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Diese Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen.
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Bei einer Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs erzeugte
Zentrifugalkraft wird als eine Belastung an die Reifen angelegt, die
auf einen Abschnitt des Laufstreifens einwirkt, wobei der
Druckmittelpunkt an einer Seite der Laufstreifenmitte liegt
(hier später als der Außenabschnitt bezeichnet). Damit ist
die auf die Schulter des Laufstreifens einwirkende Belastung
größer als die Belastung, die auf den anderen, innerhalb der
Laufstreifenmitte angeordneten (später als Innenabschnitt
bezeichneten) Abschnitt des Laufstreifens einwirkt. Hier
beziehen sich die Angaben "innerer" und "äußerer" auf die innere
bzw. äußere Seite bezüglich des Fahrzeugweges.
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Wenn die Belastung in der angeführten Weise auf den
Laufstreifen einwirkt, sind der Bodenberührungsdruck und die
Länge des Bodenberührungsflecks im äußeren Abschnitt des
Laufstreifens jeweils größer als die entsprechenden Werte
beim Innenabschnitt des Laufstreifens. Als Ergebnis tritt
der sog. Schulter-Verschleiß auf, bei dem die Schulter des
Laufstreifens schneller als die anderen Abschnitte des
Laufstreifens verschleißt. Da weiter der Bodenberührungsdruck
und die Bodenberührungslänge des inneren Abschnitts des
Laufstreifens klein sind, wird der Kontaktwert zwischen
Laufstreifen und Straßenfläche, d.h. der Griff, verschlechtert.
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Schulter-Verschleiß bewirkt eine Verkürzung der Lebensdauer
des Reifens und eine Verschlechterung der Steuerbarkeit oder
des Handlings des Fahrzeugs in Kurven. Um einen derartigen
ungleichen Verschleiß zu verhindern, ist es notwendig, den
Verschleißwiderstand des Außenabschnitts des Laufstreifens
zu verbessern. Bei einem üblichen Reifen sind der
Verschleißwiderstand und der Griff jedoch in einem gegensätzlichen
Verhältnis zueinander, so daß es bisher schwierig war, entweder
den Verschleißwiderstand oder das Griffvermögen zu
verbessern, ohne die jeweils andere Eigenschaft zu verschlechtern.
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In der Vergangenheit ist vorgeschlagen worden, die Position
eines Reifens an der Radfelge zu wechseln und die
Radanordnungen um das Fahrzeug durchzuwechseln, um den Verschleiß
auszugleichen. Solcher Wechsel erfordern jedoch in einem
hohen Ausmaß Zeit, Mühe und Übung.
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US-A-4 360 049 zeigt einen Reifen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
Reifen zu schaffen, bei dem sowohl die Griff-Eigenschaft wie
auch der Verschleißwiderstand des Laufstreifens verbessert
werden können.
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Dementsprechend schafft die Erfindung einen Fahrzeugreifen
mit einem Laufstreifen mit jeweils linken und linken
Abschnitten, die einander gegenüber zu beiden Seiten der
Laufstreifenmitte angeordnet sind, und mit je einer an jeder
Seite benachbart zum Laufstreifen angeordneten Schulter, bei
dem 4,0 mm < Dc-Ds < 12,0 mm ist, wobei Dc-Ds die Differenz
zwischen dem Außendurchmesser Dc des Laufstreifens und dem
Außendurchmesser Ds der Schulter ist, gemessen bei dem
vorbestimmten Innendruck und Last Null, dadurch gekennzeichnet,
daß 0,85 < RT < 0,98, wobei RT das Verhältnis der effektiven
Bodenberührungsfläche eines der rechten oder linken
Abschnitte zu der Fläche des jeweils anderen linken oder
rechten Abschnitts ist, gemessen, wenn eine vorbestimmte
Maximallast auf den Reifen einwirkt und der Reifen auf seine
vorbestimmte Felge aufgezogen und unter Einwirkung seines
vorbestimmten Innendrucks gehalten ist.
