HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugreifen,
bei dem Druckluft und Wasser in den luftdichten Bereich eines
Reifens gefüllt wird, der für Kraftfahrzeuge oder andere
ähnliche Fahrzeuge verwendet wird und bezieht sich insbesondere
auf einen Reifen, der zur Verbesserung der Laufstabilität und
der Leistung geeignet ist.
Beschreibung des Standes der Technik
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Reifen, die für Fahrzeuge, wie zum Beispiel
Kraftfahrzeuge, verwendet werden, werden üblicherweise mit Druckluft
innerhalb eines Luftschlauches, der sich im Reifen befindet
oder direkt in den luftdichten Innenraum eines schlauchlosen
Reifens gefüllt, um Stöße, die von der Fahrbahnoberfläche
ausgelöst werden, zu absorbieren.
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Weiterhin besitzt solch ein Luftreifen eine wichtige
Bedeutung bezüglich der Laufstabilität und der Lenkleistung, die
reguliert werden durch Einstellung des Druckes der Luft, die
in den Reifen gefüllt wird. Der Reifen hat eine noch
wichtigere Bedeutung bei Bremsvorgängen, zum Beispiel bei einer
Notbremsung während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt eines
Fahrzeuges. Es ist äußerst wünschenswert, daß ein Bremsweg von der
Auslösung des Bremsvorganges bis zum vollständigen Stillstand
des Fahrzeuges aus Sicherheitsgründen so kurz wie möglich ist.
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Soweit wie der Reifen betroffen ist, kann der Bremsweg im
allgemeinen dadurch verkürzt werden, daß ein Profil mit einer
passenden Gestaltung auf der Lauffläche eines Reifens
ausgebildet wird, um den Reibungswiderstand oder den
Bodenhaftungseffekt des Reifens zu vergrößern.
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Das auf der Lauffläche ausgebildete Profil kann
zweifellos einen vergrößerten Reibungswiderstand bezüglich der
Fahrbahnoberfläche erzeugen, aber es ist nicht völlig ausreichend,
um einen Sicherheitseffekt bei Notbremsvorgängen zu erzeugen.
Ein Fahrzeugreifen leidet leicht an Denaturation und
Deformation (Abrieb) infolge der Reibungswärme, die zwischen dem
Relfen und der Fahrbahnoberfläche erzeugt wird. Dadurch wird das
Reifenprofil allmählich flacher, um seinen
Fahrbahnhaftungseffekt zu verlieren.
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Es wurde neuerdings auch versucht, eine aufgerollte
Reibungsfläche vorzusehen, die dazu dient, bei Notbremsungen
schnell freigegeben zu werden und zwischen dem Reifen und der
Fahrbahnoberfläche ausgebreitet wird, so daß zwangsweise eine
Antigleit-Reibung zwischen ihnen ausgebildet wird. Die
Verwendung der gerollten Reibungsfläche kann zwar zuverlässig sein,
aber sie verkompliziert den Aufbau des Fahrzeuges.
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Sogenannte mit Ballast versehene Fahrzeugreifen in denen
ein flüssiger Ballast eingefüllt sind, sind bei schweren
Lastkraftwagen, wie beispielsweise Landwirtschaftstraktoren und
Erdbewegungsvorrichtungen vorgeschlagen worden, um ein
Ungleichgewicht des Gewichtes zu vermeiden und Vibrationen, wie
beschrieben, zu reduzieren, beispielsweise in den US-Patenten
Nr. 3,747,660, 3,312,265, 3,230,999 und 2,695,047.
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Die Erfinder haben verschiedene Studien und Experimente
mit dem Füllen einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in
einen Reifen eines üblichen Personenkraftwagens oder
dergleichen vorgenommen, um die Fahrstabilität und Leistung zu
verbessern, insbesondere die Bremsleistung, das heißt die
Verkürzung des Bremsweges.
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Dann wurde herausgefunden, daß ein Fahrzeugreifen, in dem
eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, zusammen mit Druckluft
in eine luftdichte Innenseite eines Reifens in einem
Verhältnis von 5 bis 95 Volumenprozent der Druckluft eingefüllt wird,
den vorgenannten Zweck erfüllt.
