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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
radialen Luftreifen, in welchem die
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit verbessert ist, ohne Fahrkomfort zu
opfern.
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In Übereinstimmung mit der kürzlich entstandenen
Tendenz von Hochleistungsautos in Richtung auf höhere
Laufgeschwindigkeit und höhere Motorleistung sind radiale
Gürtelreifen mit niedrigem Aspektverhältnis weit
verbreitet.
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In radialen Gürtelreifen beginnt das
Gürtellagentrennungsversagen im allgemeinen von den Rändern des
Gürtels aus, weil die die
Hochgeschwindigkeitsreifenrotation begleitende Zentrifugalkraft und die
Scherverformung aufgrund wiederholter Deformation an den
Gürtelrändern konzentriert ist, und als eine Folge wird die
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit des Reifens in großem
Maß reduziert.
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Auf der anderen Seite ist die Wärmeerzeugung während
des Hochgeschwindigkeitslaufens insbesondere in den
Schulterbereichen hoch, was die Gürtellagentrennung
beschleunigt und demgemäß die
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit weiter verringert.
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Vorhergehende Bemühungen, um die
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit zu verbessern, umfassen die Anordnung einer
zusätzlichen verstärkenden Schicht außerhalb des
Gürtels, was die Breite des Gürtels erhöht, und die
Verwendung eines gefalteten Randaufbaus für die Gürtellage.
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Derartige herkömmliche Mittel erhöhen jedoch die
Steifigkeit des Reifens, was die Verschlechterung des
Fahrkomforts zur Folge hat.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Hochgeschwindigkeitsradialreifen zu schaffen, in
welchem die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit verbessert
ist, ohne den Fahrkomfort zu opfern, indem das Profil
der Reifenschulterregionen in einem spezifischen Umriß
festgelegt wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt
ein Hochgeschwindigkeitsradialreifen eine radiale
Karkasse, die sich um die Wulstkerne herum nach oben
dreht, und einen Gürtel mit zwei Kreuzlagen, die
zwischen der Karkasse und einer Gummilauffläche angeordnet
sind, worin unter einer Standardbedingung, in welcher
der Reifen auf einer vorgesehenen Felge aufgezogen und
zu einem vorgesehenen Druck aufgepumpt und nicht
belastet wird, die effektive Gürtelbreite BW nicht kleiner
als 0,7 mal und nicht mehr als 0,85 mal der maximalen
Reifenguerschnittsbreite SW und mehr als die
bodenberührende Breite TW beträgt, wobei die effektive
Gürtelbreite BW der axiale Abstand zwischen den Rändern U
des Teils ist, in welchem zumindest zwei Kreuzlagen
existieren, und die bodenberührende Breite TW der axiale
Abstand zwischen zwei Punkten B auf der Laufflächen-
Oberfläche ist, die den Rändern der bodenberührenden
Fläche unter der belasteten Bedingung entsprechen, in
welcher der Reifen auf der vorgesehenen Felge
aufgezogen ist und zu dem vorgesehenen Druck aufgepumpt und zu
der vorgesehenen Reifenlast belastet ist; und unter
dieser Standardbedingung wird der Schulterbereich D des
Reifenprofils, der sich von dem Punkt B zu einem Punkt
C durch einen Punkt E dazwischen erstreckt, durch einen
Bogen mit einem einzigen Krümmungsradius R nicht
weniger als 0,15 mal der maximalen
Reifenquerschnittsbreite SW gebildet, wobei der Punkt C bei der gleichen
radialen Höhe wie die Mitte der Dicke des Gürtels an
dem Rand U positioniert ist, und der Punkt E bei dem
gleichen axialen Abstand von dem Reifenäquator A wie
der Rand U positioniert ist.
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Deshalb wird das Ausmaß der Deformation in dem
Schulterbereich D von einem bodenberührenden Zustand zu einem
nicht bodenberührenden Zustand verringert, wodurch die
Wärmeerzeugung verringert wird und die
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit verbessert wird, ohne Fahrkomfort zu
opfern.
