DE4129733A1 - Harzrad - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Harzrad und insbesondere ein leichtes Harzrad, welches zur Massenproduktion geeignet ist und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie Stoßfestigkeit, Biegefestigkeit, Steifheit, Wärmebeständigkeit, Ermüdungsbestän­ digkeit und Kriechfestigkeit, aufweist.

Von Rädern werden Autoräder im allgemeinen aus Stahl oder Leicht­ metallegierungen, wie Aluminiumlegierungen und Magnesiumlegierun­ gen, hergestellt.

Stahlräder werden mittels Pressen oder Walzprofilieren gefertigt. Die geformten Räder schwanken stark in den beabsichtigten Abmes­ sungen. Insbesondere die Rundheit der Wulstauflage des Radkranzes weicht häufig von dem gewünschten Wert ab. Des weiteren sind Stahlräder schwer und folglich nicht erwünscht, da alle Fahrzeug­ teile darauf abzielen, im Gewicht reduziert zu werden.

Im Gegensatz dazu werden Räder aus Leichtmetallegierungen mit stabilen Abmessungen gefertigt. Außerdem sind diese Räder viel leichter als Stahlräder. Das heißt, das Gewicht von Leichtme­ tallegierungsrädern ist ein Drittel dessen von Stahlrädern. Die Materialien der Leichtmetallegierungsräder kosten jedoch drei­ bis fünfmal soviel wie die Materialien der Stahlräder. In dieser Hinsicht sind Leichtmetallegierungsräder sehr kostspielig.

In den letzten Jahren wurde ein Schwerpunkt auf Energieersparnis gerichtet. Zur Erzielung dieser Ersparnis ist es außerordentlich wichtig, das Gewicht der Kraftfahrzeugteile zu reduzieren. Insbe­ sondere ist es erforderlich, ungefederte Bauteile, wie Räder in ihrem Gewicht zu verringern, um die Kraftstoffausnutzung und die Steuerbarkeit zu verbessern.

Unter diesen Umständen wurde vor kurzem ein Harzrad vorgeschla­ gen, welches zufriedenstellend leicht ist, stabil geformt werden kann und wirtschaftlich herzustellen ist. Dieses Harzrad besteht hauptsächlich aus einem faserverstärkten Kunststoff, d. h. einem mit kurzen oder langen Fasern verstärkten Harz. Das Harzrad ist leichter und kann mit größerer Stabilität geformt werden als das Metallrad. Zusätzlich sind Harzräder zur Massenproduktion geeig­ net. Daher können die Herstellungkosten reduziert werden. Des weiteren wird erwartet, daß das Harzrad ausgezeichnet in seiner Färbbarkeit und anderen Designfaktoren ist. Es ist erforderlich, das ein solches Harzrad folgende Eigenschaften aufweist: 1. hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen, um Zerstörung zu verhindern; 2. nur geringes Kriechen, um zu verhindern, daß sich der Reifen von dem Rad löst; 3. hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber der von der Bremstrommel produzierten Wärme; 4. ausgezeichnete Gleichförmigkeit, da das Rad eines der wich­ tigsten Teile des Fahrzeugs ist, kann es nicht verwendet wer­ den, wenn das geformte Rad ungleichmäßig ist oder einen De­ fekt aufweist; 5. Herstellung in Massenproduktion.

Die obere Hälfte eines Rades nach Stand der Technik ist in Fig. 4 dargestellt. Das Rad umfaßt einen Radkranz 1 und eine mit einem Nabenbolzenloch 3 versehene Scheibe 2. Kommerziell erhält­ liche Aluminiumräder werden hinsichtlich der Konstruktion grob in zwei Hauptklassen eingeteilt: 1. ein einteiliges Rad, welches durch integrales Formen des Rad­ kranzes 1 und der Scheibe 2 hergestellt wird; und 2. ein zweiteiliges Rad, welches durch getrenntes Formen des Radkranzes 1 und der Scheibe 2 und anschließendem Verbinden dieser Teile mittels Metallbolzen hergestellt wird. Das zwei­ teilige Rad hat den großen Vorteil, daß durch Verändern der Form der Scheibe 2 unter Beibehaltung der Konstruktion des Radkranzes 1 verschiedene Radkombinationen angeboten werden können. Das zweiteilige Rad muß jedoch überlappende Bereiche aufweisen, da der Radkranz 1 und die Scheibe 2 miteinander verbunden werden. Des weiteren ist das zweiteilige Rad schwe­ rer als das einteilige Rad, da die überlappenden Bereiche mittels Metallbolzen miteinander verbunden werden.

