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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Scheibenrad, auf dem ein Reifen befestigt ist.
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STAND DER TECHNIK
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Aus den veröffentlichten japanischen Patentanmeldungen
JP 2012-35 568 A ,
JP 2002-293 104 A und
JP S60-82 402 A ist ein aus einem Harzmaterial, z.B. einem faserverstärkten Kunststoff, hergestelltes Scheibenrad bekannt. Durch die Verwendung des Harzmaterials wird eine Gewichtsreduzierung des Scheibenrads erreicht, während die Festigkeit eines Bolzenlöcher aufweisenden, aus Harz bestehenden Bolzenbefestigungsteils des Scheibenrads dadurch gewährleistet wird, dass in den Bolzenbefestigungsteil Metalleinsätze eingebettet werden. Dabei offenbart die
JP 2012-35 568 A , die als nächstkommend angesehen wird, ein Scheibenrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Beim Formen des Scheibenrads werden das Harzelement und der Einsatz üblicherweise haftend miteinander verbunden. Aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten des Harzelements und des Einsatzes ergeben sich nach dem Formen des Scheibenrads aber übermäßige Eigenspannungen (Wärmeverzugsspannungen) im Harzelement. Um den Einfluss der Eigenspannungen gering zu halten, gilt ist es daher, den Flächenbereich, in dem das Harzelement und der Einsatz haftend miteinander verbunden sind, zu verkleinern. Andererseits wird bei einer Verkleinerung des Flächenbereichs, in dem das Harzelement und der Einsatz haftend miteinander verbunden sind, die Sicherstellung der Festigkeit des Bolzenbefestigungsteils schwierig, weil der Bolzenbefestigungsteil aufgrund einer übermäßigen Belastung während eines Fahrzustands des Fahrzeugs leicht verformt wird. Insbesondere für ein Rad mit einer großen Achsnabe, z.B. ein Rad zum Einbau eines In-Wheel- oder Radnabenmotors, ist der Durchmesser des Bolzenbefestigungsteils des Scheibenrads groß, wodurch das obige Problem noch mehr zutage tritt.
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Der vor dem Hintergrund des obigen Problems entstandenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Scheibenrad, in dem in einem Bolzenbefestigungsteil aus Harz, der ein Bolzenloch (Bolzenlöcher) aufweist, ein Metalleinsatz eingebettet ist, eine effektive technische Maßnahme zu entwickeln, um den Einfluss der nach dem Formen des Harzelements vorhandenen Eigenspannungen im Bolzenbefestigungsteil gering zu halten und die für den Bolzenbefestigungsteil erforderliche Festigkeit sicherzustellen.
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Um diese Aufgabe zu lösen, ist bei einem erfindungsgemäßen Scheibenrad in einem Bolzenbefestigungsteil aus Harz, der ein Bolzenloch aufweist, ein Metalleinsatz eingebettet, der eine Gegenfläche, einen Haftflächenbereich und einen Nichthaftflächenbereich aufweist. Der Einsatz weist die im Hauptanspruch erläuterten Merkmale auf. Da nicht die ganze Gegenfläche des Einsatzes am Harzelement des Bolzenbefestigungsteils haftet, ist der Einfluss der Eigenspannungen im Harzelement nach dem Formen des Scheibenrads geringer. Da der Nichthaftflächenbereich andererseits das Harzelement stützen kann, wenn es verformt wird, kann die Stützstruktur des Nichthaftflächenbereichs eine mit einer Verkleinerung des Haftflächenbereichs einhergehende geringere Festigkeit kompensieren. Folglich lässt sich die erforderliche Festigkeit des Bolzenbefestigungsteils selbst dann sicherstellen, wenn die Größe des Haftflächenbereichs zwischen dem Harzelement des Bolzenbefestigungsteils und dem Einsatz verkleinert wird.
