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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Notlauf-Reifen, bei dem zur
Verbesserung des Notlauf-Verhaltens ein Aufwölben des
Laufstreifen-Abschnitts verhindert wird.
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Im allgemeinen weisen Notlauf-Reifen, wie in Fig. 5 gezeigt, eine große
Kautschukmasse (b) längs der Innenseite der Seitenwandabschnitte (a)
auf, um während des Notlaufs Reifenlasten aufzunehmen. So ist eine
Erhöhung des Reifengewichts unvermeidbar. Weiter wird infolge der
während der Notlaufbedingungen, wie auch während Normalbedingungen,
besonders bei hoher Geschwindigkeit erzeugten Wärme die Innentemperatur
leicht sehr hoch, wodurch manchmal die Haltbarkeit der
Seitenwand-Abschnitte im Gegensatz zur Erwartung vermindert wird. Deswegen ist es zu
bevorzugen, das Gummivolumen in den Seitenwandabschnitten so weit
wie möglich zu vermindern. Wenn jedoch das Gummivolumen vermindert
wird, wird die Biegeverformung der Seitenwandabschnitte (a), wie in Fig. 5
dargestellt, relativ groß. Dementsprechend steigt die Wärmeerzeugung an
und die Haltbarkeit oder Beständigkeit nimmt wiederum ab. So ist es
schwierig, gleichzeitig das Notlaufverhalten und die Haltbarkeit zu
verbessern.
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In der DE 2814937, welche den Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergibt,
ist vorgeschlagen worden, das Notlaufverhalten von Motorradreifen und
insbesondere die Stabilität der Karkasse zu verbessern, wenn das
Motorrad bei Kurvenfahrt in Schräglage gelegt wird, durch weiteres Verstärken
des Laufstreifenbereichs eines Reifens mit durch Gummieinsätze
verstärkten Seitenwänden in Kombination mit dem Schaffen einer flexiblen
Zone zwischen dem oberen Ende jeder Seitenwand und der Kante des
Laufstreifens. In dieser Beschreibung geschieht die
Laufstreifenverstärkung mittels einer Schicht mit einem hohen Modul.
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Um das Notlaufverhalten und die Haltbarkeit zu verbessern, haben die
Erfinder festgestellt, dass dann, wenn der Reifenluftdruck Null ist, die
Biegeverformung (ya) des Seitenwandabschnittes (a) eine enge Beziehung
zu der Aufwölb-Verformung (yt) des Laufstreifenabschnittes (t) aufweist.
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Fig. 4 zeigt eine solche Beziehung, bei der die Biegeverformung (ya) des
Seitenwandabschnittes durch den in Radialrichtung mit einem Abstand (f)
von 10 mm axial nach innen von der Kante (e) des
Bodenaufstandsbereiches gemessenen Freiraum (ha) zwischen den Innenflächen des Reifens
bezeichnet wird, wie in Fig. 5 gezeigt. So wird die Biegeverformung immer
größer, je kleiner dieser Freiraum ist. Die Aufwölb-Verformung (yt) des
Laufstreifenabschnitts wird durch die am Reifenäquator von der
Straßenfläche zur Innenfläche des Reifens gemessenen Größe der Anhebung (ht)
bezeichnet. So wird die Aufwölb-Verformung immer größer, je größer die
Anhebung ist.
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Wie in Fig. 4 gezeigt, wurde gefunden, dass die Biegeverformung des
Seitenwandabschnittes sich erhöht, wenn die Aufwölb-Verformung des
Laufstreifenabschnittes zunimmt. Wenn deshalb die Aufwölb-Verformung
verringert wird, kann auch die Biegeverformung verringert werden.
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Weiter wurde auch festgestellt, dass es für die Steuerung der Aufwölb-
Verformung nicht wirksam ist, eine Verstärkungskordschicht in dem
Laufstreifenabschnitt anzuordnen. Die Verstärkungskordschichten wie
Gürtel, Karkasse und dergleichen zeigen ihre Steifigkeit erst dann, wenn
der Reifen auf einen normalen Druck aufgepumpt und die volle
Zugspannung an die Korde angelegt ist. So ist es schwierig, den Widerstand gegen
Aufwölb-Verformung unter Notlaufbedingungen zu erhöhen, wenn keine
durch Innendruck erzeugte Zugspannung vorhanden ist.