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Es wurde überraschenderweise herausgefunden, daß eine
Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht, welches größer ist
als die Luft, die in die iuftdichte Innenseite eines Reifens
zusammen mit Druckiuft eingefüllt wird, Vibrationen und Stöße
die während der Bewegung des Fahrzeuges erzeugt werden,
erheblich gedämpft werden, die Fahrstabilität und Leistung
verbessert
wird, und insbesondere der Bremsweg außergewöhnlich
verringert wird. Der wesentliche Teil dieser neuen Entdeckung
wurde in unserer früheren japanischen Patentanmeldung Nr.
293345/1988 und 219069/1989 angemeldet, die in dieser
Anmeldung als Grundlage für die vorliegende Erfindung zitiert
werden, aber nicht beansprucht wird.
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Es ist gegenwärtig noch nicht klar, weshalb solch ein
unerwarteter Effekt erzielt werden kann, aber es wird
angenommen, daß er auf einem sogenannten Kreiseleffekt beruht, der
durch die Vergrößerung der Trägheit infolge des vergrößerten
Gewichtes des Reifens verursacht wird, der als ein
Hochgeschwindigkeitskörper der Drehung wirkt. Wenn Wasser in einen
Luftreifen eingefüllt wird, wird es am inneren peripheren
Umtang des Reifens infolge der Zentrifugalkraft während der
Hochgeschwindigkeitsdrehung lokalisiert und die
Reifenoberfläche wird kräftiger und mit einer vergrößerten Kontaktfläche
auf die Fahrbahnoberfläche gedrückt, um sie fest zu greifen.
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Darüberhinaus wird jedoch bei konventionellen Luftreifen
deren innere Oberfläche durch Metallteile des Fahrzeuges, wie
zum Beispiel eine Felge, mit Hilfe der Druckluft, die in den
Reifen gefüllt ist, in geringem Maße gekühlt. Da jedoch die
Luft, die in dem Reifen eingeschlossen ist, keine ausreichende
Kühlwirkung aufweist, leiden die konventionellen Luftreifen
überlicherweise an Reibungswärme während der Fahrt oder beim
Bremsen eines Fahrzeuges und werden denaturiert oder
deformiert (Abrieb), insbesondere auf der profilierten Lauffläche
mit dem Ergebnis eines unerwünschten Einwirkung auf die
Fahrstabilität, den Bremseffekt, usw.
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Andererseits ist bei dem wassergefüllten Reifen
entsprechend der vorliegenden Erfindung dessen innere Oberfläche
ständig in Kontakt mit der Flüssigkeit, beispielsweise Wasser,
das eine größere Kühlwirkung durch Zentrifugalkräfte während
der Drehbewegung aufweist und darüberhinaus wird das Wasser
selbst von der Außenseite mit Hilfe der Metallteile effektiv
gekühlt. Folglich kann der erwärmte Reifen effektiv gekühlt
werden, so daß er vor der thermischen Denaturierung oder
Deformierung geschützt ist, und immer eine effektive
Reibungskraft
auf der Straßenoberfläche beibehält und die
Laufstabilität, Bremswirkung usw. immer konstant hält.
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Weiterhin hatten wir anfangs angenommen, daß ein
Treibstoffverbrauch naturgemäß mehr oder weniger in Abhängigkeit
zur Vergrößerung des Gewichtes vergrößert wird, der durch das
Einfüllen von Wasser verursacht wird, überraschenderweise
jedoch herausgefunden wurde, daß der Verbrauch im Vergleich zu
dem Fall üblicher Luftreifen eher verringert wird, soweit
unser experimenteller Lauftest betroffen ist.
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Als in den Reifen zu füllende Flüssigkeit ist Wasser
besonders wünschenswert hinsichtlich des spezifischen Gewichtes,
der spezifischen Wärmekalorien, der leichten Verfügbarkeit,
der trägen chemischen Natur, usw.
