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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Pneumatik-Radialreifen und spezieller einen Reifen, der
eine kompressionstragende Reifstruktur beinhaltet, die mehr oder
weniger in der Äquatorebene
und unter der Lauffläche
angeordnet ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es
sind verschiedene Verfahren erdacht worden, um den sicheren, fortgesetzten
Betrieb nicht unter innerem Überdruck
oder unter zu geringem innerem Überdruck
stehender Fahrzeugreifen zu ermöglichen,
mit der Absicht, weitere Beschädigung
an dem nicht aufgepumpten Reifen zu minimieren und ohne die Fahrzeughandhabung über einen
Abstand von der Stelle, wo der Reifen seinen Druck verlor, bis zu
einer Stelle, wie etwa einer Werkstatt, wo der Reifen repariert
oder ersetzt werden kann, zu verschlechtern. Für fortgesetzten Betrieb unter
Bedingungen keines inneren Überdrucks
oder zu geringen inneren Überdrucks
entworfene Reifen werden auch als Reifen mit Notlaufeigenschaften
bezeichnet, da sie in der Lage sind, in unaufgepumptem oder "plattem" Zustand gefahren
zu werden.
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Eine
Herangehensweise an die Gestaltung von Reifen mit Notlaufeigenschaften
ist in dem US-Patent Nr. 4.111.249 mit dem Titel "Mit einem Band versehener
Reifen" beschrieben,
wobei ein relativ dünnes
ringförmiges
Band, etwa so breit wie die Lauffläche, radial nach innen von
der Lauffläche
angeordnet ist. Das Band verhält
sich wie ein strukturelles Kompressionselement in Form eines flexiblen
Bogens, das während
des Betriebs ohne inneren Überdruck
das Wirken zusammenwirkender Zugbelastungen in den Seitenwänden über einen
beträchtlichen Teil
des Umfangs der Seitenwände
gestattet. Wie durch das europäische
Patent Nr.
EP 0 853
009 A2 beschrieben, wurden mit einem Band versehene Reifen
mit Bandmaterialien aus Stahl, Aluminium, Titan und Epoxy und thermoplastischen
Kompositmaterialien mit Glas-, Kevlar- und Graphitfaserverstärkung gefertigt.
Die übliche
Ausfallsart bei der leichten, wirtschaftlichen Laminatbandkonstruktion
ist das Abscheren zwischen den Schichten innerhalb der primären neutralen
Biegeachse des Bandes.
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Eine
andere Herangehensweise an die Gestaltung von Reifen mit Notlaufeigenschaften
ist das Verstärken
der Seitenwände.
Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 5.368.082 ('082) einen Niederquerschnitts-Pneumatikradialreifen
mit Notlaufeigenschaften, der spezielle Seitenwandeinsätze einsetzt,
um die Steifigkeit und Stärke
der Seitenwände erhöht, wodurch
ein Fahren des Reifens in unaufgepumpten Zustand gestattet wird.
Aufgrund der zur Versteifung der Seitenwandelemente erforderlichen großen Gummimengen
ist der Aufbau von Hitze aufgrund des Durchbiegens der Seitenwände ein
Hauptfaktor beim Reifenversagen, insbesondere, wenn der unaufgepumpte
Reifen längere
Zeitspannen auf hohen Geschwindigkeiten betrieben wird.
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Die
sich primär
auf verdickte Seitenwände stützende Gestaltung
von Reifen mit Notlaufeigenschaften ist noch problematischer, wenn
sie auf Hochquerschnittsreifen für
große
Luxus-Touringlimousinen angewendet wird. Diese Reifen mit höheren Seitenwänden, die
Querschnittsverhältnisse
im Bereich von 55% bis 65% oder höher aufweisen, bedeuten, dass
die Seitenwand-Biegebeanspruchungen
größer sind
als die der früheren,
in dem '82-Patent
offengelegten Niederquerschnittsreifen mit Notlaufeigenschaften.
Somit können
die Seitenwände von
Hochprofilreifen ein Versteifen bis zu dem Punkt der Verschlechterung
der Fahreigenschaften erfordern. Im allgemeinen möchten Eigentümer von
Luxusfahrzeugen Fahrqualität
nicht für
die Fähigkeit
der Notlaufeigenschaft aufopfern.
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Verdickte
Seitenwände
tragen auch zu dem Problem des Aufwölbens der Lauffläche während des Notlaufbetriebs
bei. wenn der Reifen unaufgepumpt ist, wird die Fahrzeuglast von
den Seitenwänden
in erster Linie zu den Kanten der Laufflächen-Aufstandsfläche übertragen,
während
das Zentrum der Aufstandsfläche
hauptsächlich
unbelastet bleibt. Außerdem
neigen die verdickten Seitenwände,
wenn sie sich unter der Last des Fahrzeugsgewichts wölben, dazu,
Biegespannungen auf die Lauffläche
zu übertragen.
Das Ergebnis ist, dass die Lauffläche in dem zentralen Teil ihrer
Aufstandsfläche
dazu neigt, sich vom Boden nach oben zu wölben. Dieses Aufwölben der
Lauffläche
verringert den in Kontakt mit dem Boden stehenden Laufflächenbereich,
was sowohl zu verschlechterter Fahrzeughandhabung als auch verringerter
Haltbarkeit der Lauffläche
im Notlaufbetrieb führt.
Eine Herangehensweise, um das Aufwölben der Lauffläche unter
Notlaufbedingungen zu steuern, ist das Erhöhen der seitlichen und umfangsgerichteten
Steifigkeit der Laufflächenstruktur durch
Einarbeitung von Keileinsätzen
an verschiedenen Stellen unterhalb von Lauffläche, Gürteln und Karkasse, um das
Aufwölben
der Lauffläche
im Notlaufbetrieb zu steuern. Ein Beispiel für eine verstärkte Lauffläche ist
in der am 26. März
1998 eingereichten PCT-Patentanmeldung
PCT/US98/06004 beschrieben.
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Das
US-Patent 5.685.927 ('927)
offenbart einen Reifen mit Notlaufeigenschaften, der zumindest drei
ringförmige
Wulstkerne umfasst, die in Bezug auf die Rotationsachse koaxial
angeordnet sind. Der erste und zweite Wulstkern ist radial nach
innen in Bezug zu jeder Seitenwand angeordnet. Zumindest ein zusätzlicher
Wulstkern befindet sich unter der Lauffläche, radial nach innen in Bezug
zu jedem Paar Verstärkungsgürtel und
radial nach außen
in Bezug zu dem ersten und zweiten Wulstkern und einer Karkassenverstärkungsstruktur.
Zusätzlich
weist '927 eine verstärkte Seitenwandkonstruktion
auf, die im Wesentlichen dünner
ist als bei Reifen mit Notlaufeigenschaften des Vorgängertyps.
Diese dünne
Seitenwandkonstruktion wird durch die Verwendung des zusätzlichen
dritten Wulstes ermöglicht.
Der zusätzliche
Wulstkern hält
nicht nur das Laufflächenpaket unaufgewölbt, wenn
der Reifen unter Last und unaufgepumpt betrieben wird, sondern er
trägt auch
tatsächlich
zur Lasttragekapazität
des Reifens bei.
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Weiter
offenbart Dokument
EP 0 729 853 einen
Reifen gemäß der Präambel von
Anspruch 1.
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Die
Gestaltung eines optimalen Reifens mit Notlaufeigenschaften stellt
eine komplexe Herausforderung dar, wobei mehrere Gestaltungskriterien gleichzeitig
in Betracht gezogen werden sollten. Ein Reifen mit Notlaufeigenschaften
sollte eine Struktur zur Verfügung
stellen, die ausreicht, um das Fahrzeuggewicht ohne Luftdruck zu
tragen. Die Lauffläche
sollte dem Aufwölben
in ihrem Kontaktbereich mit der Straße widerstehen, um einen adäquaten und konsistenten
Antrieb zu verschaffen. Zusätzlich
sollte der Reifen eine komfortable Fahrt verschaffen, während er
sich entweder im aufgepumpten oder im nicht aufgepumptem Zustand
befindet. Schließlich
sollten all diese Leistungsgebiete angesprochen werden, während das
zusätzliche
Gewicht des Reifens, die Komplexität seiner Konstruktion und seine
Kosten so niedrig wie möglich
gehalten werden.
