КОЛЕСО И ШИНА В СБОРЕ (ВАРИАНТЫ)
WHEEL AND ASSEMBLED TIRE (VERSIONS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к колесу и шине в сборе. Более точно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к колесу и шине в сборе, которые содержат безвоздушные шины, имеющие некоторые эксплуатационные характеристики пневматических шин.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Мобильные ирригационные системы включают в себя поднятые трубопроводы для подачи воды, поддерживаемые на передвижных опорах башенного типа. Подобные передвижные опоры башенного типа установлены на колесах, которые обеспечивают перемещение опор башенного типа вдоль грунта, подлежащего орошению. Колеса, как правило, включают в себя пневматические шины, которые требуют периодического технического обслуживания, включающего регулирование давления воздуха, ремонт шин, в которых образуются отверстия или другие повреждения, и замену изношенных или поврежденных шин, которые не подлежат ремонту.
Поскольку ирригационные системы и аналогичное сельскохозяйственное оборудование, как правило, используются в полях или других удаленных местах, мониторинг шин для выявления проблем и обеспечение доступа к шинам для выполнения технического обслуживания и ремонтов могут быть неудобными и могут быть затруднены. Если имеет место потеря давления в шине и ремонт шины не выполняется своевременно, результатом может быть повреждение шины, повреждение оборудования, установленного на шине, или как то, так и другое.
Одно решение проблем, возникающих при использовании пневматических шин, предусматривает использование колес без шин. Несмотря на то, что данный подход направлен на устранение большей части проблем, связанных с техническим обслуживанием, ремонтом и заменой, он создает другие проблемы. Например, колеса без шин являются жесткими и проникают в грунт на большую глубину, чем пневматическая шина, в результате чего образуются борозды или иное повреждение грунта в большей степени, чем при использовании пневматической шины. Проблемы, связанные с нарушением земляного покрова, усугубляются при использовании ирригационных систем, при котором земля является влажной и более подверженной нарушению земляного покрова, вызываемому бороздами, и при котором колеса ирригационной системы могут проходить по одной и той же траектории несколько раз. Аналогичные проблемы существуют для тракторов, автомобилей и других транспортных средств, в которых, как правило, используются пневматические шины.
Соответственно, существует потребность в решении, которое позволяет преодолеть ограничения, описанные выше.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют решить вышеописанные проблемы посредством разработки колеса и шины в сборе, которые содержат безвоздушную шину, которая имеет некоторые эксплуатационные характеристики пневматической шины. В частности, колесо в сборе выполнено с возможностью изгибания шины внутрь в ответ на давление при взаимодействии с землей, в результате чего минимизируется проникновение в грунт и повреждение почвы.
Колесо в сборе в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения содержит жесткое колесо и безвоздушную гибкую шину, установленную на колесе. Колесо включает в себя пару радиально самых дальних от центра аксиально разнесенных ободных частей, при этом каждая ободная часть имеет поперечно плоскую наружную поверхность, продолжающуюся по меньшей мере частично вокруг окружности колеса. Шина установлена на колесе таким образом, что шина взаимодействует с наружными поверхностями ободных частей колеса. Центральная часть шины выполнена с возможностью изгибания внутрь между ободными частями колеса в ответ на давление при взаимодействием с землей.
Колесо в сборе в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения также содержит жесткое колесо и гибкую безвоздушную шину, установленную на колесе. Колесо включает в себя пару радиально самых дальних от центра аксиально разнесенных ободных частей и канал между ободными частями, при этом каждая ободная часть имеет цилиндрическую наружную поверхность, параллельную оси вращения колеса. Ободные части имеют одинаковый диаметр и являются коаксиальными, и цилиндрические наружные поверхности имеют суммарную ширину, которая составляет по меньшей мере одну треть общей ширины колеса. Колесо включает в себя множество распределенных по окружности приемных гнезд.
Шина установлена на колесе таким образом, что шина взаимодействует с наружными поверхностями ободных частей колеса. Часть шины выполнена с возможностью изгибания внутрь между ободными частями колеса в ответ на давление при взаимодействии с землей. Шина включает в себя цилиндрический каркас и фланец, продолжающийся радиально внутрь от каркаса в канал так, что фланец взаимодействует с внутренней стенкой полости. Шина дополнительно включает в себя множество ведущих выступающих элементов, продолжающихся радиально внутрь от каркаса и входящих в приемные гнезда.
Колесо в сборе в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения содержит жесткое колесо, включающее в себя пару радиально самых дальних от центра аксиально разнесенных ободных частей и канал между ободными частями, при этом канал образован стенкой, включающей в себя противоположные боковые участки стенки. Каждый из противоположных боковых участков стенки имеет множество отверстий, составляющих по меньшей мере двадцать процентов от общей площади каждого из боковых участков стенки, и каждая ободная часть имеет цилиндрическую наружную поверхность, параллельную оси вращения колеса. Наружные поверхности имеют суммарную ширину, которая составляет по меньшей мере одну четверть общей ширины колеса.
Безвоздушная гибкая шина установлена на колесе. Шина включает в себя противоположные аксиально боковые части, взаимодействующие с ободными частями колеса, и аксиально центральную часть, выполненную с возможностью изгибания внутрь между ободными частями колеса в ответ на давление при взаимодействии с землей. Элемент растяжения связан с шиной между ободными частями, при этом элемент растяжения является более эластичным, чем шина, и выполнен с возможностью возврата аксиально центральной части шины в нормальное положение после изгибания внутрь.
