轮胎微空气泵的制作方法
【专利摘要】一种能够在无需来自机动车辆的驾驶员的任何作用的情况下恢复轮胎中消耗掉的空气的自动微泵。利用旋转的轮胎的动能，微泵维持轮胎压力以免由于橡胶的可渗透性或温度的变化而失去压力。微泵具有非平衡旋绕轮(26)和初级齿轮组(50)。非平衡旋绕轮驱动初级齿轮组(50)，并且二级齿轮组(58)连接至初级齿轮组(50)并由初级齿轮组(50)来驱动。泵组件(86)连接至二级齿轮组(58)并由二级齿轮组(58)来驱动，使得在非平衡旋绕轮旋转时，非平衡旋绕轮驱动初级齿轮组(50)，并且初级齿轮组(50)驱动二级齿轮组(58)，从而驱动泵并增大轮胎中的气压。泵组件(86)从大气中吸入空气，并且迫使空气进入到轮胎中。
【专利说明】轮胎微空气泵
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请为要求2011年4月11日提交的美国申请N0.61 / 516，943以及2011年10月17日提交的美国申请N0.61 / 627，747的优先权的PCT国际申请。
【技术领域】
[0003]本申请涉及一种用于在无需来自车辆驾驶员的任何作用的情况下维持车辆中适当的轮胎压力的微泵。
【背景技术】
[0004]大多数车辆具有用空气充气至特定的压力以使轮胎的寿命和燃油经济性最佳的轮胎。材料的可渗透性和温度的变化所导致的充气不足的轮胎在燃油经济性和过早的轮胎磨损方面每年耗费数百万美元。
[0005]已经产生了诸如自调节轮胎泵之类的很多不同类型的装置来保持最佳的轮胎压力。然而，这些产品要么在机械方面难以实施，要么在商业化时经济上过于昂贵。虽然有具有中央压缩机的车载轮胎压力管理系统，但是这些系统需要对车辆进行根本的改变以进行操作。这些系统可以存在于成本不是很受关注的军用或商用车辆中。除了成本不是很受关注的商用车辆以外，售后服务中的大多数产品只是提醒驾驶员压力较低。在轮胎中的压力降低的情况下，售后服务中的大多数产品只是提醒驾驶员压力较低，但是无法自动恢复轮胎中的空气。
[0006]因此，存在对用于在无需来自驾驶员的任何作用的情况下维持车辆的轮胎中的气压的改善的方式的需求。
【发明内容】
[0007]本发明针对一种能够在无需来自驾驶员的任何作用的情况下恢复轮胎中消耗掉的空气的自动微泵。本发明的微泵无需对车辆上的现有技术例如车轮和/或轮胎进行任何的改型，并且仅需更换标准的轮胎阀门。使用旋转的轮胎的动能，本发明的微泵维持轮胎的压力以免由于橡胶的可渗透性或温度的变化而失去压力。
[0008]在一个实施方式中，本发明的微泵用于同轮胎一起使用，并且该微泵具有包括上半部和下半部的壳体、可旋转地设置在壳体中的非平衡旋绕轮、以及初级齿轮组。该非平衡旋绕轮能够操作成驱动初级齿轮组，并且二级齿轮组连接至初级齿轮组并由该初级齿轮组来驱动。非平衡旋绕轮通过轮胎的动能——比如轮胎的起动和停止运动、轮胎的缓慢滚动以及车轮的弹跳一来驱动。
[0009]活塞泵组件连接至二级齿轮组并由该二级齿轮组来驱动，使得当非平衡旋绕轮旋转时，非平衡旋绕轮驱动初级齿轮组，并且初级齿轮组驱动二级齿轮组，从而驱动活塞泵并增大轮胎中的气压。活塞泵组件从大气中吸入空气，并且迫使空气进入到轮胎中。
[0010]初级齿轮组和二级齿轮组使得旋绕轮具有通过曲柄驱动活塞泵组件的机械优势。这使得本发明的微泵在与压力调节器结合使用时能够与几乎任何类型的轮胎一起使用。
[0011]在替代性实施方式中，除非平衡旋绕轮以外的其他装置也能用于驱动齿轮组和活塞泵组件。其他装置包括但不限于风扇叶片、文丘里管、摆动件或机电方法。
[0012]在第二实施方式中，初级齿轮组和二级齿轮组使得旋绕轮具有使凸轮旋绕的机械优势，其中凸轮与隔膜泵产生泵送作用。这使得本发明的微泵在结合压力调节器使用时能够与几乎任何类型的轮胎一起使用。
[0013]在替代性实施方式中，除非平衡旋绕轮以外的其他装置也可以用于驱动齿轮组和隔膜泵。其他装置包括但不限于风扇叶片、文丘里管、摆动件或机电方法。
[0014]在另一实施方式中，其他类型的泵可以代替隔膜泵组件和活塞泵组件来使用。可以使用的其他类型的泵包括但不限于涡轮泵、离心泵、旋转泵、蠕动泵或机电泵。
[0015]在另一替代性实施方式中，电活性聚合物材料用在轮胎的内侧和/或轮胎的阀杆上，以根据需要产生由泵使用的电荷。
[0016]本发明的其他应用领域将通过下文中所提供的详细描述变得更加明显。应当理解的是，尽管示出了本发明的优选的实施方式，但是这些详细描述和具体的示例仅仅意在用于说明的目的，并不意在限制本发明的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]本发明将从详细描述和附图中被更加充分地理解，其中:
[0018]图1为具有根据本发明的微泵的轮胎的立体截面图；
[0019]图2为根据本发明的微泵的立体图；
[0020]图3为具有根据本发明的微泵的轮胎的截面图；
[0021]图4为根据本发明的微泵的放大的截面图；
[0022]图5为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且仅安装了旋绕轮；
[0023]图6为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且仅安装了旋绕轮，旋绕轮以虚线示出；
[0024]图7为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且安装了旋绕轮和行星齿轮组；
[0025]图8为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且安装了旋绕轮、行星齿轮组、初级齿轮以及齿圈；
[0026]图9为根据本发明的微泵的放大立体图，其中移除了壳体的上半部并且安装了旋绕轮、行星齿轮组、初级齿轮以及齿圈，并且齿圈和初级齿轮以虚线示出；
[0027]图10为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且安装了旋绕轮、行星齿轮组、初级齿轮、齿圈以及二级齿轮；
[0028]图11为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且安装了旋绕轮、行星齿轮组、初级齿轮、齿圈、蜗轮、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮以及二级齿轮，并且二级齿轮以虚线示出；
[0029]图12为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且安装了旋绕轮、行星齿轮组、初级齿轮、齿圈、蜗轮、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、二级齿轮以及曲柄齿轮；
[0030]图13为根据本发明的微气泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且安装了旋绕轮、行星齿轮组、初级齿轮、齿圈、蜗轮、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、二级齿轮、曲柄齿轮、以及部分活塞泵组件；
[0031]图14为根据本发明的微气泵的俯视图，其中移除了壳体的上半部并且安装了泵的所有部分；
[0032]图15A为根据本发明的微气泵的俯视图，其中移除了壳体的上半部并且移除了二级齿轮和第一锥形齿轮；
[0033]图15B为图15A的圈出部的放大图；
