ПОЛУПУСТЫЕ ШИНЫ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН, В ЧАСТНОСТИ ДЛЯ СЕЯЛОК
SEMI-HOLLOW TYRES FOR AGRICULTURAL MACHINES, IN PARTICULAR FOR SOWING MACHINES

Настоящее изобретение относится к полупустым шинам, предназначенным для сельскохозяйственных машин и, в частности, для сеялок.
Целью изобретения, прежде всего, является полупустая шина, предназначенная для сельскохозяйственной машины, обеспечивающая закрытие борозды, предварительно выполненной орудием для обработки почвы.
В сельскохозяйственных машинах этого типа орудие для обработки почвы, такое как сошник, диск или зубец создает борозду, в которую закапывают зерна или семена, при этом борозду сразу же закрывают для возможности прорастания зерен или семян.
К такому рабочему орудию может быть присоединен элемент сеялки или иной элемент, например элемент, обеспечивающий распределение компоста или удобрения, которые также должны быть закопаны в борозду.
В любом случае существует проблема закрытия борозды для обеспечения возможности прорастания зерен или семян, а также распределения компоста или удобрения в почве.
Из публикации FR 2 933 903 на имя Заявителя известна полупустая шина с осью вращения, содержащая основание, непосредственно закрепляемое на периферии вращающейся опоры, протектор шины, расположенный напротив основания, и две боковые стенки, каждая из которых соединяет основание и протектор шины, образуя вместе покрышку, формирующую ненадувную камеру внутри шины. Вращающаяся опора может быть, например, ободом колеса.
Эта полупустая шина содержит протектор шины с выпуклым профилем и главным образом предназначена для оснащения колеса для элемента сеялки с целью регулирования глубины действия этого элемента и/или для укладки почвы после прохождения этого элемента.
Указанная шина установлена на обод колеса, образуя колесо, регулирующее глубину действия элемента сеялки и/или укладывающее почву после прохождения этого элемента.
Закрытие борозд главным образом обеспечивается наклонными вращающимися элементами, расположенными попарно, плоскости которых образуют V-образную конструкцию.
Например, речь может идти о гладких или зубчатых дисках, или также о зубчатых колесах, как описано в патенте US 5443023.
Эти известные вращающиеся элементы являются тяжелыми и громоздкими и не всегда способны выполнять свою функцию эффективного закрывания борозд при любых состояниях почвы.
Действительно, подлежащие закрытию борозды могут формироваться на почве весьма различными способами, а также в очень разных климатических условиях.
Настоящее изобретение предлагает решение проблемы закрывания борозд без применения пар вращающихся элементов, образующих V-образную конструкцию.
С этой целью изобретение предлагает пустую шину предопределенного типа, как указанная в публикации FR 2933903, имеющую особый профиль, позволяющий обеспечить закрывание борозды при любых состояниях почвы или грунта.
Согласно изобретению протектор шины имеет вогнутый профиль в плоскости, проходящей через ось вращения, а шина содержит две кольцевые кромки, продолжающие соответственно две боковые стенки в радиальном направлении наружу и соединяющиеся соответственно с двумя противоположными краями протектора шины. Эти две кромки определяют соответственно два основных направления, пересекающиеся под острым углом, таким образом, что когда шина входит в контакт с почвой, подвергаясь вертикальной нагрузке, две кромки локально сближаются, создавая таким образом эффект защипывания на почве с увеличением вогнутости протектора шины и увеличением вышеуказанного угла.
Таким образом, изобретение предлагает полупустую шину с определенным профилем, позволяющим обеспечить закрывание борозды, чего не было достигнуто до настоящего времени.
Две кольцевые кромки, которые также можно назвать кольцевыми ребрами, образующие таким образом два кольцевых контура, выходящие соответственно из двух боковых стенок за пределы протектора шины.
Поскольку эти две кольцевые кромки имеют основные направления, пересекаются под острым углом, они сближаются под действующей на них нагрузкой, создавая эффект защипывания на почве.
Это движение сближения возможно также благодаря протектору шины, имеющему вогнутый профиль, а не выпуклый, известный из уровня техники.