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Erfindungsgemäß ist der Nichthaftflächenbereich des Einsatzes in einem definierten Abstand gegenüber dem Harzelement des Bolzenbefestigungsteils angeordnet und kommt der Nichthaftflächenbereich mit dem Harzelement in Kontakt, wenn das Harzelement verformt wird. Dementsprechend lässt sich der Zeitpunkt der Abstützung des Harzelements des Bolzenbefestigungsteils in Abhängigkeit vom Ausmaß der Verformung des Harzelements festlegen, wodurch sich eine Struktur realisieren lässt, die eine Verformung des Harzelements zulässt und nur bei Bedarf eine Last des Harzelements aufnehmen kann.
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Vorzugsweise ist gemäß einem anderen Aspekt des erfindungsgemäßen Scheibenrads in Umfangsrichtung des Scheibenrads eine Vielzahl von Bolzenlöchern ringförmig angeordnet und ist jedem Harzelement eines einem Bolzenloch entsprechenden Bolzenbefestigungsteils ein Einsatz zugeordnet. Im Vergleich zu dem Fall, in dem ein einziger Einsatz einem Harzelement eines einzigen, einer Vielzahl von Bolzenlöchern gemeinsamen Bolzenbefestigungsteils zugeordnet ist, kann gemäß diesem Aspekt die Größe des Haftflächenbereichs zwischen dem Harzelement und dem Einsatz verkleinert und der Einfluss der Eigenspannungen im Harzelement nach dem Formen des Scheibenrads gering gehalten werden.
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Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Scheibenrad gemäß einem anderen Aspekt eine zylindrische Felge, eine mit der Felge verbundene scheibenförmige Radschüssel und einen Nabenteil auf, der die Bolzenlöcher aufweist und gegenüber einer Achsnabe der Radschüssel angeordnet ist, wobei in den Bolzenlöchern an der Achsnabe vorgesehene Befestigungsbolzen aufgenommen sind. Gemäß diesem Aspekt kann bezüglich des am Nabenteil innerhalb der Radschüssel des Scheibenrads vorgesehenen Bolzenbefestigungsteils der Einfluss der Eigenspannungen im Harzelement nach dem Formen des Scheibenrads gering gehalten und die erforderliche Festigkeit sichergestellt werden.
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Vorzugsweise weist die Radschüssel gemäß einem anderen Aspekt des erfindungsgemäßen Scheibenrads eine Vielzahl von Speichenteilen auf, die vom Nabenteil radial ausgehen. Vorzugsweise wird jeder (auch als „geteilter Einsatz“ bezeichneter) Einsatz, der einem der Bolzenlöcher zugeordnet ist, von einem Hohlraum des Nabenteils aus in einem Hohlraum eines Speichenteils angeordnet, und weist jeder Einsatz ein in einem Anordnungsbereich des Nabenteils ausgebildetes Durchgangsloch auf, das einen Teil des Bolzenlochs bildet. In diesem Fall ist der an der Achsnabe vorgesehene Befestigungsbolzen in dem Durchgangsloch des jeweiligen Einsatzes (geteilten Einsatzes) aufgenommen, wenn der Befestigungsbolzen in dem Bolzenloch aufgenommen ist. Folglich lässt sich jeder Einsatz mittels eines Befestigungsbolzens und einer Mutter am Bolzenbefestigungsteil befestigen.
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Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Scheibenrad gemäß einem anderen Aspekt eine zylindrische Felge, eine von der Felge getrennt ausgebildete scheibenförmige Radschüssel und einen die Bolzenlöcher aufweisenden Umfangsteil innerhalb der Radschüssel auf, und ist in jedem Bolzenloch ein Befestigungsbolzen zur Befestigung der Felge an der Radschüssel aufgenommen. im Besonderen kann gemäß diesem Aspekt bezüglich des am Umfangsteil vorgesehenen Bolzenbefestigungsteils innerhalb der Radschüssel des Scheibenrads der Einfluss der Eigenspannungen im Harzelement nach dem Formen des Scheibenrads gering gehalten und die erforderliche Festigkeit sichergestellt werden.
