CN109952237A - 用于轮胎充气的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于轮胎充气的系统，包括：限定旋转轴的驱动机构，该驱动机构包括偏心质量块，该偏心质量块沿着径向矢量从旋转轴偏移驱动机构的质心；泵，其布置成径向远离驱动机构的旋转轴，包括限定腔室内腔的腔室，以及往复元件，其至少部分地布置在腔室内腔内，并沿着泵轴可平移；驱动耦合器，其联接在第一位置处的驱动机构和固定到往复元件的第二位置处的往复元件之间；扭矩调节机构；以及控制器，其通信地耦合到扭矩调节机构；其中系统通过扭矩调节机构与控制器协作以在至少第一模式和第二模式之间可操作。

Description

用于轮胎充气的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月6日提交的序列号为62/383,910的美国临时申请和于2017年6月13日提交的序列号为62/519,061的美国临时申请的权益，这些申请各自通过此引用以其整体并入本文。本申请涉及于2016年9月29日提交的第15/280,737号美国申请，其通过此引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及泵送领域，并且更具体地涉及在泵送领域中新的且有用的轮胎安装式泵送系统。

附图简述

图1是轮胎充气系统的示意表示。

图2是轮胎充气系统的变型的示意表示。

图3A-3C是轮胎充气系统的示例配置的示意表示。

图4A-4B是驱动机构和扭矩调节机构的示例相对配置的顶视图。

图5是轮胎充气系统的驱动耦合器的开槽凸轮配置的示例配置的示意图。

图6是轮胎充气系统的变型的分解视图。

优选实施例的描述

本发明的优选实施例的以下描述并不旨在将本发明限于这些优选实施例，更确切地说是使本领域中的任何技术人员能够制造并使用本发明。

1.概述

如图1所示，用于轮胎充气的系统100包括驱动机构120、主泵130、驱动耦合器140和扭矩调节机构150。该系统可以可选地包括能量储存设备160、一个或更多个传感器170和控制器180。在一种变型中，驱动机构120包括凸轮122和偏心质量块121，主泵130包括往复元件131和泵体132，并且扭矩调节机构150包括第一部分151(例如，定子)和第二部分152(例如，转子)。

系统用于给轮胎充气。系统还可以用于将旋转运动转换成往复直线运动，该往复直线运动可以用于驱动轮胎充气机(例如，泵)。系统还可以用于将主泵130和凸轮122之间的相对运动转换成泵送力，其中，偏心质量块121保持凸轮122相对于重力矢量的位置，同时主泵130相对于凸轮122旋转。系统可以在几种模式之间是可操作的，包括泵送(例如，主动)模式和空转(例如，被动)模式。在泵送模式中，轮胎充气系统100优选地将外部流体(诸如空气)泵送到轮胎内部。优选地在主泵130的恢复冲程(recovery stroke)期间从第一贮存器910(例如，外部环境、罐等)接收外部流体并在主泵130的压缩冲程期间泵送到第二贮存器(例如，轮胎)中。然而，可以以其它方式来适当地泵送流体。第一贮存器910优选地是处于第一压力下的环境空气，并且第二贮存器优选地是处于高于第一压力的第二压力下的轮胎内部(例如，气囊)。然而，第一和第二贮存器可以是处于任何其它合适的绝对和/或相对压力下的任何其它合适的流体贮存器。在其他的替代方案中，流体可以是空气以外的流体(例如，液态水、纯氮气等)。

在空转模式的第一变型中，驱动机构120的偏心质量块121以与车轮(并且因此与主泵130)基本相同的速度旋转，使得驱动机构120向主泵130供应可忽略的(例如，零、基本为零)驱动力。在第一变型中，扭矩调节机构150可以向偏心质量块121供应扭矩，以激励质量块以与车轮相同的速度(例如，基本相同、完全相同)围绕(例如，车轮轮毂的)旋转轴旋转，由此偏心质量块121的角动量基本上保持偏心质量块121旋转。当偏心质量块121被激励以与车轮相同的速度旋转时，扭矩调节机构150可以停止供应扭矩。然而，在空转模式的第一变型的替代实施方式中，扭矩调节机构150可以(例如，连续地、周期性地、异步地等)供应扭矩以保持偏心质量块121以合适的速度围绕旋转轴旋转，使得驱动机构120向主泵130供应可忽略的驱动力。