Natürlich ist das geringe Gewicht des Harzrades sein wichtigster Verkaufsgrund. Um diesen Vorzug zu verwerten, sollte jede Kon­ struktion die das Gewicht erhöht soweit wie möglich vermieden werden. Daher weist das Harzrad nach Stand der Technik gegenwär­ tig die Form eines einteiligen Rades auf, sei es mittels Spritz­ gießen oder Formpressen hergestellt.

Wenn das Harzrad nach Stand der Technik mittels Formpressen her­ gestellt wird, werden die Fasern zum Zeitpunkt des Formens rela­ tiv wenig beschädigt. Daher besitzt das geformte Rad ausgezeich­ nete Steifheit, Festigkeit und andere Eigenschaften. Zusätzlich weist das geformte Rad eine gute Wärmebeständigkeit und eine gu­ te Kriechfestigkeit auf, da das verwendet Harz im wesentlichen aus einem wärmehärtbaren Harz besteht. Dieses Formungsverfahren ist jedoch ungeeignet für das Formen einer komplexen Gestalt, wie ein Rad, dessen Wanddicke von Ort zu Ort wesentlich va­ riiert. Des weiteren ist die Produktivität wegen des langen Formzyklusses gering.

Im Gegensatz dazu ist die Produktivität des Spritzgießverfahrens ausgezeichnet und reduziert die Herstellungskosten. Die Festig­ keit der mittels Spritzgießen hergestellten Produkte entspricht jedoch im allgemeinen einem Drittel bis einem Fünftel der Fe­ stigkeit von mittels Formpressen hergestellten Produkten. Insbe­ sondere, wenn die Harze geknetet werden oder fließen, werden die Fasern beschädigt oder fließen. In diesem Falle werden die Fa­ sern oder Moleküle orientiert, oder eine Schweißnaht wird an der Stelle gebildet, an der sich zwei Harzmassen treffen. Als eine Auswirkung werden die physikalischen Eigenschaften des Materials des geformten Produkts ungleichmäßig oder verschlechtern sich und fünren zu einer Verringerung der Festigkeit. Besonders in dem Fall eines Rades treten Schweißnähte häufig auf, teilweise deshalb, da die Scheibe mit zahlreichen dekorativen Löchern zur Steigerung des Kühleffektes und aus ästhetischen Gründen verse­ hen ist, und teilweise deshalb, da Bolzenlöcher zur Verbindung mit der Trommel des Fahrzeugkörpers existieren. Wegen des häufi­ gen Auftretens von Schweißnähten, wurden Harzräder bisher weder in der Praxis mittels Spritzgießen hergestellt, noch wurden mit­ tels Spritzgießen hergestellte Harzräder auf den Markt gebracht.

Im Hinblick auf die obengenannten Probleme mit den Rädern nach Stand der Technik ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfin­ dung ein Harzrad zu schaffen, welches ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, z. B. Stoßfestigkeit, Biegefestigkeit, Steifheit, Wärmebeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Kriechfestigkeit, welches wirtschaftlich herzustellen ist und in Massenproduktion hergestellt werden kann.

Insbesondere ist es ein Gegenstand der Erfindung ein Harzrad zu schaffen, welches leicht ist und ausgezeichnete Festigkeit, ins­ besondere Eigenschaften, wie Biegefestigkeit, Stoßfestigkeit, Steifheit, Wärmebeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Kriechfestigkeit, aufweist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Harzrad zu schaffen, welches gleichmäßige physikalische Eigenschaften auf­ weist und nur wenig in der Qualität unter den kommerziell herge­ stellten Produkten schwankt.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Harzrad zu schaffen, welches zur Massenproduktion geeignet ist und bil­ lig hergestellt werden kann.

Es ist noch ein anderer Gegenstand der Erfindung, ein Harzrad zu schaffen, welches in zwei oder mehr Teile unterteilt ist, so daß verschiedene Sorten konstruiert werden können.

