JP2020083160A - 回転組立体 - Google Patents

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福田 憲司
Kenji Fukuda
憲司 福田
康文 中島
Yasufumi Nakajima
康文 中島
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【課題】満足のできる車内騒音性能および・または縁石衝撃耐性と同時に車両のステアリングを改善することができる回転組立体を提供する。【解決手段】回転組立体1は、回転軸を有し、リム2と、二つのアダプター3と、タイヤ4と、を含み、各アダプターは一方のビード41とリムとの接続をもたらし、アダプターは一方のリムシート21に取り付けられるようにした軸方向内側端部31と、一方のビードを取り付けられるようにした軸方向外側端部32と、軸方向内側端部と軸方向外側端部とを単一部品を形成するように接続するアダプター本体33を備え、リムと、タイヤと、アダプターと、で囲まれた内腔を形成し、二つのアダプターは、少なくとも一つのプライにより内腔11において接続されている。【選択図】図1

Description

本発明は、タイヤビードを取り付けられるようにした径方向自由度をもたらすシートを含む車両用リムに関する。本発明は特に、タイヤとリムとの間に挿入された柔軟なアダプターを含むシステムに関する。
本発明でいうタイヤ、リム、アダプターといった物体は、子午線平面、すなわちタイヤの回転軸(回転軸)を含む平面における表現により記述される。これら全ての製品(タイヤ、リム、アダプター)は、それらの回転軸に対して回転の幾何学的形状を有する物体である。
今日利用されているタイヤは、主に路面との接触をもたらすトレッドを備え、トレッドは、一般的にトレッドの径方向内側に配置されるクラウン補強材により補強されている。クラウン補強材は、タイヤが走行するのに必要なクラウンの剛性を三次元的に付与することができる。クラウン補強材はまた、径方向補強要素の一枚以上のプライからなるカーカス補強材の径方向の膨張を制限する。タイヤが機能を発揮するように装着された際には、充填ガスを含み、公称内圧まで充填される。カーカス補強材は、合理的な限界の範囲で使用される間、静的にも走行中にも変形する。カーカス補強材は一般的に、各ビードの補強リングに固定される。ビードは、タイヤが装着されているリムのシートおよびフランジとの接触をもたらす。
タイヤに内圧が充填され、圧縮され、走行した結果として発生した機械的荷重のタイヤとリムとの間における伝達と、タイヤの密着は、ビードとリムシートおよびリムフランジとの接触力の分布と大きさによりもたらされる。耐久性の観点と、それが装着された車両にもたらす特性の観点の両面からの好ましいタイヤ挙動、ならびに装着リムの品質・価格の割合により、約0.7のタイヤ軸方向最大幅とリム幅との割合の採用がもたらされている。この割合は単に妥協であり、特定数のタイヤ特性、例えば路面保持性能はより高い割合をもたらすことができるリムを使用することによって改善されることが知られている。反対に、前記割合を0.40以下とするような狭幅リムに装着することにより、前述の特性を犠牲にすることにはなるが、他の性能を改善することができる。
特許文献1には、リムとタイヤのビードとの間に挿入された弾性アダプターを有する回転組立体が開示されている。この弾性アダプターは径方向および軸方向に弾性変形可能である。このようなアダプターは、回転組立体のタイヤとして機能すると考えられる部分を、リムとして機能すると考えられる部分から切り離すことを可能とする。
特許文献2には、タイヤとリムとを備えた回転組立体用のアダプターが開示されていて、アダプターはリムとタイヤのビードとの接続をもたらし、アダプターは内側補強要素を備えた軸方向内側端部と、外側補強要素を備えた軸方向外側端部と、外側端部と内側端部とを接続し単一部品のように形成し、非常に良好な縁石衝撃耐性を維持しながらも衝撃時のシャシー方向への機械的な力のレベルを減少させる少なくとも一つの主補強材を備えた本体と、を備える。
特許文献3には、タイヤとリムとを備えた回転組立体用のアダプターが開示されていて、アダプターはリムとタイヤのビードとの接続をもたらし、アダプターの生産性を向上するために、アダプターの軸方向内側端部と軸方向外側端部との径方向のギャップを小さくしている。
上記文献に開示された技術は、タイヤの振動モードの周波数を低下することにより車内騒音性能を改善する。しかしながら上記文献に開示された技術では、車内騒音性能および・または縁石衝撃耐性を維持または改善しながらも、ハンドリング性能の完全は満足のできるものではない。
国際公開00/078565号パンフレット 国際公開2015/091620号パンフレット 国際公開2017/191417号パンフレット
したがって、満足のできる車内騒音性能および・または縁石衝撃耐性と同時に車両のステアリングを改善することができる回転組立体が求められている。
定義:
径方向とは、タイヤの回転軸に対して垂直な方向のことをいう。この方向はトレッドの厚み方向に相当する。
軸方向とは、タイヤの回転軸に対して平行な方向のことをいう。
回転方向とは、回転軸を中心とする円に接する方向のことをいう。この方向は軸方向と径方向の両方に対して垂直である。
