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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, insbesondere
auf eine Laufflächenstruktur, die
in der Lage ist, Luftresonanz in einer breiten Umfangsrille zu unterdrücken.
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In
einem Luftreifen mit einer breiten Umfangsrille, im Speziellen mit
einer im Wesentlichen geraden Rille, bildet die breite Umfangsrille
eine Luftröhre
mit offenem Ende zwischen dem Reifen und dem Straßenbelag
in dem Bodenkontaktbereich des Reifens. Es besteht die Tendenz,
dass solch eine Röhre
beim Fahren mitschwingt. Wenn die Resonanz mit der Grundfrequenz
von etwa 1000 Hz auftritt, für
die menschliche Ohren am empfindlichsten sind, dann nimmt das Reifenfahrgeräusch zu.
Das Auftreten von solch einer Resonanz kann verhindert werden, wenn
die Rillenbreite verringert wird. Der Hauptzweck der breiten Rille,
nämlich
eine verbesserte Entwässerung,
kann jedoch nicht erreicht werden.
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Die
US-A-4 687 037 offenbart einen Luftreifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1. Die EP-A-0 908 330 offenbart einen Schwerlastluftreifen mit Umfangsrillen,
die mit Vorsprüngen
versehen sind, die sich von einer Rillenwand weg erstrecken. Die
JP 08 150 812 A offenbart
einen weiteren Luftreifen mit Umfangsrillen, die einen „Groove-Fence"-Teil aufweisen.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
bereitzustellen, in dem ein Reifengeräusch auf Grund von Luftröhrenresonanz
reduziert ist, ohne die Nassleistung zu verschlechtern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Luftreifen einen Laufflächenabschnitt, der mit mindestens
einer breiten Umfangsrille versehen ist,
wobei sich die breite
Umfangsrille kontinuierlich in der Umfangsrichtung des Reifens erstreckt
und eine Rillenbreite GW von nicht weniger als 5 % der Bodenkontaktbreite
TW aufweist, wobei die breite Umfangsrille im Rillengrund mit einer
Rillengrundrippe versehen ist,
wobei sich die Rillengrundrippe
kontinuierlich entlang der gesamten Länge der breiten Umfangsrille
erstreckt,
wobei die Rillengrundrippe eine Höhe Hr in
einem Bereich von 0,5 bis 3,0 mm und eine Basisbreite Wr in einem Bereich
von 10 bis 30 % der Rillenbreite GW aufweist, und
die Rillengrundrippe
in der oberen Fläche
mit einer kleinen Rille versehen ist, die eine Tiefe Dr von weniger
als der Höhe
Hr aufweist.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine abgewickelte Draufsicht eines Luftreifens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte perspektivische
Ansicht einer breiten Umfangsrille, die ein Beispiel der Rillengrundrippe
zeigt.
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3 ist
eine Querschnittsansicht davon.
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines weiteren Beispiels der Rillengrundrippe.
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5 ist
eine vergrößerte Draufsicht
der breiten Umfangsrille, die die gerändelten Teile zeigt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Luftreifen einen Laufflächenabschnitt 1, ein
Paar axial beabstandete Wulstabschnitte, ein Paar Seitenwandabschnitte,
eine Karkasse, die sich zwischen den Wulstabschnitten erstreckt,
und einen Laufflächenverstärkungsgürtel, der
wie üblich
radial außerhalb
des Kronenabschnitts der Karkasse angeordnet ist.
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In
dieser Ausführungsform
ist der Luftreifen ein Radialreifen für Freizeitfahrzeuge wie z.
B. einen Minivan.
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In 1 sind
eine äußere Hälfte Yo
des Laufflächenabschnittes 1 zwischen
dem Reifenäquator
C und einer äußeren Laufflächenkante
Eo und eine innere Hälfte
Yi des Laufflächenabschnittes 1 zwischen
dem Reifenäquator
C und einer inneren Laufflächenkante
Ei mit verschiedenen Laufflächenprofilen
versehen. Hier bedeuten „äußere" und „innere" die gedachte Verwendung
des Reifens, bei der die äußere Hälfte Yo
und innere Hälfte
Yi an der Außenseite
bzw. Innenseite des Fahrzeugs angeordnet sind. Ferner bildet die
Laufflächenrillenanordnung
ein richtungsgebundenes Laufflächenprofil.
