Hintergrund der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft einen laufrichtungsungebundenen
Landwirtschaftsluftreifen zur Verwendung bei Ackerschleppern und ähnlichen
landwirtschaftlichen Fahrzeugen. Traktorreifen müssen gute
Vibrationseigenschaften auf und abseits der Straße aufweisen, während sie gute
Traktions- oder Zughakeneigenschaften aufweisen. Derartige Reifen
müssen auch für die Beseitigung von Boden, Schlamm usw. während des
Gebrauchs auf dem Feld sorgen.
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In der Vergangenheit wurden Landwirtschaftsfahrzeuge von Pferden
gezogen. Mit der Einführung motorisierter Traktoren zu Beginn des
Zwanzigsten Jahrhunderts wurden die Ackerräder aus Stahl mit Traktionsnägeln
hergestellt, die sich quer über das Stahlrad hinweg erstreckten. E. J.
Farkas patentierte 1922 einen abnehmbaren Laufstreifen für Traktorräder.
U.S.-Patent Nr. 1 423 519 beschreibt ein Gummilaufstreifenelement, das
dem Stahlnagel hinzugefügt werden konnte, wodurch es möglich war, eine
Straße zu überqueren, ohne deren Decke zu zerstören. Diese historischen
Fahrzeuge waren für die landwirtschaftlichen Aufgaben mit sehr wenig
Leistung ausgestattet. Dementsprechend wurden die Räder im
allgemeinen derart konstruiert, daß sie etwas, wenn nicht vollständig,
laufrichtungsungebunden waren, wobei die Nägel geneigt oder senkrecht zur
Laufrichtung standen. Die laufrichtungsungebundene Eigenschaft war
hilfreich, wenn der Traktor steckenblieb. In solchen Fällen wurden Pferde
am Heck des Fahrzeuges angespannt und der Traktor konnte sich mit der
Unterstützung zusätzlicher Pferdekraft selbst rückwärts aus dem Dreck
herausziehen.
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Als die Traktormotoren verbessert wurden, wurde die Konstruktion der
Reifen laufrichtungsgebunden. Die Hauptfunktion des Traktors erforderte
eine nach vorne ziehende Kraft, und die Reifen wurden dementsprechend
derart konstruiert, daß dieses Merkmal verbessert wurde.
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Im November 1995 wurde das US Patent 5 464 050 von Mark Leonard
Bonko veröffentlicht, das einen neuartigen laufrichtungsungebundenen
Laufstreifen beschreibt, der einen Satz aus mindestens drei Stollen
besitzt, die im wesentlichen parallele Stollenmittellinien, die unter ungefähr
45º orientiert sind, und Stollenmittellinien aufweisen, die entlang einer im
wesentlichen geraden Linie über die Laufstreifenränder hinweg liegen.
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Dieser Reifen wies Stollen mit im wesentlichen gleichen Längen auf, die im
Vergleich mit den langen Stabstollen der richtungsgebundenen
Traktorreifen nach dem Stand der Technik relativ kurz waren. Der Vorteil von
kurzen Stollenlängen war eine stark verbesserte Flexibilität, die zu
weniger Bodenverdichtung führte.
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Während die Verwendung von vielen kurzen Stollen viele vorteilhafte
Merkmale aufweist, insbesondere eine Trockentraktionsleistung, bietet ein
derartiger Reifen Raum für Verbesserungen.
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Insbesondere war der in dem Bonko-Patent offenbarte Reifen am besten
für vier oder mehr Stollenreihen geeignet, um bei langsamer
Geschwindigkeit durch Stollen eingeleitete Vibration zu vermeiden, die an den Tag
gelegt
wurde, wenn nur drei Stollenreihen angewandt wurden. Der Grund
dafür, daß ein derartiges Phänomen auftrat, stand mit der Tatsache in
Beziehung, daß, wenn der Reifen an bestimmten axialen Stellen abrollte, nur
der mittlere Stollen die Last trug. Auf einer harten, straßenähnlichen
Oberfläche bei hohem Reifenfülldruck läßt dies den Reifen "watscheln",
ein Ausdruck, der gemeinhin in der Reifentechnik verwendet wird. Zur
Vermeidung dieses Phänomens ist es erwünscht, mindestens zwei Stollen
zu besitzen, die immer in jedem axialen Weg der Reifenkontaktfläche
senkrecht zur Drehrichtung des Reifens mit dem Boden in Kontakt
stehen. Das Bonko-Patent, das erforderte, daß die Stollenmittellinien parallel
lagen, verhinderte oder begrenzte zumindest stark, daß das Dreireihen-
Stollenprofil dieses Ergebnis erzielte, während es dennoch den offenen
Zwischenraum zwischen den Stollen für eine gute Naßtraktion behielt.
Aus diesem Grund wählte Bonko ein Vierreihen-Stollenprofil als seinen
bevorzugten Reifen.
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Dieser laufrichtungsungebundene Reifen wies eine ausgezeichnete
Trockentraktion mit einer annehmbarer Naßtraktion auf. Der Landwirt war
sehr erfreut über die Fähigkeit, eine gute Zugkraft in der Richtung nach
vorne und nach hinten zu besitzen.
