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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugreifen mit
einem verbesserten Laufflächenabschnitt,
der eine Nassleistung verbessern kann, ohne dass dies auf Kosten
der Verschleißfestigkeit
geschieht.
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Fahrzeugreifen
wie Luftreifen für
Personenwagen, Leichtlastkraftwagen und dergleichen sind üblicherweise
mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Hauptrillen und Querrillen
versehen, um eine gute Nassleistung bereitzustellen.
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Wenn
der gerillte Bereich vergrößert ist,
ist die Wasserableitung von dem Bodenkontaktbereich erhöht und die
Nassleistung kann verbessert werden. Es besteht jedoch die Tendenz,
dass die Verschleißfestigkeit und
Festigkeit gegen unregelmäßigen Verschleiß abnehmen.
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Die
EP-A-0 773 117 offenbart einen Fahrzeugreifen mit einem Laufflächenabschnitt,
der mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden geraden Hauptrillen,
die eine zentrale Hauptrille auf dem Reifenäquator und eine axial äußere Hauptrille
an jeder Seite davon umfassen, und Stollenrillen, die sich von den
axial äußeren Hauptrillen
in Richtung der zentralen Hauptrille erstrecken, aber nicht bis
dorthin reichen, versehen ist, wobei jede der Stollenrillen einen
ersten gekrümmten
Abschnitt, einen zweiten gekrümmten
Abschnitt und einen geraden Abschnitt, die in dieser Reihenfolge
von der äußeren Hauptrille
in Richtung der zentralen Hauptrille angeordnet sind, umfasst.
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Die
EP-A-0 753 418 lehrt eine Reifenlauffläche mit einer Umfangsrille
mit einer Breite zwischen 5 und 10 mm und Querrillenabschnitten
mit einer allmählich
zunehmenden Breite, die sich von einem zentralen Kanal, der zwischen
3 und 8 mm umfasst ist, weg bewegt.
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In
diesen Reifen sind jedoch Nassleistung und Verschleißfestigkeit
noch nicht optimal.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeugreifen
bereitzustellen, in dem die Nassleistung verbessert werden kann,
ohne dass dies auf Kosten der Verschleißfestigkeit geschieht.
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Dieses
Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen beschrieben:
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1 ist
eine abgewickelte Draufsicht eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung,
die ein Beispiel des Laufflächenprofils
zeigt;
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2 zeigt
eine Verteilung der Tiefe einer Stollenrille entlang der Rillenmittellinie;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine gerundete Ecke zwischen einer
Umfangsrille und einer Querrille zeigt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der gerundeten
Ecke zeigt;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer gerundeten Ecke, die als eine
Referenz in einem Vergleichstest verwendet wird;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer abgewinkelten Ecke, die in dem
Vergleichstest verwendet wird;
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7 zeigt
ein vereinfachtes Modell für
ein unidirektionales Laufflächenprofil;
und
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8 zeigt
ein vereinfachtes Modell für
ein bidirektionales Laufflächenprofil,
das in einem Vergleichstest verwendet wird.
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Das
Reifenprofil von 1 ist für Personenwagen.
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Üblicherweise
umfasst ein Luftreifen einen Laufflächenabschnitt mit einer Laufflächenoberfläche, ein Paar
axial beabstandeter Wulstabschnitte, jeweils mit einem Wulstkern
darin, ein Paar Seitenwandabschnitte, eine Karkasse, die sich zwischen
den Wulstabschnitten erstreckt, und einen Laufflächenverstärkungsgürtel, der radial außerhalb
der Karkasse angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung kann jedoch
für luftlose
Reifen verwendet werden.
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In 1 ist
der Laufflächenabschnitt 2 mit
drei Hauptrillen versehen, die sich gerade und kontinuierlich in
der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken.