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Die vorstehend benutzten Ausdrücke werden wie folgt
definiert:
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1. Die vorbestimmte Felge ist die Felge, für die der Reifen
ausgelegt ist;
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2. der vorbestimmte Innendruck ist der durch den
Konstrukteur für die Auslegungslast ausgewählte Innendruckwert;
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3. die vorbestimmte Maximallast ist die maximal zulässige
Belastung, die auf den Reifen einwirken kann;
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4. das Verhältnis der effektiven Bodenberührungsflächen ist
das Verhältnis des kleineren Wertes der effektiven
Bodenberührungsfläche zu dem größeren Wert desselben;
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5. der Außendurchmesser Dc des Laufstreifens wird bei dem
vorbestimmten Innendruck gemessen und ist das Durchmessermaß
der Laufstreifen-Mittenposition bei Belastung Null; und
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6. der Außendurchmesser Ds der Schulter ist die äußere
Durchmessergröße der Bodenberührungsfläche an der Kante in
Querrichtung, beim Sturzswinkel Null, bei Belastung Null und
beim vorbestimmten Innendruck.
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Die effektive Bodenberührungsfläche des linken und des
rechten Abschnitts des Laufstreifens bezüglich der
Laufstreifenmitte werden erhalten durch Aufziehen des Reifens auf die
vorbestimmte Felge, Aufpumpen desselben auf den
vorbestimmten Innendruck, Belasten desselben mit der vorbestimmten
Höchstlast und durch darauffolgendes Bestimmen der Fläche
des Bodenberührungsbereichs des Reifens an dem linken oder
dem rechten Abschnitt und der des Bodenberührungsbereichs
des Reifens an dem anderen Abschnitt um den ganzen Umfang
des Reifens für jeden Abschnitt innerhalb des Bereichs der
Bodenberührungsbreite des Reifens.
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Weiter wird das Verhältnis der effektiven
Bodenberührungsflächen
erhalten, indem der kleinere Wert der wie vorstehend
erhaltenen effektiven Bodenberührungsflächen durch den
größeren Wert dividiert wird.
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Der Reifen nach der vorliegenden Erfindung wird an einem
Fahrzeug so aufgezogen, daß der Abschnitt mit der kleineren
efektiven Bodenberührungsfläche in Querrichtung des
Fahrzeugs an der Innenseite gelegen ist. Dementsprechend wird
die Laufmuster-Steifigkeit des Innenabschnitts des
Laufstreifens mehr reduziert als die an dem Außenabschnitt desselben
und die Griff-Eigenschaft des gesamten Reifens wird bei
Kurvenfahrt des Fahrzeugs verbessert, um dadurch zu verhindern,
daß sich die Bodenberührungskontur abrupt ändert. So wird
die Verschleiß-Energie (kg/mm), repräsentiert durch das
Produkt aus Bodenberührungsdruck und Schlupf bei Kurvenfahrt
des Fahrzeuges für die inneren und äußeren Abschnitte des
Laufstreifens gleich gehalten.
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Falls das Verhältnis RT der effektiven
Bodenberührungsflächen 0,98 oder mehr beträgt, wird der Schulterverschleiß des
Außenabschnitts so erhöht, daß er gleich groß wie bei einem
üblichen Reifen ist, während dann, wenn das Verhältnis RT
0,85 oder weniger beträgt, die Muster-Steifigkeit des
Innenabschnitts zu weit herabgesetzt wird, so daß der Verschleiß
des Innenabschnitts erhöht wird, da der Innenabschnitt zur
Verformung neigt. Der Wert des Verhältnisses RT der
effektiven Bodenberührungsflächen liegt bevorzugt zwischen 0,85 und
0,95, d.h. 0,85 < RT < 0,95, oder mehr bevorzugt innerhalb
des Bereichs von 0,86 bis 0,94, d.h. 0,86 ≤ RT ≤ 0,94.