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Ein empfundener Nachteil der Konstruktion war, daß der Reifen
geringfügig unausgewogen aussah, und daß der Traktor bei schweren Zug- oder
Drucklasten zu den Seiten rutschen konnte. Bonko merkte in seinem
früheren Patent an, daß ein spiegelbildlicher Reifen hergestellt werden
könnte, um einen Ausgleich von Querkräften zu schaffen und somit dieses
Problem falls nötig zu beseitigen. Seine Testdaten zeigten, daß erhöhte
Kosten durch linksseitige sowie rechtsseitige Reifenformen unnötig waren.
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Nichtsdestotrotz werden einige Landwirte aus dem Aussehen des Reifens
schließen, wie gut der Reifen funktionieren wird. Landwirte sind
tatsächlich, möglicherweise mehr als jede andere Reifenkäufergruppe, als eine
Gruppe sehr anspruchsvoll und recht geschickt bei der Erlangung des
Verständnisses, wie mechanische Geräte funktionieren. Sie haben einen
durch die Praxis geprägtes konstruktives Gespür für diese und neigen
dazu, sich zu vernetzen. Sie kommunizieren darüber, was funktioniert und
was nur Schnickschnack ist. Sie wollen gerne verbesserte Produkte
haben, aber nicht ihren Lebensunterhalt mit Produkten riskieren, die auch
nur andeuten, daß sie nicht funktionieren. Um eine breite Akzeptanz eines
neuen Produktes zu gewinnen, müssen die Ingenieure ein Produkt
herstellen, das so aussieht, als ob es seine Aufgabe erfüllen wird. Die
Herausforderung war hier, einen Reifen zu entwickeln, der sowohl
tatsächliche als auch empfundene Vorteile aufweist.
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Das Dokument DE 89 07 334U offenbart einen Erdbewegerreifen mit den
im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmalen.
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Bonko führt bei dieser nächsten Generation von
laufrichtungsungebundenen Reifen aus, die Stollenlängen zu erhöhen und das Laufstreifenprofil
zu öffnen, indem er auf drei Stollenreihen übergeht. Die resultierende
Konstruktion mußte das Phänomen des "Watschelns" vermeiden, offensiv
aussehen und laufrichtungsgebunden sein sowie eine überlegene
Schlammtraktion bereitstellen und gleichzeitig die Gleichmäßigkeit des
Laufstreifenverschleißes gegenüber ihrem laufrichtungsungebundenen
Vorgängerreifen erhöhen. Der nachstehend beschriebene erfinderische
Reifen hat all die oben erwähnten Konstruktionsanforderungen
übertroffen, und das auf eine sehr neuartige Weise.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist ein laufrichtungsungebundener Landwirtschaftsluftreifen 20
offenbart, mit einer maximalen Querschnittsbreite W, einer Drehachse, einer
Äquatorialebene senkrecht zu der Achse, einem Mantel, der eine mit
gummibeschichtetem Kord verstärkte Karkasse 21 aufweist, und einem
Gummilaufstreifen 32, der radial außen in bezug auf die Karkasse
angeordnet ist.
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Der Laufstreifen 32 umfaßt einen inneren Laufstreifen und mehrere
Laufstreifenstollen 50A, 50B, 50C, wobei die Stollen jeweils eine Oberfläche
mit einer Länge (ll) und einer Breite (lw) aufweisen, die als der Abstand
zwischen einer ersten Kante 52 und einer zweiten Kante 54 definiert ist,
wobei die Länge (ll) mindestens das Dreifache der Breite (lw) beträgt und die
Länge (ll) der Stollen 50A, 50B, 50C jeweils mindestens 20% der
maximalen Querschnittsbreite W beträgt.
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Jeder Stollen weist eine Mittellinie 63 auf, die durch eine Linie angenähert
ist, die jeden Stollen auf halbem Wege durchschneidet, wodurch dieser auf
halbem Wege zwischen der ersten Kante 52 und der zweiten Kante 54
halbiert ist, wobei sich die Mittellinie 63 parallel zu den Kanten 52 und 54
jedes Stollens erstreckt.
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Der Laufstreifen 32 weist eine erste und eine zweite Laufstreifenkante
33A, 33B und ein Netto/Brutto-Verhältnis auf, wobei das Netto/Brutto-
Verhältnis definiert ist als das Verhältnis der Oberfläche des normal
belasteten und normal aufgepumpten Reifenlaufstreifengummis, der einen
Kontakt mit einer harten, ebenen Oberfläche herstellt, dividiert durch die
Fläche des Laufstreifens 32, die nicht in Kontakt stehende Abschnitte, wie
beispielsweise Rillen, umfaßt, wie um den gesamten Umfang des Reifens
herum gemessen.