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Wie oben dargestellt, kann bei dem erfindungsgemäßen Scheibenrad, bei dem in den Bolzenbefestigungsteilen aus Harz, die die Bolzenlöcher aufweisen, die Metalleinsätze eingebettet sind, der Einfluss der Eigenspannungen nach dem Formen des Harzelements des Bolzenbefestigungsteils verringert und die erforderliche Festigkeit des Bolzenbefestigungsteils sichergestellt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht eines Scheibenrads 101 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 2 ist eine Ansicht, die eine Querschnittsstruktur bezüglich einer A-A-Linie eines Bolzenbefestigungsteils 110 des in 1 gezeigten Scheibenrads 101 zeigt.
- 3 ist eine Ansicht, die einen Verformungszustand des Harzelements 111 in der Bolzenbefestigungsteil 110 des in 2 gezeigten Scheibenrads 101 schematisch zeigt.
- 4 ist eine Draufsicht eines Scheibenrads 201 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden mit Hilfe der Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Scheibenrad 101. Auf dem Scheibenrad 101 sitzt ein Reifen T, wodurch ein Rad W zur Montage an einem Fahrzeug zusammengestellt ist. Das Scheibenrad 101 hat eine Felge 102, die den Reifen T trägt, und eine mit der Felge 102 verbundene Scheibe oder Radschüssel 103. Das Scheibenrad 101 hat damit eine sogenannte „einteilige Struktur“. Des Weiteren weist die Radschüssel 103 einen auf einer (nicht gezeigten) Achsnabe befestigten Nabenteil 104 und Speichenteile 105 auf, die radial vom Nabenteil 104 ausgehen. Die Radschüssel 103 kann von der Bauart einer Scheibe ohne Speichenteile 105 sein. Am Nabenteil 104 ist in Umfangsrichtung der Radschüssel 103 (Umfangsrichtung des Scheibenrads) eine Vielzahl von Bolzenbefestigungsteilen 110 konzentrisch und ringförmig angeordnet. In jedem Bolzenbefestigungsteil 110 ist ein Bolzenloch 106 ausgebildet. Jeder einer Vielzahl von an der Achsnabe vorgesehenen Befestigungsbolzen 107 wird durch ein Bolzenloch 106 geführt. Jeder in einem Bolzenloch 106 aufgenommene Befestigungsbolzen 107 wird mittels einer Mutter an einem jeweiligen Bolzenbefestigungsteil 110 befestigt. Jedes Bolzenloch 106 und jedes Bolzenbefestigungsteil 110 entspricht einem „Bolzenloch“ bzw. einem „Bolzenbefestigungsteil“ der Erfindung. Zu beachten gilt, dass bei einem Rad W, das durch die von einem Radnabenmotor erzeugte Antriebskraft angetrieben wird, der Durchmesser des Bolzenbefestigungsteils 110 des Scheibenrads 101 aufgrund der größeren Achsnabe groß ist und der Lochkreisdurchmesser (der Durchmesser des in 1 gezeigten Lochkreises) des Nabenteils 104 zweckmäßig eine Größe im Bereich von 150 bis 250 mm hat.
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Das Scheibenrad 101 besteht hauptsächlich aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) als Harzmaterial. Jedem der Vielzahl von Bolzenbefestigungsteilen 110 der Radschüssel 103 ist ein (auch als „geteilter Einsatz“ bezeichneter) Metalleinsatz 120 zugeordnet, der in dem jeweiligen Bolzenbefestigungsteil 110 eingebettet ist. Jeder Einsatz 120 entspricht einem „Einsatz“ der Erfindung. Jeder Einsatz 120 wird von der Innenseite (hohl) des Nabenteils 104, das die Bolzenlöcher 106 aufweist, ausgehend in einem Innenraum (hohl) einer Speiche 105 angeordnet. Der Einsatz 120 besteht üblicherweise aus einer leichten Legierung, z.B. einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Der Einsatz 120 lässt im Sinne einer effektiven Gewichtsreduzierung die Herstellung des Scheibenrads 101 aus einem Harzmaterial zu und sieht eine effektive Steigerung der Festigkeit des Bolzenbefestigungsteils 110 vor.