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Falls die Differenz Dc-Ds der Außendurchmesser 12,0 mm oder
mehr beträgt, wird der Bodenberührungsdruck an dem
Außenabschnitt bemerkenswert im Vergleich zu dem an dem
Innenabschnitt reduziert, wodurch sich die Schlupfgröße erhöht, so
daß der Schulter-Verschleiß im Außenabschnitt anwächst,
während dann, wenn die Differenz Dc-Ds 4,0 mm oder weniger
beträgt, die Verschleiß-Rate der Laufstreifenmitte erhöht
wird.
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Da der Reifen an einem Fahrzeug so angebracht benutzt wird,
daß der Abschnitt mit der kleineren effektiven
Bodenberührungsfläche quer zum Fahrzeug gesehen, mit Bezug auf den
anderen Abschnitt des Laufstreifens an der Innenseite liegt,
wird die Griff-Eigenschaft des innenseitigen Abschnitts
verbessert, und damit wird die Griff-Eigenschaft des gesamten
Reifens verbessert. Da weiter die Verschleiß-Energie (kg/mm)
bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs für den Innen- wie den
Außenabschnitt annähernd gleich ist, wird der
Schulter-Verschleiß des äußeren Abschnitts verringert. Damit wird die
Lenkbarkeit verbessert. Es ist weiter nicht mehr nötig, den
Vorgang des Durchwechselns der Radfelgen-Anordnungen an dem
Fahrzeug durchzuführen, um die Reifen einem gleichmäßigen
Verschleiß zu unterwerfen.
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Weiter ist ein Index Alpha (α), der das Produkt ist des
Querschnitts-Verhältnisses des Reifens mit einem Verhältniswert
CTR/STR des Krümmungsradius CTR des Laufstreifens im
Zentralbereich um die Reifenmitte, der 40% oder weniger der
maximalen Reifenbreite SW einnimmt, zu dem Krümmungsradius STR des
Laufstreifens in den Außenbereichen, die zwischen einer
Stelle in Querrichtung des Reifens, die 52% der maximalen
Reifen-Querschnittsbreite SW und einer Stelle entsprechend
72% der maximalen Reifenbreite SW liegen, in dem Bereich von
1,3 bis 1,7.
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Üblicherweise wird die Umfangslinie der Laufstreifenfläche
durch einen einzigen Krümmungsradius (Laufstreifenradius)
gebildet. Dann ist der Bodenberührungsdruck im Zentralbereich
(der nachher als der Zwischenbereich bezeichnet wird)
zwischen der Laufstreifenmitte und der Laufstreifenschulter
niedrig und das Schlupfmaß in diesem Zentralbereich groß, so
daß der angeführte ungleiche Verschleiß aufzutreten neigt.
Insbesondere dann, wenn Größe der Bodenberührungsflächen zu
beiden Seiten der Laufstreifenmitte sich voneinander
unterscheidet, wie es bei der vorliegenden Erfindung festgestellt
wird, bei der die Anbringungsrichtung des Fahrzeugs
angegeben
wird, wird ein hochgradig ungleicher Verschleiß
erzeugt, da der ungleiche Verschleiß nicht durch Wechseln der
Position des Reifens verhindert werden kann. Die vorliegende
Erfindung überwindet dieses Problem durch Definieren von
zwei unterschiedlichen Laufstreifenradien, jeweils einem in
dem Zentralbereich und einem in dem Außenbereich.