充填状態とは、回転組立体がETRTO、JATMAまたはTRAといったタイヤ標準に定義されたタイヤサイズに呼応する公称内圧に充填された状態をいう。
そこで本発明は、タイヤと、リムと、二つのアダプターとを備えた回転組立体であって、満足のできる車内騒音性能および・または縁石衝撃耐性と同時に車両のステアリングを改善することができる回転組立体を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、回転軸を有し、リムフランジにより軸方向外側に延びる二つのリムシートを備えるリムと、二つのアダプターと、二つのビードを有するタイヤと、を含む回転組立体であって、各アダプターは一方のビードとリムとの接続をもたらし、アダプターは一方のリムシートに取り付けられるようにした軸方向内側端部と、一方のビードを取り付けられるようにした軸方向外側端部と、軸方向内側端部と軸方向外側端部とを単一部品を形成するように接続するアダプター本体と、を備え、回転組立体はリムと、タイヤと、アダプターと、で囲まれた内腔を形成し、二つのアダプターは、少なくとも一つのプライにより内腔において接続されている、ことを特徴としている。
上記構成を有する本発明によれば、十分な車内騒音性能および・または縁石衝撃耐性を維持しながら、車両のハンドリング性能を改善した回転組立体が提供される。
本発明においては、アダプターは片方のビードとリムとの間の接続をもたらし、アダプターは少なくとも径方向及び軸方向に変形することができるので、乗り心地と縁石衝撃耐性を向上することができる。アダプターはまた、タイヤの振動モードの周波数を低下することにより車内騒音性能を改善することができる。
本発明においては、二つのアダプターは少なくとも一つのプライによって接続されているので、同相におけるアダプターの柔軟性を確保しつつ、プライはステアリングの入力により回転組立体の特にタイヤがねじられた際の二つのアダプター間の異相における柔軟性を制限するので、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
本発明においては、少なくとも一つのプライは、リムと、タイヤと、アダプターと、で囲まれた内腔に位置するので、通常の使用条件下においてブレーキシステムやサスペンションアームといったリムの内側に位置する物体に干渉することなく、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
本発明において、好ましくは、二つのアダプターは少なくとも一組のプライにより内腔において接続され、一組のプライの各プライは互いに実質的に平行に延びる複数のコードを含む。
このように構成された本発明においては、一組のプライの剛性が複数のコードによって向上するため、プライによって接続された二つのアダプター間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
本発明において、好ましくは、一組のプライの各プライの複数のコードは、一つのプライと他のプライとで周方向に対して異なる斜め方向に対称に延びる。
このように構成された本発明においては、一組のプライの剛性が向上するので、プライによって接続された二つのアダプター間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
本発明において、好ましくは、一組のプライの各プライは、一つのプライと他のプライとで周方向に対して異なる斜め方向に延びる。
このように構成された本発明においては、一組のプライの剛性が向上するので、プライによって接続された二つのアダプター間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。同時に一組のプライの各プライは互いに実質的に平行に延びる複数のコードを含む場合には、プライの延伸方向と複数のコードの延伸方向とが実質的に平行となるため、プライの生産性を向上することができる。
本発明において、好ましくは、一組のプライの各プライは、一つのプライと他のプライとで周方向に対して異なる斜め方向に対称に延びる。
このように構成された本発明においては、特に軸方向で不均衡な力を発生することなくプライによって接続された二つのアダプター間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングをさらに改善をすることができる。
本発明において、好ましくは、プライがアダプターのアダプター本体に固定される。
このように構成された本発明においては、プライによって接続された二つのアダプター間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
上記構成を有する本発明によれば、十分な車内騒音性能および・または縁石衝撃耐性を維持しながら、車両のハンドリング性能を改善した回転組立体が提供される。
本発明の他の特徴および利点は、本発明の実施形態を非限定的な例として示す添付の図面を参照して行われる以下の説明により明らかとなる。