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Die
oben erwähnten
Laufflächenkanten
Ei und Eo sind hier die axialen Kanten des Bodenkontaktbereichs
TS unter einem Standardbelastungszustand, in dem der Reifen auf
eine Standardfelge aufgezogen und auf einen Standarddruck aufgepumpt
und dann mit einer Standardbelastung belastet wird. Die Standardfelge ist
die „Standardfelge" gemäß JATMA,
die „Messfelge" gemäß ETRTO,
die „Designfelge" gemäß TRA oder dergleichen.
Der Standarddruck ist der „maximale
Luftdruck" gemäß JATMA,
der „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der
maximale in der Tabelle „Tire
Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen
kalten Aufpumpdrücken)
gemäß TRA angegebene
Druck oder dergleichen. Die Standardbelastung ist die „maximale
Tragfähigkeit" ge mäß JATMA,
die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO,
der maximale in der oben erwähnten
Tabelle angegebene Wert gemäß TRA oder
dergleichen. Die Laufflächenbreite TW
ist als der axiale Abstand zwischen der Laufflächenkante Ei und Eo definiert.
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In 1 ist
die innere Laufflächenhälfte Yi
mit einer breiten Umfangsrille 3A in der Nähe des Reifenäquators
C und einer schmalen Umfangsrille 3B auf der Seite der
inneren Laufflächenkante
Ei davon versehen. Die Umfangsrillen 3A und 3B sind
als eine im Wesentlichen gerade Rille ausgebildet, um eine gute
Entwässerung
bereitzustellen und die Nassleistung zu verbessern.
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Solche
Umfangsrillen 3A, 3B sind in der äußeren Laufflächenhälfte Yo
nicht vorgesehen.
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Zwischen
den Umfangsrillen 3A und 3B sind Querrillen 4 derart
angeordnet, dass sie eine Umfangsreihe von Blöcken bilden. Die Querrillen 4 sind
in derselben Richtung geneigt und etwas gekrümmt. Somit ist die Blockform
im Allgemeinen ein Parallelogramm, in dem die Umfangslänge größer als
die axiale Breite ist.
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Der
Teil zwischen der Umfangsrille 3B und der inneren Laufflächenkante
Ei bildet eine in Umfangsrichtung kontinuierliche Rippe.
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Andererseits
wird die äußere Laufflächenhälfte Yo
von Querrillen 5A und 5B, die sich von der breiten Umfangsrille 3A zu
der äußeren Laufflächenkante
Eo erstrecken, gekreuzt, wobei sich die Rille 5A in Richtung der äußeren Laufflächenkante
Eo allmählich
erweitert und sich die Rille 5B in Richtung der äußeren Laufflächenkante
Eo allmählich
erweitert, und sie sind abwechselnd in der Umfangsrichtung des Reifens
angeordnet. Die Querrillen 5A und 5B sind in derselben
Richtung geneigt und etwas gekrümmt.
Die Neigung ist dieselbe wie die der Querrillen 4, die
Krümmung
ist jedoch umgekehrt. Die Querrillen 5A sind mit den Querrillen 4 ausgerichtet.
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Des
Weiteren ist die äußere Laufflächenhälfte Yo
mit Längsrillen 5C versehen,
die sich jeweils von einer der sich erweiternden Querrillen 5B zu
der benachbarten, sich erweiternden Querrille 5B über eine
der sich verengenden Querrillen 5A erstrecken, während sie
in eine Richtung in Bezug auf die Umfangsrichtung des Reifens geringfügig geneigt
sind. Die Neigungsrichtung ist dieselbe wie jene der Querrillen 4, 5A und 5B.
Die äußere Laufflächenhälfte Yo
ist in Blöcke
unterteilt, die im Wesentlichen ein Trapezoid bilden, so dass die
axiale Breite größer als
die Umfangslänge
ist.
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Die
oben erwähnten
Umfangsrillen 3A und 3B und Querrillen 4, 5A und 5B und
die Längsrillen 5C sind jeweils
derart definiert, dass sie eine Breite von mehr als 2,5 mm aufweisen.
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In
der Nähe
der inneren und äußeren Laufflächenkanten
Ei und Eo ist eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Rille 24 angeordnet,
die flach und fein ist und somit keine Entwässerungsfunktion aufweist.