Das erfindungsgemäße Harzrad besteht aus zwei oder mehreren mit­ einander verbundenen geformten Teilen. Die einzelnen Teile wer­ den separat geformt, und dann wird eines von ihnen in das andere oder die anderen geschraubt, so daß sie zusammengefügt werden. Etwas präziser werden zwei unabhängige Teile unter einem gegebe­ nen Winkel in entgegengesetzten Richtungen gedreht, so daß die konvexen Bereiche in die konkaven Bereiche eingepaßt werden kön­ nen. Beispielsweise handelt es sich bei diesen zwei Teilen um eine Schraube und eine Mutter.

Das neuartige Harzrad besteht aus zwei oder mehreren geformten Teilen, welche durch das Verschrauben der konvexen Bereiche in die konkaven Bereiche zusammengefügt werden, wobei das Gewicht des Rades jedoch nicht so sehr erhöht wird. Ferner ist dieses Rad einem einteiligen Rad in der Festigkeit nicht unterlegen. Des weiteren bewahrt dieses Harzrad des Splittyps die Vorteile des zweiteiliges Rades ausreichend bei, so daß geringere Kosten und größere Freiheit im Design gewährleistet sind. Andere Gegen­ stände und Merkmale der Erfindung werden im Verlauf der nachfol­ genden Beschreibung auftreten.

Es zeigen:

Fig. 1, 2A, 2B, und 3 einen Querschnitt durch erfindungsgemä­ ße Harzräder;

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Harzrad nach Stand der Technik;

Fig. 5A, 5B, 6A und 6B Vorderansichten der Paßbereiche der in den Fig. 2A und 2B dargestellten Harzräder;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Querschnittes von einem Beispiel eines Paßbereichspaars;

Fig. 8A, 8B und 8C Querschnitte von anderen Beispielen von Paßbereichspaaren;

Fig. 9A eine perspektivische Ansicht des Querschnittes eines weiteren Beispieles eines Paßbereichspaars;

Fig. 9B einen Querschnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 9A;

Fig. 10 einen Querschnitt eines weiteren Beispieles eines Paßbereichspaares;

Fig. 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F vergrößerte Querschnitte der Paßbereiche zur Darstellung der Form der mit Gewinde versehenen Bereiche;

Fig. 12 einen Querschnitt von noch einem anderen erfindungsge­ mäßen Harzrad;

Fig. 13A einen Querschnitt der Umgebung der Nabe eines weiteren erfindungsgemäßen Harzrades;

Fig. 13B eine vergrößerte Ansicht des Bereiches B der Fig. 13A;

Fig. 13C einen Querschnitt entlang der Linie C-C aus Fig. 13B; und

Fig. 14 einen Querschnitt eines zusätzlichen erfindungsgemäßen Harzrades.

In den Fig. 1, 2A, 2B und 3 sind erfindungsgemäße Harzräder dargestellt. Es ist zu vermerken, daß in den Fig. 2A und 3 die Querschnitte der oberen Hälften der Harzräder dargestellt sind. In dieser und den nachfolgenden Figuren bezeichnet das Be­ zugszeichen 1 einen Radkranz. Mit dem Bezugszeichen 2 ist eine Scheibe gekennzeichnet. In der Scheibe 2 ist ein Nabenbolzenloch 3 ausgebildet.

Jedes dieser erfindungsgemäßen Harzräder ist in eine Vielzahl von Teilen unterteilt. Der Anzahl der Vielzahl von Teilen ist keine Grenze gesetzt. Ebenso ist dem Ort oder den Orten, an de­ nen das Rad unterteilt wird, keine Beschränkung auferlegt.

In der Fig. 1 ist das Harzrad durchgängig mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet. Dieses Rad 11 ist in zwei Teile unterteilt, d. h. in die geformten Teile 11A und 11B des Radkranzes 1.

In der Fig. 2A ist das Harzrad durchgängig mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet. Dieses Rad 12 ist in die geformten Teile 12A, 12B, 12C und 12D der Scheibe unterteilt.

In der Fig. 2B ist das Harzrad durchgängig mit dem Bezugszeichen 120 gekennzeichnet. Dieses Rad 120 ist in die geformten Teile 121, 122, ect. unterteilt.

In der Fig. 3 ist das Harzrad durchgängig mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet. Dieses Rad 13 ist in die geformten Teile 13A, 13B, 13C, 13D und 13E des Radkranzes 1 und der Scheibe 2 unterteilt.

Jedes Einzelteil (voneinander getrenntes Teil; divided part) der Fig. 1, 2A, 2B und 3 wurde separat geformt. Diese geformten Teile weisen Paßbereiche 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 und 99 auf, welche ineinander verschraubt werden.