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Der Laufstreifen 32 weist Sätze 60 aus drei Stollen auf, wobei jeder Satz
zwei Stollen, die Schulterstollen 50A und 50B sind, mit im wesentlichen
parallelen Stollenmittellinien 63 und einen zentralen Stollen 50C mit einer
Mittellinie 63 aufweist, die im wesentlichen rechtwinklig zu den
Mittellinien 63 der Schulterstollen 50A, 50B liegt. Der Satz 60 ist mehrmals in
Umfangsrichtung um den Laufstreifen 32 herum wiederholt. Der Satz 60
erstreckt sich entlang einer im wesentlichen geraden Linie quer über den
Laufstreifen 32 hinweg von der ersten Laufstreifenkante 33A zur zweiten
Laufstreifenkante 33B. Die Linie 62, die annähernd durch die Mitte 61
jedes Stollens eines Satzes 60 verläuft, bildet einen spitzen Winkel 6c mit
der Äquatorialebene von ungefähr 45º oder mehr.
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Der Laufstreifen 32 ist gekennzeichnet durch ein Netto/Brutto-Verhältnis
von 30% oder weniger, vorzugsweise 20% oder weniger, wobei die Stollen
50A, 50B, 50C ein Verhältnis der Stollenbreite lw zur radialen Stollenhöhe
lh aufweisen, das über mindestens 70% der Stollenlänge ll weniger als
zwei Drittel beträgt, und wobei die Stollen 50A relativ zu den Stollen 50B
in Umfangsrichtung mit einem Abstand X versetzt sind, wie zwischen
axialen Linien 90 tangential zu einem Ende 51 des Stollens 50A und einer
axialen Linie 92 tangential zu einem Ende 51 des Stollens 50B gemessen,
wobei X ein Abstand in Umfangsrichtung von weniger als der Breite der
Stollen lw ist, und wobei der Satz 60 derart orientiert ist, daß die axial
inneren Enden 51 der Stollen 50A, wenn sie durch die gestrichelten Linien
bis zu einem Ende 53 des Stollens 50C verlängert werden, einen
unsymmetrischen Chevron 70 mit einem Fortsatz 73 schaffen, und der Stollen
50B ein Ende 51 aufweist, das, wenn es durch gestrichelte Linien bis zum
Ende 51 des Stollens 50C verlängert wird, einen unsymmetrischen
Chevron 72 mit einem Fortsatz 74 bildet, der vorwiegend auf einer
entgegengesetzten Laufstreifenhälfte liegt und in einer entgegengesetzten Richtung
wie der Chevron 73 orientiert ist.
Definitionen
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"Aspektverhältnis" des Reifens bezeichnet das Verhältnis seiner
Querschnittshöhe (SH) zu seiner Querschnittsbreite (SW) multipliziert mit
100% für den Ausdruck als Prozentsatz.
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"Axial" und "in Axialrichtung" bezeichnet Linien oder Richtungen, die
parallel zur Drehachse des Reifens verlaufen.
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"Wulst" bezeichnet denjenigen Teil des Reifens, der ein ringförmiges
Zugelement umfaßt, das aus Lagenkorden gewickelt ist, und der mit oder
ohne andere Verstärkungselemente, wie Wulstfahnen, Chipper,
Wulstkernreiter, Zehenschützer und Wulstbänder, derart gestaltet ist, daß er zur
Form der Konstruktionsfelge paßt.
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"Gürtelverstärkungsaufbau" bezeichnet mindestens zwei Schichten aus
Lagen aus parallelen Korden, gewoben oder nicht gewoben, die dem
Laufstreifen unterlegt sind, nicht am Wulst verankert sind und sowohl linke
als auch rechte Kordwinkel im Bereich zwischen 17 Grad und 27 Grad in
bezug auf die Äquatorialebene des Reifens aufweisen.
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"Karkasse" bezeichnet den Reifenaufbau abgesehen vom Gürtelaufbau,
dem Laufstreifen und dem Unterprotektor und Seitenwandgummi über
den Lagen, jedoch einschließlich der Wülste.
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"Umfangs-" bezeichnet Linien oder Richtungen, die sich entlang des
Umfangs der Oberfläche des ringförmigen Laufstreifens senkrecht zur
Axialrichtung erstrecken.
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"Konstruktionsfelge" bezeichnet eine Felge mit einer spezifizierten Gestalt
und Breite. Zu den Zwecken dieser Beschreibung sind die
Konstruktionsfelge und die Konstruktionsmaulweite wie durch die Industrienormen
spezifiziert, die an dem Ort, an dem der Reifen hergestellt wird, in Kraft sind.
In den Vereinigten Staaten sind beispielsweise die Konstruktionsfelgen
derart, wie sie durch die Tire and Rim Association spezifiziert sind. In
Europa sind die Felgen derart, wie sie in dem Normenhandbuch der
European Tyre and Rim Technical Organization spezifiziert sind, und der
Ausdruck Konstruktionsfelge bedeutet das gleiche wie die Felgen mit
Standardmaßen. In Japan ist die Normungsorganisation The Japan
Automobile Tire Manufacturer's Association.
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"Konstruktionsfelgenbreite" ist die spezifische, kommerziell erhältliche
Felgenbreite, die jeder Reifengröße zugeordnet ist und typischerweise
zwischen 75% und 90% der der spezifischen Querschnittsbreite des Reifens
beträgt.