本発明の第1実施形態による回転組立体を模式的に示す断面図である。 図1のII−II線に沿って見た回転組立体を模式的に示す図である。 本発明の第2実施形態による回転組立体を模式的に示す図である。 本発明の第3実施形態による回転組立体を模式的に示す図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
本発明の第1実施形態による回転組立体1を、図1乃至図2により説明する。
図1は、本発明の第1実施形態による回転組立体を模式的に示す断面図である。図2は、図1のII−II線に沿って見た回転組立体を模式的に示す図である。
回転組立体1は、回転軸XX‘を有し、リムフランジ22により軸方向外側に延びる二つのリムシート21を備えるリム2と、二つのアダプター3と、二つのビード41を有するタイヤ4と、を含む回転組立体であって、各アダプター3は一方のビード41とリム2との接続をもたらしている。この図1において、回転組立体1は充填状態にある。
アダプター3は一方のリムシート21に取り付けられるようにした軸方向内側端部31と、一方のビード41を取り付けられるようにした軸方向外側端部32と、軸方向内側端部31と軸方向外側端部32とを単一部品を形成するように接続するアダプター本体33と、を備えている。
図1に示すように、回転組立体1はリム2と、タイヤ4と、アダプター3と、で囲まれた内腔11を形成している。二つのアダプター3は、少なくとも一つのプライ5により内腔11において接続されている。プライ5は、プライ5の張力を確保するために、アダプター3の径方向外側に沿うように配置されている。
図1および図2に示すように、プライ5はアダプター3のアダプター本体33に固定され、タイヤ4のビード41の下まで外側方向に延びている。
図2に示すように、プライ5は平面視において長方形状を有し、軸方向に対して水平に、リム2と軸方向内側端部31およびアダプター本体33を含むアダプター3を超えて延びている。本実施形態においては、プライ5は不織布を含んでいる。
アダプター3は片方のビード41とリム2との間の接続をもたらし、アダプター3は少なくとも径方向及び軸方向に変形することができるので、乗り心地と縁石衝撃耐性を向上することができる。アダプター3はまた、タイヤの振動モードの周波数を低下することにより車内騒音性能を改善することができる。
二つのアダプター3は二つのアダプター3間の異相における柔軟性を制限するのに必要なせん断剛性を容易に満足させることができる少なくとも一つのプライ5によって接続されているので、同相におけるアダプター3の柔軟性を確保しつつ、プライ5はステアリングの入力により回転組立体1の特にタイヤ4がねじられた際の二つのアダプター3間の異相における柔軟性を制限するので、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
少なくとも一つのプライ5は、リム2と、タイヤ4と、アダプター3と、で囲まれた内腔11に位置しているので、通常の使用条件下においてブレーキシステムやサスペンションアームといったリム2の内側に位置する物体に干渉することなく、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
プライ5を構成する材料としては、例えばアクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、酢酸セルロース、ポリアミド、ケブラー(登録商標)、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、熱可塑性ポリウレタン、などの熱可塑性材料、エポキシ、フェノール、ポリエステル、エボナイト、などの熱硬化性材料、鋼、真鍮、などの金属材料、およびコード、ケーブル、短繊維、ワイヤー、織布または不織布の形にした炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、PET、ナイロン、植物繊維、をゴムなどのエラストマー材料に織り込んだりラミネートしたりした複合材料などがある。コード、ケーブル、短繊維、ワイヤー、織布または不織布の構造はモノフィラメント、マルチフィラメントや、マルチコンポーネントフィラメントであってもよい。
プライ5はアダプター3のアダプター33本体に固定されているので、プライ5によって接続された二つのアダプター3間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
プライ5のせん断弾性率は、167MPa以上であることが好ましい。
回転組立体1は複数のプライ5を有するようにしてもよく、または単一のプライ5が実質的に完全に周方向に巻き付くようにしてもよい。
プライ5は、接着剤、留め具、フックなどの任意の手段を介してアダプター3に固定するようにしてもよい。 プライ5は、アダプター3または複数のアダプター3と一体の部品として構成されてもよい。そのような場合、プライ5は、アダプター3を構成する材料と同じ材料で覆われるようにしてもよい。
リム2は、好ましくは鋼、アルミニウムおよび/またはマグネシウムの合金などの金属材料、熱硬化性または熱可塑性化合物に基づく複合材料内に繊維が含まれるようにした炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維などの複合材料、またはエラストマーと、樹脂および炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維、またはこれらの材料の任意の組み合わせから選択された繊維に基づく複合体とを含む複雑な複合材料などがある。