Действительно, этот протектор шины собственно является не протектором шины, а деформируемой частью, обеспечивающей сближение двух кромок, вызывая движение защипывания, при этом это движение защипывания осуществляется в целом в горизонтальном направлении.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения каждая боковая стенка и продолжающая ее кольцевая кромка способны совместно и локально вращаться под действием вертикальной нагрузки вокруг точки вращения, находящейся в области соединения боковой стенки и основания.
Иными словами, под действием нагрузки каждый раз осуществляется общее вращение боковой стенки и продолжающей ее кольцевой кромки, что повышает эффект защипывания и его амплитуду.
В первом варианте осуществления изобретения каждая боковая стенка и продолжающая ее кольцевая кромка имеют профиль в целом выпуклой формы в плоскости, проходящей через ось вращения.
В другом варианте осуществления изобретения каждая боковая стенка имеет профиль в целом S-образной формы в плоскости, проходящей через ось вращения, при этом S-образный профиль содержит выпуклую внешнюю часть, продолжаемую кольцевой кромкой, и вогнутую внутреннюю часть, соединенную с основанием.
Кольцевая кромка может иметь различные формы.
В первом варианте осуществления изобретения каждая кольцевая кромка содержит гладкое и непрерывное оконечное ребро.
Во втором варианте осуществления изобретения каждая кольцевая кромка содержит зубцы.
Эти зубцы могут быть выполнены, например, в виде выступов или зазубрин в целом трапециевидной формы, или же в виде шипов в целом в форме усеченных цилиндрических тел.
Эти зубцы могут быть выровненными, либо смещенными в направлениях, параллельных оси вращения.
Основание шины может иметь различные виды профилей в зависимости от типа вращающейся опоры, на периферии которой установлена полупустая шина.
Таким образом, если шина предназначена для установки на обод колеса для образования отдельного колеса, основание может иметь профиль, вогнутый в плоскости, проходящей через ось вращения, и может иметь удерживающий выступ, проходящий внутрь в радиальном направлении.
Основание также может иметь профиль в целом плоской формы в плоскости, проходящей через ось вращения, образуя цилиндрическую втулку.
В этом случае полупустая шина может быть надета вокруг цилиндрической трубы, образуя валец или подобное. Таким образом, такой валец может содержать несколько полупустых шин, соответствующим образом расположенных относительно друг друга, обеспечивая возможность одновременного закрывания нескольких борозд.
Понятно, что конструкция основания на самом деле не является объектом изобретения.
В следующем описании, приведенном исключительно в иллюстративных целях, выполнены ссылки на прилагаемые графические материалы, на которых:
- фиг. 1 показывает вид сбоку полупустой шины одного варианта осуществления изобретения, в котором кольцевые кромки имеют гладкое и непрерывное ребро;
- фиг. 2 показывает увеличенный вид в разрезе по линии II-II согласно фиг. 1, частично открывая обод, на котором установлена шина;
- фиг. 3А показывает вид в разрезе, аналогичный фиг. 2, демонстрирующий профиль шины в состоянии без приложенной нагрузки;
- фиг. 3B показывает вид в разрезе, аналогичный фиг. 3А, демонстрирующий профиль шины в состоянии с приложенной нагрузкой;
- фиг. 4A показывает вид в разрезе, аналогичный фиг. 3А, демонстрирующий шину в состоянии без приложенной нагрузки, расположенную над подлежащей закрыванию бороздой;
- фиг. 4B показывает вид, аналогичный фиг. 4A, на котором шина находится в состоянии с приложенной нагрузкой для обеспечения закрывания борозды;
- фиг. 5 показывает вид сбоку полупустой шины варианта осуществления изобретения, в котором кольцевые кромки содержат зубцы без смещений;
- фиг. 6 показывает вид в перспективе шины по фиг. 5;
- фиг. 7 показывает вид сбоку полупустой шины варианта осуществления изобретения, в котором кольцевые кромки содержат смещенные зубцы;