在空转模式的第二变型中，偏心质量块121可以静态地连接到系统壳体110和/或车轮。在空转模式的第二变型中，偏心质量块121在由静态连接供应的机械力的作用下以车轮速度与壳体110一起旋转。例如，偏心质量块121可以被夹住、锁住、扣住、卡住或以其他方式适当地紧固到壳体110和/或系统的任何部分或随车轮一起旋转的系统相关部件(例如，在以与车轮相同的角速度旋转的参考系中)。然而，在空转模式的第二变型中，偏心质量块121可以以其它方式适当地静态连接到系统壳体110和/或车轮。

在空转模式的第三变型中，偏心质量块121可以从系统壳体110和/或车轮旋转地解耦(decouple)(例如，相对于系统壳体110和/或车轮自由地旋转)。在空转模式的第三变型中，偏心质量块121的旋转(例如，当旋转地解耦时)不经由凸轮122和驱动耦合器140来向主泵130供应驱动力。例如，系统可以包括离合器，该离合器可以将偏心质量块121与凸轮122接合以及分离，其中，偏心质量块121和凸轮122在空转模式下的系统操作期间分离，并且在泵送模式下接合。在另一示例中，系统可以包括离合器，该离合器可以将凸轮122与驱动耦合器140接合和分离，其中，凸轮122和驱动耦合器140在空转模式下的系统操作期间分离，并且在泵送模式下接合。然而，在空转模式的第三变型中，系统可以另外地或可替换地包括用于将驱动机构120从主泵130旋转地解耦的任何合适的机构。

在空转模式的第四变型中，偏心质量块121相对于重力矢量保持在基本为零度的悬挂角度处，使得凸轮122不会在主泵130的往复元件131上产生往复动作。在第四变型中，偏心质量块121优选地通过扭矩调节机构150保持在零悬挂角处，但是可以另外地或替代地以其他方式(例如，通过锁定机构)适当地保持在零悬挂角处。

系统优选地通过扭矩调节机构150与控制器180协作地在泵送模式和空转模式之间可操作。控制器180的操作可以包括基于任何合适的控制算法生成控制指令，并结合任何合适的传感器输入。可以实时、接近实时或以任何合适的时间生成控制指令。控制指令和/或其参数值可以基于传感器输入值或型态(pattern)(例如，偏心质量块角运动学、系统横向运动学、车辆运动学等)来被选择(例如，从数据库中)、计算(例如，基于传感器输入值计算的目标操作值)、优化(例如，用于泵送、能量收集、偏心质量块旋转频率等)、或者以其他方式被确定。然而，系统可以是通过任何合适的控制和/或调节机构在任何合适的操作模式之间以其他方式适当地可操作的。

轮胎充气系统100优选地(例如，经由周期性充气、车轮速度控制充气、主动控制充气、压力相关充气等)不连续地给轮胎充气，但可以连续地给轮胎充气。轮胎充气系统100优选地由到旋转轮的直接机械连接部(linkage)提供动力，使得当轮胎旋转时充气系统将流体泵入轮胎；但是轮胎充气系统100可以可替代地由与轮胎的旋转解耦的致动器(例如，具有单独电源的电动机)提供动力。轮胎充气系统100可以使用隔膜系统、蠕动系统、活塞系统或任何其他合适的泵送机构来泵送流体。轮胎充气系统100优选地安装到车轮(例如，安装到车轮的轮毂)，并且优选地通过轮胎的阀门(valve)连接到轮胎内部。轮胎充气系统100优选地被配置成安装到车轮上持续一段延长的时间(例如，大约几周、几个月或几年)；因此，可以省略用于常规轮胎压力检查的轮胎充气系统100的移除。

2.优点

系统和/或方法的变型可以带来几个好处和/或优势。首先，通过经由扭矩调节机构150向偏心质量块121提供扭矩输入，系统的变型可以在需要往复泵送时提供对进入不希望的自旋(spin)状态的提高的阻力，在自旋状态中，偏心质量块121以与车轮基本相同的角速度旋转(例如，空转模式)。扭矩输入可以被调整以对由往复泵引起的扭矩波动提供反作用力(例如，作用在偏心质量块121上的反扭矩)，当系统以低车速运行和/或从停止状态(例如，零速度)起动时，对压缩冲程期间由主泵130产生的大的反扭矩提供反作用力，和/或对由道路和/或驾驶不规则(例如，颠簸、起伏、车辆加速和减速等)导致的瞬时力提供反作用力。反过来，这可以有效地增加驾驶期间的时间量，在驾驶期间，系统可以使用从偏心质量块121收集的能量来有效地泵送空气。

