JP5350854B2 - Pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤの騒音を低減した空気入りタイヤ、特にトレッド踏面に形成した周方向溝に起因した気柱共鳴音を低減した空気入りタイヤに関するものである。 The present invention relates to a pneumatic tire with reduced tire noise, and more particularly to a pneumatic tire with reduced air column resonance caused by circumferential grooves formed on a tread surface.
近年の車両の静粛化に伴って、自動車騒音におけるタイヤ騒音の占める割合が相対的に大きくなっているため、そのタイヤ騒音の低減が大きな課題となっている。なかでも、1000Hz前後のタイヤ騒音は車外騒音の主な要因となっており、この騒音は、環境問題の点からも早急な対策が望まれている。 With the recent quietness of vehicles, the proportion of tire noise in automobile noise has become relatively large, so reducing tire noise has become a major issue. Among these, tire noise around 1000 Hz is a major factor of noise outside the vehicle, and an immediate countermeasure is desired for this noise from the viewpoint of environmental problems.
ところで、一般的な乗用車において、800〜2000Hzの周波数帯域に属するタイヤ騒音は、タイヤの接地面内で、トレッドに形成した周方向溝と路面とによって区画される気柱が共鳴すること、いわゆる気柱共鳴によって発生することが知られている。
すなわち、周方向溝を有するタイヤが接地した状態において、該周方向溝の溝壁と、接地面との間に接地長と同じ長さの管が形成され、タイヤの走行に伴い、気柱共鳴音と呼ばれるノイズが発生する。この気柱共鳴音の周波数f0は、音速をcとし、管の長さ、すなわち、周方向溝の長さに開口端補正量を足したものをLとすると、
f0=c/2L
で表される一定の周波数である。なお、開口端補正量とは、通常は実験によって求められるものであり、管が円筒形の場合、管の内側の半径に定数を乗じたものとなる。
By the way, in a general passenger car, tire noise belonging to a frequency band of 800 to 2000 Hz is caused by resonance of air columns defined by circumferential grooves formed in a tread and a road surface in a tire contact surface, so-called air pressure. It is known to occur by column resonance.
In other words, when a tire having a circumferential groove is in contact with the ground, a tube having the same length as the contact length is formed between the groove wall of the circumferential groove and the contact surface. Noise called sound is generated. The frequency f 0 of the air column resonance sound is defined as L, where the speed of sound is c, the length of the tube, that is, the length of the circumferential groove and the opening end correction amount is added.
f 0 = c / 2L
It is a constant frequency represented by The opening end correction amount is normally obtained by experiment, and when the tube is cylindrical, it is obtained by multiplying the radius inside the tube by a constant.
この気柱共鳴音は高いピークを有し、周波数帯域も広いため、騒音の中でもタイヤ起因の直接音となる主要な要因のひとつである。また、人間の聴覚は、人間の聴覚感度特性を反映したA特性と呼ばれる周波数補正特性で示されるように、1000Hz前後の周波数帯域で敏感であり、この気柱共鳴音の低減は車室内の静粛性向上および道路近傍の騒音低減に非常に有効である。 This air column resonance sound has a high peak and a wide frequency band, and is one of the main factors that cause a direct sound due to tires among noises. In addition, human hearing is sensitive in a frequency band around 1000 Hz, as indicated by a frequency correction characteristic called A characteristic that reflects human auditory sensitivity characteristics, and this reduction in air column resonance is quiet in the passenger compartment. It is very effective for improving the performance and reducing the noise near the road.