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Wenn jedoch Reifen zum Beispiel in hohen Breiten usw.
verwendet werden, wo die Lufttemperatur im Winter oft
unterhalb des Gefrierpunktes (0 ºC) von Wasser abgesenkt ist, ist zu
befürchten, daß das in den Reifen gefüllte Wasser gefriert, um
die Drehung des Reifens insbesondere beim Starten eines
Fahrzeuges instabil zu machen. Da jedoch das Gefrieren von Wasser
weitgehend durch die Hinzufügung eines geeigneten
Frostschutzmittels verhindert werden kann, wird es mehr
bevorzugt, solch eine Flüssigkeit zu verwenden, da sie
physikalische Eigenschaften ähnlich wie Wasser aufweist aber unter
strengen Kühlbedingungen nicht gefriert.
Ziel und Übersicht über die Erfindung
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Es ist folglich ein Ziel der Erfindung, einen
Fahrzeugreifen, der mit Wasser gefüllt ist, zu liefern, der für die
Absorption von Schwingungen und Stößen während der Fahrt eines
Fahrzeuges geeignet ist und der zur Verbesserung der
Fahrstabilität und der Leistung fähig ist.
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Ein anderes und praktischeres Ziel der Erfindung besteht
darin, einen mit Wasser gefüllten Fahrzeugreifen zu schaffen,
der zur deutlichen Verringerung des Bremsweges, insbesondere
während einer Notbremsung, eines Fahrzeuges geeignet ist, so
wie auch unter kalten klimatischen Bedingungen effektiv
arbeitet.
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Das vorgenannte Ziel der Erfindung kann erreicht werden
durch einen Fahrzeugreifen, in dem Druckluft und Wasser in die
luftdichte Innenseite eines Reifens gefüllt sind,
gekennzeichnet durch Einfüllen von 10 % bis 60 % des Volumens des Wassers
bezüglich 100 Volumenprozent der Druckluft und von 0,2 % bis
3,0 % des Gewichtes eines stark Wasser absorbierenden
Polymers, das geeignet ist, eine große Menge des Wassers zu
absorbieren und das zu feinen kugelförmigen und leicht fließenden
Gelpartikeln aufquillt, bezogen auf 100 Gewichtsprozent des
Wassers.
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"Stark Wasser absorbierendes Polymer", auf das hier Bezug
genommen wird, bezieht sich auf solche Polymere, die geeignet
sind, etwa das 10- bis 100fache des Volumens des Wassers zu
absorbieren und die irreversibel in Gelpartikel aufquellen,
die neuerdings in verschiedenen Technikgebieten Anwendung
gefunden haben, beispielsweise als Wasser absorbierende Mittel
für Konstruktionsmaterialien und für Wegwerfwindeln.
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Die stark Wasser absorbierenden Polymere, die bei der
Erfindung verwendet werden, sind solche, die zur schnellen
Absorption eines großen Wasservolumens geeignet sind und die
feine kugelförmige und leicht fließende Partikel bilden, die
im wesentlichen Wasser enthalten (nachfolgend der Einfachheit
halber als Hydrosphären bezeichnet). Als eines der typischen
Beispiele solcher Polymere, kann hier eine Gruppe von
Polynatriumacrylat genannt werden, das durch die allgemeine Formel
(CH&sub2;=CHCOONa)n, wie später genauer ausgeführt, symbolisiert
wird. Wenn solch ein Polymer zusammen mit Wasser in den
Innenraum eines Reifens eingefüllt wird, bildet es äußerst
fließfähige feine Kügelchen, die ähnliche physikalische
Eigenschaften, wie das spezifische Gewicht von Wasser aufweisen.
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Speziell wenn die Lufttemperatur unter den Gefrierpunkt
von Wasser absinkt, verbleiben die Hydrosphären in der
anfänglichen individuellen kugelförmigen Gestalt, wobei sie das
absorbierte Wasser darin halten und keine Gefrier-Kohäsionskraft
zueinander aufweisen.
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Demgemäß kann der mit solchen Hydrosphären gefüllte
Reifen
ohne Schwierigkeiten auch während harter kalter
Winterzeiten in hohen Breiten verwendet werden.
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Die Erfindung kann weiterhin dadurch verbessert werden,
wenn das Wasser, das in den Reifen zu füllen ist, ein
Frostschutzmittel enthält, welches gut mit dem Wasser mischbar ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn dem Wasser, das in den
Reifen zu füllen ist, ein Antirost-Mittei von 0,1 % bis 7,5 %
des Gewichtes bezogen auf 100 % Gewichtsprozent des Wassers
beigefügt ist, um Rost, der sich an Metallkomponenten, die in
Kontakt mit dem Reifen stehen, ausbilden könnte, zu
verhindern.
