充气轮胎的胎面部分基本上包括多个限定了地面接合橡胶元件的 沿圆周和侧向延伸的花纹沟，这些元件呈花纹块或肋条或其组合的形 式。胎面花纹块的特定尺寸和形状显著地有助于提高轮胎的总体性 能，并且为此原因被设计用于实现所需的轮胎特征。
冬季型轮胎，以及全天候型轮胎，通常具有多个刀槽花纹。一个 刀槽花纹就是一个花纹沟，其宽度处于胎面宽度即行驶面沿轴向的弧 长的大约0.1％至大约1％范围内。当刀槽花纹在零速度以及正常负载和 压力下位于轮胎接地印痕中时，刀槽花纹倾向于闭合。刀槽花纹通常 由插入一用于此用途的铸型或机加工的模具或胎面花圈中的钢刀片成 形。
刀槽花纹可按照直形、曲线形或Z字形方式绕着胎面沿圆周或侧 向延伸，并且可象主胎面花纹沟一样深，或者具有一大于花纹沟深度 的深度。刀槽花纹可穿过肋条和胎面花纹块的侧部，或者被限制于胎 面花纹块的内部。已知的还有使刀槽花纹位于一在其交点处与胎面行 驶面的切线不垂直的平面中；限定了相邻刀槽花纹的平面的倾度可沿 着胎面花纹块长度逐步地相同或者不同。而且已知的还有使用深度沿 其长度变化的刀槽花纹。
胎面中的刀槽花纹的存在增加了胎面中的抓着边缘的数量。在每 个抓着边缘处的局部高压改进了行驶面的摩擦和挖掘作用，可与轮胎 在雪和冰上的极好牵引作用相比。而且，刀槽花纹改进了胎面花纹块 的屈挠性而不会破坏其坚固性。刀槽花纹的相对面之间的易于发生相 对纵向滑动，就削弱了胎面花纹块对在胎面与路面之间的接触区域中 发生挠曲的阻力，因此减慢了轮胎的生热性；然而，刀槽花纹的相对 面之间的滑动会在相对刀槽花纹面之间产生摩擦并且会导致刀槽花纹 发生磨损。
专利GB 1,150,295中公开了一种带有一肋条的轮胎，肋条具有多 个形成于其中的刀槽花纹。这种刀槽花纹具有三维方位，其中贯穿一 刀槽花纹中心线限定了多个峰和谷。这些所形成的峰和谷或者为具有 最大深度的单个点或者为具有最大深度的直线。由于形成刀槽花纹构 型的尖锐直线，因此尽管刀槽花纹的相对两侧互锁，在这些点上仍然 会存在磨损增大情况。
专利US 5,783,002中公开了一种轮胎胎面的三维刀槽花纹。所形 成的凸块和凹腔全都具有半球形构型。刀槽花纹的圆形相对边缘降低 了摩擦但是并不会消除相对刀槽花纹面的运动。专利EP 1073562示出 了在其间带有扁平空间的圆形3-d刀槽花纹。刀槽花纹的扁平部分仍 然会受到摩擦和磨损。

本发明的目的在于一种具有在其中带有刀槽花纹的地面接合元件 的轮胎胎面。刀槽花纹具有一从交替凹槽和凸块的互锁凸台形成的三 维部分。所产生的刀槽花纹的恒定互锁方面防止了刀槽花纹的相对面 发生滑动，从而降低了刀槽花纹面的磨损。刀槽花纹的有效长度也通 过刀槽花纹中的平面弯头而得以增大。有效长度增加，就减少了刀槽 花纹在胎面花纹块行驶出轮胎接地印痕时的突然减压。由于胎面花纹 块的后缘并未脱离接地印痕，因而这就改善了胎面磨损情况。
根据本发明的一个方面，公开了一种具有多个地面接合弹性元件 的轮胎胎面。至少其中一个胎面花纹块具有一刀槽花纹。刀槽花纹具 有一径向深度、一第一刀槽花纹面、一相对的刀槽花纹面、以及一离 相对的两个刀槽花纹面等距的中心线。每个刀槽花纹面具有至少一个 水平行的交替凹槽和凸块，而位于一个刀槽花纹面上的每个凹槽与相 对面上的凸块对齐。每个凹槽或凸块的末端为一与中心线相隔开的平 面顶部并且平面顶部平行于刀槽花纹中心线。
在本发明的其它方面中，每个刀槽花纹面具有至少两个水平行的 交替凹槽和凸块。这些位于水平行中的交替凹槽和凸块可沿刀槽花纹 的径向形成交替凹槽和凸块。然而，根据凸台的构型而定，尽管水平 行中的凸台为交替凹槽和凸块，但径向的凸台可以不相互交替。
