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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Luftreifen, spezieller einen verbesserten Laufstreifenaufbau
für spikelose
Reifen, der in der Lage ist, den Widerstand gegen ungleichmäßige Abnutzung
zu verbessern, ohne die Schneeleistung zu verschlechtern.
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Ein ähnlicher Reifen, welcher die
Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 zeigt, ist aus US-A-5 591 280
bekannt.
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Im Allgemeinen sind spikelose Reifen,
die unter nassen und trockenen Bedingungen verwendet werden, mit
Laufstreifenprofilen vom Blocktyp ausgestattet, um stärkste Griffigkeit
auf schneebedeckten Straßen zu
erhalten. Ferner werden im Laufstreifenabschnitt verhältnismäßig weiche
Gummimischungen verwendet, um Reibung und Haftung auf vereisten
Straßenoberflächen zu
verbessern, so dass für
gute Schneeleistungen oder Fahrleistungen auf verschneiten und vereisten
Straßen
gesorgt ist.
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Solche Reifen leiden jedoch, da der
Laufstreifengummi weich ist, speziell beim Fahren auf trockenen Straßen, darunter,
dass sich die Umfangsenden oder Umfangskanten der Blöcke teilweise
abnutzen, wie es in 5(a) und (b) gezeigt ist. Diese Abnutzung ist gewöhnlich an
der zehseitigen Kante (b) größer als
an der fersenseitigen Kante (a). Dies ist besonders auffallend bei
Taxi-Reifen. Diese Art der ungleichmäßigen Abnutzung wird „Stufenabnutzung" genannt und kann
leicht unangenehme Geräusche
erzeugen und auch die Lebensdauer des Reifens verkürzen.
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Falls die Tiefe der Querrillen verringert
ist, ist die Steifigkeit der Blöcke
vergrößert, und
Stufenabnutzung kann verringert werden. Jedoch wird das Rillenvolumen
ungenügend
und die Nässeleistung
nimmt stark ab, wenn sich der Laufstreifengummi abnutzt.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Reifen bereitzustellen, bei dem der Widerstand
gegen ungleichmäßige Abnutzung
verbessert ist, ohne die Nässeleistung
zu opfern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst ein Luftreifen einen Laufstreifenabschnitt, der definiert
ist durch einen Laufstreifengummi, der eine Shore-A-Härte von
nicht mehr als 65 Grad bei 20 Grad C aufweist, und der mit mindestens
einer Umfangsreihe von Blöcken
versehen ist, die in Umfangsrichtung des Reifens durch Querrillen
getrennt sind, und die benachbart zu den Querrillen Umfangskanten
aufweisen, wobei jede der Umfangskanten einen mittleren Neigungswinkel
von 0 bis 60 Grad in Bezug zur axialen Richtung des Reifens aufweist,
wobei der mittlere Neigungswinkel als der einer geraden Linie definiert
ist, die zwischen den axialen Enden der Umfangskante gezogen ist,
wobei die Seitenwände
der seitlichen Rillen auf einer Seite in der Umfangsrichtung des
Reifens jeweils eine erste obere Schräge und eine erste untere Schräge aufweisen,
wobei sich die erste obere Schräge
von der Oberseite des benachbarten Blocks zu einem ersten Punkt
in einer Tiefe h1 erstreckt, während
sie sich unter einem Winkel a1 neigt, und sich die erste untere
Schräge
von diesem ersten Punkt zum Rillengrund erstreckt, während sie
sich unter einem Winkel α2
neigt, der kleiner als der Winkel a1 ist, und wobei die verbleibenden
Seitenwände
der seitlichen Rillen auf der anderen Seite jeweils eine zweite
obere Schräge
und eine zweite untere Schräge
aufweisen, wobei sich die zweite obere Schräge von der Oberseite des benachbarten
Blocks zu einem zweiten Punkt in einer anderen Tiefe h2 als der
Tiefe h1 erstreckt, während
sie sich unter einem Winkel β1
neigt, und sich die zweite untere Schräge geradlinig von dem zweiten
Punkt zum Rillengrund erstreckt, während sie sich unter einem
Winkel β2
neigt, der kleiner als der Winkel β1 ist, wobei die Neigungsrichtungen
von allen Schrägen
so sind, dass sich die Breiten der Querrillen in der Richtung radial
nach innen verringern, und die Winkel alle in Bezug auf eine Senkrechte
zur Blockoberseite in einem Querschnitt unter einem rechten Winkel
zur Querrille gemessen sind, und dass in Bezug zu jeder der Querrillen
in einem Abschnitt (A) die Tiefe h 1 größer als die Tiefe h2 aber nicht
größer als
das 0,8-fache der Tiefe der Querrille ist, und dass in einem anderen
Abschnitt (B) die Tiefe h2 größer als
die Tiefe h 1 aber nicht größer als
das 0,8-fache der Tiefe der Querrille ist.