[0034]图16为根据本发明的微气泵的立体图，其中各部件以虚线示出；
[0035]图17为根据本发明的旋转螺杆泵形式的微泵的第一替代性实施方式的截面图；
[0036]图18为根据本发明的旋转螺杆泵形式的微泵的第二替代性实施方式的立体图；
[0037]图19为根据本发明的微泵的另一替代性实施方式的立体图，该微泵具有使两个涡轮旋转的旋绕轮；
[0038]图20为根据本发明的具有隔膜泵和储存罐的微泵的另一替代性实施方式的截面图；
[0039]图21为根据本发明的另一实施方式的具有微泵的轮胎的立体截面图；
[0040]图22为根据本发明的微泵的立体图；
[0041]图23为具有根据本发明的微泵的轮胎的截面图；
[0042]图24为根据本发明的微泵在移除了壳体的上半部的情况下的俯视图；
[0043]图25为根据本发明的微泵的俯视截面图；
[0044]图26为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且示出了主空气管、填充空气管以及安装至毂部的旋绕轮；
[0045]图27为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且示出了主空气管、填充空气管以及安装至毂部的旋绕轮，并且旋绕轮以虚线示出；
[0046]图28为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且示出了旋绕轮、行星齿轮组、毂部、主空气管以及填充空气管；
[0047]图29为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且示出了旋绕轮、行星齿轮组、齿圈、蜗轮、主空气管以及填充空气管，并且齿圈和蜗轮以虚线示出；
[0048]图30为根据本发明的微泵的放大的立体图，其中移除了壳体的上半部并且示出了旋绕轮、行星齿轮组、齿圈、蜗轮、毂部、主空气管以及填充空气管；
[0049]图31为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部、移除了隔膜泵并且从毂部上移除了弹簧；
[0050]图32为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部并且移除了隔膜栗;
[0051]图33为根据本发明的微泵的立体图，其中移除了壳体的上半部；
[0052]图34A为根据本发明的微泵的第二俯视图，其中移除了壳体的上半部；
[0053]图34B为用作根据本发明的微泵的一部分的调节阀的放大的俯视图；
[0054]图35为用作根据本发明的微泵的替代性实施方式的一部分的旋绕轮和锥形齿轮的立体图；
[0055]图36为用作根据本发明的微泵的替代性实施方式的一部分的双向旋绕机构的主视图；
[0056]图37为根据本发明的具有电子致动器的微泵的替代性实施方式的立体图；
[0057]图38为示出了用于恢复轮胎中消耗掉的空气的自动微泵的过程的示意性流程图；
[0058]图39为具有根据本发明的微泵的替代性实施方式的轮胎的截面立体图，其中该微泵具有电活性聚合物；
[0059]图40为包括根据本发明的微泵的轮胎的立体截面图，其中该微泵具有电活性聚合物；以及
[0060]图41为具有根据本发明的微泵的替代性实施方式的轮胎的正视截面图，其中该微泵具有电活性聚合物。
【具体实施方式】
[0061]对优选实施方式的以下描述实际上仅仅只是示例并且绝不意在限制本发明、本发明的应用或使用。
[0062]总体上参照附图，根据本发明的微泵的实施方式总体上由附图标记10示出。泵10安装至轮辋14的外径12，并且位于由轮辋14与轮胎18所形成的腔体16内。泵10可以代替一般的轮胎阀门来使用而无需对轮辋14做任何改型。
[0063]泵10具有本体部或壳体20，该本体或壳体20具有各种孔口和轮廓以容置泵10的各个部分。壳体20具有上半部128和下半部190，并且在图5-14中，已经移除了壳体20的上半部128以显示泵10的各个部件。参照图5和图6，圆形凸起部形成为壳体20的一部分，其总体上由附图标记22示出，具有多个阶梯特征24。非平衡旋绕轮安装在凸起部22的上方，其总体上由附图标记26示出。非平衡旋绕轮26包括与凸起部22接触的轴承部28，使得凸起部22容纳在作形成为轮26的一部分的凹进部30中。
[0064]轮26靠在使得轮26能够自由地旋转的轴承部28上。内壁34形成为凹进部30的一部分。内壁34具有用于容纳凸缘38的槽36。凸缘38远离内壁34朝向凸起部22延伸，使得凸缘38朝向阶梯特征24中的一个阶梯特征延伸并与其选择性地接触，这使得旋绕轮26仅能够沿着一个方向旋转。与轴承部28轴向对齐的恒星齿轮40也形成为轮26的一部分。
[0065]参照图7-9，安装在机架44上的多个行星齿轮42与恒星齿轮40啮合。行星齿轮42还与具有内齿48的齿圈46啮合。行星齿轮42以大约3.5:1的传动比将旋转传递至齿圈46。初级齿轮50安装至齿圈46，并且初级齿轮50随着齿圈46旋转。恒星齿轮40、行星齿轮42、齿圈46以及初级齿轮50共同形成初级齿轮组。齿圈46和初级齿轮50由于安装至轴54的轴承52而能够旋转。第二轴承56也安装至轴54，恒星齿轮40安装在第二轴承56上，第二轴承56使得恒星齿轮40能够相对于齿圈46旋转。轴54足够长以延伸到形成为壳体20的底部表面32的一部分的凹槽中，并延伸到形成为壳体20的上半部128的一部分的另一凹槽中，如上所述，上半部128已经从图5-15中移除。
[0066]参照图10-11，初级齿轮50与二级齿轮58啮合，二级齿轮58安装在轴60上，并且轴60延伸到也形成为壳体20的底部表面32的一部分的孔口 62 (在图7-8中示出)中。初级齿轮50和二级齿轮58以1:1的传动比进行旋转。第一锥形齿轮64与二级齿轮58 —体地形成，并且轴60穿过图11中示出的第一锥形齿轮64并穿过二级齿轮58从孔口 62延伸，并且从二级齿轮58向外地突出并延伸到形成为壳体20的上半部128的一部分的凹槽中。
[0067]第一锥形齿轮64与第二锥形齿轮66啮合，并且第二锥形齿轮66安装在轴68上。一对轴承70也安装在轴68上，并且蜗轮72在轴承70之间安装至轴68。轴承70定位在相应的半圆形凹槽74中，并且每个半圆形凹槽74形成为柱部76的一部分。另一凹槽78形成为壳体20的底部表面32的一部分，第二锥形齿轮66的一部分延伸到凹槽78中。
[0068]参照图12-14，蜗轮72与曲柄齿轮80啮合，并且曲柄齿轮80还安装在轴82上，轴82延伸到形成为壳体20的底部表面32的一部分的凹槽84 (在图5-8中示出)中。二级齿轮58、锥形齿轮64、66、蜗轮72以及曲柄齿轮80形成二级齿轮组。蜗轮72以95:1的传动比使曲柄齿轮80旋转。可以使用其他传动比来提供使得泵有效的机械优势。曲柄齿轮80连接至总体上由附图标记86示出的弹簧加载活塞泵组件。组件86包括活塞套筒88，活塞套筒88是大体中空的但包括支承弹簧92的底部表面90。弹簧92与活塞94的底部表面相接触，并且活塞94能够滑动地设置在活塞套筒88中。活塞94具有围绕活塞94并与活塞套筒88滑动接触的活塞密封件188，使得空气不会随着活塞94在活塞套筒88中移动而在活塞94周围流动。活塞94还包括一对凸缘96，并且销98延伸穿过凸缘96和连接臂102的总体上由附图标记100示出的第一端部。连接臂102从而枢转地连接至活塞94。销106在连接臂102的第二端部104上，销106延伸穿过臂102的第二端部104并进入形成为曲柄齿轮80的一部分的槽108中。如在图14中最佳地示出的，一旦活塞94已经移动到其行程的底部，形成为曲柄齿轮80的一部分的槽108便使得活塞94能够在活塞套筒88中自由地移动。
