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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, im Spezielleren
auf eine Reifenschulter mit einer speziellen Konfiguration, die
in der Lage ist, ein Schwimmverhalten zu verbessern.
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Um
ein Schwimmen eines Fahrzeugs während
einer Fahrt auf ausgefahrenen Straßen zu vermeiden, sehen Gegenmaßnahmen,
die an den Luftreifen speziell für
Schwerlastfahrzeuge vorgenommen werden, axiale Schnitte oder Einschnitte
in der Laufflächenschulter
zur Verringerung der Steifigkeit und ein Abrunden der Reifenschulter
mit einem relativ großen
Radius zur Verringerung der Sturzseitenkraft vor.
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Wenn
die axialen Einschnitte vorgesehen sind, besteht jedoch die Tendenz,
dass der Laufflächengummi
an der Laufflächenkante
weggerissen wird und unregelmäßiger Verschleiß entlang
der Einschnitte auftritt. Diese Nachteile sind besonders bemerkenswert
im Fall von Schwerlastradialreifen. Wenn die Reifenschulter mit
einem relativ großen
Radius abgerundet ist, nimmt die Bodenkontaktfläche ab und es besteht die Tendenz, dass
sich Fahreigenschaften wie z. B. Straßenhaftung, Kurvenlage und
dergleichen verschlechtern.
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Die
US 5 211 780 offenbart einen
Luftreifen, der einen Laufflächenabschnitt
mit einem Paar Laufflächenkanten
umfasst. Eine Reifenschulter erstreckt sich radial nach innen. Vertiefte
und vorstehende Abschnitte sind an den Kanten der Laufflächenfläche zickzackförmig entlang
der Umfangsrichtung des Reifens vorgesehen.
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Ein
Luftreifen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist
aus der
EP 1 010 550
A2 bekannt.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen bereitzustellen,
bei dem ein Schwimmverhalten verbessert werden kann, während die
oben erwähnten
Nachteile, z. B. Laufflächengummiabriss,
ungleichmäßiger Verschleiß, Verringerung
der Bodenkontaktfläche
und dergleichen, verhindert werden können.
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Dieses
Ziel wird durch einen Luftreifen mit den Merkmalen von Anspruch
1 erreicht. Unteransprüche sind
auf bevorzugte Ausführungsformen
gerichtet.
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Es
ist möglich,
dass der Laufflächenabschnitt
entlang der Laufflächenkanten
mit einer sich um den Umfang erstreckenden Rippe und/oder einer
Reihe von Blöcken
um den Umfang versehen ist.
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Im
Fall einer Umfangsrippe ist die Rippe mit der gekrümmten Fläche versehen,
die eine Vielzahl von den konvexen Krümmungen und eine Vielzahl von
konvexen Krümmungen,
die abwechselnd mit diesen angeordnet sind, so dass die gekrümmte Fläche in der
Reifenumfangsrichtung gewellt ist, umfasst.
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Im
Fall von Blöcken
in einer Umfangsreihe wird bevorzugt, dass jeder Block mit der gekrümmten Fläche versehen
ist, die zumindest eine konvexe Krümmung umfasst.
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An
dem Beispiel eines Schwerlastradialreifens werden nun Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Detail in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Luftreifens gemäß der Erfindung.
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2 ist
eine teilweise abgewickelte Draufsicht davon.
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3 ist
eine perspektivische Darstellung, die eine Schulterrippe davon zeigt.
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4 ist
eine perspektivische Darstellung von Schulterblöcken, die eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines Laufflächenabschnitts eines Luftreifens,
die zum Verständnis der
vorliegenden Erfindung von Nutzen ist.
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6 ist
eine teilweise abgewickelte Draufsicht davon.
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7 ist
eine vergrößerte perspektivische
Darstellung eines von den Schulterblöcken davon.
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8 und 9 sind
teilweise abgewickelte Draufsichten von Referenzreifen, die zum
Vergleich mit dem in 2 gezeigten Reifen verwendet
wurden.