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GEGENSTÄNDE DER
ERFINDUNG
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Es
ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Radialreifen
mit Notlaufeigenschaften zu verschaffen, wie in einem oder mehr
der beigefügten
Ansprüche
definiert, der als solches die Fähigkeit besitzt,
konstruiert zu werden, um einen oder mehr der folgenden untergeordneten
Gegenstände
zu erzielen.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Verschaffen eines
Radialreifens mit Notlaufeigenschaften mit einer in Umfangsrichtung
versteiften Lauffläche,
die einen Laufflächenkontaktdruck
mit dem Boden am Zentrum der Aufstandsfläche verschafft, zwecks verbesserter
Handhabung und verringerten Laufflächenverschleißes während des
Notlaufbetriebs und normal aufgepumpten Betriebs.
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Ein
anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Verschaffen
eines Radialreifens mit Notlaufeigenschaften mit einer in Umfangsrichtung versteiften
Lauffläche,
die der Tendenz der Lauffläche,
sich am Zentrum der Aufstandsfläche
aufzuwölben,
widersteht, zwecks verbesserter Handhabung und verringerten Laufflächenverschleißes während des
Notlaufbetriebs und normal aufgepumpten Betriebs.
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Noch
ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das verschaffen
eines Radialreifens mit Notlaufeigenschaften mit einer kompressionstragenden
Reifstruktur, die eine Verringerung des Gewichts von Seitenwandverstärkungseinsätzen gestattet,
die erforderlich sind, um ein gegebenes Fahrzeuggewicht während des
Notlaufbetriebs zu tragen, wodurch das Gesamtgewicht des Reifens
minimiert wird.
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Ein
noch anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das verschaffen
eines Radialreifens mit Notlaufeigenschaften mit einer kompressionstragenden
Reifstruktur, die eine Verringerung der Starrheit der Karkassenstruktur
gestattet, die erforderlich ist, um ein gegebenes Fahrzeuggewicht
während des
Notlaufbetriebs zu tragen, wodurch Fahrkomfort und -qualität während normal
aufgepumpten Betriebs verbessert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung verschafft einen Reifen gemäß Anspruch
1. Sie betrifft einen Pneumatik-Radialreifen mit Notlaufeigenschaften
mit einer Lauffläche,
einer Karkassenstruktur mit zumindest einer Radiallage, zwei Seitenwänden, jede
typischerweise mit zumindest einem Verstärkungseinsatz, zwei unausdehnbaren
ringförmigen
Wülsten
und einer Zenitverstärkungsstruktur,
die zumindest einen Verstärkungsreif
umfasst, der sich annähernd
an der Äquatorebene
befindet und radial nach innen von der Lauffläche und radial nach außen von
der Karkassenstruktur angeordnet ist. Der Reif ist von einer Schicht
von Elastomerübergangsmaterial
umgeben oder umhüllt,
das eine flexible strukturelle Verbindung zwischen dem Reif und
der benachbarten Karkassenstruktur und Gürtelstruktur verschafft. Der Verstärkungsreif
versteift die Lauffläche
gegen Aufwölben
während
des Notlaufbetriebs und trägt
zu der Lasttragekapazität
des Reifens im Notlaufbetrieb bei. Die durch den Reif verschaffte
zusätzliche
Notlauf-Lasttragekapazität
gestattet die Eliminierung oder Verringerung von Dicke und Gewicht
der Verstärkungseinsätze in den
Seitenwänden
des Reifens. Die Verringerung der Dicke der Verstärkungseinsätze verringert
auch die Starrheit der Seitenwände,
wodurch der Reifen mit verbesserten Fahr- und Handhabungseigenschaften während normal
aufgepumpten Betriebs versehen wird.
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In
einer Ausführung
der Erfindung ist der Verstärkungsreif
mit einer im Wesentlichen linsenförmigen Form ausgeführt, die
in Bezug auf die Ebene des Reifs symmetrisch ist. Der Reif befindet
sich radial nach innen in Bezug zu der Gürtelstruktur und radial nach
außen
in Bezug zu der Karkassenstruktur und ist um die Äquatorebene
des Reifens zentriert. Die Breite des Reifs, in axialer Richtung
gemessen, beträgt
weniger als 50% und vorzugsweise zwischen 10% und 25% der Laufflächenbreite.
Die Dicke des Reifs, in radialer Richtung gemessen, beträgt zumindest
10% und vorzugsweise 10% bis 50% der Breite des Reifs. Der Reif
dieser Ausführung
ist aus einem faserverstärkten
thermoplastischen Material gefertigt, obwohl eine Vielfalt geeignet
starrer Materialien mit oder ohne Faserverstärkung verwendet werden könnte.
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In
einer zweiten Ausführung
der Erfindung besitzt der Reif eine komplexe Form mit zwei verdickten
Abschnitten oder Lappen, die durch einen dünnen taillenartigen Bereich
verbunden werden. Der Standort des Reifs der zweiten Ausführung und
dessen Querschnittsform sind in Bezug auf die Äquatorebene des Reifens symmetrisch.
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In
einer dritten Ausführung
der Erfindung weist der Reif eine Form und einen Standort auf, die in
Bezug auf die Äquatorebene
des Reifens asymmetrisch sind. Der Reif besitzt einen verdickten
Abschnitt zu einer Seite der Äquatorebene
hin und einen dünnen
Abschnitt zur entgegengesetzten Seite der Äquatorebene hin.
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In
einer vierten Ausführung
der Erfindung ersetzt der Reif die Gürtelstruktur. Der Reif ist
in Bezug zu der Lauffläche
radial nach innen und in Bezug zu den Karkassenlagen radial nach
außen
angeordnet. Der Reif hat eine Breite, gemessen in axialer Richtung,
die 75% und vorzugsweise 90% bis 100% der Breite der Lauffläche überschreitet.
Die Dicke des Reifs, gemessen in radialer Richtung, ist nicht größer als
10% und vorzugsweise 2,0% bis 5,0% der Breite des Reifs. Der Reif
dieser Ausführung
verschafft die Funktion der Gürtelstruktur
zusätzlich
zu dem Versehen des Reifens mit erweiterter Notlauffähigkeit.
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In
einer fünften
Ausführung
der Erfindung wird der Reif hergestellt, indem ein dünner Materialstreifen,
wie etwa UHMWPE, in einer Elastomermasse gewickelt wird, um einen
Reif mit der gewünschten Querschnittsform
aufzubauen.
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Für die vorliegende
Erfindung in Betracht gezogene Reifmaterialien umfassen Thermoplaste,
Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) und Epoxyharzkompositmaterialien
und Kombinationen davon. Jedes der letztgenannten Materialien kann
mit Verstärkungsfasern
gefüllt
werden, wobei die Fasern aus der Klasse von Hochmodulmaterialien
stammen, die Stahl, Glas, Nylon, Rayon, Polyester, Aramid, Kohlenstofffasern
und Mischungen davon enthält.
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Eine
mögliche
Ausführung
zieht die Verwendung von Verstärkungsfasern
in Betracht, die eine mehr oder weniger umfangsgerichtete Orientierung haben,
jedoch in einem entspannten Zustand, sodass sie kleineren Verformungen
nur einen kleinen Widerstand und größeren Verformungen einen großen Widerstand
entgegensetzen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird im einzelnen auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung verwiesen,
wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind.
Die Zeichnungen sollen illustrativ und nicht einschränkend sein.
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Bestimmte
Elemente in ausgewählten
Zeichnungen können
zwecks illustrativer Deutlichkeit nicht maßstabsgetreu sein.
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Oft
kann auf gleichartige Elemente in den Zeichnungen mit gleichartigen
Referenzziffern verwiesen werden. Beispielsweise kann das Element 199 in
einer Figur (oder. Ausführung)
in vielen Hinsichten dem Element 299 in einer anderen Figur (oder
Ausführung) ähnlich sein.
Ein solches Verhältnis,
falls vorhanden, zwischen gleichartigen Elementen in verschiedenen
Figuren oder Ausführungen wird
in der Beschreibung deutlich werden, einschließlich, falls anwendbar, in
den Ansprüchen
und der kurzen Zusammenfassung.