[0069]参照图14-16，集管壳体连接至活塞套筒88，集管壳体总体上由附图标记110示出，并且具有进气阀112和排气阀114。进气阀112与进气软管116和活塞套筒88流体连通，并且排出阀114与活塞套筒88和在图1与图3中示出的腔体16流体连通。进气阀112和排出阀114是单向阀，进气阀112使得空气在活塞94已经朝向其行程的底部移动时能够从轮胎18的外部流动到套筒88中，但是不会让空气在活塞94朝向其行程的顶部移动时排出。相反地，排气阀114允许空气在活塞94朝向其行程的顶部移动时从套筒88逸出到轮胎18的腔体16中，但不会让空气在活塞94朝向其行程的底部移动时从腔体16流动到套筒88中。
[0070]参照图4，进气软管116连接至外缸118并与其流体连通。外缸118是中空的，并围绕内缸或主空气管120。主空气管120包括阀杆122和阀帽124，并且从轮辋14和泵10的外侧延伸穿过轮辋14，使得管120的端部暴露在腔体16中。管120还延伸穿过形成在壳体20的上半部128中的孔口 126以将管120暴露至腔体16。
[0071]外缸118具有接触主空气管120并背离主空气管120垂直延伸的后壁130。外缸118还具有与形成为壳体20的一部分的凸缘134相接触的凸缘132，使得外缸118和主空气管120能够延伸穿过孔口 136。橡胶密封件138与凸缘134接触，橡胶密封件138定位在形成为轮辋14的一部分的孔口 140中以防止空气从腔体16泄漏。橡胶密封件138还与螺母142接触。外缸118的外表面是螺纹的，并且螺母142旋入到外缸118上，如图4所示。螺母142与橡胶密封件138之间的连接以及凸缘132、134之间的接触关系维持外缸118相对于泵10和轮辋14的位置。
[0072]过滤器146围绕形成为主空气管120的一部分的多个肋部144，并且阀帽124围绕主空气管120的小直径部148。所述多个肋部144设置为用于对过滤器146进行适当的定位，同时仍然允许空气穿过而进入到腔体150中。阀帽124可以被移除并且可以利用阀杆122和主空气管120使轮胎18填充空气。另外，空气可以穿过过滤器146和外缸118进入到由围绕主空气管120的外缸118形成的腔体150中并且进入到进气软管116中，在进气软管116中可以通过泵10迫使空气进入到轮胎18中，泵10的功能将在后文中描述。
[0073]参照图15A和15B，螺纹孔口 154形成在侧壁152中，螺纹孔口 154容纳总体上由附图标记156示出的调节阀。调节阀156包括容纳在螺纹孔口 154中的螺纹本体部158。螺纹本体部158具有总体上由附图标记160示出的孔口。孔口 160具有大直径部162和小直径部164。柱塞166能够滑动地设置在大直径部162内，并且轴168从活塞166延伸，轴168延伸通过两个直径部162、164并在邻近旋绕轮26的区域中离开小直径部164进入到泵10中。弹簧170也在大直径部162的底部表面172与柱塞166之间设置在大直径部162内。阀帽174连接至具有外部凹槽178和内部凹槽180的安装块176，外部凹槽178用于至少部分地容纳阀帽174，柱塞166能够操作成可滑动地延伸穿过内部凹槽180。
[0074]再次总体上参照附图，在操作中，来自腔体16内部的空气的压力通过阀帽174中的孔将压力施加至柱塞166。如果施加至柱塞166的压力小于从弹簧170施加至柱塞166的力，那么柱塞166移动到安装块176的内部凹槽180中，并且轴168离开旋绕轮26移动到孔口 160的小直径部164中。随后能够使旋绕轮26旋转。随着轮胎18和轮辋14在车辆行驶期间的旋转，轮胎18和轮辋14的位置变化改变了旋绕轮26的位置，使得旋绕轮26进行旋转。随着旋绕轮26的旋转，恒星齿轮40同样进行旋转，这又使行星齿轮42旋转。机架44由于形成为机架44的一部分的一对延伸件182而不会旋转，延伸件182具有孔口184，相应的柱186延伸穿过其中一个孔口 184。柱一体地形成为壳体20的一部分。
[0075]行星齿轮42使齿圈46旋转，齿圈46使初级齿轮50旋转，并且初级齿轮50使二级齿轮58和第一锥形齿轮64旋转。第一锥形齿轮64驱动第二锥形齿轮66、轴68以及蜗轮72，并且蜗轮72又使曲柄齿轮80旋转。当曲柄齿轮80的旋转并且销106处于槽108的端部时，连接臂102驱动活塞94在活塞套筒88中向下移动。随着活塞94向下移动，空气通过过滤器146、腔体150、进气软管116以及进气阀112从大气中被吸入到套筒88中。一旦活塞94已经到达其行程的底部，活塞94随后被弹簧92向上推压。弹簧92之所以能够向上推压活塞94是因为销106能够在槽108中移动，从而使连接臂102也能够与活塞94一起向上移动。当活塞94通过弹簧92而向上移动时，空气被迫离开套筒88并且离开排出阀114而进入到腔体16中。如在图15B中最佳地示出的，一旦轮胎18中具有理想的压力大小，空气压力就向柱塞166施加力，从而克服弹簧170的力以将活塞166移动到孔口 160的大直径部162中，从而使轴168延伸到壳体20中。
[0076]一旦轴168如在图15B中所示出的那样延伸到壳体20中，旋绕轮26将由于旋绕轮26与轴168开始接触而不再旋转，这防止了旋绕轮26的旋转。这又防止了恒星齿轮40、行星齿轮42、齿圈46、初级齿轮50、二级齿轮58、第一锥形齿轮64、第二锥形齿轮66、蜗轮72以及曲柄齿轮80的旋转。防止各个齿轮的旋转也防止了活塞94在套筒88中移动，这又防止了将任何空气泵送到轮胎18中。
[0077]随着时间的流逝，如果轮胎18的压力由于温度的变化、轮胎中的可渗透性或轻微刺破泄漏的发生而降低，则降低的压力使弹簧170能够迫使柱塞166如上所述地离开大直径部162并进入到内部凹槽180中，并使轴168缩回到小直径部164中，这使旋绕轮26能够随着轮胎18的旋转而旋转。活塞94如上所述地迫使空气进入腔体16中，直到轮胎18具有理想的压力大小。如上所述，一旦轮胎18的腔体16中已经达到理想的压力大小，将力施加至柱塞166以克服弹簧170的力的空气压力便使柱塞166移回到大直径部162中，从而使轴168延伸到壳体20中，这防止了旋绕轮26的旋转。
[0078]从旋绕轮26道活塞94的整体机械优势足以移动活塞94并克服由弹簧92施加至活塞94的力。可以使用不同重量的不同的旋绕轮26，并且旋绕轮26越重，所需的机械优势就越少。另外，活塞弹簧92的尺寸基于活塞的直径；活塞94越大，弹簧92就必须越重才能移动活塞94。泵10的活塞94、弹簧92以及旋绕轮26的尺寸可以确定为使得泵适于与几乎任何尺寸的轮胎一起使用，并且调节阀156可以由其他调节阀来代替以设定特定轮胎所需的特定压力。与较小的轮胎相比，较大的轮胎可能需要更长的时间来充气，但是无论轮胎的尺寸如何，泵10都能充分地发挥作用。这使得无论适当充气所需的压力大小如何，本发明的泵10都能够与几乎任何尺寸的轮胎一起使用。
[0079]本发明的泵10是自致动的，并且仅在必要时才升高轮胎18中的压力。泵10同样适于与轮胎压力传感器一起使用，机电调节器然后可以代替调节阀156来使用。尽管已经使用旋绕轮26描述了本发明，但是也可以使用其他装置来管理旋转轮胎18的能量，例如但不限于风扇叶片、文丘里管、摆动件以及机电装置。此外，尽管泵10已经同弹簧加载的活塞泵组件86 —起示出，但是也可以使用其他类型的泵装置，例如但不限于隔膜泵、涡轮、离心泵、旋转泵、螺动泵或机电泵。