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Bevorzugt entspricht der oben genannte
Abschnitt (A) einem der axialen Endteile der Querrille, und der
Abschnitt (B) entspricht dem anderen axialen Endteil. Die axialen
Positionen des Abschnitts (A) und des Abschnitts (B) sind zwischen
den axial benachbarten Reihen umgekehrt.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nun detailliert in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine
abgewickelte Teildraufsicht eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, die ein Beispiel des Laufstreifenprofils desselben zeigt;
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2(a) eine
Querschnittsansicht entlang einer Linie I-I in 1 ist;
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2(b) eine
Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II in 1 ist;
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3 eine
Graphik ist, die die Ergebnisse der Versuche zur ungleichmäßigen Abnutzung
zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht einer Querrille ist, die eine herkömmliche
Querschnittsform derselben zeigt;
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5(a) und (b) Diagramme zur Erläuterung der ungleichmäßigen Abnutzung
sind, die Stufenabnutzung genannt wird, und
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6 ein
Diagramm zur Erläuterung
eines Testreifens T1 ist, der in einem Versuch zur ungleichmäßigen Abnutzung
verwendet wurde.
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In dieser Ausführungsform ist ein spikeloser
Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Radiallagenreifen mit Gürtel, welcher einen Laufstreifenabschnitt,
ein Paar axial beabstandete Wulstabschnitte, ein Paar Seitenwände, die
sich zwischen denselben erstrecken, eine Karkasse, die sich zwischen
den Wulstabschnitten erstreckt, und einen Gürtel, der radial außerhalb
der Karkasse und innerhalb eines Laufstreifengummis angeordnet ist,
umfasst.
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Der Laufstreifengummi weist eine
Shore-A-Härte
von nicht mehr als 65 Grad, aber bevorzugt nicht weniger als 45
Grad bei einer Temperatur von 20 Grad C auf, und die radial äußere Oberfläche desselben
definiert den Laufstreifen. Falls die Härte mehr als 65 Grad beträgt, können die
benötige
Haftung und Reibung auf vereisten Straßen nicht erreicht werden,
und hierdurch kann leicht die Eisgriffigkeit abnehmen. Falls die
Härte übermäßig gering
ist, zum Beispiel weniger als 45 Grad, nehmen der Widerstand gegen
Abnutzung und die Schneegriffigkeit stark ab.
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Der Laufstreifenabschnitt ist mit
Hauptrillen 2, die sich durchgehend in der Umfangsrichtung
des Reifens erstrecken, und mit Querrillen versehen, die sich kreuzweise
zu den Hauptrillen 2 erstrecken, um Reihen von Blöcken 5 zu
bilden.
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In 1,
die ein Beispiel des Laufstreifenprofils zeigt, umfassen die Hauptrillen 2 drei
gerade Rillen; eine Zentralrille auf dem Reifenäquator C und eine Seitenrille
auf jeder Seite desselben. Die Querrillen 3 umfassen axial
innere Rillen, die sich jeweils von der Zentralrille zu einer der
Seitenrillen erstrecken, und axial äußere Rillen, die sich jeweils
von einer der Seitenrillen zu der benachbarten Laufstreifenkanten
erstrecken. Jede der Querrillen 3 weist eine gekröpfte Gestalt
auf. Hierdurch ist der Laufstreifenabschnitt in vier Reihen R von
in Umfangsrichtung beabstandeten Blöcken 5 aufgeteilt.
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Die Hauptrillen 2 und Querrillen 3 weisen
im normal aufgepumpten Zustand eine obere Breite von 6 bis 20 mm
und eine maximale Rillentiefe H von 8 bis 13 mm auf.
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Für
die Hauptrillen 2 können,
neben einer geraden Gestalt, verschiedene zickzackförmige oder
wellige Gestalten verwendet werden. Eine sanfte Welle oder Zickzackform
ist jedoch bevorzugt. Auf der anderen Seite können für die Querrillen 3 neben
einer gekröpften
Form oder Zickzackform verschiedene Formen, zum Beispiel gerade,
wellige oder gekrümmte
Gestalten, verwendet werden.
