ШИНА ДЛЯ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ TBR
TIRE FOR VEHICLES BASED ON TBR

1. Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к пневматическим шинам, а более конкретно к шинам для использования на несамоходной сельскохозяйственной технике.
2. Описание предшествующего уровня техники
Традиционная конструкция шин для фермерской техники свободного хода, как правило, представляет собой диагональную конструкцию с использованием протектора ребристого типа.
Также в некоторых случаях, когда требовалась более высокая нагрузочная способность, фермеры использовали шины, изначально предназначенные для использования с грузовиками и автобусами при движении по шоссе, обычно называемые TBR-шинами, которые имеют конструкцию с радиальным армированным сталью корпусным слоем и стальным брекером, в которой используются традиционные рисунки протектора шоссейного типа. Эти TBR-шины устанавливали на фермерскую технику свободного хода и использовали с номинальными значениями давления накачки.
Существует непрерывная потребность в усовершенствовании шин для сельскохозяйственной техники, в особенности с учетом того, что шины должны обладать еще большей нагрузочной способностью и функционировать на более высоких скоростях в режиме транспортировки.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте пневматическая шина для сельскохозяйственной техники включает область кольцевого протектора, включающую рисунок протектора ребристого типа, имеющий множество относительно широких параллельных продольных ребер, разделенных относительно узкими продольными канавками. Шина включает пару бортов шины и армированный сталью радиальный слой каркаса, проходящий между бортами шины и охватывающий их. Шина включает по меньшей мере три армированных сталью продольно проходящих брекера, размещенных между слоем каркаса и областью кольцевого протектора. Размер шины выбран так, чтобы ее можно было установить на диск с одним из номинальных диаметров 49,5 сантиметра, или 57,2 сантиметра, или 62,2 сантиметра (19,5 дюйма, или 22,5 дюйма, или 24,5 дюйма). Шина разработана так, что она имеет отклонение боковой стенки на по меньшей мере приблизительно 27% при номинальных значениях нагрузки и давления накачки. Шина имеет номинальную нагрузку VF в соответствии со стандартами Ассоциации по шинам и дискам.
В другом аспекте пневматическая шина для сельскохозяйственной техники включает корпус шины с конструкцией TBR, включающий по меньшей мере один армированный сталью корпусный слой и по меньшей мере три армированных сталью кольцевых брекера, причем корпус разработан так, чтобы его можно было установить на диск с одним из номинальных диаметров 49,5 сантиметра, или 57,2 сантиметра, или 62,2 сантиметра (19,5 дюйма, или 22,5 дюйма, или 24,5 дюйма). Шина включает область протектора на корпусе шины. Область протектора включает рисунок протектора ребристого типа. Шина имеет максимальную номинальную нагрузку, которая при максимальном давлении накачки приводит к отклонению боковой стенки на по меньшей мере 27%.
В другом варианте осуществления предложен способ производства пневматической шины для сельскохозяйственной техники. Способ включает обеспечение корпуса шины с конструкцией TBR, включающего по меньшей мере один армированный сталью корпусный слой и по меньшей мере три армированных сталью кольцевых брекера. Корпус шины разработан так, чтобы ее можно было установить на диск с одним из номинальных диаметров 49,5 сантиметра, или 57,2 сантиметра, или 62,2 сантиметра (19,5 дюйма, или 22,5 дюйма, или 24,5 дюйма). На корпусе шины обеспечена область протектора, причем область протектора включает рисунок протектора ребристого типа. Шина разработана так, что она имеет максимальную номинальную нагрузку, которая при максимальном давлении накачки приводит к отклонению боковой стенки на по меньшей мере приблизительно 27%.
Многие цели, особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области при изучении представленного ниже описания совместно с приложенными чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлен схематический вид в горизонтальной проекции фермерской техники, в данном случае - сеялки со складывающимися крыльями, которая тянется за трактором.
На Фиг. 2 представлен схематический вид сзади в вертикальной проекции фермерской техники, изображенной на Фиг. 1, на котором сплошными линями показаны области крыльев сеялки в режиме эксплуатации, а пунктирными линиями показаны сложенные крылья в режиме транспортировки.
На Фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении одного варианта осуществления шины настоящего изобретения.
На Фиг. 4 представлен схематический вид области протектора шины.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже представлены определения выбранных терминов, использованных в настоящем документе. Определения включают различные примеры и/или формы компонентов, которые подпадают под определение и могут использоваться для реализации. Предполагается, что примеры не имеют ограничительного характера. В рамках определений могут находиться термины как в форме единственного числа, так и в форме множественного числа.