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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Notlaufreifen zu
schaffen, bei welchem durch Erhöhen des Widerstandes gegen Aufwölb-
Verformung des Laufstreifenabschnittes unter Notlaufbedingungen die
Verformung der Seitenwandabschnitte ohne Erhöhen des Seitenwand-
Kautschukvolumens abgesenkt werden kann und dadurch gleichzeitig
Notlaufverhalten und Haltbarkeit verbessert werden
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Notlaufreifen eine
Karkasse mit mindestens einer Karkasslage, die sich zwischen einem Paar
Wulstabschnitten durch einen Laufstreifenabschnitt und einem Paar
Seitenwandabschnitten erstreckt, einen radial außerhalb der Karkasse im
Laufstreifenabschnitt angeordneten Gürtel, eine
Laufstreifen-Verstärkungsschicht, die zwischen Karkasslagen oder alternativ zwischen der Karkasse
und dem Gürtel angeordnet ist, wobei die
Laufstreifen-Verstärkungsschicht aus einer Kautschukverbindung mit hohem Elastizitätsmodul
hergestellt ist, mit einem komplexen Elastizitätsmodul von 10 bis 30 MPa,
einer Dicke von 0,8 bis 2,5 mm und einer axialen Breite vom 0,7- bis 1,0-
fachen der Laufstreifenbreite.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im einzelnen
im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung beschrieben, in
welcher:
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Laufstreifenabschnittes derselben
ist, die eine zwischen Karkasslagen angeordnete Laufstreifen-
Verstärkungsschicht zeigt;
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Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels
des Laufstreifenabschnitts ist, bei welcher eine Laufstreifen-
Verstärkungsschicht zwischen der Karkasse und dem Gürtel
angeordnet ist;
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Fig. 4 ein Schaubild zum Erklären der Beziehung zwischen Aufwölb-
Verformung eines Laufstreifenabschnitts und Biegeverformung
eines Seitenwandabschnitts ist; und
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Fig. 5 ein Schaubild zum Erklären des Bodenberührungszustandes des
Reifens nach dem Stand der Technik ist, wenn der
Reifen-Innendruck Null beträgt.
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In der Zeichnung umfasst ein Notlaufreifen 1 einen Laufstreifenabschnitt
2, ein Paar Seitenwandabschnitte, ein Paar Wulstabschnitte, eine sich
zwischen den Wulstabschnitten erstreckenden Karkasse 6, einen radial
außerhalb der Karkasse im Laufstreifenabschnitt 2 angeordneten Gürtel
7, eine in jedem der Seitenwandabschnitte angeordnete
Seitenwand-Verstärkungskautschukschicht 9 und eine in dem Laufstreifenabschnitt 2
angeordnete Laufstreifen-Verstärkungskautschukschicht 10.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Reifen 1 ein PKW-Radialreifen mit der
Reifengröße 225/60R16.
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Die Karkasse 6 umfasst mindestens eine Lage 6A, 6B von radial mit einem
Winkel von 75 bis 90º bezüglich des Reifenäquators C angeordneten Korden.
Für die Karkasskorde können Korde aus organischen Fasern, z. B.
Nylon, Reyon, Polyester und dergleichen, aber auch Stahlkorde eingesetzt
werden.
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Die Karkasse 6 besteht aus zwei Lagen 6A und 6B, von denen jede sich
zwischen den Wulstabschnitten erstreckt und in jedem Wulstabschnitt
um den jeweiligen Wulstkern von der axial inneren Seite zur Außenseite
umgeschlagen ist, um ein Paar Umschlagabschnitte 13 und einen
dazwischen liegenden Hauptabschnitt 12 zu bilden.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, enden die Umschlagabschnitte 13B der äußeren
Karkasslage 6B in der Nähe des Punktes der maximalen Reifenbreite,
während die Umschlagabschnitte 13A der inneren Karkasslage 6A in dem
Laufstreifenabschnitt 2 enden und so die axial äußeren Kantenabschnitte
7E des Gürtels 7 überdecken. Damit werden Ablöse-Versagensfälle, die
während des Notlaufbetriebs von den Enden der Umschlagabschnitte 13A
und 13B ausgehen, wirksam verhindert und die Seitenwandsteifigkeit
wird erhöht.
