ПРОТЕКТОР ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2022 года по МПК B60C11/11 B60C11/03 

Область, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к протектору, предназначенному для сельскохозяйственного транспортного средства и в частности к протектору, имеющему улучшенные тяговые характеристики на рыхлом грунте.

Изобретение будет описано более подробно на примере многоцелевого сельскохозяйственного транспортного средства, то есть транспортного средства, такого как трактор, которым могут управлять, как в полях с рыхлым грунтом, так и на автомобильных дорогах.

Протектор сельскохозяйственного транспортного средства может быть, например, соединен с периферией пневматической шины, сплошной шины или непневматического упругого колеса. Такой протектор предназначен для качения по земле разного типа, такой как более или менее плотная почва полей, грунтовые дороги, ведущие к полям, и асфальтированные поверхности автомобильных дорог. Принимая во внимание разнообразие применения - в полях и на автомобильных дорогах, протектор сельскохозяйственного трактора должен обладать свойствами, обеспечивающими надлежащее сочетание тяги в поле, устойчивости к разрушению, устойчивости к износу на автомобильной дороге, сопротивления качению и комфорта в отношении вибрации на автомобильной дороге.

Определения

В настоящем документе под радиальным направлением понимают любое направление, перпендикулярное оси вращения колеса. Это направление соответствует направлению толщины протектора и в общем случае обозначается буквой Z.

Под поперечным или осевым направлением понимают направление, параллельное оси вращения колеса. Это направление в общем случае обозначается буквой Y.

Под направлением по окружности понимают направление, тангенциальное любой окружности, имеющей центр на оси вращения колеса. Это направление перпендикулярно как осевому, так и радиальному направлению. Это направление в общем случае обозначается буквой X.

Обычно, шина содержит верхнюю часть, имеющую, в радиальном направлении на внешней стороне, протектор, предназначенный для вхождения в контакт с землей посредством поверхности протектора, два борта, предназначенные для вхождения в контакт с ободом, на котором установлена шина, и две боковины, соединяющие верхнюю часть с бортами. Шина для сельскохозяйственного трактора содержит каркасный усилитель, заанкерованный в каждый борт, обычно изготовленный из по меньшей мере одного слоя текстильных усиливающих элементов.

Каркасный усилитель в радиальном направлении на своей внешней поверхности покрыт усилителем верхней части, изготовленным из множества рабочих слоев, каждый из которых выполнен из текстиля или металлических усиливающих элементов, покрытых эластомерным материалом. Усиливающие элементы обычно переходят из одного слоя в другой.

Протектор, который является частью шины, предназначенной для вхождения в контакт с землей при качении, содержит несущую поверхность, параллельную или по существу параллельную усилителю верхней части шины. Элементы рисунка протектора отлиты за одно целое на несущей поверхности протектора.

Протектор также может быть не связан с шиной, предназначенной для установки на жесткий обод, но может быть связан с непневматическим упругим колесом, то есть колесом, которое выполнено с возможностью структурной деформации и не имеет камеры, содержащей сжатый воздух.

Уровень техники

Протекторы сельскохозяйственных транспортных средств обычно имеют выступы, проходящие от центра протектора к плечам. Эти выступы расположены на каждой стороне экваториальной срединной плоскости шины с получением V-образного рисунка, причем вершина V-образного рисунка (или шевронного рисунка) является первой частью, входящей в пятно контакта, в котором происходит контакт с землей. Выступы отстоят друг от друга с образованием бороздок или канавок; ширина этих бороздок выбирается таким образом, чтобы обеспечить хорошую работу, как на автомобильной дороге, так и на рыхлом грунте. Выступы имеют симметрию относительно экваториальной срединной плоскости шины, обычно со смещением в направлении по окружности между двумя рядами выступов, наподобие того, которое получается при повороте одной половины протектора вокруг оси шины относительно второй половины протектора. Кроме того, выступы могут быть сплошными или прерывистыми и могут быть распределены по окружности с одинаковым или переменным промежутком. Выступы имеют контактную поверхность, предназначенную для качения по твердой земле, такой как, например автомобильные дороги, перемещение по которым необходимо, чтобы приблизиться к полям, и переднюю поверхность, предназначенную для передачи движущей силы, когда сельскохозяйственное транспортное средство едет по рыхлому грунту, обычно по почве полей. Для этого передняя поверхность выступов обычно параллельна радиальному направлению.

