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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen und insbesondere
die Verbesserung des Laufflächenbereiches
eines Radialreifens, um die Laufgeräusche des Reifens zu verringern.
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In
letzter Zeit sind die Vorschriften für die Laufgeräusche von
Kraftfahrzeugen streng geworden. Von daher besteht eine hohe Nachfrage
nach einem Reifen, der weniger Geräusche macht und gleichzeitig
in der Laufstabilität
und Haltbarkeit bei hohen Geschwindigkeiten verbessert ist.
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Um
die Laufgeräusche
eines Reifens zu verringern, sind Anstrengungen hauptsächlich dahingehend gemacht
worden, das Laufflächenmuster
zu verbessern, wobei ein Verfahren, das Pitch-Variation genannt wird,
verwendet wurde. In letzter Zeit wurde es jedoch sehr schwierig,
die Laufgeräusche
alleine durch die Verbesserung des Laufflächenmusters zu verringern.
Beispielsweise ist der Unterschied im Geräuschpegel zwischen einem Niedriggeräuschreifen,
bei dem die Laufgeräusche
durch eine Verbesserung des Laufflächenmusters reduziert sind,
und einem weichen Reifen, der eine weiche und glatte Laufflächenoberfläche hat
(ein Laufflächenmuster
ist nicht vorgesehen), sehr klein.
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Als
Ergebnis von Studien wurde entdeckt, dass der Laufflächenbereich
eines Reifens während
des Laufens schwingt und der Laufflächenbereich selbst ein Geräusch macht,
dass weiterhin die Schwingungen die in den Laufflächenrillen
vorhandene Luft erregen und ein Geräusch verursachen, das Luftresonanzgeräusch genannt
wird, und dass der Schwingungsmodus in enger Beziehung zu dem Gürtel steht,
der in dem Laufflächenbereich
angeordnet ist.
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In
einem Gürtelreifen,
der in dem Laufflächenbereich
mit einem Gürtel
mit sich überschneidenden Stahlcordeinlagen
vorgesehen ist, wird ein Schwingungsbauch an jeder Seite des Reifenäquators
bei einer bestimmten Frequenz erzeugt, und diese Frequenz entspricht
der Frequenz, bei der der Spitzenwert des Laufgeräusch-Frequenzspektrums
liegt.
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Bei
den Reifengrößen für Personenkraftwagen,
leichte Laster und dergleichen liegt der Spitzenwert normalerweise
in dem Bereich von 800 Hz bis 1000 Hz, wie in 7 gezeigt ist, und die Schwingungsamplitude
wird um den Viertelpunkt (p) maximal, wie in 5 gezeigt ist, wobei der Punkt (p) von
dem Reifenäquator (c)
entfernt liegt, wobei der Abstand das 0,25-fache der Laufflächenbreite
beträgt.
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Das
oben genannte Schwingungsmodusmuster wurde wie folgt erhalten:
Ein
Testreifen wurde in Schwingungen versetzt, indem ein Vibrator an
dem Laufflächen-Schulterbereich
angesetzt wurde, und die Schwingung wurde in 10 mm-Intervallen unter
Verwendung eines Beschleunigungsaufnehmers gemessen. Dann wurden
die Daten unter Verwendung eines Frequenzanalysegeräts und eines
Computers verarbeitet, um graphisch die Ergebnisse zu zeigen, die
in den 4 bis 6 dargestellt sind.
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Die
DE 27 15 724 A1 betrifft
einen Radialreifen für
hohe Geschwindigkeiten, bei dem jede der beiden Seitenkanten des
Gürtels
mit wenigstens einem Streifen aus Textilschnüren versehen ist, um ein Verformen des
Profils der Lauffläche
bei hohen Geschwindigkeiten zu vermeiden. Weiter ähnliche
Luftreifen sind aus der
DE
22 01 623 A , der
DE
27 49 517 A1 und der
DE 30 40 048 A1 bekannt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
anzugeben, bei dem die Laufgeräusche
reduziert werden, indem die Schwingungen des Laufflächenbereiches
während
des Laufens gedämpft
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Damit
decken die Dämpfelemente
die möglichen
Stellen der Schwingungsbäuche
ab, und jedes Dämpfelement
hat eine minimale Breite, um die Schwingung zu dämpfen. Im Ergebnis können die
Laufgeräusche,
die durch die Schwingungen verursacht werden, reduziert werden,
ohne die Haltbarkeit zu verringern und ohne das Reifengewicht zu
erhöhen.