このような気柱共鳴の抑制のために、特許文献1には、タイヤのトレッド踏面に、トレッド周線に沿って延びる少なくとも1本の周方向溝と、一端が該周方向溝に開口し、他端が陸部内で終了する、いわゆるサイドブランチ型の共鳴器として働く分岐溝とを具える空気入りタイヤが提案されている。図1(a)に示すように、周方向溝2に開口するサイドブランチ型の共鳴器5は、その長さをl、音速をcとすると、減音する周波数fは、
で表されることが分かっている。
In order to suppress such air column resonance,
It is known that
また、特許文献2には、この分岐溝を断面積が小さい細溝部と断面積が大きい気室部とからなる、いわゆるヘルムホルツ共鳴器とすることによって気柱共鳴音を低減することが提案されている。
この場合、図1(b)に示すように、細溝部の長さに開口端補正量を足したものをl、細溝部の断面積をS、気室部の体積をV、音速をcとすると、減音する周波数fは、
で表されることが分かっている。
Further,
In this case, as shown in FIG. 1 (b), the length of the narrow groove portion plus the opening end correction amount is l, the cross sectional area of the narrow groove portion is S, the volume of the air chamber portion is V, and the sound velocity is c. Then, the frequency f to be reduced is
It is known that
あるいは、上述したようなヘルムホルツ型の共鳴器に代えて、図1(c)に示すように、それぞれ、その長さ方向に一定の断面積S1、S2を有する断面積の異なる管路を連結した段付き管型の共鳴器を適用することもできる。この場合には、それぞれの管路の長さに開口端補正量を足したものをl1、l2、音速をcとすると、共鳴周波数fは、
で表されることが分かっている。
Alternatively, instead of the Helmholtz type resonator as described above, as shown in FIG. 1C, pipes having different cross-sectional areas having constant cross-sectional areas S 1 and S 2 in their length directions are provided. A connected stepped tube resonator can also be applied. In this case, if the length of each pipe line plus the opening end correction amount is l 1 , l 2 and the sound velocity is c, the resonance frequency f is
It is known that
しかし、上述した共鳴器を用いると、共鳴器の共鳴周波数では、非常に大きな減音効果が得られるが、共鳴周波数以外の周波数ではほとんど減音効果が得られない。よって、幅広い周波数帯域にわたって減音効果を得るためには、共鳴周波数が異なる複数種の共鳴器が同時に接地面内に入るようにトレッドパターンを設計する必要があった。すなわち、通常100mm〜200mm幅程度の接地面内に複数種の共鳴器を配設することになり、トレッドパターンの設計上大きな制約となる。 However, when the above-described resonator is used, a very large sound reduction effect is obtained at the resonance frequency of the resonator, but a sound reduction effect is hardly obtained at frequencies other than the resonance frequency. Therefore, in order to obtain a sound reduction effect over a wide frequency band, it is necessary to design a tread pattern so that a plurality of types of resonators having different resonance frequencies enter the ground plane at the same time. In other words, a plurality of types of resonators are usually disposed in the ground plane having a width of about 100 mm to 200 mm, which is a great limitation in designing the tread pattern.
それゆえ、本発明の目的は、上記事実を考慮し、トレッドパターン設計の自由度を維持しながら、周方向溝に起因した気柱共鳴音を広帯域にわたり低減した空気入りタイヤを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a pneumatic tire in which air column resonance noise caused by a circumferential groove is reduced over a wide band while maintaining the freedom of tread pattern design in consideration of the above facts. .
本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]タイヤのトレッド踏面に、トレッド周線に沿って延びる少なくとも1本の周方向溝と、一端が該周方向溝に開口し、他端が陸部内で終了する分岐溝とを具える空気入りタイヤにおいて、
前記分岐溝を区画する溝壁面の少なくとも一部分に凹凸を設け、
凹凸を有する溝壁面は、その表面積が、当該溝壁面の投影面積の3倍以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
The gist of the present invention is as follows.
[1] Air having at least one circumferential groove extending along a tread circumference and a branch groove having one end opened in the circumferential groove and the other end ending in the land portion on the tread surface of the tire. In entering tires,
Providing at least a portion of the groove wall surface that divides the branch groove ,
Groove wall surface having irregularities, the surface area of the pneumatic tire, characterized in der Rukoto more than three times the projected area of the groove wall surface.
[2]凹凸を有する溝壁面は、その表面積が、当該溝壁面の投影面積の20倍以下であることを特徴とする上記[1]に記載の空気入りタイヤ。 [2] The pneumatic tire according to the above [1], wherein the groove wall surface having irregularities has a surface area of 20 times or less of a projected area of the groove wall surface.
