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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schwerlastdruckluftreifen und, genauer gesagt,
auf einen Schwerlastdruckluftreifen, der in der Lage ist, die ursprünglichen Brems- und
Fahreigenschaften selbst nach der Hälfte der Verschleißdauer im wesentlichen aufrechtzuerhalten.
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Es gibt einen Schwerlastdruckluftreifen mit einem Laufflächenmuster bzw. einer
Laufflächenstruktur, bei welchem die Lauffläche mit einer Mehrzahl von Reihen von Rippen oder Blöcken
ausgebildet ist, welche durch zumindest zwei Hauptnuten voneinander getrennt sind, welche sich
in Umfangsrichtung des Reifens erstrecken. Für den Reifen dieser Art ist es bekannt, daß die
Bremseigenschaften und die Fahreigenschaften des Reifens verbessert werden können durch
Ausbilden einer Anzahl von dünnen Meridiannuten oder -kerben mit einem vorbestimmten Abstand
entlang der Umfangsrichtung in den Rippen oder Blockreihen.
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Gemäß den generellen Eigenschaften von Schwerlastdruckluftreifen verschleißt jedoch der
zentrale Bereich der Lauffläche schneller als der Schulterbereich, insbesondere wenn der Reifen
auf einem Antriebsrad montiert ist. Deshalb besteht bei den Reifen, welche, wie oben erwähnt,
die dünnen (schmalen) Einkerbungen bzw. Einschnitte haben, das Problem, daß die durch die
Einkerbungen hervorgerufenen günstigen Brems- und Fahreigenschaften zum Zeitpunktder Hälfte
der Verschleißdauer oder danach, wenn der Verschleiß der Lauffläche bis zu 50 % oder mehr
fortgeschritten ist, nicht mehr vorhanden sind.
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Ein bekannter Reifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist z.B. In der US-A-2,821,231
dargestellt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwerlastdruckluftreifen bereitzustellen, der in
der Lage ist, die ursprünglichen Brems- und Antriebs- bzw. Fahreigenschaften, welche durch die
Einkerbungen bzw. Einschnitte hervorgerufen werden, im wesentlichen auch nach der halben
Verschleißdauer noch aufrechterhält.
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Weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwerlastdruckluftreifen bereitzustellen,
bei welchem vermieden werden kann, daß er an den Einkerbungsrändem einreißt, wobei die
Eigenschaft, daß die ursprünglichen Brems- und Fahreigenschaften selbst nach der halben
Verschleißdauer im wesentlichen aufrechterhalten werden, beibehalten werden soll.
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Um die vorstehend präzisierten Ziele zu erreichen, ist gemäß der Erfindung ein Druckluftreifen
vorgesehen, der zumindest eine Reihe von Vorsprüngen aufweist, die auf einer Lauffläche
ausgebildet sind, so daß sie Rippen oder Blöcke aufweisen, weiche durch zumindest zwei
Hauptnuten voneinander getrennt sind, welche sich in Umfangsrichtung des Reifens erstrecken
und die im Zentralbereich der Lauffläche und in einem der Schulterbereiche auf den beiden Seiten
des Zentralbereiches der Lauffläche angeordnet sind, wobei jede Reihe von Vorsprüngen mit einer
Vielzahi von Meridiankerben ausgebildet ist, welche unter einem vorbestimmten Abstand in
Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind. Die Tiefe dc der Einkerbungen, die in der
Vorsprungsreihe des Laufflächenzentralbereiches ausgebildet sind, ist größer als die Tiefe ds der
Einkerbungen, die in den Vorsprungsreihen der Laufflächenschulterbereiche ausgebildet sind. Die
Gesamtfläche SS der Vorsprungsflächen der Einkerbungen der Vorsprungsreihen der
Laufflächenschulterbereiche, gemessen in einem Meridianschnitt, ist größer als die Gesamtfläche Sc der
Vorsprungsbereiche der Einkerbungen der Vorsprungsreihe des Laufflächenzentralbereiches in
einem Meridianschnitt.