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Hinsichtlich
weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird auf
die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsformen anhand der beiliegenden
Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Luftreifens
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Bandes, das zur Herstellung des Dämpfers verwendet
wird;
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3 eine
Schnittansicht, die ein Beispiel des Verfahrens zum Aufwickeln des
Bandes zeigt;
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4 eine
schematische Ansicht, die einen Schwingungsmodus des Reifens der
Ausführungsform zeigt;
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5 und 6 schematische
Ansichten von Schwingungsmodi der Bezugsreifen; und
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7 eine
Graphik, die das typische Frequenzspektrum der Laufgeräusche darstellt.
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In 1 besitzt
der Luftreifen 1 einen Laufflächenbereich 2, ein
Paar von axial beabstandeten Wulstbereichen 4, ein Paar
von Seitenwandungsbereichen 3, die sich zwischen den Wulstkanten
und Laufflächenbereichen
erstrecken, eine Karkasse 6 und einen Gürtel 7.
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Die
Karkasse 6 hat einen Hauptbereich 6a, der sich
zwischen den Wulstbereichen 4 durch den Laufflächenbereich 2 erstreckt,
Seitenwandungsbereiche 3 und ein Paar von umgestülpten Bereichen 6b,
die um die Wulstkerne 5 von der axial innen liegenden Seite
nach außen
umgestülpt
sind.
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Die
Karkasse 6 besteht in dieser Ausführungsform aus zwei Einlagen 6a und 6b.
Jede Einlage 6a, 6b besteht aus Corden, die radial
in einem Winkel von 70° bis
90° gegenüber dem
Reifenäquator
c angeordnet sind und einen radialen oder halbradialen Aufbau haben.
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Im
Fall einer halbradialen Anordnung sind die Karkassencorde so geneigt,
daß die
Corde der Karkasseneinlage 6a die Corde der Karkasseneinlage 6b kreuzen.
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In
dieser Ausführungsform
liegt die radial äußere Kante
der umgestülpten
Bereiche 6b niedriger als die radial äußere Kante des Wulstscheitels.
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Zwischen
dem Hauptbereich 6a und jedem umgestülpten Bereich 6b der
Karkasse 6 in den Wulstbereichen 4 ist ein Wulstscheitel 8 angeordnet.
Der Wulstscheitel 8 besteht aus einer Haftgummizusammensetzung,
die von dem Wulstkern 5 radial nach außen und geneigt verläuft. Weiterhin
ist eine Bogenwulst entlang der axialen Außenseite des umgestülpten Bereichs 6b angeordnet.
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Für die Karkassencorde
werden organische Fasercorde, beispielsweise Nylon, Polyester, Reyon,
aromatische Polyamide und dergleichen verwendet.
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Der
Gürtel 7 ist
radial außerhalb
der Karkasse 6 und innerhalb des Laufflächenbereiches 2 angeordnet.
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Der
Gürtel 7 besteht
aus einer radial inneren Gürteleinlage 7A,
die neben der radialen Außenseite
der Karkasse 6 angeordnet ist, und einer radial äußeren Gürteleinlage 7B,
die an der radialen Außenseite
der inneren Gürteleinlage 7A angeordnet
ist.
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Jede
der Gürteleinlagen 7A und 7B besteht
aus parallelen Corden, die mit einem Winkel von 10° bis 45° gegenüber dem
Reifenäquator
C gelegt sind, so dass die Corde der Gürteleinlage 7A die
Corde der Gürteleinlage 7B kreuzen.
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Jede
Einlage 7A, 7B ist eine Einlage mit einem abgeschnittenen
Ende, das heißt
die Kanten sind nicht geknickt bzw. gefaltet.
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Die
innere Gürteleinlage 7A ist
etwas breiter als die äußere Gürteleinlage 7B.
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In
diesem Beispiel beträgt
die Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B das
0,8- bis 0,95-fache der Laufflächenbreite
WT. Wenn die Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B kleiner
als das 0,8-fache der Laufflächenbreite
WT ist, wird die Steifigkeit der Laufflächenschulterbereiche unzureichend.
Wenn die Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B größer als
das 0,95-fache der Laufflächenbreite
WT ist, wird die Gummidicke des Stützteils der Seitenwandungsbereiche 3 klein
und ist daher anfällig
gegen Bruch.
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Für die Gürtelcorde
werden Stahlcorde verwendet, aber organische Fasercorde wie Nylon,
Polyester, Reyon, aromatische Polyamide und dergleichen können ebenso
verwendet werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind ein Paar von axial beabstandeten Dämpfelementen 9 geringer
Breite an der radialen Außenseite
der äußeren Gürteleinlage 7B angeordnet.
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Jedes
Dämpfelement 9 ist
eine gummierte Cordschicht, in die zumindest ein spiralig gewundener
Cord 11 eingebettet ist. Dabei haben die Windungen einen
Winkel von nicht mehr als 5° gegenüber dem
Reifenäquator
c.