- фиг. 8 показывает вид в перспективе шины по фиг. 7;
- фиг. 9 показывает вид сбоку полупустой шины варианта осуществления изобретения, в котором зубцы выполнены в виде выровненных шипов;
- фиг. 10 показывает вид в перспективе шины по фиг. 9;
- фиг. 11 показывает вид, аналогичный фиг. 10, варианта осуществления, в котором зубцы выполнены в виде смещенных шипов;
- фиг. 12 показывает вид спереди полупустой шины, содержащей боковые стенки с S-образным профилем, кольцевые кромки со смещенными зубцами и основание в виде втулки;
- фиг. 13 показывает вид в осевом разрезе шины по фиг. 12;
- фиг. 14 показывает вид в осевом разрезе вальца, оснащенного шинами по фиг. 12 и 13;
- фиг. 15 показывает вид спереди шины, аналогичной по фиг. 12 и 13 варианта осуществления, в котором втулка имеет различную осевую высоту;
- фиг. 16 показывает вид в осевом разрезе шины по фиг. 15;
- фиг. 17 показывает вид спереди полупустой шины, содержащей боковые стенки с S-образным профилем, кольцевые кромки со смещенными зубцами и основание с вогнутым профилем;
- фиг. 18 показывает вид в осевом разрезе шины по фиг. 17;
- фиг. 19A показывает профиль шины по фиг. 18 над бороздой в состоянии без приложенной нагрузки;
- фиг. 19B показывает вид, аналогичный фиг. 19A, в котором шина находится в состоянии с приложенной нагрузкой для обеспечения закрывания борозды; и
- фиг. 20 показывает вид в осевом разрезе шины одного варианта осуществления.
Фиг. 1 показывает вид сбоку полупустой шины 10 согласно изобретению, которую также можно назвать бандажом. Шина 10 содержит ось вращения XX и предназначена для установки по периферии вращающейся опоры, в данном случае обода колеса (не показано на фиг. 1).
Фиг. 2 показывает профиль полупустой шины, т.е. поперечное сечение этой шины вдоль плоскости, проходящей через ось вращения XX.
В данном примере шина предназначена для установки по периферии обода 12, состоящего из двух фланцев 14, представляющих собой две кольцевые детали 16, содержащие между собой кольцевой паз 18 и образующие посадочное место обода. Такой обод известен, в частности, из уже упомянутой публикации FR 2933903.
Полупустая шина 10 содержит основание 20 с вогнутым профилем, предназначенным для совмещения с формой кольцевых деталей 16 обода 12. Центральная часть основания 20 переходит в выступ 22 T-образной или грибовидной формы, удерживаемый в кольцевом пазу 18 между двумя фланцами 14. Эти два фланца 14 предпочтительно являются съемными для возможности установки шины известным способом.
Основание 20 в данном случае имеет в целом полукруглый профиль, способствующий хорошему охвату основанием периферии обода. Таким образом, основание 20 надевают на посадочное место обода.
Полупустая шина также содержит протектор 24 шины вогнутой формы, расположенный напротив основания.
Основание 20 и протектор 24 шины соединены двумя боковыми стенками 26, в данном случае, имеющими выпуклый профиль. Основание 20, протектор 24 шины и две боковые стенки 26 вместе образуют покрышку 28, формирующую ненадувную камеру 30 внутри шины. Эта покрышка выполнена преимущественно из эластомерного материала, например каучука. Ненадувная камера 30 сообщается с внешней средой посредством по меньшей мере одного отверстия (не показано), позволяющего воздуху входить в полупустую шину и выходить из нее, обеспечивая ее деформацию.
Боковые стенки 26 соединены с двумя крайними частями 32 основания 20, и каждая из них оснащена кольцевой кромкой 34. Обе кромки 34 продолжают соответственно обе боковые стенки 26 в радиальном направлении наружу, т.е. отдаляясь от оси вращения XX. Эти две кромки 34 определяют соответственно два основных непараллельных направления D, т.е. каждая из них наклонена под одним и тем же углом к средней плоскости P, перпендикулярной оси вращения XX. Эти два направления пересекаются под острым углом, как будет описано далее со ссылкой на фиг. 3А и 3B.