Diese feinen flachen Rillen 24 erstrecken sich gerade und
weisen eine Breite von nicht mehr als 2,5 mm und eine Tiefe von
weniger als 5 mm auf, wodurch das Schwimmverhalten, unregelmäßiger Schulterverschleiß und dergleichen
verbessert werden können.
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Die
dient innere Laufflächenhälfte Yi
daher der Entwässerung
von der Laufflächenmitte
und die äußere Laufflächenhälfte Yo
dient der Seitensteifigkeit (Steifigkeit) des Laufflächenabschnittes.
Somit kann das Laufflä chenprofil
als Ganzes gleichzeitig die Nassleistung und Spurhaltigkeit verbessern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in dem oben erwähnten
Bodenkontaktbereich TS zwischen den Laufflächenkanten Ei und Eo zumindest
eine breite Umfangsrille 10 mit einer Rillenbreite GW in
einem Bereich von nicht weniger als 5 %, vorzugsweise nicht weniger
als 7 % der Bodenkontaktbreite TW zwischen den Laufflächenkanten
Ei und Eo angeordnet.
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In
dieser Ausführungsform
ist die oben erwähnte
Umfangsrille 3A die breite Umfangsrille 10. Die
Breite der schmalen Umfangsrille 3B beträgt etwa
ein Drittel der breiten Umfangsrille 3A.
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Die
breite Umfangsrille 10 ist, wie in den 2 und 3 gezeigt,
in dem Rillengrund Bs mit einer Rippe (nachfolgend die „Rillengrundrippe 13") versehen und
die Rillengrundrippe 13 ist in der oberen Fläche mit
einer kleinen Rille 12 versehen.
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Die
Rillengrundrippe 13 erstreckt sich entlang der gesamten
Länge der
breiten Umfangsrille 10. In diesem Beispiel ist die Rillengrundrippe 13 an
der Mittellinie des Rillengrundes Bs angeordnet. Somit ist die Rillengrundrippe 13 gerade.
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Die
Höhe Hr
der Rillengrundrippe 13, gemessen von dem Rillengrund Bs
zu der oberen Fläche 13s, liegt
in einem Bereich von 0,5 bis 3,0 mm, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 mm.
Die Basisbreite Wr der Rillengrundrippe 13, gemessen an
dem Rillengrund Bs, liegt in einem Bereich von 10 bis 30 % der Rillenbreite
GW. Die Basisbreite Wr ist größer als
die Höhe
Hr.
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Die
Querschnittsform der Rillengrundrippe 13 ist im Wesentlichen
ein Trapez oder ein Rechteck.
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Solch
eine Rillengrundrippe 13 bildet einen flachen Teil Ji an
der Rillengrundrippe 13 und einen tiefen Teil jo auf jeder
Seite davon in der breiten Umfangsrille 10. Infolge des
flachen Teils Ji und den tiefen Teilen jo besteht die Tendenz, dass
eine Multimode-Resonanz in der Luftröhre auftritt, wobei die mit
den Teilen Ji und Jo verbundenen Moden gegenseitig interferieren.
Durch die Rillengrundrippe 13 werden eine Luftströmung und
Schallströmung
von den Hauptquerrillen 4 behindert und sie werden in der
breiten Umfangsrille 10 gestreut. Daher kann das Auftreten
von Luftröhrenresonanz
gesteuert werden. Wenn die Rippenbasisbreite Wr weniger als 10 %
oder mehr als 30 % der Rillenbreite GW beträgt, dann verringert sich die
Wirkung einer Mode-Interferenz zwischen den Teilen Ji und Jo und
die Luftröhrenresonanz
kann nicht ganz gesteuert werden. Wenn die Rippenhöhe Hr weniger
als 0,5 mm beträgt,
dann verringert sich nicht nur der Moden-Interferenzeffekt sondern
auch der Streueffekt, und es wird schwierig, die Luftröhrenresonanz
zu steuern. Wenn die Rippenhöhe
Hr mehr als 3,0 mm beträgt,
verringert dies die Entwässerung
durch die breite Umfangsrille 10 und eine Nassleistung
verschlechtert sich.