Данное краткое изложение сущности изобретения приведено для представления набора идей в упрощенном виде, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Данное краткое изложение не предназначено для определения ключевых признаков или существенных признаков заявленного предмета изобретения, а также оно не предназначено для использования в целях ограничения объема заявленного предмета изобретения. Другие аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеприведенного подробного описания предпочтительных вариантов осуществления и сопровождающих фигур чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой общий вид приведенной в качестве примера ирригационной системы, включающей в себя колеса в сборе, выполненные в соответствии с вариантами осуществления изобретения;
фиг.2 представляет собой общий вид первой стороны первого колеса в сборе, выполненного в соответствии с вариантами осуществления изобретения и используемого в ирригационной системе по фиг.1, при этом колесо в сборе включает в себя жесткое колесо и гибкую безвоздушную шину, установленную на колесе;
фиг.3 представляет собой общий вид второй стороны колеса в сборе по фиг.2;
фиг.4 представляет собой выполненный с пространственным разделением элементов общий вид колеса в сборе по фиг.2, иллюстрирующий первую и вторую стороны колеса;
фиг.5 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.2, иллюстрирующий продольный фланец шины, входящий в канал колеса;
фиг.6 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.2, иллюстрирующий шину, взаимодействующую с землей и изгибающуюся внутрь в ответ на давление при взаимодействии с землей;
фиг.7 представляет собой местный вид колеса в сборе по фиг.2, иллюстрирующий множество ведущих выступающих элементов шины, взаимодействующих с соответствующими приемными гнездами в колесе;
фиг.8 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.2, иллюстрирующий элементы растяжения, заделанные в боковые части шины и продолжающиеся продольно вокруг окружности шины;
фиг.9 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.2, иллюстрирующий элемент растяжения, заделанный в центральную часть шины и продолжающийся продольно вокруг окружности шины;
фиг.10 представляет собой сечение шины из колеса в сборе по фиг.2, иллюстрирующее фланец шины, выполненный из материала, отличающегося от материала каркаса шины;
фиг.11 представляет собой частичный разрез колеса из колеса в сборе по фиг.2;
фиг.12 представляет собой местный разрез второго колеса в сборе, выполненного в соответствии с вариантами осуществления изобретения и используемого в ирригационной системе по фиг.1, при этом колесо в сборе включает в себя жесткое колесо и безвоздушную шину;
фиг.13 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.12, иллюстрирующий шину, взаимодействующую с землей и изгибающуюся внутрь в ответ на давление при взаимодействии с землей;
фиг.14 представляет собой сечение колеса в сборе по фиг.12, иллюстрирующее множество ведущих выступающих элементов шины, взаимодействующих с соответствующими приемными гнездами в колесе;
фиг.15 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.12, иллюстрирующий элементы растяжения, заделанные в боковые части шины и продолжающиеся продольно вокруг окружности шины;
фиг.16 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.12, иллюстрирующий элемент растяжения, заделанный в центральную часть шины и продолжающийся продольно вокруг окружности шины;
фиг.17 представляет собой местный разрез третьего колеса в сборе, выполненного в соответствии с вариантами осуществления изобретения и используемого в ирригационной системе по фиг.1, при этом колесо в сборе включает в себя жесткое колесо и безвоздушную шину;
фиг.18 представляет собой местный вид колеса в сборе по фиг.17, иллюстрирующий множество ведущих выступающих элементов шины, взаимодействующих с соответствующими приемными гнездами в колесе;
фиг.19 представляет собой общий вид сбоку колеса из четвертого колеса в сборе, выполненного в соответствии с вариантами осуществления изобретения и используемого в ирригационной системе по фиг.1, при этом колесо имеет увеличенный центральный канал;
фиг.20 представляет собой выполненный с местным разрезом общий вид колеса в сборе по фиг.19, иллюстрирующий колесо и шину, установленную на колесе;
фиг.21 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.19, иллюстрирующий элементы растяжения, заделанные в боковые части и центральную часть шины; и
фиг.22 представляет собой частичный разрез колеса в сборе по фиг.19, иллюстрирующий шину, взаимодействующую с землей и изгибающуюся внутрь в ответ на давление при взаимодействии с землей.
Чертежи не ограничивают настоящее изобретение определенными вариантами осуществления, раскрытыми и описанными в данном документе. Чертежи необязательно выполнены в масштабе, вместо этого особое внимание обращено на четкое иллюстрирование принципов изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нижеприведенное подробное описание выполнено со ссылкой на сопровождающие чертежи, которые иллюстрируют определенные варианты осуществления, в которых изобретение может быть реализовано на практике. Варианты осуществления предназначены для описания аспектов изобретения достаточно подробно, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники реализовать изобретение на практике. Другие варианты осуществления могут быть использованы, и изменения могут быть выполнены, не выходя из объема настоящего изобретения. Следовательно, нижеприведенное подробное описание не следует воспринимать в ограничивающем смысле. Объем настоящего изобретения ограничен только приложенными пунктами формулы изобретения наряду с полным объемом эквивалентов, которые заявлены подобными пунктами формулы изобретения.