在本发明的另一个方面中，每个刀槽花纹面中的刀槽花纹的凸台 的每个平面顶部具有一种多边形构型。这种多边形构型具有至少四个 侧边，并且可选自四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边 形、十边形、十一边形和十二边形。在单个刀槽花纹中，凸台的平面 顶部可为不同多边形形状的组合。
在本发明的另一个方面中，在刀槽花纹中心线处所测定的凸块和 凹槽的横截面积随着刀槽花纹径向深度的增大而减小。
在本发明的另一个方面中，每个凸块和凹槽具有至少四个从刀槽 花纹中心线向其平面顶部成一定角度延伸的平面。这四个平面可相对 于刀槽花纹中心线从凸块或凹槽内测量时按相同的角度倾斜。替代 地，平面之一可相对于刀槽花纹中心线从凸块或凹槽内测量时按不同 于其它平面的角度倾斜。
根据本发明，还公开了一种安装于一轮胎模具内部并用于成形轮 胎胎面中的刀槽花纹的模具刀片。刀片具有平面部分和至少一个三维 部分，并且具有一平行于刀片的平面部分的平面的限定刀片中心线。 刀片的三维部分具有至少一个水平行的交替凹槽和凸块，其中每个凹 槽或凸块的末端为一与刀片中心线相隔开的平面顶部。平面顶部平行 于刀片中心线。
在本发明的另一个方面中，在刀片中心线处，每个凹槽和凸块具 有一种多边形构型。每个凸台的平面顶部具有一与刀片中心线处的凸 台类似或相同的几何构型。
在本发明的另一个方面中，模具刀片具有至少两个水平行的交替 凹槽和凸块。这些水平行可以跨过刀片的三维部分保持连续，或者这 些行也可以不连续，在不连续行之间形成一平面部分。
在本发明的另一个方面中，刀片的三维部分的特征可在于形成垂 直行的凸台。垂直行可以为或者可以不为交替凹槽和凸块，根据凸台 的多边形构型而定。
定义
以下定义为对所公开的本发明的控制。
“轴向”和“轴向地”在此用来指平行于轮胎的旋转轴线的直线 或方向。
“刀片”指的是一位于形成了胎面设计方案的部分的轮胎硫化模 具中的凸块。这种凸块在成品轮胎胎面中形成了一相应的凹口。
“径向”和“径向地”用来指沿径向朝向或背离轮胎的旋转轴线 的方向。
“刀槽花纹”指的是模制于轮胎的胎面花纹块中的小花纹沟，它 们将胎面花纹块进行细分并且改进了牵引特征。刀槽花纹的宽度处于 胎面宽度的大约0.1％至大约1％范围内并且倾向于完全闭合于轮胎接 地印痕中。刀槽花纹的深度可以绕着胎面的圆周变化，或者一个刀槽 花纹的深度可为恒定并且不同于轮胎中的另一个刀槽花纹的深度。
附图说明
现在将通过实例并参照附图对本发明进行描述，图中：
图1为一刀槽花纹成形刀片的透视图；
图2为刀片的侧视图；
图3a和3b为交替的单个凸台；
图4a-4c示出了一带有一由图1的刀片成形的刀槽花纹的胎面花 纹块，示出了处于不同磨损阶段的花纹块；
图5为一胎面花纹块的剖切图，示出了相对的刀槽花纹面和形成 刀槽花纹面的刀片；
图6a为一替代刀片的透视图；
图6b为图6a的刀片的3-d部分的平视图；
图7a、7b、8a和8b示出了替代的3-d刀片和刀槽花纹构型；
图9a-9b示出了坡度3-d刀槽花纹；
图10a-10b示出了锥形3-d刀槽花纹；以及
图11示出了一分裂式3-d刀槽花纹。

以下语言为最佳的目前预期模式或者实施本发明的模式。这种描 述用来示出本发明的一般原理，而不应被理解为限制意义。本发明的 范围通过参照所附权利要求得到最佳地确定。
图1示出了根据本发明的一刀片10。刀片10具有一平面部分12 和一包括多个相邻凸出元件16的三维部分14，这些凸出元件从刀片 10的一侧观察时为凸块18和凹槽20，参看图2。刀片10由金属，优 选钢制成，而凸出元件16通过冲压或模压钢板而制成。这样一种刀片 10被安装于一胎面模具中，以便使得刀片10的顶平面部分12更靠近 模具而凸台16则位于模具的开放空间中以形成刀槽花纹中的三维部 分。