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"Äquatorialebene (EP)" bezeichnet die Ebene, die senkrecht zur Drehachse
des Reifens steht und durch die Mitte seines Laufstreifens verläuft.
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"Aufstandsfläche" bezeichnet die Kontaktfläche oder der Bereich des
Kontaktes des Reifenlaufstreifens mit einer ebenen Fläche bei einer
Geschwindigkeit von Null und unter normaler Last und normalem Druck.
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"Innen" bezeichnet die Richtung zur Innenseite des Reifens und "außen"
bezeichnet die Richtung zu seinem Äußeren.
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"Seitenkante" bezeichnet die axial äußerste Kante des Laufstreifens, wie
sie durch eine Ebene definiert ist, die parallel zur Äquatorialebene liegt
und die äußeren Enden der axial äußersten Traktionsstollen auf der
radialen Höhe der inneren Laufstreifenoberfläche schneidet.
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"Einlaufseitig" bezeichnet einen Abschnitt oder Teil des Laufstreifens, der
den Boden zuerst berührt, in bezug auf eine Reihe derartiger Teile oder
Abschnitte während der Drehung des Reifens in der bevorzugten
Bewegungsrichtung.
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"Netto/Brutto-Verhältnis" bezeichnet das Verhältnis des normal belasteten
und normal aufgepumpten Reifenlaufstreifengummis, der einen Kontakt
mit einer harten Oberfläche herstellt, dividiert durch die Fläche des
Laufstreifens in der Aufstandsfläche unter Einschluß nicht berührender
Abschnitte, wie beispielsweise Rillen, wie um den gesamten Umfang des
Reifens herum gemessen.
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"Normaler Fülldruck" bezeichnet den spezifischen Konstruktionsfülldruck
und die spezifische Konstruktionslast, die von der zuständigen
Normungsorganisation für den Betriebszustand für den Reifen zugeordnet sind.
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"Normale Last" bezeichnet den spezifischen Konstruktionsfülldruck und
die spezifische Konstruktionslast, die von der zuständigen
Normungsorganisation für den Betriebszustand für den Reifen zugeordnet sind.
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"Radial" und "in Radialrichtung" bezeichnet Richtungen radial zur
Drehachse des Reifens.
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"Radialreifen" bezeichnet einen mit einem Gürtel versehenen oder in
Umfangsrichtung festgelegten Luftreifen, bei dem die Lagenkorde, die sich von
Wulst zu Wulst erstrecken, unter Kordwinkeln zwischen 65º und 90º in
bezug auf die Äquatorialebene des Reifens gelegt sind.
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"Querschnittshöhe (SH)" bezeichnet den radialen Abstand vom
Nennfelgendurchmesser zum Außendurchmesser des Reifens an seiner
Äquatorialebene.
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"Querschnittsbreite (SW)" bezeichnet den maximalen geradlinigen Abstand
parallel zur Achse des Reifens und zwischen dem Äußeren seiner
Seitenwände, wenn und nachdem er auf normalen Druck für 24 Stunden
aufgepumpt aber unbelastet ist, wobei Erhöhungen der Seitenwände aufgrund
von Kennzeichnung, Dekorations- oder Schutzbändern ausgenommen
sind.
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"Reifenkonstruktionslast" ist die Grund- oder Referenzlast, die einem
Reifen bei einem spezifischen Fülldruck und Betriebszustand zugewiesen ist:
andere Last-Druck-Beziehungen, die auf den Reifen anwendbar sind,
beruhen auf dieser Grundlage oder dieser Referenz.
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"Auslaufseitig" bezeichnet einen Abschnitt oder Teil des Laufstreifens, der
den Boden zuletzt berührt, in bezug auf eine Reihe derartiger Teile oder
Abschnitte während einer Drehung des Reifens in der Bewegungsrichtung.
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"Laufstreifenbogenbreite" (TAW) bezeichnet die Breite eines Bogens,
dessen Mitte auf der Ebene (EP) angeordnet ist, und die im wesentlichen mit
den radial äußersten Oberflächen der verschiedenen Traktionselemente
(Stollen, Blöcke, Vorsprünge, Rippen usw.) zusammenfällt, über die Quer-
oder Axialbreite der Laufstreifenabschnitte eines Reifens, wenn der Reifen
auf seine vorgesehene Felge aufgezogen und auf seinen spezifizierten
Fülldruck aufgepumpt jedoch keinerlei Belastung ausgesetzt ist.
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"Laufstreifenbreite" bezeichnet die Bogenlänge der Laufstreifenoberfläche
in der Axialrichtung, d. h., in einer Ebene, die durch die Drehachse des
Reifens verläuft.
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"Einheitslaufstreifendruck" bezeichnet die radiale Last, die pro
Flächeneinheit (Quadratzentimeter oder Quadratzoll) der Laufstreifenoberfläche
entwickelt wird, wenn diese Fläche in der Aufstandsfläche des normal
aufgepumpten und normal belasteten Reifens liegt.