В данном описании ссылки на «один вариант осуществления», «вариант осуществления» или «варианты осуществления» означают, что упоминаемый признак или упоминаемые признаки включены по меньшей мере в один вариант осуществления технического решения. Отдельные ссылки на «один вариант осуществления», «вариант осуществления» или «варианты осуществления» в данном описании необязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления, а также не являются взаимоисключающими, если не указано иное, и/или за исключением случаев, очевидных для специалистов в данной области техники из описания. Например, признак, конструктивный элемент, действие и т.д., описанный/описанное в одном варианте осуществления, также может быть включен/включено в другие варианты осуществления, но такое включение необязательно. Таким образом, настоящее техническое решение может включать в себя множество разных комбинаций и/или объединений в одно целое вариантов осуществления, описанных в данном документе.
Если обратиться теперь к чертежам и вначале к фиг.1, то можно видеть, что проиллюстрирована приведенная в качестве примера, ирригационная система 10, включающая в себя множество колес в сборе, выполненных в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Проиллюстрированная ирригационная система 10 представляет собой ирригационную систему с центральной опорой, которая в целом содержит неподвижную центральную опору 12 и основную секцию 14, соединенную с возможностью поворота с центральной опорой 12. Ирригационная система 10 также может содержать удлинитель (также часто называемый «поворотным кронштейном» или «угловым кронштейном»), соединенный с возможностью поворота со свободным концом основной секции.
Неподвижная центральная опора 12 может представлять собой башенную или другую опорную конструкцию, вокруг которой основная секция 14 может поворачиваться. Центральная опора 12 имеет доступ к скважине, цистерне для воды или другому источнику воды, а также может быть соединена с резервуаром или другим источником сельскохозяйственных продуктов для ввода удобрений, пестицидов и/или других химикатов в воду для внесения во время орошения.
Основная секция 14 может содержать некоторое число передвижных опор 16А-D башенного типа, из которых самая дальняя от центра опора 16D башенного типа названа в данном документе «концевой опорой башенного типа». Опоры башенного типа соединены с неподвижной центральной опорой 12 и друг с другом посредством ферменных секций 18А-D или других опор для образования некоторого числа соединенных друг с другом пролетов. Ирригационная система 10, проиллюстрированная на фиг.1, включает в себя четыре передвижные опоры 16-D башенного типа, однако она может содержать любое число передвижных опор башенного типа не выходя из объема настоящего изобретения.
Каждая передвижная опора башенного типа может включать в себя приводную трубу 20А-D, на которой установлены два колеса 22А-D в сборе. Варианты осуществления колес 22А-D в сборе описаны ниже более подробно. Приводной двигатель 24А-D установлен на каждой приводной трубе 20А-D для приведения в движение колес 22А-D в сборе. Двигатели 24А-D могут включать в себя встроенные или внешние реле, так что они могут быть включены, выключены и реверсированы. Двигатели также могут иметь несколько скоростей или могут быть снабжены регулируемыми приводами.
Каждая из ферменных секций 18A-D несет секцию 26A-D трубопровода или другой механизм распределения текучей среды или иным образом обеспечивает опору для секции 26A-D трубопровода или другого механизма распределения текучей среды, при этом секция трубопровода сообщается по текучей среде со всеми остальными секциями трубопровода. Множество дождевальных головок, распылительных пистолетов, сопел для капельной подачи или других устройств для выпуска текучей среды расположены на расстоянии друг от друга вдоль секций 26A-D трубопровода для подачи воды и/или других текучих сред в землю под ирригационной системой.
Ирригационная система 10 также может включать в себя возможный удлинитель (непоказанный), соединенный с возможностью поворота с концевой опорой 16D башенного типа и опирающийся на поворотную опору башенного типа посредством управляемых колес, приводимых в движение двигателем. Удлинитель может быть соединен с концевой опорой башенного типа посредством шарнирного соединения. Удлинитель сложен внутрь относительно концевой опоры башенного типа, когда он не выполняет орошения угла поля, и может быть повернут наружу от концевой опоры башенного типа во время орошения углов поля.
Ирригационная система 10 также может включать в себя один или несколько распылителей высокого давления или концевых брандспойтов 28 для опрыскивания, прикрепленных к концевой опоре 16D башенного типа или к концу удлинителя. Концевые брандспойты 28 для опрыскивания могут быть приведены в действие в углах поля или других заданных областях для увеличения количества земли, которая может быть орошена.
Следует понимать, что ирригационная система 10 проиллюстрирована и описана в данном документе в качестве одного приведенного в качестве примера варианта, в котором используются колеса 22 в сборе, подробно описанные ниже. К другим, равным образом предпочтительным вариантам, в которых могут использоваться колеса 22 в сборе и которые не показаны или не рассмотрены в данном документе подробно, могут относиться другие типы ирригационных систем, такие как боковые ирригационные системы, другие типы сельскохозяйственного оборудования, такие как прицепные тележки, телеги, сельскохозяйственные машины и так далее, или другие типы транспортных средств, таких как автобусы, грузовые автомобили и легковые автомобили, но возможные варианты применения не ограничены вышеуказанными. Тем не менее варианты осуществления изобретения особенно пригодны для ирригационных систем и других транспортных средств или систем, которые перемещаются по немощеному грунту или недостроенной дороге.
