РАДИАЛЬНАЯ ШИНА ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
RADIAL TIRE FOR AGRICULTURAL EQUIPMENT

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
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
Традиционной конструкцией шин свободного качения для фермерской техники обычно была диагональная конструкция, в которой используется протектор ребристого типа.
Существует потребность в непрерывном усовершенствовании шин для сельскохозяйственной техники и, в особенности, шин, которые могут переносить более высокие нагрузки, чем шины традиционной диагональной конструкции для сельскохозяйственной техники.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте пневматическая шина для сельскохозяйственной техники включает продольную область протектора, которая включает рисунок протектора ребристого типа, имеющий множество относительно широких параллельных продольных ребер, разделенных относительно узкими продольными канавками. Шина включает пару областей борта и пару областей боковой стенки, проходящих от областей борта к области протектора. Каркас шины включает первый и второй радиальные слои корпуса, армированные органическим кордом, проходящие между областями борта и обернутые вокруг них. Первый и второй проходящие продольно армированные сталью брекеры размещены между каркасом и продольной областью протектора. Размер шины выбирают таким образом, чтобы шину можно было установить на диск, имеющий номинальный диаметр в диапазоне от приблизительно 38 см до приблизительно 46 см (от 15 дюймов до приблизительно 18 дюймов). Шина имеет допустимую нагрузку «IF» в соответствии со стандартами Ассоциации по шинам и дискам.
В другом аспекте пневматическая шина для сельскохозяйственной техники включает продольную область протектора, которая включает рисунок протектора ребристого типа, имеющий множество относительно широких параллельных продольных ребер, разделенных относительно узкими продольными канавками. Шина включает пару областей борта и пару областей боковой стенки, проходящих от областей борта к области протектора. Каркас шины включает первый и второй радиальные слои корпуса, армированные органическим кордом, проходящие между областями борта и обернутые вокруг них. Первый и второй проходящие продольно армированные сталью брекеры размещены между каркасом и продольной областью протектора. Шина имеет размер и нагрузочную способность, которые выбирают из группы, состоящей из:
размера IF280/70R15, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 1796 кг (3960 фунтов) при давлении холодной накачки 358 кПа (52 фунта/кв. дюйм);
размера IF240/80R15, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 1451 кг (3200 фунтов) при давлении холодной накачки 317 кПа (46 фунтов/кв. дюйм);
размера IF265/85R15, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 1451 кг (3200 фунтов) при давлении холодной накачки 241 кПа (35 фунтов/кв. дюйм);
размера IF320/70R15, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 2177 кг (4800 фунтов) при давлении холодной накачки 358 кПа (52 фунта/кв. дюйм);
размера IF195/95R15, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 1120 кг (2470 фунтов) при давлении холодной накачки 283 кПа (41 фунт/кв. дюйм);
размера IF280/70R16, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 1216 кг (2680 фунтов) при давлении холодной накачки 200 кПа (29 фунтов/кв. дюйм);
размера IF265/85R16, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 1320 кг (2910 фунтов) при давлении холодной накачки 200 кПа (29 фунтов/кв. дюйм);
размера IF190/95R16, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 875 кг (1930 фунтов) при давлении холодной накачки 200 кПа (29 фунтов/кв. дюйм);
размера IF280/95R16, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 1597 кг (3520 фунтов) при давлении холодной накачки 200 кПа (29 фунтов/кв. дюйм);
размера IF440/55R18, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 2649 кг (5840 фунтов) при давлении холодной накачки 283 кПа (41 фунт/кв. дюйм);
размера IF340/65R18, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 2241 кг (4940 фунтов) при давлении холодной накачки 317 кПа (46 фунтов/кв. дюйм);
размера IF355/65R18, рассчитанного на нагрузку по меньшей мере приблизительно 2359 кг (5200 фунтов) при давлении холодной накачки 317 кПа (46 фунтов/кв. дюйм).
В любом из вышеуказанных вариантов осуществления шина может иметь индекс скорости D в соответствии со стандартами Ассоциации по шинам и дискам.