Das Einzelteil 121 des Rades 120 bildet den Radkranz 1 und die äußere Peripherie der Nabe 2. Eine Vielzahl von Aussparungen 122 ist in der inneren Oberfläche des Einzelteil 121 ausgebildet.

Diese innere Oberfläche 123 ist mit einem umlaufenden Gewinde versehen mit Ausnahme der Stellen, an denen sich die Aussparun­ gen 122 befinden. Das Einzelteil 123 bildet den zentralen Be­ reich der Nabe 2 und weist einen sternförmigen Bereich 125 auf. Die Stirnseitenoberfläche 126 oder die Außenoberfläche ist mit einem umlaufenden Gewinde versehen. Beim Zusammenbau wird das Einzelteil 122 in das in dem Einzelteil 121 ausgebildete mittige Loch 127 eingepaßt, während das Einzelteil 122 in solch einer Weise gedreht wird, daß der mit Gewinde versehene Bereich 123 in den mit Gewinde versehenen Bereich 126 eingreift. Die Einzeltei­ le 121 und 122 werden in den mit R₁ bzw. R₂ gekennzeichneten Richtungen gedreht. Natürlich kann auch eins dieser getrennten Teile ruhig gehalten werden. Auf diese Weise wird das mit Fen­ stern 128 versehene Rad 120 gemäß Fig. 2B fertiggestellt.

Fig. 6A und 6B verdeutlichen die Art und Weise, auf die das in Fig. 2A dargestellte Rad 12 zusammengebaut wird. Die mit Ge­ winde versehene Innenoberfläche 131 des Einzelteils 12A und die mit Gewinde versehene Außenoberfläche 132 des Einzelteils 12B werden ineinandergeschraubt, um die Einzelteile 12A und 12B mit­ einander zu verbinden. Die mit Gewinde versehene Außenoberfläche des Einzelteils 12C wird in die mit Gewinde versehene Innenober­ fläche 133 des Einzelteils 12B geschraubt. Die mit Gewinde ver­ sehene Außenoberfläche des Einzelteils 12D wird in die mit Ge­ winde versehene Innenoberfläche des Einzelteils 12C geschraubt.

Nachfolgend werden die Formen der Paßbereiche beschrieben. Die Paßbereiche werden durch das Einschrauben der konvexen Bereiche in die konkaven Bereiche fest miteinander verbunden. Fig. 7A zeigt einen perspektivische Querschnitt eines Paßbereichpaares. Fig. 7B zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 7A. In diesen Figuren weisen die geformten Einzelteile 14A und 14B ein Außengewinde und ein Innengewinde auf ihren entsprechen­ den Paßoberflächen auf. Folglich greifen die Einzelteile 14A und 14B ineinander ein und können dadurch ineinander verschraubt werden, daß sie in entgegengesetzten Richtungen, gekennzeichnet durch R₁ bzw. R₂ gedreht werden.

Wie in den Fig. 8A, 8B und 8C dargestellt, können die Paßbe­ reiche in einer Vielzahl von Stufen mit einem Gewinde versehen werden. Diese Struktur ermöglicht es, die getrennten Teile 14A und 14B fester und stabiler zusammenzufügen.

Wie in den Fig. 9A und 9B dargestellt, können Schraubgewinde in Form einer Ratsche bzw. Sperre (rachet) ausgebildet werden, um zu verhindern, daß die Paßbereiche sich lösen und um die Fe­ stigkeit zu steigern. Das Rad 140 besteht aus einem Einzelteil 141 auf der Seite des Radkranzes und einem Einzelteil 142 auf der Seite der Nabenachse. Das auf der Außenoberfläche des Ein­ zelteils 142 ausgebildete Gewinde 144 wird in das auf der Innen­ oberfläche des Einzelteils 141 ausgebildete Gewinde einge­ schraubt. Beide Gewinde 143 und 144 erstrecken sich entlang des Umfangs. Die Sperren 145 und 146 sind regelmäßig entlang des Um­ fangs ausgebildet. Daher kann das Einzelteil 141 in die durch den Pfeil 147 gekennzeichnete Richtung gedreht werden, d. h. in die Richtung, um die Teile anzuziehen. Das Einzelteil 141 dreht sich jedoch nicht in der entgegensetzten Richtung, d. h. in die Richtung, in der die Teile sich lösen.

