Протектор шины для сельскохозяйственного транспортного средства Российский патент 2023 года по МПК B60C11/11 B60C11/13 

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

Не ограничиваясь областью применения такого типа, изобретение будет более подробно описано применительно к многоцелевому сельскохозяйственному транспортному средству, то есть транспортному средству, которое может перемещаться как в полях - на рыхлой почве, так и на автомобильных дорогах, такому как сельскохозяйственный трактор.

Протектор для сельскохозяйственного транспортного средства может, например, быть соединен с периферией шины, сплошной шиной, не пневматическим упругим колесом, или гусеничным траком. Подобный протектор предназначен для качения по земле разных типов, 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, шина сельскохозяйственного транспортного средства должна обладать свойствами, обеспечивающими надлежащее сочетание тяги в поле на рыхлом грунте, 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 понимается любое направление, перпендикулярное оси вращения колеса. По «колесом», не ограничиваясь этим, понимают шину или сплошную шину, расположенную на ободе, не пневматическую упругую шину или гусеничный трак. Такое направление соответствует направлению толщины протектора и обычно обозначается как Z.

Под поперечным или осевым направлением понимают направление, параллельное оси вращения колеса. Это направление обычно обозначается как Y.

Под круговым направлением понимают направление, тангенциальное любой окружности, имеющей центр на оси вращения колеса. Такое направление перпендикулярно как осевому направлению, так и радиальному направлению. Это направление обычно обозначается как X.

Обычно шина имеет корону, содержащую радиально снаружи протектор, выполненный с возможностью входить в контакт с землей посредством поверхности протектора, два борта, выполненные с возможностью вхождения в контакт с ободом, на котором установлена шина, и две боковины, соединяющие корону с бортами. Шина сельскохозяйственного трактора содержит усиление каркаса, заанкерованное в каждую боковину, выполненное обычно из по меньшей мере одного слоя текстильных усиливающих элементов.

Радиально снаружи усиление каркаса обычно окружено усилением короны, изготовленным из множества рабочих слоев, при этом каждый рабочий слой состоит из текстильных или металлических усиливающих элементов, покрытых эластомерным материалом. Усиливающие элементы обычно переходят с одного слоя на следующий.

Протектор, являющийся частью шины, предназначенной для вхождения в контакт с землей во время перемещения, содержит несущую поверхность, параллельную или по существу параллельную усилению короны шины. В несущей поверхности протектора отлиты элементы рисунка протектора.

Вместо шины или сплошной шины, предназначенной для установки на жесткий обод, протектор может быть также связан с гусеничным траком сельскохозяйственного транспортного средства, или с не пневматическим упругим колесом, то есть предусматривающим возможность структурной деформации и не содержащим сжатого воздуха.

Уровень техники

Протекторы шин для сельскохозяйственных транспортных средств традиционно содержат выступы, которые проходят от центра протектора к плечам. Эти выступы расположены на обеих сторонах срединной экваториальной плоскости шины, так, чтобы образовывать рисунок в форме буквы V, при этом острие рисунка в форме буквы V (или также рисунка в форме шеврона) предназначено для вхождения в зону контакта с землей первым. Выступы отстоят друг от друга так, чтобы образовывать бороздки или канавки, при этом ширина этих бороздок установлена такой, чтобы обеспечивать возможность хорошей работы, как на автомобильной дороге, так и на рыхлом грунте. Выступы имеют симметрию относительно срединной экваториальной плоскости шины, как правило, со смещением по окружности между двумя рядами выступов, подобным тому, которое получается путем вращения одной половины протектора относительно другой половины протектора вокруг оси шины. Кроме того, выступы могут быть непрерывными или прерывистыми и могут быть распределены в круговом направлении с постоянными или переменными промежутками. Выступы имеют контактную поверхность, предназначенную для перемещения по твердой почве, такую как, например, автомобильные дороги, которыми пользуются для того, чтобы добраться до полей, и переднюю поверхность, предназначенную для передачи движущей силы, когда сельскохозяйственное транспортное средство перемещается по рыхлой почве, характерной для почвы полей.