На фиг.2-11 проиллюстрировано колесо 22 в сборе, выполненное в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Колесо 22 в сборе в целом содержит жесткое колесо 30 и гибкую безвоздушную шину 14, установленную на колесе 30. Колесо 30 включает в себя часть 34, взаимодействующую с шиной, ступицу 36, фланцевую часть 38 и промежуточную соединительную часть 40, соединяющую ступицу 36 и фланцевую часть 38. Часть 34, взаимодействующая с шиной, выполнена с возможностью взаимодействия с шиной 32 и обеспечения опоры для нее и обеспечивающей возможность изгибания части шины 32 радиально внутрь в ответ на давление при взаимодействии с землей, тем самым обеспечивается наличие некоторых эксплуатационных характеристик пневматической шины и минимизируется проникновение в грунт при использовании. Более точно, часть 34, взаимодействующая с шиной, имеет пару аксиально разнесенных ободных частей 42, 44, выполненных с возможностью взаимодействия с соответствующими сторонами шины 32 и обеспечения опоры для них. Каждая из ободных частей 42, 44 имеет радиально наружную поверхность 46, 48, которая продолжается по существу полностью вокруг окружности колеса 30, при этом она прерывается только множеством приемных отверстий, как разъяснено ниже.
Каждая из наружных поверхностей 46, 48 ободных частей 42, 44 имеет цилиндрическую форму, параллельна оси вращения колеса 30 и по существу соответствует по форме и размеру соответствующей части внутренней поверхности шины 32. В используемом в данном документе смысле цилиндрическая форма может быть непрерывной или прерывистой и параллельна оси вращения колеса 30, если ось цилиндрической формы параллельна оси вращения колеса 30. Центральная имеющая углубление область части 34 колеса, взаимодействующей с шиной, образует канал 50, продолжающийся вокруг колеса 30. В канал 50 входит фланец 52 шины 32, который выполнен с такой формой и размерами, что он продолжается в канал 50 и взаимодействует с каналом 50. Шина 32 выполнена с такой конфигурацией, что по меньшей мере часть шины 32 изгибается в канал 50 в ответ на давление при взаимодействии с землей, в результате чего уменьшается проникновение в грунт и повреждение почвы при использовании.
В проиллюстрированном варианте осуществления колесо 30 имеет две по существу симметричные аксиальные стороны 30а, 30b, соединенные с возможностью разделения в аксиальном центре колеса 30. Первая сторона 30а колеса включает в себя ступицу 36, промежуточную соединительную часть 40, первый фланец 38а и первую сторону части 34, взаимодействующей с шиной. Ступица 36 соответствует радиально самой близкой к центру части колеса 30 и имеет множество отверстий 54 для приема резьбовых шпилек крепления колеса или других установочных элементов или крепежных средств, предназначенных для крепления колеса 30 к элементу оборудования, такой как передвижная ирригационная опора башенного типа или прицепная тележка. Первый фланец 38а имеет множество отверстий или выполнен с возможностью приема крепежных средств, таких как болты, которые обеспечивают крепление фланца 38а ко второму фланцу 38b, связанному со второй стороной 30b колеса 30. Проиллюстрированный фланец 38а по существу перпендикулярен или почти перпендикулярен оси вращения колеса 30.
Вторая сторона 30b колеса симметрично идентична соответствующим частям первой стороны 30а колеса и включает в себя второй фланец 38b и вторую сторону части 34, взаимодействующей с шиной. В проиллюстрированном варианте осуществления вторая сторона 30b колеса не включает в себя ступицу или промежуточную соединительную часть. Первый фланец 38а на первой стороне 30а колеса и второй фланец 38b на второй стороне 30b колеса выполнены так, что когда колесо 30 собрано, фланцы 38а, 38b взаимодействуют друг с другом и служат в качестве места соединения.
При рассмотрении сначала первой стороны 30а можно видеть, что часть 34, взаимодействующая с шиной, включает в себя внутреннюю ободную стенку 56, продолжающуюся аксиально наружу от радиально наружного края фланца 38а, при этом данная стенка 56 приблизительно перпендикулярна фланцу 38а и образует по существу цилиндрический конструктивный элемент, который параллелен оси вращения колеса 30. В проиллюстрированном варианте осуществления по меньшей мере часть внутренней стенки 56 является поперечно плоской. Соединительный участок 58 продолжается радиально наружу от наружного края внутренней ободной стенки 56 и приблизительно перпендикулярен внутренней стенке 56 и параллелен фланцу 38а. Наружная ободная стенка 60 продолжается в аксиальном направлении наружу от радиально наружного края соединительного участка 58, по существу перпендикулярна фланцу 38а и соединительному участку 58 и образует по существу цилиндрический конструктивный элемент, который параллелен оси вращения колеса 30. В проиллюстрированном варианте осуществления по меньшей мере часть наружной ободной стенки 60 является поперечно плоской. Наружная поверхность 46 наружной ободной стенки 60 является по существу поперечно плоской, продолжается вокруг окружности колеса 30 за исключением мест, в которых она прерывается приемными гнездами, и имеет цилиндрическую форму, которая параллельна оси вращения колеса 30. Внутренняя ободная стенка 56’, соединительный участок 58’ и наружная ободная стенка 60’ второй стороны 30b колеса могут быть выполнены аналогично или идентично по отношению к соответствующим элементам первой стороны 30а колеса.