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Um zu vermeiden, daß sich die Hydrosphären an der inneren
Oberfläche des Reifens ablagern könnten, ist dem in den Reifen
zu füllenden Wasser ein kapillaraktives Mittel von 0,1 % bis
1,5 % bezogen auf 100 Gewichtsprozent des Wassers beigefügt.
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Die Wirkung der Erfindung, wie vorstehend beschrieben,
kann weiterhin dadurch verbessert werden, daß eine Vielzahl
von unterteilenden Vorsprüngen, die radial erhaben einwärts
von der inneren Umfangsfläche zur Drehachse des Reifens und
jeweils abstandsweise voneinander in der Drehrichtung des
Reifens ausgeformt sind.
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Bei dieser verbesserten Reifenstruktur mit solchen
unterteilenden Vorsprüngen (nachfolgend als radiale Vorsprünge
bezeichnet), kann die Fahrstabtlität, der Bremsweg, usw. weiter
verbessert werden.
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Der Grund weshalb ein solch verbesserter Effekt erzielt
werden kann, ist gegenwärtig nicht klar, aber es ist
anzunehmen, daß die radialen Vorsprünge einen Fließwiderstand für das
Wasser darstellen, welches am Umfang entlang der inneren
Oberfläche des Reifens infolge der Rotation fließt und daß das
Wasser gleichmäßig zentrifugal auf jeden Bereich der inneren
Umfangsoberfläche des Reifens verteilt wird und die
Reifenlauffläche gleichmäßiger und effektiver auf die
Fahrbahnoberfläche drückt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Menge des Wassers, die bezüglich der in den Reifen
gefüllten Druckluft verwendet wird, beträgt allgemein
zwischen 5 bis 95 % des Volumens der Druckluft.
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Wenn die Menge des Wassers geringer als 5 % des Volumens
der Luft beträgt, kann der gewünschte Effekt aufgrund des
Einfüllens von Wasser nicht ausreichend erreicht werden,
andererseits, wenn die Menge des Wassers 95 % übersteigt, wird der
gewünschte stoßdämpfende Effekt der Druckluft verschlechtert.
Ein bevorzugter Bereich des Wassers liegt zwischen 10 bis 60 %
des Volumens der Druckluft aus praktischer Sicht.
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In einer anderen Ausführungsform ist ein
Frostschutzmittel in das Wasser gemischt. Gut bekannte Frostschutzmittel,
die äußerst mischbar mit Wasser sind, wie zum Beispiel
Äthylenglycol und Glyzerin können vorzugsweise verwendet werden.
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Die Menge des Frostschutzmittels liegt ungefähr zwischen
5 bis 30% des Gewichtes bezüglich des Gewichtes von Wassers.
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Äthylenglycol, Glyzerin usw. werden hier als das
Frostschutzmittel erwähnt, aber ste können ebenso als ein
teilweises Austauschmittel für Wasser, das in den Reifen zu füllen
ist, verwendet werden.
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Wie vorstehend beschrieben, kann die Gefahr des
Einfrierens des wassergefüllten Reifens nach der vorliegenden
Erfindung verhindert werden durch Absorbieren des eingefüllten
Wassers in ein stark Wasser absorbierendes Polymer, das geeignet
ist, für die Absorption eines großen Wasservolumens, das heißt
vom 10fachen bis zum 100fachen des Volumens des Wassers und
das irreversibel feine kugelförmige und leicht fließende
Partikel ausbildet (nachfolgend bezeichnet als Hydrosphären).
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Genauer erläutert kann Polynatriumacrylat als eines der
typischen Beispiele des stark Wasser absorbierenden Polymers
genannt werden, das zweckmäßigerweise in der vorliegenden
Erfindung verwendet wird und durch die allgemeine Formel
beschrieben wird: (CH&sub2;=CHCOONa)n. Übrigens kann das Polymer
zusätzlich zu Natrium 0,4 Kalium, 0,2 % Aluminium, 120 mg/kg
Silizium und 60 mg/kg Kalziun bezüglich des gesamten Polymers
enthalten.