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In
den Zeichnungen umfasst der Luftreifen 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2,
ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4,
eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt,
und einen Gürtel 7,
der radial außerhalb
der Karkasse 6 in dem Laufflächenabschnitt 2 angeordnet
ist.
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Die
Karkasse 6 umfasst zumindest eine Lage 6A von
Korden, die radial unter einem Winkel von 70 bis 90 Grad in Bezug
auf den Reifenäquator
C angeordnet sind und sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch den
Laufflächenabschnitt 2 und
die Seitenwandabschnitte 3 erstrecken und um einen Wulstkern 5 in
jedem Wulstabschnitt 4 von der axialen Innenseite zu der
Außenseite
des Reifens umgeschlagen sind.
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Für die Karkassenkorde
werden in diesem Beispiel Stahlkorde verwendet, es können aber
gemäß der Kategorie,
Verwendung und dergleichen Korde aus organischen Fasern wie z. B.
Nylon, Rayon, Polyester, aromatischem Polyamid und dergleichen verwendet
werden.
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Der
Gürtel 7 umfasst
zumindest zwei gekreuzte Lagen. In diesem Beispiel besteht der Gürtel aus
einer radial innersten Lage 7A von parallelen, unter einem
Winkel von 50 bis 70 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C
gelegten Stahlkorden und radial äußeren Lagen 7B, 7C und 7D,
die jeweils aus parallelen, unter einem Winkel von nicht mehr als
30 Grad in Bezug auf den Reifenäquator
C gelegten Stahlkorden hergestellt sind. Neben Stahlkorden können organische
Korde, z. B. Nylon, Rayon, Nylon, aromatisches Polyamid und dergleichen
verwendet werden. Die Anzahl der Gürtellagen kann gemäß der Reifenkategorie,
-verwendung und dergleichen geändert
werden.
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Hier
ist die Bodenkontaktbreite TW des Reifens definiert als die maximale
Breite zwischen den Laufflächenkanten
E, das heißt,
die Breite zwischen den axial äußersten
Punkten der Kanten E der Bodenkontaktfläche unter solch einer Bedingung,
dass der Reifen auf seine Standardfelge aufgezogen und auf seinen
Standarddruck aufgepumpt und dann mit einer Standardbelastung belastet
wird. Die Standardfelge ist die „Standardfelge" gemäß JATMA,
die „Messfelge" gemäß ETRTO,
die „Designfelge" gemäß T&RA oder dergleichen. Der
Standarddruck ist der „maximale
Luftdruck" gemäß JATMA,
der „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der
maximale in der Tabelle „Tire
Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen
kalten Aufpumpdrücken)
gemäß T&RA angegebene
Druck oder dergleichen. Im Fall von Personenwagenreifen jedoch werden
180 kPa als der Standarddruck verwendet. Die Standardbelastung ist
die „maximale
Tragfähigkeit" gemäß JATMA,
die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO,
der maximale in der oben erwähnten Tabelle
angegebene Wert gemäß T&RA oder dergleichen.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei eine in Umfangsrichtung kontinuierliche
Rippe 12 entlang jeder von den Laufflächenkanten E gebildet ist und
die axial äußere Oberfläche der
Rippe 12 mit einer gekrümmten
Fläche
Ba versehen ist, die eine allmählich
abnehmende Krümmung
aufweist.
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Der
Laufflächenabschnitt 2 ist
mit einer Vielzahl von längs
verlaufenden Hauptrillen 9 versehen, die sich kontinuierlich
in der Reifenumfangsrichtung erstrecken. Jede von den längs verlaufenden
Hauptrillen 9 kann in einer geraden Form oder einer Zickzackform
gebildet sein. Die längs
verlaufende Hauptrille 9 weist eine Rillenbreite von nicht
weniger als 2,0 %, vorzugsweise nicht weniger als 2,5 % der Bodenkontaktbreite TW
und eine Rillentiefe von 5 bis 12 % der Bodenkontaktbreite TW auf.
Im Fall von Schwerlastreifen wird bevorzugt, dass die Breite zumindest
5 mm beträgt.