Wie in Fig. 10 dargestellt, ist das Verbinden von mehrstufigen Paßbereichen unter Verwendung eines Bolzens 16, einer Niete oder ähnlichem sehr wirksam zur Verhinderung des Lockerwerdens.

Wie in der Fig. 11A dargestellt, werden sich die Paßbereiche voneinander lösen, wenn die Zugkräfte F₁ und F₂ in entgegenge­ setzten Richtungen wirken, und auf diese Weise die Einzelteile 14A und 14B voneinander lösen. Um dieses Loslösen zu verhindern, ist eine Verbesserung der Gewindeform der Paßbereiche, wie in den Fig. 11B bis 11F dargestellt, wirksam.

Es ist verständlich, daß die Formen zur Verhinderung von Locke­ rung und Loslösung nur Beispiele der Erfindung darstellen und daß andere Formen innerhalb des Rahmens der Erfindung aufgegrif­ fen werden können, solange der Gegenstand der Erfindung erzielt wird.

Bei dem neuartigen Harzrad wird ein Klebemittel zwischen die konkaven und konvexen Oberflächen der geformten Einzelteile 14A und 14B geschichtet, wie in den Fig. 7A bis 11F dargestellt, oder ein Klebemittel wird in die Spalte zwischen den sich berüh­ renden Oberflächen der geformten Einzelteile 14A und 14B zwi­ schen den benachbarten Stufen der mehrstufigen Paßbereiche ein­ gefügt, um die Einzelteile 14A und 14B miteinander zu verkleben. Alternativ werden diese Bereiche durch thermisches Schmelzen miteinander verbunden. Diese Anordnungen sind sehr wirkungsvoll, einerseits zur Verbesserung der Festigkeit der Paßbereiche, an­ dererseits zur Verhinderung von Lockerung und Loslösung.

Die Einzelteile des neuartigen Harzrades können aus allen syn­ thetischen Harzen einschließlich verschiedener wärmehärtbarer Harze und thermoplastischer Harze geformt werden.

Insbesondere umfassen die wärmehärtbaren Harze Phenolharz, Epoxyharz, ungesättigtes Polyesterharz, Phenylesterharz, Poly­ urethanharz, Diallylphthalatharz, Alkydharz, Harnstoffharz, Me­ laminharz und Modifikationen davon.Von diesen Substanzen sind ungesättigtes Polyesterharz, Phenylesterharz, Phenolharz und Epoxyharz bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Phenylesterharz und ungesättigtes Polyesterharz. Diese wärmehärtbaren Harze kön­ nen allein oder in Kombinationen verwendet werden.

Die thermoplastischen Harze umfassen verschiedene Polyamidharze, wie Nylon 6, Nylon 6·6, Nylon 4·6, Nylon 6·10, Nylon 10, Nylon 11 und Nylon 12, Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphenylensul­ fid (PPS), Acetalharz (POM), Polycarbonat (PC), Polyethylen­ terephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyethersulfon (PES), Polysulfon (PSF), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylenoxid (PPO), Polyamidimid (PAI), Polyimid (PI), Polyester und ver­ schiedene flüssige kristalline Polymere. Von diesen Materialien sind verschiedene Polyamidharze, PBT, PPS, POM, PC, PES, PI, PAI, PEEK, Polyester und verschiedene flüssige kristalline Poly­ mere bevorzugt. Diese thermoplastischen Harze können allein oder in Kombination verwendet werden.

Es ist möglich, eine erforderliche Menge von verschiedenen Füll­ stoffen, Altersschutzmitteln, Vernetzungsmitteln, Ölen, Plasti­ fizierern, Oligomeren und Elastomeren zu den oben beschriebenen synthetischen Harzen hinzuzufügen, um die Wetterbeständigkeit, die Wärmebeständigkeit, die Verschleißfestigkeit, das Fließver­ halten, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die Flammbe­ ständigkeit, die chemische Beständigkeit und andere Eigenschaf­ ten zu verbessern.

