DE10006400A1

DE10006400A1 - Scheibenrad und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10006400A1
Application number: DE2000106400
Authority: DE
Inventors: Hartmut Henkelmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-02-12
Filing date: 2000-02-12
Publication date: 2001-08-16

Abstract

Ein Scheibenrad mit einem Felgenbett (3) und einer Radscheibe (2) besteht zumindest abschnittsweise aus faserverstärktem Kunststoff. Die aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Abschnitte sind wenigstens teilweise aus SMC-Zuschnitten (11, 11', 12) formgepreßt, die mit unidirektionalen Fasern verstärkt sind. Die mit unidirektionalen Fasern verstärkten SMC-Zuschnitte (11, 11', 12) weisen eine Harzmatrix mit mindestens zwei übereinanderliegenden Faserschichten aus annähernd unidirektionalen, parallelen Verstärkungsfasern auf, die sich durch ihre Faserrichtungswinkel unterscheiden. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Scheibenrades beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Scheibenrad, das zumindest abschnittsweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Scheibenrades.

Derartige Scheibenräder eignen sich beispielsweise für den Einsatz an Kraftfahrzeugen. Im Hinblick auf die Verbesserung der Fahrdynamik und des Komfortverhaltens von Radaufhängungen besteht ein großes Interesse an Scheibenrädern mit geringem Gewicht, da die Räder als ungefederten Massen an einer Radaufhängung wirksam werden. Durch leichtgewichtige Scheibenräder läßt sich das Gesamtgewicht eines Fahrzeuges und folglich der Kraftstoffbedarf desselben vermindern. Überdies können bei einer gelenkten Achse die Lenkkräfte vermindert werden.

Herkömmlicherweise werden Scheibenräder aus Stahl hergestellt. Zunehmend Verbreitung finden Scheibenräder aus Leichtmetall, mit denen eine erhebliche Gewichtseinsparung erzielt werden kann. Leichtmetall-Scheibenräder sind jedoch in ihrer Herstellung aufwendig und daher im Vergleich zu Stahl-Scheibenrädern erheblich teurer. Bei der Suche nach kostengünstigen Leichtbau-Alternativen sind Scheibenräder aus faserverstärktem Kunststoff entwickelt worden, welche gegenüber Leichtmetall- Scheibenrädern ein Gewichteinsparungspotential von nochmals etwa 40 Prozent aufweisen. Die bisher bekannt gewordenen Lösungen sind jedoch im Hinblick auf einen serienfähigen Herstellungsprozeß, die Gestaltungsmöglichkeiten an der Radscheibe sowie das mechanische Eigenschaftsprofil nur begrenzt optimiert. Zu berücksichtigen ist u. a., daß Scheibenräder insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten oder Hindernisfahrten hohen dynamischen Lasten ausgesetzt sein können, und beim Bremsen stark thermisch beansprucht werden.

Aus der DE 42 02 287 A1 ist ein Scheibenrad aus faserverstärktem Kunststoff bekannt, das im Formspritzpreßverfahren hergestellt ist. Weiterhin ist aus der DE 42 02 287 A1 bekannt, in das Rad ein gitterförmiges Gewebe mit einzuspritzen.

Bei dem Formspritzpreßverfahren ist die erreichbare Bauteilfestigkeit jedoch deutlich geringer, als bei dem Formpreßverfahren, das ebenfalls zur Herstellung von Scheibenrädern verwendet wird. Aus diesem Grunde muß in der DE 42 02 287 A1 die Radscheibe weitestgehend öffnungsfrei hergestellt werden. Dies ist jedoch im Hinblick auf die Belüftung des Rades, insbesondere im Falle einer im Radbereich angeordneten Bremse, sowie im Hinblick auf die Designmöglichkeiten an der Radscheibe unbefriedigend.

Im Formpreßverfahren hergestellten Scheibenräder weisen erheblich bessere Festigkeitseigenschaften auf. Stärkere Wanddickenveränderungen sind hierbei jedoch bisher nur eingeschränkt möglich.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Scheibenrad aus faserverstärktem Kunststoff zu schaffen, das neben einem geringen Gewicht ein hohes Gestaltungspotential und verbesserte Festigkeitseigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Scheibenrad der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Abschnitte wenigstens teilweise aus mit unidirektionalen Fasern verstärkten SMC-Zuschnitten formgepreßt sind, wobei die mit unidirektionalen Fasern verstärkten SMC-Zuschnitte eine Harzmatrix mit mindestens zwei übereinanderliegenden Faserschichten aus annähernd unidirektionalen, parallelen Verstärkungsfasern aufweist, die sich durch ihre Faserrichtungswinkel unterscheiden.

Die erfindungsgemäße Lösung besitzt zunächst einen erheblichen Gewichtsvorteil gegenüber Scheibenrädern aus Stahl oder Leichtmetall. Durch die gezielte Verwendung von SMC-Zuschnitten, die mit unidirektionalen Fasern verstärkt sind, lassen sich Scheibenräder mit hohen Festigkeitseigenschaften herstellen, die im Hinblick auf ihre Radscheibe ein hohes Gestaltungspotential besitzen.

Unter SMC (sheet moulding compound) werden fließfähige Harzmatten verstanden, die auf einem ungesättigten Polyesterharz oder Vinylesterharz basieren und in der Regel in der Mattenebene eine Wirrfaserverteilung aufweisen. Der Polymeranteil eines SMC beträgt beispielsweise etwa 30 Prozent. Weitere 30 Prozent werden durch die Wirrfasern, beispielsweise in Form von Glasfasern oder Kohlefasern beigesteuert. Den Rest machen Füllstoffe, beispielsweise Recyclat aus faserverstärktem Kunststoff, sowie Zuschlagstoffe aus. Hierfür kommen insbesondere Härtungsmittel, Dispergiermittel und Farbpigmente in Frage.

Vorliegend wird die Wirrfaserschicht durch Faserschichten aus annähernd gleichgerichteten, parallelen Fasern ersetzt, wobei mindestens zwei Faserschichten vorgesehen sind, deren Fasern unter einem Winkel zueinander verlaufen. Es ist jedoch auch möglich, die unidirektionalen Fasern zusätzlich zu der Wirrfaserschicht in die Harzmatrix einzubetten.

Durch die schichtweise Anordnung der Unidirektionalfaserschichten bleibt eine ausreichend hohe Fließfähigkeit der SMC-Zuschnitte erhalten, so daß bei der Herstellung des Scheibenrades nicht das gesamte Formwerkzeug mit Material abgedeckt werden muß. Vielmehr genügt eine verhältnismäßig lose Orientierung der Zuschnitte zu der Form, die im wesentlichen im Hinblick auf eine belastungsorientierte Ausrichtung der unidirektionalen Fasern vorgenommen wird. Damit kann die Herstellung des Scheibenrades einfach gehalten werden, so daß das Scheibenrad in Serienfertigung hergestellbar ist. Überdies bleibt der Verschnitt an Unidirektionalfaser-SMC-Material gering.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die unidirektionalen Verstärkungsfasern Multifilament-Kohlenstoffasern, mit denen sich optimale Festigkeitswerte erzielen lassen. Für das Fasermaterial kann auf herkömmliche Kohlenstoffasern zurückgegriffen werden, wobei sowohl kabelartige Fasern als auch Breitbandkabel verwendet werden können.