Постоянная проблема связана с неудовлетворительными тяговыми характеристиками известных протекторов на рыхлой почве, когда радиальная высота выступов существенно уменьшается в результате износа. Производительность сельскохозяйственных транспортных средств напрямую зависит от их тяговой способности на рыхлой почве. Улучшение этой характеристики на протяжении всего срока использования шины позволило бы пользователю не только улучшить работу своего оборудования, но также сократить рабочие издержки. Было бы желательно, чтобы улучшение тяги при изнашивании не оказывало отрицательного влияния на другие аспекты работы транспортного средства, такие как, например, комфорт и возможность перемещаться по автомобильной дороге с достаточно высокой скоростью.

Раскрытие сущности изобретения

Указанная проблема согласно изобретению решена посредством протектора для ведущей оси сельскохозяйственного транспортного средства, содержащего основные элементы рисунка протектора и второстепенные элементы рисунка протектора, проходящие радиально в направлении наружу от несущей поверхности, причем основные элементы рисунка протектора имеют радиальную высоту HR1, а второстепенные элементы рисунка протектора расположены продольно между основными элементами рисунка протектора и имеют радиальную высоту HR2, отличающегося тем, что

- отношение HR1 к HR2 равно по меньшей мере 4;

- второстепенные элементы рисунка протектора, которые по существу параллельны элементам рисунка протектора и имеют треугольный профиль, имеют контактную поверхность и переднюю поверхность, при этом указанная передняя поверхность наклонена вперед на угол α относительно радиального направления в соответствии с направлением перемещения протектора, а указанная контактная поверхность наклонена назад на угол β относительно радиального направления в соответствии с направлением перемещения протектора;

- угол α составляет от 5 до 15 градусов;

- угол β составляет от 95 до 110 градусов; и

- продольный шаг L, отделяющий второстепенные элементы рисунка протектора друг от друга, составляет от 5 мм до 50 мм.

Предпочтительно угол α составляет по меньшей мере 2 градуса.

Предпочтительно угол β составляет по меньшей мере 100 градусов.

Предпочтительно продольный шаг L, отделяющий второстепенные элементы рисунка протектора друг от друга, составляет от 15 мм до 25 мм.

Предпочтительно радиальная высота HR2 второстепенных элементов рисунка протектора составляет от 2 до 8 мм.

Предпочтительно передняя и контактная поверхности второстепенных элементов образуют ребра, которые наклонены относительно осевого направления (Y) протектора.

Предпочтительно ребра образуют рисунок в форме буквы V, при этом острие буквы V направлено к передней части протектора в соответствии с направлением перемещения.

Изобретение также относится к шине, гусеничному траку и не пневматическому колесу, содержащему протектор такого типа.

Другие признаки и преимущества изобретения станут понятны из нижеследующего описания, приведенного со ссылкой на приложенные чертежи, на которых показан не носящий ограничительного характера, пример варианта осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 в аксонометрии показана шина, содержащая протектор согласно первому варианту осуществления изобретения.

На фиг.2 в увеличенном масштабе показан участок D1 с фиг.1.

На фиг.3 показано сечение шины с фиг.1 по срединной экваториальной плоскости.

На фиг.4 показан вид спереди, иллюстрирующий шину, содержащую протектор согласно второму варианту осуществления изобретения.

На фиг.5 в аксонометрии показан гусеничный трак, содержащий протектор с фиг.5.

На фиг.6 в увеличенном масштабе показан участок D2 протектора с фиг.5.

На фиг.7 в увеличенном масштабе показан вид сбоку части гусеничного трака с фиг.5.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана шина 1, содержащая протектор 2 согласно изобретению. Такая шина предназначена для оснащения приводной оси сельскохозяйственного транспортного средства. Шина известным образом также имеет боковины 11 и обода 12. Предпочтительное направление перемещения шины показано стрелками 15, которые сформированы на боковинах шины и/или на плече протектора. Протектор 2 содержит основные элементы 21 рисунка протектора в виде набора выступов, проходящих радиально в направлении наружу и распределенных по периферии протектора, и второстепенные элементы 31 рисунка протектора, которые имеют намного меньшую радиальную высоту и расположены в круговом направлении между выступами.