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Unter den Polynatriumacrylaten, wie vorstehend beschrieben,
werden speziell solche bevorzugt, die ein
Wasserabsorptionsvermögen von etwa dem 70- bis 300fachen des Volumens
aufweisen, eine Wasserabsorptionsrate von 3 Sekunden bis 145
Sekunden, eine Expansionsrate von 2,5, eine Schüttdichte von etwa
0,94 und eine durchschnittliche Körnungsgröße von 20 bis 900
um aufweisen.
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Aktuelle Produkte eines solchen Polynatriumacrylats
werden von der Osaka Organic Chemical Ind., Japan, unter dem
Warenzeichen PQ POLYMER einschließlich unterschiedlicher Güte
vermarktet, wie beispielsweise aus der nachfolgenden Tabelle
ersichtlich ist.
Tabelle (PQ POLYMER)
Durchschnittliche Körnungsgröße (um)
Körnungsgröße nach der Absorption (mm)
Wasseraufnahmevermögen
Absorptionsrate (sek.)
Anmerkung: Die Körnungsgröße wurde nach der Absorption des
50fachen Volumens von Wasser gemessen.
Die Absorptionsrate wurde unter
Raumtemperaturen gemessen. Die Partikelform schwankte nach
der Absorption in Abhängigkeit von der Härte
zwischen Puder bis zu grober Körnung.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird das stark Wasser
absorbierende Polymer dem eingefüllten Wasser in einer Menge von
etwa 0,2 bis 3 % des Gewichtes des Wassers in Abhängigkeit von
dessen Härte hinzugefügt.
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Wenn die Menge des Polymers nicht ausreicht, kann das
Wasser nicht vollständig absorbiert werden, sondern bleibt wie
es ist, so daß die Gefahr des Einfrierens entsteht.
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Andererseits, wenn die Menge des Polymers zu groß ist,
ist die Menge des im Polymer absorbierten Wassers
verhältnismäßig ungenügend, so daß der Wassergehalt in den Hydrosphären
reduziert ist und somit die Schüttdichte reduziert ist
(ersichtlich am spezifischen Gewicht), was es schwierig macht,
den gleichen Effekt wie mit dem von Wasser zu erreichen.
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Das Polynatriumacrylat kann dem Wasser beispielsweise
durch Einfüllen einer vorgegebenen Menge des Polymers
gemeinsam mit Druckluft in den Reifen und anschließendem Einfüllen
einer vorgegebenen Menge von Wasser in flüssiger oder
dampfförmiger Form beigefügt werden, um die Hydrosphären zu bilden,
oder durch Einfüllen von Hydrosphären, die durch vorheriges
Mischen einer vorgegebenen Menge von Polynatriumacrylat mit
Wasser ausgebildet wurden, in den Reifen mittels einer
Druckluftpumpe.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein
Rostschutzmittel und/oder eine oberflächenaktives Mittel dem Wasser
beigefügt werden.
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Das Anti-Rost-Mittel hat die Funktion der Vermeidung von
Rost, der sich möglicherweise auf Metallkomponenten, die in
Kontakt mit dem Reifen stehen, ausbilden könnte, was durch die
Anwesenheit von Wasser in dem Reifen verursacht wird. Es wird
üblicherweise innerhalb eines Bereiches von etwa 0,1 bis 7,5 %
des Gewichtes bezüglich des Gewichtes des Wassers hinzugefügt.
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Das oberflächenakive Mittel hat die Funktion, die
Ablagerung der Hydrosphären auf der inneren Oberfläche des Reifens
zu vermeiden. Es wird gewöhnlich in einer Menge zwischen etwa
0,1 bis 1,5 % des Gewichtes bezüglich des Gewichtes des
Wassers verwendet.
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In einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist eine Vielzahl von unterteilenden Vorsprüngen
vorgesehen, die radial einwärts von der inneren Umfangsfläche
in Richtung zur Drehachse des Reifens hervorstehen und
abstandsweise zueinander in der Drehrichtung des Reifens
vorgesehen sind (nachfolgend als radiale Vorsprünge bezeichnet).