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Weiter wird das Verhältnis (ta/tb) der
Laufflächen-Gummidicke ta bei dem Reifenäquator A zu der Laufflächen-
Gummidicke (tb) an dem Punkt B vorzugsweise so
eingestellt, daß es nicht weniger als 1,2 beträgt, wodurch
der Fahrkomfort verbessert wird, ohne die
wärmeerzeugungssteuernde Fähigkeit zu opfern.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nun im Detail beschrieben mit Bezug auf die
Zeichnungen, in welcher:--
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht ist, die eine
rechte Hälfte eines
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
unter der Standardbedingung zeigt;
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Fig. 2 ein Diagramm ist, das schematisch das
Reifenprofil davon zeigt:
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Fig. 3 ein Graph ist, der eine Beziehung
zwischen dem R/SW-Verhältnis und der
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit
zeigt; und
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Fig. 4 ein Diagramm ist, das schematisch das
Profil eines anderen
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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In den Fig. 1 und 2 befindet sich ein
Hochgeschwindigkeitsradialreifen 1 unter der Standardbedingung, in
welcher der Reifen auf eine vorgesehene Felge 30
aufgezogen und zu einem vorgesehenen inneren Druck aufgepumpt
ist.
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Der Reifen hat ein Paar von Wulstteilen 3, ein
Laufflächenteil und Seitenwandteile 4 und umfaßt ein Paar
von Wulstkernen 2, die in jedem Wulstteil angeordnet
sind, eine Karkasse 7 mit Kordlagen, die sich zwischen
den Wulstteilen durch die Seitenwandteile und den
Laufflächenteil erstrecken und um die Wulstkerne von der
axialen Innenseite zu der Außenseite davon nach oben
gedreht sind, um zwei nach oben gedrehte Teile 7B und
einen Hauptteil 7A zu bilden. Eine Gummilauffläche 5
und Gummiseitenwände 4 sind an der Außenseite der
Karkasse angeordnet und eine Gürtelschicht 9 ist zwischen
der Karkasse und dem Laufflächenteil angeordnet.
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In diesem Ausführungsbeispiel beträgt das
Aspektverhältnis des Reifens nicht mehr als 70 %.
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Die Karkasse 7 in diesem Beispiel ist aus zwei Lagen 7a
und 7b von organischen Faserkorden --- z.B. Nylon,
Polyester, aromatische Polyamide o.dgl. ---
zusammengesetzt, die bei Winkeln von 75 bis 90 Grad zu der
radialen Richtung gelegt sind.
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In jeder der nach oben gedrehten Karkassenteile 7b ist
das in axialer Weise äußere nach oben gedrehte Teil 7a1
über den radial äußeren Rand des axial inneren nach
oben gedrehten Teils 7b1 verlängert, um so diesen Rand
zu überdecken und in dem Bereich des maximalen
Reifenquerschnittsbreitenpunktes unter der Standardbedingung
abgeschlossen.
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Jeder Wulstteil ist mit einem Wulstscheitel 10 zwischen
dem Karkassenhauptteil 7a und dem nach oben gedrehten
Teil 7b versehen.
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Der Wulstscheitel 10 ist aus einem Hartgummi mit einer
JIS-A-Härte von z.B. 65 bis 90 hergestellt und
erstreckt sich radial nach außen und in verjüngender
Weise von dem Wulstkern.
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Der Wulstscheitel erhöht die laterale Steifigkeit des
Reifens in Zusammenwirkung mit dem oben genannten, hoch
nach oben gedrehten Karkassenlagenaufbau.
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Weiter ist das Wulstteil mit wulstverstärkenden
Schichten 11a und 11b, die aus Korden, z.B. aromatischen
Polyamid-Korden, hergestellt sind, und einem
Felgen-Wulstschutzstreifen 12 versehen.
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Die Schicht 11a ist entlang des Wulstkerns und des
Wulstscheitels so angeordnet, um den Wulstkern und den
radial inneren Teil des Wulstscheitels einzuwickeln,
und die Schicht 11b ist entlang der axialen Außenseite
des radial äußeren Teils des Wulstscheitels angeordnet.