第二，系统的变型可以通过在轮胎不需要充气的时段期间将摆锤(pendulum)(例如，偏心质量块121)转变到空转模式(例如，其中摆锤以车轮旋转速度旋转)，使得轮胎充气系统100能够在泵送模式和空转模式之间可控(例如，主动可控)。通过在轮胎不需要充气的时段期间以空转模式运行，可以减少对系统部件(例如，往复泵部件)的磨损，并从而提高免维护系统寿命。扭矩调节机构150(例如，与控制系统协作)还可以通过提供对偏心质量块121的扭矩来控制偏心质量块121相对于重力矢量的悬挂角度(例如，以阻止偏心质量块121以车轮旋转速度旋转)，从而主动地将系统转变到泵送模式。在一种变型中，这包括：确定车轮旋转速度并控制电动机转子旋转以基本上匹配车轮旋转速度。在第二变型中，这包括：确定偏心质量块121相对于重力矢量的角度，确定期望的角度，以及控制电动机(例如，电动机旋转速度、电动机的角位置、供应给电动机的电流或电压等)来调整偏心质量块121角度以基本上匹配期望的角度。然而，系统可以以其他方式转变到泵送模式。通过转变到泵送模式而不依赖于从空转模式的被动退出(例如，由于路面不规则和/或驾驶行为引起的旋转运动的正常扰动)，可以按需向轮胎提供流体(例如，当轮胎需要立即充气、即将充气时，等等)。

第三，系统的变型可以带来与按需的实时的轮胎充气相关的几个好处。适当充气的轮胎提高了车辆的燃油经济性，并且在必须更换之前具有更长的使用寿命。实时或接近实时的可调轮胎压力还能够根据道路和/或环境条件调整轮胎参数(例如，可压缩性)。例如，轮胎压力可以被增加，以利用最近铺设的平坦道路上降低的滚动阻力，在这些道路上，由于路面不平导致轮胎破裂的风险很低。在另一示例中，轮胎压力可以被自动调整以考虑环境压力和/或温度的变化，从而保持车辆轮胎内部和外部之间的最佳压力差。

第四，系统的变型可以分布在车辆的每个车轮(或者车辆的车轮子集)处，与集中式充气系统相比，这可以降低自动充气系统的成本，并且可以根据每个车轮实现对轮胎压力的控制，而不需要复杂且昂贵的管道、阀门网络和/或加压流体歧管(manifold)。在车轮端(wheel-end)执行加压还可以减少由于加压系统部件数量减少而导致压力系统故障的可能性，当在车辆下方定线(route)时，加压系统部件可能容易受到冲击和振动损坏。

第五，由于暴露于道路碎片和其他危险，系统的变型可以是在物理上坚固的、耐用的和/或在其他方面对车轮附近的恶劣环境有适应力的(resilient)。将系统的变型放置在车轮轮毂区域处提供了非常适合的区域，用于物理防护车轮轮毂和系统壳体110的外表面之间的系统部件。

然而，系统和/或方法可以带来任何其他合适的优点和/或优势。

3.系统

如图2所示，轮胎充气系统100可以包括：壳体110；驱动机构120，其包括凸轮122和偏心质量块121；主泵130，其包括往复元件131、泵体132、返回机构133以及一个或更多个入口(inlet)134；驱动耦合器140，其连接驱动机构120和主泵130；扭矩调节机构150，其包括转子和定子；能量储存设备160，其包括能量耗散机构161；一个或更多个传感器170；以及控制器180。系统或其部件的变型可以类似于在2016年9月29日提交的序列号为15/280,737的美国申请中描述的系统和/或部件，其通过该引用以其整体并入本文。