Vorzugsweise sind die Verstärkungsfasern in jeder Schicht in ihrer Längserstreckung jeweils alle 10 bis 200 mm geschnitten sind, wobei die einzelnen Schnitte jeweils zwischen 0,5 mm und 20 mm breit sind und einen Versatz zu den Schnitten benachbarter Fasern aufweisen. Durch die Verkürzung der an sich endlosen Fasern wird die Fließfähigkeit des Unidirektionalfaser-SMC verbessert. Der Versatz von benachbarten Fasergruppen untereinander verhindert Festigkeitsinhomogenitäten.

Im Hinblick auf die thermische Beanspruchung des Scheibenrades ist die Harzmatrix bevorzugt eine duromere Matrix, vorzugsweise ein Vinylesterharzsystem.

Die Ausrichtung der Unidirektional-SMC Zuschnitte erfolgt bevorzugt belastungsorientiert. Dafür ist es vorteilhaft, wenn unidirektionale Fasern in der Radscheibe radial gerichtet sind. Bevorzugt liegen die größten Biegefestigkeiten und - steifigkeiten unter einem Winkel von maximal +/-30° zur Radialrichtung.

In dem Felgenbett ist hingegen eine bidirektionale Ausrichtung von unidirektionalen Fasern, vorzugsweise in Umfangsrichtung des Scheibenrades vorteilhaft, so daß sich die größten Festigkeiten und Steifigkeiten des Felgenbettes unter Biegebelastung in der Mantelfläche des Felgenbettes bei einem Winkel von maximal +/-45° zur Umfangserstreckung ergeben. Das läßt sich mit zwei übereinanderliegenden Schichten mit Faserrichtungswinkeln zur Umfangserstreckung von maximal +/-45° erreichen, aber auch mit Mehrschichtverbunden, die auch Faserrichtungen von maximal +/-90° zur Umfangsrichtung aufweisen können.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Radscheibe an einem Befestigungsabschnitt zur Ankopplung des Scheibenrades an einen Aufbau mit metallischen Buchsen versehen, die mit der Radscheibe verbunden sind und sich durch die Radscheibe hindurcherstrecken, wobei die metallischen Buchsen jeweils an einem Ende eine Kontaktfläche für eine Radschraube und an dem anderen Ende eine Kontaktfläche zur direkten Anlage gegen einen aufbauseitigen Radflansch aufweisen. Damit kann das Scheibenrad ohne eine Beschädigung der faserverstärkten Kunststoffabschnitte und ohne unzulässig große Vorspannverluste sicher gegen einen Radflansch verspannt werden. Die metallischen Buchsen werden bereits während des Formpressens in die Radscheibe eingeformt, so daß sich zwischen den metallischen Buchsen und den umgebenden Kunststoffabschnitten Verbundhaftung einstellt, somit eine formschlüssige und stoffschlüssig Verbindung vorliegt.

Unzulässige Verspannungen der Kunststoff-Umgebung der metallischen Buchsen lassen sich vermeiden, wenn das Scheibenrad, in bevorzugter Ausgestaltung, vorwiegend mit den aufbauseitigen Kontaktflächen der metallischen Buchsen an einem Radflansch abgestützt wird.

Vorzugsweise weisen die metallischen Buchsen eine Gestalt zur form- und/oder stoffschlüssigen Kraftübertragung auf und sind derart dimensioniert, um im Befestigungsfall an einem Radflansch bei einer axialen Verspannung eine maximale Druckspannung von 50 MPa auf die umliegenden Bereiche an dem Befestigungsabschnitt auszuüben, der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellt ist. Dies kann beispielsweise durch eine ausreichend große Steifigkeit der metallischen Buchsen realisiert werden. Die aus der Verspannung mit dem Radflansch resultierenden Druckspannungen in den metallischen Buchsen bleiben dann auf einen Bereich nahe der Durchgangsöffnung derselben beschränkt, während die Außenwandabschnitte, die mit der Kunststoffumgebung verbunden sind, ein deutlich geringeres Spannungsniveau aufweisen.

Zur thermischen Entkopplung der Radscheibe von einem aufbauseitigen Radflansch sowie zur Verringerung der Flächenpressung zwischen einem Befestigungsabschnitt der Radscheibe und dem Radflansch ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung an dem Befestigungsabschnitt auf der Seite zu dem Radflansch hin ein Stützring aus druckfestem Material, vorzugsweise aus Metall oder Keramik, angeordnet. Der Stützring ist mit Durchgangsöffnungen für Radschrauben versehen. Das Scheibenrad ist ausschließlich über den Stützring gegen den aufbauseitigen Radflansch abstützbar.

Vorzugsweise ist der Stützring zumindest stoffschlüssig mit dem Befestigungsabschnitt der Radscheibe verbunden, der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellt ist. Der Stützring kann somit genauso wie die metallischen Buchsen bereits während des Formpressens mit dem Befestigungsabschnitt bzw. der Radscheibe verbunden werden, so daß zusätzliche Befestigungsmaßnahmen entfallen.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Befestigungsabschnitt der Radscheibe sowohl metallische Buchsen als auch ein aufbauseitiger Stützring zur Verbindung des Scheibenrades mit einem Radflansch vorgesehen. Diese weisen koaxiale Durchgangsöffnungen für Radschrauben auf. Die Buchsen besitzen an einem Ende eine Kontaktfläche für eine Radschraube und sind mit dem anderen Ende bei angeschraubtem Rad form- und kraftschlüssig mit dem Stützring gekoppelt. Damit wird ein Befestigungselement mit hoher Festigkeit geschaffen, mit dem jede unmittelbare Druckbelastung von faserverstärkten Kunststoffabschnitten bei der Verspannung des Scheibenrades mit einem Radflansch vermieden wird.