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In
manchen Fällen
kann auf gleichartige Elemente in einer einzigen Zeichnung mit gleichartigen Ziffern
verwiesen werden. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Elementen 199 als 199a, 199b, 199c usw.
bezeichnet werden.
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Die
hierin dargestellten Querschnittsansichten können in Form von "Scheiben" oder "kurzsichtigen" Querschnittsansichten
vorliegen, wobei zwecks illustrativer Deutlichkeit bestimmte Hintergrundlinien weggelassen
werden, die anderweitig in einer wahren Querschnittsansicht sichtbar
wären.
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Struktur,
Betrieb und Vorteile der vorliegenden bevorzugten Ausführung der
Erfindung werden bei Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung, zusammengenommen
mit den begleitenden Zeichnungen, deutlich, worin:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Reifens mit Notlaufeigenschaften des Standes
der Technik, wie im US-Patent
Nr. 5.685.927 offenbart, ist;
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2 eine
Querschnittsansicht einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung,
welche eine Reifstruktur mit symmetrischer Form und Anbringung enthält, ist;
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3 eine
schematische Querschnittsansicht durch die Äquatorebene des auf einem Rad montierten
Reifens ist, die die Kräfteübertragung
von der Aufstandsfläche
zu dem Reif und der Karkassenstruktur während des Notlaufbetriebs zeigt;
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4 eine
schematische Querschnittsansicht durch die Meridianebene des auf
einem Rad montierten Reifens ist, die die Kräfteübertragung von der Aufstandsfläche zu Gürtel und
Karkassenstrukturen 180 Grad von der Aufstandsfläche zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung,
die einen doppellappigen Reif mit symmetrischer Form und Anbringung
verkörpert,
ist;
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6 eine
Querschnittsansicht einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung,
die einen Reif mit einer asymmetrischen Form und Anbringung verkörpert, ist;
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7 eine
Querschnittsansicht einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung,
die einen Reif in einem Reifen ohne eine Gürtelstruktur verkörpert, ist;
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8 eine
Querschnittsansicht einer fünften Ausführung der
vorliegenden Erfindung, die einen durch Wickeln eines dünnen flachen
Streifens hergestellten Reif verkörpert, ist; und
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9 eine
Querschnittsansicht einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung
ist, die einen aus einer Vielzahl flacher Reife, jeder aus einem Materialstreifen,
gefertigten Reif verkörpert.
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DEFINITIONEN
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"Kernprofil" bedeutet einen radial über dem Wulstkern
und zwischen den Karkassenlagen und den Umschlaglagen befindlichen
Elastomerkernreiter.
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"Querschnittsverhältnis" bedeutet das Verhältnis der
Querschnittshöhe
eines Reifens zu seiner Querschnittsbreite; bezieht sich auch auf
das Querschnittsprofil des Reifens; beispielsweise hat ein Niederquerschnittsreifen
ein niedriges Querschnittsverhältnis.
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"Axial" bedeutet die Linien
oder Richtungen, die parallel zur Rotationsachse des Reifens verlaufen.
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"Wulst" oder "Wulstkern" bedeutet im allgemeinen
denjenigen Teil des Reifens, der ein ringförmiges Zugelement aus radial
inneren Wülsten
umfasst, welche dem Festhalten des Reifens an der Felge zugeordnet
sind; wobei die Wülste
durch Lagenkorde umwickelt und geformt sind, mit oder ohne andere
Verstärkungselemente,
wie etwa Wulstfahnen, Wulstverstärker,
Kernprofile oder Kernreiter, Zehen-Gummistreifen und Wulstschutzstreifen. "Gürtelstruktur" bedeutet zumindest
zwei ringförmige Schichten
oder Lagen paralleler Korde, gewebt oder nicht gewebt, die der Lauffläche unterliegen,
nicht am Wulst verankert, und sowohl linke als auch rechte Kordwinkel
im Bereich von 18 Grad bis 30 Grad in Bezug auf die Äquatorebene
des Reifens aufweisen.
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"Karkasse" bedeutet die Reifenstruktur
außer
Gürtelstruktur,
Lauffläche,
Unterlauffläche über den
Lagen, jedoch einschließlich
der Wülste.
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"Äquatorebene" bedeutet die Ebene senkrecht zur Rotationsachse
des Reifens und durch das Zentrum von dessen Lauffläche verlaufend;
oder die die umfangsgerichtete Mittellinie der Lauffläche enthaltende
Ebene.
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"EMT-Reifen" bedeutet "Reifen mit erweiterter
Mobilitätstechnologie", was dasselbe bedeutet wie "Reifen mit Notlaufeigenschaften".
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"Innenisolierung" bedeutet die Schicht
oder Schichten aus Elastomer oder anderem Material, die die Innenfläche eines
schlauchlosen Reifens bilden und die das Füllfluid innerhalb des Reifens
enthalten.
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"Einsatz" bedeutet die typischerweise
zur Verstärkung
der Seitenwände
von Reifen mit Notlaufeigenschaften verwendete halbmondförmige oder keilförmige Verstärkung. "Seitlich" bedeutet eine Richtung
parallel zur axialen Richtung.
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"Elastizitätsmodul" ist das Verhältnis von Spannung
zu Dehnung, wobei Spannung der Kraft per Einheitsgebiet und Dehnung
die Verformung per Einheitslänge
ist.
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"Modul" bedeutet Elastizitätsmodul.
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"Neutrale Biegeachse" bedeutet die durch ein
Material verlaufende imaginäre
Ebene, die Gebiete mit Kompressionsbeanspruchung von Gebieten mit
Zugbeanspruchung trennt.
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"Normaler Fülldruck" bedeutet den spezifischen
Gestaltungsfülldruck
bei einer spezifizierten Last, die durch die entsprechende Normenorganisation
für den
Betriebszustand des Reifens zuerkannt wurde.
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"Normallast" bedeutet den spezifischen
Gestaltungsfülldruck
und die Last, die von der entsprechenden Normenorganisation für den Betriebszustand
des Reifens zuerkannt wurden.
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"Karkassenlage" bedeutet eine kordverstärkte Lage
gummiüberzogener,
radial entfalteter oder anderweitig paralleler Korde.
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"Radial" bedeutet Richtungen
radial zu oder weg von der Rotationsachse des Reifens.
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"Radiale Karkassenlagenstruktur" bedeutet die eine
oder mehr Karkassenlagen, wovon zumindest eine Karkassenlage Verstärkungskorde
aufweist, die in einem Winkel von zwischen 65 Grad und 90 Grad in
Bezug zur Äquatorebene
des Reifens ausgerichtet sind.
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"Radialreifen" bedeutet einen mit
Gürtel
versehenen oder in Umfangsrichtung eingeschränkten Pneumatikreifen, wobei
zumindest eine Karkassenlage Korde aufweist, die sich von Wulst
zu Wulst erstrecken und in Kordwinkeln zwischen 65 Grad und 90 Grad
in Bezug zur Äquatorebene
des Reifens verlegt sind.
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"Notlaufeigenschaften" bedeutet, dass die Reifenstruktur
allein stark genug ist, um die Fahrzeuglast zu tragen, wenn der
Reifen in unaufgepumptem Zustand betrieben wird, wobei die Seitenwand
und Innenflächen
nicht kollabieren oder sich auf sich selbst wölben, ohne dass irgendwelche
inneren Vorrichtungen erforderlich sind, um den Reifen am Kollabieren
zu hindern.
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"Querschnittshöhe" bedeutet den radialen Abstand
vom Felgennenndurchmesser bis zum Außendurchmesser des Reifens
an seiner Äquatorebene.
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"Querschnittsbreite" bedeutet den maximalen
linearen Abstand zur Achse des Reifens und zwischen der Außenseite
seiner Seitenwände,
wenn und nachdem er 24 Stunden lang auf Normaldruck aufgepumpt wurde,
jedoch unbelastet, unter Ausschluss von Erhöhungen der Seitenwände aufgrund von
Etikettierung, Verzierung oder Schutzbändern.
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"Schulter" bedeutet den oberen
Teil der Seitenwand genau unter der Laufflächenkante.
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"Seitenwand" bedeutet denjenigen
Teil eines Reifens zwischen der Lauffläche und dem Wulst.
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"Thermoplast" bedeutet eine Kategorie
von Kunststoffmaterialien, die durch eine Kombination von Hitze
und Druck geformt werden können.