На участке D1, который в увеличенном размере показан на фиг.2, можно лучше рассмотреть общую форму и ориентацию второстепенных элементов 31 рисунка протектора. В этом варианте осуществления между двумя выступами 21 расположено пять второстепенных элементов рисунка протектора. Каждый из указанных второстепенных элементов рисунка протектора, по существу, параллелен выступам, имеет треугольный профиль и, в предпочтительном направлении вращения, содержит переднюю поверхность 312 и контактную поверхность 311, при этом передняя поверхность имеет ориентацию, близкую к радиальному направлению Z, а контактная поверхность имеет ориентацию, близкую к продольному направлению Х. Передняя и контактная поверхности образуют ребра 313.

На фиг.3 показано поперечное сечение срединной экваториальной плоскостью шины (срединная экваториальная плоскость PEМ показана на фиг.4), иллюстрирующее соотношения различных элементов рисунка протектора в соответствии с данным вариантом изобретения. Основные элементы рисунка протектора, т.е. в данном случае выступы 21, имеют радиальную высоту HR1, равную приблизительно 40 мм, тогда как вторичные элементы 31 рисунка протектора имеют радиальную высоту HR2, равную приблизительно 4,3 мм. Согласно изобретению отношение HR1 к HR2 составляет по меньшей мере 4 и в описанном здесь варианте осуществления равно 9,3.

На фиг.3 также показана ориентация передней 312 и контактной 311 поверхностей второстепенных элементов рисунка протектора. Передние поверхности наклонены вперед на угол α относительно радиального направления в предпочтительном направлении перемещения протектора (показанном стрелками 15), а контактные поверхности 311 наклонены назад на угол β относительно радиального направления Z в предпочтительном направлении перемещения протектора. Согласно варианту осуществления изобретения α равен приблизительно 3 градусам, а β равен приблизительно 100 градусам.

Второстепенные элементы рисунка протектора распределены с продольным шагом L, который согласно изобретению составляет от 5 мм до 50 мм. В рассматриваемом варианте осуществления шаг L равен приблизительно 25 мм.

На фиг.4 показан вид спереди шины, содержащей протектор согласно изобретению, выполненный в соответствии с другим вариантом осуществления. На этом виде отчетливо видна срединная экваториальная плоскость PEM, перпендикулярная осевому направлению Y и разделяющая протектор на две равные половины.

В варианте осуществления с фиг.4 основные элементы рисунка протектора представляют собой блоки 22, а не выступы 21, как в варианте осуществления с фиг.1-3. С обеих сторон центральных блоков 221 два промежуточных блока 222 и плечевой блок 223 образуют ряды, ориентированные аналогично выступам первого варианта осуществления. Второстепенные элементы 31 рисунка протектора аналогичны тем, которые показаны на предыдущих фигурах.

Указанная фигура также позволяет более ясно показать, что передняя и контактная поверхности второстепенных элементов рисунка протектора образуют ребра 313, которые наклонены относительно осевого направления протектора. Ребра 313 образуют рисунок в форме буквы V, при этом острие буквы V обращено к передней стороне протектора в направлении перемещения.

Показанные здесь протекторы совершенно симметричны относительно срединной экваториальной плоскости шины. В непоказанных вариантах осуществления рисунки, состоящие из двух половин протектора, расположенные с обеих сторон срединной экваториальной плоскости, могут быть, с другой стороны, смещены друг относительно друга в круговом направлении, как часто бывает в случае рисунков протектора с выступами известных сельскохозяйственных шин.

На фиг.5 показан третий вариант осуществления протектора согласно изобретению, относящийся в данном случае к гусеничному траку 4. Этот протектор содержит основные элементы рисунка протектора в форме блоков 41 и второстепенные элементы 42 рисунка протектора, расположенные между выступами в круговом направлении способом, аналогичным описанному в отношении предыдущих фигур. Ориентации, размеры и шаг в продольном направлении указанных второстепенных элементов рисунка протектора подчиняется тем же правилам, которые описаны выше в отношении шины.