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Der „kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff‟ ist ein Verbundwerkstoff, bei dem Kohlenstofffasern in eine Harzmatrix eingebettet sind. Übliche Beispiele für „Kohlenstofffasern“ sind diesem Fall Kohlenstofffasern auf PAN-Basis (auf Basis von Polyacrylnitril) die erhalten werden durch Karbonisieren einer PAN-Vorstufe (Polyacrylnitrilfaser), Kohlenstofffasern auf Pechbasis, die erhalten werden durch Karbonisieren einer Pechvorstufe (Pechfasern hergestellt aus Kohlenteer, oder schwerflüchtigen Erdölbestandteilen als einem Bestandteil), und dergleichen. Zur Herstellung des Scheibenrads 101 unter Verwendung des Kohlenstofffasern-Verbundwerkstoffs kann üblicherweise ein Vakuumdruckverfahren eingesetzt werden. Die Einsätze 120 werden im Besonderen zwischen zwei Metallformen angeordnet, auf denen jeweils eine Harzlage bestehend aus einem Prepreg (ein lagenförmiges, teilweise ausgehärtetes Zwischenmaterial aus einem mit Kohlenstofffasern imprägnierten wärmehärtendes Harz zur Formung) aufgetragen ist; eingeschlossene Luft, flüchtige Bestandteile, etc. werden durch Vakuumerzeugung in einem Autoklaven beseitigt; anschließend werden die Harzlagen durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung ausgehärtet. In diesem Fall werden die Harzlagen und Einsätze 120 durch einen dazwischen aufgetragenen Kleber oder ohne Verwendung eines Klebers durch die Wärmeeinwirkung während der Formgebung miteinander verbunden
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Bezüglich der Querschnittsstruktur des Bolzenbefestigungsteils 110 der Radschüssel 103 wird auf 2 Bezug genommen. Zu beachten gilt, dass in 2 und den anderen Zeichnungen ein Pfeil X1 die bezüglich des Fahrzeugs äußere Seite des Rades W (außen) und ein Pfeil X2 die bezüglich des Fahrzeugs innere Seite des Rades W (innen) zeigt. Des Weiteren zeigt ein Pfeil Y1 die radial innere Seite des Rades W (innen) und ein Pfeil Y2 die radial äußere Seite des Rades W (außen) zeigt. Eine erste Richtung in Richtung der Pfeile X1, X2 entspricht daher einer Radbreitenrichtung des Scheibenrads 101, während eine zweite Richtung in Richtung der Pfeile Y1, Y2 einer Radradialrichtung des Scheibenrads 101 entspricht.
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Der Bolzenbefestigungsteil 110 weist in Radbreitenrichtung des Scheibenrads 101 zwei lagen- oder schichtförmige Harzelemente 111 und 112 aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) auf (auch als „außenseitiges Harzelement 111“ und „innenseitiges Harzelement 112“ bezeichnet). Diese beiden Harzelemente 111 und 112 sind durch einen Hohlraum 113, in dem der Einsatz 120 angeordnet ist, gegenüberliegend angeordnet. In dem Hohlraum 113 kann ein Schaumelement oder dergleichen vorgesehen sein, der Hohlraum 113 kann aber auch ein hohler Raum sein, in dem bis auf die Einsätze 120 nichts Weiteres aufgenommen ist. Das Bolzenloch 106 jedes Bolzenbefestigungsteils 110 besteht aus durch die beiden Harzelemente 111 und 112 hindurch ausgebildeten Durchgangslöchern und einem in Flucht mit den Durchgangslöchern der Harzelemente 111 und 112 (siehe 2) durch den Einsatz 120 hindurch ausgebildeten Durchgangsloch. Das Durchgangsloch im Einsatz 120 ist damit ein Teil des Bolzenlochs, in das ein Befestigungsbolzen 107 eingeführt wird. Die Bolzenlöcher für die Befestigungsbolzen 107 sind demgemäß in den beiden Harzelementen 111, 112 und im Einsatz 120 vorgesehen. Jeder an der Achsnabe vorgesehene Befestigungsbolzen 107 wird durch eines der Durchgangslöcher der Einsätze (geteilte Einsätze) geführt, wenn er in er in eines der Bolzenlöcher 106 eingeführt wird. Jeder Einsatz 120 lässt sich daher mittels eines Befestigungsbolzens 107 und einer Mutter an einem der der Bolzenbefestigungsteile 110 befestigen.