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Das Felgenwulstreibeband 12 ist entlang des Profils des
Wulstteils angeordnet, um die Wulstoberfläche am
Scheuern zu hindern.
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Die oben genannte Gürtelschicht 9 umfaßt eine Vielzahl
von Gürtellagen paralleler Korde, in diesem Beispiel
zwei Gürtellagen 9a und 9b, die in entgegengesetzten
Richtungen mit Bezug auf den Reifenäquator angeordnet
sind.
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Der Gürtellagenkordwinkel ist in dem Bereich von 10 bis
30 Grad zu der Umfangsrichtung des Reifens eingestellt,
um so einen starren dreieckigen Kordaufbau in
Zusammenwirkung mit den Karkassenlagenkorden zu bilden.
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Beide, die Gürtellagen 9a und 9b, sind breiter als die
bodenberührende Breite TW und die radial innere Lage 9a
ist breiter als die äußere Lage 9b. Hier ist die
bodenberührende Breite TW des Reifens der axiale Abstand,
gemessen unter der Standardbedingung zwischen den Punkten
B, die den Rändern der bodenberührenden Fläche des
Laufflächenteils in dem bodenberührenden Fleck unter einer
belasteten Bedingung entsprechen, in welcher der Reifen
auf die vorgesehene Felge 30 aufgezogen und zu dem
vorgesehenen Druck aufgepumpt und mit der vorgesehenen
Last belastet wird.
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In anderen Worten ist die effektive Gürtelbreite BW
größer als die bodenberührende Breite TW, wodurch der
Gürtel über die gesamte Breite des Laufflächenteils
verstärkt. Hier ist die effektive Gürtelbreite BW der
axiale Abstand, gemessen unter der Standardbedingung
zwischen den Rändern U des wirksamen Teils des Gürtels,
d.h. der Teil, in welchem zumindest zwei Kreuzlagen
(Gürtel lagen) existieren.
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Demgemäß ist in der Gürtelschicht in diesem Beispiel
die effektive Gürtelbreite BW die Breite der inneren
Gürtellage 9b.
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Diese effektive Gürtelbreite BW ist eingestellt, nicht
mehr als 0,85 mal und nicht weniger als 0,7 mal,
bevorzugtererweise nicht weniger als 0,75 mal der maximalen
Reifenquerschnittsbreite SW zu sein.
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Wenn die Breite BW weniger als 0,7 mal ist, wird der
Effekt des Gürtels auf die Seitenwandteile verringert
und so nimmt in dem Schulterbereich die radial nach
außen gerichtete Ausdehnung aufgrund der
Hochgeschwindigkeitsrotation und des Aufpumpens zu, wodurch der
Bodenkontaktdruck partiell erhöht wird und somit die
Wärmeerzeugung in der Reifenschulter. Umgekehrterweise
wird, wenn die Breite BW größer als 0,85 mal ist, die
Reifensteifigkeit in exzessiver Weise, so daß der
Fahrkomfort beeinträchtigt wird.
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Für die Gürtellagenkorde in diesem Beispiel werden
Stahlkorde verwendet, aber Hoch-Modul-Korde, deren
anfänglicher Modul nicht weniger als 2500 kgf/cm²
beträgt, z.B. organische Faserkorde wie aromatische
Polyamidfasern, Karbonfasern u.dgl. oder anorganische
Faserkorde, wie Glasfasern und andere metallische Drähte
können in Übereinstimmung mit den geforderten
Charakteristiken verwendet werden.
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Weiter kann es möglich sein, neben einem einzelnen
Material möglich sein, zwei oder mehr Arten von Material
für den Gürtelkord zu verwenden, und es ist möglich,
verschiedene Kordmaterialien für jede der Gürtellagen
zu verwenden.