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Die
drei Hauptrillen umfassen eine zentrale Hauptrille 3, die
sich auf dem Reifenäquator
C erstreckt, und zwei äußere Hauptrillen 4,
von denen eine auf jeder Seite des Reifenäquators C angeordnet ist und
dadurch einen axial inneren Bereich 5 zwischen der zentralen
Hauptrille 3 und jeder der äußeren Hauptrillen 4, und
einen axial äußeren Bereich 6 zwischen
jeder der äußeren Hauptrillen 4 und
der benachbarten Laufflächenkante
E definiert.
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Jede
der Hauptrillen 3 und 4 besitzt eine Breite GW
im Bereich von nicht weniger als 2,5%, vorzugsweise nicht weniger
als 3%, bevorzugter nicht weniger als 4% der Laufflächenbreite
TW. Die Hauptrillen 3 und 4 haben im Wesentlichen
alle dieselbe Breite wie in dem in 1 gezeigten
Beispiel, aber sie können
sich unterscheiden.
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Die
Laufflächenbreite
TW ist hier der axiale Abstand zwischen den Kanten E der Laufflächenoberfläche oder
der Bodenkontaktbereich unter einem Standardzustand, in dem der
Reifen auf eine Standardfelge aufgezogen und auf einen Standardruck
aufgepumpt und dann mit einer Standardbelastung belastet wird. Die Standardfelge
ist die „Standardfelge" gemäß JATMA,
die „Messfelge" gemäß ETRTO,
die „Designfelge" gemäß TRA oder
dergleichen. Der Standarddruck ist der „maximale Luftdruck" gemäß JATMA,
der „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der
maximale in der Tabelle „Tyre
Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen
kalten Aufpumpdrücken)
gemäß TRA angegebene
Druck oder dergleichen. Die Standardbelastung ist die „maximale
Tragfähigkeit" gemäß JATMA,
die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO,
der maximale in der oben erwähnten
Tabelle angegebene Wert gemäß TRA oder
dergleichen. Im Fall von Personenwagenreifen jedoch wird 180 kPa
als der Standarddruck verwendet und 88% der maximalen Belastung
werden als die Standardbelastung verwendet.
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Die
Laufflächenbreite
TW ist auf zumindest 80%, aber vorzugsweise höchstens 95% der Reifenbreite W
festgelegt.
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Beim
Bestimmen der Reifenbreite W kann, um verwirrende dekorative oder
Schutzvorsprünge,
die an der Reifenseitenwand vorgesehen sind, zu beseitigen, eine
nominale Reifenbreite, die in einer in dem oben erwähnten Reifenstandard übernommenen
Reifengrößenbezeichnung
erscheint, als die Reifenbreite W verwendet werden. In dem Fall
von „195/60R14
85H" im metrischen
System werden z. B. 195 mm als die Breite W verwendet.
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Eine
herkömmliche
Laufflächenbreite
beträgt
etwa 75% oder weniger der Reifenbreite W. Somit ist die Laufflächenbreite
TW erheblich erhöht.
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Ferner
basiert die vorliegende Erfindung auf einem negativen Verhältnis, das
nicht mehr ist als 35% beträgt,
wobei das negative Verhältnis
das Verhältnis
Sg/S des gesamten gerillten Bereichs Sg in der Laufflächenoberfläche zu dem
gesamten Bereich S der Laufflächenoberfläche ist.
Somit ist das negative Verhältnis Sg/S
des Reifens im Bereich von nicht mehr als 35%, vorzugsweise im Bereich
von 25 bis 35%, bevorzugter 30 bis 35% festgelegt.
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Wie
in der folgenden Tabelle 1 gezeigt, wird durch Erhöhen der
Laufflächenbreite
TW in Bezug auf die Reifenbreite W und Verringern des negativen
Verhältnisses
die Verschleißfestigkeit
erheblich verbessert. Somit sind das negative Verhältnis und
die Laufflächenbreite
darauf begrenzt, dass sie in den oben erwähnten Bereichen liegen.