Die formschlüssige Kopplung zwischen den metallischen Buchsen und dem Stützring kann dabei in Form von Zentrierschalen erfolgen. Dies ist insbesondere dann für die Montage eines Scheibenrades an einem Radflansch günstig, wenn der Stützring als separates Bauteil vorliegt. Es ist jedoch auch möglich, den Stützring sowie die metallischen Buchsen bereits während des Formpressens mit dem Scheibenrad zu verbinden. Eine solche Ausführungsform vereinfacht die Montage an einem Radflansch. Die formschlüssige Kopplung zwischen den metallischen Buchsen und den Stützring bewirkt dann vornehmlich eine definierte Positionierung zwischen denselben während des Formpressens.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung weist der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellte Befestigungsabschnitt der Radscheibe Durchgangsöffnungen für Radschrauben auf. Zur Verminderung der Flächenpressung zwischen den Schraubenköpfen und in dem Befestigungsabschnitt ist an diesem außenseitig ein Kreisring mit einem korrespondierenden Lochbild zur Abstützung der Köpfe der Radschrauben vorgesehen. Der Kreisring weist zudem Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit dem Unidirektionalfaser-SMC-Befestigungsabschnitt auf. Damit ergibt sich eine feste Verbindung zwischen dem Kreisring und dem Befestigungsabschnitt, die bereits bei dem Formpressen der Radscheibe erhalten wird. Der Kreisring wird dabei bevorzugt in die Außenkontur des Befestigungsabschnittes integriert. In dem vorliegenden Fall kann dann auf metallischen Buchsen verzichtet werden. Hingegen ist die Anbringung eines Stützringes auf der Seite zu dem Radflansch, d. h. der Innenseite des Scheibenrades, möglich und vorteilhaft.

Eine weitere, besonders durch Stoßeinwirkungen belastete und gefährdete Stelle des Scheibenrades stellt das Felgenhorn an dem Felgenbett dar, gegen das sich ein auf das Scheibenrad aufgezogener Reifen abstützt. Vorzugsweise ist daher ein außenliegender Abschnitt des äußeren Felgenhorns durch einen metallischen Ring gebildet, dessen Wanddicke das 0,1-fache bis Einfache der Wanddicke des Felgenhorns beträgt, wobei der metallische Ring das äußere Felgenhorn komplett abbildet oder zumindest einen Teil seiner Außenkontur abbildet. Der metallische Ring weist Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit einem Abschnitt des Scheibenrades auf, der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellt ist. Damit wird wiederum eine direkte starke Druckbelastung an Kunststoffabschnitten des Scheibenrades vermieden. Auch der metallische Ring kann bereits während des Formpressens mit aus Kunststoff gebildeten Abschnitten des Scheibenrades konsolidiert werden.

In einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, die Radscheibe durchgehend aus einem metallischen Werkstoff zu bilden, wohingegen das Felgenbett zumindest teilweise aus einem Unidirektionalfaser-SMC hergestellt ist. Zur festen Ankopplung weist dann die Radscheibe Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit dem aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Abschnitt des Felgenbettes auf.

Die Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit einem aus Unidirektionalfaser- SMC hergestellten Abschnitt umfassen eine Vielzahl von Bohrungen und/oder stiftartigen Vorsprüngen. Während des Formpressens werden die Bohrungen oder die stiftartigen Vorsprünge mit faserverstärktem Kunststoff ausgefüllt oder umschlossen, so daß sich gewissermaßen eine formschlüssige Verbindung einstellt. Zwischen dem Kunststoffmaterial und den Oberflächen der Bohrungen bzw. der Vorsprünge tritt überdies eine Verbundhaftung auf, welche die Festigkeit der Verbindung weiter erhöht.

Weiterhin ist es auch möglich, lediglich das Felgenbett aus einer Unidirektionalfaser- SMC herzustellen. Die Radscheibe kann dann ein- oder mehrteilig aus einem artfremden Material, vorzugsweise einer Leichtmetallegierung gefertigt werden, wobei herkömmliche Fertigungstechniken zur Anwendung gelangen. Sie ist dann mit dem Felgenbett zu verschrauben oder ebenfalls während des Preßvorganges mit dem Feigenbett zu verbinden.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung sind wenigstens die aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Abschnitte des Scheibenrades zumindest an der Seite, die einer Bremse zugewandt ist, mit einer hitzebeständigen und/oder reflektierenden Beschichtung, bevorzugt mit einem auf reflektierenden Metallpartikeln basierenden Lack versehen.

Eine besonders leichtgewichtige und trotzdem stabile Ausführungsform ergibt sich dann, wenn bei einer aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Radscheibe Speichen und/oder Bereiche einer Radnabe als Hohlprofile ausgebildet sind, wobei das von dem Unidirektionalfaser-SMC umschlossene Volumen eine geringere Dichte als 1,4 g/ccm aufweist. Die Hohlprofile können beispielsweise in bekannter Art und Weise durch das Einlegen von verlorenen Kernen, vorgefertigten, dünnwandigen geschlossenen Strukturen oder Schaumkernen hergestellt werden. Sie können auch zweischalig ausgeführt sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Scheibenrad können an allen aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Abschnitten, bevorzugt aber auf der äußeren Sichtseite des Scheibenrades flächendeckend oder abschnittsweise zusätzliche Dekor- oder Funktionselemente, vorzugsweise Reflektoren, Gewebestrukturen, Folien oder Kennzeichnungen tragende Elemente anlaminiert und/oder in diese einlaminiert werden. Vorzugsweise erfolgt dies während des Formpressens durch Einlegen der betreffenden Elemente in die Form.

Zur gezielten Verbesserung der thermischen und gegebenenfalls auch elektrischen Leitfähigkeit in dem Kunststofflaminat können in die Harzmatrix Füll- oder Zusatzstoffe oder draht- oder folienartige Strukturen, alle vorzugsweise metallischer Art, eingebracht sein.

Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Scheibenrades mit einem Felgenbett und einer Radscheibe, das zumindest abschnittsweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht, bei dem in ein Formwerkzeug Zuschnitte aus einem unidirektional gerichtete Verstärkungsfasern aufweisenden SMC eingelegt werden, die jeweils eine Harzmatrix mit mindestens zwei übereinanderliegenden Faserschichten aus annähernd unidirektionalen, parallelen Verstärkungsfasern, vorzugsweise Kohlefasern oder Glasfasern, aufweisen, wobei sich die Faserschichten durch ihre Faserrichtungswinkel unterscheiden, und wobei die Zuschnitte derart angeordnet werden, daß die Unidirektionalfasern beanspruchungsorientiert ausgerichtet sind, und nachfolgend in dem Formwerkzeug eine Konsolidierung des Scheibenrades oder von Abschnitten desselben unter Einwirkung von Wärme und Druck vorgenommen wird.

Dieses Verfahren erlaubt die gezielte Verwendung von Unidirektionalfaser-SMC Zuschnitten, mit denen sich Scheibenräder mit hohen Festigkeitseigenschaften herstellen lassen. Die weitgehend fließfähigen SMC-Zuschnitte ermöglichen einen großen Gestaltungsspielraum für die Formgebung des Scheibenrades, das trotzdem einfach herstellbar bleibt.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird zur Herstellung eines Speichenrades ein Formwerkzeug mit entsprechenden Formausnehmungen verwendet, in das streifenförmige Unidirektionalfaser-SMC-Zuschnitte in radialer Ausrichtung eingelegt werden, wobei sich die Unidirektionalfasern in einer Faserschicht des SMC näherungsweise bevorzugt in Längsrichtung der Streifen erstrecken. Die streifenförmigen Zuschnitte sind dabei kleiner als die Form des Speichenrades. Sie verteilen sich erst bei einem der Erwärmen und Schließen der Form in die entsprechenden Formhohlräume. Dabei wird jedoch die radiale Ausrichtung der Unidirektionalfasern im wesentlichen beibehalten, deren Orientierung eine hohe Festigkeit und Steifigkeit an der Radscheibe bewirkt.