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Da die Tiefe dc der Einkerbungen, welche in der Vorsprungsreihe des Laufflächenzentralbereiches
ausgebildet sind, größer gemacht ist als die Tiefe ds der Einkerbungen, welche in den
Vorsprungsreihen der Laufflächenschulterbereiche ausgebildet sind, kann die zuerst erwähnte
Tiefe selbst nach einer mittleren Verschleißdauer, bei weicher die Lauffläche um 50 % oder mehr
verschlissen bzw. abgefahren ist, im wesentlichen gleich der letzterwähnten Tiefe gehalten
werden. Im Ergebnis kann der Reifen die guten Brems- und Fahreigenschalten selbst nach einer
mittleren Verschleißdauer noch aufweisen.
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Da darüberhinaus die Gesamtfläche Ss derjenigen Vorsprungsflächen der Kerben der
Vorsprungsreihen der Laufflächenschulterbereiche, die man in einem Meridianschnitt nimmt,
größer als die Gesamtfläche Sc der Vorsprungsflächen der Einkerbungen der Vorsprungsreihe
des Laufflächenzentralbereiches in einem Meridianschnitt ist, kann man verhindern, daß der
Reifen an den Kanten bzw. Rändern der Kerben in dem Laufflächenzentralbereich einreißt. Mit
anderen Worten, lediglich die Vergrößerung der Tiefe der dünnen Einschnitte bzw. Einkerbungen
in dem Laufflächenzentralbereich würde die Steifigkeit bzw. Festigkeit der Rippe oder des Blockes
in dem Laufflächenzentralbereich vermindern, so daß die Einkerbungen an ihren Kanten durch
die Scherkräfte eingerissen würden, die sie von der Straßenoberfläche aufnehmen, wenn der
Reifen gebremst oder angetrieben wird. In der vorliegenden Erfindung wird jedoch das Problem
der Ausbildung von Rissen dadurch gelöst daß die Dichte der schmalen Einkerbungen in dem
Laufflächenzentralbereich und den Laufflächenschulterbereichen unterschiedlich gemacht wird.
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Figur 1A ist eine Draufsicht von oben, welche eine linke Hälfte der Lauffläche eines
Schwerlastdruckluftreifens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
gesehen in Umfangsrichtung des Reifens, vom Reifenzentrum CL aus;
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Figur 1B ist eine Schnittansicht mit eine Sicht in Richtung der Pfeile IB - IB in Figur 1A;
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Figur 2A ist eine Draufsicht von oben, welche einen Abschnitt der Lauffläche eines
Schwerlastdruckluftreifens gemäß einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, mit einer Sicht auf die Fläche in Umfangsrichtung des
Reifens; und
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Figur 2B ist eine Schnittansicht, mit einer Sicht in Richtung der Pfeile IIB - IIB in Figur 2A.
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Bei einem Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Zentralbereich ein Bereich, der 50 %
der Abwicklungsbreite TDW der Lauffläche auf einer Laufflächenzentrallinie CL ausmacht bzw.
abdeckt. Die Laufflächenschulterbereiche, die an den beiden Seiten des
Laufflächenzentralbereich es ausgebildet sind, decken je 25 % der Laufflächenabwicklungsbreite ab.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung müssen jedoch darüberhinaus die in den Vorsprungsreihen
ausgebildeten Einkerbungen bezüglich ihrer Tiefen oder Vorsprungsflächen zwischen dem
Laufflächenzentralbereich und den Laufflächenschulterbereichen verglichen werden. Wenn in
diesem Fall die Vorsprungsreihen mit den Kerben sich sowohl über den Zentralbereich als auch
über die Schulterbereiche hinweg erstrecken, wird für den Vergleich angenommen, daß alle
Vorsprungsreihen zu dem Bereich gehören, der die größere Flächenausdehnung hat
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Wie in den Figuren 1A und 1B dargestellt ist, ist der Schwerlastdruckluftreifen in seiner Lauffläche
mit einer Laufflächenzentrallinie CL und insgesamt drei Hauptnuten 1 ausgebildet: und zwar eine
entlang der Laufflächenzentrallinie CL und zwei an den beiden Seiten, die sich im Zickzack in
Umfangsrichtung des Reifens erstrecken. Die drei Hauptnuten 1 teilen die Laufoberfläche in zwei
Reihen von Rippen 2 in dem Laufflächenzentralbereich und je eine Reihe von Rippen 3 in jedem
der Laufflächenschulterbereiche auf der rechten und der linken Seite. Die Rippen 2 in dem
Laufflächenzentralbereich sind mit einer Anzahl von dünnen Meridiankerben 4 ausgebildet, die
unter einem vorbestimmten Abstand voneinander in Umfangsrichtung des Reifens angeordnet
sind. In ähnlicher Weise sind die Rippen 3 in den Laufflächenschulterbereichen ebenfalls mit einer
Anzahl von scmale Meridianeinschnitten bzw. -kerben 5 ausgebildet, die unter einem
vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind.