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Jede
der axial äußeren Hauptrillen 4 ist
in der Mitte des Reifenäquators
C und der Laufflächenkante
E angeordnet, wobei die Lauffläche
in vier grob gleich breite Bereiche, und zwar die oben erwähnten axial
inneren Bereiche 5 und axial äußeren Bereiche 6,
unterteilt ist. In 1 sind die axial äußeren Hauptrillen 4 geringfügig in Richtung
der axialen Außenseite
ver setzt. Somit ist der axial innere Bereich 5 geringfügig breiter als
der axial äußere Bereich 6.
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Jeder
der axial inneren Bereiche 5 ist mit Stollenrillen 7 versehen,
die sich jeweils axial nach innen von der äußeren Hauptrille 4 erstrecken
und vor der zentralen Hauptrille 3 enden.
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Jede
der Stollenrillen 7 umfasst einen gekrümmten Abschnitt 7a,
der sich von der äußeren Hauptrille 4 axial
nach innen erstreckt, und einen geraden Abschnitt 7b, der
sich in Umfangsrichtung von dem axial inneren Ende des gekrümmten Abschnittes 7a weg
erstreckt.
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Was
den Neigungswinkel der Stollenrille 7 in Bezug auf die
Umfangsrichtung betrifft, so liegt der Neigungswinkel α an der Verbindungsstelle
zwischen dem gekrümmten
Abschnitt 7a und der äußeren Hauptrille 4 im
Bereich von 30 bis 50 Grad, vorzugsweise 40 bis 50 Grad, bevorzugter
42 bis 48 Grad (in dieser Ausführungsform
45 Grad), und der Neigungswinkel nimmt von dem axial äußeren Ende
an der Verbindungsstelle zu dem axial inneren Ende an dem Verbindungspunkt
mit dem geraden Abschnitt 7b allmählich zu im Wesentlichen 0
Grad ab.
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Der
gekrümmte
Abschnitt 7a umfasst einen ersten gekrümmten Abschnitt 7a1 und
einen zweiten gekrümmten
Abschnitt 7a2.
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Der
erste gekrümmte
Abschnitt 7a1 erstreckt sich von der äußeren Hauptrille 4 axial
nach innen und dieser Abschnitt weist eine Breite GW1 von 60 bis
80% der Breite GW der äußeren Hauptrille 4 auf.
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Der
zweite gekrümmte
Abschnitt 7a2 erstreckt sich von dem axial inneren Ende
des ersten Abschnittes 7a1 zu dem geraden Abschnitt 7b und
dieser Abschnitt weist eine Breite GW2 von nicht weniger als 25%,
aber weniger als 60% der Breite GW auf.
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Der
gerade Abschnitt 7b weist eine Breite GW3 von nicht mehr
als 25% der Breite GW auf.
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In
dem in 1 gezeigten Beispiel nimmt die Breite GW1 von
der äußeren Hauptrille 4 in
Richtung der axialen Innenseite allmählich zu. Die Breite GW2 nimmt
jedoch in Richtung des geraden Abschnittes 7b allmählich ab.
Die Breite GW3 ist konstant. Es ist auch möglich, dass die Breite GW3
allmählich
in Richtung des axial inneren Endes der Stollenrille abnimmt.
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2 zeigt
eine Verteilung der Tiefe der Stollenrille 7 entlang der
Rillenmittellinie. Die Tiefe GD1 ist konstant und im Wesentlichen
gleich wie die Tiefe der axial äußeren Hauptrille 4.
Die Tiefe GD3 des geraden Abschnittes 7b ist kleiner als
die Tiefe GD1 des ersten gekrümmten
Abschnittes 7a1. Die Tiefe GD2 des zweiten gekrümmten Abschnittes 7a2 nimmt
allmählich
von dem ersten Abschnitt 7a1 zu dem geraden Abschnitt 7b ab,
so dass sie keine abgestufte Differenz in dem Rillenboden bildet.
Die Tiefe GD3 beträgt
nicht mehr als 70%, vorzugsweise 60 bis 70% der Tiefe GW der Hauptrille 4.