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Jeder der Blöcke 5 weist ein Paar
Umfangskanten 10 und ein Paar axiale Kanten auf. Hier ist
eine Umfangskante 10 die Kante, die zwischen der oberen
Fläche
des Blocks und einer Seitenfläche
desselben, die zu einer der Querrillen zeigt, nämlich einer Seitenwand der
Querrille, gebildet wird. Hierdurch kann gesagt werden, dass die
Umfangskante 10 die Oberkante der Seitenwand der Querrille
ist, wie es in 1 zu
sehen ist.
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Die Blöcke 5 sind jeweils
mit mindestens einem Einschnitt versehen, der sich von der einen
axialen Kanten zu der anderen erstreckt. In diesem Beispiel ist
eine Vielzahl von parallelen Zickzack-Einschnitten 6 gebildet,
welche sich im Allgemeinen parallel zur axialen Richtung des Reifens
erstrecken.
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In diesen Beispiel sind die axialen
Kanten der Blöcke
in jeder Reihe gerade und in einer Linie angeordnet, da die Hauptrillen
gerade sind. Auf der anderen Seite haben die Umfangskanten 10 auch
eine gekröpfte
Form, da die Querrillen 3 eine gekröpfte Form haben. Hierdurch
umfasst jede Umfangskante 10 Seitenteile 17A und 17B,
die sich im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung der Reifens
erstrecken, und einen geneigten Mittelteil 19, der sich
dazwischen erstreckt.
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Der mittlere Neigungswinkel γ jeder Umfangskante 10 ist
im Bereich von 0 bis 60 Grad in Bezug auf die axiale Richtung des
Reifens festgelegt. Hier ist der mittlere Neigungswinkel γ als der
Winkel einer geraden Linie J definiert, die zwischen den axialen
Enden P der Kante 10 gezogen ist. Falls der Winkel γ mehr als
60 Grad beträgt,
kann die Straßengriffigkeit
leicht ungenügend
werden, und ferner bilden sich spitze Kantenwinkel auf den Blöcken 5,
die leicht im Betrieb abreißen
können.
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Jede der Querrillen 3 weist
mindestens zwei unterschiedliche Schnittformen in Verbindung mit
der Blockanordnung auf.
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Hierin werden im Folgenden die Seitenwände der
Querrillen 3 auf der einen Seite in der Umfangsrichtung
des Reifens als Seitenwand 9A, und die verbleibenden Seitenwände auf
der anderen Seite als Seitenwand 9B bezeichnet.
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Bei jeder der Querrillen 3 umfasst
die Seitenwand 9A, wie es in 1, 2(a) und 2(b) gezeigt ist, eine erste obere Schräge S1U und
eine erste untere Schräge
S1D. Die Seitenwand 9B umfasst eine zweite obere Schräge S2U und
eine zweite untere Schräge
S2D. Die erste obere Schräge
S1U erstreckt sich gerade von der Blockoberseite zu einem ersten
Punkt h1X in einer Tiefe h1, während
sie sich unter einem Winkel α1
neigt. Die erste untere Schräge
S1D erstreckt sich von dem ersten Punkt h 1X zum Rillengrund hin,
während
sie sich unter einem Winkel α2
neigt, der kleiner als der Winkel α1 ist. Die zweite obere Schräge S2U erstreckt
gerade sich von der Blockoberseite zu einem zweiten Punkt h2X in
einer anderen Tiefe h2 als der Tiefe h1, während sie sich unter einem
Winkel β 1
neigt. Die zweite untere Schräge
S2D erstreckt sich gerade von dem zweiten Punkt h2X zum Rillengrund
hin, während
sie sich unter einem Winkel β2
neigt, der kleiner als der Winkel β1 ist. Die Neigungsrichtungen
von allen Schrägen
sind so, dass die Breite der Querrille sich radial nach innen verringert,
und alle Winkel sind in Bezug auf eine senkrechte Richtung N zur
Blockoberseite in einem Querschnitt unter einem rechten Winkel zur
Querrille 3 gemessen.
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Der Rillengrund 20, der
sich zwischen den beiden Seitenwänden 9A und 9B erstreckt,
ist durch einen Bogen definiert. Dieser Bogen ist mit jeder geraden
Linie der Seitenwände
verbunden, ohne einen Wendepunkt zu bilden.