熱硬化性化合物に基づく複合材料は、エポキシ樹脂、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、シアン酸エステル、ビスマレイミド、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、およびそれらの組み合わせから選択される。
熱可塑性化合物に基づく複合材料は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリアミド(PA)、半芳香族ポリアミド、ポリエステル(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリエーテルスルホン(PSU)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリイミド(P1)、ポリアミドイミド(PAl)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリフェニレンオキシド(PPO)から選択される。
アダプター3は、当業者に公知な半径方向および軸方向の2つの方向に弾性変形可能な任意の種類であってよい。 アダプター3は、アダプター3の内側端部31に、タイヤ4のビード41が通常行っているように、リム2のリムフランジ22の上部でアダプター3を捕えることを意図したアダプタビード(図示せず)を含むようにしてもよい。リム2のリムフランジ22の上部が通常行っているのとまったく同じ方法で、アダプター3の外側端部32はタイヤ4のビード41を受け入れる。アダプター3の外側端部32も同様に、アダプター3の内側端部31に含まれたアダプタービードと同じまたは異なるアダプタービード(図示せず)を含むようにしてもよい。
アダプター3は、硫黄架橋による化学加硫反応、過酸化物または電離放射線の作用によって作成された炭素-炭素結合、エラストマーモジュールの他の特定の原子鎖による架橋可能なゴム、熱可塑性エラストマー(TPE)で、弾性変形可能な部分が、非変形性の「硬い」領域間でネットワークを形成し、その凝集が物理的接続の結果である(ガラス転移温度を超える微結晶または非晶質領域)、非熱可塑性エラストマーと熱硬化性樹脂といったエラストマーでできていてもよい。アダプター3は、内側端部31、アダプター本体33および外側端部32に沿って複数の、金属コード(例えば、鋼)または繊維コード(例えば、レーヨン、アラミド、ポリエチレン、ナイロン、ガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維、PENまたはPVA)からなるような補強材を含むようにしてもよい。
本発明の第2実施形態による回転組立体61を、図3により説明する。図3は、本発明の第2実施形態による回転組立体を模式的に示す図である。この第2実施形態の構成は、図3に示す構成以外は第1実施形態の構成と同様であり、したがって、図3により説明する。
図3に示すように、二つのアダプター63はどちらも、リム62と軸方向内側端部631およびアダプター本体633を含むアダプター63を超えて軸方向に実質的に平行に延びる長方形状を有する少なくとも一組のプライ51により内腔611において径方向に積み重ねられるように各々接続されている。一組のプライ51のプライ65は、タイヤ64のビード641の下を外側方向に延びている。一組のプライ51の各プライ65は、互いに実質的に平行に延びる複数のコード52を含んでいる。
図3に示すように、一組のプライ51の各プライ65の複数のコード52は、一つのプライ65と他のプライ65とで周方向に対して異なる斜め方向に対称に延びている。
二つのアダプター63は少なくとも一組のプライ51により内腔611において接続され、一組のプライ51の各プライ65は互いに実質的に平行に延びる複数のコード52を含むので、一組のプライ51の剛性が複数のコード52によって向上するため、プライ65によって接続された二つのアダプター63間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
一組のプライ51の各プライ65の複数のコード52は、一つのプライ65と他のプライ65とで周方向に対して異なる斜め方向に対称に延びているので、一組のプライ51の剛性が向上するので、プライ65によって接続された二つのアダプター63間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。
周方向に対する一組のプライ51の各プライ65の斜めの角度は互いに異なるようにしてもよい。
回転組立体61は、一組のプライ51と少なくとも一つのプライ65とを混在して備えていてもよい。
本発明の第3実施形態による回転組立体71を、図4により説明する。図4は、本発明の第3実施形態による回転組立体を模式的に示す図である。この第3実施形態の構成は、図4に示す構成以外は第1および第2実施形態の構成と同様であり、したがって、図4により説明する。