In diesem Beispiel ist die Tiefe GD3 konstant, aber sie kann geändert werden.
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Da
die Tiefe GD2 allmählich
in Richtung des geraden Abschnittes 7b abnimmt, nimmt der
Halt für
den axial außen
benachbarten Laufflächengummi
allmählich
zu und dessen unregelmäßiger Verschleiß ist verbessert.
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Das
Ende des geraden Abschnittes 7b ist mit dem gekrümmten Abschnitt 7a der
in Umfangsrichtung benachbarten Stollenrille 7 verbunden
und der gerade Abschnitt 7b ist derart angeordnet, dass
seine Rillenmittellinie axial innerhalb der axialen Mittellinie
N des axial inneren Bereiches 5 angeordnet ist. Daher kann
die Wasserableitung von dem Laufflächenmittenbereich weiter verbessert
werden.
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Die
Umfangslänge
La des ersten gekrümmten
Abschnittes 7a1 beträgt
vorzugsweise das 0,5- bis 0,6-fache der Umfangslänge L der Stollenrille und
die Umfangslänge
Lb des zweiten gekrümmten
Abschnittes 7a2 beträgt
das 0,1- bis 0,2-fache der Länge
L und die Umfangslänge
Lc des geraden Abschnittes 7b beträgt das 0,2- bis 0,3-fache der
Länge L.
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In
dieser Ausführungsform
ist jeder der axial inneren Bereiche 5 ferner mit zweiten
schmalen Stollenrillen 11, Zusatzrillen 12 und
Einschnitten S versehen.
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Jede
der zweiten schmalen Stollenrillen 11 ist in die gleiche
Richtung wie der gekrümmte
Abschnitt 7a geneigt, erstreckt sich von einer der äußeren Hauptrillen 4 in
Richtung der axialen Innenseite des Reifens und endet vor der ersten
Stollenrille 7.
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Die
Einschnitte S sind in der umgekehrten Richtung zu den gekrümmten Abschnitten 7a unter
einem Winkel von 40 bis 50 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung
des Reifens geneigt. Jeder Einschnitt S ist ein schmaler Schlitz
oder Schnitt mit einer Breite von weniger als 1 mm, die schmaler
als die Rillen ist.
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Wie
in 1 gezeigt sind zwischen den in Umfangsrichtung
benachbarten ersten Stollenrillen 7 eine schmale Stollenrille 11 und
zwei Einschnitte S angeordnet.
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Jede
der Zusatzrillen 12 erstreckt sich von einer der ersten
Stollenrillen 7 axial nach innen, endet aber vor der zentralen
Hauptrille 3, so dass eine sich in Umfangsrichtung kontinuierlich
erstreckende schmale Rippe 10 an jeder Seite der zentralen
Hauptrille 3 gebildet wird. Die Zusatzrillen 12 sind
in der umgekehrten Richtung zu den ersten Stollenrillen 7 unter
einem Winkel von 40 bis 60 Grad in Bezug auf die Umfangsrichtung
des Reifens geneigt. Das axial äußere Ende
jeder Zusatzrille 12 ist zu der ersten Stollenrille 7 in
dem gekrümmten Abschnitt 7a hin
und in der Nähe
der Verbindungsstelle der in Umfangsrichtung benachbarten ersten
Stollenrillen 7 geöffnet.
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Durch
Vorsehen dieser Rillen 11 und 12 und Einschnitte
S kann die Richtwirkung der Steifigkeit von den axial inneren Bereichen 5 beseitigt
werden und die Verschleißfestigkeit,
im Speziellen die Festigkeit gegen unregelmäßigen Verschleiß, ist somit
verbessert. Da der gerade Abschnitt 7b der ersten Stollenrille 7 eine
minimale Breite GW3 und minimale Tiefe GD3 aufweist, ist die offensichtliche
Steifigkeit der Rippe 10 erhöht, und die Festigkeit gegen
unregelmäßigen Verschleiß kann erhöht werden.