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In Bezug auf jede der Blockreihen
R ist an einer axialen Position (A), deren Schnittform in 2(a) gezeigt ist, die Tiefe
h1 des ersten Punktes h 1X größer als
die Tiefe h2 des zweiten Punktes h2X, und das Verhältnis h1/Ha
der Tiefe h 1 zur Rillentiefe Ha(H) beträgt nicht mehr als 0,8 und stärker bevorzugt
nicht mehr als 0,6, aber nicht weniger als 0,3 und stärker bevorzugt
nicht weniger als 0,4. Ferner ist an einer anderen axialen Position
(B), deren Schnittform in 2(b) gezeigt
ist, die Tiefe h2 des zweiten Punktes h2X größer als die Tiefe h1 des ersten
Punktes h1X, und das Verhältnis
h2/Hb der Tiefe h2 zur Rillentiefe Hb(H) beträgt nicht mehr als 0,8 und stärker bevorzugt
nicht mehr als 0,6, aber nicht weniger als 0,3 und stärker bevorzugt
nicht weniger als 0,4.
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In dieser Ausführungsform entsprechen die
axialen Positionen (A) und (B) den axial äußeren Endteilen der Querrillen,
das heißt
den oben genannten axialen Teilen 17A und 17B.
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Im Hinblick auf die axialen Positionen
(A) und (B) in jeder Reihe R sind, wie es in 1 gezeigt ist, die Positionen (A) und
(B) zwischen der linken Reihe und der rechten Reihe von jeder der
Hauptrillen 2 umgekehrt. Mit anderen Worten, die axialen
Positionen der zwei unterschiedlichen Querschnittsformen (I-I-Schnitt
und II-II-Schnitt) sind zur Hauptrille 2 symmetrisch.
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Durch solch eine Anordnung kann eine
Verformung (Verdrehung) der Blöcke
während
des Bremsens und der Beschleunigung zwischen benachbarten Reihen
aufgehoben werden, um den Widerstand gegen ungleichmäßige Abnutzung
weiter zu verbessern.
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In diesem Beispiel sind entsprechend
die Schnittformen eher mit axialen Positionen kombiniert als mit der
Form der Querrillen. Es ist jedoch auch möglich, die Schnittformen so
mit der Form der Querrillen zu kombinieren, dass, zum Beispiel wie
in der rechten Reihe und mittleren rechten Reihe, hervorstehende
Teile der Blöcke
eine längere
obere Schräge
aufweisen als jene der gegenüberliegenden
Seite.
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Ferner ist, wenn man die Seitenwand 9A betrachtet,
die Tiefe h 1 des ersten Punktes h1X an der Position (A) größer als
an der Position (B), und der Winkel a 1 beträgt 8 bis 20 Grad an der Position
(A) und 8 bis 15 Grad an der Position (B), und der Winkel a2 beträgt 3 bis
10 Grad an der Position (A) und der Position (B).
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Wenn man die andere Seitenwand 9B betrachtet,
ist die Tiefe h2 des zweiten Punktes h2X an der Position (A) kleiner
als an der Position (B), und der Winkel ß 1 beträgt 8 bis 15 Grad an der Position
(A) und 8 bis 20 Grad an der Position (B), und der Winkel ß2 beträgt 3 bis
10 Grad an der Position (A) und der Position (B).
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Falls die Winkel über dem oben genannten Bereich
liegen, nimmt die Kantenwirkung von den Umfangskanten 10 auf
vereisten Straßen
ab, und das Volumen der Querrillen nimmt ab, was die Wasserableitungsleistung
und die Schneeleistung verschlechtert. Falls die Winkel unter den
oben genannten Bereichen liegen, wird es schwierig, den Widerstand
gegen ungleichmäßige Abnutzung
zu verbessern.
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Somit sind die Aufbauten zwischen
der Position (A) und der Position (B) umgekehrt, und die Wechsel erfolgen
allmählich
durch einen Über gangsteil,
welcher der geneigte Mittelteil 19 ist. In Teil 17A und
Teil 17B werden die Tiefe und Winkel nicht verändert.
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Da die Seitenwände 9A und 9B der
Querrillen oder der Blöcke
mit einer doppelt abgeschrägten
Struktur versehen sind, sind die Blöcke 5 im Hinblick auf die Steifigkeit
in Umfangsrichtung verbessert. Ferner können, da die Querrille 3 mindestens
zwei verschiedene Schnittformen aufweist, Verformungen der Blöcke 5 während des
Bremsens und der Beschleunigung wirksam gesteuert werden, und der
Widerstand gegen ungleichmäßige Abnutzung
kann verbessert werden.