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Die beiden Harzelemente 111 und 112 sind mit dem Einsatz 120 haftend verbunden. Im Besonderen weist eine Gegenfläche (Vorderfläche) 121 des Einsatzes 120 einen mit dem Harzelement 111 verbundenen bzw. am Harzelement 111 haftenden Haftflächenbereich 121a und einen Nichthaftflächenbereich 121b auf. Der Nichthaftflächenbereich 121b erstreckt sich vom Haftflächenbereich 121a aus bezüglich des Scheibenrads 101 radial nach außen (in Richtung des Pfeils Y2 in 2), ohne jedoch am Harzelement 111 zu haften. Die Gegenfläche 121 des Einsatzes 120 ist demgemäß aus dem Haftflächenbereich 121a und dem Nichthaftflächenbereich 121b zusammengesetzt, wobei ein radial innenseitiger Flächenbereich dem am Harzelement 111 haftenden Haftflächenbereich 121a und ein radial außenseitiger Flächenbereich dem nicht am Harzelement 111 haftenden Nichthaftflächenbereich 121b entspricht. Folglich haftet eine Gegenfläche 111a des Harzelements 111 in einem radial innenseitigen Flächenbereich am Haftflächenbereich 121a des Einsatzes 120. In einem radial außenseitigen Flächenbereich haftet die Gegenfläche 111a des Harzelements 111 dagegen nicht an dem vom Haftflächenbereich 121a ausgehenden Nichthaftflächenbereich 121b. Der Nichthaftflächenbereich 121b des Einsatzes 120 liegt im Besonderen in einem definierten Abstand 130 in Radbreitenrichtung des Scheibenrads 101 gegenüber dem Gegenflächenbereich 111a des Harzelements 111. Der definierte Abstand 130 bildet einen Hohlraum, in dem Nichts enthalten ist. Ähnlich dazu weist die andere Gegenfläche (Rückfläche) 122 des Einsatzes 120 einen am Harzelement 112 haftenden Haftflächenbereich 122a und einem nicht am Harzelement 112 haftenden Nichthaftflächenbereich 122b auf. Der Nichthaftflächenbereich 122b erstreckt sich vom Haftflächenbereich 122a aus bezüglich des Scheibenrads 101 radial nach außen (in Richtung des Pfeils Y2 in 2). Die andere Gegenfläche 122 des Einsatzes 120 ist daher aus dem Haftflächenbereich 122a und dem Nichthaftflächenbereich 122b zusammengesetzt, wobei ein radial innenseitiger Flächenbereich dem am Harzelement 112 haftenden Haftflächenbereich 122a und ein radial außenseitiger Flächenbereich dem nicht am Harzelement 112 haftenden Nichthaftflächenbereich 121b entspricht. Das Harzelement 112 haftet daher in dem radial innenseitigen Flächenbereich am Haftflächenbereich 122a des Einsatzes 120, es haftet aber in dem radial außenseitigen Flächenbereich nicht an dem von dem Haftflächenbereich 122a ausgehenden Nichthaftflächenberiech 122b. Der Nichthaftflächenbereich 122b des Einsatzes 120 ist im Besonderen gegenüber dem Gegenflächenbereich 112a des Harzelements 112 angeordnet und in Radbreitenrichtung des Scheibenrads 101 in engem Kontakt mit dem Gegenflächenbereich 112a des Harzelements 112. Die Gegenflächen 121 und 122, die Haftflächenbereiche 121a und 122a und die Nichthaftflächenbereiche 121b und 122b entsprechen jeweils einer „Gegenfläche“, einem „Haftflächenbereich“ bzw. einem „Nichthaftflächenbereich“ der Erfindung.