Beschreibung der Zeichnungen
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Das folgende ist eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen, in denen gleiche
Teile gleiche Bezugszeichen tragen, und in denen:
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Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines bevorzugten Reifens gemäß
der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht des bevorzugten Reifens gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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Fig. 3 ist eine fragmentarische Ansicht eines
Laufstreifenabschnitts des bevorzugten Reifens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht des bevorzugten Reifens,
genommen entlang der Linien 4-4 von Fig. 2.
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Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Teils der Kontaktfläche des
bevorzugten Reifens gemäß der Erfindung.
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Fig. 6A ist eine fragmentarische Draufsicht eines Teils des
bevorzugten Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 6B
ist eine ähnliche Ansicht eines Satzes mit drei Stollen einer
alternativen Ausführungsform.
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Fig. 7A ist eine Draufsicht des Reifens gemäß der vorliegenden
Erfindung, der an einem Traktor aufgezogen ist, wobei der
Reifen 20A ein spiegelbildlicher Reifen bezüglich des Reifens
20B ist.
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Fig. 7B ist eine ähnliche Ansicht, die einen einzelnen Reifen 20A
zeigt, der auf einem Traktor aufgezogen ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In Fig. 4 ist ein Reifen in einer Querschnittsansicht allgemein als
Bezugszeichen 20 gezeigt. Der Luftreifen weist eine Karkasse 21 mit einer oder
mehreren Karkasslagen 22 auf, die sich in Umfangsrichtung um die
Drehachse des Reifens 20 herum erstrecken. Mindestens eine Karkasslage ist
an zwei im wesentlichen nicht ausdehnbaren, ringförmigen Wülsten 24
verankert. Ein Gürtelverstärkungselement 26, das eine oder mehrere
Gürtellagen 28 umfaßt, ist radial außen in bezug auf die Karkasslagen
angeordnet. Die Gürtellagen stellen eine Verstärkung für den
Kronenbereich des Reifens bereit. Ein sich in Umfangsrichtung erstreckender
Laufstreifenabschnitt 32 ist radial außen in bezug auf den
Gürtelverstärkungsaufbau 26 angeordnet.
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Ein Seitenwandabschnitt 33 erstreckt sich von jeder axialen oder
seitlichen Laufstreifenkante 33A, 33B des Laufstreifenabschnitts radial nach
innen zu einem ringförmigen Wulstabschnitt 35, in dem die Wülste 24
angeordnet sind.
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Die Karkasslagen 22 weisen vorzugsweise Textil- oder synthetische Korde
auf, die die Lagen verstärken. Die Korde sind vorzugsweise radial
orientiert. Am stärksten bevorzugt sind die Korde aus Polyester- oder
Nylonmaterial hergestellt. Typischerweise kann der Reifen zwei, drei oder vier
Lagen aufweisen, wobei die Lastträgfähigkeit jeder Konstruktion als eine
Funktion der Anzahl der Lagen zunimmt.
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Das Gürtelverstärkungselement 26 umfaßt vorzugsweise mindestens zwei
Gürtel, die durch synthetische Korde aus Rayon oder Aramid verstärkt
sind.
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In den Fig. 1-4 ist ein Reifen 20 gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht. Der Reifen 20 gemäß der vorliegenden Erfindung weist
einen einzigartigen Laufstreifen 32 auf. Der Laufstreifen 32 weist eine erste
Laufstreifenkante 33A und eine zweite Laufstreifenkante 33B auf.
Zwischen den Laufstreifenkanten 33A, 33B ist ein innerer Laufstreifen 34
angeordnet, und eine Vielzahl von Stollen 50 erstreckt sich von dem inneren
Laufstreifen 34 aus radial nach außen.
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Wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist, weist jeder Stollen 50 eine radial
äußere Oberfläche 58, eine erste Kante 52, eine zweite Kante 54 und eine
Mittellinie 63 zwischen den ersten und zweiten Kanten auf. Jeder Stollen
50 erstreckt sich im allgemeinen von einem axial äußeren Ende 51 zu
einem axial inneren Ende 53 axial nach innen.
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Wie es in Fig. 5 veranschaulicht ist, weist die radial äußere Oberfläche 58,
wenn sie von der Kontaktfläche aus betrachtet wird, eine polygone Form
auf. Die Oberfläche 58 zeigt die ungefähre Orientierung des Stollens 50.
Zu Zwecken dieser Erfindung ist die Mittellinie 63 des Stollens 50 durch
einen Linie angenähert, die ihn auf halbem Wege durchschneidet,
wodurch die ersten und zweiten Kanten 52 und 54 halbiert sind, wobei sich
die Linie parallel zu den Kanten 52 und 54 des Stollens 50 erstreckt.
Jeder Stollen 50A, 50B, 50C weist eine Stollenmitte 61 auf. Die
Stollenmitten 61 liegen auf einer im wesentlichen geraden Linie 62, wobei die gerade
Linie 62 unter einem Winkel 9c von 45º oder mehr relativ zur
Äquatorialebene orientiert ist.