図4に示すように、一組のプライ751のプライ75は各々平面視においてリボン状の形状を有し、回転組立体71の周方向に対して斜めに配置されるように、内腔711においてリム72と軸方向内側端部731およびアダプター本体733を含むアダプター73を超えて、アダプター73のアダプター本体733に接続されている。一組のプライ751のプライ75は、タイヤ74のビード741の下を外側方向に延びている。
図4に示すように、一組のプライ751の各プライ75は互いに実質的に平行かつ一組のプライ751のプライ75の延びる方向と実質的に平行に延びる複数752のコードを含んでいる。一組のプライ751の各プライ75は、一つのプライ75と他のプライ75とで周方向に対して異なる斜め方向に対称に延びている。
一組のプライ751の各プライ75は、一つのプライ75と他のプライ75とで周方向に対して異なる斜め方向に延びているので、一組のプライ751の剛性が向上するので、プライ75によって接続された二つのアダプター73間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングの改善をすることができる。同時に一組のプライ751の各プライ75は互いに実質的に平行に延びる複数のコード752を含む場合には、プライ75の延伸方向と複数のコード752の延伸方向とが実質的に平行となるため、プライ75の生産性を向上することができる。
一組のプライ751の各プライ75は、一つのプライ75と他のプライ75とで周方向に対して異なる斜め方向に対称に延びているので、特に軸方向で不均衡な力を発生することなくプライ75によって接続された二つのアダプター73間の異相における柔軟性を効果的に制限することができ、その結果、乗り心地、縁石衝撃耐性や車内騒音性能の改善を維持しつつ、車両のステアリングをさらに改善をすることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について記述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲の記載の範囲内において、種々の変更、変形が可能である。
本発明の効果を明確にするため、本発明の実施例に係る回転組立体と、リムとタイヤからなる比較例に係る回転組立体と、リムとタイヤと二つのアダプターからなる従来例に係る回転組立体と、を、コンピューターシミュレーションを用いて行った検証結果について説明する。
コンピューターシミュレーションの結果によれば、従来例は比較例に対して20%のハンドリング性能(コーナリング剛性)の低下を示し、実施例は、アダプターの同相における柔軟性の確保、すなわち、比較例に対して乗り心地、縁石衝撃耐性および車内騒音性能を維持または改善しつつ、従来例と比較して10%以上のハンドリング性能(コーナリング剛性)の向上を示した。
1,61,71 回転組立体
11,611,711 内腔
2,62,72 リム
21 リムシート
22 リムフランジ
3,63,73 アダプター
31,631,731 軸方向内側端部
32 軸方向外側端部
33,633,733 アダプター本体
4,64,74 タイヤ
41,641,741 ビード
5,65,75 プライ
51,751 一組のプライ
52,752 複数のコード

Claims (6)

  1. 回転軸を有し、リムフランジ(22)により軸方向外側に延びる二つのリムシート(21)を備えるリム(2)と、二つのアダプター(3)と、二つのビード(41)を有するタイヤ(4)と、を含む回転組立体(1)であって、各アダプター(3)は一方のビード(41)とリム(2)との接続をもたらし、アダプター(3)は一方のリムシート(21)に取り付けられるようにした軸方向内側端部(31)と、一方のビード(41)を取り付けられるようにした軸方向外側端部(32)と、軸方向内側端部(31)と軸方向外側端部(32)とを単一部品を形成するように接続するアダプター本体(33)と、を備え、回転組立体(1)はリム(2)と、タイヤ(4)と、アダプター(3)と、で囲まれた内腔(11)を形成し、
    二つのアダプター(3)は、少なくとも一つのプライ(5)により内腔(11)において接続されている、ことを特徴とする回転組立体(1)。
  2. 二つのアダプター(3)は少なくとも一組のプライ(51)により内腔(11)において接続され、一組のプライ(51)の各プライ(5)は互いに実質的に平行に延びる複数のコード(52)を含む、請求項1に記載の回転組立体(1)。
  3. 一組のプライ(51)の各プライ(5)の複数のコード(52)は、一つのプライ(5)と他のプライ(5)とで周方向に対して異なる斜め方向に対称に延びる、請求項2に記載の回転組立体(1)。
  4. 一組のプライ(51)の各プライ(5)は、一つのプライ(5)と他のプライ(5)とで周方向に対して異なる斜め方向に延びる、請求項2または請求項3に記載の回転組立体(1)。
  5. 一組のプライ(51)の各プライ(5)は、一つのプライ(5)と他のプライ(5)とで周方向に対して異なる斜め方向に対称に延びる、請求項4に記載の回転組立体(1)。
  6. プライ(5)がアダプター(3)のアダプター本体(33)に固定される、請求項1乃至5の何れか一項に記載の回転組立体(1)。

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