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In 2 sind
die längs
verlaufenden Hauptrillen 9 im Wesentlichen gerade und sie
sind eine axial innere, längs
verlaufende Hauptrille 9B, die auf jeder Seite des Reifenäquators
C angeordnet ist, und eine axial äußere, längs verlaufende Hauptrille 9A,
die axial außerhalb
davon angeordnet ist.
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Die
oben erwähnte
in Umfangsrichtung kontinuierliche Rippe 12 ist zwischen
der axial äußeren, längs verlaufenden
Hauptrille 9A und der Laufflächenkante E gebildet.
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Wie
in 2 gezeigt, kann die axial innere Kante der Rippe 12 mit
kurzen Kerben 13A und 13B versehen sein, die sich
von der axial äußeren, längs verlaufenden
Hauptrille 9A axial nach außen erstrecken. Die axial äußere Kante
oder die Laufflächenkante
ist jedoch nicht mit Kerben versehen. Somit ist die Laufflächenkante
E kontinuierlich in der Umfangsrichtung des Reifens. Ferner ist
kein Einschnitt in der Umgebung der Laufflächenkante E vorgesehen.
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Jeder
Teil 15 zwischen den axial äußeren und inneren, längs verlaufenden
Hauptrillen 9A und 9B und ein Teil 16 zwischen
den axial inneren, längs
verlaufenden Hauptrillen 9B werden von sich axial erstreckenden schmalen
Rillen 17 gekreuzt.
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Da
die axial äußere Oberfläche der
Reifenschulter in Umfangsrichtung kontinuierlich ist, ist die oben erwähnte gekrümmte Fläche Ba mit
einer allmählich
abnehmenden Krümmung
gewellt und ihre Amplitude nimmt radial nach innen von den Laufflächenkanten
E allmählich
ab.
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Die
gekrümmte
Fläche
Ba erstreckt sich über
zumindest 50 %, vorzugsweise mehr als 80 % (in dieser Ausführungsform
100 %) des Umfangs des Reifens. Die gekrümmte Fläche Ba ist an jeder Seite des
Reifens vorgesehen, es kann aber auch möglich sein, sie an einer Seite
des Reifens vorzusehen.
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Die
Schnittlinie J zwischen der gekrümmten
Fläche
Ba und einer zylindrischen Fläche,
die auf der Reifenachse zentriert ist, umfasst eine gewellte Linie
L, die aus abwechselnd angeordneten konvexen Krümmungen Ca und konkaven Krümmungen
Cb gebildet ist. Die Amplitude A der gewellten Linie L ist vorzugsweise
in einem Bereich von 1 bis 3 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm in der
Laufflächenfläche festgelegt.
Hier ist die Amplitude A als die Amplitude von Spitze zu Spitze
der Schnittlinie J, gemessen an der zylindrischen Fläche K in der
axialen Richtung zwischen der Spitze X1 der konvexen Krümmung Ca
und der Spitze X2 der konkaven Krümmung Cb, definiert.
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Wenn
die Amplitude A weniger als 1 mm beträgt, ist es schwierig, die Steifigkeit
in der Umgebung der Laufflächenkante
E zu optimieren, um das Schwimmverhalten zu verbessern. Wenn die
Amplitude A mehr als 3 mm beträgt,
erhöht
sich die Steifigkeitsschwankung in der Umgebung der Laufflächenkante
E in der Umfangsrichtung übermäßig und
es besteht die Tendenz, dass ein ungleichmäßiger Verschleiß auftritt.
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Wie
in 3 gezeigt, nimmt die Amplitude kontinuierlich
von dem radial äußeren Ende
der gekrümmten
Fläche
Ba, das heißt
der Laufflächenkante,
zu ihrem radial inneren Ende, wo die Amplitude der Schnittlinie J
(J3) null ist, ab.
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Die
konkaven und konvexen Krümmungen
können
von einer Rundung mit mehreren Radien gebildet sein. In diesem Beispiel
sind sie aber durch eine Rundung mit im Wesentlichen einem einzigen
Radius gebildet.