3.1壳体

壳体110用于将系统部件联接到旋转表面900(例如，车辆的车轮的轮毂)。壳体110还可以用于机械地保护(例如，防护)系统部件免受道路碎片和其它物体的影响，这些物体在车辆运行期间会短暂地撞击车轮。壳体110还可以用作对于系统性能的视觉指示器的安装基板(例如，对于报告系统状态的LED)。壳体110优选地诸如通过可拆卸的紧固件(例如，螺母和螺栓、螺钉、支架等)可拆卸地联接到旋转表面900；另外地或可替换地，壳体110可以(例如，经由焊接、铆接、永久紧固件等)永久地联接到旋转表面900。壳体110优选地联接到车辆的旋转表面900(例如，其在车辆移动(locomotion)期间旋转)，并且更优选地联接到车轮的轮毂。然而，壳体110可以另外地或可替换地静态地联接到车轮的轮辋(rim)、轮毂罩(hubcap)、车辆的轮轴或车辆的任何其它合适的旋转或非旋转表面900。壳体110优选地借助于一组紧固件(例如，其被布置成与车轮轮毂的现有螺栓图案配合)联接到车辆，但是可以另外地或可替换地直接被集成到车辆中(例如，制造成车轮轮毂或车辆轮轴的一部分)，或者通过任何其他合适的机构以其他方式适当地附接到车辆。在特定示例中，壳体110与车轮的轮毂罩相邻，并且(例如，经由一组车轮螺母(lugnut))紧固到车轮上，并且用作轮毂罩和系统壳体110两者。壳体110优选地可旋转地联接到驱动机构120(例如，使得偏心质量块121可相对于壳体110旋转)，并且静态地联接到主泵130的泵体132(例如，使得主泵130在车轮旋转时与壳体110一起旋转)。可选地，壳体110可以静态地联接到驱动机构120并可旋转地联接到主泵130，或者具有到其它系统部件的任何其他合适的联接。壳体110优选地基本上是刚性的，但是可以另外地或可替换地是柔性的、弹性的，或者具有任何其他合适的结构特性。壳体110优选地基本上不渗透流体(例如，防水)，并且可以优选地至少部分地防护系统部件免于暴露于外部液体(例如，从路面溅到车轮上的水)，但是可以另外地或可替换地是可渗透的。

在第一特定示例中，如图6所示，壳体110包括内壳体，该内壳体包括限定孔图案1110的第一部分111(例如，安装板)以及与第一部分111配合以协作地限定壳体内腔113的第二部分112，该孔图案1110被布置成与车轮的现有螺栓图案配合。壳体内腔113包含主泵130，并限定孔口114，泵通过该孔口114可以连接到第一流体贮存器910(例如，环境空气)和第二流体贮存器(例如，轮胎的内部)。壳体内腔113还包含扭矩调节机构150，该扭矩调节机构150邻近驱动机构120的一部分被设置，使得扭矩可由扭矩调节机构150施加到驱动机构120，以及从而调整驱动机构120的偏心质量块121的角位置(例如，将系统转变到泵送模式或空转模式)。在该第一特定示例中，壳体110还包含凸轮122，并且偏心质量块121被布置在内壳体外部，并通过延伸穿过第二部分112的轮轴联接到凸轮122。在该示例中，偏心质量块121径向延伸超过内壳体的最远径向伸长，并且限定沿着偏心质量块121的旋转路径的弧形段的一部分，该弧形段朝向内壳体的第一部分111轴向延伸。该示例中的壳体110还可以包括包围偏心质量块和内壳体的外壳体。

在第二特定示例中，壳体110直接与车轮的轮毂罩集成，并限定壳体内腔113。壳体内腔113包含主泵130、驱动机构120、扭矩调节机构150和驱动耦合器140，并且相对于外部环境基本密封。壳体110限定入口，该入口可以包括防护罩(例如，防止空气以外的异物进入)，主泵130通过该入口抽吸环境空气以用于在系统操作期间压缩和泵送。在该第二特定示例中，偏心质量块121被布置在壳体110的内部。在该示例中，偏心质量块121朝向壳体内腔113的内表面径向延伸，并且限定沿着偏心质量块121的旋转路径的弧形段的一部分。

3.2驱动机构

轮胎充气系统100的驱动机构120用于生成泵送力以驱动主泵130。驱动机构120还可以用于控制泵送力的大小。驱动机构120优选地包括偏心质量块121和凸轮122，但是可以包括用于生成泵送力的任何其它合适的部件(例如，旋转泵、隔膜泵、涡轮泵等)。优选在相对于驱动机构120的旋转轴123(例如，车轮的旋转轴123)的径向方向上施加由驱动机构120生成的泵送力，但是可以可选地在任何合适的方向上施加。泵送力优选地周期性地被施加(例如，以驱动往复泵的往复方式)，但是泵送力可以另外地或替代地是恒定力、稳定增加或减小的力，或者具有任何其他合适的时间分布(temporal profile)。