1
2
1
В примерах на фиг. 1 и 2 каждая боковая стенка 26 и продолжающая ее кольцевая кромка 34 имеют в целом выпуклый профиль. Этот профиль имеет первый радиус кривизны R в области боковой стенки, где она соединяется с основанием 20, и второй радиус кривизны R, намного больший, чем R, в области боковой стенки и ее продолжения посредством кромки 34.
Каждая кольцевая кромка 34 содержит оконечное ребро 36, которое является гладким и непрерывным. Как показано в разрезе, оконечные ребра 36 имеют соответствующие симметричные уклоны, например под углом 30° (фиг. 2).
1
2
1
Каждая боковая стенка 26 имеет в целом постоянную толщину E, а также протектор 24 шины имеет толщину E, которая в целом равна толщине E в приведенном примере.
3
1
2
4
3
Вогнутость протектора 24 шины определяется радиусом R, значение которого является промежуточным между значениями R и R. Этот протектор шины соединен изнутри с кромками по кривой с радиусом R соединения со значением, меньшим, чем радиус R.
3
Как видно из фиг. 2, каждая кольцевая кромка имеет толщину, которая постепенно уменьшается, начиная от области соединения с протектором шины и до оконечного ребра 36, где она имеет минимальную толщину E.
3
1
2
Эта минимальная толщина E в данном случае больше каждой из толщин E и E, что способствует усилению кольцевой кромки.
Рассмотрим теперь фиг. 3А и 3B.
0
0
3
Как видно из фиг. 3А, соответствующие основные направления D кольцевых кромок 34 в состоянии покоя, то есть в состоянии без приложенной к шине нагрузки, вместе образуют острый угол A. Это означает, что каждое направление D образует с основной плоскостью P угол, равный ½ A. Когда шина находится в состоянии с приложенной нагрузкой (фиг. 3B), кольцевые кромки 34 локально сближаются в горизонтальном направлении, что вызывает деформацию протектора 24 шины, вогнутость которого увеличивается, то есть радиус кривизны R (фиг. 2) уменьшается.
0
1
0
В результате значение угла изменяется от A на фиг. 3А до значения A на фиг. 3B, которое больше значения A.
Поскольку вогнутость протектора 24 шины увеличивается, он приближается к основанию 20 и может даже входить с последним в контакт. В результате также происходит деформация боковых стенок 26 совместно с кольцевыми кромками 34.
1
Как можно видеть из фиг. 4A и 4B, каждая боковая стенка 26 и продолжающая ее кольцевая кромка 34 способны совместно и локально вращаться под действием нагрузки вокруг точки вращения C, находящейся в области соединения боковой стенки и основания, т.е. возле крайних частей 32 основания 20 (фиг. 2).
1
1
1
1
2
2
2
Каждая из точек вращения C в целом соответствует центру окружности с вышеупомянутым и показанным на фиг. 2 радиусом кривизны R. Видно, что два радиуса R остаются одинаковыми в состоянии без приложенной нагрузки (фиг. 4A) и в состоянии с приложенной нагрузкой (фиг. 4B), и каждая из точек вращения C остается на том же месте. И напротив, радиус кривизны R, описанный выше со ссылкой на фиг. 2, уменьшается, превращаясь из величины R в состоянии без приложенной нагрузки в меньшую величину r в состоянии с приложенной нагрузкой, оставаясь при этом касательным к вертикальной плоскости Pv.
0
На фиг. 4A виден профиль шины 10 в состоянии без приложенной нагрузки, при котором кромки 34 опираются на почву или грунт T, в котором была создана борозда S, а затем закопаны зерна G. Шина расположена таким образом, что ее плоскость P симметрии расположена вертикально на оси борозды. Вертикальное расстояние между каждой кромкой (на уровне точки пересечения с направлением D) и плоскостью P составляет d.
0
1
0
В состоянии с приложенной нагрузкой, и как показано на фиг. 4B, боковые стенки 26 и продолжающие их кромки 34 деформируются, как было описано ранее, так что оконечные ребра кромок 34 сближаются, вызывая эффект защипывания на почве. Расстояние d по фиг. 4 становится расстоянием d по фиг. 4B, которое меньше d. Иными словами, протектор 24 шины и две кромки 34 вместе образуют U-образный профиль, нижняя часть которого изогнута, а ножки приближены друг к другу. Благодаря эффекту защипывания посредством кромок 34 разрыхленная земля, которая находится рядом с бороздой, закапывается землей, обозначенной на фиг. 4B ссылкой Ta.