Тяговые характеристики известных протекторов на рыхлом грунте являются объектом постоянного недовольства. Производительность сельскохозяйственных машин напрямую связана с их тяговой способностью на рыхлом грунте. Улучшение этих характеристик позволило бы пользователю не только повысить эффективность оборудования, но также снизить эксплуатационные расходы, например, уменьшив расход топлива на единицу обрабатываемой площади. Разумеется, что улучшения тяги не должно происходить за счет других характеристик, таких как, например, сопротивление износу, комфорту и возможности езды по автомобильной дороге с достаточно высокой скоростью.

Раскрытие сущности изобретения

Указанная техническая проблема решена согласно изобретению в протекторе для ведущей оси сельскохозяйственного транспортного средства, содержащем элементы рисунка протектора, отходящие радиально в направлении наружу от несущей поверхности причем указанные элементы рисунка протектора содержат блоки рисунка протектора, общее количество которых равно N, которые отделены друг от друга в осевом направлении, при этом указанные блоки рисунка протектора имеют контактную поверхность, переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом указанная передняя поверхность наклонена на угол α назад относительно радиального направления в направлении качения протектора, причем указанный протектор содержит n блоков рисунка протектора, для которых угол α составляет от 50 до 75 градусов, при этом n равно по меньшей мере 0,2× N.

Предпочтительно угол α составляет от 60 до 70 градусов.

Также предпочтительно n равно по меньшей мере 0,4×N.

Также предпочтительно передняя поверхность состоит в основном из двух поверхностей, причем первая поверхность примыкает к контактной поверхности, а вторая поверхность примыкает к несущей поверхности, при этом угол наклона α является углом наклона аппроксимирующей прямой профиля передней поверхности, первая поверхность образует угол α1 с радиальным направлением Z, причем α1 больше, чем α и составляет от 50 до 75 градусов, причем высота h в радиальном направлении первой поверхности равна по меньшей мере одной третьей высоты Н блока рисунка протектора.

Предпочтительно блоки рисунка протектора имеют четырехстороннее основание и образуют между собой ряды, наклоненные относительно поперечного направления.

Согласно первому варианту блоки рисунка протектора в каждом ряду расположены так, что их передние поверхности выровнены друг с другом.

Согласно второму варианту блоки рисунка протектора в каждом ряду расположены так, что передние поверхности соседних блоков смещены друг относительно друга в направлении по окружности.

Во втором варианте блоки рисунка протектора в каждом ряду расположены так, что начиная с самого центрального блока протектора, углы переднего края следующих друг за другом соседних блоков имеют угловое смещение в направлении по окружности и в противоположном направлении к направлению качения на угловое смещение δ составляющее от 45% до 65% от углового шага β рисунка протектора.

Предпочтительно блоки рисунка протектора также имеют поперечные прорези.

Изобретение также относится к шине и непневматическому колесу, содержащему такую шину.

Другие признаки и преимущества изобретения станут понятны из последующего описания, приведенного со ссылкой на приложенные чертежи, которые иллюстрируют на примере, не носящим ограничительного характера, вариант осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой вид в аксонометрии, иллюстрирующий шину, содержащую протектор согласно первому варианту осуществления изобретения.

Фиг. 2 представляет собой вид спереди шины с фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе по линии А-А протектора шины с фиг. 2.

Фиг. 4 представляет собой вид в аксонометрии, иллюстрирующий шину, содержащую протектор согласно второму варианту осуществления изобретения.

Фиг. 5 представляет собой вид спереди шины с фиг. 4.