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Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, besitzen die Schulterstollen 50A und 50B des
Reifens 20 der bevorzugten Ausführungsform eine ähnliche Form und ihre
Orientierung ist umgekehrt, so daß jede Stollenmittellinie ein axial inneres
Segment 63A und ein axial äußeres Segment 63B aufweist. Das axial
innere Segment des Stollens 50A ist unter einem Winkel αi relativ zur
Äquatorialebene orientiert, während der axial äußere Abschnitt unter einem
Winkel αo geneigt ist, wobei αo größer als αi des Stollens 50A ist und
wobei der Schulterstollen 50B die gleichen Winkel αi und αo der
Mittelliniensegmente 63A und 63B aufweist. Diese Mittellinien mit dem gleichen
Winkel sind ein Merkmal eines laufrichtungsungebundenen Laufstreifens.
Dahingegen sind die Winkel der Schulterstollen eines
Richtungslaufstreifens relativ zur Äquatorialebene von einer Laufstreifenkante zur anderen
entgegengesetzt orientiert.
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Das erste Ende 51 und das entgegengesetzte Ende 53 des mittleren
Elements sind entlang der Mittellinie 63A und 63C des Stollens 50C unter
einem Winkel β ähnlich geneigt, wohingegen die Mittellinie 63B des
mittleren Abschnitts 63B des Stollens unter einem Winkel θ von ungefähr 45º
orientiert ist, während β unter 30º oder weniger geneigt ist. Die Mitte 61
des Stollens 50C liegt bei oder nahe bei der Äquatorialebene, vorzugsweise
auf der Äquatorialebene. Eine Linie 62, die durch die Mitten 61 der Stollen
50A und 50B gezogen ist, befindet sich in enger Nähe bei der Mitte 61 des
Stollens 50C, wobei sie vorzugsweise die Linie 62 schneidet.
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Während bei einer bestimmten Modifikation Winkelorientierungen bei
Stollenorten vorgesehen sind, wird es als am stärksten bevorzugt
angesehen, daß die benachbarten mittleren Elemente 50C alle die gleiche
Orientierung aufweisen, und daß die Mitten dieser Stollen 50C alle auf der
Äquatorialebene liegen. Man glaubt, daß diese Orientierung sehr lange
Schulterstollen 50A und 50B zuläßt, wobei jeder Schulterstollen die
gleiche Stollenlänge aufweist. Dies verbessert gleichmäßigen Stollenverschleiß
stark.
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Es ist wichtig anzumerken, daß Stollen eine Länge von mindestens dem
Dreifachen der Breite des Elements aufweisen, wohingegen Blockelemente
eine Breite von größer als einem Drittel der Länge des Elements
aufweisen. Ein Stollen zu Zwecken dieser Erfindung weist eine Länge von
mindestens 20% der Querschnittsbreite des Reifens auf.
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Der Abstand entlang der Mittellinie 63 zwischen axial äußeren und
inneren Enden 51, 53 definiert die Länge (ll) des Stollens 50.
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Der Abstand, der sich im wesentlichen rechtwinklig zwischen den ersten
und zweiten Kanten 52, 54 des Stollens erstreckt, definiert die
Stollenbreite (lw). Der radiale Abstand, der sich zwischen dem inneren
Laufstreifen 34 und den Kanten 52; 54 des Stollens 50 erstreckt, definiert die
radiale Stollenhöhe (lh). Das Verhältnis der Stollenbreite (lw) zur radialen
Stollenhöhe (lh) ist über mindestens 70% der Stollenlänge (ll) kleiner als
zwei Drittel.
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Bei der veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
wie sie in den Fig. 1-4 gezeigt ist, sind die Stollen 50 in einem Satz 60
aus drei Stollen 50A, 50B und 50C angeordnet. Innerhalb jedes Satzes 60,
ist, wie veranschaulicht, jeder Stollen 50A und 50B im wesentlichen
parallel zum anderen orientiert, wobei die Stollen 50A und 50B benachbart
zu einer Laufstreifenkante 33A, 33B liegen, wobei ein Stollen zwischen
den Stollen 50A und 50B angeordnet ist. Der Stollen 50C schneidet die
Äquatorialebene. Die Stollen 50A und 50B weisen im wesentlichen die
gleiche Länge auf und besitzen wie gezeigt eine zusammengesetzte Form
mit einer größeren Länge als die Stollen 50B und 50C.
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Die Stollen 50C sind wie gezeigt im allgemeinen rechtwinklig zu den
Schulterstollen 50A und 50B orientiert. Wie es in Fig. 6A veranschaulicht
ist, sind die Stollen 50A, die sich von der Laufstreifenkante 33A aus
erstrecken, in Umfangsrichtung relativ zu den Stollen 50B, die sich von der
Laufstreifenkante 33B aus erstrecken, mit einem Abstand X versetzt,
wobei X der Abstand zwischen der axialen gestrichelten Linie 90 tangential
zum Ende 51 des Stollens 50A und der axialen gestrichelten Linie 92
tangential zum Ende 51 des Stollens 50B ist. Der Abstand X wird
vorzugsweise auf einem Minimum gehalten, um zu vermeiden, daß das früher
diskutierte bei niedriger Geschwindigkeit durch Stollen eingeleitete
Vibrationsproblem auftritt. Man kann leicht beobachten, daß der mittlere Stollen
50C den Abstand X durchquert und einen zweiten Stollen bereitstellt, um
die Last zu stabilisieren. X wird vorzugsweise auf einem Umfangsabstand
gehalten, der gleich bis weniger als die Breite der Stollen lw ist.