Die in der vorliegenden Erfindung zu den oben beschriebenen syn­ thetischen Harzen hinzugefügten Verstärkungsfasern können aus Glas, Kohlenstoff, Graphit, Aramid, Polyethylen, Keramiken, wie SiC und Al₂O₃, Metallen, wie Bor und rostfreier Stahl, herge­ stellt werden. Ist der Durchmesser der Verstärkungsfasern zu ge­ ring, wird das synthetische Harz nicht ausreichend verstärkt. Ist im Gegensatz dazu der Durchmesser zu groß, wird es schwie­ rig, das Spritzgießen auszuführen und die Formbarkeit ist ge­ ring. Daher ist der Durchmesser der Verstärkungsfasern 0,1 bis 100 µm, bevorzugt 0,5 bis 50 µm.

Ist die Menge an hinzugefügten Verstärkungsfasern zu gering, verursacht die Verstärkung keine ausreichende Wirkung. Ist im Gegensatz dazu die Menge zu groß, dann ist die Menge an matrix­ bildendem Harz unzureichend und die Formbarkeit gering. Daher ist ein bevorzugtes Verhältnis der Menge an hinzugefügten Ver­ stärkungsfasern zu der Menge an Formmaterial 5 bis 70 Vol.-%, insbesondere bevorzugt 10 bis 60 Vol.-%.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete besonders bevorzug­ te Formmaterial umfaßt kontinuierliche Fasern und ein thermopla­ stisches Harz. Diese Materialien werden mittels Stranggießen in Stäbe mit einem Durchmesser von 2,5 bis 3 mm geformt. Diese Stä­ be werden in 10 mm lange Körner (grains) geschnitten. In diesem Fall kann die Länge der enthaltenen Verstärkungsfasern durch die oben beschriebene Kontrolle der Schneidlänge reguliert werden. Da die Körner mittels Stranggießen geformt werden, werden die Lücken zwischen den Fasern ausreichend mit Harz durchtränkt, ob­ wohl die Fasern lang sind. Diese Art des mit langen Fasern ver­ stärkten Harzes ist in den mechanischen Eigenschaften den norma­ len oben beschriebenen mit kurzen Fasern verstärkten Harz weit überlegen, die Formbarkeit oder die Bearbeitbarkeit ist aber kaum verschlechtert; vielmehr sind die Formbarkeit und die Bear­ beitbarkeit des mit langen Fasern verstärkten Harzes vergleich­ bar mit denen eines mit kurzen Fasern verstärkten Harzes. Die Zugabe eines normalen mit kurzen Fasern verstärkten Harzes ist zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit des mit langen Fasern ver­ stärkten Harzes sehr wirkungsvoll. In diesem Fall beträgt die Menge an hinzugefügtem, mit kurzen Fasern verstärkten Harz weni­ ger als 70 Gew.-% der Gesamtmenge, bevorzugterweise weniger als 60 Gew.-%.

In der vorliegenden Erfindung kann Formpressen (compression mol­ ding), Spritzgießen (injection molding) oder Spritzpressen (in­ jection compression molding) zum Formen der Einzelteile aus den oben beschriebenen Formmaterialien verwendet werden. Eine norma­ lerweise durch Spritzgießen erzeugte Schweißnaht kann durch das Unterteilen des Rades in zwei oder mehrere Teile vermieden wer­ den. Unter Berücksichtigung dieses Umstandes kann man sagen, daß die vorliegende Erfindung besonders große Vorteile erzielt, wenn das Rad mittels Spritzgießen oder Spritzpressen geformt wird. Die geformten Einzelteile des Harzrades können unter Verwendung jeder der oben beschriebenen drei Verfahren oder unter Verwen­ dung einer Kombination mehrerer Verfahren geformt werden.

Wird Spritzpressen angewandt, sind die Gußformen leicht geöffnet oder mit einer schwachen Zuhaltekraft geschlossen. Dann wird das Material in die Gußform eingespritzt. Danach wird die Zuhalte­ kraft erhöht, um das Rad unter Druck zu formen. Bei der Verwen­ dung von Spritzpressen wird das geschmolzene Harz zwischen der oberen und der unteren Gießform mittels eines Einspritzzylinders cder Extruders eingespritzt, wobei die Formen zwischen Pressen befestigt sind. Die Formen werden vor oder nach der Zuführung des Harzes geschlossen.

In den letzten Jahren verlangte die Gesellschaft Energieeinspa­ rungen in dem Bestreben, die Umwelt zu schützen. Daher wurde es erforderlich, daß die Fahrzeugteile im Gewicht reduziert wurden. Insbesondere leichtere ungefederte Bauteile führen zu deutlichen Auswirkungen. Ferner ist es erforderlich, die ungefederten Bau­ teile im Gewicht zu verringern, um die Steuerbarkeit zu verbes­ sern.