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Der erwähnte Gürtel 7 umfasst mindestens eine Lage von Korden mit
hohem Elastizitätsmodul wie Stahl, aromatische Polyamide und dergleichen,
die mit einem Winkel von 10 bis 30º bezüglich des Reifenäquators C gelegt
sind. Bei dieser Ausführungsform ist der Gürtel 7 aus zwei gekreuzten
Lagen 7A und 7B zusammengesetzt, deren Kordneigungswinkel sich
voneinander unterscheiden. Die breiteste Gürtellage, bei dieser Ausführungsform
die radial innere Gürtellage 7A, hat eine Lagenbreite BW vom 0,95- bis
zum 1,05-fachen der Laufstreifenbreite TW, um so einen Ringreifen- oder
Ringband-Effekt über die volle Breite des Laufstreifenabschnittes 2 zu
ergeben. Hier ist die Laufstreifenbreite WT die maximale
Bodenaufstandsbreite zwischen den axial äußersten Kanten des Bodenaufstandsbereiches
unter der Bedingung, dass der Reifen auf seiner Standardfelge montiert
und auf seinen Standarddruck aufgepumpt und dann mit einer
Standardlast belastet ist. Die Standardfelge ist die amtlich für den Reifen
beispielsweise durch JATMA (Japan), TRA (USA), ETRTO (Europa) und dergleichen
vorgeschlagene Felge, und der Standard-Innendruck und die Standardlast
sind der maximale Luftdruck und die maximale Reifenlast für den Reifen,
wie sie durch die gleichen Gesellschaften für diesen Reifen offiziell in der
Luftdruck/Maximallast-Tabelle angegeben werden.
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Weiter ist bei dem Laufstreifenabschnitt 2 bei dieser Ausführungsform ein
Band 11 radial außerhalb des Gürtels 7 angeordnet, um während des
Hochgeschwindigkeits-Normalbetriebs die Gürtelanhebung zu steuern.
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Das Band 11 besteht aus Korden, die sich im wesentlichen mit Null Grad
oder einem sehr geringen Winkel zur Umfangsrichtung erstrecken. Das
gezeigte Beispiel ist aus einem Paar axial beabstandeter Kantenbänder
11A gebildet, welche die Gürtelkanten 7E überdecken, und einem
vollbreiten Band 11B, das sich über die gesamte Breite des Gürtels 7
erstreckt, und jedes der Bänder 11A und 11B wird durch spiralgewickelte
(wendelgewickelte) Nylonkorde gebildet.
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Die erwähnten Wulstabschnitte sind jeweils zwischen dem Hauptabschnitt
12 und dem Umschlagabschnitt 13 der Karkasse 6 mit einem Wulstreiter
15 versehen. Der Wulstreiter 15 besteht aus einer harten
Kautschukmasse mit einem JIS-A-Härtewert von 60 bis 80 Grad.
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Weiter sind zwischen dem Hauptabschnitt 12 und dem
Umschlagabschnitt 13 bei dieser Ausführungsform die erwähnten
Seitenwandabschnitte 3 jeweils mit einer Seitenwand-Verstärkungsschicht 9 versehen.
Andererseits ist zwischen den Hauptabschnitten der beiden Karkasslagen
in den Seitenwandabschnitten keine Kautschuklage außer dem Auflagekautschuk
vorhanden. An der Innenseite der Karkasse befindet sich nur
eine dünne Innenauskleidung zur Luftabdichtung.
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Die Seitenwand-Verstärkungsschicht 9 besteht aus einer harten
Kautschukmasse mit einem JIS-A-Härtewert von 60 bis 80 Grad, die jedoch
geringfügig weicher als die Masse des Wulstreiters 15 ist.