Vorzugsweise werden im Bereich der Radscheibe eine auf die Anzahl der Speichen abgestimmte Anzahl von Zuschnitten in das Werkzeug eingelegt. Die Anzahl der Zuschnitte bei einer ungeraden Speichenzahl kleiner als 14 ist gleich der Anzahl der Speichen. Bei einer geraden Speichenzahl kleiner als 15 beträgt die Anzahl der Zuschnitte vorzugsweise die Hälfte der Speichenzahl. Im letzteren Fall bleibt der Bestückungsaufwand an dem Formwerkzeug gering. Durch die Kreuzung der Zuschnitte im Bereich der Mitte der Radscheibe kann dort zudem eine erhöhte Materialansammlung bewirkt werden, so daß insbesondere ein Befestigungsabschnitt der Radscheibe mit einer größeren Wanddicke ausgebildet werden kann.

Gegebenenfalls kann zu diesem Zweck auch ein zusätzlicher Zuschnitt im Radnabenbereich vorgesehen werden.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung wird im Hinblick auf die Ressourcenschonung geshreddertes oder gemahlenes Recyclat aus faserverstärktem Kunststoff im Gesamtverhältnis bis zu 40 Gewichtsprozent der Gesamtmasse des Unidirektionalfaser-SMC als Füllstoff zugesetzt.

Zur Vereinfachung des Fertigungsablaufs werden bevorzugt möglichst alle weiteren Elemente, beispielsweise metallische oder keramische Elemente wie Stützringe, Buchsen, Kreisringe oder Felgenhornringe in das Formwerkzeug eingelegt und während des Konsolidierungsvorganges stoff- und formschlüssig mit Abschnitten aus faserverstärktem Kunststoff verbunden. Damit liegt das Scheibenrad, abgesehen von einem gegebenenfalls erforderlichen Entfernen von Totpreßstücken und einem Entgraten sowie einem gegebenenfalls nachfolgenden Beschichten oder Lackieren, nach dem Formpressen als fertiges Bauteil vor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Scheibenrades aus faserverstärktem Kunststoff,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Scheibenrades nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht eines Formwerkzeuges für die Radscheibe des Scheibenrades nach den Fig. 1 und 2 mit eingelegten SMC- Zuschnitten,

Fig. 4 eine Ansicht eines weiteren Formwerkzeuges für eine Radscheibe mit sechs Speichen,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 2 mit einer in der Radscheibe vorgesehenen metallischen Buchse und einer Radschraube,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einer innenseitigen Stützscheibe,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Stützscheibe nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einem metallischen Ring im Bereich des Felgenhorns des Scheibenrades,

Fig. 9 eine Seitenansicht der metallischen Ringe nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Ansicht des metallischen Rings nach Fig. 8 in einer Ausführung mit Stiften zur formschlüssigen Verbindung mit dem Felgenbett, und in

Fig. 11 eine Detailansicht einer metallischen Buchse zur Durchführung einer Radschraube.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Scheibenrad 1 aus einem Faser-Kunststoff- Verbund umfaßt eine Radscheibe 2 sowie ein Felgenbett 3, das die Radscheibe radial umgibt und mit dieser verbunden ist. Es ist jedoch auch möglich, lediglich Teile des Scheibenrades 1, beispielsweise nur das Felgenbett 3 oder lediglich die Radscheibe 2 bzw. Abschnitte derselben aus einem Faser-Kunststoff-Verbund herzustellen.

Das im wesentlichen trommelartige Felgenbett 3 dient der Aufnahme eines Reifens und weist hierzu an seinen axialen Enden ein außenseitiges Felgenhorn 4 und ein innenseitiges Felgenhorn 5 auf, gegen welche sich Seitenflanken des Reifens abstützen. Die Radscheibe 2 schließt im Bereich des außenseitigen Felgenhorns 4 radial innenseitig an das Felgenbett 3 an und erstreckt sich im wesentlichen in einer Ebene quer zu der Drehachse X des Scheibenrades 1. Im Bereich der Drehachse X ist an der Radscheibe 2 ein Befestigungsabschnitt 6 ausgebildet, über den das Scheibenrad 1 an einen Radflansch eines Aufbaus, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges angekoppelt werden kann. Der Befestigungsabschnitt 6 ist hierzu mit drei oder mehr Durchgangsöffnungen 7 versehen, die vorzugsweise untereinander gleichbeabstandete sowie konzentrisch um die Drehachse X angeordnet sind. Zur Befestigung des Scheibenrades 1 an dem Radflansch werden Radschrauben von der Außenseite durch die Durchgangsöffnungen 7 hindurchgesteckt und mit entsprechenden Gewindeöffnungen an dem Radflansch unter Verspannung des Scheibenrades 1 gegen denselben verschraubt. Weiterhin ist an der Radscheibe 2 ein Mittelloch 8 konzentrisch zur Drehachse X vorgesehen.

Bei Rennsportfahrzeugen erfolgt die Anbindung des Scheibenrades 1 bevorzugt über eine Zentralmutter. Zu diesem Zweck wird die Radscheibe 2 mit einem zentralen Nabenabschnitt ausgebildet, der beispielsweise entsprechend der Verstärkung um das Mittelloch 8 in Fig. 2 geformt werden kann. Durch den zentralen Nabenabschnitt erstreckt sich eine Zentralöffnung großen Durchmessers, über welche das Scheibenrad auf einen Achsstummel aufgezogen wird.

In beiden Fällen kann die Radscheibe 2 mit einer Vielzahl von Speichen 9 ausgebildet werden, die sich radial von dem Befestigungsabschnitt 6 zu dem Felgenbett 3 erstrecken. Durchbrüche 10 zwischen den Speichen 9 erlauben neben einer Gewichtseinsparung vor allem eine gute Belüftung des Speichenrades sowie einer innerhalb desselben angeordneten Bremse. Die Gestalt der Radscheibe 2 ist jedoch nicht auf die in Fig. 1 dargestellte Speichenzahl oder das dort offenbarte Speichendesign beschränkt.

Vorzugsweise stimmt jedoch aus Festigkeitsgründen die Anzahl der Speichen 9 mit der Anzahl der Durchgangsöffnungen 7 für die Radschrauben überein oder beträgt ein Vielfaches der Anzahl der Durchgangsöffnungen 7. Dabei sind die Durchgangsöffnungen 7 jeweils im Bereich der radial innenseitigen Fortsetzung der Speichen 9 an dem Befestigungsabschnitt 6 angeordnet.