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Der
Krümmungsradius
R1 der konvexen Krümmung
Ca und der Krümmungsradius
R2 der konkaven Krümmung
Cb sind im Wesentlichen gleich, es ist aber auch möglich, unterschiedliche
Radien zu verwenden.
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Was
eine Teilung einer konvexen Krümmung
Ca und einer konkaven Krümmung
Cb betrifft, so betragen die Sehnenlänge der konvexen Krümmung Ca
und die Sehnenlänge
der konkaven Krümmung
Cb vorzugsweise 50 % und 50 %. Es ist jedoch auch möglich, dass
die Sehnenlängen
unterschiedliche Prozentanteile betragen.
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In
der Laufflächenfläche sind
die Radien R1 und R2 in einem Bereich von 8 bis 40 %, vorzugsweise von
10 bis 30 % der Bodenkontaktbreite TW, festgelegt.
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Die
radiale Höhe
H der gekrümmten
Fläche
Ba ist in einem Bereich des 1,0- bis 2,0-fachen, vorzugsweise 1,3-
bis 1,7-fachen der radialen Höhe
(h) der Rippe 12 oder der Tiefe der axial äußeren, längs verlaufenden
Hauptrille 9B festgelegt. Anders ausgedrückt, die
Amplitude wird null bei einem radialen Abstand H von der Lauffläche. Wenn
das Verhältnis
(H/h) weniger als 1,0 beträgt,
wird es schwierig, das Schwimmverhalten zu verbessern. Selbst wenn
das Verhältnis
(H/h) über
2,0 erhöht
wird, wird das Schwimmverhalten nicht mehr verbessert.
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4 zeigt
eine Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsform, wobei die oben
erwähnte Schulterrippe 12 in
Umfangsrichtung durch axiale Rillen 21 geteilt ist, und
zwar ist der Umfangsteil 11 zwischen der axial äußeren, längs gerichteten
Hauptrille 9A und der Laufflächenkante E als eine umlaufende
Reihe von Schulterblöcken 20 ausgebildet.
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In
diesem Fall ist die Anordnung der axialen Rillen 21 mit
den Perioden der Welle der gekrümmten
Fläche
synchron. In dem in 4 gezeigten Beispiel sind die
axialen Rillen 21 alle eineinhalb (1,5) Perioden angeordnet.
Es ist auch möglich,
dass die axialen Rillen 21 jede ganzzahlige Periode angeordnet
ist. In jedem Fall wird bevorzugt, dass eine vollständige konvexe
Krümmung
darin eingeschlossen ist und jede axiale Rille 21 an der
Spitze der konvexen oder konkaven Krümmung positioniert ist.
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Die 5, 6 und 7 zeigen
einen Luftreifen, der zum Verständnis
der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist, wobei eine Reihe von
Umfangschulterblöcken 20 entlang
einer jeden von den Laufflächenkanten
E gebildet ist und die axiale Außenseite eines jeden Schulterblocks 20 mit
einer gekrümmten
Fläche
Ba versehen ist, die eine allmählich
abnehmende Krümmung
aufweist.
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Der
Laufflächenabschnitt 2 ist
mit längs
verlaufenden Zickzack-Hauptrillen 9 versehen,
die eine axial innere Rille 9B, die auf jeder Seite des
Reifenäquators
C angeordnet ist, und eine axial äußere Rille 9A, die axial
außerhalb
davon angeordnet ist, umfassen, die sich jeweils kontinuierlich
in der Reifenumfangsrichtung erstrecken.
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Des
Weiteren ist der Laufflächenabschnitt 2 mit
axialen Rillen 14a, 14b, 14c und 14d versehen.
Die ersten axialen Rillen 14a erstrecken sich zwischen
den axial inneren, längs
verlaufenden Hauptrillen 9B. Die zweiten axialen Rillen 14b erstrecken
sich axial nach außen
von jeder der axial inneren, längs
verlaufenden Hauptrillen 9B und enden vor den axial äußeren, längs verlaufenden
Hauptrillen 9A. Die dritten axialen Rillen 14c erstrecken
sich axial nach innen von jeder der axial äußeren, längs verlaufenden Hauptrillen 9A und
enden vor den axial inneren, längs
verlaufenden Hauptrillen 9B. Die vierten axialen Rillen 14d erstrecken
sich axial nach außen
von jeder der axial äußeren, längs verlaufenden
Hauptrillen 9A zu der Laufflächenkante E. Die zweiten und
dritten axialen Rillen 14b und 14c sind durch
eine schmale Umfangsrille 26 miteinander verbunden.
