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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen,
insbesondere einen Luftleerfahrreifen, bei dem die
Luftleerfahrleistung verbessert ist, ohne die
Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit und die Lenkstabilität aufzugeben, um sicher über
eine weite Entfernung zu fahren.
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Um Luftleerfahrleistung für einen Reifen vorzusehen, werden
verschiedene Strukturen, beispielsweise ein festes
elastisches Glied, eine aufpumpbare Struktur, um eine unabhängige
Luftkammer auszubilden und dergl., als ein im
Reifenhauptkörper angeordnetes Belastungsstützglied vorgeschlagen.
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Solche Strukturen sind jedoch besonders in einem
Hochleistungsreifen nicht verwendbar, weil das Reifen- und
Radanordnungsgewicht stark vergrößert wird, und dadurch die
Hochgeschwindigkeitsfahrleistung stark verschlechtert wird.
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Daher wurde in der dem Oberbegriff von Anspruch 1
entsprechenden US-A-5 058 646 ein anderer Vorschlag gemacht, in
dem, um zu verhindern, daß der Reifen unter nicht voll
aufgepumpten Bedingungen von der Felge verschoben wird, der
Reifen mit einer radial einwärts vorspringenden Wulstzehe
und die Felge mit einer mit der Wulstzehe in Eingriff
stehenden Nut versehen wird.
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Infolge des Vorsehens der Wulstzehe nimmt die Dicke des
Wulstabschnittes und die Wulststeifheit zu.
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Andererseits, um die Seitenwandsteifheit zu vergrößern, und
um dadurch die Belastungstragfähigkeit des
Seitenwandabschnittes unter einer nicht voll aufgepumpten Bedingung zu
verbessern, ist eine halbmondförmige dreilagige
Gummistruktur,
deren radial innere Kante im Seitenwandabschnitt über
der Felgenflanschoberseite endet, axial innerhalb der
Karkasse angeordnet, und die Seitenwanddicke nimmt vom
Maximalreifenschnittbreitenpunkt zur Reifenschulter hin ab.
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Ein derartiger Reifen ist wirksam im Vorsehen einer
Luftleerfahrleistung.
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In diesem System ist jedoch die Aufzieh- und Abzieharbeit
schwer, und es muß eine speziell konstruierte Felge für den
Reifen verwendet werden. Daher sind die Reifenbenutzer in
ihrer Freiheit der Felgenauswahl beschränkt, was kommerziell
nicht wünschenswert ist. Es ist vorzuziehen, daß ein Reifen
eher auf einer normalen Felge als auf einer derartigen
speziellen Felge befestigt werden kann.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb einen für
den Gebrauch im Hochgeschwindigkeitssport geeigneten
Luftsicherheitsreifen zu schaffen, der in der Luftleerfahrleistung
verbessert ist, ohne die Hochgeschwindigkeitsfahrleistung
aufzugeben.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen
Luftsicherheitsreifen ohne eine spezielle Wulstzehe zu
schaffen, der auf einer normalen Felge befestigt werden kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein
Luftreifen einen Laufflächenabschnitt, ein Paar axial
beabstandete Wulstabschnitte, ein Paar Seitenwände, die sich
zwischen Laufflächenkanten und den Wulstabschnitten
erstrekken, ein Paar Wulstkerne, von denen einer in jeweils einem
Wulstabschnitt angeordnet ist, eine Karkasse, die sich
zwischen den Wulstabschnitten durch den Laufflächenabschnitt
und Seitenwände erstreckt, und einen Gürtel, der radial
außerhalb der Karkasse angeordnet ist und sich über die
Laufflächenbreite
erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Seitenwand axial innerhalb der Karkasse mit einer inneren
Seitenwandgummischicht (10) vorgesen ist, wobei sich die
innere Seitenwandgummischicht radial einwärts zum
Wulstabschnitt und radial auswärts in den Laufflächenabschnitt
entlang der konvex gekrümmten inneren Oberfläche der Karkasse
erstreckt, die Gesamtdicke des Reifens, gemessen von der
äußeren Oberfläche zur inneren Oberfläche des Reifens,
derart ist, daß die Gesamtdicke (TA) im wesentlichen in einem
Gebiet (S) konstant ist, das als das Gebiet definiert ist,