Die Geometrie der Durchbrüche 10 und der Speichen 9 ist bevorzugt derart gestaltet, daß während einer Drehbewegung des Scheibenrades 1 um die Drehachse X ein Sogeffekt erzielt wird, der Luft aus der Radschüssel des Scheibenrades 1 nach außen transportiert, um die thermische Beanspruchung des Rades, die insbesondere durch eine in Radnähe angeordnete Bremse erzeugt wird, zu verringern.

Anstelle des Speichendesigns können jedoch auch andere Gestaltungen, beispielsweise ein Lochmuster vorgesehen werden.

Die aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Abschnitte des Scheibenrades 1 sind wenigstens teilweise aus mit unidirektionalen Fasern verstärkten SMC-Zuschnitten 11 bzw. 12 hergestellt, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. Fig. 3 zeigt einen Teil eines Formpreßwerkzeuges 20, der die Gestalt der Radscheibe 2 bestimmt. In dieses Formpreßwerkzeug 20 werden die Zuschnitte 11 bzw. 12 eingelegt und durch Formpressen unter Einwirkung von Wärme und Druck zu einer Radscheibe 2 konsolidiert.

Die SMC-Zuschnitten werden aus SMC-Harzmatten erhalten. Diese SMC-Harzmatten umfassen eine Harzmatrix mit mindestens zwei übereinanderliegenden Faserschichten aus annähernd unidirektionalen, parallelen Verstärkungsfasern, die im folgenden auch als Unidirektionalfasern bezeichnet werden. Die Unidirektionalfasern verschiedener Faserschichten sind unter einem Faserrichtungswinkel zueinander angeordnet, wobei der Winkel bei einem zweischichtigen Aufbau im Bereich von 10 Grad bis 45 Grad liegt. Für die Speichen 9 werden Harzmatten mit einem Faserschichtwinkel von etwa 10 Grad bis 30 Grad bevorzugt, um eine hohe Fließfähigkeit der SMC-Zuschnitte zu gewährleisten.

Bei einer aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Radscheibe können die Speichen 9 oder auch Bereiche einer Radnabe als Hohlprofile ausgebildet werden. Das von dem Unidirektionalfaser-SMC umschlossene Volumen besitzt dann vorzugsweise eine Dichte, die weniger als 1,4 g/ccm beträgt.

Die Harzmatrix ist eine duromere Matrix, bevorzugt ein Vinylesterharzsystem, dem Zuschlags- und Füllstoffe beigegeben sein können. In den SMC-Harzmatten können überdies zusätzliche Verstärkungsfasern in wirrer Anordnung vorhanden sein. Als Wirrfasern kommen vor allem Kohlenstoffasern sowie Glasfasern in Betracht.

Als unidirektionale Verstärkungsfasern werden Multifilament-Kohlenstofffasern verwendet, die in jeder Schicht in der Längserstreckung jeweils alle 10 mm bis 200 mm geschnitten wurden, wobei die einzelnen Schnitte jeweils zwischen 0,5 mm und 20 Millimeter breit sind und einen Versatz zu den Schnitten in benachbarten Fasern aufweisen. Damit wird einerseits eine ausreichende Fließfähigkeit sichergestellt, andererseits werden hohe und weitestgehend homogene Festigkeitseigenschaften erreicht.

Für eine hohe Bauteilfestigkeit ist die Orientierung der Unidirektionalfasern von großer Bedeutung. Die Faserrichtungswinkel in den Zuschnitten werden dementsprechend beanspruchungsorientiert gewählt. Unidirektionale Fasern in der Radscheibe 2 sind daher im wesentlichen radial gerichtet, wohingegen unidirektionale Fasern in dem Felgenbett 3 in Umfangsrichtung des Scheibenrades 1 orientiert werden. Dementsprechend können Zuschnitte mit unterschiedlichem Schichtaufbau und unterschiedlichen Faserrichtungswinkeln verwendet werden. Vorzugsweise werden Zuschnitte sowohl für die Radscheibe 2 als auch das Felgenbett 3 aus dem gleichen Rohmaterial, d. h. aus einem Typ von Unidirektionalfaser-SMC hergestellt, wobei die Zuschnitte beanspruchungsorientiert zu dem Verlauf der Unidirektionalfasern geschnitten werden.

Wie aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, werden im Bereich der Radscheibe 2 streifenförmige Zuschnitte 11 verwendet, bei denen die Verstärkungsfasern im wesentlichen in Längsrichtung der Streifen verlaufen. Beispielsweise können die Zuschnitte solchermaßen erfolgen, daß deren Längserstreckung mit den Unidirektionalfasern einer Faserschicht zusammenfällt. Bei kleinen Faserwinkeln in der Größenordnung von etwa 10 bis 20 Grad kann die Längserstreckungsrichtung der Streifen auch an der Winkelhalbierenden orientiert werden.

Für das Formpressen werden die Streifen in ihrer Haupterstreckungsrichtung jeweils radial verlaufend und punktsymmetrisch zur Radscheibemitte in das Formwerkzeug 20 bzw. 20' eingelegt. Bei dem dargestellten Speichendesign werden die Streifen im Bereich der Formausnehmungen für die Speichen angeordnet. Den Fig. 3 und 4 ist weiterhin zu entnehmen, daß die Streifen in ihren Ausmaßen kleiner ausgebildet werden können, als das Formwerkzeug. Dies ist deswegen möglich, weil die Unidirektionalfaser-SMC- Streifen bei einer nachfolgenden thermischen Beanspruchung unter Druck fließen und das Formwerkzeug ausfüllen. Nicht dargestellt sind in den Fig. 3 und 4 die Zuschnitte für die Herstellung des Felgenbettes 3, die mit ihrer Faserrichtung in Umfangsrichtung des Scheibenrades 1 zu orientieren wären.

Die Anzahl der Zuschnitte, die in das Formwerkzeug für die Bildung der Radscheibe 2 einzulegen sind, wird auf die Anzahl der Speichen abgestimmt. Bei einer ungeraden Speichenzahl kleiner 14 entspricht die Anzahl der Zuschnitte 11 der Speichenzahl, wie dies anhand von Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 4 zeigt hingegen ein Formwerkzeug 20' mit einer geraden Speichenanzahl. In diesem Fall ist es zweckmäßig, Streifen 11' zu verwenden, die sich über die Mitte der Radscheibe 2 erstrecken. Die Anzahl der Zuschnitte bei einer geraden Speichenzahl kleiner als 15 beträgt dann die Hälfte der Speichenzahl. Die Überschneidungen in Radmitte führen dort zu einer erhöhten Materialansammlung, die für eine höre Wanddicke an dem Befestigungsabschnitt 6 oder zur Ausbildung einer Radnabe genutzt werden kann. Gegebenenfalls kann sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 ein zusätzlicher Zuschnitt 12 im Bereich des Befestigungsabschnittes 6 bzw. der Radnabe vorgesehen werden.

Weiterhin kann als Füllstoff geshreddertes oder gemahlenes Recyclat aus faserverstärktem Kunststoff im Gesamtverhältnis bis zu 40 Gewichtsprozent der Gesamtmasse des Unidirektionalfaser-SMC zugesetzt werden. Daneben können auch andere bekannte Füllstoffe, z. B. Kalciumkarbonatverbindungen zum Einsatz gelangen.