«Соотношение размеров» означает отношение высоты сечения шины к ширине ее сечения.
«Аксиальный» и «аксиально» относятся к направлениям, параллельным оси вращения шины.
«Борт» или «сердечник борта» относится к той части шины, которая содержит кольцевой элемент натяжения, причем сердечник борта обернут кордами слоя и сформирован, с другими армирующими элементами или без них, так, чтобы его можно было установить на спроектированный диск шины.
«Брекер» или «слой брекера» относится к кольцевому пласту или слою тканых или нетканых параллельных кордов, который лежит под протектором и не крепится к борту.
«Каркас» относится к структуре шины, которая является отдельной от структуры брекера, протектора, подпротекторного слоя и резины боковой стенки, но включает борта (слои каркаса обернуты вокруг бортов).
«Продольный» относится к линиям или направлениям, которые проходят вдоль периметра поверхности кольцевого протектора перпендикулярно аксиальному направлению.
«Корд» означает одну из армирующих нитей, из которых образованы слои в шине.
«Корона» относится к по существу внешней окружности шины, на которой размещен протектор.
«Экваториальная плоскость (ЕР)» относится к плоскости, которая перпендикулярна оси вращения шины и проходит через центр протектора шины.
«Внутреннее покрытие» означает пласт или пласты эластомера или другого материала, который формирует внутреннюю поверхность бескамерной шины и который удерживает накачивающую текучую среду внутри шины.
«Номинальный диаметр диска» означает средний диаметр фланца диска в месте посадки области борта шины.
«Слой» означает непрерывный пласт параллельных кордов, покрытых резиной.
«Радиальный» и «радиально» относятся к направлениям, перпендикулярным оси вращения шины.
«С радиальным слоем» или «шина с радиальным слоем» относится к пневматической шине с брекером или продольно ограниченной пневматической шине, в которой корды слоя, проходящие от борта к борту, уложены под углами корда от 65 градусов до 90 градусов по отношению к экваториальной плоскости шины.
«Высота сечения» (SH) означает радиальное расстояние от основания сердечника борта до внешнего диаметра шины в ее экваториальной плоскости.
«Ширина сечения» (SW) означает максимальное линейное расстояние, параллельное оси шины, между внешними сторонами ее боковых стенок при и после накачивания шины до нормального давления накачки в течение 24 часов без нагрузки, не учитывая подъемы боковых стенок вследствие маркировки, отделки или нанесения защитных полос.
«Высота заворота» (ТН) означает радиальное расстояние от основания сердечника борта до верхнего края заворота.
В настоящей заявке направления также указаны со ссылкой на ось вращения шины. Термины «вверх» и «по направлению вверх» относятся к общему направлению к протектору шины, тогда как термины «вниз» и «по направлению вниз» относятся к общему направлению к оси вращения шины. Таким образом, если термины относительного направления, например «верхний» и «нижний», используют в связи с элементом, то «верхний» элемент размещен ближе к протектору, чем «нижний» элемент. Кроме того, если термины относительного направления, например «над» или «под», используются в связи с элементом, то элемент, находящийся «над» другим элементом, находится ближе к протектору, чем другой элемент. Термины «аксиально внутренний» или «аксиально внутрь» относятся к общему направлению к экваториальной плоскости шины, тогда как термины «аксиально внешний» или «аксиально вовне» относятся к общему направлению в сторону от экваториальной плоскости шины к боковой стенке шины.
В той степени, в которой термин «включает» или «включающий» используют в спецификации или пунктах формулы изобретения, предполагается, что он является охватывающим таким же образом, что и термин «содержащий», как этот термин истолковывают при использовании в качестве переходного слова в пункте формулы изобретения. Более того, в той степени, в которой используют термин «или» (например, А или В), предполагается, что он означает «А или В, или оба». Если заявители намерены указать «только А или В, но не оба», то будет использоваться термин «только А или В, но не оба». Таким образом, использование термина «или» в настоящем документе является охватывающим, но не исключающим. См. Bryan A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2d. Ed. 1995). Кроме того, в той степени, в которой термин «в» используют в спецификации или пунктах формулы изобретения, предполагается, что он дополнительно означает «на». Более того, в той степени, в которой термин «соединять» используют в спецификации или пунктах формулы изобретения, предполагается, что он означает не только «напрямую соединен с», но также и «косвенно соединен с», например соединен через другой компонент или множество компонентов.