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Die
oben erwähnten
axial äußeren Bereiche 6 sind
mit Querrillen 9 versehen, die als Schulterrillen bezeichnet
werden.
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Die
Schulterrillen 9 erstrecken sich von den axial äußersten
Hauptrillen 4 zu den Laufflächenkanten E.
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In
dem in 1 gezeigten Beispiel umfassen die Schulterrillen 9 erste
Schulterrillen 9A und zweite Schulterrillen 9B,
die abwechselnd in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die ersten
Schulterrillen 9A weisen eine im Wesentlichen konstante
Breite auf, die zweiten Schulterrillen 9B weisen aber eine
variable Breite auf, die allmählich
in Richtung der Lauf flächenkante
E abnimmt. Die axial äußeren Bereiche 6 sind
ferner zwischen den Schulterrillen 9 mit Einschnitten versehen,
die sich beinahe parallel zu den Schulterrillen 9 erstrecken.
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Auf
Grund der allmählich
abnehmenden Breite der Schulterrillen 9B nimmt die Steifigkeit
der Schulterblöcke
B in Richtung der Laufflächenkanten
E zu und ein Laufflächenschulterverschleiß kann verbessert
werden.
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Das
in 1 gezeigte Laufflächenprofil ist ein bidirektionales
Profil. Das Laufflächenprofil
kann jedoch in ein unidirektionales Profil abgewandelt sein, indem
es symmetrisch um den Reifenäquator
C herum ausgebildet ist. In solch einem Fall ist die Drehrichtung
derart, dass die Stollenrillen 7 vor den gekrümmten Abschnitten 7a mit
dem Boden in dem geraden Abschnitt 7b in Kontakt gelangen.
In jedem Fall, einem symmetrischen oder asymmetrischen Profil, ist
es möglich,
ein halbes Laufflächenprofil
auf einer Seite des Reifenäquators
von der anderen Hälfte
in Umfangsrichtung zu verschieben, um eine Periodizität des Laufflächenprofiles
zu verhindern und ein von dem Reifen während einer Fahrt erzeugtes
Geräusch
zu reduzieren.
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Um
ein Reifengeräusch
und eine Wasserableitung zu verbessern, sind Ecken zwischen Umfangsrillen und
Querrillen, z. B. Ecken 15 der Schulterblöcke B, gerundet.
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Wie
in 3 gezeigt, ist die Ecke 15 mit einer
konischen Fläche 16 versehen,
deren Krümmungsradius
R allmählich
in Richtung der radialen Außenseite
des Reifens zunimmt, wobei der Radius R in einer Ebene parallel
zu der Laufflächenfläche gemessen
wird.
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Im
Allgemeinen kann eine Wasserströmung
von einer Umfangsrille zu einer Querrille verbessert werden, indem
eine zwischen diesen Rillen gebildete Ecke gerundet wird. Wenn die
Ecke mit einer zylindrischen Fläche,
wie in 5 gezeigt, gerundet ist, wird auch eine Luftströmung erhöht und im
Ergebnis nehmen verschiedene, als „Profilgeräusch", „Pumpgeräusch" und dergleichen
bezeichnete Geräusche
zu. Durch Verwenden einer konischen Fläche ist es jedoch möglich, die
Luftströmung
zu unterdrücken,
während
die Wasserströmung
verbessert ist.
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Die
konische Fläche 16 erstreckt
sich von der Basis des Blockes B oder dem Boden der Umfangsrille (Hauptrille)
zu der Oberseite des Blockes. Der Krümmungsradius R an der Blockoberseite
ist im Bereich von 5 bis 10 mm, vorzugsweise 6 bis 9 mm, bevorzugter
6 bis 8 mm festgelegt. An dem Rillenboden ist der Krümmungsradius
R vorzugsweise auf im Wesentlichen Null festgelegt, wie in 3 gezeigt.