Фиг. 6 представляет собой вид в разрезе по линии В-В протектора шины с фиг. 5.

Фиг. 7 представляет собой вид в аксонометрии, подробно иллюстрирующий протектор согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Фиг. 8а-8 с представляют собой схематические подробные виды профиля блока рисунка протектора для протектора согласно изобретению.

Фиг. 9-11 представляют собой схематические виды дополнительных примеров профилей блока рисунка протектора для протектора согласно изобретению.

Фиг. 12 и 13 представляют собой схематические виды дополнительных примеров профилей блока рисунка протектора для протектора согласно изобретению.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показана шина 1, содержащая протектор 2 согласно изобретению. Эта шина предназначена для размещения на ведущей оси сельскохозяйственного транспортного средства. Шина имеет также боковины 11 и борта 12, что само по себе известно. Протектор 2 содержит блоки 21, которые радиально отходят от несущей поверхности 22 в направлении наружу. Блоки отделены друг от друга в осевом направлении вырезами 23, которые ориентированы по существу в направлении по окружности. Предпочтительное направление качения шины указано стрелками 15, сформированными на боковинах шины и/или на плече протектора.

Общее количество отделенных друг от друга блоков протектора равно N. Каждый блок имеет в частности контактную поверхность 211, переднюю поверхность 212 и заднюю поверхность 213. Контактная поверхность представляет собой поверхность верхней части блока, которая предназначена для качения и восприятия нагрузки на твердом грунте. На рыхлом грунте блоки могут погружаться в землю. В предпочтительном направлении качения шины передняя поверхность 212, таким образом, представляет собой поверхность, которая первой входит в контакт с пятном контакта и передает движущую силу, тогда как задняя поверхность представляет собой поверхность, которая последней покидает пятно контакта. Задняя поверхность 213 может передавать усилие на землю только во время торможения или движения задним ходом.

На фиг. 3 показан разрез по линии А-А вида спереди шины, показанного на фиг. 2. Этот разрез позволяет отчетливо увидеть ориентацию передних поверхностей блоков. Передние поверхности наклонены в направлении назад относительно радиального направления в предпочтительном направлении качения, обозначенном стрелкой 15, и образуют с этим радиальным направлением Z угол α. Согласно изобретению угол α составляет от 50° до 75°. В рассматриваемом примере угол α равен 60°.

В этом варианте осуществления передние поверхности всех блоков протектора наклонены на угол α равный от 50° до 75°, это означает, что количество n блоков, соответствующих такому параметру наклона их передней поверхности, равно N. Тем не менее, изобретение может также быть осуществлено в случае, если только некоторые из блоков рисунка протектора протектора соответствуют этому параметру наклона.

Например, если количество n таких блоков составляет по меньшей мере 0,2×N, то есть, если по меньшей мере 20% блоков соответствуют такому параметру наклона передней поверхности, положительный эффект, относящийся к тяге на рыхлом грунте уже является существенным.

В этом варианте осуществления блоки расположены по ширине протектора в виде рисунка из шести блоков. С каждой стороны экваториальной срединной плоскости шины блоки расположены по трое и образуют между собой ряды, наклоненные в виде шевронов относительно поперечного направления способом, который сам по себе известен в области протекторов для сельскохозяйственных шин. Блоки рисунка протектора по существу имеют четырехстороннее основание. В каждом ряду блоки расположены так, что их передние поверхности выровнены друг с другом, то есть вместе они являются почти непрерывными, прерываясь только вырезами 23. Показанный здесь протектор является полностью симметричным относительно экваториальной срединной плоскости шины. В варианте, который не показан, рисунки двух половин протектора, которые расположены с каждой стороне экваториальной срединной плоскости, могут, напротив, быть смещены друг относительно друга в направлении по окружности, как часто бывает в случае рисунков протектора с выступами известных сельскохозяйственных шин.