На Фиг. 1 представлен схематический вид в горизонтальной проекции трактора 10, тянущего сельскохозяйственную технику с колесами свободного хода, который в данном случае показан в виде сеялки 12 со складывающимися крыльями. Сеялка 12 включает центральную область 14, а также области 16 и 18 левого и правого крыла.
Как показано на Фиг. 2, каждая из центральной области 14 и областей 16 и 18 крыльев поддерживаются над поверхностью земли 20 множеством пневматических шин, установленных на колесных дисках. На иллюстрации на Фиг. 2 центральную область 14 несут четыре шины 22А, 22В, 22С и 22D центральной области. Область 16 крыла несут две шины 24А и 24В области крыла, а область 18 крыла несут две шины 26А и 26В области крыла.
Если сеялку 12 необходимо транспортировать вдоль шоссе общего пользования от одного поля к другому, области 16 и 18 крыльев могут складываться в положение, показанное на Фиг. 2 пунктирными линиями. Таким образом, в режиме транспортировки колеса 22A-22D центральной области должны нести совокупный объединенный вес сеялки 12. Таким образом, колеса 22A-22D центральной области, как правило, имеют больший размер и более тяжелую конструкцию, чем колеса 24А, и 24В, и 26А, и 26В области крыла.
В одном варианте осуществления пневматические шины для сельскохозяйственной техники настоящего изобретения в особенности подходят для использования в качестве шин 22А-22D центральной области сеялки со складывающимися крыльями, показанной на Фиг. 2. Как правило, шины настоящего изобретения подходят для использования на многих разных типах сельскохозяйственной техники с колесами свободного хода, включая зерновые сеялки, почвообрабатывающие орудия, дисковую технику, рыхлители, культиваторы, пневматические сеялки и т.п.
На Фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении одной из шин 22. Шина 22 включает кольцевой протектор или область 28 протектора, первую и вторую боковые стенки или области 30 и 32 боковых стенок, а также первый и второй борта или борта 34 и 36 шины. Каждый из бортов шины содержит пучок бортовых проволок.
Область 28 кольцевого протектора имеет рисунок протектора ребристого типа, имеющий множество относительно широких параллельных продольных ребер 38А-38D, разделенных относительно узкими продольными канавками 40А-40С. Ребра 38 проходят вверх от дна 42 протектора. Шина имеет ширину сечения SW, высоту сечения SH и высоту заворота ТН.
Шина включает один или более слоев каркаса 58. В показанном варианте осуществления имеется один и только один слой каркаса 58, который предпочтительно представляет собой армированный сталью радиальный слой каркаса 58. Слой каркаса 58 проходит продольно вокруг шины и включает аксиально внутреннюю область и аксиально внешние области, которые проходят вокруг бортов шины и проходят вверх к области протектора, заканчиваясь на концах 60 и 62 заворота.
Множество продольно проходящих брекеров 64 размещены между слоем каркаса 58 и областью протектора 28. В показанном варианте осуществления имеются четыре таких брекера 64А, 64В, 64С и 64D. Брекеры 64А-64D предпочтительно представляют собой армированные сталью брекеры, а у чередующихся брекеров армирующие корды могут быть смещены под чередующимися углами.
В целом комплект 64 брекеров можно описать как включающий по меньшей мере три армированных сталью брекера. Комплект брекеров также можно описать как включающий три или четыре армированных сталью брекера.
Подходящую конструкцию каркасной или корпусной области шины 22 можно получить, используя существующий каркас, спроектированный для традиционной TBR-шины, предназначенной для использования с грузовиками и автобусами на шоссе. Также это позволяет использовать имеющиеся полости литейных форм для TBR. Литейные формы только необходимо модифицировать таким образом, чтобы штампы для области протектора образовывали рисунок протектора ребристого типа, как показано на Фиг. 3 и 4, а не традиционные для TBR шоссейные рисунки протектора.
Для снижения повреждения полей, вызванного шинами, шины должны быть разработаны с возможностью работы при относительно более низких давлениях накачки в диапазоне от приблизительно 0,28 МПа до приблизительно 0,45 МПа (от приблизительно 40 фунтов на кв. дюйм до приблизительно 65 фунтов на кв. дюйм), что гораздо ниже типичных рабочих давлений накачки от 0,689 МПа до 0,827 МПа (от 100 фунтов на кв. дюйм до 120 фунтов на кв. дюйм) для TBR-шин, спроектированных для применения на шоссе. Для этого необходимо, чтобы шины работали с большим отклонением боковой стенки при их номинальных значениях нагрузки и давления накачки, чем отклонения, обычно наблюдаемые у TBR-шин, спроектированных для применения на шоссе.