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"Laufflächenbreite" bedeutet die Bogenlänge der
Laufflächenoberfläche in der
die Rotationsachse des Reifens enthaltenen Ebene.
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"Keileinsatz" bedeutet dasselbe
wie "Einsatz".
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Ausführung des Standes der Technik
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Bezugnehmend
auf 1 ist ein Reifen 100 mit Notlaufeigenschaften
des Standes der Technik illustriert, der in Übereinstimmung mit dem US-Patent 5.685.927
('927) hergestellt
ist. Der Reifen weist eine ringförmige
Lauffläche 102 mit
Laufflächenkanten 104,106,
zumindest zwei Verstärkungsgürteln 108, die
radial nach innen in Bezug zu der Lauffläche 102 gelegen sind,
ein Paar Seitenwände 110,112,
die sich radial nach innen in Bezug zu jeder Laufflächenkante 104 beziehungsweise 106 erstrecken,
eine maximale Querschnittsbreite (SW) und eine Reifenkarkassenstruktur 114 auf.
Die Reifenkarkassenstruktur 114 weist zumindest zwei ringförmige Wulstkerne 116a, 116b,
eine erste Karkassenlage 118 und eine zweite Karkassenlage 120,
eine Innenisolierung 122, ein erstes Paar Einsätze 124a, 124b,
ein zweites Paar Einsätze 126a, 126b und
Kernprofilreiter 128a, 128b auf. Die Karkassenstruktur 114 erstreckt
sich meridional um den Reifen 100, von dem ersten Wulstkern 116a zu
dem zweiten Wulstkern 116. Die Innenisolierung 122 ist
in Bezug zu der ersten Karkassenlage 118 radial nach innen
gelegen.
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Die
ersten oder innersten halbmondförmigen Einsätze 124a, 124b befinden
sich zwischen der ersten Karkassenlage 118 und der Innenisolierung 122. Die
zweiten oder äußersten
halbmondförmigen
Einsätze 126a, 126b befinden
sich zwischen der ersten Karkassenlage 118 und der zweiten
Karkassenlage 120. Die ersten und zweiten halbmondförmigen Einsätze 124a, 124b, 126a, 126b erstrecken
sich von einer Stelle radial nach innen in Bezug zu dem radial äußeren Ende
der Kernprofilreiter 128a, 128b zu einer Stelle
unterhalb der Verstärkungsgürtel 108,
im Wesentlichen radial nach innen in Bezug zu den seitlichen Laufflächenkanten 104,106.
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In
Bezug auf die ersten und zweiten Wulstkerne 116a, 116b koaxial
gelegen, befindet sich ein zusätzlicher
Wulstkern 130 unter der Lauffläche 102 radial nach
innen in Bezug zu den Verstärkungsgürteln 108 und
radial nach außen
in Bezug zu den ersten und zweiten Wulstkernen 116a, 116b und
der Karkassenstruktur 114. Der zusätzliche Wulstkern 130 befindet
sich mehr oder weniger zentriert über der Äquatorebene E-P des Reifens 100.
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2 illustriert
einen Reifen 200, der eine Reifstruktur 250 in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführung
der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Reifen 200 hat
dieselbe allgemeine Konstruktion wie der in 1 gezeigte
Reifen mit Notlaufeigenschaften des Standes der Technik, außer der
Eliminierung des Wulstkerns 130, der durch eine Zenitverstärkungsstruktur 248 ersetzt
wird, die eine Reifstruktur 250 enthält. Der Reifen 200 ist
mit einer umfangsgerichteten Lauffläche 202 (vergleiche 102),
einem Paar Seitenwänden 210,212 (vergleiche 110, 112) und
Wulstbereichen mit Wulstkernen 216a beziehungsweise 216 versehen.
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Der
Reifen 200 ist mit einer Karkassenstruktur 214 (vergleiche 114)
versehen, die zumindest eine Verstärkungskarkassenlage 218 (vergleiche 118)
mit parallel ausgerichteten Korden in einem Winkel von zumindest
75 Grad in Bezug auf die Äquatorebene
EP des Reifens 200 enthält.
In der illustrierten besonderen Ausführung sind die Korde in einem
Winkel von 90 Grad in Bezug auf die Äquatorebene EP ausgerichtet.
Die Korde können
aus jedem normalerweise für
die Kordverstärkung
von Kautschukartikeln verwendeten Material hergestellt sein, beispielsweise,
und nicht einschränkend,
Stahlkord, Kohlenstofffaser, Rayon, Nylon und Polyester.
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Der
Reifen 200 ist mit einer Gürtelstruktur 208 (vergleiche 108)
versehen, die radial nach innen in Bezug zu der Lauffläche 202 und
radial nach außen
in Bezug zu der Karkassenstruktur 214 gelegen ist, die
in diesem Fall eine Einzellage 218 (vergleiche 118)
enthält.
Die Gürtelstruktur 208 besteht
aus einem oder mehr Gürteln,
die jeder mit Verstärkungskorden
mit einer mehr oder weniger umfangsgerichteten Orientierung versehen
sind. Es versteht sich, dass die Gürtelstruktur 208 jede
Anzahl von Gürtellagen
jeder gewünschten
Konfiguration umfassen kann und die Korde in jedem gewünschten
Winkel angeordnet sein können.
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Wie
bei konventionellen Reifen vom Hochleistungstyp können die
Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung ihre Hochgeschwindigkeitsleistung durch die Anbringung
einer Textil-Nylongürtellage 230 verbessern,
die umfangsgerichtet um die Laufflächenverstärkungsgürtelstruktur 208 angeordnet
ist. Es versteht sich, dass die Textil-Nylongürtellage 230 jede
Anzahl von Lagen und Typen von Kordmaterialien und Zusammenbauverfahren
umfassen kann.
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Der
Reifen 200 ist mit verstärkenden Zenitwulstkernreitern 228, 228 versehen,
die sich von jedem Wulstkern 216a beziehungsweise 216 radial nach
außen
erstrecken. Die Seitenwände 210,212 können ebenfalls
mit zumindest einem ersten Paar Einsätze 224 beziehungsweise 224b (vergleiche 124a, 124b)
versehen sein, die zwischen der Innenisolierung 222 und
der Innenkarkassenlage 218 angeordnet sind. Die Einsätze 224a, 224b haben
typischerweise eine Halbmondform. Wenn die Karkassenstruktur 214 mit
einer zweiten oder äußeren Karkassenlage
(nicht dargestellt) versehen ist, dann kann der Reifen 200 auch
mit einem zweiten Paar Einsätze
(nicht dargestellt) versehen sein, das zwischen der ersten Karkassenlage 218 und
der zweiten Karkassenlage angeordnet ist. Die Zenitkernreiter 228a, 228b und
die Einsätze 224a, 224b bestehen jeweils
aus Elastomermaterialien, die durch physikalische Eigenschaften
gekennzeichnet sind, die ihre Nutzung in Reifen mit Notlaufeigenschaften
verbessern, wie ausführlich
in EP-A-729.853 beschrieben, das hierin in seiner Gesamtheit als
Referenz aufgenommen wird. Es ist wichtig, dass die Kautschukzusammensetzung
die Eigenschaften relativ hoher Steifigkeit und niedriger Hysterese
aufweist, wodurch sie einen hohen Elastizitätsmodul verschafft, der den in
der Technik der Konstruktion von Reifen mit Notlaufeigenschaften,
die auf verdickten Seitenwänden beruht,
Bewanderten bekannt ist.
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Eine
der erfinderischen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, die
in 2 illustriert ist, ist, dass die Zenitverstärkungsstruktur 248 aus
einer massiven, kompressionstragenden Reifstruktur 250 besteht,
die radial nach innen in Bezug zu der Gürtelstruktur 208 und
radial nach außen
in Bezug zu der Karkasse 214 angeordnet ist, mehr oder
weniger zentriert um die Äquatorebene
EP. Die in 2 illustrierte Ausführung der
Erfindung weist einen einfachen symmetrischen Reif 252 mit
einen im allgemeinen linsenförmigen
Querschnitt auf, konvex an der radial nach innen gerichteten Seite,
der um die Äquatorebene
EP zentriert ist. Der Reif 252 ist durch eine Lage 254 eines
Polymer-Übergangs-
oder Koppelmaterials strukturell mit der Gürtelstruktur 208 und
der Karkassenstruktur 214 gekoppelt, welches Material typischerweise
aus einer Kautschukverbindung mit einer Shore A-Härte zwischen
45 und 80 und vorzugsweise zwischen 65 und 75 gewählt ist.