das sich zwischen einem Maximalbreitenpunkt (A), an dem die
Breite des Reifens ein Maximum im unbelasteten Zustand ist,
und einem 65%-Höhe-Punkt (B), der sich bei einer Höhe (HB)
von 65% der Reifenschnitthöhe (H) befindet, erstreckt,
gemessen jeweils von der Wulstbasislinie (b) im unbelasteten
Zustand, wobei der unbelastete Zustand derart ist, daß der
Reifen auf seiner regulären Felge befestigt und auf seinen
regulären Innendruck aufgepumpt, aber mit keiner
Reifenbelastung belastet ist, und daß die Gesamtdicke (TC), gemessen
an einem Berührungspunkt C, größer als die Gesamtdicke (TA)
im Gebiet (S) ist, wobei der Berührungspunkt (C) als der
Punkt definiert ist, an dem die äußere Oberfläche des
Reifens anfängt die radial äußere Kante des Flansches der
regulären Felge im unbelasteten Zustand zu berühren.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
detailliert in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Reifens gemäß der
vorliegenden Erfindung ist,
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Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht des Reifens
ist, welche die Dicken an den spezifischen Punkten
zeigt,
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Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht des Reifens
ist, die dessen nicht voll aufgepumpten Zustand
zeigt,
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Fig. 4 eine grafische Darstellung ist, die den Zusammenhang
der Luftleerfahrleistung und der Temperatur der
Straßenoberfläche zeigt.
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In Fig. 1 ist ein Luftsicherheitsreifen 1 der vorliegenden
Erfindung für einen Hochleistungssportwagen konstruiert, und
die Reifengröße ist 255/45ZR17. Der Reifen 1 ist ein
Luftleerfahrreifen zur Befestigung auf einer Felge vom AH-Typ
(einer Humpfelge) oder einer normalen Felge (kein Hump und
keine Nut) als eine reguläre Felge R.
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Der Reifen 1 umfaßt einen Laufflächenabschnitt 5, ein Paar
axial beabstandete Wulstabschnitte 3, ein Paar Seitenwände,
die sich zwischen den Laufflächenkanten und den
Wulstabschnitten 3 erstrecken, ein Paar Wulstkerne 2, die jeweils
in jeweiligen Wulstabschnitten 3 angeordnet sind, eine
toroidale Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten
3 erstreckt, und einen Gürtel, der radial außerhalb der
Karkasse 6 und innerhalb einer Gummilauffläche angeordnet ist.
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Das Längenverhältnis von dem Reifen 1, nämlich das
Verhältnis H/W von der Reifenschnitthöhe H zur maximalen
Reifenbreite W, ist kleiner als 0,5 (50%), in dieser
Ausführungsform 0,45 (45%)
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Die Karkasse 6 umfaßt zwei Lagen 6A und 6B von Korden, die
sich zwischen den Wulstabschnitten 3 erstrecken und um die
Wulstkerne 2 von der axialen Innenseite zu deren Außenseite
umgeschlagen sind, um zwei Umschlagabschnitte und einen
Hauptabschnitt zu bilden.
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Die Karkassenkorde in jeder Karkassenlage 6A und 6B sind mit
einem Winkel von 60 bis 90 Grad bezüglich des Reifenäquators
CO radial angeordnet.
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Für die Karkassenkorde können Stahlkorde oder organische
Faserkorde verwendet werden, z.B. Reyon, Polyester, Nylon,
aromatisches Polyamid oder dergleichen.
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In den Seitenwänden 4 ist die Karkasse 6 konvex gekrümmt,
und deren innere Oberfläche ist ebenso konvex gekrümmt, und
zwar beide auswärts von der Reifenluftkammer.
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Der Gürtel in dieser Ausführungsform umfaßt einen
Breakergürtel 7 und einen Bandgürtel 8.
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Der Breakergürtel 7 umfaßt eine radial innere breite Lage
7A, die auf der radialen Außenseite der Karkasse 6
angeordnet ist, und eine radial äußere schmale Lage 7B, die auf der
radialen Außenseite der inneren breiten Lage 7A angeordnet
ist, die sich jeweils über die gesamte Breite des
Laufflächenabschnittes erstrecken.