На фиг. 4-6 показан второй вариант осуществления протектора согласно изобретению. Блоки расположены поперек ширины протектора в виде рисунка из пяти блоков. Центральные блоки 215 имеют двойную переднюю поверхность, каждая часть этой двойной передней поверхности соответствует параметрам наклона, описанным выше. Другие блоки являются схожими с теми, которые имели место в предыдущем варианте осуществления и также соответствуют описанному наклону с углом α, близким к 60°.

В данном варианте осуществления расположение блоков отличается от расположения блоков в первом варианте осуществления в основном тем, что блоки больше не выравнены внутри каждого ряда, но размещены так, что передние поверхности соседних блоков смещены друг относительно друга в направлении по окружности. Указанное угловое смещение более отчетливо видно на виде в разрезе, показанном на фиг. 6. При наличии углового сдвига β между двумя следующими друг за другом рисунками (β также называют «угловым шагом» рисунка протектора), промежуточный блок 216, который является соседним с центральным блоком 215 и, в направлении качения шины, входит в пятно контакта после центрального блока, смещен по углу на угол δ в направлении, противоположном направлению качения (стрелки 15). Предпочтительно, это угловое смещение δ составляет от 45% до 65% от углового сдвига β. Как показано на фиг. 6, угол δ между двумя блоками измеряют между углом переднего края самого центрального блока (угол переднего края определен пересечением передней поверхности и контактной поверхности) и углом переднего края соседнего блока, который в направлении качения шины, входит в пятно контакта после указанного центрального блока. Такой же принцип измерения применим к каждому последующему соседнему блоку и к двум сторонам протектора. Аналогичное смещение, таким образом, наблюдается также между промежуточным блоком 216 и плечевым блоком 217. Поскольку в данном случае рисунок протектора симметричен относительно экваториальной срединной плоскости, то же правило применимо к двум сторонам протектора.

На фиг. 7 показан вариант первого варианта осуществления изобретения с фиг. 1-3, в котором блоки также имеют поперечные прорези 218. Такие прорези, разумеется, совместимы и с другими вариантами осуществления изобретения.

На фиг. 8а-8с в большем масштабе показан пример профиля блока, в котором передняя поверхность 212 соединена с контактной поверхностью 211 и несущей поверхностью SP закругленными участками. Точка С определена на пересечении продолжений передней поверхности и контактной поверхности, а точка Е определена на пересечении продолжений передней поверхности 212 и несущей поверхности 22. Угол наклона α передней поверхности таким образом представляет собой угол, который прямая линия, проходящая через точки С и Е, образует с радиальным направлением Z.

На фиг. 9, 10 и 11 показаны примеры вариантов, в которых передняя поверхность 212 не является плоской. В этом случае будет рассматриваться угол наклона α аппроксимирующей прямой DRL профиля передней поверхности между точками С и Е, в которых передняя поверхность встречается с контактной поверхностью 211 и несущей поверхностью 22. Предпочтительно, расстояние d между профилем и его аппроксимирующей прямой DRL остается равным менее 15 мм.

На фиг. 12 и 13 показаны случаи, в которых передняя поверхность 212 выполнена в основном из двух поверхностей - первой поверхности 212а, смежной с контактной поверхностью 211, и второй поверхности 212b, смежной с несущей поверхностью 22. Как пояснено выше со ссылкой на фиг. 9-11, угол наклона а представляет собой угол наклона аппроксимирующей прямой DRL профиля передней поверхности между точками С и Е, где первая поверхность 212а встречается с контактной поверхностью 211, а вторая поверхность 212b встречается с несущей поверхностью 22 соответственно. Угол α составляет от 50° до 75°, и предпочтительно от 60° до 70°. Первая поверхность 212а в свою очередь образует угол α1 с радиальным направлением Z. Этот угол α1 больше угла α, оставаясь при этом в диапазоне от 50° до 75°. Высота h в радиальном направлении первой поверхности 212а составляет по меньшей мере одну треть от высоты Н блока рисунка протектора.

Сравнительные тесты показали, что протекторы, показанные на фиг. 1 и 4, очень существенно увеличивают тяговые характеристики на рыхлом грунте по сравнению с известным протектором. Согласно измерениям были зарегистрированы улучшения от 10% до 70%, в зависимости от условий исследования, в частности в зависимости от коэффициента скольжения.