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Bei dem so ausgebildeten Laufflächenmuster, sind die Tiefen dc der in den Rippen 2 des
Laufflächenzentralbereiches ausgebildeten Kerben 4 und die Tiefe ds der Kerben 5, die in den
Rippen 3 der Laufflächenschulterbereiche ausgebildet sind, unterschiedlich, so daß dc > ds.
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Darüberhinaus sind die Abstände der dünnen Einkerbungen 4, die in den Rippen 2 in
Umfangsrichtung ausgebildet sind und der Abstand der dünnen Einkerbungen 5, die in den Rippen
3 in Umfangsrichtung des Reifens ausgebildet sind, unterschiedlich, so daß der Abstand der
ersterwähnten Einkerbungen 4 größer ist als der der zuletzt erwähnten Kerben 5. Aufgrund dieses
Abstandsverhältnisses wird die Gesamtfläche S derjenigen Vorsprungsflächen der Einkerbungen
4 in den Laufflächenschulterbereichen, die man in einem Merdianschnitt erhält und die
Gesamtfläche Sc der Vorsprungsbereiche der Einkerbungen 4 in dem Laufflächenzentralbereich,
gesehen in einem Meridianschnitt, so eingerichtet, daß sie die Beziehung Sc > Sc haben.
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Aufgrund der Beziehung dc > ds zwischen den Einkerbungen 4 in dem Laufflächenzentralbereich
und den Einkerbungen 5 in den Laufflächenschulterbereichen kann die Tiefe der ersterwähnten
Einkerbungen im wesentlichen gleich der Tiefe der zuletzt erwähnten Einkerbungen 5 oder größer
als diese gehalten werden, selbst nach einer mittleren Verschleißdauer, bei welcher die Lauffläche
zu etwa 50 % verschlissen bzw. abgefahren ist. Im Ergebnis können die anfänglichen Brems- und
Fahreigenschaften, die aufgrund der Einkerbungen erzielbar sind, selbst nach der mittleren
Verschleißdauer im wesentlichen aufrechterhalten werden.
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Weil darüberhinaus die Gesamtfläche Sc der vorspringenden Flächen der tieferen Einkerbungen
4, gesehen in einem Meridianschnitt, kleiner ist als die Gesamtfläche Ss der Vorsprungsflächen
der schmaleren bzw. weniger tiefen Einkerbungen 5, wiederum gesehen in einem Meridianschnitt,
behalten die Rippen 2 in dem Laufflächenzentralbereich eine ausreichende Festigkeit. Im Ergebnis
kann man vermeiden, daß die Einkerbungen 4 an ihren Kanten bzw. Rändern einreißen, wie tief
auch immer sie sein mögen.
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Der Schwerlastdruckluftreifen, der in den Figuren 2A und 2B dargestellt ist, entspricht dem Fall,
in welchem die Vorsprungsreihen der Reifenlauffläche keine Rippenreihen, sondern Reihen von
Blöcken sind.
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In dieser Ausführungsform verläuft eine Hauptnut in einer Zickzacklinie entlang der
Laufflächenzentrallinie CL der Lauffläche und zwei Hauptnuten sind im Zickzackverlauf auf den rechten
bzw. linken Seiten der Laufflächenzentrallinie CL in Umfangsrichtung des Reifens angeordnet.