Aus diesen Gründen ist es erwünscht, daß ein Rad mit einer Kom­ bination aus einer Verstärkungsstruktur zur weiteren Verbesse­ rung der Festigkeit und einer gewichtsreduzierenden Struktur ausgerüstet ist. Diese Strukturen können in dem gesamten Rad eingesetzt werden, oder können nur in dem Radkranz, der Scheibe oder in anderen notwendigen Plätzen eingebaut werden.

Ein Beispiel einer Verstärkungsstruktur ist in Fig. 12 darge­ stellt; dort ist eine Art einer Verstärkungsschicht als eine Zwischenlage 18 des Radkörpers 17 oder als eine Oberflächen­ schicht 19 ausgebildet. In dieser Verstärkungsschicht sind Ver­ starkungsfasern in einem erhöhten Anteil enthalten. Alternativ dazu ist die Zwischenlage 18 oder die Oberflächenschicht 19 aus Verstärkungselementen oder ähnlichem zusammengesetzt. In Fig. 12 ist die Begrenzungslinie zwischen den geformten Einzelteilen vernachlässigt.

In diesem Fall umfassen Beispiele des Materials der Verstär­ kungsschicht Glas, Kohlenstoff, Graphit, Aramid, Keramiken, wie SiC und Al₂O₃, und Metalle, wie Bor und rostfreier Stahl. Diese Materialien können verschiedene Gestalten einnehmen. Optimale Formen umfassen ein Gespinst, bestehend aus langen in einer Richtung angeordneten Fasern, Gewebe, Litze, verdrehtes Garn, Netze, Stränge oder Platten aus einem Harz, in welchem angeord­ nete Fasern festgehalten werden und einem dreidimensionalen ge­ webten Stoff.

Wird eine Verstärkungsschicht in einem Rad eingefügt, ist es vorteilhaft, Einsatzformen (insert molding) zu verwenden. Das heißt, ein Füllstück einer gegebenen Gestalt wird zuvor vorge­ formt. Das geformte Füllstück wird an einer vorgegebenen Stelle innerhalb der Form plaziert. Anschließend wird das Rad mittels Spritzgießen geformt.

Normalerweise ist ein Rad über einen Nabenbolzen an eine der Bremstrommel oder Bremsscheibe nahegelegenen Scheibe befestigt, so daß die Umgebung des Nabenbolzenlochs der von der Bremse er­ zeugten Wärme ausgesetzt ist. Wird das Rad über eine lange Zeit­ dauer verwendet, wird das Harz weich oder Kriechen tritt auf und verursacht Spannungsabbau. Eine Auswirkung davon ist es, daß die Nabenwellenmutter gelockert wird. Strukturen, um dieses Problem zu lösen, sind in den Fig. 13A, 13B und 13C dargestellt. Fig. 13A zeigt einen Querschnitt der Umgebung einer Nabe. Fig. 13B zeigt einen Querschnitt des Bereiches B aus Fig. 13A. Fig. 13C zeigt einen Querschnitt entlang der Linie C-C aus Fig. 13B. Eine Büchse 20 mit hoher Steifheit, hoher Festigkeit und Wärmebestän­ digkeit ist in das Nabenbolzenloch 3 eines Harzrades 10 einge­ paßt. Bevorzugterweise wird die Kraft, mit der eine Nabenwellen­ mutter 23 auf einem Nabenbolzen 21 angezogen wird, auf eine Bremstrommel 24 über die Büchse 20 übertragen. Mit dem Bezugs­ zeichen 25 ist ein Reifen gekennzeichnet. Die optimalen Mate­ rialien für die Büchse 20 umfassen Metalle, hitzebeständige Kunststoffe, hitzebeständige, faserverstärkte Kunststoffe, mit Kohlenstoffasern verstärkte Kohlenstoffverbundwerkstoffe und Ke­ ramiken.