[0080]例如，在图17和图18中，旋转的螺杆泵的两个替代性实施方式总体上由附图标记200来示出。每个螺杆泵200包括连接至具有螺旋形外表面206的轴204的一组旋转风扇叶片202。轴204设置在孔208中，并且孔208与轮胎的内部是流体连通的。随着风扇叶片202与轴204的旋转，风扇叶片迫使空气沿着轴204的螺旋形外表面206进入到孔208中并且进而进入到轮胎中，这增大了轮胎的压力。
[0081]参照图19，示出了泵300的替代性实施方式，其具有使一对涡轮304旋转的旋绕轮302，以对储存在较小的空气罐中的空气进行压缩。图20示出了具有隔膜泵送装置406的总体上由附图标记400示出的隔膜泵，其中清洁的空气中被吸引通过邻近阀408和轮辋410定位的过滤器402并被储存在罐404中，直到打开阀需要所储存的空气。
[0082]图21-35中示出了本发明的另一实施方式。总体上参照图21-35，根据本发明的泵组件或微泵的实施方式总体上由附图标记510示出。泵510安装在轮辋514的外径512上，并且位于由轮辋514与轮胎518形成的总体上由附图标记516示出的腔体内。泵516可以代替一般的轮胎阀门来使用而无需对轮辋514做任何改型。
[0083]泵510具有总体上由附图标记520示出的本体部或壳体,该本体部或壳体具有各种孔口和轮廓以容置泵510的各个部分。壳体520具有上半部522和下半部524，上半部522已经移除以显示泵510的各个部件。具有螺纹部528的主空气管526部分地设置在壳体520中。螺母530和垫圈532设置在螺纹部上。凸缘534邻近螺纹部528并且还形成为主空气管526的一部分，螺纹部528在壳体520组装好时延伸到由壳体520的两个半部522、524形成的孔口 536中。如在图24-26中最佳地示出的，凸缘534邻近壳体520的内表面538，并且形成为垫圈532的一部分的凸缘540邻近壳体520的外表面542。
[0084]垫圈532延伸到形成为轮辋514的一部分的孔口 544中。螺母530布置在螺纹部528上使得轮辋514位于螺母530与垫圈532之间，从而将泵510紧固至轮辋514。
[0085]多个阶梯特征546形成主空气管536的一部分。总体上由附图标记548示出的非平衡旋绕轮至少部分地围绕所述多个阶梯特征546，非平衡旋绕轮548具有安装至毂部552的本体部550。毂部552具有容纳凸缘556的一部分的槽554，并且如图26和图27所示，凸缘556延伸成离开毂部552以选择性地接触其中一个阶梯特征546。在该实施方式中，阶梯特征546与凸缘556提供了允许轮548围绕主空气管526沿一个方向旋转的“棘轮功能”，并且防止了轮548沿相反的方向旋转。然而，允许轮548沿任何方向旋转也落入本发明的沮围内，其功能将在后文中描述。
[0086]毂部552是初级齿轮组的一部分。初级齿轮组还包括恒星齿轮558，并且毂部552与恒星齿轮558 —体地形成。恒星齿轮558是总体上由附图标记560示出的行星齿轮组的一部分。恒星齿轮558围绕填充空气管562但是能够相对于填充空气管562旋转。行星齿轮组560还具有与恒星齿轮558啮合的三个行星齿轮564。行星齿轮564可旋转地安装在总体上由附图标记566示出的机架上。机架566具有行星齿轮564可旋转地安装在其上的圆形部568，并且具有沿相反的方向延伸成离开圆形部568的两个凸缘570。凸缘570各自部分地延伸到形成为壳体520的每个半部522、524的一部分的相应的凹槽571中，并且在组装泵510时相对于壳体520紧固机架556。
[0087]齿圈572围绕行星齿轮564并与行星齿轮564啮合；齿圈572具有与行星齿轮564啮合的内齿。除毂部552和恒星齿轮558之外，行星齿轮组560和齿圈572也是初级齿轮组的一部分。
[0088]齿圈572还与管部574 —体地形成，并且管部574与蜗轮576 —体地形成。管部574和蜗轮576是中空的，并且填充空气管562延伸穿过管部574和蜗轮576。管部574和蜗轮576与填充空气管562是非接触的关系并能够相对于填充空气管562旋转，其功能将在下文描述。蜗轮576与二级齿轮578啮合，并且小齿轮580与二级齿轮578 —体地形成。二级齿轮578和小齿轮580可旋转地安装在轴582上，该轴582安装在形成为壳体520的下半部524的一部分的孔口 83中。蜗轮576、二级齿轮578以及小齿轮580是二级齿轮组的一部分。
[0089]小齿轮580与第一中间齿轮584啮合，并且中间齿轮584与第二中间齿轮586啮合。中间齿轮584、586也是二级齿轮组的一部分。
[0090]第一中间齿轮584可旋转地安装在至少部分地容纳到孔口 590中的轴588上，并且第二中间齿轮586也可旋转地安装在至少部分地容纳到孔口 594中的轴592上。第二中间齿轮586与毂部596 —体地形成。轴592上还安装有凸轮598，但凸轮598不连接至毂部596，并且凸轮598因此相对于毂部596自由地旋转。呈弹簧600形式的偏压构件围绕毂部596。在该实施方式中，弹簧600为螺旋形弹簧600，但使用其他类型的弹簧也落入本发明的范围内。弹簧600的第一端部连接至毂部596，并且弹簧600的第二端部706具有连接部，该连接部连接至凸轮598以固定弹簧600的第二端部706。凸轮598被保持就位并通过释放机构的使用而被防止旋转。
[0091]凸轮598呈椭圆形的形状，并且具有第一凸角部和第二凸角部604。凸角部602、604选择性地接触总体上由附图标记606示出的隔膜泵。隔膜泵606包括单向进气阀608和单向排气阀610，并且阀608、610均与总体上由附图标记612示出的腔体流体连通。各个阀608、110基本类似，并且由在泵606的操作期间发生弯曲的平板部构成。泵606还包括被凸角部602、604选择性地接触的柔性隔膜614。空气从当壳体520被组装到一起时由壳体520的两个半部522、524形成的进气通道616穿过进气阀608进入到腔体612中。进气通道616容纳侧管618的一部分并与侧管618流体连通,并且侧管618 —体地形成为主空气管526的一部分。
[0092]如上所述，填充空气管562延伸穿过管部574与蜗轮576，并且填充空气管562还延伸穿过主空气管562并被主空气管562围绕。相比于填充空气管562，主空气管526具有较大的直径，使得在主空气管526的内径与填充空气管562的外径之间存在总体上由附图标记620示出的腔体。尽管填充空气管562是中空的并且具有内部通道622，但是内部通道622与腔体620是分开的并且彼此不流体连通。
[0093]如在图25中最佳地示出的，腔体620反而是与形成为凸缘部626的一部分的孔口624流体连通，并且凸缘部626与填充空气管562 —体地形成。填充空气管562还包括两个端部，总体上由附图标记628示出的第一端部通过形成为壳体520的下半部524的一部分的下凹进部630和形成为壳体520的上半部522的一部分的上凹进部632来支承，使得当壳体520被组装时，凹进部630、632支承第一端部628，从而填充空气管562与腔体516流体连通。