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Zwischen dem Gürtelrand und der Karkasse ist eine
Kissenschicht 13 angeordnet, die aus einem weichen Gummi
hergestellt ist, um die Spannungskonzentration an den
Gürtelrändern zu mäßigen.
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Weiter umfaßt die Gürtelschicht 9 in diesem
Ausführungsbeispiel ein Band 15, das in radialer Weise außerhalb
der Gürtellagenschicht angeordnet ist.
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Das Band ist aus zumindest einer Lage von organischen
Faserkorden zusammengesetzt, die im wesentlichen
parallel zu der Umfangsrichtung des Reifens gelegt sind.
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In diesem Beispiel werden Nylonkorde für die
Bandlagenkorde verwendet und das Band ist aus einem Paar von
engen Bandlagen 15a zusammengesetzt, von denen je eins
auf den Randteilen der Gürtellagenschicht angeordnet
ist, und einer breiten Bandlage 15b, die auf den engen
Bandlagen und dem verbleibenden Teil der Gürtellage-
Schicht angeordnet ist, um so die ganze Breite der
Gürtellage-Schicht zu überdecken.
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Fig. 2 zeigt die Festlegung des Reifenprofils gemäß der
vorliegenden Erfindung, wobei die Punkte B den Rändern
der bodenberührenden Fläche der Lauffläche in dem
bodenberührenden Fleck unter der belasteten Bedingung, wie
oben erklärt, entsprechen, und ein Punkt C ein Schnitt
zwischen dem Reifenprofil und einer geraden Linie 11
ist, die parallel zu der axialen Richtung des Reifens
von der dicken Mitte bei dem oben genannten Rand U des
effektiven Teils des Gürtels gezogen ist, und ein Punkt
E ist ein Schnitt zwischen dem Reifenprofil und einer
geraden Linie 12, die in einem rechten Winkel zu der
Linie 11 von der gleichen Dickenmitte gezogen ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der
Schulterbereich D des Profils zwischen den Punkten B und C
insbesondere festgelegt wie folgt:
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Der Schulterbereich D ist durch einen Bogen, der durch
die oben genannten drei Punkte B, E und C tritt, mit
einem einzelnen Krümmungsradius R gebildet; und
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das Verhältnis R/SW des Radius R zu der maximalen
Reifenquerschnittsbreite SW ist eingestellt, nicht weniger
als 0,15 zu sein, wodurch die Wärmeerzeugung in diesem
Schulterteil gesteuert wird, um die
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit des Reifens zu verbessern.
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Weiter wird die Laufflächengummidicke, gemessen aus der
Laufflächenstirn zur Gürtellage graduell in Richtung
auf die Laufflächenmitte aus der Laufflächenschulter
erhöht, während die Dicke (tb) an dem Punkt B auf einem
gewöhnlichen Niveau gehalten wird, und das Verhältnis
(ta/tb) der Dicke (ta) an dem Reifenäquator A zu der
Dicke (tb) an dem Punkt B beträgt nicht weniger als
1,2, und liegt bevorzugterer Weise in dem Bereich von
1,4 bis 1,6.
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So wird der Kisseneffekt des Laufflächengummis erhöht,
um den Fahrkomfort zu verbessern, ohne
wärmeerzeugungssteuernden Effekt des oben erklärten spezifizierten
Profils zu opfern, d.h. der Fahrkomfort wird signifikant
erhöht, ohne die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit zu
opfern.
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Das oben genannte optimale Profil für den
Reifenschulterbereich hat sich als verwendbar erwiesen durch
die Resultate einer großen Anzahl von Tests, die durch
den Erfinder ausgeführt wurden.
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Die Fig. 3 zeigt die Ergebnisse einer Reihe von Tests,
die mit einem Reifen der Größe 225/50R16 durchgeführt
wurden. Dieser Graph zeigt die Beziehung zwischen dem
R/SW-Verhältnis und der
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit.