Zweck der Beschichtung 254 ist die Sicherstellung guter Haftung
zwischen dem Reif 252 und dem Rest der Struktur. Der Reif 252 hat
eine Breite w von zwischen 10% und 25% der Laufflächenbreite
tw und eine Dicke th von zwischen 10% und 50% der Reifbreite w. Wenn
die Breite w mehr als 50% der Laufflächenbreite betragen würde, so
würde die
Lauffläche
zu steif, während,
wenn die Dicke weniger als 10% betragen würde, der Reif sich axial wölben könnte und
ungenügend
durch Zugkraft an die Seitenwand gekoppelt wäre. Gleichermaßen, falls
die Dicke th mehr als 50% der Reifbreite betragen würde, kann
sie zuviel Spannung induzieren, was zu vorzeitigem Ermüdungsversagen
führt,
und der Reifen könnte
zu starr sein, um sich auszubiegen. Wenn die Dicke th weniger als 10%
der Reifbreite tw betragen würde,
dann wäre
er nicht steif genug, um die Reifenform während des Notlaufbetriebs aufrechtzuerhalten.
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Die 5 bis 8 illustrieren
eine Vielfalt anderer Querschnittsformen und Anbringungen für mehrere
andere Ausführungen
der vorliegenden Erfindung, wie detaillierter hierin nachstehend
beschrieben.
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Der
Reif 252 kann aus einem Thermoplast jedes massiven Materials
oder Komposits von Materialien hergestellt sein, die die geeignete
Kombination von Stärke
und Steifigkeit verschaffen. Der Reif 252, außer dass
er massiv ist, enthält
kein Verstärkungskord,
d.h. einige oder mehr Wicklungen von Stahl- oder Textilkord, und
kann von der europäischen
Patentanmeldung DN 1998-222EP mit dem Titel "Reifen mit verbesserter Notlaufgestaltung" unterschieden werden,
die denselben Berechtigten hat wie die vorliegende Erfindung und
hierin in ihrer Gesamtheit als Referenz aufgenommen wird.
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Für die vorliegende
Erfindung in Erwägung gezogene
Reifmaterialien umfassen Thermoplaste, Polyethylen mit ultrahohem
Molekulargewicht (UHMWPE) und mit Verstärkungsfasern gefüllte Epoxyharzkompositmaterialien,
wobei die Fasern aus der Klasse von Hochmodulmateralien stammen,
die Stahl, Glas, Nylon, Rayon, Polyester, Aramid oder Kohlenstofffasern
umfassen. vorzugsweise wären die
Verstärkungsmaterialien
mit einer mehr oder weniger umfangsgerichteten Ausrichtung angeordnet. Die
Verstärkungsfasern
können
auch in einem entspannten Zustand verlegt werden, sodass die Fasern bei
kleinen Verformungen des Reifs nur einen kleinen Beitrag zu dem
großvolumigen
Elastizitätsmodul
des Reifs leisten. Eine größere Verformung
des Reifs verursacht jedoch ein Straffziehen der entspannten Fasern,
worauf die Zugstärke
der Fasern voll eingesetzt wird, um weiterer Verformung zu widerstehen,
wodurch sie den Reif mit einem erhöhten großvolumigen Elastizitätsmodul
versehen.
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Das
bei der Konstruktion des Reifs 252 verwendete Thermoplast
kann auch eine "dispergierte Phase" enthalten, die effizient
ist, um eine Bindung mit dem umgebenden Kautschuk zu entwickeln.
Die "dispergierte
Phase" kann als
ein Kautschukzusatz beschrieben werden, der eine ausreichende Haftung mit
dem Reifenkautschuk sicherstellt.
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Der
Reif 252 kann auch Verstärkungsmaterialien enthalten,
die an oder in Nähe
der Außenfläche des
Reifs konzentriert sind. Die Verstärkungsmaterialien sind aus
der Klasse von Materialien, die Stahlkorde, Glas, Nylon, Rayon,
Polyester, Flexten, Aramid, Kohlenstofffasern und Kombinationen
davon enthalten. Bei der Konstruktion des Reifs 252 könnten Lagen
von Verstärkungsmaterial
angebracht werden, indem ein Kord oder aus mehreren Korden hergestellter
Streifen um den Außenumfang
des Reifs gewickelt wird. Die Verstärkungsmaterialien würden durch
für die
Materialien geeignete Prozesse unlösbar mit dem Material des Reifs 252 verbunden,
einschließlich,
nur als Beispiel und nicht einschränkend, der Anwendung von Hitze,
Druck, ultraviolettem Licht und anderer Bindungsprozesse, wie diese
den Fachleuten in der Technik bekannt sind.
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Reifstruktur
und Herstellungsverfahren
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Der
Reif 252 kann in einer Vielfalt von Arten und Weisen hergestellt
werden, die für
das gewählte Material
geeignet sind und generell den in der Technik Bewanderten bekannt
sind. Beispielsweise können
Thermoplast und UHMWPE mit der bzw. den gewünschten Querschnittsform und
Abmessungen geformt oder extrudiert werden. Der Reif 252 kann
auch durch Aufwickeln eines flachen Streifens aus einem Material,
wie etwa UHMWPE, in einer Gummi- oder Elastomermasse geformt werden,
um einen Reif der gewünschten
Querschnittsform und Abmessungen zu bauen. Ein Beispiel für eine solche
Konstruktion ist in Bezug auf die hierin nachstehend beschriebene 8 gezeigt
und beschrieben. Den Fachleuten wird deutlich sein, dass Reife mit
einer Vielfalt von Querschnittsformen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf,
rechteckiger, trapezförmiger,
linsenförmiger
und abgeplatteter Formen, hergestellt werden können, indem selektiv ein dünner Materialstreifen
von geeignet variierender Breite gewickelt wird.
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Die
zum Bauen der Reifen verwendete Reifenbautrommel (nicht dargestellt)
hat die übliche
zylindrische Form, die dem Fachmann wohlbekannt ist, mit einer Nut
in der Mitte der Trommel. Diese Nut hat eine Form, die zur Aufnahme
des Reifs 252, überzogen
mit der Lage 254 aus Elastomerübergangsmaterial, angepasst
ist, sodass sie Trommel ihre zylindrische Form erhält, wenn
die Gürtel
angebracht sind.
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Bezugnehmend
auf 2 ist eine zweite erfinderische Eigenschaft der
vorliegenden Erfindung die Verwendung der Lage 254 aus
Elastomer-Übergangs-
oder Kopplungsmaterial, die zwischen dem Reif 252 und dem
benachbarten Material der Karkassenstruktur 214, der Gürtelstruktur 208 oder
der Lauffläche 202 angeordnet
ist. Die Lage 254 dient zur Verschaffung einer flexiblen
strukturellen Kopplung zwischen dem Reif 252 und der Karkassenstruktur 214 und
der Gürtelstruktur 208.
Die Dicke der Lage 254, gemessen ab der radial äußeren Oberfläche des Reifs 252 zu
der radial inneren Oberfläche
der benachbarten Struktur, liegt im Bereich von 0,5 bis 3,0 mm,
vorzugsweise von 0,5 bis 1,0 mm. Die Lage 254 aus Elastomer-Übergangsmaterial
sollte mit einer Querschnittsform hergestellt werden, die zum Tragen des
Reifs 252 geeignet ist und einen Übergang oder eine Kopplung
von der Querschnittsform des Reifs zu der benachbarten Karkassenstruktur 214 und
Gürtelstruktur 208 verschafft.
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Wie
in 2 illustriert, weist die Einzellage 218 der
Karkassenstruktur 214 Umschlagenden 218a, 218b auf,
die um die Wulstkerne 216a beziehungsweise 216b geschlagen
sind und in Nähe
des radialen Orts der maximalen Querschnittsbreite SW des Reifens 200 enden.