[0094]填充空气管562还包括总体上由附图标记634示出的第二端部，该第二端部不仅包括凸缘部626，还包括容纳止回阀638的阀杆636。阀杆636还具有选择性地容纳阀帽642的螺纹表面640。阀帽642具有覆盖位于第二端部634上的过滤器646的扩大直径部644，并且过滤器646大体上邻近凸缘部626。阀帽642的扩大直径部644足够大，使得扩大直径部644与过滤器646之间具有空间，以允许气体在扩大直径部644下面流动并通过过滤器646流动到腔体620中。
[0095]在操作中，微泵510可以用于改变轮胎518的腔体516内部的压力。阀帽642被移除且空气软管可以附接至阀杆636，并且空气能够被泵送通过止回阀638、内部通道622并进入到腔体516中。然而，在车辆行驶期间，轮胎518有时会失去压力，并且因为不能获得空气软管，所以不可能将空气软管附接至阀杆636。当轮胎518在车辆行驶期间旋转时，非平衡旋绕轮548绕阶梯特征546旋转。随着非平衡旋绕轮548的旋转，恒星齿轮558也旋转，这又使行星齿轮564旋转。行星齿轮564的旋转导致齿圈572也旋转，这又使蜗轮576旋转。蜗轮576使二级齿轮578和小齿轮580旋转，这又驱动第一中间齿轮584。第一中间齿轮584使第二中间齿586旋转，并且因为释放机构阻止了凸轮598的旋转，所以第二中间齿轮586和毂部596相对于凸轮598的旋转将使弹簧600绕紧。
[0096]一旦弹簧600具有理想的张紧量，凸轮598就被释放。凸轮598然后相对于毂部596和中间齿轮586自由地旋转。弹簧600中的张力得以释放，从而引起凸轮598的旋转。随着凸轮598的旋转，凸角部602、604选择性地挤压隔膜114。随着隔膜614被凸角部702、704挤压，腔体612中的空气被迫离开排气阀610。当隔膜614被释放时，空气通过进气阀608被吸入到腔体612中。
[0097]通过进气阀608被吸入到腔体620中的空气从进气通道616被吸入。进气通道616与侧管618流体连通，并且侧管618形成为主空气管526的一部分。侧管618还与腔体620流体连通。隔膜614的释放使空气在阀帽642的扩大直径部644的下面流动，通过过滤器646，使得空气穿过孔口 624进入到腔体620中。空气然后通过侧管618、进气通道616以及进气阀608流动进入到腔体612中。当凸角部602、604中的一个凸角部再次接触隔膜714时，隔膜614被挤压并且空气被迫通过排气阀610离开腔体612。被迫离开排气阀610的空气被迫进入到腔体516中。
[0098]因为阀608、610中的每个阀均是单向阀，所以当空气随着隔膜614被挤压而被迫离开腔体612时，进气阀608保持关闭并且排气阀610是打开的。相反地，当空气随着隔膜614的释放而被吸入到腔体612中时，排气阀610保持关闭并且进气阀608是打开的。
[0099]一旦弹簧600的张力被完全释放，凸轮598便再次与释放机构接合以抑制凸轮598旋转。这使张力能够再次在弹簧600中积累，并且凸轮598然后准备好再次致动隔膜614，释放机构构造成在弹簧600中积累了预定量的张力时释放凸轮598。
[0100]隔膜泵606的泵送作用用于在无需车辆的驾驶员的任何作用的情况下对轮胎518进行充气。现在参照图34A和图34B，总体上由附图标记648示出的调节阀用于调节轮胎518内部的压力。容纳调节阀648的螺纹孔口 652形成在壳体520的下半部524的侧壁650中。调节阀648包括容纳在螺纹孔口 652中的螺纹本体部654。螺纹本体部654具有总体上由附图标记656示出的孔口。孔口 656具有大直径部658和小直径部660。柱塞662可滑动地设置在大直径部658内，并且轴664从柱塞662延伸，轴664延伸穿过直径部658、660两者并且在邻近旋绕轮548的区域中离开小直径部660而进入泵510中。在大直径部658内，在大直径部658的底部表面668与柱塞662之间还设置有弹簧666。阀帽670连接至具有外部凹槽674和内部凹槽676的安装块672，外部凹槽674用于至少部分地容纳阀帽670，柱塞662能够操作成可滑动地延伸穿过内部凹槽676。
[0101]调节阀648暴露至腔体516，使得腔体516内部的压力通过阀帽670中的孔施加至柱塞662。如果施加至柱塞662的压力小于从弹簧666施加至柱塞662的力，那么柱塞662移动到安装块672的内部凹槽676中，并且轴664离开旋绕轮548移动并移动到孔口 656的小直径部660中。因而能够使旋绕轮548旋转。随着轮胎518和轮辋514在车辆行驶期间旋转，轮胎518和轮辋514的位置变化改变了旋绕轮548的位置，使得旋绕轮548进行旋转。随着旋绕轮548的旋转，恒星齿轮558也旋转，这又使行星齿轮564旋转。这继而使齿圈572旋转，从而又使蜗轮576旋转。蜗轮576使二级齿轮578和小齿轮580旋转，这又驱动第一中间齿轮584。第一中间齿轮584使第二中间齿轮586旋转并从而使弹簧600绕紧，如上所述。一旦凸轮598被释放，凸角部602、604以及隔膜614便产生如上所述的泵送作用以增大腔体516内部的压力。
[0102]如在图34B中最佳地示出的，一旦在轮胎518中具有理想的压力大小，空气压力便将力施加至柱塞662,从而抵抗弹簧666的力以将柱塞662移动到孔口 656的大直径部658中并且因而使轴664延伸到壳体520中。
[0103]一旦轴664如图34B中所示的那样延伸到壳体520中，旋绕轮548将不再旋转，这是因为旋绕轮548与轴664发生接触并且这防止了旋绕轮548旋转。这又防止了恒星齿轮558、行星齿轮564、齿圈572、蜗轮576、二级齿轮578、小齿轮580、第一中间齿轮584以及第二中间齿轮586的旋转。对各个齿轮的旋转的防止也防止了弹簧600的绕紧，并且因而凸轮598不能用于操作隔膜泵606，这又防止了任何空气被泵送到轮胎518中。
[0104]随着时间的流逝，如果轮胎518的压力由于温度的变化、轮胎中的可渗透性或轻微刺破泄漏的发生而降低，则降低的压力使弹666能够如上所述地迫使柱塞662离开大直径部658并进入到内部凹槽676中，并使轴664缩回到小直径部660中，这使得旋绕轮548能够随着轮胎518的旋转而旋转。如上所述，隔膜泵606迫使空气进入到腔体516中，直到轮胎518具有理想的压力大小。如上所述，一旦轮胎518的腔体516中已经达到理想的压力大小，将力施加至活塞662以克服弹簧666的力的空气压力便使活塞662移动返回到大直径部658中，从而使轴664延伸到壳体520中，这防止了旋绕轮548的旋转。
[0105]从旋绕轮548到凸轮598的整体机械优势足以移动第二中间齿轮586和凸轮598以产生弹簧600的卷绕。可以使用具有不同重量的不同的旋绕轮548，并且旋绕轮548越重，所需的机械优势就越少。泵510的凸轮98、弹簧600、隔膜泵606以及旋绕轮548的尺寸可以确定为使泵510适于与几乎任何尺寸的轮胎一起使用，并且调节阀648可以由其他调节阀来代替以设定特定轮胎所需的特定压力。与较小的轮胎相比，较大的轮胎可能需要更长的时间来充气，但是无论轮胎的尺寸如何，泵10都能够充分地发挥作用。这使得无论适当充气所需的压力大小如何，本发明的泵510都能够与几乎任何尺寸的轮胎一起使用。
[0106]本发明的泵510是自致动的，并且仅在必要时才升高轮胎518中的压力。泵510同样适于与轮胎压力传感器一起使用，机电调节器然后可以代替调节阀648来使用。尽管已经使用旋绕轮548描述了本发明，但是也可以使用其他装置来管理旋转的轮胎518的能量，例如但不限于风扇叶片、文丘里管、摆动件以及机电装置。此外，尽管泵510已经与隔膜泵606 一起示出，但是也可以使用其他类型的泵送装置，例如但不限于活塞泵、涡轮、离心泵、旋转泵、螺动泵或机电泵。
