damit der Streifen 22 beim Ausformen des Reifenprofils
in diesen Nutabschnitt 25 hineingedrückt wird und die Seitenwände und
den Nutgrund auskleidet. Auf diese Weise bleibt die elektrische
Verbindung zwischen Reifenlauffläche 1 und
Wings 11 auch bei Abnutzung des Reifenprofils erhalten.
Die auf den Außenseiten
des erhabenen Profilbereiches 4 vorhandenen Abschnitte
der Streifen 22 werden dagegen bei Benutzung des Reifens
nach wenigen Kilometern soweit abgenutzt, dass der darunterliegende
Laufstreifen 2 bloßgelegt wird.
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Schließlich kann
wie in 1 gezeigt auch eine elektrisch gut leitende Farbschicht 26 auf
die Außenseite
des Reifens aufgebracht werden, die die Reifenlauffläche 1 mit
mindestens einem Wing 11 verbindet. Auch dies ist aber
nicht Teil der Erfindung.
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Eine
andere, ebenfalls in 1 dargestellte nicht erfindungsgemäße Ausführungsform
der Erfindung besteht darin, in den Laufstreifen 2 Streifen 27 aus
elektrisch gut leitendem Material einzuformen, die dann insbesondere
mit der Unterprotektorschicht 3 elektrisch verbunden werden.
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Wie
man anhand der Zeichnung erkennt, ist bei allen dargestellten Ausführungsvarianten
stets gewährleistet,
dass mindestens einmal pro Reifenumdrehung die Unterprotektorschicht 3 über den durch
den Laufstreifen 2 geführten
Teil 6, der bis zur Reifenlauffläche 1 reicht, oder
die Wings 11 oder ein mit einem Wing 11 oder der
Unterprotektorschicht 3 verbundenes Reifenelement 22 bzw. 27 oder
die mit einem Wing verbundene Farbschicht 26 mit der Fahrbahn
in Kontakt tritt. In diesen Momenten besteht dann eine elektrische
Verbindung zwischen Fahrzeugkarosserie und Fahrbahn, so dass elektrische Ladung
in der in 1 dargestellten Weise auf die Fahrbahn
abfließen
kann. Eine elektrostatische Aufladung der Karosserie und die damit
verbundenen Nachteile werden so wirksam vermieden. Gleichzeitig
bleiben die besonders vorteilhaften Eigenschaften des Silika-Laufstreifens
erhalten, da nur geringe Teile der Reifenlauffläche 1 aus einer anderen
Kautschukmischung sind. Der erfindungsgemäße Reifen weist also die guten
Eigenschaften eines Reifens mit Silika-Laufstreifen auf, ohne dessen
Nachteile zu haben.