Da die Erfindung spezieller auf eine Reifenzenitverstärkungsstruktur 248 gerichtet
ist, ist die genaue Anzahl von Karkassenlagen, die die Karkassenstruktur
umfasst, die spezifische Gestaltung der Wülste oder die Art und Weise,
wie die Karkasse an den Wülsten
verankert ist, von begrenzter Wichtigkeit. Die Karkassenstruktur 214 kann
eine oder mehr kordverstärkte
Lagen umfassen. Während der
dynamische Betrieb der verschiedenen Ausführungen der Reifstruktur 250,
wie durch die 5–9 illustriert,
gleichartig ist, wird die nachfolgende Beschreibung des dynamischen
Betriebs die durch 2 beschriebene Ausführung des
Reifs 252 als ein Beispiel des erfinderischen Konzepts
im allgemeinen verwenden.
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Dynamischer
Betrieb der bevorzugten Ausführung
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Die
Reifstruktur 250, wie oben beschrieben, verschafft strukturelle
Stärke
und Starrheit, die in Kombination mit der Karkassenstruktur 214 und
der Gürtelstruktur 208 wirken,
um die Notlaufleistung und Haltbarkeit des Reifens 200 zu
erhöhen.
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Wenn
der Reifen 200 unaufgepumpt oder zu wenig aufgepumpt ist,
wird das Gewicht des Fahrzeugs von den verstärkten Seitenwänden 210,212 und
der Reifstruktur 250 getragen, die mit der Gürtelstruktur 208 und
der Karkassenstruktur 214 zusammenwirken. Der Teil der
Seitenwände 210, 212,
der sich am dichtesten bei dem mit dem Boden in Kontakt kommenden
Teil der Lauffläche 202 befindet,
wird während
des Notlaufbetriebs kompressionsbelastet.
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Bezugnehmend
auf 3 ist eine schematische Schnittansicht des Reifens 200 dargestellt,
wie durch die Äquatorebene
gesehen. Die Kompressionskräfte
in den Seitenwänden
werden durch eine Reihe von Pfeilen 360 illustriert, die
von dem mit dem Boden in Kontakt kommenden Teil der Lauffläche 202 radial
nach innen und nach oben zur Felge des Reifens weisen. Die Pfeile 360 stellen
auf den Reifen wirkende Kraftvektoren dar. Gleichermaßen wird
der Reifstruktur 250 eine Kompressionslast auferlegt. Wiederum
bezugnehmend auf 3 sind die Kompressionskräfte in dem
Reif 252 der Reifstruktur 250 durch eine Reihe
von Pfeilen 362 am Umfang des Reifs 252 illustriert,
die von dem Bereich, wo die Lauffläche 202 mit dem Boden 364 in
Kontakt kommt, nach oben weisen. Die Kompressionskraft in dem gebogenen
Reif 252 der Reifstruktur 250 führt zu nach oben
und radial nach außen
gerichteten Kräften,
die durch Spannung in den Seitenwänden 210,212 und in
der Gürtelstruktur 208 des
Reifens 200, die nicht dem Boden 364 benachbart
sind, zurückgehalten werden.
Diese Zugkräfte
werden durch eine Serie radial ausgerichteter doppelköpfiger Pfeile 366 illustriert.
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Die
strukturelle Reaktion der Reifstruktur 250 in Kombination
mit Gürtel 208,
Karkasse 214 und Seitenwandstrukturen 210, 212 verschafft
eine solche Anordnung, dass die Tragfähigkeit des unaufgepumpten
Reifens 200 aufrechterhalten werden kann, während sie
während
normal aufgepumpten Betriebs eine minimale unerwünschte strukturelle Starrheit
ergibt. Die durch die Reifstruktur 250 verschaffte erhöhte Reifentragfähigkeit
verringert die Last, die von den verstärkten Seitenwänden 210,212 getragen
werden muss, wodurch eine Verringerung von Dicke, Gewicht und Starrheit
der Seitenwände
gestattet wird. Die Flexibilität
der Reifstruktur 250 in Bezug zur Karkassenstruktur 214 gestattet
auch das Aufnehmen der typischerweise während normal aufgepumpten Betriebs
angetroffener geringen Verformungsniveaus ohne Verschlechterung
der Fahrqualität.
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4 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht des auf einem Rad 470 montierten
Reifens 200. Die Kompressionskräfte in der Reifstruktur 250 werden
durch eine Reihe von Pfeilen 472 illustriert, die von dort
ausgehen, wo die Kräfte
von der Lauffläche 202,
wo sie mit dem Boden 364 in Kontakt kommt, zu dem Reif 252 übertragen
werden. Die Pfeile 472 zeigen das Weiterlaufen der Kompressionskräfte nach
oben zum obersten Teil des Reifs 252. Wie in 4 gezeigt,
erlegt der Reif eine konzentrierte, aufwärts gerichtete Kraft auf, auf
halbem Weg zwischen den Seitenkanten der Lauffläche 202 oben am Reifen 200.
Diese konzentrierte Kraft wird durch die Wechselwirkung der Lage 254 aus
Elastomer-Übergangsmaterial,
der benachbarten Karkassenstruktur 214 und der Gürtelstruktur 208 verteilt, die
als ein flexibler Balken wirkt, der den kompressionstragenden Reif 252 mit
den spannungstragenden Karkassenlagen 218 in den Seitenwänden 210,212 vernetzt.
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Die
Wechselwirkung des Reifs 252 mit den verstärkten Seitenwänden 210, 212 verringert
die Tendenz des mittleren Teils der Lauffläche 202 im Bereich
der Aufstandsfläche,
sich während
des Notlaufbetriebs nach oben zu wölben. Wie oben in Bezug auf 4 angemerkt,
wird eine Kompressionskraft in dem Reif 252 auferlegt,
wo die Lauffläche 202 mit dem
Boden 364 in Kontakt kommt. Im Bereich der Aufstandsfläche drückt der
Reif 252 auf halbem Weg zwischen den Kanten der Lauffläche 202 mit
einer Kraft nach unten auf die Lauffläche 202, die dazu
tendiert, an den Führungs-
und nachlaufenden Kanten der Lauffläche konzentriert zu sein. Der
Reif 252, der aus einem massiven Material besteht, verhält sich wie
ein Balken und verteilt die konzentrierten Kräfte über die Länge des Reifs entlang der Mitte
der Aufstandsfläche.
Somit widersteht der Reif der Neigung der Lauffläche, sich während des Notlaufbetriebs am Zentrum
der Aufstandsfläche
nach oben zu wölben.
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Zusätzlich kann
die Reifstruktur 250, die den Reif 252 und die
Lage 254 aus Elastomer-Übergangsmaterial,
die Karkassenstruktur 214 und die Gürtelstruktur 208 umfasst,
auch mit einem I-Träger verglichen
werden, wobei die Gürtelstruktur
eine Flanke bildet, der Reif 252 die andere Flanke bildet und
die dazwischenliegende Lage 254 aus Elastomermaterial und
die Karkassenstruktur 214 den Steg bilden. Diese I-Träger-artige
Struktur widersteht auch dem Aufwölben der Lauffläche während des
Notlaufbetriebs und verbessert die kompressionstragende Stärke der
Reifstruktur über
den gesamten Umfang des Reifens.
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Indem
der Reif 252 der Neigung der Lauffläche 202 widersteht,
sich während
des Notlaufbetriebs an der Mitte der Aufstandsfläche nach oben zu wölben, trägt er auch
zu der Stärke
und Steifigkeit der Seitenwände 210, 212 bei.
Bezugnehmend auf 2 erstrecken sich die in den
Seitenwänden 210 beziehungsweise 212 befindlichen
halbmondförmigen
Einsätze 224a, 224b unter
den Seitenkanten der Gürtelstruktur 208,
wodurch sie eine strukturelle Kontinuität zwischen den Seitenwänden 210, 212,
der Gürtelstruktur 208 und
dem Reif 252 verschaffen. Insbesondere wird den Schulterbereichen
des Reifens, wo die Seitenwände
sich biegen, um an die Kante der Lauffläche 202 anzuschließen, durch
die darunterliegenden halbmondförmigen
Einsätze 224a, 224b Biegesteifigkeit
verliehen. Da der Reif 252 die radial nach innen gerichtete
Bewegung der Karkassenstruktur am Zentrum der Aufstandsfläche einschränkt, kann
die Biegesteifigkeit des anliegenden Schulterbereichs der Seitenwand
der Neigung der Seitenwände 210,212,
sich während
des Notlaufbereichs nach außen
zu wölben,
effizienter widerstehen. Somit können
Dicke und Gewicht der Seitenwandeinsätze 224a, 224b für eine gegebene
Notlauf-Tragfähigkeit
verringert werden.