Die radialen Vorsprünge sind so ausgebildet, daß sie für das
in den Reifen eingefüllte Wasser einen Fließwiderstand bilden
und dieses gleichmäßig entlang der inneren ringförmigen
Umfangsfläche des Reifens bei einer Zentrifugalkraft während
einer Hochgeschwingkeitsdrehung verteilen.
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Bei dieser Ausführung sind die radialen Vorsprünge auf
der Innenseite des Reifens vorzugsweise auf der inneren
Oberfläche des Reifens in einer solchen ringförmigen Lage
ausgebildet, die jener der Lauffläche, die auf der äußeren
Oberfläche des Reifens ausgebildet ist, entspricht, da das Wasser
üblicherweise durch die Zentrifugalkraft dort abgelagert wird.
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Es gibt keine besondere Beschränkung für die Form der
radialen Vorsprünge und jede geeignete Form kann unter
Berücksichtigung der einfachen Herstellung usw. gewählt werden.
Beispielsweise kann ein Muster ähnlich wie das Profil, das
üblicherweise auf der Lauffläche der Reifenoberfläche ausgebildet
ist, ein Muster enthaltend eine Vielzahl von unabhängigen
Punkten oder ein Muster enthaltend eine Vielzahl von Streifen,
die sich jeweils in der Querrichtung erstrecken und im Abstand
zueinander in der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind,
verwendet werden.
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Die radiale Höhe jeder der Vorsprünge, das heißt, der
Abstand zwischen dem Boden und der Spitze der radialen
Vorsprünge unterscheidet sich etwas in Abhängigkeit vom Durchmesser
des Reifens, der Menge des eingefüllten Wassers, usw. und
liegt vorzugsweise zwischen 5 mm und 30 mm.
BESCHREIBUNG DER ZUGEHÖRIGEN ZEICHNUNGEN
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Fig. 1(a) ist eine schematische Ansicht eines Reifens
entsprechend der Erfindung, die ein Muster der radialen
Vorsprünge, die auf einer inneren Umfangsfläche des Reifens
ausgebildet sind, illustriert;
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Fig. 1(b) ist eine schematische Draufsicht auf einen
Abschnitt des Reifens, der in Fig. 1(a) dargestellt ist;
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Figuren 2(a) und 2(b) zeigen ein modifiziertes Muster der
radialen Vorsprünge entsprechend den Figuren 1(a) und 1(b);
und
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Figuren 3(a) und 3 (b) zeigen ein anderes modifiziertes
Muster der radialen Vorsprünge.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Der wassergefüllte Reifen entsprechend der Erfindung wird
detailliert unter Bezugnahme auf ein Beispiel, basierend auf
den Ergebnissen der grundlegenden Prüfversuche, beschrieben.
Grundprüfversuch 1 (Wassergefüllter Reifen)
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Gut erhaltene und im guten Zustand befindliche
Personenkraftwagen (CEDRIC N 230, hergestellt durch Nissan, Nummern A,
B, C, D und S) wurden mit schlauchlosen Reifen, die mit Wasser
gefüllt sind (A - D), und üblichen schlauchlosen Reifen (S)
zum entsprechenden Vergleich ausgestattet, und sie wurden für
Fahrprüfungen auf einer Prüffahrbahn zur Bestätigung des
Bremseffektes und der Fahrstabilität gemäß üblicher
Prüfmethoden verwendet (Prüfbedingungen: Wetter, schön; Temperatur,
21ºC; relative Luftfeuchtigkeit, 45 %).
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Jedes der Fahrzeuge wurde unter unterschiedlichen
Geschwindigkeiten, wie in Tabelle 1 dargestellt, gefahren und
der Bremsweg wurde im Vergleich zwischen den wassergefüllten
Reifen (A - D) und dem normalen Luftreifen (s) untersucht. Die
Testergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Wasser wurde in den Innenraum der schlauchlosen Reifen
(A, B, C, und D) mit Hilfe eines dichtenden Ventils des
Relfens jeweils in den Volumenverhältnissen in Bezug auf das
Volumen der Druckluft gemäß Tabelle 1 eingefüllt.