Шины 22 должны быть разработаны с возможностью удовлетворительной работы при отклонении боковой стенки при номинальных значениях нагрузки и давления накачки на по меньшей мере приблизительно 27%, а более конкретно в диапазоне от приблизительно 27% до приблизительно 32%. В этом состоит отличие от отклонений боковой стенки, наблюдаемых в типичных TBR-шинах, разработанных для применения на шоссе, которые, как правило, находятся в диапазоне от 18 до 19%.
Процентное значение отклонения боковой стенки измеряют путем сравнения высоты сечения SH шины при нулевой нагрузке с высотой сечения шины при номинальной нагрузке. Процентное значение отклонения представляет собой процентное значение снижения высоты сечения при номинальной нагрузке.
Вышеописанный вариант конструкции в особенности подходит для использования с дисками для шин 66, имеющими номинальный диаметр 49,5 сантиметра или 57,2 сантиметра (19,5 дюйма или 22,5 дюйма), которые доступны для использования на сельскохозяйственной технике. Конструкция шины для техники на основе TBR, описанная в настоящем документе, также может применяться в шинах, спроектированных для использования с диском с номинальным диаметром 62,23 сантиметра (24,5 дюйма).
Вышеописанная конструкция шины обеспечивает основу для разработки шины, позволяя достичь номинальную нагрузку VF для шин радиального типа. Номинальная нагрузка VF определена в книге 2012 г., опубликованной Ассоциацией по шинам и дискам, следующим образом: «VF обозначает сельскохозяйственную шину для работы при номинальной нагрузке, которая на 40% превышает показатель для стандартных шин при таком же давлении накачки».
В представленной ниже таблице I представлена сводная информация по четырем примерам размеров новых шин для вышеописанной пневматической шины 22 для сельскохозяйственной техники. В первом столбце, обозначенном «Размер новой шины», описаны размеры четырех примеров настоящего изобретения. Во втором столбце, обозначенном «Новая номинальная нагрузка при давлении», приведена номинальная нагрузочная способность новой шины и указано давление, при котором дано это номинальное значение. В третьем столбце, обозначенном «Отклонение боковых стенок при нагрузке», указано процентное значение отклонения боковой стенки новой шины при воздействии на нее номинальной нагрузки. В четвертом столбце, обозначенном «Заменяемая старая шина», указана шина предыдущего уровня техники аналогичного размера, которую может заменить новая шина. В пятом столбце, обозначенном «Старая номинальная нагрузка при давлении», приведена номинальная грузоподъемность для старой шины.
Таким образом, первый пример представляет собой шину с размером VF 245/70 R19,5, рассчитанную на нагрузку по меньшей мере 2123 килограмма (4680 фунтов) при холодном давлении накачки 0,40 МПа (58 фунтов на кв. дюйм). Шина имеет отклонение боковой стенки при нагрузке, которое составляет 30,7%. Она является подходящей заменой для шины типа TBR 245/70R 19,5, рассчитанной на нагрузку 2059 килограмм (4540 фунтов) при холодном давлении накачки 0,758 МПа (110 фунтов на кв. дюйм).
Следует отметить, что в первом и втором примерах в таблице чаще всего используемой шиной предшествующего уровня техники, которую можно заменить данной шиной, является TBR-шина аналогичного размера, спроектированная для применения на шоссе.
Поскольку шины 22 спроектированы для использования при относительно низких давлениях накачки с относительно высокой гибкостью стенки, они не подходят для применения с грузовиками и автобусами на шоссе и, следовательно, предпочтительно, чтобы на их боковые стенки было нанесено постоянное обозначение, указывающее, что шина не предназначена для эксплуатации на шоссе. Это необходимо для того, чтобы не позволить пользователю по ошибке установить шину на грузовик или автобус, эксплуатируемый при скоростях, характерных для шоссе.
Таким образом, видно, что устройство и способы настоящего изобретения легко достигают целей и преимуществ, упомянутых и присущих им. В то время как некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения показаны и описаны для целей настоящего описания, специалистами в данной области может быть выполнено множество изменений в конструкции и устройстве деталей и стадий, и эти изменения входят в объем и сущность настоящего изобретения, как определено в приложенных пунктах формулы изобретения.