Darüberhinaus sind die benachbarten Hauptnuten 1 über eine Anzahl von Nebennuten 16
miteinander verbunden und die Hauptnut und die Schulterendbereiche sind über eine Anzahl von
Nebennuten 17 miteinander verbunden, so daß zwei Reihen von Blöcken 12 in dem
Laufflächenzentralbereich gebildet werden, während eine Reihe von Blöcken 13 jeweils in dem rechten
und linken Laufflächenschulterbereich ausgebildet ist. Jeder der Blöcke 12 des
Laufflächenzentralbereiches ist mit einer Kerbe 14 versehen, während jeder der Blöcke 13 des
Laufflächenschulterbereiches
mit vier Kerben bzw. Einkerbungen 14 ausgebildet ist. Bei dieser Anordnung
ist deshalb der Abstand der Kerben 14 der Blockreihe 12 in Reifenumfangsrichtung größer als der
der Kerben 15 in der Blockreihe 13.
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Sowohl die zuvor erwähnten Kerben 14 als auch die Kerben 15 werden von der
Laufflächenzentrallinie CL her bis zu den Reifenschulterkanten allmählich flacher bzw. weniger tief, und die zuerst
erwähnten Einkerbungen 14 haben eine durchschnittliche Tiefe (dc), die größer ist als die
durchschnittliche Tiefe (ds) der zuletzt erwähnten Kerben 15. Selbst bei einer mittleren
Verschleißdauer kann die Tiefe der Kerben 14 im wesentlichen gleich der Tiefe oder größer als
die Tiefe der Kerben 15 gehalten werden, um die ursprünglichen Brems- und Fahreigenschaften
selbst nach einer mittleren Verschleißdauer im wesentlichen aufrechtzuerhalten.
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Da darüberhinaus die Kerben 14 und die Kerben 15 die zuvor erwähnte
Abstandsbeziehungsanordnung haben, wird die Gesamtfläche Sc der Vorsprungsbereiche der Nuten 14. weiche die
größere durchschnittliche Tiefe haben, gesehen in einem Meridianschnitt, kleiner als die
Gesamtfläche Ss der Vorsprungsflächen der Nuten 15, welche die kleinere durchschnittliche Tiefe
haben, wiederum gesehen in einem Meridianschnitt. Aufgrund dieser Beziehung haben die Blöcke
12 in dem Laufflächenzentralbereich eine ausreichende Festigkeit um zu verhindern, daß die
Kerben 14 an ihren Kanten einreißen bzw. eingerissen werden.
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Bei dem bisher beschriebenen Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Kerben sowohl
der Rippen als auch der Blöcke so eingestellt, daß sie eine Nutbreite bzw. Kerbenbreite von 0,1
bis 1 mm haben und eine Nuttiefe bzw. Kerbentiefe, die zwischen 50 % und 100 % der Tiefe der
Hauptnuten liegt. Darüberhinaus liegt der Abstand der Kerben, die in der Vorsprungsreihe des
Laufflächenzentralbereiches liegt, vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 5 bis 15 % der
Abwicklungsbreite TDW der Reifenlauffläche.
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Der zuvor erwähnte Effekt der vorliegenden Erfindung im Betrieb (des Reifens) kann besonders
herausgestellt werden bei einem Reifen, der ein Aspektverhältnis von 0,8 oder mehr hat und der
an einem Antriebsrad verwendet werden soll. Darüberhinaus kann die vorliegende Erfindung
sowohl auf Radialreifen als auch auf Diagonalreifen angewendet werden.
Beispiele:
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Es wurden drei Arten von Radialreifen mit der üblichen Größe 10.00-20 14PR unter den folgenden
verschiedenen Bedingungen, jedoch mit einem gemeinsamen Laufflächenmuster hergestellt, wobei
zwei Reihen von Rippen in dem Laufflächenzentralbereich und je eine Reihe von Rippen in jeder
der beiden Laufflächenschulterbereiche ausgebildet wurden.
Reifen A gemäß der Erfindung:
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Kerben der Rippen im Laufflächenzentralbereich:
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Tiefe: 17 mm, Kerbenabstand: 16 mm;
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Kerben der Rippen in den Laufflächenschulterbereichen:
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Tiefe: 12 mm, Kerbenabstand: 10 mm.
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Verhältnis der Vorsprungsflächen (Ss/Sc) der Einkerbungen:
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1,2
Reifen B zum Vergleich:
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Einkerbungen der Rippen in dem Laufflächenzentralbereich:
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Tiefe: 17 mm, Kerbenabstand: 13 mm;
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Kerben der Rippen in den Laufflächenschulterbereichen:
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Tiefe: 12 mm, Kerbenabstand: 13 mm;
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Verhältnis der Vorsprungsflächen (Ss/Sc) der Einkerbungen:
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0,75.