В любом из вышеуказанных вариантов осуществления каркас может включать два и только два слоя корпуса, которые являются первым и вторым слоями корпуса.
В любом из вышеуказанных вариантов осуществления шина может включать два и только два брекера, которые являются первым и вторым брекерами.
В любом из вышеуказанных вариантов осуществления органические корды слоев корпуса могут представлять собой полиэфирные корды.
В любом из вышеуказанных вариантов осуществления каркас может включать два и только два слоя корпуса, которые являются первым и вторым слоями корпуса, а органические корды слоев корпуса могут содержать полиэфирные корды.
В любом из вышеуказанных вариантов осуществления каркас может включать два и только два слоя корпуса, которые являются первым и вторым слоями корпуса, и шина может включать два и только два брекера, которые являются первым и вторым брекерами.
При рассмотрении в сочетании с сопроводительными рисунками и после прочтения представленного ниже описания специалистам в данной области будет очевидно множество объектов, элементов и преимуществ настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРЕТЕЖЕЙ
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, составляющей предмет настоящего изобретения.
На Фиг. 4 представлен схематический вид области протектора шины.
На Фиг. 5 представлено сравнение поперечного сечения профиля одной из радиальных шин для сельскохозяйственной техники настоящего изобретения и шины диагонального типа предшествующего уровня техники, которую можно заменить настоящей шиной.
На Фиг. 6 представлено сравнение отпечатка одной из радиальных шин для сельскохозяйственной техники настоящего изобретения и шины диагонального типа предшествующего уровня техники, которую можно заменить настоящей шиной.
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 слоями корда и сформирован с другими армирующими элементами или без них так, чтобы его можно было установить на разработанный 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 (каркасные слои 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.
«Внутренняя обшивка» означает пласт или пласты эластомера или другого материала, который формирует внутреннюю поверхность бескамерной шины и который удерживает накачиваемую 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», используют 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, которая в данном случае показана 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 поддерживается 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 22А-22D центральной области должны нести совокупный объединенный вес сеялки 12. Таким образом, колеса 22А-22D центральной области, как правило, имеют больший размер и более тяжелую конструкцию, чем колеса 24А, 24В, 26А и 26В области крыла.
В одном варианте осуществления пневматические шины для сельскохозяйственной техники настоящего изобретения в особенности подходят для использования в качестве шин 24А-24В и 26А-26В области крыла сеялки со складывающимися крыльями, показанной на Фиг. 2. В других случаях шины настоящего изобретения также можно использовать как шины 22А-22D центральной области. 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 24. Шина 24 включает продольный протектор или область 28 протектора, первую и вторую боковые стенки или области 30 и 32 боковых стенок, а также первый и второй борта или области 34 и 36 борта. Каждая из областей борта содержит пучок бортовых проволок.
Продольная область 28 протектора включает рисунок протектора ребристого типа, имеющий множество относительно широких параллельных продольных ребер 38А-38Е, разделенных относительно узкими продольными канавками 40А-40D, что означает, что ребра шире канавок. Ребра 38 проходят вверх от дна 42 протектора. Шина имеет ширину сечения SW, высоту сечения SH и высоту заворота ТН.
Шина 24 включает два каркасных слоя 58А и 58В. Каркасные слои предпочтительно представляют собой радиальные слои корпуса или каркаса, армированные органическим кордом, которые, например, могут представлять собой слои каркаса, армированные полиэфирным кордом. В показанном варианте осуществления имеется два и только два таких каркасных слоя. Каркасные слои проходят продольно вокруг шины и включают аксиально внутренние области и аксиально внешние области. Аксиальные внешние области проходят вокруг областей борта, таких как 34 и 36, и заканчиваются на краях заворота, таких как 58А' и 58В'.