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Das
Paar von Dämpfelementen 9 ist
symmetrisch zu dem Reifenäquator
c an jeder Seite des Reifenäquators
c angeordnet.
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Der
Mittelpunkt der Breite jedes Dämpfelements 9 befindet
sich an einer Stelle p, die von dem Reifenäquator c um eine Strecke H
beabstandet ist, die etwa 0,1 bis 0,25 mal so breit wie die Breite
WBO der äußeren Gürteleinlage 7B ist.
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Die
Breite L jedes Dämpfelements 9 liegt
in dem Bereich des 0,1- bis 0,36-fachen der Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B.
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Die
axial innere Kante E jedes Dämpfelements 9 ist
in einem Abstand D von dem Reifenäquator c im Bereich von dem
0,05- bis 0,2-fachen
der Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B positioniert.
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Für die Dämpfer werden
organische Fasercorde, beispielsweise Nylon, Polyester, Reyon, aromatisches
Polyamid und dergleichen verwendet, deren Gesamtdenier 1680 bis
4500 beträgt.
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Vorzugsweise
wird ein Mischcord, der aus einer Drahtlitze niedrigen Moduls, beispielsweise
Nylonfasern, und einer Litze hohen Moduls, beispielsweise Fasern
aus aromatischem Polyamid, besteht, die miteinander verdrillt sind,
für den
Dämpfelementcord
verwendet.
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Das
Dämpfelement 9 wird
gebildet, indem ein oder mehrere Corde 11 an der Außenseite
des Gürtels 7 spiralförmig gewunden
werden, so daß die
Windungen einen Winkel von nicht mehr als 5° mit dem Reifenäquator c
einschließen,
das heißt
die Windungen im wesentlichen parallel zu dem Reifenäquator c
laufen.
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Vorzugsweise
sind die zuvor genannten einen oder mehrere Corde 11, die
spiralförmig
gewickelt werden sollen, in einem Beschichtungsgummi 12 in
der Form eines engen Streifens aus Gummi 10 eingebettet, wie
in 2 dargestellt ist. Während des Wickelns eines solchen
Bandes 10 können
die nebeneinander liegenden Seitenkanten 10A der Windungen überlappt
werden, wie in 3 gezeigt ist, um zu verhindern,
dass sich die Windungen des Bandes 10 lockern.
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Wenn
die Dämpfelementbreite
L kleiner als das 0,1-fache der Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B ist,
kann das Dämpfelement 9 nicht
den schwingenden Teil des Gürtels 7 abdecken
und damit nicht die Schwingung dämpfen.
Wenn die Dämpfelementbreite
L größer als
das 0,36-fache der Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B ist,
erhöht
das Dämpfelement
das Gürtelgewicht,
wodurch manchmal der Geräuschpegel
erhöht
wird, der einen anderen Schwingungsmodus darstellt.
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Wenn
der Abstand D der Dämpfelementinnenkante
E kleiner als das 0,05-fache der Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B ist,
wird die Lenkstabilität
beeinträchtigt.
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Wenn
der Abstand H von der Dämpfelementmittelstelle
P größer als
das 0,25-fache der Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B ist,
ist das Dämpfelement 9 aus
der Position des bemerkbaren Schwingungsbauches weg plaziert. Daher
können
die Schwingungen nicht effektiv gedämpft werden. Wenn der Abstand
H kleiner als das 0,1-fache der Breite WBO der äußeren Gürteleinlage 7B ist,
wird die Lenkstabilität
beeinträchtigt.
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Die
durch spiralförmiges
Wickeln des Bandes gebildeten Dämpfelemente 9 haben
keine Verbindung in Umfangsrichtung, und der Dämpfelementcord ist kontinuierlich
in der Umfangsrichtung. Daher schwanken die Dämpfelemente hinsichtlich der
Steifigkeit und Dicke in der Reifenumfangsrichtung nur wenig, was
auch dazu beiträgt,
die Geräusche
zu vermindern.
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Da
die Dämpfelemente
radial außerhalb
des Gürtels 7 angeordnet
sind, wird die Ausdehnung der inneren und äußeren Gürteleinlagen 7A, 7B während eines
Laufens bei hohen Geschwindigkeiten kontrolliert. Weiterhin haben
die Dämpfelemente
einen spiralförmigen
Aufbau, was mit anderen Worten bedeutet, daß die Dämpfelemente keine Verbindungsstellen
haben. Dadurch wird der kreisrunde Reifenbildungseffekt effektiv verbessert.
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Der
oben erwähnte
Mischcord besitzt ein niedriges Modul unter einer leichten Belastung
oder geringen Spannung und ein hohes Modulverhalten unter einer
schweren Belastung oder großen
Spannung. Wenn daher die Mischcorde in den Dämpfelementen verwendet werden,
wirken die Dämpfelemente
als ein enges Band während
eines Laufens bei hohen Geschwindigkeiten, während die Reifenformgenauigkeit
beibehalten wird.