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Der Bodenberührungsdruck in dem Zwischenbereich neigt
allgemein dazu, sich zu reduzieren, wenn das
Querschnittsverhältnis des Reifens verringert wird. Die Erfinder haben auch
festgestellt, daß der ungleiche Verschleiß im
Zwischenbereich verhindert wird, wenn die Größe des vorher genannten
Verhältniswertes CTR/STR so festgesetzt wird, daß sie sich
bei einem Reifen mit dem Querschnitts-Verhältnis von 50% in
einem Bereich zwischen 2,6 bis 3,4 befindet, bei einem
Reifen mit einem Querschnitts-Verhältnis von 60% in einem
Bereich von 2,2 bis 2,8 und bei einem Reifen mit 65%
Querschnitts-Verhältnis zwischen 1,9 bis 2,6. So wird durch
Festsetzen des Index Alpha in den Bereich von 1,3 bis 1,7
verhindert, daß der Bodenberührungsdruck reduziert wird, während
die Schlupfgröße daran gehindert wird, daß sie sich in dem
Zwischenbereich zwischen der Laufstreifenmitte und der
Laufstreifenschulter erhöht, um so zu verhindern, daß der
Zwischenbereich einem ungleichen Verschleiß unterliegt. Wenn
Alpha 1,3 oder kleiner ist, wird kaum ein Effekt zur
Verhinderung des ungleichen Verschleißes gewonnen, während dann,
wenn Alpha 1,7 übersteigt, der Bodenberührungsdruck in dem
Außenbereich reduziert wird, so daß dort ungleicher
Verschleiß aufzutreten neigt.
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Weitere Eigenschaften der Erfindung werden offenbar aus der
nachfolgenden beispielsweisen Beschreibung von bevorzugten
Ausführungen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte
Zeichnung, in welcher:
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht ist, die eine
Ausführung eines erfindungsgemäßen Reifens
zeigt;
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Fig. 2 bis 5 Ansichten sind, die unterschiedliche
Ausführungen eines Laufstreifenmusters für den
erfindungsgemäßen Reifen zeigen;
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Fig. 6 eine graphische Darstellung ist, die die
Verteilung derVerschleißenergie in dem
Laufstreifen darstellt.
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Der Reifen 10 besitzt ein Laufstreifenmuster 16, das eine
Vielzahl von Nuten 12 enthält, die sich in Umfangsrichtung
des Reifens erstrecken, und eine Vielzahl von Nuten 14, die
mit den entsprechenden Nuten 12 in Verbindung stehen und
sich in Querrichtung erstrecken und dabei die Nuten 12
schneiden. Das Laufstreifenmuster 16 besitzt Blockformen,
die im linken Abschnitt 20 und im rechten Abschnitt 22
bezüglich der Laufstreifenmitte 18 unterschiedlich sind.
Dementsprechend sind die Form und die Anordnung der Blöcke 24
im linken Abschnitt 20 nicht gleich der der Blöcke 26 im
rechten Abschnitt 22.
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Die effektive Bodenberührungsfläche RL des linken Abschnits
20 und die effektive Bodenberührungsfläche RR des rechten
Abschnitts 22 sind so ausgewählt, daß die effektive
Bodenberührungsfläche RL des linken Abschnitts 20 größer als die
Fläche RR des rechten Abschnitts 22 ist und ein Wert RR/RL,
der durch Teilen der effektiven Bodenberührungsfläche RR des
rechten Abschnitts 22 durch die Fläche RL des linken
Abschnitts 20 erhalten wird, und der das Verhältnis RT bildet,
ist so festgesetzt, daß er in dem Bereich von 0,85 bis 0,98
liegt, so daß 0,85 < RT < 0,98.
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Die effektiven Bodenberührungsflächen RL, RR des linken bzw.
rechten Abschnitts 20, 22 werden so gemessen, daß der Reifen
10 an seiner Standardfelge angebracht wird, daß der
Innendruck im Reifen auf den vorbestimmten Wert aufgepumpt und
dort gehalten wird und daß die Flächen der
Bodenberührungsabschnitte abgeleitet werden, die in dem Bereich der
Bodenberührungsbreite
W in den jeweiligen Abschnitten 20, 22 um den
gesamten Umfang des Reifens 10 vorhanden sind, wenn die
maximale zulässige Belastung auf den Reifen 10 wirkt. Mit
anderen Worten, die effektiven Bodenberührungsflächen RL, RR des
linken bzw. rechten Abschnitts 20, 22 werden jeweils
erhalten als die Summen der Flächen der Blöcke 24, 26 in den
Abschnitten innerhalb der Bodenberührungsbreite W, die in dem
Bereich von der Laufstreifenmitte 18 bis zu einer Hälfte der
Bodenberührungsbreite W, d.h. W/2, liegen.