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Jede der Gürtellagen 7A und 7B ist aus parallelen Korden
zusammengesetzt, die unter einem relativ kleinen Winkel
bezüglich des Reifenäquators CO gelegt sind, um einander zu
kreuzen.
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Für die Breakergürtelkorde werden Stahlkorde oder organische
Korde mit hohem Elastizitätsmodul, z.B. aromatisches
Polyamid, verwendet.
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Es ist möglich organische Korde mit relativ niedrigem
Elastizitätsmodul, z.B. Nylon, Polyester, Reyon oder dergl.
zusammen mit den oben erwähnten Hochmodulkorden zu verwenden.
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Der Bandgürtel 8 umfaßt eine radial innere Lage 8A und eine
radial äußere Lage 8B.
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Die innere Lage 8A umfaßt ein Paar axial beabstandete Teile,
die auf der radialen Außenseite des Breakergürtels 7
angeordnet sind.
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Jeder Teil weist eine axial äußere Kante, die sich axial
auswärts über eine der Kanten des Breakergürtels 7 erstreckt,
und eine axial innere Kante auf, welche bei einer axialen
Entfernung vom Reifenäquator CO von ungefähr 1/4 der
Laufflächenbreite endet.
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Die äußere Lage 8B erstreckt sich über die gesamte Breite
des Laufflächenabschnitts, um die radial äußere Seite der
inneren Lage 8A und einen zentralen Teil der radial äußeren
Seite der Gürtelschicht 7 zu bedecken, und deren Kanten sind
im wesentlichen mit den axial äußeren Kanten der inneren
Lage 8A ausgerichtet.
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Für die Bandgürtelkorde werden organische Faserkorde, z.B.
Reyon, Nylon, Polyester oder dergl. verwendet.
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In jedem Reifenschulterabschnitt ist ein aus einem
Weichgummiverbund hergestelltes Breakerkissen oder Breakerpolster
9 zwischen der Kante des Breakergürtels 7 und der Karkasse 6
angeordnet.
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In jedem der Seitenwandabschnitte 4 ist eine innere
Seitenwandgummischicht 10 auf der Innenseite der Karkasse 6
angeordnet, und eine äußere Seitenwandgummischicht 11 ist auf
der Außenseite der Karkasse 6 angeordnet.
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Die äußere Seitenwandgummischicht 11 weist eine JIS A-Härte
von 55 bis 65 auf.
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Die innere Seitenwandgummischicht 10 nimmt in der Dicke zu
ihren radial inneren und äußeren Kanten hin von ihrem
zentralen Teil ab, und demgemäß ist deren Querschnittsform
allgemein eine Halbmondform.
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Die radial äußere Kante erstreckt sich in den
Laufflächenabschnitt 5 axial einwärts über die Gürtelkante hinaus und
endet unterhalb des Gürtels im Laufflächenschulterbereich 5A.
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Die radial innere Kante erstreckt sich in den Wulstabschnitt
3 und endet axial innerhalb des Wulstkerns 2, um die Dicke
des Wulstabschnittes zu vergrößern und somit die
Wulststeifheit zu vergrößern.
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Unter nicht voll aufgepumpten Bedingungen neigt die
Reifenseitenwand 4 dazu, um die radial äußere Kante seines
Radfelgenflansches RF herumgebogen zu werden, und demgemäß tritt
leicht ein Trennungsdefekt in einem derartigen Gebiet auf.
Daher ist die Reifendicke um die Felgenflanschkante herum
vergrößert, um einer derartigen Biegedeformierung zu
widerstehen.
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In dieser Ausführungsform weist die innere
Seitenwandgummischicht 10 eine doppellagige Struktur auf, die aus einer
axial äußeren Schicht A2 in direkter Berührung mit der
Innenseite der Karkasse und einer axial inneren Schicht A1
zusammengesetzt ist.
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Wie in Fig.1 gezeigt, bildet die axial äußere Schicht A2 das
meiste der inneren Seitenwandgummischicht 10 und erstreckt
sich zwischen den oben erwähnten radial äußeren und inneren
Kanten der Schicht 10.
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Im Vergleich mit der axial äußeren Schicht A2 ist die axial
innere Schicht A1 weich und sehr dünn.