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Falls das Verhältnis h1/Ha, h2/Hb mehr als
0,8 oder weniger als 0,3 beträgt,
nimmt der oben genannte Effekt der Verbesserung der Blocksteifigkeit
ab, und der Widerstand gegen ungleichmäßige Abnutzung ist nicht ausreichend
verbessert.
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Ferner sind, was die Anordnung der
Querrillen in jeder der Blockreihen R betrifft, alle Querrillen 3 in der
gleichen Weise angeordnet, und in diesem Beispiel sind die Querrillen
auf Grund der gekröpften
Form im Allgemeinen in der gleichen Richtung geneigt. In 1 sind die Neigungen von
der linken Reihe zur rechten Reihe, linksseitig nach oben, rechtsseitig
nach oben, rechtsseitig nach oben und linksseitig nach oben. Außerdem sind,
zwischen den axial benachbarten Reihen R, die Umfangspitche der
Querrillen um etwa einen halben Pitch versetzt. Deshalb ist das
Laufstreifenprofil ein bidirektionales Laufstreifenprofil, unabhängig von
der oben genannten Anordnung der zwei unterschiedlichen Schnittformen.
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Es wurden Testreifen T1 hergestellt,
die das in 1 gezeigte
Blockprofil aufweisen, und auf den Widerstand gegen ungleichmäßige Abnutzung
(Stufenabnutzung) untersucht.
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Wie es in 6 gezeigt ist, war ein halber Teil I
eines Testreifens T1 gemäß der vorliegenden
Erfindung, aber der andere halbe Teil S gemäß dem Stand der Technik aufgebaut.
Die Spezifikationen sind aus Tabelle 1 ersichtlich.
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1) Test des Widerstands
gegen ungleichmäßige Abnutzung
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Als Testwagen wurde ein FF-Personenkraftwagen
mit 2000 cm3 Hubraum, der auf der Vorderachse
mit den Testreifen T1 versehen war, mit einer Geschwindigkeit von
80 km/h auf einer trockenen Teststrecke gefahren, und der Durchschnitt
der ungleichmäßigen Abnutzung
d (5(b)) wurde bei Fahrstrecken
von 3000 km, 6000 km und 9000 km gemessen.
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 1
durch einen Index dargestellt, der darauf basiert, dass der herkömmliche
Aufbau in dem Teil S 100 beträgt,
wobei je größer der
Index, desto kleiner die ungleichmäßige Abnutzung. Die Ergebnisse
sind auch in 3 gezeigt.
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Ferner wurden Testreifen der Größe 175/80R14
mit dem gleichen inneren Aufbau und dem gleichen Blockprofil, wie
es in 1 gezeigt ist,
abgesehen von dem Seitenwandaufbau der Querrille, hergestellt und auf
die Schneeleistung hin untersucht. Die Spezifikationen sind in Tabelle
2 gezeigt.
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2) Test der Schneeleistung
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Die Testreifen wurden auf die Vorderachse
eines FF-Personenkraftwagens mit 2000 cm3 Hubraum montiert.
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2-1) Test der Bremsleistung
auf Schnee
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Bei der Fahrt des Testwagens auf
einer mit verfestigtem Schnee bedeckten Teststrecke wurde, ausgehend
von einer Fahrgeschwindigkeit von 40 km/h, ein Bremstest mit blockierten
Rädern
durchgeführt,
um die Strecke bis zum Anhalten zu messen.
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2-2) Test der Bremsleistung
auf Eis
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Bei der Fahrt des gleichen Testwagens
auf einer vereisten Teststrecke wurde bei einer Fahrgeschwindigkeit
von 30 km/h ein Bremstest mit blockierten Rädern durchgeführt, um
die Fahrstrecke bis zum Anhalten zu messen.
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Bei jedem Test wurde die Messung
zehn Mal durchgeführt,
um einen Durchschnittswert bereitzustellen. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 2 durch einen Index dargestellt, der darauf basiert,
dass der Referenzreifen 100 beträgt, wobei je größer der
Index, desto besser die Leistung.
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Durch die Testergebnisse wurde bestätigt, dass
die Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung im Hinblick auf den Widerstand gegen ungleichmäßige Abnutzung
verbessert werden können,
während
bei der Schneeleistung das gleiche Niveau wie bei einem herkömmlichen
Reifen erhalten bleibt.