В используемом в данном документе смысле часть колеса 30 или шины 32 является «поперечно плоской», если она следует вдоль прямой линии, которая принадлежит плоскости, которая параллельна оси вращения колеса 30 и пересекает ось вращения колеса 30. Таким образом, часть колеса 30 или шины 32, которая является поперечно плоской, может быть или не быть параллельной оси вращения колеса 30 или земле.
Внутренние ободные стенки 56 и 56’, соединительные участки 58 и 58’ и наружные ободные стенки 60 и 60’ являются непрерывными по окружности колеса 30 за исключением отверстий или углублений, которые соответствуют множеству приемных гнезд 62. Приемные гнезда 62 могут быть образованы отверстиями или углублениями во внутренних стенках 56 и 56’, соединительных участках 58 и 58’, наружных стенках 60 и 60’ или их комбинациях. Приемные гнезда 62 выполнены с возможностью приема ведущих выступающих элементов 64 и взаимодействия с ведущими выступающими элементами 64 на шине 32 для предотвращения смещения шины 32 или в направлении вращения, или в боковом направлении относительно колеса 30. Шина 32 может включать в себя любое число ведущих выступающих элементов 64, включая только один ведущий выступающий элемент, но предпочтительно включает в себя от четырех до двадцати ведущих выступающих элементов, распределенных приблизительно равномерно по окружности вокруг колеса 22 в сборе. В проиллюстрированном варианте осуществления шина 32 включает в себя десять ведущих выступающих элементов 64, продолжающихся радиально внутрь от шины в виде пар, распределенных по колесу 22 в сборе с интервалами, соответствующими приблизительно тридцати шести градусам. В используемом в данном документе смысле, если элементы колеса 22 в сборе «распределены по окружности», это означает, что элементы распределены продольно вокруг колеса 22 в сборе с определенным угловым расстоянием между ними.
Шина 32 представляет собой безвоздушную гибкую шину, изготовленную из резины, пластика или другого гибкого материала, достаточно долговечного для тяжелых условий использования в сельском хозяйстве и при этом достаточно деформируемого в холодном состоянии для изгибания внутрь в ответ на давление при взаимодействии с землей. Шина 32 может изгибаться внутрь за счет изгиба, сжатия или обоих данных факторов. В используемом в данном документе смысле «шина» представляет собой гибкий компонент, расположенный и выполненный с возможностью взаимодействия с грунтом при использовании колеса 22 в сборе. «Безвоздушная шина» представляет собой шину, которая не требует захваченного или сжатого воздуха для нормального и надлежащего использования. Безвоздушная шина может быть образована из одного, бесшовного, цельного куска материала или из нескольких кусков материала.
Шина 32 содержит по существу цилиндрический каркас 66 с внутренней поверхностью 68 и наружной поверхностью 70, продольный фланец 52, продолжающийся радиально внутрь от каркаса 66, и множество тяговых выступающих элементов, выступающих радиально наружу от каркаса 66 и распределенных по окружности шины 32. Шина 32 также может включать в себя множество ведущих выступающих элементов 64, продолжающихся радиально внутрь от каркаса и распределенных по окружности шины 32, как разъяснено выше. Фланец 52 соответствует аксиально центральному участку каркаса 66 шины и является непрерывным или в основном непрерывным по окружности шины 32. Фланец 52 выполнен с возможностью взаимодействия с каналом 50 колеса 30 и частичного или полного заполнения канала 50 колеса 30 таким образом, что центральная часть шины 32, включая фланец 52, будет иметь большую радиальную глубину или толщину, чем боковые части шины 32. Когда шина 32 установлена на колесе 30, фланец 52 продолжается в канал 50 и полностью или частично соответствует размерам и форме канала 50. Когда шина 32 подвергается воздействию давления при взаимодействии с землей по меньшей мере часть фланца 52 сжимается, тем самым обеспечивая возможность изгибания шины 32 внутрь между ободными частями 42, 44 так, что наружная поверхность 70 каркаса 66 шины становится поперечно вогнутой, как проиллюстрировано на фиг.6.
В используемом в данном документе смысле «давление при взаимодействии с землей» относится к давлению, действующему на колесо 22 в сборе со стороны грунта, когда колесо 22 в сборе находится в состоянии покоя на грунте или катится по грунту во время нормального или ожидаемого использования. Давление при взаимодействии с землей может включать в себя давление, действующее на колесо 22 в сборе в разных направлениях или во многих направлениях одновременно, например, когда колесо 22 в сборе находится на наклонном участке местности или катится через препятствие. Давление при взаимодействии с землей зависит от массы колеса 22 в сборе и от массы любого оборудования, опорой для которого служит колесо 22 в сборе, и, таким образом, будет изменяться от одного варианта осуществления изобретения до другого и от одного варианта применения до другого.