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Die beiden Harzelemente 111 und 112 haben einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten (im Besonderen Längenausdehnungskoeffizienten) als der Einsatz 120 mit der Folge, dass die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten nach dem oben erwähnten Formgebungsprozess übermäßige Eigenspannungen (Wärmespannungen) in den Harzelementen 111 und 112 verursachen. Angesichts dessen sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform innerhalb der Gegenfläche 121 des Einsatzes 120 nur der Haftflächenbereich 121a und innerhalb der Gegenfläche 122 des Einsatzes 120 nur der Haftflächenbereich 122a für eine Haftung am Harzelement 111 bzw. 112 konfiguriert. Die Gegenflächen 121 und 122 des Einsatzes 120 sind demnach nicht vollständig haftend. Folglich kann der Haftflächenbereich (Haftlänge und Größe des Haftflächenbereichs) zwischen dem Einsatz 120 und den Harzelementen 111, 112 verkleinert werden, wodurch sich der Einfluss der in den Harzelementen 111, 112 nach dem Formen des Scheibenrads verursachten Eigenspannungen verringern lässt.
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Mit einer Verkleinerung des Haftflächenbereichs zwischen dem Einsatz 120 und dem jeweiligen Harzelement 111,112 wird es aber schwieriger, die erforderliche Festigkeit des Bolzenbefestigungsteil 110 sicherzustellen. Wie es in 3 gezeigt ist, neigt der gegenüber dem Nichthaftflächenbereich 121b des Einsatzes 120 liegende Gegenflächenbereich 111a des außenseitigen Harzelements 111 in einem Fahrzustand des Fahrzeugs unter einer Last in Radbreitenrichtung zu einer Biegung und Verformung in Richtung des Pfeils X2 (in der durch einen weißen Pfeil gezeigten Richtung), so dass einer Verringerung der Festigkeit während der Verformung des Gegenflächenbereichs 111a Rechnung zu tragen ist. Angesichts dessen hat in der vorliegenden Ausführungsform der Nichthaftflächenbereich 121b des Einsatzes 120 die Funktion, eine durch die Verformung des Gegenflächenbereichs 111a des außenseitigen Harzelements 111 verursachte Last aufzunehmen (d.h. die Funktion, den Gegenflächenbereich 111a zu stützen). Ähnlich dazu hat der Nichthaftflächenbereich 122b des Einsatzes 120 die Funktion, eine durch die Verformung des Gegenflächenbereichs 112a des innenseitigen Harzelements 112 verursachte Last aufzunehmen (d.h. die Funktion, den Gegenflächenbereich 112a zu stützen). In diesem Fall wird eine auf eine Verkleinerung des Haftflächenbereichs zwischen dem Harzelement 111, 112 und dem Einsatz 120 zurückzuführende Verringerung der Festigkeit durch die Stützstruktur der Gegenflächenbereich 111a, 112a der Nichthaftflächenbereiche 121b, 122b kompensiert. Folglich lässt sich bei dem im Nabenteil 104 innerhalb der Radschüssel 103 vorgesehenen Bolzenbefestigungsteil 110 trotz einer Verkleinerung des Haftflächenbereichs zwischen den Harzelementen 111, 112 und dem Einsatz 120 die erforderliche Festigkeit des Bolzenbefestigungsteils 110 noch sicherstellen.
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Im Besonderen kommt der Nichthaftflächenbereich 121b des Einsatzes 120 bei einer Biegeverformung des Gegenflächenbereichs 111a des außenseitigen Harzelements 111 um einen vorgegebenen Betrag in Richtung des Pfeils X2 in Kontakt mit dem Gegenflächenbereich 111a, wodurch er eine auf die Verformung des Gegenflächenbereichs 111a zurückzuführende Last aufnimmt. In diesem Fall kann der Einsatz 120 den Zeitpunkt der Abstützung des Harzelements 111 entsprechend dem Ausmaß der Verformung des Harzelements 111 regeln, wodurch sich eine Struktur realisieren lässt, die eine Verformung des Harzelements 111 zulässt und in der Lage ist, nur bei Bedarf eine Last des Harzelements 111 aufzunehmen.