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Die
oben erwähnte
kleine Rille 12 ist in der oberen Fläche 13s der Rillengrundrippe 13 angeordnet. Die
kleine Rille 12 erstreckt sich kontinuierlich in der Umfangsrichtung
des Reifens. Ihre Tiefe Dr ist geringer als die Rippenhöhe Hr, vorzugsweise
in einem Bereich von 30 bis 60 % der Rippenhöhe Hr. Wenn die Tiefe Dr weniger
als 30 % der Rippenhöhe
Hr beträgt,
dann besteht die Tendenz, dass die Nassleistung abnimmt. Wenn die
Tiefe Dr mehr als 60 % beträgt,
dann ist der Effekt der Steuerung der Luftröhrenresonanz verringert. In
dieser Ausführungsform
ist die Querschnittsform der kleinen Rille 12 ein Trapezoid,
das von Seite zu Seite lang ist. Es können aber auch ein Rechteck,
das von Seite zu Seite lang ist, ein Halbkreis und dergleichen verwendet
werden.
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4 zeigt
eine Abwandlung der Rillengrundrippe 13, wobei die Rillengrundrippe 13 in
der Höhe
zwischen den Teilen S1 und S2 der oberen Fläche, zwischen denen die kleine
Rille 12 angeordnet ist, verschieden ist. Es ist vorzuziehen,
dass der höhere
Teil S1 auf der Reifenäquatorseite
angeordnet ist. In diesem Fall ist die oben erwähnte Rippenhöhe Hr durch
den höheren
Teil S1 definiert. Die Tiefe Dr ist wie von dem höheren Teil
S1 definiert.
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Da
der Bodendruck in der Laufflächenmitte
größer ist,
wird die Luftströmung
von den Hauptquerrillen 5A und 5B auf der Seite
des Reifenäquators
C größer als
jene von den Hauptquerrillen 4 auf der anderen Seite. Demgemäß wird durch
Erhöhen
der Höhe
des Teils S1 auf der Seite des Reifenäquators C der Streueffekt begünstigt und
die Luftröhrenresonanz
kann wirksam gesteuert werden.
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Um
die Luftröhrenresonanz
in der breiten Umfangsrille 10 weiter zu unterdrücken, sind
zwei Teile Bs1 und Bs2 des Rillengrundes, der durch die Rillengrundrippe 13 unterteilt
ist, mit gerändelten
Teilen 14 versehen.
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Der
gerändelte
Teil 14 ist, wie in 5 und 2 gezeigt,
zusammen durch eine Vielzahl von parallelen kleinen Rippen 15 gebildet,
die unter einem Winkel α von
20 bis 70 Grad in Bezug auf die Längsrichtung der breiten Rille 10 oder
die Umfangsrichtung geneigt sind.
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Für die Entwässerung
ist es vorzuziehen, dass die Höhe
(h) der kleinen Rippen 15 kleiner als die Höhe Hr der
Rillengrundrippe 13 ist. Für die Querschnittsform der
kleinen Rippe 15 kann nicht nur ein Dreieck, wie in
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2 gezeigt,
sondern auch ein Rechteck, ein Halbkreis und dergleichen verwendet
werden.
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Die
gerändelten
Teile 14 sind zwischen den Rillengrundteilen Bs1 und Bs2
gestaffelt, um das Auftreten von Multimoden zu begünstigen,
die in den Umfangsrichtungen der Knoten verschieden sind.
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Was
die Anzahl der gerändelten
Teile 14 in jedem der Rillengrundteile Bs1 und Bs2 betrifft,
ist während einer
Fahrt zumindest ein gerändelter
Teil 14 immer in dem Latsch des Reifens vorhanden. Anders
ausgedrückt,
die gerändelten
Teile 14 in jedem der Rillengrundteile Bs1 und Bs2 sind
bei Umfangsteilungen P angeordnet, die kleiner als die Bodenkontaktlänge sind
und vorzugsweise im Bereich von 30 bis 50 % der Bodenkontaktlänge liegen.
Die Bodenkontaktlänge
ist hier eine Umfangslänge
des Latsches, gemessen an der axialen Position der gerändelten
Teile 14.
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Die
Ecken 9 zwischen den Rillenwänden Ws der breiten Umfangsrille 10 und
der Laufflächenfläche TS können als
eine abgewinkelte Ecke ausgebildet sein, wie in 3 durch
eine imaginäre
Linie gezeigt, es wird jedoch bevorzugt, dass zumindest eine der
Ecken 9 angefast ist.