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Erfinderisches Konzept
im Verhältnis
zum Stand der Technik
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Die
erfinderischen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung im Verhältnis zum
Stand der Technik umfassen eine Zenitverstärkungsstruktur 248 einschließlich eines
Reifs 252 und einer Lage 254 aus Elastomer-Übergangsmaterial zur Bildung
einer starren kompressionstragenden Reifstruktur 250. Der Reif 252 befindet
sich radial nach außen
in Bezug zu der Karkassenstruktur 214 mehr oder weniger
an der Äquatorebene
E-P des Reifens 200. Der Reif 252 befindet sich
benachbart zu und radial nach innen in Bezug zu sowohl der Gürtelstruktur 208 als
auch der Lauffläche 202.
Der Reif 252 ist ein Thermoplast, frei von Verstärkungskorden
und strukturell durch die Lage 254 aus Elastomer-Übergangsmaterial
an die benachbarten Strukturen gekoppelt und arbeitet mit den einsatzverstärkten Strukturen 210,212 zusammen,
um die Spannungen des Notlaufbetriebs zu verteilen und die Notlauffähigkeit
des Reifens 200 zu erweitern. Die Kombination des Reifs 252 und
der Lage 254 aus Elastomer-Übergangsmaterial mit einsatzverstärkten Seitenwänden 210,212 gestattet
auch die Gestaltung des Reifens mit der für gute Handhabung und eine reibungslose
Fahrt erforderlichen Flexibilität
sowohl während
normal aufgepumpten als auch Notlaufbetriebs.
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Die
Verwendung eines kompressionstragenden ringförmigen Elements zur Verschaffung
von Notlauffähigkeit
ist nicht unbekannt. Der in dem US-Patent 4.111.249 ('249) beschriebene "mit einem Band versehene
Reifen" sieht ein
Beispiel der Verwendung eines dünnen
Bandes vor, das sich über
die Breite der Lauffläche
erstreckt und durch eine radiale Karkassenlagenseitenwandkonstruktion
stabilisiert wird. Die vorliegende Erfindung, außer der hierin nachstehend
erläuterten,
in 7 illustrierten Ausführung, zieht eine Reifstruktur 250 in
Betracht, die sich über
nicht mehr als 50% der Laufflächenbreite erstreckt,
da mehr einen Reifen erzeugen würde,
der zu steif ist. Die Reifstruktur 250 ist durch eine Lage 254 von
Elastomer-Übergangsmaterial,
die eine flexible Verbindung zwischen dem Reif und der Radiallagen-Seitenwandkonstruktion
verschafft, indirekt an die Radiallagen der Seitenwand gekoppelt.
Die durch diese erfinderische Eigenschaft verschaffte Flexibilität gestattet
die Verwendung eines Reifs mit beträchtlicher Dicke in der radialen
Dimension, die eine intrinsisch starre und haltbare Stützstruktur
verschafft. Die Kombination des Reifs 252 mit einer flexiblen
Verbindung zur Karkassenstruktur 214 und den Gürtelstrukturen 208 des
Reifens 200 verschafft die Vorteile der Flexibilität für eine gute
Handhabung und Fahrqualität
während
Normalbetriebs und verstärkter
Haltbarkeit mit guter Handhabung und Fahrqualität während des Notlaufbetriebs.
Die vorliegende Erfindung kombiniert und wendet die Reifstruktur 250 auch
in einem Reifen 200 mit einem oder mehr Einsätzen 224a, 224b an,
um eine robuste Notlaufstruktur zu verschaffen, während das '249-Patent sich auf
das ringförmige
Band als einzige Quelle für
Unterstützung während des
Notlaufbetriebs verläßt.
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Eine
andere innovative Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist die
Verwendung einer Palette innovativer massiver und Kompositmaterialien
und Konstruktionsverfahren für
die Reifstruktur 250, die sich im Wesentlichen von den
Verfahren und Materialien unterscheiden, die normalerweise für die Konstruktion
reifartiger Elemente verwendet werden. Eine im Stand der Technik
beschriebene Herangehensweise ist das Herstellen eines reifartigen
Elements, das aus Materialien und durch einen Prozess hergestellt
ist, die typischerweise für
konventionelle Wulstkerne verwendet werden. Beispielsweise ist, bezugnehmend
auf 1, der dritte Wulstkern 130, wie von
dem '927-Patent
beschrieben, ein reifartiges Element, das aus einer Anzahl hochzugkräftiger Stahldrähte hergestellt
ist, die konsistent mit konventioneller Wulstkernkonstruktion sind.
Obwohl das '927-Patent
anmerkt, dass der Laufflächenwulstkern 130 mit
jeder Anzahl von Materialien oder Querschnittsformen hergestellt
werden kann, werden keine alternativen Konstruktionen beschrieben,
außer Variationen
konventioneller Wulstkernverfahren und -materialien.
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AUSFÜHRUNG EINS
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist die erste Ausführung der
vorliegenden Erfindung illustriert.
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Die
Reifstruktur 250 enthält
einen linsenförmigen
Reif 252 aus einem mit verstärkenden Glasfasern gefüllten thermoplastischen
Material, mit einer Querschnittsbreite von 10% bis 25% der Laufflächenbreite
tw, gemessen in einer axialen Richtung, und einer Dicke von 10%
bis 50% der Breite w des Reifs 252. Die Form des Reifs 252 und sein
Standort sind beide in Bezug zur Äquatorebene EP symmetrisch.
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Die
Lage 254 aus Elastomer-Übergangsbeschichtung
umgibt den Reif 252 und verschafft den Übergang zwischen dem Reif 252 und
der benachbarten Gürtelstruktur 208 und
Karkassenstruktur 214. Die Lage 254 aus Elastomer-Übergangsbeschichtung umfasst
ein Elastomermaterial, das zwecks einer guten Bindungskraft mit
dem Material des Reifs 252 und der benachbarten Materialien
der Karkassenstruktur 214 und der Gürtelstruktur 208 gewählt wurde.
Die Lage 254 aus Elastomer-Übergangsbeschichtung hat auch
strukturelle Elastizitäts- und
Stärkeeigenschaften,
die eine gleichmäßige Kräfteverteilung
zwischen dem Reif 252 und der umgebenden Karkassenstruktur 214 und
Gürtelstruktur 208 verschaffen.
Die Lage 254 aus Elastomer-Übergangsmaterial hat auch eine
Dicke von zwischen 0,5 und 3,0 mm.
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AUSFÜHRUNG ZWEI
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Bezugnehmend
auf 5 ist eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung
illustriert. Wie gezeigt, weist die Reifstruktur 570 einen
Reif 572 mit einer komplexen Querschnittsform auf, die
zwei verdickte Abschnitte oder Lappen 572a, 572b,
die von einem dünnen
taillenartigen Abschnitt 572c verbunden werden, und eine Übergangsbeschichtungslage 574 (vergleiche 254)
umfasst. Die Reifstruktur 570 ist aus denselben Materialtypen
und Prozessen konstruiert, die bei der hierin vorangehend beschriebenen
Reifstruktur 250 angewendet wurden. Nur ein Abschnitt des
Reifens 500, worin die Reifstruktur 570 aufgenommen
ist, ist illustriert, da der Rest des Reifens 500 im Wesentlichen
derselbe wie der zuvor beschriebene Reifen 200 ist. Im
allgemeinen umfasst die Reifstruktur 570 ein mit verstärkenden
Glasfasern gefülltes
thermoplastisches Material. Der Reif 572 hat eine Querschnittsbreite
W von 10% bis 25% der Breite der Lauffläche 502, gemessen
in axialer Richtung, und eine Dicke von 10% bis 50% der Breite des Reifs,
gemessen in axialer Richtung. Die Form des Reifs 572 und
sein Standort sind beide symmetrisch in Bezug zur Äquatorebene
EP. Die Reifstruktur 570 ist radial nach außen in Bezug
zu der Karkassenstruktur 514 (vergleiche 214)
und radial nach innen in Bezug zu der Gürtelstruktur 508 (vergleiche 208)
angeordnet. Sowohl die Gürtelstruktur 508 und
die Karkassenstruktur 514, als auch die anderen Strukturen und
Elemente des Reifens sind im Wesentlichen dieselben wie in der in 2 dargestellten
ersten Ausführung.