Für eine gezielte Verbesserung der thermischen und/oder elektrischen Leitfähigkeit werden metallische Füll- oder Zusatzstoffe oder draht- oder folienartige Strukturen in das Scheibenrad 1, vorzugsweise über die Harzmatrix, eingebracht.

Generell können auf der äußeren Sichtseite des Scheibenrades 1 flächendeckend oder abschnittsweise zusätzliche Dekor- oder Funktionselemente, vorzugsweise Reflektoren, Gewebestrukturen, Folien oder Kennzeichnungen tragende Elemente an aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellte Abschnitte anlaminiert und/oder in diese einlaminiert werden. Dies geschieht vorzugsweise durch Einlegen entsprechender Elemente in das Formwerkzeug vor der Konsolidierung des Scheibenrades 1, so daß diese Elemente dann integral in dem Scheibenrad vorhanden sind. Beispielsweise ist es auch möglich, einen Drucksensor zu Überwachung des Reifendruckes in das Felgenbett 3 einzulaminieren.

Wie in Fig. 5 dargestellt, werden zur Ankopplung des Scheibenrades 1 an einen Aufbau in dem Befestigungsabschnitt 6, der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellt ist, metallische Buchsen 13 vorgesehen. Prinzipiell ist es möglich, die Buchsen 13 nach dem Formpressen des Befestigungsabschnittes 6 in an diesem vorgesehene Durchgangsöffnungen 7 einzubringen und dort zu befestigen. Bevorzugt werden die metallischen Buchsen 13 jedoch mit in das Formwerkzeug 20 bzw. 20' eingelegt und somit bereits während des Formpressens mit dem umliegenden Kunststoff des Befestigungsabschnittes 6 sowohl stoffschlüssig als auch formschlüssig verbunden.

Die metallischen Buchsen 13 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch die eine Radschraube 14 hindurchgeführt werden kann. Vorzugsweise werden hier selbstzentrierende Radschrauben 14 verwendet, deren Schraubenköpfe zu diesem Zweck gegen eine entsprechend geformte Kontaktfläche 15 an einem Ende der Buchse in Anlage gelangen. Die metallische Buchse 13 erstreckt sich durch den Befestigungsabschnitt 6 hindurch und weist an ihrem anderen Ende eine Kontaktfläche 16 zur direkten Anlage gegen einen aufbauseitigen Radflansch auf. Um eine ungehinderte und damit unzulässige Druckbelastung an Kunststoffabschnitten des Befestigungsabschnittes 6 zu vermeiden, stützt sich das Scheibenrad 1 vorwiegend über die Kontaktfläche 16 der Buchsen 13 gegen den Radflansch ab.

Die Buchsen 13 sind weiterhin derart dimensioniert, um im Befestigungsfall bei einer axialen Verspannung eine maximale Druckspannung von 50 MPa auf die umliegenden Bereiche an dem Befestigungsabschnitt 6 auszuüben. Dazu beträgt der Außendurchmesser der Buchsen 13 mindestens das 1,6-fache der Nennweite der Radschrauben 14.

Die Buchsen 13 weisen vorzugsweise eine Außenkontur auf, die auch bei einer Verdrehbeanspruchung durch das Festziehen der Radschrauben eine Kraftübertragung und einen Form- und Stoffschluß gewährleistet. Dazu kann die Außenkontur z. B. als Mehrkantprofil ausgebildet sein, wie in Fig. 11 dargestellt, oder die äußere Mantelfläche eine Mikroverzahnung, beispielsweise eine Rändelung aufweisen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nachfolgend anhand der Fig. 7 und 8 erläutert wird, ist zwischen einer aufbauseitigen Anlagefläche eines Radflansches und der Innenwand des Befestigungsabschnittes 6 der Radscheibe 2 ein Stützring 17 aus druckfestem Material, vorzugsweise aus Metall oder Keramik, angeordnet. Der Stützring 17 ist mit Durchgangsöffnungen 18 für Radschrauben 14 versehen und mit einem geschlossenen Querschnitt ausgebildet. Bevorzugt wird jedoch eine Gestalt, die von innenbelüfteten Bremsscheiben bekannt ist, um die thermische Beanspruchung durch eine verbesserte Wärmeabfuhr zu reduzieren.

Der Stützring 17 ist zumindest stoffschlüssig mit dem Befestigungsabschnitt 6 der Radscheibe 2 verbunden, der hier wiederum aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellt ist. Weiterhin ist das Scheibenrad 1 ausschließlich über den Stützring 17 gegen den aufbauseitigen Radflansch abgestützt.

Zusätzlich zu dem Stützring 17 sind bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 an dem Befestigungsabschnitt 6 metallische Buchsen 13' zur Durchführung von Radschrauben 14 vorgesehen. Diese sind im wesentlichen entsprechend den metallischen Buchsen 13 nach Fig. 5 ausgebildet. Im Unterschied zu letzteren liegen diese jedoch nicht mit ihrer innenseitigen Kontaktfläche 16' gegen einen Radflansch, sondern vielmehr gegen den Stützring 17 an. Die Kontaktflächen 16' sind bei angeschraubtem Rad form- und kraftschlüssig mit dem Stützring 17 gekoppelt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Kontaktfläche 16' konisch ausgebildet, um eine Zentrierung zwischen der betreffenden Buchse 13' und dem Stützring 17 in bezug auf eine an beiden vorgesehene Durchgangsöffnung zu ermöglichen. Durch die Buchsen 13' und den Stützring 17 ergibt sich damit eine Befestigungsanordnung, die eine Verspannung des Scheibenrades 1 ohne eine unmittelbare Druckbelastung von Kunststoffteilen ermöglicht.

Das Scheibenrad 1 wird mit einem beheizten Werkzeug hergestellt. Dieses ist bevorzugt insgesamt aus Metall ausgeführt und weist einen Stempel und eine mindestens dreiteilige Matrize auf. Das Werkzeug, bevorzugt der Stempel ist derart ausgestaltet, daß Stützringe 17 mit unterschiedlicher Dicke eingelegt werden können, um mit der Dicke des Stützringes 17 auch die Einpreßtiefe des Rades zu variieren. Die Trennebene der Werkzeugsegmente in der Matrize ist solchermaßen im Bereich des Übergangs zwischen der Radscheibe 2 und dem Felgenbett 3 angeordnet, daß durch Auswechseln des die Radscheibe 2 abformenden Segments und gegebenenfalls des Stempels unterschiedliche geometrische Gestaltung an der Radscheibe oder werkstoffliche Variationen, z. B. das Einlegen einer vorgefertigten, metallischen Radscheibe 2 möglich sind.