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Die
axiale Rille 14 weist eine Rillenbreite von nicht weniger
als 1,5 % der Bodenkontaktbreite TW und eine Rillentiefe von 2 bis
12 % der Bodenkontaktbreite TW auf.
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Die
längs verlaufenden
Hauptrillen 9 weisen eine Rillenbreite von nicht weniger
als 2,0 %, vorzugsweise nicht weniger als 2,5 % der Bodenkontaktbreite
TW und eine Rillentiefe von 5 bis 12 % der Bodenkontaktbreite TW
auf. Im Fall von Schwerlastreifen beträgt die Rillenbreite der längs verlaufenden
Hauptrille 3 zumindest 5 mm.
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Dieses
Laufflächenprofil
ist für
einen Ganzjahres-Schwerlastradialreifen geeignet.
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Hier
besteht, da die gekrümmte
Fläche
Ba in der Umfangsrichtung durch die axialen Rillen 14 unterbrochen
ist, wie in 7 gezeigt, die gekrümmte Fläche Ba an
jedem Schulterblock 20 aus einer konvexen Krümmung, und
zwar besteht die Schnittlinie J zwischen der gekrümmten Fläche Ba und
einer zylindrischen Fläche,
die auf der Reifenachse zentriert ist, aus einer konvexen Krümmung.
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Die
konvexe Krümmung
kann durch eine Krümmung
mit mehreren Radien gebildet sein, in diesem Beispiel ist sie aber
durch eine Krümmung
mit im Wesentlichen einem einzigen Radius gebildet. Ihr Krümmungsradius
R1 vergrößert sich
allmählich
(in diesem Beispiel kontinuierlich) von dem radial äußeren Ende
in der Laufflächenfläche zu dem
radial inneren Ende, wo die Schnittlinie J gerade wird. In der Lauffläche ist
der Radius R1 der konvexen Krümmung
in einem Bereich vom 1,5- bis 4,5-fachen, vorzugsweise 2,0- bis
4,0-fachen der Umfangslänge
L des Schulterblocks 20 festgelegt.
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Der
Schulterblock 20 ist in der Umgebung der axial äußeren Kante
oder der Laufflächenkante
E nicht mit allen Arten von Einschnitten und Rillen versehen.
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Die
radiale Höhe
H der gekrümmten
Fläche
Ba ist in einem Bereich von nicht weniger als 60 %, vorzugsweise
mehr als 80 %, noch bevorzugter 100 % der radialen Höhe (h) des
Schulterblocks 20 festgelegt. Anders ausgedrückt, die
Krümmung
wird null bei einem radialen Abstand H von der Laufflächenfläche.
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An
der unmittelbar radialen Innenseite des radial inneren Endes der
gekrümmten
Fläche
Ba ist die Schnittlinie zwischen der äußeren Fläche des Reifens und einer zylindrischen
Fläche,
die auf der Reifenachse zentriert ist, im Wesentlichen gerade.
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Vorzugsweise
sind alle Schulterblöcke 20 mit
der gekrümmten
Fläche
Ba versehen. Zumindest 70 % der Schulterblöcke 20 sollten mit
der gekrümmten
Fläche
Ba versehen sein.
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Was
die Reifenschulter einer jeden von den oben erwähnten Ausführungsformen betrifft, so kann
sie als eine abgewinkelte, eckige Schulter ausgebildet sein, wie
in 1 gezeigt, oder eine runde Schulter, wie in 5 gezeigt,
und zwar können
die in 3 und 4 gezeigten Beispiele abgerundet
und das in 7 gezeigte Beispiel abgewinkelt
sein.