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Die axial innere Schicht A1 ist auf der inneren Oberfläche
der axial äußeren Schicht A2 angeordnet, um sich zwischen
einer Position, die im wesentlichen der radial äußeren Kante
des Wulstkernreiters in der radialen Richtung entspricht,
und einer Position, die im wesentlichen der axial äußeren
Kante des Gürtels in der axialen Richtung entspricht, zu
erstrecken, und dadurch nur den zentralen Teil der inneren
Oberfläche zu bedecken.
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Die axial innere Schicht A1 weist eine JIS A-Härte von 50
bis 70 und einen 100%-Modul von 10 bis 30 kgf/cm² auf, und
deren Dicke ist ungefähr 1 mm.
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Die axial äußere Schicht A2 weist eine JIS A-Härte von 70
bis 90 und einen 100%-Modul von 30 bis 70 kgf/cm² auf. Die
axial äußere Schicht A2 ist härter als die äußere
Seitenwandgummischicht 11.
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Die innere Schicht A1 ist in dem Gebiet angeordnet,
innerhalb dem die Druckbeanspruchung unter einer
Luftleerfahrbedingung am größten ist, um die Druckbeanspruchung zu
mildern. Die innere Schicht A1 verhindert, daß die innere
Oberfläche rissig wird, und die Dauerhaftigkeit wird verbessert.
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In der vorliegenden Erfindung ist die Gesamtdicke des
Reifens, gemessen von der äußeren Oberfläche zur inneren
Oberfläche des Reifens, spezifisch definiert.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Gesamtdicke TA des
Seitenwandabschnittes 4 im wesentlichen konstant in einem Gebiet S.
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Hier ist das Gebiet S so definiert, daß es sich zwischen
einem Punkt (A) und einem Punkt (B) auf der äußeren
Oberfläche des Reifens erstreckt, wo der Punkt (A) der
Maximalbreitenpunkt des Reifens ist, an dem die maximale Breite (W) des
Reifens im unbelasteten Zustand liegt, und der Punkt (B),
der 65%-Höhe-Punkt ist, der sich bei einer Höhe (HB) von 65%
der Reifenschnitthöhe (H) befindet, jeweils gemessen von der
Wulstbasislinie (b) unter dem unbelasteten Zustand, in dem
der Reifen auf seiner regulären Felge R befestigt und auf
seinen regulären Innendruck aufgepumpt, aber nicht mit einer
Reifenbelastung belastet ist.
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Die Gesamtdicke TC, gemessen an einem Berührungspunkt C, ist
größer als die Gesamtdicke TA im Gebiet S.
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Hier ist der Berührungspunkt C der Punkt, an dem die äußere
Oberfläche des Reifens anfängt, die radial äußere Kante des
Felgenflansches RF seiner regulären Felge R unter dem
unbelasteten Zustand zu berühren.
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Die Gesamtdicke TC am Berührungspunkt C liegt im Bereich von
17 bis 26% der Reifenschnitthöhe H. Die Gesamtdicke TC ist
nicht kleiner als 17 mm.
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Die Gesamtdicke TA im Gebiet S ist im Bereich von 15 bis 22%
der Reifenschnitthöhe H. Die Gesamtdicke TA ist nicht
kleiner als 15 mm.
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Vom Maximalbreitenpunkt (A) zum Berührungspunkt (C) nimmt
die Gesamtdicke allmählich zu.
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Infolgedessen wird die Biegebeanspruchung verteilt, und dies
minimiert die Biegedeformierung der Reifenseitenwand, und so
nimmt die Wärmeerzeugung ab, und die Dauerhaftigkeit wird
verbessert.
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Wenn die Dicke TC kleiner als 17% der Höhe H und die Dicke
TA kleiner als 15% der Höhe H ist, wird die
Luftleerfahrleistung verringert.
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Wenn die Dicke TC mehr als 26% der Höhe H und die Dicke TA
mehr als 22% der Höhe H beträgt, nehmen das Reifengewicht
und der Kraftstoffverbrauch zu, und weiter verschlechtert
sich der Fahrkomfort.
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In jedem Wulstabschnitt 3 ist eine organische
Kordverstärkungsschicht 12 zwischen dem Wulstkern 2 und der Karkasse 6
angeordnet, um direkte Berührung der Karkassenkorde mit dem
Wulstkern zu vermeiden, und dadurch zu verhindern, daß die
Karkassenkorde durch den Wulstkern gescheuert oder
beschädigt werden.