三维刀片10最容易地被限定成具有一中心线CL，中心线CL为一 个二维平面，其与刀片10的未受冲压或模压的部分12处于相同平面 中，如图2中所示，并且三维刀片10被限定成具有一水平方向H和一 垂直方向V。刀片凸台16形成于刀片中心线CL的交替两侧上。这些凸 台16形成了水平行α1、α2和垂直行β1-β7。这些凸台16沿每个 水平行α1、α2形成了交替的凸块18和凹槽20，并且这些凸台沿每 个垂直行β1-β7也是如此。
图1中所示的刀片只具有两水平行α1、α2的凸块18和凹槽20； 然而，根据凸块18和凹槽20的尺寸和花纹块深度而定，行数可以增 加至αn。根据本发明，至少有两个水平行α1和α2，并且优选地具有 二至五水平行的凸台16。同样，垂直行β的数量可以超过所示数量之 外而改变。垂直行的数量可以在两行至任意数量βn内变化，只要花纹 块和凸台16的尺寸能够容许。根据本发明的主要要求在于水平行α和 垂直行β的设置必须使得凸台16沿水平或垂直方向都交替设置。
如图2中所示，每个凸台16起始于刀片中心线CL处并且背离刀 片中心线CL沿第三维延伸。在中心线CL处，每个凸台16为多边形。 所示的形状为正方形，但是也可为任意四条边的多边形，即四边形。 随着凸台16背离刀片中心线CL延伸，凸台16保持着多边形形状一直 到到达顶部22处，或者说到达凸台16的最大宽度处。每个凸台16的 顶部22为一个二维平面，其具有垂直方位和水平方位并且平行于刀片 中心线CL。如果随着凸台16从中心线CL向顶部22延伸，凸台16保 持着相同的多边形形状，则顶部平面构型就类似于刀片中心线CL处的 多边形形状。
每个凸台16具有一从限定了刀片中心线CL处的多边形的侧边上 成一定角度延伸的平面边缘。对于图3a中的四边形凸台16而言，每 个凸台16具有四个平面侧边A、B、C、D。请看图2，当在凸台16内 部从中心线CL向顶平面A测量时，顶平面A成一角度δ倾斜。对于一 理想多边形而言，多边形的所有边都具有相同的长度；对于一“理想” 凸台16而言，当凸台从中心线CL向顶部22延伸时，都一直保持着理 想多边形，当在凸台的内部测量时，每个平面A、B、C、D从中心线CL 按照相同的角度δ倾斜。
平面A、B、C、或D可全部具有不同的倾斜角度。倾斜角度的选择 由制造刀片10、利用刀片10模制轮胎的简易性、以及刀槽花纹的所需 抓着特征来确定。图3b示出了一凸台，其中顶平面A成一角度δ倾斜， 而底平面成一不同的角度μ倾斜。所形成的顶部22仍然具有与凸台16 在中心线CL处的轮廓相同的总体多边形形状，或者几何构型，但是多 边形构型的各个侧边的相对尺寸由于角度δ、μ的不同已经改变。
在使用刀片10来模制轮胎时，刀片10进入胎面胶的长度可以根 据所需的轮胎特征而变化。对于夏季轮胎，刀片10可插入胎面胶中至 一深度S，请看图1。对于这样一种成形的刀槽花纹，当胎面未磨损时， 刀槽花纹自身就呈一直线。随着胎面的磨损，刀槽花纹的外观就改变。 对于冬季轮胎，刀片10只可插入胎面中至一深度W。对于未磨损的冬 季轮胎，所形成的刀槽花纹立即呈现为具有多个边缘以便增加胎面中 的抓着边缘的数目。对于夏季轮胎，理想的是通过磨损使得夏季轮胎 变成冬季轮胎胎面厚度以便提供附加的抓着表面。
图4a-4c示出了一带有一由图1的刀片10成形的刀槽花纹26的 胎面花纹块24。单个弹性胎面花纹块24为胎面花纹的一部分，并且所 示为在硫化步骤之后，其中刀槽花纹26在硫化步骤中形成于胎面胶 中。为简明清楚起见，相邻的胎面花纹块或胎面花纹的肋条并未示出。 同样，为了简明示出，所示的胎面花纹块24只带有单个刀槽花纹26； 胎面花纹块24可带有相对于邻近的花纹沟成任意倾斜角度的多个刀槽 花纹26。刀槽花纹26可限定成具有一中心线CLs，该中心线CLs与所 形成的交替刀槽花纹凹槽30和凸块32的顶部28等距。当刀槽花纹26 正在成形时，刀槽花纹中心线CLs与刀片中心线相一致。