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Zu beachten gilt, dass bei einem Rad W mit einem integrierten Radnabenmotor, einem speziellen Rad mit einer großen Achsnabe, der Lochkreisdurchmesser des Nabenteils 104 größer ist als für ein normales Rad ist (z.B. zwischen 150 und 250 mm liegt). Für ein derartiges Rad wird der Haftflächenbereich des Harzelements 111 und des Einsatzes 120 (im Besonderen die Umfangslänge des Haftflächenbereichs) größer. Dementsprechend wird in diesem Fall, wie es in 1 gezeigt ist, vorzugsweise eine Struktur (Struktur des geteilten Einsatzes) verwendet, bei der jeder Einsatz 120 dem Harzelement 111 jeweils eines einem der Bolzenlöcher 106 entsprechenden Bolzenbefestigungsteils 110 zugeordnet ist. Im Vergleich zu einer Struktur, bei der für ein Harzelement eines Bolzenbefestigungsteils, das üblicherweise für eine Vielzahl von Bolzenlöchern 106 verwendet wird, genau ein Einsatz 120 vorgesehen ist, lässt sich bei dieser Struktur der Haftflächenbereich zwischen dem Harzelement 111 und dem Einsatz 120 verkleinern, um den Einfluss der Eigenspannungen im Harzelement 111 nach dem Formen des Scheibenrads gering zu halten. Andererseits muss der durch die Verwendung der Struktur des geteilten Einsatzes verursachte Verringerung der Festigkeit des Bolzenbefestigungsteils 110 deswegen nicht Rechnung getragen werden, weil die Verringerung der Festigkeit durch die oben erwähnte Stützstruktur des Nichthaftflächenbereichs 121b des Einsatzes 120 kompensiert wird. Außerdem wird, wenn der Nabenteil 104 einen großen Durchmesser hat, die Last in Radbreitenrichtung, die der Gegenflächenbereich 111a des Harzelements 111 im Fahrzustand des Fahrzeugs erfährt, groß. Der Nichthaftflächenbereich 121b des Einsatzes 120 kann diese Last aber zuverlässig aufnehmen, so dass sie kein Problem darstellt.
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Als Nächstes wird mit Hilfe von 4 ein Fall beschrieben, bei dem das oben dargestellte Scheibenrad 101 statt der „einteiligen Struktur“ eine „zweiteilige Struktur“ oder „dreiteilige Struktur“ hat. Zu beachten gilt, dass denjenigen der in 4 gezeigten Elemente, die mit den Elementen in 1 vergleichbar sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind. Bei dem Scheibenrad 201 gemäß dem abgewandelten Beispiel sind die Felge 102 und die Radschüssel 103 getrennt ausgebildet und Befestigungsbolzen 109 (auch als „Steckbolzen“ bezeichnet) zur Befestigung der Felge 102 an der Radschüssel 103 durch am Umfangsteil 103a der Radschüssel 103 vorgesehene Bolzenlöcher 108 geführt. Am Umfangsteil 103a sind eine Vielzahl von Bolzenbefestigungsteilen 210 konzentrisch und ringförmig in Umfangsrichtung der Radschüssel 103 (in Umfangsrichtung des Scheibenrads) vorgesehen. In jedem Bolzenbefestigungsteil aus Harz 210, der ein Bolzenloch 108 aufweist, ist ein Metalleinsatz 220 eingebettet. Die Bolzenlöcher 108, die Bolzenbefestigungsteile 210 und die Einsätze 220 entsprechen jeweils einem erfindungsgemäßen „Bolzenloch“, „Bolzenbefestigungsteil“ bzw. „Einsatz“. Obwohl der Bolzenbefestigungsteil 210 nicht besonderer Weise dargestellt ist, entspricht er in der Querschnittsstruktur dem in 2 gezeigten Bolzenbefestigungsteil 110. Somit lässt sich bezüglich des am Umfangsteil 103a innerhalb der Radschüssel 103 des Scheibenrads 201 vorgesehenen Bolzenbefestigungsteils 210 der Einfluss der Eigenspannungen im Harzelement nach dem Formen des Scheibenrads gering halten und die erforderliche Festigkeit sicherstellen. Zu beachten gilt, dass das in 4 gezeigte Scheibenrad 201 ein Scheibenrad ist, bei dem die Erfindung sowohl am Bolzenbefestigungsteil 110 als auch am Bolzenbefestigungsteil 210 Anwendung findet. Die Erfindung kann aber auch nur für die Struktur des Bolzenbefestigungsteils 210 angewendet werden.