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Im
Fall einer runden Schulter ist der Rundungsradius (r) in einem Bereich
von 2 bis 10 mm, vorzugsweise von 4 bis 8 mm in einem Reifenmeridianabschnitt
festgelegt. Somit kann auf Grund der gekrümmten Fläche Ba der Rundungsradius (r)
stark verringert sein. Insbesondere im Fall speziell Beispiels von 7 wird bevorzugt,
dass das Verhältnis
(R1/r) zwischen dem Rundungsradius (r) und dem oben erwähnten Radius
R1 in der Laufflächenfläche in einem
Bereich von 4 bis 40, bevorzugter 8 bis 25 festgelegt ist, und der
Rundungsradius (r) in einem Bereich von 2 bis 6 %, bevorzugter 3
bis 5 % der Bodenkontaktbreite TW festgelegt ist.
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Wenn
das Verhältnis
(R1/r) kleiner als 4 ist, besteht die Tendenz, dass die Verschleißfestigkeit
in der Nähe
der Laufflächenkante
abnimmt. Wenn das Verhältnis
(R1/r) größer als
40 ist, wird es schwierig, das Schwimmverhalten zu verbessern.
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Vergleichstest
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Schwerlastradialreifen
der Größe 11R22,5
14P (Radfelgengröße: 22,5×7,5) mit
der in 1 gezeigten inneren Struktur wurden hergestellt
und auf Schwimmverhalten, Festigkeit gegenüber unregelmäßigem Verschleiß und Festigkeit
gegenüber
Gummiabriss getestet.
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Die
Spezifikationen der Testreifen und Testergebnisse sind in Tabelle
1 und Tabelle 2 gezeigt.
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- *1) Die radiale Höhe
der gekrümmten
Fläche
betrug 160 % der Höhe
der Rippe von der Laufflächenkante.
- *2) Die Laufflächenkanten
waren mit axialen Einschnitten von 10 mm Länge versehen.
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Die
Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse betreffend das in 2 gezeigte
Reifentyp-Beispiel.
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Schwimmverhaltenstest:
Ein 20-Tonnen-Lastkraftwagen vom 2-D4-Antriebstyp, der an allen Rädern mit
Testreifen versehen war, wurde auf einer ausgefahrenen Straße auf einer
Reifenteststrecke gefahren und das Schwimmverhalten wurde von dem
Testfahrer auf der Grundlage der Reaktion auf das Lenkrad, wenn
der Reifen in eine Spurrille hinein und daraus hinaus fährt, in
zehn Stufen bewertet. (Reifendruck = 70 kPa, Beladung = 10 Tonnen.)
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Test
der Festigkeit gegenüber
unregelmäßigem Verschleiß und Festigkeit
gegenüber
Gummiabriss: Die an den Vorderreifen mit Testreifen versehenen Lastkraftwagen
wurden über
60 000 km gefahren und danach wurden die Reifen einer visuellen Überprüfung unterzogen.
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- *1) Radiale Höhe
= Tiefe der axialen Rille
- *2) Radius (r) = 8 mm
- *3) A: gut, B: durchschnittlich, C: schlecht
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Tabelle
2 zeigt die Testergebnisse betreffend das in 6 gezeigte
Blocktyp-Beispiel.
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Test
des Schwimmverhaltens: Gleich wie oben, das Verhalten wurde jedoch
in drei Stufen bewertet.
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Test
der Festigkeit gegen unregelmäßigen Verschleiß und Gummiabriss:
Gleich wie oben, die Fahrstrecke betrug jedoch 40 000 km.
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Wie
oben beschrieben kann bei den Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung
das Schwimmverhalten wirksam verbessert werden, ohne den Nachteil,
dass unregelmäßiger Verschleiß, Laufflächengummiabriss,
eine Abnahme der Bodenkontaktfläche
und dergleichen auftreten.
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Die
vorliegende Erfindung wird geeigneterweise auf Schwerlastradialreifen
angewendet, sie kann aber auf verschiedene Luftreifen für Personenwagen,
Leichtlastkraftwagen und dergleichen angewendet werden.