Сравнительные испытания показали, что протекторы, показанные на фиг.1 и 4, обеспечивают очень существенное повышение тяговых характеристик на рыхлом грунте при полном износе основных элементов рисунка протектора по сравнению с традиционным протектором. В зависимости от условий испытания и в частности от коэффициента проскальзывания, было зарегистрировано увеличение на 10% и на 25%.

Изобретение не ограничено только этими описанными примерными вариантами осуществления, при этом в него могут быть внесены различные изменения, без выхода за границы объема охраны, определенного формулой изобретения.

Протектор (2) содержит основные элементы (21) рисунка протектора с радиальной высотой HR1 и второстепенные элементы (31) рисунка протектора, расположенные продольно между основными элементами (21) рисунка протектора, с радиальной высотой HR2, имеющие переднюю поверхность (312), которая наклонена вперед на угол α относительно радиального направления (Z) в соответствии с направлением (15) перемещения протектора, и контактную поверхность (311), наклоненную назад на угол β относительно радиального направления (Z) в соответствии с направлением (15) перемещения протектора. Согласно изобретению отношение HR1 к HR2 равно по меньшей мере 4, угол α составляет от 5 до 15 градусов, угол β составляет от 95 до 110 градусов, а продольный шаг L, отделяющий второстепенные элементы протектора друг от друга, равен от 5 до 50 мм. Технический результат - улучшение тяговых характеристик на рыхлой почве. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Протектор (2) для ведущей оси сельскохозяйственного транспортного средства, содержащий основные элементы (21) рисунка протектора и второстепенные элементы (31) рисунка протектора, проходящие радиально в направлении наружу от несущей поверхности (23), причем основные элементы рисунка протектора имеют радиальную высоту HR1, а второстепенные элементы рисунка протектора расположены продольно между основными элементами рисунка протектора и имеют радиальную высоту HR2,

отличающийся тем, что:

отношение HR1 к HR2 равно по меньшей мере 4;

второстепенные элементы рисунка протектора, которые по существу параллельны элементам рисунка протектора и имеют треугольный профиль, имеют контактную поверхность (311) и переднюю поверхность (312), при этом указанная передняя поверхность наклонена вперед на угол α относительно радиального направления (Z) в соответствии с направлением (15) перемещения протектора, а указанная контактная поверхность наклонена назад на угол β относительно радиального направления (Z) в соответствии с направлением (15) перемещения протектора;

угол α составляет от - 5 до 15 градусов;

угол β составляет от 95 до 110 градусов; и

продольный шаг L, отделяющий второстепенные элементы рисунка протектора друг от друга, составляет от 5 до 50 мм.

2. Протектор по п.1, в котором угол α составляет по меньшей мере 2 градуса.

3. Протектор по п.1 или 2, в котором угол β составляет по меньшей мере 100 градусов.

4. Протектор по любому из предшествующих пунктов, в котором продольный шаг L, отделяющий второстепенные элементы рисунка протектора друг от друга, составляет от 15 до 25 мм.

5. Протектор по любому из предшествующих пунктов, в котором радиальная высота HR2 второстепенных элементов рисунка протектора составляет от 2 до 8 мм.

6. Протектор по любому из предшествующих пунктов, в котором передняя и контактная поверхности второстепенных элементов образуют ребра (313), которые наклонены относительно осевого направления (Y) протектора.

7. Протектор по п.6, в котором ребра (313) образуют рисунок в форме буквы V, при этом острие буквы V направлено к передней части протектора в соответствии с направлением (15) перемещения.

8. Шина (1), содержащая протектор по любому из предшествующих пунктов.

9. Непневматическое колесо, содержащее протектор по любому из пп.1-7.

10. Гусеничный трак для сельскохозяйственного транспортного средства, содержащий протектор по любому из пп.1-7.