[0107]参照图35，示出了与根据本发明的泵510—起使用的齿轮的替代性实施方式，为了清楚起见移除了泵510的很多部件。更具体地，该实施方式仍然包括非平衡旋绕轮548，但是非平衡旋绕轮548能够沿多个方向旋转以驱动初级齿轮组。旋绕轮548附接至第一锥形齿轮678，并且第一锥形齿轮678与相对于第一锥形齿轮678大致以90度定向的第二锥形齿轮680啮合。在图35中示出的旋绕轮548安装在轴682上，轴682延伸穿过L形支架686的第一端部684。第一锥形齿轮678同样安装在轴682上，并且随着旋绕轮548而旋转。第二锥形齿轮680固定地安装在第二轴688上，第二轴688延伸穿过L形支架686的第二端部690。因此，轴688与第二锥形齿轮680 —起旋转，但是相对于L形支架旋转。
[0108]在本实施方式中，第二轴688连接至恒星齿轮558，该恒星齿轮558又以与先前所描述的方式相同的方式驱动行星齿轮564和齿圈572,用于驱动蜗轮576旋转,从而以与先前的实施方式所描述的方式类似的方式驱动二级齿轮578、小齿轮580、第一中间齿轮584以及第二中间齿轮586。锥形齿轮678、680相对于彼此旋转，同时也允许轮548旋转。这使轮548能够绕多个轴线旋转，并且仍然能够驱动初级齿轮组。
[0109]图36中示出了本发明的另一实施方式。该实施方式为双向卷绕机构，该机构包括了连接至用于产生旋转力的旋绕轮548的主齿轮692。主齿轮692与第一外围齿轮694啮合，并且第一外围齿轮694与第二外围齿轮696卩齿合。具有第一组斜齿710的第一中央齿轮708被第一外围齿轮694包围。第二中央齿轮712被第二外围齿轮696包围，并且第二中央齿轮712具有第二组斜齿714。第一外围齿轮694具有选择性地接合第一组斜齿710的第一组棘轮爪716。第二外围齿轮696具有选择性地接合第二组斜齿714的第二组棘轮爪718。随着第一中央齿轮708旋转的第一小齿轮698连接至第一中央齿轮708。随着第二中央齿轮712旋转的第二小齿轮700连接至第二中央齿轮712。小齿轮698、700中的每个小齿轮与上部齿轮702啮合，并且上部齿轮702与恒星齿轮558机械地连接。
[0110]在本实施方式中，壳体520为不同的形状以容置在图36中示出的各个部件。随着轮胎518在车辆行驶期间旋转，旋绕轮548移动并使主齿轮692沿顺时针方向或逆时针方向旋转。主齿轮692沿顺时针方向的旋转使第一外围齿轮694沿逆时针方向旋转，并且第一组棘轮爪716接合第一组斜齿710以使第一中央齿轮708和第一小齿轮698沿逆时针方向旋转，这又使上部齿轮702沿顺时针方向旋转。此时，因为当第二外围齿轮696沿顺时针方向旋转时第二组棘轮爪718不与第二组斜齿714接合，所以第二外围齿轮696不使第二中央齿轮712和第二小齿轮700旋转。
[0111]当轮548使主齿轮692沿逆时针方向旋转时，第一外围齿轮694沿顺时针方向旋转，并且第二外围齿轮696沿逆时针方向旋转。当第一外围齿轮694顺时针旋转时，因为第一组棘轮爪716不与第一组斜齿710接合，所以第一外围齿轮694不使第一中央齿轮708旋转。因为第二组棘轮爪718接合第二组斜齿714，所以第二外围齿轮696沿逆时针方向的旋转使第二中央齿轮712和第二小齿轮700沿逆时针方向旋转。第二小齿轮700沿逆时针的旋转使上部齿轮702沿顺时针旋转。
[0112]在本实施方式中，无论主齿轮692是顺时针还是逆时针旋转，上部齿轮702都沿顺时针方向旋转。上部齿轮702连接至恒星齿轮558并驱动恒星齿轮558旋转，从而以先前实施方式中所描述的方式类似的方式驱动行星齿轮564、齿圈572、蜗轮576、二级齿轮578、小齿轮580、第一中间齿轮584以及第二中间齿轮586。
[0113]图37中示出了本发明的另一实施方式，其中相同的附图标记表示相同的元件。在本实施方式中，泵510使用电子致动以产生泵送作用。如先前的实施方式中所描述的，图37中的泵510仍然能够通过移除阀帽642并使用填充空气管562而用空气填充轮胎518。图37中的实施方式还包括与蓄电池722电连接的压电装置720。在车辆行驶期间，随着压电装置720在轮胎518的旋转期间而振动，压电装置720使蓄电池722充电。压电装置720还与开关724电连接，在本实施方式中，开关724为用于启动压电装置720的接通/切断开关724。蓄电池722将电力提供至电子泵726。用于泵送空气的阀组在电子泵726内。电子泵726具有与主空气管726流体连通的进气通道728以及与腔体516流体连通的排气通道730。图37中示出的泵510还包括压力调节器，但是在该实施方式中，压力调节器为电子压力调节器732。
[0114]在操作中，当压力调节器732检测到轮胎518中的压力低于预定值时，开关724启动压电装置720，并且随着压电装置720的振动，能量被传输至蓄电池722并且可选地由蓄电池722来储存。蓄电池722还将能量供给至泵726，从而使泵726致动以将空气泵送到轮胎518的腔体516中。空气在阀帽642的扩大直径部644的下面流动，通过过滤器646，使得空气穿过孔口 642进入到腔体620中。空气因而流动通过侧管618、进气通道728并且进入到泵726中。泵726因而迫使空气进入到腔体516中。
[0115]以上所述的泵10、510的各个实施方式用于恢复在轮胎18、518中由于可渗透性、温度的变化或缓慢泄漏而失去的空气。泵10、518的各个实施方式中通过完成若干步骤来实现这种恢复。
[0116]总体上参照附图，并且特别地参照图38，示出了总体上由附图标记800示出的用于维持车辆轮胎中理想的轮胎压力大小的过程。第一步802为泵510产生动力。产生动力可以涉及捕获动能、离心力、空气运动、压力变化或温度变化。这可以由本发明通过使用非平衡旋绕轮548或结合锥形齿轮678、680使用非平衡旋绕轮548来实现。还可以通过使用诸如但不限于风扇叶片、文丘里管、摆动件、弹簧、杠杆、叶轮、双金属弹簧、压力传感器或压电装置之类的装置来捕获轮胎518的能量而产生动力。
[0117]第二步804涉及转换并且在必要时储存能量。本发明的泵510通过使用初级齿轮组或主齿轮692、外围齿轮694、696、小齿轮698、700以及上部齿轮702的组合来完成该步骤。泵510使用的动力通过弹簧600的卷绕而被储存。然而,该动力转换可以通过使用皮带和皮带轮、杠杆、在加压空气储存的情况下的空气罐、发电机、电容器、蓄电池等来实现。
[0118]第三步806涉及传递或释放动力。本发明的泵510具有用于释放弹簧600并驱动凸轮598旋转的释放机构。然而，所储存的能量可以通过使用螺线管、杠杆、凸轮、具有软件的电路板、或者诸如钩或槽之类的提供机械释放的某种类型的简单几何形状中的任一者或者其组合来释放。
[0119]第四步808是泵的启动或泵送作用的产生，基本上是将所储存的能量转变成泵送作用以用空气填充轮胎518。泵510使用隔膜泵606以将空气泵送到轮胎518中，并且凸轮598用于产生隔膜泵510的泵送作用。然而，在本发明的范围内，也可以使用其他类型的泵产生泵送作用，其他类型的泵例如为但不限于活塞泵组件10、涡轮泵、旋转泵、电子压电泵、电磁泵等等。必要时可以采用总体上由附图标记810示出的具有阀的过滤空气路径以允许洁净的空气进入但不允许其离开。
[0120]过程中的第五步812是监测轮胎518中的气压，这在本发明的泵510中通过使用调节阀648而持续地实现。也可以使用其他类型的装置来提供持续的压力或间歇性压力监测，其他类型的装置例如为但不限于压力传感器、压电元件、压力调节器等等。