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Beispielsweise sind folgende Ausführungsformen möglich, in denen die oben beschriebenen Ausführungsformen Anwendung finden.
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In dem Bolzenbefestigungsteil 110 der oben beschriebenen Ausführungsform wird jeder Einsatz 120 von der Innenseite des Nabenteils 104 her in einem Speichenteil 105 angeordnet. Erfindungsgemäß kann aber eine Struktur realisiert werden, die der für den Bolzenbefestigungsteil 110 erforderlichen Festigkeit und dem für das Scheibenrad 101 erforderlichen Gewicht Rechnung trägt. Ist beispielsweise eine Erhöhung der Festigkeit des Bolzenbefestigungsteils 110 erwünscht, so kann eine Struktur verwendet werden, bei der der der Anordnungsflächenbereich der Einsätze 120 im Speichenteil 105 vergrößert wird. Ist dagegen eine Reduzierung des Gewichts des Scheibenrads 101 erwünscht, so kann eine Struktur verwendet werden, bei der der Anordnungsflächenbereich jedes Einsatzes 120 im Speichenteil 105 verkleinert wird, oder bei dem nicht jeder Einsatz 120 im Speichenteil 105 angeordnet ist.
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In dem Bolzenbefestigungsteil 110 der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Abstand 130 zwischen dem Nichthaftflächenbereich 121b des Einsatzes 120 und dem Gegenflächenbereich 111a des Harzelements 111 ein Hohlraum. Erfindungsgemäß kann in dem Abstand 130 jedoch ein Schaumelement oder dergleichen zur Dämpfung eines Aufpralls bei einer Verformung angeordnet sein. Alternativ dazu kann eine Struktur verwendet werden, bei kein Abstand 130 vorhanden ist und der Nichthaftflächenbereich 121b des Einsatzes 120 und der Gegenflächenbereich 111a des Harzelements 111 von Anfang an in einem engen Kontakt miteinander sind. Bei Bedarf kann außerdem auch zwischen dem Nichthaftflächenbereich 122b des Einsatzes 120 und dem Gegenflächenbereich 112a des Harzelements 112 ein Abstand ähnlich dem Abstand 130 vorgesehen sein.
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Bei den Scheibenrädern 101 und 201 der oben beschriebenen Ausführungsformen wird eine Struktur (die Struktur des geteilten Einsatzes) verwendet, bei der einem genau einem Bolzenloch 106, 108 entsprechenden Bolzenbefestigungsteil 110, 210 ein eigener Einsatz 120, 220 zugeordnet ist. Erfindungsgemäß kann aber auch ein einziger Einsatz einem einzigen, einer Vielzahl von Bolzenlöchern gemeinsamen Bolzenbefestigungsteil zugeordnet sein.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wurden die Scheibenräder 101, 201 beschrieben, die im Wesentlichen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt sind. Die Scheibenräder können jedoch auch aus einem anderen Harzmaterial hergestellt sein. Beispielsweise kann die Erfindung auf ein Scheibenrad angewendet werden, welches im Wesentlichen aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFRP) besteht, bei dem Glasfasern in eine Harzmatrix eingebettet sind.