Наружная поверхность 70 каркаса 66 шины является поперечно плоской или имеет немного дугообразный поперечный профиль, такой как немного выпуклый поперечный профиль. Внутренняя поверхность 68 каркаса 66 шины также является поперечно плоской, и участки внутренней поверхности 68, соответствующие аксиальным сторонам шины, взаимодействуют с наружными поверхностями 46, 48 наружных ободных стенок колеса 30. Как показано на фиг.7 и 8, один или несколько элементов 74 растяжения могут быть прикреплены к шине 32. В используемом в данном документе смысле элемент 74 растяжения «прикреплен к» шине 32, если он частично или полностью заделан в шину 32 или прикреплен иным образом к шине 32. Первый элемент 74а растяжения может быть расположен с первой аксиальной стороны каркаса 66 шины, и второй элемент 74b растяжения, может быть расположен со второй стороны каркаса 66 шины, как проиллюстрировано на фиг.8. В альтернативном варианте один элемент 74с растяжения, может быть расположен в центральной части шины 32, как проиллюстрировано на фиг.9, и может быть расположен в каркасе 66 шины 32, во фланце 52 или в промежуточной зоне между основной частью 66 и фланцем 52. Элементы 74 растяжения предпочтительно полностью заделаны в шину 32, как проиллюстрировано.
Элементы 74 растяжения предпочтительно являются более эластичными, чем материал, используемый для создания шины 32, так что один или несколько элементов 74 растяжения увеличивают общую эластичность шины 32, обеспечивая упрочнение конструкции шины 32 и обеспечивая возможность возврата шины 32 к ее исходной форме после подвергания изгибанию или сжатию при использовании. Один или несколько элементов 74 растяжения могут быть выполнены из металла, такого как пружинная сталь, или другого эластичного и долговечного материала. Более точно, каждый из элементов 74 растяжения может представлять собой стальной обруч, трос или ленту, выполненные из сплошного куска металла или из множества соединенных или сплетенных металлических элементов. Элементы 74 растяжения могут иметь ширину, которая составляет от 0,05 до 0,5 общей ширины шины 32, например, 0,1, 0,2 или 0,3 общей ширины шины 32.
Для способствования сжатию фланца 52 и изгибания шины 32 внутрь весь или часть фланца 52 может быть выполнен из материала более мягкого, чем каркас 66 шины, как проиллюстрировано на фиг.10. Более точно, весь или часть 76 фланца 52 может быть выполнен из материала с величиной твердости по шкале А Шора, которая может составлять одну четверть, одну треть, половину, две трети или три четверти от величины твердости по шкале А Шора, которую имеет материал, используемый для выполнения каркаса 66 шины. Если в качестве примера каркас 66 шины выполнена из материала с твердостью по шкале А Шора в диапазоне от 55 до 75, фланец 52 может быть выполнен из материала с твердостью по шкале А Шора в диапазоне от 30 до 40.
TOT
Размеры и размерные соотношения колеса 22 в сборе могут изменяться в значительной степени от одного варианта осуществления изобретения до другого не выходя из сущности и объема изобретения. Таким образом, несмотря на то что различные размеры и размерные соотношения в определенных вариантах осуществления колеса 30 и шины 32 рассмотрены в данном документе, следует понимать, что в сущности размеры и размерные соотношения приведены в качестве примера и не являются ограничивающими. Наружный диаметр колеса 30 (в проиллюстрированном варианте осуществления наружный диаметр колеса 30 соответствует диаметру цилиндрических форм, образованных наружными поверхностями 46, 48 ободных частей 42, 44) предпочтительно составляет от около двадцати четырех дюймов до около шестидесяти дюймов, и более предпочтительно - в диапазоне от около тридцати шести дюймов до около сорока восьми дюймов. Наружный диаметр колеса 30, в частности, может составлять около сорока дюймов, около сорока двух дюймов или около сорока четырех дюймов. Как показано на фиг.11, общая ширина W части 34 колеса 30, взаимодействующей с шиной, предпочтительно находится в пределах от около шести дюймов до около восемнадцати дюймов, более предпочтительно - в пределах от около восьми дюймов до около шестнадцати дюймов, и может, в частности, составлять около десяти дюймов, около двенадцати дюймов или около четырнадцати дюймов.
OW
TOT
TOT
OW
TOT
IW
TOT
TOT
IW
TOT
TOT
TOT
TOT
Ширина W каждой из наружных ободных стенок 60 и 60’, имеющих наружные поверхности 46, 48, предпочтительно составляет от около 0,10 до около 0,4 общей ширины W части 34, взаимодействующей с шиной, и более предпочтительно - от около 0,2 до около 0,3 общей ширины W. Ширина W каждой из наружных ободных стенок 60 и 60’ может, в частности, составлять около одной четверти общей ширины W. Ширина W каждой из внутренних ободных стенок 56 и 56’ предпочтительно составляет от около 0,05 до около 0,3 общей ширины W части 34, взаимодействующей с шиной, и более предпочтительно - от около 0,1 до 0,2 общей ширины W. Ширина W каждой из внутренних ободных стенок 56 и 56’ может, в частности, составлять около 0,15 общей ширины W. Глубина D канала 50 предпочтительно составляет от около 0,05 до 0,3 общей ширины W части 34, взаимодействующей с шиной, и более предпочтительно - от около 0,1 до 0,2 общей ширины W. Глубина D канала 50 может, в частности, составлять около 0,15 общей ширины W. Каждая из внутренних ободных стенок 56 и 56’, каждый из соединительных участков 58 и 58’ и каждая из наружных ободных стенок 60 и 60’ предпочтительно имеет толщину, составляющую от около одной восьмой дюйма до половины дюйма.
