Rad

Das Rad ist ein rundes, mechanisches Organ, das durch die Drehung um eine Achse die gleitende Bewegung durch die rollende Bewegung ersetzt.

Ein Rad setzt sich aus folgenden Bauteilen zusammen: Lauffläche, Laufbelag, Radkörper, Nabe und Lagerung. 

LAUFFLÄCHE
Die Lauffläche ist die Außenoberfläche bzw. der Teil des Rades, der den Boden berührt. Kann glatt oder geprägt sein, um die Bodenhaftung zu erhöhen.

LAUFBELAG
Der Laufbelag ist der Außenring aus unterschiedlichem Material, der das Rad kennzeichnet.
Der Laufbelag ist eine feste Verkleidung, wenn sie eine Einheit mit dem Kern bildet (verbunden mittels Klebstoff oder mechanischer Verankerung) oder aufgezogen, wenn sie mechanisch auf den Kern aufgebracht wird.

FELGE
Der Felge ist das tragende Teil des Rades und stellt die Verbindung von Laufbelag und Lagerung her.
Er wird in verschiedenen Formen und aus verschiedenem Material hergestellt und kann aus einem einzigen Teil oder aus mehreren miteinander verbundenen Teilen bestehen.

LAGERUNG UND DREHORGAN
Die Lagerung ist das zentrale Teil des Rades und wird direkt an der Achse befestigt oder nimmt die Drehorgan auf, die die Drehung erleichtert (Kugellager, Wälzlager, Buchsen…).

Je nach dem angewandten Fertigungsverfahren und den den Laufbelag bildenden Werkstoffen werden die Räder in vier unterschiedliche Typen unterteilt: Vollgummibereifte Räder, Polyurethanräder, einteilige Räder und luftbereifte Räder.

Vollgummibereifte Räder (können aus normalem Gummi, elastisch vulkanisiertem Gummi oder aus thermoplastischem Gummi bestehen)

Bei den vollgummibereiften Rädern besteht der Laufbelag aus einem aus Naturgummi und/oder synthetischem Gummi gewonnenen Elastomer.
Bei den für Industriezwecke verwendeten Rädern kann das Gummi vulkanisiert oder gespritzt sein.
Im ersten Fall wird das mit geeigneten Mineralien und Vulkanisiermitteln angereicherte Gummi einer sog. „Vulkanisation“ unterzogen. Bei diesem Verfahren wird die molekulare Struktur des Gummis verändert: Das ursprünglich "teigige" Material wird in ein nicht mehr schmelzbares Material umgeformt, das die Form des Hohlraums der Spritzgussform annimmt und beibehält, in der die Reaktion erfolgt. Der auf diese Weise erhaltene Ring wird mechanisch auf den Radkörper aufgebracht. Das vulkanisierte Gummi besitzt eine große Verformungselastizität innerhalb eines weiten Bereichs von Zug- und Druckbelastungen.
Im zweiten Fall wird das Gummi chemischen Syntheseverfahren unterzogen. Das auf diese Weise erhaltene Material wird in eine Form eingespritzt, in die zuvor der Radkörper eingelegt wurde. Das eingespritzte Gummi behält seine Schmelzeigenschaften auch nach dem Gießen bei.

Die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des vulkanisierten Gummis hängen von der Qualität des verwendeten Naturgummis und/oder synthetischen Gummis, der Typologie und der Menge der hinzugefügten Mineralien und der Bedingungen, unter denen die Vulkanisation abläuft, ab.
Das gespritzte Gummi weist normalerweise schlechtere elastische Eigenschaften als das vulkanisierte Gummi bester Qualität auf, entspricht aber bezüglich der Elastizität dem vulkanisierten Gummi mittlerer und reduzierter Qualität.

Nachstehend werden die wichtigsten physikalisch-mechanischen Parameter aufgeführt, von denen die Gummiqualität abhängt (für die Definition jedes einzelnen Parameters ist Bezug auf die neben dem Parameter angegebenen Normen zu nehmen):

Diese Parameter sind nicht voneinander unabhängig: Die Änderung eines Parameters hat normalerweise (unterschiedlich große) Auswirkungen auch auf die anderen Parameter.
Die Härte ist der sofort bestimmbare Parameter. Im Allgemeinen nehmen die elastischen Eigenschaften (Kerbzähigkeit, Bruchdehnung, DVR) bei einem Anstieg der Härte ab, was zu einer
Verschlechterung der Radleistungen führt.

Parameter, wie der Weiterreißwiderstand und der Abreibungsverlust hängen dagegen hauptsächlich von der Zusammensetzung des vulkanisierten Gummis und nur sekundär von der Härte ab.

Bei den Polyurethanrädern besteht der Laufbelag aus einem ausschließlich aus synthetischen Rohstoffen hergestellten Elastomeren.
Polyurethane sind chemische Produkte, die aus einer Polymerisierungsreaktion erhalten werden, die beim Mischen von zwei Komponenten stattfindet, die zwei verschiedenen Verbindungsfamilien angehören (Di-Isocyanate und Polyalkohole). Diese Verbindungen werden auf eine derartige Temperatur erhitzt, dass sie im flüssigen Zustand bleiben und eine relativ niedrige Viskosität aufweisen. Im Allgemeinen werden den Polyurethan-Elastomere keine zusätzlichen Mineralien hinzugefügt. Die reaktive Mischung wird in erhitzte Formen gegossen oder eingespritzt, die bereits die Radkörper aus Metall oder Kunststoff enthalten. Die Temperatur der Form und des Radkörpers, der sich darin befindet, gewährleistet den Ablauf der internen Polymerisierungsreaktion des Polyurethans und die chemische Anhaftung des Polyurethans am eventuell auf der Radkörperoberfläche vorhandenen Klebstoff.
Dank der umfangreichen Palette an verwendbaren chemischen Verbindungen können unzählige Formulierungen des Elastomers erhalten werden. Oft sind sich die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Verbindung in den verschiedenen stöchiometrischen Formulierungen (sogenannte "Rezepte") ähnlich, doch kann das Verhalten der verschiedenen Produkte bei der Anwendung bedeutend variieren.
Das gegossene Polyurethan ist normalerweise nicht mehr schmelzbar, besitzt gute Elastizitätseigenschaften und eine mittlere bis hohe Härte sowie einen mittleren bis hohen mechanischen Druck- und Zugwiderstand.
Gespritztes Polyurethan ist auch nach dem Spritzgussverfahren schmelzbar und besitzt eine geringere Elastizität und Härte als gegossenes Polyurethan.

Die wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschaften von Polyurethan sind (für die Definition jeder einzelnen Eigenschaft ist Bezug auf die neben dem Parameter angegebenen Normen zu nehmen):

Bei einteiligen Rädern bestehen Radkörper und Laufbelag aus demselben Material. Je nach verwendetem Material ändern sich die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Rades.
Unter den am häufigsten für einteilige Räder verwendeten Werkstoffen erinnern wir an mechanisches Gusseisen und thermoplastische Materialien.

Bei den luftbereiften Rädern besteht der am Radkörper angebrachte Laufbelag aus einem Gummimantel mit Gewebeeinlage und innerer Luftkammer. Die Lauffläche kann profiliert oder gerillt sein, um eine bessere Bodenhaftung des Rades zu erhalten.