图中示出了处于不同磨损阶段的胎面花纹块24。如图4a中所示， 胎面花纹块24未受磨损，并且在行驶面处，刀槽花纹26呈单条线； 这是一种夏季轮胎胎面。图4b中所示的同一胎面部分被磨损至其原始 径向高度h的大约25％，并且胎面花纹块24的径向外表面示出了凸台 的交替邻近凸块32和凹槽30的不同构型；对于具有这种刀槽花纹外 观的未磨损胎面来说，轮胎被模制成的是冬季轮胎。图4c中所示的同 一胎面部分被磨损至原始径向高度h的大约50％深度。
图5在透视图中示出了在刀槽花纹26处被分成两个部分24a、24b 的图4a-4c的胎面花纹块，示出了刀槽花纹26的相对面34a、34b。 每个刀槽花纹面34a或34b中的块32与相对的半个花纹块中的凹槽 30相配合工作。凸块32和凹槽30的平面侧边A、B、C、D引起相对 的刀槽花纹面34a、34b互锁，从而限制了这两个相对刀槽花纹面34a、 34b的滑动。每个刀槽花纹面34a或34b与刀片10的一侧相同。一由 刀片10的平面部分12成形的二维刀槽花纹部分36包围着刀槽花纹26 的三维部分和每个刀槽花纹面34a、34b。刀槽花纹26具有基本上不 变的厚度，如图4a-4c中所示，尽管刀槽花纹26的部分为三维和二维。
现有技术的三维刀槽花纹，例如专利EP 1073562和US 5783002 中所述的三维刀槽花纹，具有用于限定互锁部分的圆形曲线或边缘。 这种圆形边缘仍然容许在相对的刀槽花纹面之间发生滑动。这种滑动 还会摩擦刀槽花纹的相对面，因而逐渐磨损相对的刀槽花纹面。在本 发明的刀槽花纹中，存在恒定的刀槽花纹的互锁作用。这种刀槽花纹 的另一个优点在于刀槽花纹的有效长度通过刀槽花纹中的平面弯头而 得以增加。有效长度增加，就能减少刀槽花纹在胎面花纹块行驶出轮 胎接地印痕时的突然减压。由于胎面花纹块的后缘并未脱离接地印 痕，因而这就改善了胎面磨损情况。
图6a示出了用于一种替代3-d刀槽花纹的刀片40；图6b为刀片 40的3-d部分和将由刀片40成形的刀槽花纹面的3-d部分的简图。 在刀片中心线和刀槽花纹中心线处，每个凸台42的多边形形状为六边 形。如同图1的四边形凸台16一样，每个凸台42的顶部44为平面并 且类似于凸台42在刀片处和由刀片40成形的刀槽花纹的中心线处的 构型。由于具有多边形形状，因此水平行α1、α2和α3垂直地交叠， 并且垂直行β1至βy也水平地交叠。至少每个水平行中的凹槽46和 凸块48相互交替；然而，凸台42沿垂直方向就不再为交替的凹槽46 和凸块48。在所示的刀片中，凹槽46和凸块48沿一倾斜方向V对齐。
通过在刀片40的中心线处和在所成形的刀槽花纹的中心线处成形 具有六边形构型的凸台42，则由于所产生的刀槽花纹磨损，刀槽花纹 就不再具有将利用一通往凸台的水平延伸顶线来表示的硬性界线。另 外，凹槽46和凸块48的对齐方式可以进行改变以便获得不同的胎面 刚性和柔性特征。
图7a示出了六边形刀片和刀槽花纹的一种变型。由于水平行α的 数量增加，因而六边形凸台42的尺寸下降。特别地，凸台42的径向 高度hα随着刀片或刀槽花纹深度而下降；即hα1＞hα2＞hα3。
图7b示出了六边形刀片和刀槽花纹的另一种变型。在刀片中，第 二和第三水平行α2、α3具有的凸台42的数量比第一水平行α1少得 多，并且在二和第三水平行α2、α3中都在凸台42之间形成有间隙 50。在所成形的刀槽花纹中，刀槽花纹的与刀片间隙50相对应的部分 将为扁平或二维。同样，如图4a-4c中所示，并且适用于所有的所公 开的3-d构型，二维刀槽花纹部分可位于3-d刀槽花纹部分的任一侧。 二维部分可位于刀槽花纹的径向最内侧，或者可位于3-d刀槽花纹部 分的两侧上。