Es ist jedoch möglich, dass
der Radius R an dem Rillenboden einen positiven Wert aufweist, wie
in 4 gezeigt. In diesem Fall wird bevorzug, den Wert
in dem Bereich von weniger als 1,5 mm, bevorzugter weniger als 1,0
mm zu begrenzen, um Geräusche
zu reduzieren.
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Im
Fall eines bidirektionalen Laufflächenprofiles, wie in 1 gezeigt,
sind vorzugsweise stumpfwinklige Ecken als gerundete Ecke 15 angeordnet.
Es ist aber auch möglich,
andere Eckenformen als die gerundete Ecke 15 zu verwenden.
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In
dem Fall eines unidirektionalen Laufflächenprofiles wie 1,
das wie oben erklärt
abgewandelt ist, und 7, das als ein einfaches Modell
präsentiert
ist, ist es vorzuziehen, dass zehenseitige Ecken gerundet sind,
fersenseitige Ecken aber abgewinkelt sind.
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Vergleichstests
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Radialreifen
für Personenwagen
mit dem in 1 gezeigten Laufflächenprofil
und den in Tabelle 2 gezeigten Spezifikationen wurden hergestellt
und auf Nassleistung und Verschleißfestigkeit getestet.
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Nassleistungstest:
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Ein
an allen vier Rädern
mit Testreifen versehener Testwagen wurde auf einer nassen Asphaltstraße auf einer
mit einer fünf
Millimeter tiefen, zwanzig Meter langen Wasserlache versehenen Strecke
mit einem Radius von 100 Meter gefahren. Die Fahrgeschwindigkeit
wurde schrittweise erhöht
und die seitliche Beschleunigung (seitliches G) wurde an den Vorderrädern gemessen,
um das durchschnittliche seitliche G in einem Geschwindigkeitsbereich
von 50 bis 80 km/h zu erhalten. Die Testergebnisse sind durch einen
Index angegeben, der darauf basiert, dass er bei dem Referenzreifen
1 gleich 100 ist. Je höher
der Index ist, umso höher
ist die Aquaplaningresistenz.
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Verschleißfestigkeitstest:
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Der
Testwagen wurde 8000 km (50% Schnellstraße, 35% Autobahn, 15 % Bergstraße) gefahren
und danach wurde die Tiefe der verbleibenden zentralen Hauptrille
gemessen. Die gemessen Tiefen sind durch einen Index angegeben,
der darauf basiert, dass er bei dem Referenzreifen 1 gleich 100
ist. Je größer der
Index ist, umso besser ist die Verschleißfestigkeit.
- Reifengröße: 205/65R15
94H
- Felgengröße: 6JJ
- Innendruck: 200 kPa
- Testwagen: Japanischer Personenwagen mit 3000 cm3
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Die
Testergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Die
Testergebnissen haben bestätigt,
dass der Reifen gemäß der vorliegenden
Erfindung sowohl in der Nassleistung als auch der Verschleißfestigkeit
verbessert war.
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Ferner
wurden, um die Wirkung der konisch gerundeten Ecke 15 zu
bestätigen,
ein Geräuschtest
und der oben erklärte
Nassleistungstest durchgeführt.
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Die
verwendeten Testreifen waren Luftreifen mit dem gleichen Laufflächenprofil
mit Ausnahme der Ecken, wobei das Laufflächenprofil vereinfacht war,
wie in 8 gezeigt, um sich auf das Zielgeräusch oder Luftströmungsgeräusch zu
konzentrieren.
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Während des
Geräuschtests
wurde der Testwagen auf einer Testrundstrecke gefahren und das Geräusch wurde
nach dem Gefühl
des Fahrers in einer zehnstufigen Skala bewertet. Je größer der
Wert ist, umso besser ist das Geräuschverhalten.
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Die
Testergebnisse sind in Tabelle 3A und Tabelle 3B angegeben.
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Die
Testergebnisse haben bestätigt,
dass durch Vorsehen konisch gerundeter Ecken 15 die Nassleistung
verbessert werden konnte ohne das Geräuschverhalten zu verschlechtern.