Ein Wärmeisolator kann durch das Formen eines Einsatzes auf den Oberflächen der Scheibe oder des Radkranzes, die der Bremstrom­ mel zugewandt sind, gebildet werden, um eine Isolation gegen die Wärme der Bremstrommel zu schaffen. Wie in Fig. 14 dargestellt, kann dieser Wärmeisolator auf einem Teil 31 der Oberfläche der Scheibe 2, auf der ganzen Oberfläche der Scheibe 2, d. h. den Oberflächen 31 und 32, einem Teil oder der gesamten Oberfläche 33 des Radkranzes 1 oder der gesamten Oberfläche auf der Seite der Bremstrommel, d. h. den Oberflächen 31, 32 und 33, gebildet werden. Der Wärmeisolator kann aus hitzebeständigem Kunststoff, Keramiken, anorganischen Materialien, mit diesen Materialien verstärkten Platten und aus Asbest oder aus ähnlichen Materia­ lien bestehenden Tafeln hergestellt werden. Jedes Material kann verwendet werden, so lange es sowohl Wärme isoliert als auch eine hohe Festigkeit aufweist.

Das neuartige Harzrad hat den Vorteil, daß eine Einrichtung mit einer anderen Funktion in das Rad versenkt und integral mit dem Rad geformt werden kann. Wird z. B. eine Fehlerwarnvorrichtung, z. B. eine Reifenpannenwarnvorrichtung, in dem Rad versenkt und integral mit dem Rad geformt wird, kann eine Fahrzeugsicher­ heitskomponente angeboten werden, wobei ein Rad mit dem Reifen eine Einheit bildet. Ein Selbstschutzmechanismus, umfassend sich aufrecht von dem Radkranz des Rades erstreckende Speichen, kann leicht integral mit dem Rad geformt werden.

Die neuartigen Harzräder können nicht nur als Räder für Fahrzeu­ ge, wie z. B. Personenfahrzeuge, verwendet werden, sondern auch als Räder für Beförderungsmittel, wie z. B. Busse, Lastwagen, Ei­ senbahnwagen, U-Bahnwagen, Fahrzeuge mit Linearmotoren, Flugzeu­ ge, Motorräder, Fahrräder, Golfwägen, Go-Karts und andere in Er­ holungsparks verwendete Freizeitfahrzeuge.

Claims (13)

1. Harzrad, bestehend aus zwei oder mehreren unabhängig vonein­ ander geformten Teilen (Einzelteile), von denen eins in das andere geformte Teil oder die anderen geformten Teile ge­ schraubt ist, wodurch sämtliche geformten Teile zusammenge­ fügt und miteinander verbunden sind.

2. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad einen Radkranz und eine Scheibe umfaßt, und der Radkranz des Rades in zwei geformte Teile unterteilt ist, welche mitein­ ander verbunden sind.

3. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzrad einen Radkranz und eine Scheibe umfaßt, und die Scheibe des Rades in zwei oder mehrere geformte Teile unter­ teilt ist, welche miteinander verbunden sind.

4. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad einen Radkranz und eine Scheibe umfaßt, und der Radkranz und die Scheibe des Rades in drei oder mehrere geformte Teile unterteilt sind, welche sämtlich miteinander verbunden sind.

5. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Paßoberfläche des einen geformten Einzelteiles ein Außenge­ winde aufweist, wänrend die Paßoberfläche eines anderen ge­ formten Einzelteiles ein Innengewinde aufweist, in welches das Außengewinde eingeschraubt ist.

6. Harzrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gewinde eine Vielzahl von Stufen aufweist.

7. Harzrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Sperre aufweisendes Schraubgewinde senkrecht zu der Richtung, in welcher sich das Außen- und Innengewinde erstrecken, ge­ bildet ist.

8. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paß­ bereiche der geformten Einzelteile mittels eines Bolzens oder einer Niete zusammengeschraubt sind.

9. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kle­ bemittel zwischen die Paßoberflächen der geformten Einzeltei­ le eingefünrt ist.

10. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paß­ oberflächen der geformten Einzelteile durch thermisches Schmelzen miteinander verbunden sind.

11. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad aus Körnern hergestellt ist, welche durch das Schneiden von Stäben erhalten werden, die mittels Strangpressen aus konti­ nuierlichen Fasern und einem thermoplastischen Harz geformt sind.

12. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad aus Körnern hergestellt ist, welche durch das Schneiden von Staben erhalten werden, die mittels Strangpressen aus konti­ nuierlichen Fasern und einem thermoplastischen Harz geformt sind, und wobei das Harz mit kurzen Fasern verstärkt ist.

13. Harzrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ formten Einzelteile mittels Formpressen, Spritzgießen oder Spritzpressen geformt sind.