图8a示出了一刀片或刀槽花纹的三维部分的另一种变型。交替的 水平行α1、α3、α5在刀片中心线CL或刀槽花纹中心线CLs处由八 边形凸台54形成。位于八边形凸台行之间的为由四边形凸台56形成 的行α2、α4。八边形凸台54形成为交替的凹槽58和凸块60；而四 边形凸台56可也为交替的凹槽和凸块，或者全部为凹槽或凸块。图8b 示出了一刀片或刀槽花纹的三维部分，其中在刀片中心线CL或刀槽花 纹中心线CLs处，凸台为四边形66、六边形68和七边形70的组合。 由七边形凸台70所形成的行α1、α3夹着一交替的四边形和六边形凸 台66、68的行α2。七边形凸台70为交替的凹槽和凸块，而夹在中间 的凸台行α2由交替的凹槽和凸块形成。也可以有其它的不同多边形形 状的组合，这些多边形形状带有各个在任何地方都具有从三到十二个 侧边的凸台，它们都在本发明的范国内，尽管此处并未示出。同样， 包括类似于所示四边形16和六边形42、容许凸台与邻近凸台接触的单 个多边形形状的三维刀片和刀槽花纹部分也在本发明人的考虑范围之 内。
三维刀槽花纹也可以形成有其它变型。
图9a-9b示出了由一对应的三维刀片成形的坡度三维刀槽花纹 74。刀槽花纹74在一具有一形成了轮胎的行驶面的径向外侧表面78 的胎面花纹块76中成形。随着刀槽花纹深度增加，刀槽花纹型式从一 刚性强互锁设计转换为一种较软、较扁平的刀片设计。这种型式抵消 了随着胎面花纹块的无滑动深度的减小而导致的胎面花纹块的刚性增 加。
提供这样一种坡度刀槽花纹的动机来自于两个相矛盾的刚性要 求。第一要求为当胎面未磨损时需要更高的胎面刚性。三维刀槽花纹 的存在产生了一锁定机构以便补偿任何由于多个刀片的存在而产生的 软度。在靠近刀片的顶侧存在互锁刀槽花纹就足以达到所需效果。第 二要求为当花纹块受到磨损时，无滑动深度小于原始无滑动深度，需 要较低的刚性。在刀槽花纹的下边缘处的二维部分减小了受磨损花纹 块的花纹块刚性。
在图9a的刀槽花纹中，刀槽花纹74具有3-2-1的坡降。刀槽花 纹74的径向最外侧部分具有的凸台80带有一轴向宽度k，从刀槽花纹 中心线CLs向凸台顶部82的中心测量。下一径向向内的凸台80具有 一轴向宽度l，其小于轴向宽度k。最内侧凸台80具有一轴向宽度m。 宽度k-l-m的比值为3-2-1。
对于图9b的刀槽花纹，刀槽花纹坡降为2-1-0。径向最外侧凸台 80具有一轴向宽度k，而下一径向向内的凸台具有一轴向宽度l，其小 于轴向宽度k。刀槽花纹的径向最内侧部分具有一段不带凸台的延伸长 度，并且可限定为具有一从中心线测量的值为零的轴向宽度。宽度的 比值为2-1-0。尽管图9a和9b的刀槽花纹示出了两种准确的比值， 但宽度比可为k＞l＞m 0的任意比值，其中k为刀槽花纹的最大宽度， l为中间刀槽花纹宽度，而m为径向最内侧刀槽花纹宽度；所有这些宽 度都从刀槽花纹中心线CLs向凸台顶部82的中心测量。用于成形图9a 和9b的刀槽花纹74的刀片将类似于每个水平行中的凸台的渐减轴向 长度。
图10a和10b示出了形成于胎面花纹块76中的三维刀槽花纹84， 各具有一渐缩的厚度。渐缩的厚度也容许胎面刚性随着胎面花纹块的 磨损而减小。如上所述，当胎面未磨损时，作为刀槽花纹的径向外侧 部分的互锁凸台增大了胎面花纹块刚性，同时提供了多个用于牵引的 抓着边缘。刀槽花纹84的宽度沿着刀槽花纹84的径向深度逐渐增加。 刀槽花纹84的径向最内侧部分86末端可为一反向锥形，如图10a中 所示，或者末端可为一球状部分，如图10b中所示。用于成形这种刀 槽花纹的刀片的厚度向着离刀片附连于模具之处最远的刀片端部增 加。
另一种用于在轮胎磨损时降低胎面刚性的替代方案为使刀槽花纹 在胎面花纹块深度中分叉。如图11中所示，在刀槽花纹90的径向内 侧部分处，刀槽花纹90被分成两个部分92a、92b。刀槽花纹的这种 分叉在本发明所属领域内众所周知，并且这种刀槽花纹90可与无分叉 刀槽花纹组合，包括与所示的刀槽花纹26、74组合，以便达到所需的 刚性要求。