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Ein ungewöhnliches, aber äußerst vorteilhaftes Merkmal der Orientierung
des Stollensatzes 60 ist, daß die axial inneren Enden 51 der Stollen 50A,
wenn sie durch die gestrichelten Linien bis zum Ende 53 des Stollens 50C
verlängert werden, wie es in Fig. 6A gezeigt ist, einen unsymmetrischen
Chevron 70 schaffen. Ähnlich weist der Stollen 50B ein Ende 51 auf, das,
wenn es durch gestrichelte Linien bis zum Ende 51 der Stollen 50C
verlängert wird, einen unsymmetrischen Chevron 72 schafft, der vorwiegend
auf einer gegenüberliegenden Laufstreifenhälfte liegt und in einer
entgegengesetzten Richtung orientiert ist. Der Fortsatz 73, 74 eines Chevrons
ist ein übliches Merkmal, das in einem laufrichtungsgebundenen
Laufstreifen für einen Agrarreifen zu finden ist. Im allgemeinen weisen lange
Stäbe, die die Äquatorialebene eines Traktorreifens überqueren, Chevrons
auf, die alle in die gleiche Richtung zeigen, mit Fortsätzen, die entweder
alle auf der Äquatorialebene liegen oder sich auf jeder Seite der
Äquatorialebene sehr nahe bei der Laufstreifenmitte abwechseln. Der Fortsatz
des Chevrons stellt einen Punkt für den Stollen bereit, um in den Boden
einzudringen. Der Reifen der vorliegenden Erfindung weist diese Merkmale
auf, wobei die Hälfte der Chevrons 70 alle in eine Richtung weisen und
näher bei einer Laufstreifenkante 33A angeordnet sind und die andere
Hälfte der Chevrons 72 alle in die entgegengesetzte Richtung weisen und
näher bei der entgegengesetzten Laufstreifenkante 33B angeordnet sind.
Dieses Merkmal verbessert die Bodeneindringung ungeachtet der
Bewegungsrichtung.
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Fig. 6B veranschaulicht eine alternative gekrümmte Stollenkonstruktion
der vorliegenden Erfindung. Während das Profil funktionell gleich ist, wie
das des in Fig. 6A gezeigten Laufstreifens, zeigt die Darstellung der
gestrichelten Linien, daß das Stollenprofil eine etwas langgestreckte "S"-Form
schafft, wenn es die Laufstreifenbreite diagonal überquert, wobei die
Stollen 50A von einem Satz 60 und 50B eines in Umfangsrichtung
benachbarten Satzes 60 und der resultierende Weg ein einlaufseitiges und
auslaufseitiges Ende von zwei zentralen Stollen 50C von benachbarten Sätzen
einnehmen oder überqueren. Dieses raffinierte Merkmal, das in Fig. 6A
nicht leicht ersichtlich ist, wird in Fig. 6B aufgrund der gestrichelten
Linien besser deutlich. Die Stollen 50A, 50B und 50C sind derart angeordnet,
daß große Bodenaustragskanäle 80, 82 geschaffen sind, wobei die
zentralen Stollen 50C als Tandem oder paarweise arbeiten, wodurch eine
Durchflußbegrenzungseinrichtung oder ein Damm geschaffen ist, um
dabei zu helfen, den Boden oder Schlamm dazu zu zwingen, aus oder über
die Schulter des Laufstreifens zu strömen. Dieses Bodenströmungsprofil
tritt natürlich in den Kanälen 80 oder 82 neben den Stollen mit den
Fortsätzen 73, 74 auf, die in die Fahrzeugbewegungsrichtung gerichtet sind,
aber auf der Seite, bei der der Fortsatz entgegengesetzt zur
Bewegungsrichtung liegt, will ein Teil der Strömung in und nicht heraus über die
Schulter gehen. Der zentrale Stollen 50C begrenzt diese Tendenz stark,
wobei er hilft, einen Gegendruck zu schaffen, der den Schlamm dazu
zwingt, richtig über die Schulter ausgetrieben zu werden, obwohl der
Chevron entgegengesetzt orientiert ist. Dieses Merkmal einer
Strömungsbeschränkung über die Laufstreifenmittellinien hinweg hilft, seitliches
Rutschen unter schweren Zuglasten in sehr nassem Boden zu verhindern
oder zu minimieren.