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AUSFÜHRUNG DREI
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Bezugnehmend
auf 6 ist eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung
dargestellt, wobei ein Reifen 600, der im Wesentlichen
derselbe wie der Reifen 200 ist, außer der Reifstruktur 675,
die Reifstruktur 250 ersetzt. Wie dargestellt, enthält die Reifstruktur 675 einen
Reif 677, der, obwohl er im allgemeinen linsenförmig ist,
in Querschnittsform und Standort in Bezug zur Äquatorebene asymmetrisch ist.
Der Reif 677 weist einen verdickten Abschnitt oder Lappen 677a im
Wesentlichen an einer Seite der Äquatorebene
EP und einen dünneren
Abschnitt 677b im Wesentlichen an der entgegengesetzten Seite
der Äquatorebene
auf. Die Reifstruktur 675 umfasst einen Reif 677 aus
mit Verstärkungsfasern
gefülltem
thermoplastischem Material. Der Reif 677 hat eine Querschnittsbreite
von 10% bis 50% der Breite der Lauffläche 602 (vergleiche 202)
in axialer Richtung. Die Dicke des Reifabschnitts 677a beträgt mehr als
zweimal die Breite des Abschnitts 677b des Reifs 677,
gemessen in axialer Richtung. Der Reif 677 ist in radialer
Richtung nach außen
in Bezug zu der Karkassenstruktur und in radialer Richtung nach
innen in Bezug zu der Gürtelstruktur 608 angeordnet.
Sowohl die Gürtelstruktur 608 und
die Karkassenstruktur 614, als auch die anderen Strukturen
und Elemente des Reifens 600 sind im Wesentlichen dieselben
wie bei Reifen 200 in der ersten Ausführung.
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AUSFÜHRUNG VIER
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Bezugnehmend
auf 7 ist eine vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung
illustriert, wobei eine Reifstruktur 780 in einem Reifen 700 verwendet wird,
der keine konventionelle Gürtelstruktur
aufweist. Wie dargestellt, erstreckt sich die Reifstruktur 780 radial
nach innen in Bezug zu der Lauffläche 702 und radial
nach außen
in Bezug zu der Karkassenstruktur 714. Die Reifstruktur 780 verschafft
die Funktion der Gürtelstruktur
zusätzlich
dazu, dass sie den Reifen 700 mit erweiterter Notlauffähigkeit
versieht. Die Reifstruktur 780 umfasst einen Reif 782 aus
mit Verstärkungsfasern
gefülltem
thermoplastischem Material, wie oben in Bezug auf Reif 252 beschrieben.
Der Reif 782 hat eine Querschnittsbreite von 90% bis 100%
der Breite der Lauffläche 702,
gemessen in axialer Richtung, und eine Dicke von 2,0% bis 5,0% der
Reifbreite. Die Lage 784 aus Elastomer-Übergangsmaterial koppelt die
radial äußere Oberfläche des
Reifs 780 mit der benachbarten Lauffläche 702 und die radial
innere Oberfläche
des Reifs 782 mit der Karkassenstruktur 714. Sowohl
die Karkassenstruktur 714 (vergleiche 214), als
auch die anderen Strukturen und Elemente, außer der Gürtelstruktur, die durch die
Reifstruktur 782 ersetzt wird, sind im Wesentlichen dieselben
wie in der ersten Ausführung.
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AUSFÜHRUNG FÜNF
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Bezugnehmend
auf 8 ist eine fünfte Ausführung der
vorliegenden Erfindung illustriert. Wie dargestellt, ist die Reifstruktur 880 durch
spiralförmiges
Wickeln von Lagen 882a, 882b, 882c, 882d, 882e eines
flachen Materialstreifens 882 hergestellt, wobei die Breite
des flachen Streifens 882 gleich der oder kleiner ist als
die Breite der breitesten Lage 882a. Ein durch spiralförmiges Wickeln
eines solchen Streifens 882 geformter Reif 880 wird
im Querschnitt eine im allgemeinen trapezförmige Form haben, wobei die
Breite der größeren Basis 882a des Trapezes
gleich der Breite des Streifens 882 an seinem breiten Ende
ist und die Breite der schmaleren Basis 882e des Trapezes
gleichermaßen
der Breite des Streifens 882 an seinem schmalen Ende entspricht.
Es liegt innerhalb der Reichweite der Erfindung, eine Lage aus Elastomermaterial
zwischen die Lagen 882a–882e des Reifs einzufügen. Die
gesamte Reifstruktur 880 befindet sich in einer Elastomer-(d.h.
Gummi-)Masse 884, die radial nach außen in Bezug zu der Karkassenstruktur 814 und
radial nach innen in Bezug zu der Gürtelstruktur 808 gelegen
ist. Sowohl die Gürtelstruktur 808 und
die Karkassenstruktur 814 (vergleiche 214), als
auch die anderen Strukturen und Elemente des Reifens sind im Wesentlichen
dieselben wie in der ersten Ausführung.
Der Vorteil dieser Ausführung
ist, dass sie in Hinblick auf die Abmessungen, Formen und Behandlung,
die für
die Konstruktion der Reifstruktur 880 erforderlich sind,
sehr flexibel ist.
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AUSFÜHRUNG SECHS
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Obwohl
in den in den 2, 5, 6, 7 und 8 dargestellten
Ausführungen
nur ein Reif in die Reifengestaltung aufgenommen wurde, liegt es
innerhalb der Reichweite der Erfindung, zwei oder mehr Reife zu
verwenden, die in Bezug auf die Äquatorebene
symmetrisch oder asymmetrisch gelegen sind, wie in 9 dargestellt,
wo die Reifstruktur 980 aus einer Vielzahl flacher Reife 982a, 982b, 982c, 982d, 982e aus
Materialstreifen hergestellt ist. Der Reif 980 ist mit
einer im allgemeinen trapezförmigen
Form dargestellt, jedoch liegt es innerhalb der Reichweite der Erfindung,
jede gewünschte
Form vorzusehen. Es liegt innerhalb der Reichweite der Erfindung,
eine Lage aus Elastomermaterial zwischen den Lagen 982a–982e des
Reifs einzufügen.
Außerdem
befindet sich die gesamte Reifstruktur 980 in einer Elastomer-(d.h.
Gummi-)-Masse 984, die sich radial nach außen in Bezug
zu der Karkassenstruktur 914 und radial nach innen in Bezug
zu der Gürtelstruktur 908 befindet.
Sowohl die Gürtelstruktur 908 und
die Karkassenstruktur 914 (vergleiche 214), als auch
die anderen Strukturen und Elemente des Reifens sind im Wesentlichen
dieselben wie in der ersten Ausführung.
Der Vorteil dieser Ausführung
ist, dass sie in Hinblick auf die Abmessungen, Formen und Behandlung,
die für
die Konstruktion der Reifstruktur 880 erforderlich sind,
sehr flexibel ist. Die Verwendung zweier oder mehr Reife ist insbesondere
interessant für
Reifen mit sehr niedrigem Querschnitt. Die Anwendung asymmetrischer
Reifplazierung ist von besonderem Interesse für Fahrzeuge, bei denen der Reifen
mit einem signifikanten Sturz montiert ist. Wenn beispielsweise
zwei oder mehr Reife in der Reifengestaltung enthalten sind, können sie
in Bezug zur Äquatorebene
symmetrisch oder asymmetrisch gelegen sein, abhängig von dem Sturz des Reifens, wenn
er einmal an dem Auto montiert ist.
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Während die
Erfindung in Kombination mit Ausführungen davon beschrieben wurde,
ist es evident, dass viele Alternativen, Modifikationen und Variationen
den Fachleuten in der Technik im Lichte der vorangehenden Lehren
deutlich sein werden. Dementsprechend soll die Erfindung alle derartigen
Alternativen, Modifikationen und Variationen, die in die Reichweite
der beigefügten
Ansprüche
fallen, umfassen.