Reifen C zum Vergleich:
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Kerben der Rippen in dem Laufflächenzentralbereich:
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Tiefe: 14 mm, Kerbenabstand: 13 mm;
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Kerben der Rippen in den Laufflächenschulterbereichen:
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Tiefe: 14 mm, Kerbenabstand: 13 mm;
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Verhältnis der Vorsprungsflächen (Ss/Sc) der Einkerbungen:
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0.96.
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Die Radialreifen dieser drei Arten wurden im Hinblick auf ihre Bremsfähigkeit, ihre Fahr- bzw.
Antriebseigenschaften bzw. -fähigkeiten und die Eigenschaften der Rißbeständigkeit unter den
folgenden Bedingungen gemessen, wie im folgenden aufgelistet:
Bremseigenschaften:
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Die Reifen wurden auf allen Rädern eines großen Fahrzeuges montiert. Dieses Fahrzeug wurde
auf einer nassen Straßenfläche, ausgehend von einer Fahrgeschwindigkeit von 40 km/h,
gebremst, um die Bremsfähigkeit, ausgedrückt als reziproker Wert des Bremsweges, zu ermitteln.
Die Ergebnisse werden als Index angezeigt mit einem Index 100 für den Reifen A gemäß der
vorliegenden Erfindung. Ein höherer Index bedeutet eine noch ausgezeichnetere Bremsfähigkeit.
Fahr- bzw. Antriebseigenschaften:
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Die Reifen wurden auf den Antriebsrädern eines großen Fahrzeuges montiert. Dieses Fahrzeug
wurde entlang eines konstanten Abschnittes eines Hügels mit einer Anfangsgeschwindigkeit von
30 km/h aufwärts gefahren, um die Antriebsfähigkeit als Kehrwert der benötigten Zeitdauer
auszudrücken. Die Ergebnisse wurden mit einem Index 100 für den Reifen A gemäß der
vorliegenden Erfindung angegeben. Ein höherer Index bedeutet eine noch bessere
Antriebsfähigkeit bzw. noch bessere Antrlebseigenschaften.
Antiriß- bzw. Rißfestigkeitseigenschaften:
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Die Reifen wurden auf den Antriebsrädern eines großen Fahrzeuges montiert. Nach einer Fahrt
von 15.000 km auf einem Kurs, der ein häufiges wiederholtes Bremsen und Beschleunigen bzw.
Antreiben erforderte, wurden die Anzahlen der Risse an den Rändern bzw. Kanten der Kerben
gemessen, um die Rißfestigkeitseigenschaften durch einen Kehrwert der Rißzahl auszudrücken.
Die Ergebnisse wurden durch einen Index 100 für den Reifen A gemäß der vorliegenden
Erfindung angezeigt. Ein höherer Index bedeutet eine bessere Rißfestigkeit.
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Hierbei wurden die Bremsfähigkeit und die Antriebsfähigkeit sowohl für Anfangswerte als auch
nach einer mittleren Verschleißdauer gemessen, bei welcher das Fahrzeug 55.000 km
hauptsächlich auf einer Autobahn gefahren wurde, so daß seine Lauffläche zu etwa 50 %
abgefahren bzw. verschlissen war.
Reifen
Eigenschaften
Bremsfähigkeit
Antriebsfähigkeit
Rißfestigkeitseigenschaften
anfänglich nach mittlerem Verschleiß
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Man sieht aus dieser Tabelle, daß der Reifen A gemäß der Erfindung dem Vergleichsreifen B
bezüglich der Rißfestigkeitseigenschaften überlegen ist, auch wenn er bezüglich der Werte für die
Brems- und die Antriebsfähigkeiten sowohl am Anfang als auch nach der mittleren
Verschleißdauer dem Reifen B gleicht. Man kann ebenso feststellen, daß der Reifen A hinsichtlich
der Anfangswerte für die Brems- und Antriebsfähigkeiten dem Reifen C nach dem Stand der
Technik gleichwertig ist, diesem jedoch bei den Werten nach der mittleren Verschleißdauer für die
Brems- und Antriebseigenschaften und auch bezüglich der Rißfestigkeitseigenschaften überlegen
ist