[3]前記分岐溝が、該分岐溝の一端側に位置する細溝部と、該分岐溝の他端側に位置し、該細溝部の断面積よりも断面積が大きい気室部とからなるヘルムホルツ型の共鳴器であることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の空気入りタイヤ。 [3] The branch groove includes a narrow groove portion located on one end side of the branch groove and an air chamber portion located on the other end side of the branch groove and having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the narrow groove portion. The pneumatic tire according to [1] or [2], wherein the pneumatic tire is a Helmholtz resonator .
本発明によれば、トレッドパターン設計の自由度を維持しながら、周方向溝に起因した気柱共鳴音を広帯域にわたり低減した空気入りタイヤを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pneumatic tire which reduced the air column resonance sound resulting from the circumferential groove | channel over a wide band can be provided, maintaining the freedom degree of tread pattern design.
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図2は本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンの一実施例である。トレッド踏面1に、タイヤ赤道面CLに対して対称に位置して、トレッド周線に沿って延びる2対の周方向溝2を設ける。そして、これらの周方向溝2のうち、タイヤ赤道面CLに近接して位置する1対の周方向溝2に対し、タイヤ赤道面CLが存在する陸部とは反対側の陸部4内に延在し、一端がその周方向溝2に開口し、他端が陸部4内で終了する複数本の分岐溝5を、図では右下がりに直線状に延在させて設け、これらの分岐溝5のそれぞれを、他の周方向溝2および横溝6から独立させて形成する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 shows an example of a tread pattern of the pneumatic tire of the present invention. The
さて、上述したように、従来の分岐溝による共鳴器は共鳴周波数付近の音しか低減せず、それ以外の周波数帯域の音はほとんど低減できない。そこで、幅広い周波数帯域において音圧レベルの低減効果を得るために、共鳴周波数が異なる複数種の共鳴器、すなわち大きさの異なる共鳴器が同時に接地面内に入るようにトレッドパターンを設計することが考えられる。しかし、通常100mm〜200mm幅程度のタイヤ接地面内に複数種の共鳴器を入れることになり、トレッドパターンの設計上大きな制約を設けなければならないことになる。そこで、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、共鳴器の表面粗さを粗くする(共鳴器の断面積に対する表面積の割合を大きくする)ことが有効であることを知見した。それゆえ、図3に示すように、分岐溝5を区画する溝壁面に微細な凹凸を設けて溝壁面の表面積を増加させることによって、共鳴周波数を含む幅広い周波数帯域で音圧レベルを低減させることに想到した。その結果、共鳴周波数が異なる複数種の共鳴器が同時に接地面内に入るようにトレッドパターンを設計する必要がなくなり、トレッドパターンのデザイン自由度を上げることが可能となる。
As described above, a conventional resonator using a branch groove can reduce only the sound near the resonance frequency and hardly reduce the sound in other frequency bands. Therefore, in order to obtain a sound pressure level reduction effect in a wide frequency band, it is possible to design a tread pattern so that a plurality of types of resonators having different resonance frequencies, that is, resonators having different sizes, enter the ground plane at the same time. Conceivable. However, a plurality of types of resonators are usually placed in the tire ground contact surface having a width of about 100 mm to 200 mm, and a great restriction on the design of the tread pattern has to be provided. Therefore, as a result of extensive studies by the present inventors, it has been found that it is effective to increase the surface roughness of the resonator (increase the ratio of the surface area to the cross-sectional area of the resonator). Therefore, as shown in FIG. 3, the sound pressure level can be reduced in a wide frequency band including the resonance frequency by providing fine irregularities on the groove wall surface defining the
また、この凹凸は分岐溝5の溝壁面全体にわたって設けることが音圧レベルを低減するために好適であるが、部分的に設けてもよい。なお、部分的に設ける場合には、特に、細溝部と気室部とからなるヘルムホルツ型の共鳴器の場合、該共鳴器の周方向溝2に近い部分に設けることが好ましい。なぜなら、共鳴器内の粒子速度は細溝部の入り口側程高く、気室部内では低い。それゆえ、粒子速度が高い細溝部に凹凸を設けて表面積を増加させることにより、共鳴器の減衰特性を効果的に高めることができ、その結果、広帯域での音圧レベルの減衰が可能となるからである。
Moreover, although it is suitable to provide this unevenness over the entire groove wall surface of the
図3の例では、幅W1、高さh、奥行きdの立方体の凸状部材10を、幅W2を空けて7つ並べて溝壁上に配置している。このようにして凹凸を設けた場合、溝壁面の表面積は
となる(n=7)。また、溝壁面の投影面積は、7つ全ての凸状部材10を覆うような、図中Pで表される部分の面積であり
となる。
In the example of FIG. 3, seven cubic
(N = 7). Further, the projected area of the groove wall surface is an area of a portion represented by P in the figure so as to cover all seven
It becomes.