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Der Außendurchmesser Dc des Laufstreifens und der
Außendurchmesser Ds der Laufstreifenschulter sind so ausgelegt, daß
die Differenz Dc-Ds der Außendurchmesser in einem Bereich
zwischen 4,0 mm und 12,0 mm liegt, so daß 4,0 mm < Dc-Ds <
12,0 .
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Die Außendurchmesser Dc, Ds werden genau erhalten durch
Messen der Außenumfangs-Längenabmessung an der
Laufstreifenmittenposition und der Außenumfangs-Längenabmessung der
Querkante oder des Endpunktes des Bodenberührungsbereichs durch
Verwendung eines Bandmaßes bei Belastung Null und dann
Teilen des gemessenen Wertes durch das Verhältnis des
Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser.
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Das Laufstreifenmuster 16 ist nicht auf das in Fig. 2
dargestellte Beispiel begrenzt, sondern es kann auch andere
Formen besitzen, wie sie beispielsweise in den Fig. 3 bis 5
gezeigt sind.
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Nach Fig. 1 ist der Index Alpha, der das produkt aus dem
Querschnitts-Verhältnis des Reifens und dem Verhältnis
CTR/STR des Krümmungsradius CTR der Lauffläche im
Zwischenbereich C ist, bei dem die Reifenmitte in der Mitte liegt und
der 40% oder weniger der maximalen Reifenquerschnittsbreite
SW einnimmt, zu dem Kurvenradius STR des Laufstreifens im
Außenbereich S von der 52% der maximalen
Reifenquerschnittsbreite SW entsprechenden Stelle zu der 72% der maximalen
Reifenbreite SW entsprechenden Stelle, innerhalb des Bereichs
1,3 bis 1,7 liegt.
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Als Ausführungsbeispiele wurden Reifen der Größe 195/65R14
hergestellt als Ausführungsbeispiele 1 und 2 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 10. Das Verhältnis (RR/RL) der effektiven
Bodenberührungsfläche des inneren Abschnitts zu der des
äußeren Abschnitts und die Differenz (Dc-Ds) zwischen den
Außendurchmesser-Abmessungen wurden so ausgewählt, wie in Tabelle
1 gezeigt.
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Die Reifen wurden auf die Vorderräder eines Personenwagens
so aufgezogen, daß die Abschnitte mit den kleineren
effektiven Bodenberührungsflächen an der Innenseite des Wagens
angeordnet waren, und dann wurden die Verschleißgrößen ML in dem
Außenabschnitt des Laufstreifens und MR im Innenabschnitt
während des Gebrauchs gemessen. Das Verhältnis der
Verschleißgrößen ML und MR wird in Tabelle 1 als das
Verschleiß-Verhältnis ML/MR dargestellt, und die Steuerbarkeit
wird durch eine vom Fahrer zugeordnete Marke in Tabelle 1
dargestellt.
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In der Tabelle 1 bezeichnet die Spalte für die Muster die
Figur, welche das verwendete Laufstreifenmuster zeigt. Die
Verschleißmenge ist der Schulter-Verschleiß. Je höher die
Steuerbarkeits-Marke (Prüfmarke) ist, umso besser ist die
Steuerbarkeit des Fahrzeugs.
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Wie sich aus Tabelle 1 ergibt, ist bei den Reifen der
Ausführungsbeispiele 1 und 2 das Verhältnis RR/RL der effektiven
Bodenberührungsflächen und die Differenz Dc-Ds zwischen den
Außendurchmesser-Abmessungen innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs. Die Reifen der Ausführungsbeispiele 1 und 2 zeigen
Vorteile darin, daß die Verschleißmenge im Außenabschnitt
annähernd gleich der in dem Innenabschnitt und die
Steuerbarkeit verbessert ist.