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Testreifen
der Größe 215/80
R 16 haben den in 1 gezeigten Aufbau mit Ausnahme
der Dämpfelemente,
die für
die folgenden Leistungen vorbereitet und getestet wurden.
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A) Haltbarkeit
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Die
Reifen wurden an allen Rädern
eines allradgetriebenen Autos befestigt und auf normal gepflasterten
Straßen
gefahren, und dann wurde die Laufstrecke, bis der Laufflächenbereich
brach, gemessen.
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Die
Ergebnisse sind durch einen Index angezeigt, der darauf basiert,
dass Ref.1 100 ist. Je größer der Wert
ist, desto besser ist die Funktionsfähigkeit. Der überschreitende
Wert ist 110.
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B) Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit
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Der
Test wurde entsprechend dem Vorgang, wie er in JIS-D4230 (Sec. 5,4)
erläutert
ist, durchgeführt.
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Die
Ergebnisse werden durch einen Index angezeigt, der darauf basiert,
Ref.1 100 ist. Je größer der Wert
ist, desto besser ist die Funktionsfähigkeit. Der passing-Wert ist 110.
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C) Straßengeräusche
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Die
Reifen wurden an allen Rädern
eines allradgetriebenen Wagens montiert und auf einem Testkurs gefahren.
Die Gesamtgeräusche
während
des Tests wurden mit einem Geräuschmesser
gemessen. Die Ergebnisse wurden durch den Unterschied im Geräuschdruckwert
von Ref.1 angezeigt. Je größer der
Wert ist, desto kleiner sind die Geräusche.
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D) Lenkstabilität
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Die
Lenkstabilität
wurde durch einen Testfahrer ausgewertet. Die Ergebnisse sind durch
einen Index angezeigt, der darauf basiert, daß Ref.1 100 ist. Je größer der
Wert ist, desto besser ist die Leistung.
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E) Ungleichmäßiger Abnutzungswiderstand
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Das
Maß einer
ungleichmäßigen Abnutzung
nach 10.000 km Laufstrecke wurde durch Besichtigung ausgewertet.
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Je
größer der
Wert ist, desto besser ist die Leistung. Der passing-Wert ist 100.
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Während der
Tests wurde bestätigt,
dass im Vergleich mit den Bezugsreifen die Beispielreifen verringerte
Geräuschpegel
verursachen, aber eine höhere
Haltbarkeit und Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit ohne eine Abnahme
des ungleichmäßigen Abnutzungswiderstandes
besitzen.
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Weiterhin
wurden Testreifen der Größe 245/70
R 16 vorbereitet, und das Geräuschfrequenzspektrum, die
Spitzenwertfrequenz, bei der der Geräuschdruckwert maximal war,
und der Schwingungsmodus bei der Spitzenwertfrequenz wurden gemessen. 4 zeigt
den Schwingungsmodus des in 1 gezeigten
Reifens, bei dem der Spitzenwert der Frequenz 779 Hz betrug.
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5 zeigt
den Schwingungsmodus eines Bezugsreifens, der denselben Aufbau,
wie er in 1 gezeigt ist, hat, mit der
Ausnahme, daß die
Dämpfelemente 9 weggelassen
wurden. Hier betrug die Spitzenwertfrequenz 966 Hz.
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6 zeigt
den Schwingungsmodus eines Bezugsreifens, der denselben Aufbau wie
der in 1 gezeigte hat, mit der Ausnahme, daß drei Dämpfelemente
in der Laufflächenmitte
und den Laufflächenkanten
angeordnet waren (diese Bereiche sind in 1 als "TC" und "TE" gezeigt), wobei
die Spitzenwertfrequenz 886 Hz betrug.
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Wie
in den 4, 5 und 6 gezeigt
ist, war der Beispielreifen gemäß der vorliegenden
Erfindung gut gedämpft,
und die Schwingungen des Bezugsreifens mit den in der Mitte und
den Kanten angeordneten Dämpfelementen
wurden nicht gedämpft.
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Weiterhin
war die Spitzenwertfrequenz des Beispielreifens niedriger als die
der Bezugsreifen. Das heißt,
daß die
Frequenz in dem empfindlichsten Bereich von 800 Hz bis 1000 Hz verändert wurde.
Im Ergebnis wurde der hörbare
Geräuschpegel
merkbar verringert.
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Die
vorliegende Erfindung wird geeigneterweise bei Hochgeschwindigkeitsreifen
für allradgetriebene Fahrzeuge
wie Personenkraftwagen und leichten Lastern oder dergleichen angewendet.
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