また、凹凸を有する溝壁面は、その表面積が、溝壁面の投影面積の1.5倍以上であることが好適である。
なぜなら、凹凸を有する溝壁面の表面積が、溝壁面の投影面積の1.5倍未満の場合、表面積の増加分が小さく、幅広い周波数帯域での音圧レベルの低減が十分に達成できないおそれがあるためである。
Moreover, it is preferable that the groove | channel wall surface which has an unevenness | corrugation is 1.5 times or more of the projection area of a groove | channel wall surface.
This is because, when the surface area of the groove wall surface having irregularities is less than 1.5 times the projected area of the groove wall surface, the increase in the surface area is small, and there is a possibility that the sound pressure level cannot be sufficiently reduced in a wide frequency band. Because.
また、凹凸を有する溝壁面は、その表面積が、溝壁面の投影面積の20倍以下であることが好適である。
気柱管共鳴帯域の総合的な評価として、1/3オクターブバンド中心周波数800−1000−1250Hz帯域のパーシャルオーバーオール値を用いたとき、0.3dB以上の効果が得られる場合を有意差があるとみなして閾値とする。実験の結果、凹凸を有する溝壁面は、その表面積が、溝壁面の投影面積の1.5倍以上20倍以下のとき、0.3dB以上の効果が得られることが確認できた。
Moreover, it is preferable that the groove | channel wall surface which has an unevenness | corrugation is 20 times or less of the projected area of a groove | channel wall surface.
As a comprehensive evaluation of the air column resonance band, when a partial overall value of 1/3 octave band center frequency 800-1000-1250 Hz band is used, there is a significant difference when an effect of 0.3 dB or more is obtained. Consider it as a threshold. As a result of the experiment, it was confirmed that an effect of 0.3 dB or more can be obtained when the groove wall surface having irregularities has a surface area of 1.5 times to 20 times the projected area of the groove wall surface.
なお、分岐溝の溝壁面に図3に示したような凸状部材10を設ける場合、この凸状部材10の長手方向(奥行きdの方向)を分岐溝の深さ方向とすることもできるし、この凸状部材10の長手方向(奥行きdの方向)を分岐溝の長手方向とすることもできる。
また、溝壁面に設ける凹凸を、板状の凸状部材10を例に説明したが、サイコロ型や、おわん型の凸状部材を設けることにより、溝壁面を凹凸に形成することもできる。
さらにまた、分岐溝の溝壁面に凸状部材10を設ける例を説明したが、凹部を設けることで溝壁面を凹凸に形成することもできる。
When the
Moreover, although the unevenness | corrugation provided in a groove wall surface was demonstrated to the example of the plate-shaped
Furthermore, although the example which provides the convex-shaped
以下、図4、5に本発明の空気入りタイヤのトレッドパターンのその他の実施例を示す。
図4は、サイドブランチ型の共鳴器を有するトレッドパターンであり、トレッド踏面1に、トレッド周線に沿って延びる複数本、図示例では4本の周方向溝2を設け、これらの周方向主溝2のうち、タイヤ赤道面CLの近傍の周方向溝2と、タイヤ赤道面CLと反対側の陸部を挟む周方向溝2に、一端がそれらの周方向溝2に開口し、他端が陸部内で終了する複数本の鋭角に屈曲する分岐溝5を設ける。
この分岐溝5を区画する溝壁面の少なくとも一部分に凹凸を設けている。
4 and 5 show other examples of the tread pattern of the pneumatic tire of the present invention.