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Im Gegensatz dazu besitzt der Reifen des Vergleichsbeispiels
1 ein großes Verhältnis der effektiven
Bodenberührungsflächen
und eine kleine Differenz zwischen den
Außendurchmessergrößen im Vergleich zu denen der Reifen nach
Ausführungsbeispiel 1 und 2. Die Reifen des Vergleichsbeispiels 1 hatten
den Nachteil, daß die Verschleißgröße in dem Außenabschnitt
bemerkenswert groß und die Steuerbarkeit ebenso
verschlechtert war.
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Jeder Reifen der Vergleichsbeispiele 2 und 3 besaß eine
kleinere Differenz der Außendurchmesser-Abmessungen als die
Reifen der Ausführungbeispiele 1 und 2, und jedes
Vergleichsbeispiel 2 und 3 wies eine schlechte Steuerbarkeit auf.
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Bei dem Reifen des Vergleichsbeispiels 4 war das Verhältnis
der effektiven Bodenberührungsflächen und die Differenz
zwischen den Außendurchmesser-Abmessungen kleiner als bei den
Reifen der Ausführungsbeispiele 1 und 2. Der Reifen des
Vergleichsbeispiels 4 zeigte ein großes Verschleißausmaß am
Innenabschnitt und eine verschlechterte Steuerbarkeit.
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Der Reifen des Vergleichsbeispiels 5 besaß ein größeres
Verhältnis der effektiven Bodenberührungsflächen als die Reifen
der Ausführungsbeispiele 1 und 2. Der Reifen des
Vergleichsbeispiels 5 hatte den Nachteil, daß die Verschleißgröße im
Außenabschnitt bemerkenswert groß war.
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Der Reifen des Vergleichsbeispiels 6 besaß ein kleineres
Verhältnis der effektiven Bodenberührungsflächen als die Reifen
der Ausführungsbeispiele 1 und 2. Der Reifen des
Vergleichsbeispiels 6 hatte den Nachteil, daß die Verschleißgröße im
Innenabschnitt groß war.
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Der Reifen des Vergleichsbeispiels 7 besaß ein größeres
Verhältnis der effektiven Bodenberührungsflächen als die Reifen
der Ausführungsbeispiele 1 und 2. Das Vergleichsbeispiel 7
besaß ein bemerkenswert großes Verschleißausmaß in dem
Außenabschnitt und die Steuerbarkeit war verschlechtert.
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Jeder Reifen der Vergleichsbeispiele 8 und 9 hatte eine
größere
Differenz zwischen den Außendurchmesser-Abmessungen als
die Reifen der Ausführungsbeispiele 1 und 2.
Vergleichsbeispiele 8 und 9 hatten den Nachteil, daß das Verschleißausmaß
in dem Außenabschnitt groß und die Steuerbarkeit schlecht
war.
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Der Reifen des Vergleichsbeispiels 10 hatte ein kleines
Verhältnis der effektiven Bodenberührungsflächen und eine große
Differenz zwischen den Außendurchmesser-Abmessungen im
Vergleich zu den Reifen der Ausführungsbeispiele 1 und 2. Das
Vergleichsbeispiel 10 zeigte die Nachteile, daß das
Verschleißausmaß am Innenabschnitt groß und die Steuerbarkeit
verschlechtert war.
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Die Verteilung der Verschleißenergie für jeden Reifen nach
Ausführung 2 und den Vergleichsbeispielen 1, 5 und 7 sind
durch die Symbole I, II, III und IV in Fig. 6 bezeichnet.
Die Verschleißenergie wurde gemessen bei +0,6º Sturzwinkel
und 1º Vorspur.
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Wie sich aus Fig. 6 ergibt, tritt bei den Reifen der
vorliegenden Erfindung eine kleinere Änderung der
Verschleißenergie in Breitenrichtung des Laufstreifens auf als bei den
Reifen der Vergleichsbeispiele 1, 5 und 7, so daß die
Änderung der Verschleißgröße in jedem Abschnitt in der
Breitenrichtung des Laufstreifens reduziert war.
Tabelle 1
Muster
Prüfmarke