Tabelle 1: Prüfung des Bremsweges
Wasser:Luft (Volumenverhältnis)
Fahrzeuggeschwindigkeit (km/h)
Vergleich (Wassergefüllter Reifen)
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, wurde der Bremsweg bei
jeder Fahrgeschwindigkeit im Falle der Verwendung der
wassergefüllten Reifen (A - D) im Vergleich zum Fall der Verwendung
gebräuchlicher Luftreifen (S) im Durchschnitt um etwa 10 %.
verkürzt. Der Effekt der Bremswegverkürzung wurde entsprechend
der Vergrößerung des Wasser-in Luft-Verhältnisses innerhalb
des in Tabelle 1 gezeigten Bereiches verbessert.
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Darüberhinaus wurde auch ein verbesserter
Anti-Vibrations-Effekt und Längsstabilität (ohne störende Zick-Zack-
Fahrten) im Falle der Verwendung der wassergefüllten Reifen
beobachtet.
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Diese Effekte wurden auch in dem Maße vergrößert, wie die
Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem Starten vergrößert wurde.
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Unter Verwendung der gleichen Personenkraftwagen, wie
vorstehend beschrieben, wurden Fahrprüfungen über zwei Monate
bezüglich der wassergefüllten Reifen und der üblichen
Luftreifen durchgeführt und die durchschnittlichen Fahrkilometer pro
Liter Benzin wurde ausgewertet. Die Prüfergebnisse sind wie in
Tabelle 2 unten dargestellt.
Tabelle 2: Durchschnittliche Fahrkilometer (km/l (Benzin))
Durchschnitt A - D (S) (km/l)
Sept., 1988
(Mai, 1988)
Okt., 1988
(Juni, 1988)
Durchschnitt für 2 Monate
Anmerkung: Jeder Zahlenwert in ( ) zeigt das Ergebnis für
übliche Luftreifen.
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Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, wurde die
durchschnittliche Fahrdistanz pro Liter Benzin im Falle der
Verwendung der wassergefüllten Reifen im Vergleich mit dem Fall der
Verwendung üblicher Luftreifen vergrößert.
Prüfversuch 2 (Wassergefüllte Reifen mit radialen
Vorsprüngen)
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Wie in den Figuren 1(a) und 1(b) dargestellt, wurden
radiale Vorsprünge 4 entlang der inneren Umfangsfläche 2 eines
schlauchlosen Reifens in einem poloiden Bereich (seitliche
Breite W) entsprechend dem Profil 3, das auf einer Lauffläche
auf der Oberfläche des Reifens 1 ausgebildet ist, ausgebildet.
Der Abstand zwischen dem Boden und der Spitze jeder der
radialen Vorsprünge 4 beträgt ungefähr 15 mm.
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Die gleichen Personenkraftwagen A,B,C,D und S, die im
Prüfversuch 1 verwendet wurden, wurden mit den wassergefüllten
Reifen und mit üblichen Luftreifen entsprechend ausgestattet
und zum Vergleich der Bremswirkung und der Fahrstabilität
gemäß üblicher Prüfmethoden aui die gleiche Weise wie im
Prüfversuch 1 getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3
dargestellt.
Tabelle 3: Prüfung des Bremsweges
Wasser: Luft (Volumenverhältnis)
Fahrzeuggeschwindigkeit (km/h)
(Vergleich) (Wassergefüllter Reifen)
* Jeder der Werte in ( ) bedeutet ein Verhältnis im
Vergleich bezogen auf 100.
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Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, wurde der Bremsweg der
wassergefüllten Reifen um etwa 7 bis 20 % bei jeder
Fahrgeschwindigkeit im Vergleich mit dem Vergleichsluftreifen
reduziert. Gerade verglichen mit den Ergebnissen der
wassergefüllten Reifen im Prüfversuch 1 (ohne radiale Vorsprünge) wurde
eine Verringerung von etwa 3 % beobachtet
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Bei anderen Reifen mit modifizierten Vorsprüngen, wie in
den Figuren 2(a), (b) und Figuren 3(a), (b), wurden ähnliche
Ergebnisse, wie jene im Prüfversuch 2, ebenso erreicht.