FIG. 4 shows a tread pattern having side branch type resonators. A
Concavities and convexities are provided on at least a part of the groove wall surface defining the
図5に示すトレッドパターンを有する空気入りタイヤでは、トレッド踏面1に、トレッド周線に沿って延びる複数本、図示例では4本の周方向溝2を設け、これらの周方向溝2のうち、タイヤ赤道面CLの近傍の周方向溝2と、タイヤ赤道面CLと反対側の陸部を挟む周方向溝2に、一端がそれらの周方向溝2に開口し、他端が陸部内で終了する細溝部と気室部とからなるヘルムホツル型の分岐溝5を設ける。
この分岐溝5を区画する溝壁面の少なくとも一部分に凹凸を設けている。
In the pneumatic tire having the tread pattern shown in FIG. 5, the
Concavities and convexities are provided on at least a part of the groove wall surface defining the
ここで、上記(1)(2)式を用いて、投影面積に対する表面積の割合(表面積/投影面積)を具体的に算出する。表面積/投影面積は、
であるが、例えば、溝壁面に多数の凹凸が設けられている場合、nが十分に大きくなるので、n=n−1と近似できる。さらに、奥行きdが幅W1、W2および高さhに対して十分に大きい場合(d>>W1,W2,h)、W1hの項は無視できる。そこで、W1=W2=0.3mm、h=0.9mmとすると、上記(3)式は、下記(4)式のように変形でき、
投影面積に対する表面積の割合は4となる。
Here, the ratio of the surface area to the projected area (surface area / projected area) is specifically calculated using the above formulas (1) and (2). Surface area / projected area is
However, for example, when a large number of irregularities are provided on the groove wall surface, n is sufficiently large, so that it can be approximated as n = n−1. Further, when the depth d is sufficiently large with respect to the widths W 1 and W 2 and the height h (d >> W 1 , W 2 , h), the term W 1 h can be ignored. Therefore, when W 1 = W 2 = 0.3 mm and h = 0.9 mm, the above equation (3) can be transformed into the following equation (4):
The ratio of the surface area to the projected area is 4.
本発明に係る空気入りタイヤ、従来例タイヤおよび基準タイヤを後述する仕様のもとに試作し、性能の評価を行った。
従来例タイヤ1は、図4に示すトレッドパターンを有し、各分岐溝5は長さ85mm、断面4mm×4mmである。
従来例タイヤ2は、図5に示すトレッドパターンを有し、細溝部の幅2mm、深さ2mm、長さ10mmであり、気室部の体積は1000mm3である。
発明例タイヤ1、および参考例タイヤ1〜2は、各分岐溝5を区画する溝壁面に、図3に示すような微細な凹凸を設けている点以外は従来例タイヤ1と同様である。
発明例タイヤ2は、図5に示すトレッドパターンを有し、細溝部の幅2mm、深さ3mm、長さ10mm、気室部の体積は1000mm3であり、各分岐溝5を区画する溝壁面には、図3に示すような微細な凹凸を設けている。微細な凹凸により、細溝部の断面積は約2mm2低下するため、共鳴周波数は従来例タイヤ2とほぼ同様の約1000Hzである。
基準タイヤは、図6に示すトレッドパターンを有し、タイヤ騒音低減のための共鳴器として働く分岐溝を持たない従前のタイヤであり、隣接する周方向溝2間をつなぐ幅方向溝3を有する。
表1に、各試作タイヤの分岐溝の寸法および分岐溝に設けた凹凸の寸法を示す。その基準タイヤ対比減音効果を併せて示す。
A pneumatic tire, a conventional tire, and a reference tire according to the present invention were prototyped according to specifications described later, and performance was evaluated.
The
The
The reference tire is a conventional tire having the tread pattern shown in FIG. 6 and having no branching groove that acts as a resonator for reducing tire noise, and has a
Table 1 shows the dimensions of the branch grooves and the irregularities provided in the branch grooves of each prototype tire. The sound reduction effect compared with the reference tire is also shown.