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In
diesem Beispiel ist jede Ecke durch eine nach unten gerichtete Schräge 16A, 16B angefast,
wie in den 2 und 3 gezeigt.
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In
dem Reifenmeridianabschnitt sind die nach unten gerichteten Schrägen 16A und 16B gerade.
Die Schräge 16A mit
dem Winkel βA
auf der Reifenäquatorseite
ist sanfter als die Schräge 16B mit
einem Winkel βB
auf der Laufflächenkantenseite.
Die Winkel βA
und Winkel βB
sind in einem Bereich von 40 bis 70 Grad in Bezug auf die Normale
auf die Laufflächenfläche TS festgelegt.
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In
diesem Beispiel weist die sanfte Schräge 16A auf der Reifenäquatorseite
eine im Wesentlichen konstante axiale Breite WA auf. Die Schräge 16B auf
der anderen Seite weist jedoch eine variable axiale Breite WB auf.
Die Breite WB nimmt von jedem der Schlitze 17 und den Hauptquerrillen 4 in
Richtung jeder Seite davon ab. Da sich die Breite WB in der Umfangsrichtung
des Reifens wiederholt ändert,
können
die Luftströmung
und Schallströmung
in der breiten Umfangsrille 10 gestreut werden und die
Luftröhrenresonanz
wird weiter unterdrückt.
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Wenn
die Fase vorgesehen ist, kann die oben erwähnte Rillenbreite GW auf der
Basis der ursprünglichen
Ecke 9 definiert sein, die die Schnittstelle von Verlängerungen
der Rillenwand Ws und Laufflächenfläche TS ist,
wie in 3 gezeigt.
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Die
Hauptquerrillen 4 und Schlitze 17 sind abwechselnd
in der Umfangsrichtung angeordnet. Obwohl sich die Hauptquerrillen 4 von
der breiten Umfangsrille 10 zu der Umfangsrille 3B erstrecken,
erstrecken sich die Schlitze 17 von der breiten Umfangsrille 10 weg,
enden aber in den benachbarten Laufflächenblöcken.
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Der
Laufflächenabschnitt
ist ferner mit Einschnitten 23 versehen. Der Einschnitt
ist eine sehr feine Rille mit einer Breite von etwa 1 mm oder weniger,
einschließlich
eines Schnittes, der keine wesentliche Breite aufweist.
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Vergleichstests
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Radialreifen
der Größe 205/65R15
(Felgengröße 15X6,
5JJ) für
Freizeitfahrzeuge wurden hergestellt und auf das Fahrbahngeräuschverhalten
und die Nassleistung wie folgt getestet. Die Testreifen wiesen das
in
1 gezeigte Laufflächenprofil und dieselbe Struktur
auf, mit Ausnahme der Rillengrundrippe. Die Spezifikationen der
Rillengrundrippen und die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Andere allgemeine Spezifikationen sind wie folgt:
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1) Fahrbahngeräuschverhaltenstest:
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Ein
an allen vier Rädern
mit Testreifen versehener siebensitziger FF-Minivan wurde auf einer glatten Asphaltstraße mit einer
Geschwindigkeit von 50 km/h im Freilauf gefahren und der Schalldruckpegel
in dB(A) des Gesamtgeräuschs
wurde in der Nähe
des Innenohres des Fahrers gemessen. (Reifendruck 230 kPa)
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 durch einen Index angegeben, der darauf
basiert, dass er bei „Herk." gleich 100 ist.
Je höher
der Index, umso besser ist das Fahrbahngeräusch.
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2) Nassleistungstest:
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Der
oben erwähnte
Minivan wurde auf einer nassen, asphaltierten, mit einer 20 Meter
langen und 10 Millimeter tiefen Wasserpfütze versehenen Teststrecke
mit einem Radius von 100 Metern gefahren und die Querbeschleunigung
wurde gemessen, wenn der Minivan bei einer Geschwindigkeit von 80
km/h in die Wasserpfütze
hineinfuhr.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 durch einen Index angegeben, der darauf
basiert, dass er bei „Herk." gleich 100 ist.
Je höher
der Index, umso besser ist die Nassleistung.
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Die
vorliegende Erfindung kann geeigneterweise für Luftreifen mit einer breiten
Umfangsrille zusätzlich zu
einem Radialreifen für
Freizeitfahrzeuge angewendet werden.