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Unter Verwendung der gleichen Personenkraftwagen (A -D)
wurde der Fahrtest über zwei Monate unter Verwendung der
wassergefüllten Reifen nach dem Prüfversuch 2 und der
konventionellen Luftreifen durchgeführt und durchschnittliche
Fahrkilometer pro Liter Benzin wurden auf die gleiche Weise, wie im
Prüfversuch 1, festgestellt. Die Prüfergebnisse sind, wie in
Tabelle 4, unten dargestellt.
Tabelle 4: Durchschnittliche Fahrkilometer (km/l (Benzin))
Durchschnitt für A - D (S) (km/l)
Juli 1988
(Mai, 1988)
Aug., 1988
(Juni, 1988)
Durchschnitt für 2 Monate
Anmerkung: Alle numerischen Werte in ( ) beziehen sich auf
Ergebnisse mit Vergleichsluftreifen.
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Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, wurde die
durchschnittliche Fahrstrecke pro Liter Benzin im Falle der
Verwendung der Reifen nach Prüfversuch 2 verglichen mit dem
Fall der Verwendung konventioneller Luftreifen vergrößert.
BEISPIEL
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Eine wäßrige Lösung wurde hergestellt durch Hinzufügen
von 3 Teilen des Gewichtes von Natriumborat als
Anti-Rost-Mittel und 0,3 Gewichtsteilen von Polyoxyäthylenacryläther als
oberflächenaktives Mittel zu 100 Teilen des Gewichtes (100 g)
einer Mischung bestehend aus Wasser, das 60 % des Volumens aus
Äthylenclycol enthält.
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Außerdem, wenn 2 Teile des Gewichtes von pulverisiertem
Polynatriumacrylat (PQ POLYMER BL-100; Warenzeichen des
Produktes, hergestellt durch Osaka Organic Chemical Ind., Japan)
bezüglich 100 Gewichtsteilen der wäßrigen Lösung beigemischt
wurden, absorbierte das Polynatriumacrylat die gesamte Menge
der wäßrigen Lösung und quoll in im wesentlichen transparente
und elastische feine kugelförmige Teile (Hydrosphären) von
etwa 0,1 mm durchschnittlicher Körnungsgröße in das
Gesamtvolumen von 120 ml an. Der pH-Wert betrug 7,8.
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Die Hydrosphären hatten ein spezifisches Gewicht
(offensichtliches spezifisches Gewicht) von etwa 0,95 und eine hohe
Fließfähigkeit mit einem Stoppwinkel von etwa 60º. Als die
Hydrosphären für 24 Stunden unter einer niedrigen Temperatur von
etwa minus 25º bei Stillstand oder unter Bewegung aufbewahrt
wurden, wurde keine besondere Änderung bezüglich des
physikalischen Zustandes, besonders der Fließfähigkeit der
Hydrosphären festgestellt.
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Die Hydrosphären konnten leicht in den Innenraum des
Reifens mit Hilfe einer üblichen Luftpumpe durch eine
Lufteinlaßöffung des Reifens eingefüllt werden.
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Dann wurde Druckluft in den Innenraum des Reifens auf die
gleiche Weise durch Verwendung eines üblichen
Drucklufteinfüllverfahrens eingefüllt.
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Als der Reifen auf einer Drehprüfvorrichtung montiert
wurde und bei einer ungefähren Temperatur von etwa 20º über 48
Stunden mit 2000 u/min rotierte, wurden keine ungewöhnlichen
Vibrationen, usw. im Vergleich mit dem Fall üblicher
Luftreifen festgestellt. Die mit den Hydrospähren gefüllten Reifen,
wie vorstehend beschrieben, wurden an den Personenkraftwagen,
wie in den Prüfversuchen 1 und 2 beschrieben, montiert, und
die gleichen Fahrtests durchgeführt. Dabei konnten
vorteilhafte Effekte, wie die Verkürzung des Bremsweges, die
Verbesserung der Fahrstabilität und die Verringerung der
Treibstoffkosten auf die gleiche Weise wie im Fall der Reifen, die nur
mit Wasser gefüllt waren, festgestellt werden.
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Als die Reifen, die mit solchen Hydrosphären gefüllt
waren,
unter verschärften Korrosionsbedingungen über 60 Tage
belassen wurden, wurde weder eine Ablagerung der Sphären auf
der Innenseite des Reifens noch eine Korrosion von
Metallteilen beobachtet.