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Weiter ist, um die Wulststeifheit zu vergrößern, jeder
Wulstabschnitt 3 mit einem Wulstkernreiter 13 versehen, der aus
einem Gummiverbund mit einer Shore A-Härte von 74 bis 95,
vorzugsweise 90 bis 95, hergestellt ist.
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Der Wulstkernreiter 13 ist zwischen dem
Karkassenhauptabschnitt und jedem Umschlagabschnitt angeordnet, um in der
oben erwähnten organischen Kordverstärkungsschicht 12
eingewickelt zu sein, und der Wulstkernreiter erstreckt sich
radial auswärts sich verjüngend vom Wulstkern 2 über die
radial äußere Kante des Felgenflansches RF.
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Der Wulstabschnitt 3 ist mit einem sich verjüngenden
Wulstgrund mit einem einzigen Verjüngungswinkel versehen, und
nicht mit irgendeiner speziellen sich radial einwärts
erstreckenden Wulstzehe versehen.
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255/45ZR17-Reifen mit einer Reifenstruktur wie in Fig. 1
gezeigt und in Tabelle 1 angegeben Spezifikationen wurden
wie folgt hergestellt und getestet:
A) Luftleerfahrtest
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Der Testreifen war auf einer Felge vom AH-Typ befestigt, und
die Reifen/Felgen-Anordnungen waren an den vier Rädern eines
Sportwagens mit einem 5000 ccm³-Motor befestigt.
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In einem durchstochenen Zustand, der durch Verringern des
Reifeninnendrucks auf einem der beiden angetriebenen Räder
auf Null simuliert war, fuhr der Testwagen auf einer
Testkreisstrecke, die aus geraden Strecken und aus
Kurvenstrekken zusammengesetzt war, bei einer Geschwindigkeit von 80
km/h, und die Fahrentfernung bis zum Reifenbruch wurde
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Es wurde
bestätigt, daß die Arbeitsbeispielreifen in der
Luftleerfahrleistung im Vergleich mit den Referenzreifen beträchtlich
verbessert waren.
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Weiter wurde die Luftleerfahrleistung des
Arbeitsbeispielreifens 1 unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen
gemessen (die Temperatur der Straßenoberfläche).
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Die Ergebnisse sind in der grafischen Darstellung in Fig.4
aufgetragen. In Fig. 4 ist ebenso die atmosphärische
Temperatur angegeben, und jede Doppelkreismarkierung bedeutet, daß
der Reifen nicht brach. Es wurde von den Tests ebenso
bestätigt, daß der Arbeitsbeispielreifen 1 über eine weite
Entfernung unter einer Hochtemperaturbedingung laufen könnte.
B) Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeitstest
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Unter Verwendung einer Trommel wurde die Fahrgeschwindigkeit
alle 20 Minuten in Schritten von 10 km/h von einer
Ursprungsgeschwindigkeit
von 250 km/h vergrößert, und die Fahrzeit
bis zum Bruch und die Geschwindigkeit wurden gemessen.
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Die Testbedingungen waren wie folgt:
Felgengröße 10×17
Druck 3,2 kgf/cm²
Reifenbelastung 463 kg
Sturzwinkel 1 Grad
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Es wurde bestätigt, daß die Arbeitsbeispielreifen 1 und 2
eine gute Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit aufwiesen.
C) Manövrierbarkeitstest
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Die Manövrierbarkeit unter einer normalen Reifenbedingung
(keine Luftleerfahrbedingung) wurde durch einen Testfahrer
bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 durch einen Index
angegeben, der darauf basiert, daß der Referenzreifen 3 100
ist. Je größer der Index ist, desto besser ist das Ergebnis.
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Es wurde bestätigt, daß die Arbeitsbeispielreifen 1 und 2
sowohl eine gute Hochgeschwindigkeitsmanövrierbarkeit, als
auch eine gute Luftleerfahrleistung aufwiesen.
Tabelle 1
Seitenwandgummi
Innenseitenschicht (A2)
JIS A-Härte
Außenseitenschicht
Wulstkernreitergummi
Luftleerfahrlaufentfernung (km)
Hochgeschwindigkeitsdauerhaftigkeit
Manövrierbarkeit
*1) atmosphärische Temperatur = 20 Grad C