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Der Wuistreiter 15 erstreckt sich radial von dem Wulstkern 5 zu einer
radialen Höhe nach außen zwischen der Stelle maximaler
Reifenquerschnittsbreite und der Höhe des Felgenflansches. Die
Seitenwand-Verstärkungsschicht 9 erstreckt sich von einer Position in der Nähe des radial
äußeren Endes des Felgenhorns zu einer Position unter der Bandkante in
dem Laufstreifenabschnitt längs der axial äußeren Seite des Wulstreiters
15. Der radial äußere Kantenteil des Wulstreiters 15 und der radial innere
Kantenteil 9C der Lage 9 sind so verjüngt, dass sie miteinander gespleißt
sind. Der radial äußere Kantenteil 9B der Lage 9 ist ebenfalls verjüngt,
endet in der Nähe des Endes der Umschlagabschnitte 13A und überdeckt
so die Bandkante 7E. Die Seitenwand-Verstärkungsschicht 9 hat in ihrem
Zentralbereich 9A um die Stelle maximaler Querschnittsbreite des Reifens
eine im wesentlichen konstante Dicke T. Bei dieser Ausführungsform wird
die Dicke T so festgesetzt, dass sie von 3 bis 5 mm reicht, um das
Gummivolumen möglichst gering zu halten.
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Wie vorstehend erklärt, sind die Seitenwand-Verstärkungsschicht 9 und
der Wulstreiter-Kautschuk 15 zu einem Körper vereinigt und zur Bildung
einer mantelartigen Struktur in dem Karkass-Hauptabschnitt und
-Umschlagabschnitt eingeschlagen. Damit wird die Seitenwandsteifigkeit unter
Notlaufbedingungen wirksam verbessert.
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Bevorzugt wird die Seitenwand-Verstärkungslage zwischen dem Karkass-
Hauptabschnitt und dem -Umschlagabschnitt angeordnet. Sie kann
jedoch auch axial innerhalb der Karkasse 6 angeordnet werden.
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Die erwähnte Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 ist zwischen Kordlagen
im Laufstreifenabschnitt 2 angeordnet. Vorzugsweise ist sie zwischen den
radial einander benachbarten Karkasslagen 6A und 6B angeordnet, wie in
Fig. 2 gezeigt. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass
die Karkasse 6 aus mindestens zwei Lagen gebildet ist.
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Die Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 besteht aus einer
Kautschukmasse mit hohem Elastizitätsmodul mit einem komplexen
Elastizitätsmodul E* von 10 bis 30 MPa. Andererseits haben die
Beschichtungs-Kautschukarten für die Karkasslagen und die Gürtellagen einen komplexen
Elastizitätsmodul E* in dem Bereich von nicht mehr als 7,8 MPa,
üblicherweise 4 bis 7 MPa. Dementsprechend ist die
Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 mit einem gegenüber dem benachbarten Deckkautschuk
weit erhöhten komplexen Elastizitätsmodul E* versehen.
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Der komplexe Elastizitätsmodul E* wurde mit einem viskoelastischen
Spektrometer von Iwamoto Seisakusyo unter den folgenden Bedingungen
gemessen: Temperatur = 70ºC, Frequenz = 10 Hz, und dynamische
Verzerrung = 2%.
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Die Dicke t der Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 liegt im Bereich von
0,8 bis 2,5 mm, bevorzugt 1, 2 bis 2,5 mm. Die axiale Breite WA desselben
liegt im Bereich vom 0,7- bis zum 1,0-fachen, vorzugsweise vom 0,7- bis
zum 0,95-fachen der Laufstreifenbreite TW. Bevorzugt wird ein gewisser
Zwischenraum zwischen den axialen Kanten der
Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 und den radial äußeren Kanten der Seitenwand-Verstärkungsschicht
9 geschaffen, so dass sie einander nicht überdecken. Die
Härte der Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 wird so eingestellt, dass sie
höher als die des erwähnten Deckkautschuks liegt, der üblicherweise eine
JIS-A-Härte von 60 bis 75º besitzt, jedoch im wesentlichen gleich wie bei
der Seitenwand-Verstärkungsschicht 9 ist.