Фиг. 5 и 6 показывают вариант осуществления шины согласно предыдущим фигурам, в котором профиль или поперечное сечение шины в целом такое же, как и на фиг. 1.
В данном случае разница заключается в том, что каждая из кольцевых кромок 34 содержит на своей периферии зубцы 38 в виде выступов или зазубрин. Эти зубцы являются одинаковыми и равноудаленными, и в представленном примере их количество составляет 9 штук. Количество этих зубцов может быть различным. В данном примере выступы на виде сбоку имеют в целом трапециевидную форму (фиг. 5).
Как видно на фиг. 6, зубцы 38 соответствующих кольцевых кромок 34 выровнены в направлении, параллельном оси вращения.
Присутствие зубцов 38 способствует более легкому извлечению грунта, который мог собраться между двумя кольцевыми кромками 36, а также позволяет улучшить разрыхление почвы по сравнению с кромками с гладкими ребрами.
На фиг. 7 и 8 показан вариант осуществления по фиг. 5 и 6. Профиль поперечного сечения шины в целом такой же формы, что и в предыдущем варианте осуществления. В данном случае разница заключается в том, что кольцевые кромки 34 оснащены зубцами 38, в данном примере также в количестве девяти штук, но смещенными в направлениях, параллельных оси вращения XX.
На фиг. 9 и 10 показан другой вариант осуществления, в котором каждая кольцевая кромка имеет множество зубцов 40, в данном примере тридцать. Однако эти зубцы в данном случае выполнены в форме равноудаленных шипов или выступов, каждый из которых в целом имеет форму усеченного конуса. В этом варианте осуществления зубцы 40 выровнены в направлениях, параллельных оси вращения XX.
Фиг. 11 показывает один вариант осуществления. От фиг. 10 он отличается тем, что зубцы 40, также в количестве тридцати штук, смещены в направлениях, параллельных оси вращения.
Теперь обратимся к фиг. 12 - 14. В этом варианте осуществления шина 110 содержит основание 42, имеющее плоский профиль в плоскости, проходящей через ось вращения XX, что позволяет сформировать втулку или цилиндрический кожух. Кроме того, каждая шина содержит две боковые стенки 44 с профилем в целом S-образной формы в плоскости, проходящей через ось вращения. Этот профиль S-образной формы содержит выпуклую внешнюю часть 46, продолжаемую кольцевой кромкой 34, и вогнутую внутреннюю часть 48, соединенную с основанием 42. В данном примере каждая из кромок 34 содержит зубцы 38 в виде трапециевидных зубьев, смещенных в направлениях, параллельных оси XX.
Как видно на фиг. 13, в основание 42 встроены усиливающие кольца 50, утопленные в массе материала. Эти кольца предусмотрены для обеспечения лучшей фиксации основания вокруг вращающейся опоры.
Далее обратимся к фиг. 14, на которой показан узел из нескольких шин 110 по фиг. 12 и 13, надетых на цилиндрическую трубу 52 для образования вальца. Эта цилиндрическая труба 52 выполнена с двумя щеками 54 по краям, удерживающими два конца вала 56, расположенные соосно в направлении оси XX, совпадающей с осью вращения шин. Эти шины надеты вплотную на цилиндрическую трубу 52 и удерживаются сжатыми посредством двух торцевых фланцев 58, закрепленных соответственно в двух щеках 54.
Такое устройство позволяет обеспечивать одновременное закрывание нескольких параллельных борозд. Шины отделены по двое с шагом или интервалом I, значение которого соответствует шагу борозд (не показано).
Фиг. 15 и 16 показывают вариант осуществления, похожий на изображенный на фиг. 12 и 13. Как и в предыдущем варианте осуществления шина содержит основание 42, образующее цилиндрическую втулку. Боковые стенки 44 шины также имеют S-образный профиль, как и в предыдущем варианте осуществления. Также, соответствующие кромки шины содержат зубцы 48, в данном случае в количестве двенадцати штук, смещенные в направлениях, параллельных оси вращения XX.