TOT
OW
IW
В одном приведенном в качестве примера варианте осуществления изобретения общая ширина W части 34 колеса 30, взаимодействующей с шиной, составляет около двенадцать дюймов, ширина W каждой из наружных ободных стенок 60 и 60’ составляет около трех дюймов, ширина W каждой из внутренних ободных стенок 56 и 56’ составляет около двух дюймов, и глубина D канала 50 составляет около одного и трех четвертей дюйма.
TOT
TOT
Фланцевая часть 38, которая содержит как первый фланец 38а, так и второй фланец 38b, имеет радиальную глубину, которая предпочтительно составляет от 0,2 до 0,6 общей ширины W части 34 колеса 30, взаимодействующей с шиной, и может составлять, в частности, около 0,3, 0,4 или 0,5 общей ширины W. Радиальная глубина фланцевой части 38 может составлять от 0,05 до 0,2 наружного диаметра колеса 30 и может, в частности, составлять около 0,1 наружного диаметра колеса 30. Радиальная глубина фланцевой части 38 представлять собой разность наружного радиуса и внутреннего радиуса фланцевой части 38.
Толщина каркаса 66 шины предпочтительно находится в пределах от около половины дюйма до около трех дюймов, и более предпочтительно - в пределах от около одного дюйма до около двух дюймов. Толщина каркаса 66 шины может, в частности, составлять около одного и одной четверти дюйма, около полутора дюймов или около одного и трех четвертей дюйма. Отношение ширины каркаса 66 шины к толщине каркаса 66 шины предпочтительно составляет от около трех до около двадцати, более предпочтительно - от около пяти до пятнадцати и может, в частности, составлять около восьми, около десяти или около двенадцати.
Колесо 30 собирают посредством расположения каждой из первой стороны 30а и второй стороны 30b во взаимодействии с шиной 32 так, чтобы наружные поверхности 46, 48 ободных частей 42, 44 взаимодействовали с противоположными боковыми участками внутренней поверхности 70 каркаса 66 шины, приводные выступающие элементы 64 взаимодействовали с приемными гнездами 62 колеса 30 и фланец 38а первой стороны 30а колеса взаимодействовал с фланцем 38b второй стороны 30b колеса 30. После этого стороны 30а, 30b колеса закрепляют в заданном положении посредством смещения крепежных средств во фланцах 38а, 38b для фиксации фланцев 38а, 38b друг относительно друга.
Как описано и проиллюстрировано в данных документах, стороны 30а, 30b колеса присоединяют друг к другу с возможностью разделения или съема, что означает, что стороны 30а, 30b представляют собой конструктивно раздельные элементы, которые могут быть отделены друг от друга и снова соединены вместе без изменения конструкции любой из двух деталей. В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть трудно или невозможно установить шину 32 на колесе 30 без повреждения шины 32, если колесо 30 не было разделено на составные части.
Колесо 100 в сборе, созданное в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, проиллюстрировано на фиг.12-16. Колесо 100 в сборе может включать в себя колесо 30 и безвоздушную шину 102, идентичную шине 32, описанной выше, по форме и функциям за исключением того, что шина 102 не имеет конструктивного элемента, аналогичного фланцу 52, продолжающемуся радиально внутрь от каркаса 104 шины 102. При этом канал 50 колеса 30 образует открытое пространство под шиной 102, так что шина 102 выгибается в канал при подвергании ее воздействию давления при взаимодействии с землей, как проиллюстрировано на фиг.13.
Шина 102 может включать в себя один или несколько элементов 108 растяжения, как проиллюстрировано на фиг.15 и 16. Каждый из элементов 108 растяжения, может быть аналогичным или идентичным элементам 74, работающим на растяжение и описанным выше, по размеру, форме и составу. Шина 102 может включать в себя пару элементов 108 растяжения и заделанных в противоположные аксиальные стороны шины 102, как проиллюстрировано на фиг.15, или может включать в себя один элемент 108 растяжения и заделанный в центральную в аксиальном направлении часть шины 102, как проиллюстрировано на фиг.16.
Колесо 200 в сборе, созданное в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, проиллюстрировано на фиг.17 и 18. Колесо 200 в сборе включает в себя колесо 202 и безвоздушную шину 204. Колесо 202 аналогично колесу 30, описанному выше, за исключением того, что колесо 202 включает в себя часть 206, взаимодействующую с шиной и не имеющую канала, но, скорее, имеющую по существу однородную, поперечно плоскую наружную ободную стенку 208, содержащую две стороны 208а и 208b. Ободная стенка 208 имеет наружную поверхность 210, которая является по существу поперечно плоской от первого края 212 колеса 202 до второго края 214 колеса 202.