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Dieses Kanalisieren des Bodens ergibt das angestrebte Ausgleichen der
Traktionsleistungsvermögen in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung und
schafft nach Ansicht des Landwirts gleichermaßen, wenn nicht noch
bedeutsamer, die Empfindung eines guten Leistungsvermögens. Um diesen
Punkt verständlich zu machen, zeigt Fig. 7A den Reifen 20A und seinen
spiegelbildlichen Reifen 20B auf einem Traktor aufgezogen, so daß eine
Ausgestaltung zwei Formen erfordert, um einen linksseitigen und einen
rechtsseitigen Reifen herzustellen. In Fig. 7B wird nur ein Reifen 20A an
beiden Radpositionen verwendet, wobei, wie es zu sehen ist, der Reifen
gemäß der Erfindung ein sehr ausgewogenes Aussehen aufweist, wenn
nur eine einzige Form verwendet wird. Der erfinderische Reifen sieht
einfach so aus, als ob er funktionieren wird, und daß er in beiden
Bewegungsrichtungen gleichermaßen gut funktionieren wird. Der Landwirt
sieht ihn und weiß, daß er eine gute Leistung erbringen sollte.
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Ein Punkt, der nicht so augenscheinlich ist, ist, daß der Reifen der
vorliegenden Erfindung nicht nur gut funktioniert, sondern daß es weniger
teuer ist, seine Formen herzustellen. Es muß nur eine Hälfte der Form
modelliert werden. Das Gießen des Laufstreifens auf einer Laufstreifenhälfte
ist, wenn dieser gewendet wird, gleich wie das der entgegengesetzten
Laufstreifenhälfte, was ein wesentlicher Vorteil ist, wenn ein
laufrichtungsungebundenes Laufstreifenprofil aus drei Stollenreihen aufgebaut wird.
Somit kann das Laufstreifenprofil wie gezeigt modelliert werden, und Formen
können in einer wesentlich reduzierten Zeit hergestellt werden, was zu
weniger teuren Werkzeugen führt.
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Der Reifen der vorliegenden Erfindung weist Schulterstollen 50A und 50B
mit einer Länge auf, die viel größer ist als die, die in dem früheren
laufrichtungsungebundenen Reifen von Bonko praktisch angewandt wurde.
Die erhöhte Stollenlänge erhöht die Oberfläche zwischen dem inneren
Laufstreifen und der Stollenkante 52 oder 54. In sehr nassen Böden
wirken die Flächen der einlaufseitigen Kante der Stollen wie Paddel, und
diese Paddel treiben das Fahrzeug an. Kurze Stollen erlauben einfach, daß
die Strömung um den Stollen herumgeht, wobei viel von den
Antriebskräften verlorengeht, um es zu ermöglichen, daß das Fahrzeug die nasse
Stelle überqueren kann. Die Landwirte verwenden Reifen mit besonders
tiefen Stollen R-2, die gemeinhin als Rice Cane-Reifen für derartige
Bedingungen bezeichnet werden. Während der Reifen der vorliegenden
Erfindung als ein Reifen mit R-1-Stollentiefe konstruiert wurde, ist leicht
festzustellen, daß das weiter offenere Profil zuläßt, daß Stollen von bis zu R-2
Tiefe angewandt werden können.
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Ein anderer zusätzlicher Vorzug der drei Reihen aus Stollen 50A, 50B,
50C der vorliegenden Erfindung ist, daß die Konstruktion mit einer neuen
patentierten Technik einer variablen Teilungsabfolge verträglich ist, um
durch Stollen eingeleitete Vibrationen weiter zu reduzieren, die in mit
einer einzigen Teilung versehenen Agrarreifen üblich sind. Dieses Patent ist
US 5 733 394, das The Goodyear Tire 8v Rubber Company gehört.
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Während laufrichtungsungebundene Agrarreifen als ein ernsthafter
Kompromiß angesehen wurden, der das überlegene
Zughakenleistungsvermögen in Vorwärtsrichtung von laufrichtungsgebundenen Reifen für etwas
bessere Traktion in Rückwärtsrichung preisgab, schließt die vorliegende
Erfindung die Lücke des Zughakenleistungsvermögens. Für die
Anwendungen, bei denen das Fahrzeug eine gute Zughakentraktion in Vorwärts-
und in Rückwärtrichtung zeigen muß, ist ein laufrichtungsungebundener
Reifen essentiell. Für viele Landwirte ist der Traktor ein
Vielzweckfahrzeug, das manchmal einen Pflug und manchmal einen Vorderlader oder
eine Schaufel zieht. Der erste Fall benötigt nur Traktion in
Vorwärtsrichtung, während der zweite Fall eine Traktion sowohl in Vorwärts- als auch
in Rückwärtsrichtung benötigt. Ein Reifen, der diese beiden Aufgaben gut
erfüllen kann, ist für die Landwirte besser als ein Reifen mit einer einzigen
Laufrichtung. Die Anwendungen, die eine Traktion in zwei Laufrichtungen
erfordern, nehmen zu. Der Reifen 20 der vorliegenden Erfindung ist aus
den oben genannten Gründen der beste laufrichtungsungebundene Reifen
für besonders nasse oder rutschige Bodenbedingungen, ohne das
Leistungsvermögen auf trockenem Boden preiszugeben.