В данном случае основная разница заключается в том, что основание 42 в виде втулки имеет большую осевую ширину, и шина также имеет большую осевую ширину.
В основание 42 встроены три усиливающих кольца 50 вместо двух, как в предыдущем варианте осуществления.
Фиг. 17 и 18 показывают еще один вариант осуществления, в котором шина содержит две боковые стенки 44 с S-образным профилем и в котором каждая из кольцевых кромок 34 содержит зубцы 38, смещенные в направлениях, параллельных оси вращения. Эти зубцы представлены в количестве двенадцати штук.
В данном случае шина предназначена для индивидуальной установки на обод, аналогичный показанному на фиг. 1. С этой целью шина содержит основание 20, имеющее профиль, аналогичный показанному на фиг. 1, при этом основание также оснащено выступом 22.
Фиг. 19A и 19B показывают профиль шины по фиг. 17 и 18, соответственно, в состоянии без приложенной нагрузки и в состоянии с приложенной нагрузкой над бороздой S, в которой были закопаны зерна G. В случае по фиг. 19A профиль шины не деформирован, и кольцевые кромки 34 находятся по обе стороны от оси борозды, в которой были закопаны зерна. Основная плоскость шины в целом совпадает с осью борозды.
На фиг. 19B, видно, что шина локально деформирована под действием нагрузки. Кольцевые кромки 34 сближены в горизонтальном направлении, создавая эффект защипывания и засыпая борозду взрыхленной землей Ta, как и в случае по фиг. 4B. Видно, что S-образный профиль боковых стенок 44 имеет тенденцию сжиматься и что протектор 24 шины также деформируется с увеличением его вогнутости. В данном случае протектор 24 шины контактирует с основанием 20, также как и внутренняя часть S-образного профиля.
2
i
Точка вращения каждой из боковых стенок 44 соответствует центру C окружности с радиусом кривизны R в области соединения боковой стенки 44 и основания 20. Этот радиус кривизны уменьшается при переходе из состояния без приложенной нагрузки в состояние с приложенной нагрузкой.
Фиг. 20 показывает еще один вариант осуществления, в котором шина также содержит боковые стенки 44 с S-образным профилем и в котором кольцевые кромки 34 оснащены смещенными зубцами 38. Основное отличие от предыдущего варианта осуществления по фиг. 17 и 18 заключается в том, что основание 42 в данном случае образует кожух для установки на обод другой конструкции. Основание содержит средне кольцевое ребро 60, проходящее с внутренней стороны. С противоположной стороны, т.е. со стороны внутренней камеры, основание 42 содержит два кольцевых ребра 62, предназначенные для формирования упоров для ограничения сжатия шины. Также из фиг. 20 видно, что через толщину основания проходит отверстие 64, служащее для пропускания воздуха известным способом. Это отверстие выполнено при производстве шины. Как уже было сказано, оно присутствует во всех шинах согласно изобретению.
Шина согласно изобретению может иметь множество вариантов осуществления в отношении ее профиля, т.е. формы поперечного сечения. Понятно, что кольцевые ребра шины могут быть гладкими или оснащенными зубцами, со смещением или без. Основание, составляющее часть шины, приспособлено для желаемой установки либо на обод, либо на валец.
Шина согласно изобретению выполнена из эластомерного материала, преимущественно типа каучука.
Твердость шины выбрана для придания ей достаточной жесткости. Обычно предпочтительна твердость по Шору от 50 до 70.
Шина согласно изобретению может быть выполнена различными способами, известными в области производства полупустых шин. Она может быть выполнена путем экструзии валка, поделенного на отрезки желаемой длины, затем этому валку придают округлую форму и соединяют его концы. Затем этот валок округлой формы может быть помещен в соответствующую пресс-форму, например в пресс-форму с несколькими секциями, для придания ему желаемой формы.
Также может применяться способ впрыскивания, в частности, при центробежном литье.
Шина согласно изобретению применяется в сельскохозяйственных машинах, в частности в машинах типа сеялок, а также в машинах для распределения компоста, удобрения и т.п., закапываемых в почву.