Шина 24 включает первый и второй продольно проходящие армированные сталью брекеры 64А и 64В, размещенные между каркасными слоями 58 и областью 28 протектора. В показанном варианте осуществления имеется два и только два таких брекера. Альтернативно брекеры могут иметь свои армирующие корды, смещенные под чередующимися углами. По нескольким причинам в настоящих шинах особенно желательно использование стальных брекеров, а не матерчатых брекеров. Во-первых, стальные брекеры обеспечивают более эффективную защиту, предотвращая прокол шин полевой стерней. Во-вторых, стальные брекеры позволяют использовать более высокие значения давления накачки. В-третьих, использование стальных брекеров позволяет получить более легкую конструкцию шины в сравнении с шиной, разработанной для эквивалентной нагрузки с использованием армированных материей брекеров.
Для снижения повреждения полей, вызванного радиальными шинами 24 для сельскохозяйственной техники, шины 24 должны быть разработаны для эксплуатации с относительно низкими значениями давления накачки. Например, шины 24 можно эксплуатировать со значениями давления накачки в диапазоне от приблизительно 158 кПа до приблизительно 379 кПа (от 23 фунтов/кв. дюйм до приблизительно 55 фунтов/кв. дюйм).
Шины настоящего изобретения предпочтительно выполнены и разработаны так, чтобы они имели допустимую нагрузку «IF» в соответствии со стандартами Ассоциации по шинам и дискам, 175 Montrose West Avenue, Suite 150, Copley, OH 44321 (Ассоциация по шинам и дискам). Шины настоящего изобретения также предпочтительно выполнены и разработаны так, чтобы они имели индекс скорости D по определению Ассоциации по шинам и дискам, что применимо к шинам, предназначенным для скоростей до 18 м/с (40 миль/ч). Ассоциация по шинам и дискам является органом стандартизации для отрасли производства шин, дисков, вентилей и смежных деталей в Соединенных Штатах Америки. Стандарты Ассоциации по шинам и дискам публикуют в Tire and Rim Year Book и в других дополнительных публикациях, доступных от Ассоциации по шинам и дискам.
1
Допустимая нагрузка «IF» является стандартом нагрузки, который был ранее разработан для использования с метрическими шинами с радиальным слоем приводных колес для сельскохозяйственного трактора и опубликован в виде таблицы IF-1, как, например, таблица, опубликованная в Tire and Rim Year Book 2012. Эта опубликованная таблица основана на формуле нагрузки, опубликованной Ассоциацией по шинам и дискам для нагрузки «IF», которая приведена в информационном справочнике по техническому проектированию (Engineering Design Information), опубликованном Ассоциацией по шинам и дискам. Эта формула нагрузки приведена на стр. 5-53, ред. 1 от 22 октября 2010 г. информационного справочника по техническому проектированию (Engineering Design Information), опубликованного Ассоциацией по шинам и дискам; в качестве коэффициента K используют специальный коэффициент IF, равный 1,20.
В настоящее время не существует опубликованных таблиц нагрузок для стандарта «IF» по отношению к шинам для сельскохозяйственной техники с колесами свободного хода или по отношению к шинам для дисков с диаметром в диапазоне от 38 см до приблизительно 46 см (от 15 дюймов до 18 дюймов), так как такие шины не разрабатывались. Но формулой, которая будет использована для создания таких таблиц, является указанная выше формула. Представленная ниже таблица I составлена с помощью этой формулы, и в ней представлено описание нескольких примеров размеров новых шин пневматической шины 24 с радиальным слоем настоящего изобретения для сельскохозяйственной техники, а также представлены допустимые нагрузки «IF» для этих шин в соответствии с формулой, ссылка на которую дана выше.
В таблице I приведены пределы нагрузок на шину при различных значениях давления холодной накачки. Значения давлений накачки выражены альтернативно в кПа или в ФУНТАХ/KB. ДЮЙМ. Допустимые нагрузки выражены альтернативно в КГ и в ФУНТАХ. Кроме того, приведено число индекса нагрузки, установленное Ассоциацией по шинам и дискам, в виде аббревиатуры «LI №».