各試作タイヤ(タイヤサイズ:195/65R15)を15×6Jのリムに組み付けてタイヤ車輪とし、タイヤ内圧を210kPaに調整した。そして、荷重4kNを適用し、80km/hにて室内ドラム試験機で走行させた際のタイヤ側方音を、JASO C606規格にて定める条件で測定し、1/3オクターブバンド分析によって各帯域を評価した。また、気柱管共鳴帯域の総合的な評価として、1/3オクターブバンド中心周波数800−1000−1250Hz帯域のパーシャルオーバーオール値を用いた。 Each prototype tire (tire size: 195 / 65R15) was assembled on a 15 × 6J rim to form a tire wheel, and the tire internal pressure was adjusted to 210 kPa. The tire side sound when running with an indoor drum tester at 80 km / h with a load of 4 kN was measured under the conditions defined in the JASO C606 standard, and each band was measured by 1/3 octave band analysis. evaluated. Further, as a comprehensive evaluation of the air column resonance band, a partial overall value of a 1/3 octave band center frequency 800-1000-1250 Hz band was used.
図7に、発明例タイヤ1および従来例タイヤ1の基準タイヤ対比音圧レベルの測定結果を示す。音圧レベル(S.P.L:Sound Pressure Level)が0より大きいと、基準タイヤ対比で良化していることを示し、0より小さいと悪化していることを示す。
従来例タイヤ1は、1000Hz帯域では高い減音効果(約2.2dB)が得られるが、その他の周波数帯域ではあまり減音効果は見られない。
発明例タイヤ1は、1000Hz帯域での減音効果は、従来例タイヤ1に劣るものの、630Hz〜1250Hzの周波数帯域において0.4dB以上の減音効果が確認された。
それゆえ、1/3オクターブバンド中心周波数800−1000−1250Hz帯域のパーシャルオーバーオール値では、表1に表すように、基準タイヤ対比、従来例タイヤ1では0.7dB減、発明例タイヤ1では0.9dB減であった。
また、発明例タイヤ1から表面積/投影面積を変化させた参考例タイヤ1、2については、それぞれ0.3dB、0.2dBの減音効果が確認された。
In FIG. 7, the measurement result of the reference | standard tire relative sound pressure level of the
The
Therefore, as shown in Table 1, the partial overall value of the 1/3 octave band center frequency 800-1000-1250 Hz band is 0.7 dB lower than that of the
Further, in
図8に、発明例タイヤ2および従来例タイヤ2の基準タイヤ対比音圧レベルの測定結果を示す。
従来例タイヤ2は、1000Hz帯域では高い減音効果(約1.8dB)が得られるが、その他の周波数帯域ではあまり減音効果は見られない。
発明例タイヤ2は、1000Hz帯域での減音効果は、従来例タイヤ2に劣るものの、630Hz〜1600Hzの周波数帯域において0.4dB以上の減音効果が確認された。
それゆえ、1/3オクターブバンド中心周波数800−1000−1250Hz帯域のパーシャルオーバーオール値では、表1に表すように、基準タイヤ対比、従来例タイヤ2では1.1dB減、発明例タイヤ2では1.5dB減であった。
In FIG. 8, the measurement result of the reference tire relative sound pressure level of the
The
Therefore, as shown in Table 1, the partial overall value of the 1/3 octave band center frequency 800-1000-1250 Hz band is 1.1 dB lower than that of the reference tire, the
以上より、周方向溝に開口する分岐溝の溝壁面に凹凸を設けることにより、トレッドパターン設計の自由度を維持しながら、周方向溝に起因した気柱共鳴音を広帯域において低減した空気入りタイヤを提供することができる。 As described above, by providing irregularities on the groove wall surface of the branch groove that opens to the circumferential groove, a pneumatic tire that reduces air column resonance noise caused by the circumferential groove in a wide band while maintaining the freedom of tread pattern design. Can be provided.
1 トレッド踏面
2 周方向溝
3 幅方向溝
5 分岐溝
6 横溝
10 凸状部材
1
Claims (3)
前記分岐溝を区画する溝壁面の少なくとも一部分に凹凸を設け、
凹凸を有する溝壁面は、その表面積が、当該溝壁面の投影面積の3倍以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。 In a pneumatic tire comprising at least one circumferential groove extending along a tread circumferential line and a branch groove having one end opened in the circumferential groove and the other end ending in a land portion on a tread surface of the tire. ,
Providing at least a portion of the groove wall surface that divides the branch groove ,
Groove wall surface having irregularities, the surface area of the pneumatic tire, characterized in der Rukoto more than three times the projected area of the groove wall surface.
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