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Deshalb verbessert die Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 zusammen
mit den benachbarten Kordlagen die Biegesteifigkeit des
Laufstreifenabschnittes in hohem Maße, um ein Aufwölben des Laufstreifenabschnitts 2
zu verhindern.
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Wenn der komplexe Elastizitätsmodul E* unter 10 MPa liegt, die Dicke t
geringer als 0,8 mm ist und/oder die Breite WA weniger als das 0,7-fache
der Laufstreifenbreite TW ist, nimmt die Steuerwirkung für die Aufwölb-
Verformung ab und die Haltbarkeit wird nicht wirksam verbessert. Falls
der komplexe Elastizitätsmodul E* mehr als 30 MPa beträgt und/oder die
Dicke t mehr als 2,5 mm ist, werden der Fahrkomfort und das
Geräuschverhalten während des Normallaufs verschlechtert.
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Falls die Breite WA mehr als das 1,0-fache der Laufstreifenbreite TW
beträgt und besonders, wenn die Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 die
Seitenwand-Verstärkungsschicht 9 überdeckt, geht der
Steifigkeitsausgleich verloren und die Aufwölb-Verformung wird erhöht.
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Die Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 kann zwischen der Karkasse 6
und dem Gürtel 7 angeordnet werden, wie in Fig. 3 gezeigt. Es wird jedoch
nicht bevorzugt, die Schicht zwischen den Gürtellagen 7A und 7B
anzuordnen. Falls sie zwischen den Gürtellagen angeordnet ist, werden die
sich überkreuzenden Korde der benachbarten Lagen dadurch voneinander
getrennt, und die Gesamt-Steifigkeit des Gürtels nimmt ab. Deshalb wird
die Steifigkeitserhöhung durch die Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10
wieder aufgehoben, und die Aufwölb-Verformungs-Steuerungswirkung
kann nicht erreicht werden. Weiter kann ein Kurzfaserverstärkter
Kautschuk als Laufstreifen-Verstärkungsschicht 10 eingesetzt werden.
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Testreifen der Größe 225/60R16 mit der in Fig. 1 gezeigten Struktur und
den in Tabelle 1 angegebenen Spezifikationen wurden hergestellt und wie
folgt auf Notlaufverhalten geprüft.
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Ein Testwagen, nämlich ein Personenwagen mit vorne liegendem Motor
und Hinterradantrieb, der an dem rechten Vorderrad (Felgengröße =
16 · 71/2JJ) mit einem Testreifen (Luftdruck = Null) versehen war, wurde
mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h gefahren, bis der Reifen zerstört
war, und der Fahrweg (km) wurde als Haltbarkeitsangabe gemessen. Die
Reifenlast betrug 585 kg. Auch wurden die Verformungen des Reifens
gemessen. Als Aufwölb-Verformung des Laufstreifenabschnittes wurde der
in Fig. 5 dargestellte Abstand ht gemessen. Als Biegeverformung des
Seitenwandabschnittes wurde der freie Raum ha nach Fig. 5 gemessen.
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Es bestätigte sich aus dem Test, dass die Ausführungsbeispiel-Reifen 1
bis 4 mit einer zwischen den Karkasslagen oder zwischen der Karkasse
und dem Gürtel angeordneten Laufstreifen-Verstärkungsschicht in hohem
Maße eine Verbesserung der Haltbarkeit im Vergleich zum Referenzreifen
1 zeigten, der keine Verstärkungsschicht hatte, und im Vergleich zum
Referenzreifen 2, der keine Laufstreifen-Verstärkungsschicht zwischen
den Gürtellagen hatte.
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Wie vorstehend beschrieben, wird bei der vorliegenden Erfindung die
Aufwölb-Verformung des Laufstreifenabschnittes wirksam vermindert, und
dadurch wird die Biegeverformung der Seitenwandabschnitte verringert.
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Deshalb kann das Notlaufverhalten ohne Erhöhen des Reifengewichts
verbessert werden.
Tabelle 1
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*) Dieser Reifen konnte einen vorgegebenen Weg von 100 km ohne Schaden zurücklegen.
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Deshalb wurde der Test abgebrochen.