Как очевидно из вышеуказанной таблицы, допустимая нагрузка увеличивается с давлением накачки. Следует отметить, что любая шинная продукция, как правило, имеет маркировку максимального давления накачки. Эта маркировка представляет собой произвольную точку, выбранную производителем из вышеуказанной таблицы. Но показательным является описание шины как имеющей значение максимальной нагрузки при некотором установленном давлении накачки, которое может являться максимальным давлением накачки, установленным производителем для шины. Например, шину 280/75R15, представленную в вышеуказанной таблице, можно описать как имеющую номинальную нагрузку в по меньшей мере приблизительно 1796 кг (3960 фунтов) при давлении холодной накачки 358 кПа (52 фунта/кв. дюйм). Также эту номинальную нагрузку можно описать как номинальную нагрузку в 1796 кг (3960 фунтов) для числа индекса нагрузки 128. Такое описание не требует от производителя маркировать шину как имеющую максимальное давление накачки 358 кПа (52 фунта/кв. дюйм). В вышеуказанной таблице самое правое из перечисленных значений является значением, которое выбирают в качестве максимального давления накачки для шин настоящего изобретения.
Понятно, что если шину в настоящем документе описывают как имеющую некоторую допустимую нагрузку, это является ссылкой на допустимую нагрузку, установленную соответствующей ассоциацией по стандартизации шин этих размеров и конструкции, например Ассоциацией по шинам и дискам. Не требуется, чтобы шина в действительности была точно такой, как установлено ее производителем, или чтобы маркировки номинальной нагрузки на шине были точно такими же, как установлено.
Вышеописанный подход к проектированию в особенности применим к дискам шин 66, имеющим номинальный диаметр 38 см или 41 см (15 дюймов или 16 дюймов), которые легко доступны для использования с сельскохозяйственной техникой. Также настоящие шины предпочтительно выполнены с возможностью соответствия современным метрическим размерам, в отличие от более старых имперских единиц измерения, которые, как правило, используют в шинах для техники. Описанная в настоящем документе конструкция шины по существу применима к шинам, имеющим значения ширины сечения в диапазоне от приблизительно 190 мм до приблизительно 440 мм, предназначенным для использования с дисками, имеющими номинальные диаметры от 38 см до 46 см (от 15 дюймов до 18 дюймов).
Радиальные шины настоящего изобретения для сельскохозяйственной техники, описанные выше, предназначены для замены шин диагонального типа предшествующего уровня техники, которые, как правило, требуют существенно более высоких значений давления накачки для достижения допустимых нагрузок по сравнению со значениями настоящего изобретения. В представленной ниже таблице II приведено сравнение трех новых размеров шин радиального типа настоящего изобретения с шинами диагонального типа предшествующего уровня техники.
Как будет понятно специалистам в данной области, для шин для сельскохозяйственной техники желательно обеспечить необходимую несущую способность при как можно более низком возможном давлении накачки таким образом, чтобы распределить отпечаток шины так, чтобы уменьшить повреждение сельскохозяйственных культур и структуры почвы по мере движения шины по полю, что улучшает рост корней. На Фиг. 5 показано сравнение поперечного сечения профиля шины IF280/70R15 настоящего изобретения и шины предшествующего уровня техники 11L-15FI, которую можно заменить. На Фиг. 5 профиль 100 представляет собой шину IF280/70R15 настоящего изобретения, накачанную до ее номинального давления 358 кПа (52 фунта/кв. дюйм), а профиль 102 представляет собой шину предшествующего уровня техники 11L-15FI, накачанную до ее номинального давления 620 кПа (90 фунтов/кв. дюйм).
Аналогичным образом, на Фиг. 6 показано сравнение отпечатка шины предшествующего уровня техники 11L-15FI слева с шиной IF280/70R15 справа. Можно видеть, что радиальная шина настоящего изобретения для сельскохозяйственной техники распределяет нагрузку по гораздо более широкой площади при гораздо меньшем давлении накачки и контактном давлении.
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 внесено множество изменений в конструкции и устройство деталей и стадий, и эти изменения входят в объем и сущность настоящего изобретения, как определено в приложенных пунктах формулы изобретения.