[0121]过程中的第六步814是动力产生的启动或停止。该步骤结合了监测气压以及判断泵510是要启动还是要停止的过程。本发明的泵510使用压力调节器648的柱塞662、轴664、弹簧666以实现允许或抑制非平衡旋绕轮548的旋转，其中，非平衡旋绕轮548启动或停止旋绕轮的动力产生。这还可以通过螺线管、杠杆、凸轮、具有软件的电路板、或者诸如钩或槽之类的提供机械释放的某种类型的简单几何形状或适于控制动力产生的启动或停止的任何其他装置来实现。
[0122]图39-41示出了本发明的另一实施方式，其中相同的附图标记表示相同的元件。在泵组件510的该实施方式中，作为“电活性聚合物”而已知的用于能量收集的聚合物用于“充电”，即提供基于电的方案。由电活性聚合物材料形成的贴片902位于轮胎的内表面904上(例如腔体516的内部)，或者可替代地，位于定位在轮胎的侧壁上的内表面906上(例如腔体516的内部)。随着贴片902的材料被弯曲和/或被拉长，产生了可以被储存并且根据需要用来运行电子泵510的电荷。贴片902可以使用通向安装在轮胎518的轮辋512上的泵510的电源引线908与蓄电池722电连接，以在车辆行驶期间传递电荷。蓄电池722能够将电力供应至泵510。贴片902可以为大致圆形、矩形或能够操作成弯曲和/或拉长的任何其他形状，以产生可以被储存并用于根据需要保持车辆轮胎912中理想的轮胎压力大小的电荷。贴片902还可以结合到轮胎518中，或者可替代地，贴片902还可以被模制成型或者以其他方式集成到轮胎518中。
[0123]在替代性实施方式中，阀杆914由电活性聚合物材料包覆模制，并被允许(或被致使)在车辆行驶时在风中摆动。该运动使得电活性聚合物发生移动，以使得对泵510产生了电荷。在操作中，随着阀杆914的摆动，能量被传输至蓄电池722并且可选地由蓄电池722储存，这还将能量供给至泵510，从而致动泵510以将空气泵送到轮胎518的腔体516中。
[0124]泵510还可以包括压力调节器724，该压力调节器724检测轮胎518中的压力是否低于预定值，并且随着电活性聚合物的贴片902产生电荷或由电活性聚合物包覆模制的阀杆914摆动，能量被传输至蓄电池并且可选地由蓄电池储存。
[0125]在另一替代性实施方式中，其他类型的泵可以与电活性聚合物材料使用。可以使用的其他类型的泵包括但不限于隔膜泵、活塞泵、涡轮泵、离心泵、旋转泵、蠕动泵或机电栗。
[0126]实质上，本发明的描述仅仅只是示例性的，因此，不偏离本发明的实质的变型会落入本发明的范围内。这样的变型不被认为偏离了本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.一种用于车辆轮胎的微泵，包括: 泵组件；以及 连接至车辆的轮胎； 其中，当所述轮胎旋转时，所述泵组件产生泵送作用，使得所述泵组件能够操作成将空气注入到所述轮胎中。
2.根据权利要求1所述的微泵，所述泵组件还包括: 壳体； 设置在所述壳体中的非平衡旋绕轮； 由所述非平衡旋绕轮驱动的初级齿轮组，所述初级齿轮组位于所述壳体中； 由所述初级齿轮组驱动的二级齿轮组，所述二级齿轮组位于所述壳体中；以及 所述泵组件连接至所述壳体，使得所述泵组件由所述二级齿轮组来致动。
3.根据权利要求1所述的微泵，其中，当所述轮胎旋转时，所述泵组件维持所述轮胎中的预定压力。
4.根据权利要求2所述的微泵，所述初级齿轮组还包括: 连接至所述非平衡旋绕轮的恒星齿轮； 与所述恒星齿轮啮合的至少一个行星齿轮；以及 与所述至少一个行星齿轮 啮合的齿圈，所述齿圈连接至所述二级齿轮组，使得当所述非平衡旋绕轮旋转时，所述恒星齿轮使所述至少一个行星齿轮旋转，所述至少一个行星齿轮使所述齿圈旋转，并且所述齿圈驱动所述二级齿轮组。
5.根据权利要求4所述的微泵，所述二级齿轮组还包括: 连接至所述齿圈的蜗轮； 与所述蜗轮啮合的二级齿轮； 小齿轮，所述小齿轮连接至所述二级齿轮并且能够与所述二级齿轮一起旋转； 与所述小齿轮啮合的第一中间齿轮，所述第一中间齿轮具有无齿部分；以及 与所述第一中间齿轮啮合的第二中间齿轮； 其中，当所述齿圈驱动所述蜗轮时，所述蜗轮使所述二级齿轮和所述小齿轮旋转，所述小齿轮驱动所述第一中间齿轮，并且所述第一中间齿轮驱动所述第二中间齿轮。
6.根据权利要求5所述的微泵，还包括: 连接至所述第二中间齿轮的毂部； 连接至所述毂部的凸轮；以及 弹簧，所述弹簧连接至所述毂部并且连接至所述壳体的至少一部分，使得当所述第二中间齿轮通过所述第一中间齿轮沿第一方向旋转时，在所述弹簧中积累张力； 其中，当所述第二中间齿轮暴露于所述第一中间齿轮的所述无齿部分时，所述凸轮、所述毂部以及所述第二中间齿轮沿第二方向旋转，并且所述弹簧中的所述张力被释放。
7.根据权利要求2所述的微泵，还包括能够操作成控制所述轮胎中的压力大小的调节阀。
8.根据权利要求2所述的微泵，还包括: 与所述泵组件流体连通的入口通道； 与所述入口通道流体连通的侧管；主空气管，所述侧管一体地形成为所述主空气管的一部分； 填充空气管，所述填充空气管被所述主空气管围绕，使得在所述填充空气管与所述主空气管之间设置有腔体； 与所述填充空气管一体地形成的凸缘部； 一体地形成为所述凸缘部的一部分的孔口； 过滤器，所述过滤器安装至所述填充空气管，使得所述过滤器与所述凸缘部相邻； 形成为所述填充空气管的一部分的阀杆； 选择性地连接至所述阀杆的阀帽；以及 形成为所述阀帽的一部分的扩大直径部，所述扩大直径部围绕所述过滤器的至少一部分； 其中，当所述泵组件迫使空气进入到所述轮胎中时，空气穿过所述过滤器并通过形成为所述凸缘的一部分的所述孔口被吸入到所述腔体中，并且从所述腔体流动通过所述侧管、所述入口通道并进入到所述泵组件中。
9.根据权利要求2所述的微泵，所述泵组件为由所述二级齿轮组来致动的隔膜泵。
10.根据权利要求2所述的微泵，所述泵组件为活塞泵，所述活塞泵由所述二级齿轮组来致动，使得当所述非平衡旋绕轮旋转时，所述非平衡旋绕轮驱动所述初级齿轮组，并且所述初级齿轮组驱动所述二级齿轮组，从而驱动所述活塞泵并升高所述轮胎中的气压。
11.根据权利要求2所述的微泵，所述初级齿轮组还包括: 连接至所述非平衡旋绕轮的恒星齿轮； 与所述恒星齿轮啮合的多个行星齿轮，所述多个行星齿轮安装在机架上，所述机架连接至所述壳体； 齿圈，所述齿圈与所述多个行星齿轮啮合，使得所述齿圈由所述多个行星齿轮驱动而旋转；以及 安装至所述齿圈并由所述齿圈来驱动的初级齿轮，所述初级齿轮能够操作成驱动所述二级齿轮组； 其中，所述恒星齿轮由所述非平衡旋绕轮来驱动，使得所述恒星齿轮将旋转力传递至所述多个行星齿轮，并且所述多个行星齿轮将旋转力传递至所述齿圈和所述初级齿轮，并且所述初级齿轮驱动所述二级齿轮组。
12.根据权利要求2所述的微泵，所述二级齿轮组还包括: 二级齿轮，所述二级齿轮由所述初级齿轮组驱动而旋转； 第一锥形齿轮，所述第一锥形齿轮连接至所述二级齿轮并由所述二级齿轮驱动； 与所述第一锥形齿轮啮合的第二锥形齿轮； 蜗轮，所述蜗轮连接至所述第二锥形齿轮并由所述第二锥形齿轮驱动；以及曲柄齿轮，所述曲柄齿轮与所述蜗轮啮合，并且所述曲柄齿轮能够操作成致动所述泵组件， 其中，当所述二级齿轮被所述初级齿轮组驱动时，所述第一锥形齿轮进行旋转并将旋转力传递至所述第二锥形齿轮和所述蜗轮，并且所述蜗轮驱动所述曲柄齿轮，从而致动所述泵组件。