In einer weiteren Ausführungsform, die in den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, wird im Bereich der Verschraubung bzw. des Befestigungsabschnittes 6 ein Kreisring 19 vorgesehen, gegen den sich die Köpfe der Radschrauben 14 abstützen. Der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellte Befestigungsabschnitt 6 sowie der Kreisring 19 weisen eine entsprechende Anzahl von koaxialen Durchgangsöffnungen für die Radschrauben 14 auf. Die Radialerstreckung des Kreisrings 19 beträgt mindestens das 1,5-fache des Radschrauben-Nenndurchmessers. Die Durchgangsöffnungen sind dabei jeweils mittig an dem Kreisring 19 angeordnet. Weiterhin umfaßt der Kreisring 19 Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit dem Unidirektionalfaser-SMC- Befestigungsabschnitt 6, die als Bohrungen oder auch als stiftartige Vorsprünge ausgebildet sein können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden Bohrungen 21 bevorzugt, die während des Formpressens mit Kunststoffmaterial des Befestigungsabschnittes 6 ausgefüllt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 bis 10 weist an seinem Felgenbett 3 ein äußeres Felgenhorn 4 auf, dessen außenliegender Abschnitt zumindest teilweise durch einen metallischen Ring 22 gebildet oder verstärkt wird. Die Wanddicke des metallischen Rings 22 beträgt das 0,1-fache bis Einfache der Wanddicke des Felgenhorns 4. Dabei bildet der metallische Ring 22 zumindest einen Teil der Außenkontur des Felgenhorns 4 ab. Weiterhin sind an einer Innenseite des metallischen Rings 22 Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit einem Unidirektionalfaser-SMC-Abschnitt des Scheibenrades 1 vorgesehen. Diese können wiederum durch eine Vielzahl von Bohrungen und/oder stiftartigen Vorsprüngen gebildet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden stiftartige Vorsprünge 23 bevorzugt, die dicht beabstandet zueinander angeordnet sind und sich im wesentlichen parallel zu der Drehachse X erstrecken. Auch der metallische Ring 22 kann bereits in das Formwerkzeug eingelegt und während des Formpressens mit weiteren Abschnitten des Scheibenrades 1 verbunden werden.

In Abwandlung der zuvor erläuterten Ausführungsbeispiele kann die Radscheibe auch durchgehend aus einem metallischen Werkstoff bestehen, wobei dann das Felgenbett zumindest teilweise aus einem Unidirektionalfaser-SMC hergestellt ist. Die Verbindung der Radscheibe mit dem Felgenbett kann bereits während des Formpressens erfolgen, wozu die Radscheibe in das Formwerkzeug einzulegen ist. Zur Verstärkung der Verbindung zwischen der Radscheibe und dem Felgenbett können wiederum Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit dem aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Abschnitt des Felgenbettes vorgesehen werden, die entsprechend dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 8 bis 10 als Bohrungen und/oder stiftartige Vorsprünge ausgebildet sind.

Weiterhin ist es auch möglich, die Radscheibe ein- oder mehrteilig aus einem anderen Material als Unidirektionalfaser-SMC herzustellen, vorzugsweise aus einer Leichtmetallegierung, und mit einem aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Felgenbett zu verschrauben.

Bevorzugt werden wenigstens die aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Abschnitte des Scheibenrades 1 zumindest an der einer Bremse zugewandten Seite mit einer hitzebeständigen und/oder reflektierenden Beschichtung versehen. Beispielsweise wird hierfür ein Lack verwendet, der auf reflektierenden Metallpartikeln basiert.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Scheibenrad

2

Radscheibe

3

Felgenbett

4

außenliegendes Felgenhorn

5

innenliegendes Felgenhorns

6

Befestigungsabschnitt

7

Durchgangsöffnung

8

Mittelloch

9

Speiche

10

Durchbruch

11

,

11

' Unidirektionalfaser-SMC Zuschnitt

12

Unidirektionalfaser-SMC Zuschnitt

13

,

13

' metallische Buchse

14

Radschraube

15

,

15

' außenliegende Kontaktfläche der Buchse

16

,

16

' innenliegende Kontaktfläche der Buchse

17

Stützscheibe

18

Durchgangsöffnung der Stützscheibe

19

Kreisring

20

,

20

' Formwerkzeug

21

Bohrung

22

metallischer Ring

23

stiftartiger Vorsprung
X Drehachse des Scheibenrades

Claims

1. Scheibenrad mit einem Felgenbett (3) und einer Radscheibe (2), das zumindest abschnittsweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Abschnitte wenigstens teilweise aus mit unidirektionalen Fasern verstärkten SMC-Zuschnitten (11, 11', 12) formgepreßt sind, wobei die mit unidirektionalen Fasern verstärkten SMC-Zuschnitte (11, 11', 12) jeweils eine Harzmatrix mit mindestens zwei übereinanderliegenden Faserschichten aus annähernd unidirektionalen, parallelen Verstärkungsfasern aufweisen, die sich durch ihre Faserrichtungswinkel unterscheiden.

2. Scheibenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern Multifilament-Kohlenstoffasern sind.

3. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern in jeder Schicht in ihrer Längserstreckung jeweils alle 10 bis 200 mm geschnitten sind, wobei die einzelnen Schnitte jeweils zwischen 0,5 mm und 20 mm breit sind und einen Versatz zu den Schnitten benachbarter Fasern aufweisen.

4. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzmatrix eine duromere Matrix ist, vorzugsweise ein Vinylesterharzsystem ist.

5. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unidirektionale Fasern in der Radscheibe (2) so gerichtet sind, daß die größten Biegefestigkeiten und -steifigkeiten unter einem Winkel von maximal +/-30° zur Radialrichtung liegen.

6. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unidirektionale Fasern in dem Felgenbett (3) des Scheibenrades (1) so gerichtet sind, daß sich die größten Festigkeiten und Steifigkeiten des Felgenbettes unter Biegebelastung in der Mantelfläche des Felgenbettes bei einem Winkel von maximal +/-45° zur Umfangserstreckung ergeben.

7. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (2) einen Befestigungsabschnitt (6) zur Ankopplung des Scheibenrades (1) an einen Aufbau aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt mit metallischen Buchsen (13) versehen ist, die sich durch den Befestigungsabschnitt (6) hindurcherstrecken, wobei die metallischen Buchsen (13) jeweils an einem Ende eine Kontaktfläche (15) für eine Radschraube und an dem anderen Ende eine Kontaktfläche (16) zur direkten Anlage gegen einen aufbauseitigen Radflansch aufweisen.

8. Scheibenrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenrad (1) ausschließlich mit den aufbauseitigen Kontaktflächen (16) der metallischen Buchsen (13) an einem Radflansch abstützbar ist.

9. Scheibenrad nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (13) eine Gestalt zur form- und/oder stoffschlüssigen Kraftübertragung aufweisen und derart dimensioniert sind, um im Befestigungsfall bei einer axialen Vorspannung eine maximale Druckspannung von 50 MPa auf die umliegenden Bereiche an dem Befestigungsabschnitt (6) auszuüben, der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellt ist.

10. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Befestigungsabschnitt (6) der Radscheibe (2) zur Ankopplung des Scheibenrades (1) an einen Aufbau ein Stützring (17) aus druckfestem Material, vorzugsweise aus Metall oder Keramik, angeordnet ist, zur Abstützung gegen einen aufbauseitigen Radflansch, wobei der Stützring (17) mit Durchgangsöffnungen (18) für Radschrauben versehen ist und das Scheibenrad (1) ausschließlich über den Stützring (17) gegen den aufbauseitigen Radflansch abstützbar ist.

11. Scheibenrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring zumindest (17) stoffschlüssig mit dem Befestigungsabschnitt (6) der Radscheibe (2) verbunden ist, der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellt ist.

12. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Befestigungsabschnitt (6) der Radscheibe (2) sowohl metallische Buchsen (13') als auch ein aufbauseitiger Stützring (17) zur Verbindung des Scheibenrades (1) mit einem aufbauseitigen Radflansch vorgesehen sind, die koaxiale Durchgangsöffnungen für Radschrauben aufweisen, wobei die Buchsen (13') an einem Ende eine Kontaktfläche (15') für eine Radschraube aufweisen und mit dem anderen Ende (16') bei angeschraubtem Rad form- und kraftschlüssig mit dem Stützring (17) gekoppelt sind.

13. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellte Befestigungsabschnitt (6) der Radscheibe (2) Durchgangsöffnungen (7) für Radschrauben aufweist, und daß an dem Befestigungsabschnitt (6) ein Kreisring (19) mit einem korrespondierenden Lochbild zur Abstützung der Köpfe der Radschrauben vorgesehen ist, wobei der Kreisring (19) Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit dem Unidirektionalfaser-SMC- Befestigungsabschnitt (6) aufweist.

14. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Felgenbett (3) ein äußeres Felgenhorn (4) aufweist, und daß ein außenliegender Abschnitt des Felgenhorns (4) durch einen metallischen Ring (22) gebildet wird, dessen Wanddicke das 0,1-fache bis Einfache der Wanddicke des Felgenhorns (4) beträgt, wobei der metallische Ring (22) das äußere Felgenhorn (4) komplett abbildet oder zumindest einen Teil seiner Außenkontur abbildet, und daß der metallische Ring (22) Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit einem Abschnitt des Scheibenrades (1) aufweist, der aus SMC mit unidirektionalen Verstärkungsfasern hergestellt ist.

15. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (2) durchgehend aus einem metallischen Werkstoff besteht, wohingegen das Felgenbett (3) zumindest teilweise aus einem Unidirektionalfaser- SMC hergestellt ist, und daß die Radscheibe (2) Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit dem aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Abschnitt des Felgenbettes (3) aufweist.

16. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit einem aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Abschnitt eine Vielzahl von Bohrungen (21) umfassen.

17. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur stoff- und formschlüssigen Verbindung mit einem aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Abschnitt eine Vielzahl von stiftartigen Vorsprüngen (23) umfassen.

18. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (2) ein- oder mehrteilig aus einem anderen Material als Unidirektionalfaser-SMC Material, vorzugsweise aus einer Leichtmetallegierung hergestellt ist, und die Radscheibe (2) mit einem aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Felgenbett (3) verschraubt ist.

19. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Abschnitte des Scheibenrades (1) zumindest an der einer Bremse zugewandten Seite mit einer hitzebeständigen und/oder reflektierenden Beschichtung, bevorzugt mit einem auf reflektierenden Metallpartikeln basierenden Lack versehen sind.

20. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellten Radscheibe (2) Speichen (9) und/oder Bereiche einer Radnabe als Hohlprofile ausgebildet sind, und daß dabei das von dem Unidirektionalfaser-SMC umschlossene Volumen eine geringere Dichte als 1,4 g/ccm aufweist.

21. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf der äußeren Sichtseite des Scheibenrades (1) flächendeckend oder abschnittsweise zusätzliche Dekor- oder Funktionselemente, vorzugsweise Reflektoren, Gewebestrukturen, Folien oder Kennzeichnungen tragende Elemente an aus Unidirektionalfaser-SMC hergestellte Abschnitte anlaminiert und/oder in diese einlaminiert sind.

22. Scheibenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Füll- oder Zusatzstoffe oder draht- oder folienartige Strukturen, alle vorzugsweise metallischer Art, in der Harzmatrix enthalten sind.

23. Verfahren zur Herstellung eines Scheibenrades (1) mit einem Felgenbett (3) und einer Radscheibe (2), das zumindest abschnittsweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht, bei dem in ein Formwerkzeug (20, 20') Zuschnitte (11, 11', 12) aus einem unidirektional gerichtete Verstärkungsfasern aufweisenden SMC eingelegt werden, die jeweils eine Harzmatrix mit mindestens zwei übereinanderliegenden Faserschichten aus annähernd unidirektionalen, parallelen Verstärkungsfasern, vorzugsweise Kohlefasern oder Glasfasern, aufweisen, wobei sich die Faserschichten durch ihre Faserrichtungswinkel unterscheiden, und wobei die Zuschnitte (11, 11', 12) derart angeordnet werden, daß die Unidirektionalfasern beanspruchungsorientiert ausgerichtet sind, und nachfolgend in dem Formwerkzeug (20, 20') eine Konsolidierung des Scheibenrades (1) oder von Abschnitten desselben unter Einwirkung von Wärme unter Druck vorgenommen wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Speichenrades (1) ein Formwerkzeug (20, 20') mit entsprechenden Formausnehmungen verwendet wird, in das streifenförmige Unidirektionalfaser- SMC-Zuschnitte (11, 11') in radialer Ausrichtung eingelegt werden, wobei sich die Unidirektionalfasern in einer Faserschicht des SMC im wesentlichen in Längsrichtung der Streifen (11, 11') erstrecken.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Radscheibe (2) eine auf die Anzahl der Speichen (9) abgestimmte Anzahl von Zuschnitten (11, 11') in das Formwerkzeug (20, 20') eingelegt wird, wobei die Anzahl der Zuschnitte (11, 11') bei einer ungeraden Speichenzahl kleiner als 14 gleich der Anzahl der Speichen (9) ist, die Anzahl der Zuschnitte (11, 11') bei einer geraden Speichenzahl kleiner als 15 die Hälfte der Speichenzahl beträgt.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Zuschnitt (12) im Radnabenbereich eingelegt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß geshreddertes oder gemahlenes Recyclat aus faserverstärktem Kunststoff im Gesamtverhältnis bis zu 40 Gewichtsprozent der Gesamtmasse des Unidirektionalfaser-SMC als Füllstoff zugesetzt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Elemente, insbesondere metallische oder keramische Elemente, in das Formwerkzeug (20, 20') eingelegt werden und während des Konsolidierungsvorgangs des Scheibenrades (1) stoff- und formschlüssig mit Abschnitten aus faserverstärktem Kunststoff verbunden werden.