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Hier wurde die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit durch
die Laufgeschwindigkeit evaluiert, bei welcher
Laufflächenversagen auftrat, wenn der Reifen auf einer
1707,6 mm Durchmesser Testtrommel lief, während die
Laufgeschwindigkeiten in Schritten von 10 km/h alle 20
Minuten ausgehend von einer anfänglichen
Geschwindigkeit
von 210 km/h erhöht wurde.
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Die Testbedingungen waren wie folgt:
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Die Testreifen hatten den in Fig. 1 gezeigten
Reifenaufbau.
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Das BW/SW-Verhältnis in jedem Reifen war 0,84, die
verwendete Felge war eine gewöhnliche Felge der Größe
16X7JJ,
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der Luftdruck betrug 2,6 kgf/cm²,
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die Reifenlast betrug 80 % der vorgesehenen Last
(580 kg),
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der Sturzwinkel betrug 3 Grad und
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der Schlupfwinkel betrug 0 Grad.
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In Fig. 3 sind die evaluierten Ergebnisse beruhend auf
der Annahme normalisiert, daß die Beständigkeit des
Reifens mit R/SW-Verhältnis von 0,1 100 ist.
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Die Testergebnisse zeigen, daß die
Hochgeschwindigkeits-Beständigkeit signifikant erhöht wurde, wenn das
R/SW-Verhältnis 0,15 überschritt.
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Weitere Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt,
welche Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und
Fahrkomfortergebnisse auf Reifen von verschiedenen Größen aber alle
mit einem ähnlichen Aufbau zu jenem zeigt, der in Fig.
1 gezeigt ist.
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Das Testverfahren für die
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit war das gleiche wie oben erklärt und die
Fahrkomforttests waren sensorische Tests für die Härte beim
Fahren auf einem Testkurs. In Tabelle 1 sind die
Ergebnisse durch einen Index angezeigt, der auf der Annahme
beruht, daß der Referenzreifen 1 100 ist.
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Es ist ersichtlich aus der Tabelle 1, daß die
Beispielreifen sowohl in der Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit
als auch im Fahrkomfort verbessert wurden.
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Die vorliegende Erfindung hindert die Schulterregionen
D nicht daran, mit Vorstülpungen oder Einsenkungen
versehen zu sein, solange das Schulterprofil im
wesentlichen ungestört bleibt. Zum Beispiel können eine enge
Rille oder Lamelle, in Umfangsrichtung
diskontinuierliche Rillen, eine dünne Umfangsrippe usw. in diesem
Bereich gebildet sein. Fig. 4 zeigt einen derartigen
Fall, in welchem ein konkaver Teil S2 in dem Teil Q um
den Punkt C gebildet ist, und als eine Folge davon
existiert der Punkt C auf einer gedachten Linie S3, die
ausgezogen ist, um glatt mit dem Umriß S1 des Reifens
verbunden zu sein.
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Wie oben beschrieben ist in der vorliegenden Erfindung
das Profil der Reifenschulterbereiche axial außerhalb
der Bodenkontaktfläche in spezifischer Weise
festgelegt, um das Ausmaß der Gummideformation in diesen
Bereichen zu vermindern. Demgemäß wird die Wärmeerzeugung
verringert und die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit
wird auf effektive Weise verbessert.
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Weiter verschlechtert sich der Fahrkomfort nicht, weil
die Verbesserung in der
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit nur durch den Profilwechsel erreicht wird. Daher
ist es möglich, die oben genannten herkömmlichen
Verfahren für die Verbesserung der
Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit zu verwenden, z.B. einen gefalteten Randaufbau
für die Gürtellage zusammen mit dieser Erfindung zu
verwenden.
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Weiter wird, indem das Laufflächengummi in dem
Kronenteil dicker als in den Schulterteilen hergestellt wird,
der Fahrkomfort verbessert, während die verbesserte
Wärmeerzeugungs-Eigenschaft aufrechterhalten wird. Dies
ist daher auch effektiv, wenn es zusammen mit den oben
genannten herkömmlichen Verfahren angewendet wird.
TABELLE 1
Reifengröße
Verhältnis
Hochgeschwindigkeits-Bestandigkeit
Fahrkomfort