13.根据权利要求2所述的微泵，所述非平衡旋绕轮还包括:凹进部，所述凹进部能够操作成容纳形成为所述壳体的下半部的一部分的圆形凸起部; 形成为所述凹进部的一部分的内壁； 形成为所述内壁的一部分的槽；以及 凸缘，所述凸缘设置在形成为所述内壁的一部分的所述槽中，所述凸缘选择性地接触形成为所述圆形凸起部的一部分的多个阶梯特征中的一个阶梯特征，使得当所述非平衡旋绕轮旋转时，所述凸缘从所述多个阶梯特征中的一个阶梯特征移动到所述多个阶梯特征中的另一个阶梯特征，从而将所述非平衡旋绕轮的旋转限制在一个方向上。
14.根据权利要求2所述的微泵，所述泵组件还包括: 具有底部表面的活塞套筒； 可滑动地设置在所述活塞套筒中的活塞； 连接臂，所述连接臂连接至所述活塞和所述二级齿轮组，使得当所述二级齿轮组驱动所述连接臂时，所述活塞在所述活塞套筒中朝向所述底部表面移动；以及 连接至所述活塞的弹簧，所述弹簧在所述活塞套筒中设置在所述活塞与所述底部表面之间，以背离所述底部表面偏压所述活塞。
15.根据权利要求14所述的微泵，所述泵组件还包括: 连接至所述活塞套筒的集管壳体； 安装在所述集管壳体中的进 气阀，当所述活塞朝向所述活塞套筒的所述底部表面移动时，所述进气阀打开，并且当所述活塞背离所述活塞套筒的所述底部表面移动时，所述进气阀关闭；以及 排气阀，当所述活塞背离所述活塞的所述底部表面移动时，所述排气阀打开，并且当所述活塞朝向所述活塞套筒的所述底部表面移动时，所述排气阀关闭。
16.根据权利要求1所述的微泵，还包括用于致动所述微泵以及解除所述微泵的致动的调节阀。
17.根据权利要求16所述的微泵，所述调节阀还包括: 容纳在所述壳体的螺纹孔口中的螺纹本体部； 形成为所述螺纹本体部的一部分的孔口； 形成为所述孔口的一部分的大直径部； 形成为所述孔口的一部分的小直径部； 可滑动地设置在所述孔口的所述大直径部中的柱塞； 轴，所述轴连接至所述柱塞并从所述孔口的所述大直径部中的所述柱塞延伸穿过所述孔口的所述小直径部，并且选择性地在邻近非平衡旋绕轮的区域中延伸到所述壳体中， 弹簧，所述弹簧设置在所述孔口的所述大直径部中并与所述柱塞相接触； 连接至所述螺纹本体部的安装块； 连接至所述安装块的阀帽； 形成为所述安装块的一部分的外部凹槽，所述阀帽位于所述外部凹槽中；以及形成为所述安装块的一部分的内部凹槽，所述内部凹槽与形成为所述孔口的一部分的所述大直径部大致对齐，使得形成为所述阀帽的一部分的孔口允许空气进入到所述内部凹槽中以向所述柱塞施加压力，其中，所述柱塞设置在所述孔口的所述大直径部中，并且所述轴邻近所述非平衡旋绕轮设置在所述壳体中，使得当所述轮胎中具有理想的气压大小时，所述非平衡旋绕轮与所述轴接触并且所述非平衡旋绕轮被抑制旋转；并且当所述轮胎中的气压大小减小时，所述弹簧移动所述柱塞和所述轴，使得所述活塞至少部分地移动到所述孔口的所述大直径部中并且所述轴大致从所述壳体移出，从而允许所述非平衡旋绕轮旋转并致动初级齿轮组、二级齿轮组以及所述泵组件，以升高所述轮胎中的压力。
18.一种用于维持车辆中理想的压力大小的微泵，包括: 泵组件； 连接至车辆的轮胎； 用于将空气泵送到所述轮胎中的电子泵，所述电子泵为所述泵组件的一部分；以及用于监测所述轮胎中的气压大小的电子压力调节器，所述电子压力调节器为所述泵组件的一部分； 其中，当所述电子压力调节器检测到所述轮胎中的所述气压在预定值以下时，所述泵组件产生泵送作用。
19.根据权利要求18所述的用于维持车辆中理想的压力大小的微泵，所述泵组件还包括: 能够操作成产生能量的压电装置； 蓄电池，所述蓄电池与所述压电装置电连接，使得所述压电装置产生能量以由所述蓄电池储存； 开关，所述开关与所述压电装置电连接，使得所述开关控制所述压电装置的启动和停止；以及 电子泵，所述电子泵与所述蓄电池电连接，使得当所述电子泵接收到来自所述蓄电池的能量时，所述电子泵能够操作成将空气泵送到所述轮胎中。
20.根据权利要求18所述的用于维持车辆中理想的压力大小的微泵，还包括: 与所述电子泵流体连通的入口通道； 与所述入口通道流体连通的侧管； 主空气管，所述侧管一体地形成为所述主空气管的一部分； 填充空气管，所述填充空气管被所述主空气管围绕，使得在所述填充空气管与所述主空气管之间设置有腔体； 与所述填充空气管一体地形成的凸缘部； 一体地形成为所述凸缘部的一部分的孔口 ； 过滤器，所述过滤器安装至所述填充空气管，使得所述过滤器与所述凸缘部相邻； 形成为所述填充空气管的一部分的阀杆； 选择性地连接至所述阀杆的阀帽；以及 形成为所述阀帽的一部分的扩大直径部，所述扩大直径部围绕所述过滤器的至少一部分； 其中，当所述电子泵迫使空气进入到所述轮胎中时，空气穿过所述过滤器并通过形成为所述凸缘的一部分的所述孔口被吸入到所述腔体中，并且从所述腔体流动通过所述侧管、所述入口通道并且进入到所述电子泵中。
21.根据权利要求18所述的用于维持车辆中理想的压力大小的微泵，所述泵组件还包括: 用于产生电荷的电活性聚合物材料； 蓄电池，所述蓄电池与所述电活性聚合物材料电连接，使得所述电活性聚合物材料产生能量以由所述蓄电池储存；以及 电子泵，所述电子泵与所述蓄电池电连接，使得当所述电子泵接收到来自所述蓄电池的能量时，所述电子泵能够操作成将空气泵送到所述轮胎中。
22.根据权利要求21所述的用于维持车辆中理想的压力大小的微泵，所述电活性聚合物材料还包括: 位于所述轮胎的内侧表面上的由所述电活性聚合物材料制成的贴片，当材料的所述贴片在车辆行驶期间被弯曲或被拉长时，材料的所述贴片产生所述电荷。
23.根据权利要求21所述的用于维持车辆中理想的压力大小的微泵，所述泵组件还包括: 阀杆，所述阀杆由所述电活性聚合物材料至少部分地包覆模制而成，以形成电活性聚合物杆，所述电活性聚合物杆能够操作成在车辆行驶期间发生摆动而产生所述电荷。
24.一种用于控制轮胎中的气压的方法，包括以下步骤: 提供动力的产生； 转换所述动力； 释放所述动力； 通过所述释放所述动力来产生泵送作用； 监测轮胎中的气压；以及 控制所述动力的所述产生的启动或停止，以维持所述轮胎中的所述气压。
25.根据权利要求24所述的方法，所述动力的所述产生的步骤通过从由捕获动能、离心力、空气流动、压力变化、温度变化、电活性聚合物电荷的产生、以及其组合所构成的组中选择一项的步骤来实现。
26.根据权利要求24所述的方法，转换所述动力的步骤通过从由初级齿轮组、皮带和皮带轮、杠杆、空气罐、发电机、电容器、蓄电池、以及其组合所构成的组中选择一项的步骤来实现。
27.根据权利要求26所述的方法，储存所述动力的步骤还包括卷绕弹簧的步骤。
28.根据权利要求27所述的方法，释放所述动力的步骤还包括释放所述弹簧的步骤。
29.根据权利要求24所述的方法，产生泵送作用的步骤还包括泵送空气的步骤。
30.根据权利要求29所述的方法，还包括从由隔膜泵、活塞泵、涡轮泵、旋转泵、电子压电泵、电磁泵、以及其组合所构成的组中选择一项以泵送所述空气的步骤。
31.根据权利要求24所述的方法，监测所述轮胎中的所述气压的步骤通过从由调节阀、压力传感器、压电装置、压力调节器、以及其组合所构成的组中选择一项的步骤来实现。
32.根据权利要求24所述的方法，控制所述轮胎中的所述动力的所述产生的步骤通过使用从由螺线管、杠杆、具有软件的电路板、钩、槽、以及其组合所构成的组中选择的一项来实现。
【文档编号】B60C23/12GK103476606SQ201280018065
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年4月11日
【发明者】蒂莫西·F·欧布里安, 丹尼尔·维恩·贝克利 申请人:麦格纳国际公司