Колесо содержит две аксиальные стороны 202а, 202b. Первая сторона 202а включает в себя первую половину 208а ободной стенки, фланец 216а, центральную ступицу 218 и промежуточную соединительную часть 220, которая продолжается от ступицы 218 до фланца 216а. Фланец 216а аналогичен фланцу 20а, описанному выше, как по форме, так и по функциям и в проиллюстрированном варианте осуществления по существу перпендикулярен оси вращения колеса 202. Первая половина 208а ободной стенки продолжается аксиально наружу от радиально наружного края фланца 216а до первого края 212 колеса 202. Ободная стенка 208а перпендикулярна фланцу 216а и образует цилиндрическую форму, которая параллельна оси вращения колеса 202. Вторая сторона 202b колеса симметрично идентична первой стороне 202а колеса за исключением того, что вторая сторона 202b не включает в себя ступицу или промежуточную соединительную часть. При этом вторая сторона 202b содержит фланец 216b и вторую половину 208b ободной стенки.
Колесо 202 имеет множество приемных гнезд 222, предназначенных для взаимодействия с приводными выступающими элементами 224 шины 204. Приемные гнезда 222 могут быть образованы пазами или углублениями в ободной стенке 208 и фланцах 216а, 216b. Шина 204 аналогична шине 102, описанной выше, по размеру и форме за исключением того, что шина 204 включает в себя множество приводных выступающих элементов 224, каждый из которых расположен в аксиально центральной части шины 204. Шина 204 может дополнительно включает в себя один или несколько элементов 226 растяжения, расположенных в центральной части шины 204, как проиллюстрировано, или на противоположных аксиальных сторонах шины 204.
Колесо 300 в сборе, выполненное в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения, проиллюстрировано на фиг.19-22. Колесо 300 в сборе включает в себя колесо 302 и гибкую безвоздушную шину 32, установленную на колесе 302. Некоторые особенности колеса 302 идентичны колесу 30, описанному выше, следовательно, для упрощения рассмотрены только различия.
Часть 304, взаимодействующая с шиной, выполнена с возможностью взаимодействия с шиной 32 и создания опоры для шины 32, и обеспечения возможности изгибания части шины 32 радиально внутрь в ответ на давление при взаимодействии с землей. Более точно, часть 304, взаимодействующая с шиной, имеет пару аксиально разнесенных ободных частей 306, 308, выполненных с возможностью взаимодействия с противоположными аксиальными сторонами шины 32 и создания опоры для противоположных аксиальных сторон шины 32. Каждая из ободных частей 306, 308 имеет радиально наружную поверхность, которая продолжается по существу полностью по окружности колеса, при этом она прерывается только множеством приемных отверстий. Общая ширина части 304, взаимодействующей с шиной, и наружный диаметр колеса 302 могут быть аналогичны или идентичны соответствующим размерам колеса 30, описанного выше.
Область с углублением между ободными частями 306, 308 образует канал 310, который аналогичен по форме и функциям каналу 50, описанному выше, за исключением того, что канал 310, как правило, шире и глубже канала 50, что обеспечивает возможность беспрепятственного изгибания шины 32 в канал 310 без взаимодействия со стенками канала. В проиллюстрированном варианте осуществления отношение глубины канала 310 к общей ширине части 304, взаимодействующей с шиной, предпочтительно находится в пределах от около 0,3 до около 0,6 и может, в частности, составлять около 0,4, около 0,45 или около 0,5. Отношение ширины канала 310 в наружной части 312 к общей ширине части 304, взаимодействующей с шиной, также предпочтительно находится в пределах от около 0,3 до около 0,6 и может, в частности, составлять около 0,4, около 0,45 или около 0,5. Канал 310 может сужаться в некоторой степени между наружной частью 312 и внутренней частью 314 так, что отношение ширины внутренней части 314 к ширине наружной части 312 предпочтительно находится в пределах от около 0,4 до около 0,8, более предпочтительно - в пределах от около 0,5 до около 0,7 и может, в частности, составлять около 0,55, около 0,6 или около 0,65.
Канал образован внутренней стенкой 316 и двумя противоположными боковыми стенками 318, 320. Каждая из боковых стенок 318, 320 может иметь множество отверстий 322, распределенных по окружности колеса 302, как проиллюстрировано на фиг.20. Отверстия 322 предпочтительно являются достаточно большими для обеспечения возможности доступа пользователей к каналу 310 для удаления почвы или другого мусора из внутренней части канала 320. Открытая структура канала 310, обеспечиваемая отверстиями 322, также имеет другие преимущества. Например, может быть ограничена общая высота колеса 300 в сборе, а также данная структура может создать для пользователей возможность осмотра недоступных в противном случае частей шины 32 и колеса 302.
Отверстия 322 предпочтительно охватывают от десяти процентов до восьмидесяти процентов каждой из боковых стенок 318, 320 и более предпочтительно охватывают от двадцати процентов до семидесяти процентов. Каждое из отверстий 322 может иметь ширину от половины дюйма до трех дюймов и длину от трех дюймов до семи дюймов.
Несмотря на то что изобретение было описано со ссылкой на приведенные в качестве примера варианты осуществления, проиллюстрированные на приложенных чертежах, следует отметить, что эквиваленты могут быть использованы и замены могут быть выполнены в нем, не выходя из объема изобретения, определенного в формуле изобретения. Например, в то время как фланец был описан и проиллюстрирован в данном документе как непрерывный по окружности шины, следует понимать, что фланец может включать в себя множество отдельных участков.
Таким образом, после описания различных вариантов осуществления изобретения приводится то, что заявляется как новое, что требуется защитить патентом на изобретение.