Изобретение не ограничено только этими описанными примерными вариантами осуществления и предусматривает возможность различных модификаций, не выходящих за объем охраны, определяемый формулой изобретения.

Изобретение относится к протектору, предназначенному для сельскохозяйственного транспортного средства. Протектор (2) содержит: элементы (21) рисунка протектора, отходящие радиально в направлении наружу от несущей поверхности (22). Указанные элементы рисунка протектора содержат блоки (21) рисунка протектора, общее количество которых равно N, которые отделены друг от друга в осевом направлении. Указанные блоки рисунка протектора имеют контактную поверхность (211), переднюю поверхность (212) и заднюю поверхность (213). Указанная передняя поверхность наклонена на угол α назад относительно радиального направления в направлении (15) качения протектора. Указанный протектор содержит n блоков рисунка протектора, для которых угол α составляет от 50 до 75 градусов, при этом n равно по меньшей мере 0,2×N. Блоки рисунка протектора имеют четырехстороннее основание и бразуют между собой ряды, наклоненные относительно поперечного направления Y. Технический результат - улучшенные тяговые характеристики на рыхлом грунте. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Протектор (2) для ведущей оси сельскохозяйственного транспортного средства, содержащий: элементы (21) рисунка протектора, отходящие радиально в направлении наружу от несущей поверхности (22), причем указанные элементы рисунка протектора содержат блоки (21) рисунка протектора, общее количество которых равно N, которые отделены друг от друга в осевом направлении, при этом указанные блоки рисунка протектора имеют контактную поверхность (211), переднюю поверхность (212) и заднюю поверхность (213), причем указанная передняя поверхность наклонена на угол α назад относительно радиального направления в направлении (15) качения протектора, причем указанный протектор содержит n блоков рисунка протектора, для которых угол α составляет от 50 до 75 градусов, при этом n равно по меньшей мере 0,2×N и блоки рисунка протектора имеют четырехстороннее основание и образуют между собой ряды, наклоненные относительно поперечного направления Y.

2. Протектор по п. 1, в котором угол α составляет от 60 до 70 градусов.

3. Протектор по п. 1 или 2, в котором n равно по меньшей мере 0,4×N.

4. Протектор по любому из предшествующих пунктов, в котором передняя поверхность (212) состоит в основном из двух поверхностей, причем первая поверхность (212а) примыкает к контактной поверхности (211), а вторая поверхность (212b) примыкает к несущей поверхности (22), при этом угол наклона α является углом наклона аппроксимирующей прямой (DRL) профиля передней поверхности, первая поверхность (212а) образует угол α1 с радиальным направлением Z, причем α1 больше, чем α, и составляет от 50 до 75 градусов, причем высота h в радиальном направлении первой поверхности (212а) равна по меньшей мере одной третьей высоты H блока рисунка протектора.

5. Протектор по любому из предшествующих пунктов, в котором блоки рисунка протектора в каждом ряду расположены так, что их передние поверхности (212) выровнены друг с другом.

6. Протектор по любому из предшествующих пунктов, в котором блоки рисунка протектора в каждом ряду расположены так, что передние поверхности соседних блоков (215, 216, 217) смещены друг относительно друга в направлении X по окружности.

7. Протектор по п.6, в котором блоки рисунка протектора в каждом ряду расположены так, что, начиная с самого центрального блока протектора, углы переднего края следующих друг за другом соседних блоков (215, 216, 217) смещены по углу в направлении по окружности и в противоположном направлении к направлению качения на угловое смещение δ, составляющее от 45% до 65% от углового шага β рисунка протектора.

8. Протектор по любому из предшествующих пунктов, в котором блоки рисунка протектора также имеют поперечные прорези (218).

9. Шина, содержащая протектор по любому из пп.1-8.

10. Непневматическое колесо, содержащее протектор по любому из пп.1-8.