驱动机构120能够可旋转地联接到壳体110，使得当壳体110和车轮旋转时，驱动机构120在平移参考系中基本静止(例如，与车辆一起平移)。驱动机构120优选地限定旋转轴123，驱动机构120的一部分可以围绕该旋转轴123旋转，并且更优选地驱动机构120的凸轮122围绕旋转轴123旋转。然而，旋转轴123可以另外地或替代地包括偏心质量块121围绕其旋转的旋转轴123和/或任何其他合适的轴。驱动机构120的旋转轴123优选地与轮胎充气系统100的旋转轴123(例如，车轮旋转轴123)同轴作为整体，但是也可以替代地被偏移(例如，径向偏移)。驱动机构120优选地限定单个旋转轴123(例如，凸轮122和偏心质量块121围绕其旋转)，但是可以替代地限定多个旋转轴(例如，偏心质量块121围绕其旋转的第一旋转轴123以及不同于凸轮122围绕其旋转的第一旋转轴123的第二旋转轴123)。

驱动机构120的凸轮122用于机械地控制泵送力的大小。凸轮122还可以用于将从驱动机构120接收的扭矩转换成线性力，并在压缩冲程期间对主泵130的往复元件131施加线性力。在变型中，接收的扭矩和/或施加的线性力可以是时间上恒定的、时间上可变的、可调的或具有任何其他合适的特性。在第一变型中，响应于来自往复泵的反扭矩(例如，由扭矩调节机构150辅助的、由凸轮122的特征限定的，等等)来调节所提供的扭矩。凸轮122优选地限定支承表面1220，该支承表面1220可以是凸轮122的内表面、凸轮122的外表面、或内表面和外表面的任何合适的组合。支承表面1220可以是连续的或不连续的。在特定示例中，如图5所示，支承表面1220被限定在凸轮122的内部内，并且包括开槽内腔1221。然而，系统可以包括具有任何合适配置的任何合适的凸轮122。

支承表面1220可以包括在变型中限定弧形表面、具有不均匀曲率、均匀曲率的表面的轮廓(profile)，和/或任何其他合适的空间轮廓。支承表面1220的轮廓优选地控制整个压缩冲程中泵送力的大小(例如，调节的泵送力、恒定的泵送力等)。支承表面1220优选是弧形的，并且优选具有不均匀的曲率(例如，椭圆形轮廓或肾形轮廓)。可选地，支承表面1220可以具有均匀的曲率(例如，圆形轮廓)、有角的轮廓或任何其他合适的轮廓。支承表面1220优选地包括分别对应于主泵130的压缩冲程和恢复冲程的压缩部分和恢复部分。压缩部分优选与恢复段是连续的，但也可以可选地是不连续的。支承表面1220优选地具有与具有低曲率的第二段(例如，与第一段相比，基本平坦或具有负曲率)相邻的具有高曲率的第一段(优选地正曲率或凸面的(convex)，但是可选地负曲率或凹面的(concave))。支承表面1220优选地另外包括连接第一段和第二段的第三段，其中第三段优选地通过具有邻近第一段的低曲率和邻近第二段的高曲率来提供第一段和第二段之间的基本平滑的过渡。压缩部分优选地从第二段远离第一段的端部处开始，沿着第三段延伸，并在第一段的顶点(apex)处结束。压缩部分优选地是凸形的(例如，当支承表面1220是外部支承表面1220时)，但是也可以可选地是凹形的。第一段的顶点优选地对应于压缩冲程的顶部(压缩位置)。恢复部分优选地从第一段的顶点处开始，沿着第二段延伸，并在第二段远离第一段的端部处结束。恢复部分优选地基本上是平坦的或凹形的(例如，当支承表面1220是外部支承表面1220时)，但是也可以可选地是凸形的。第二段的端部优选地对应于恢复冲程的底部(恢复位置)。压缩部分的斜率优选地小于30度，但是可以可选地具有任何合适的角度。当滚柱(roller)用作力转换器时，支承表面1220的曲率优选地比滚柱曲率或滚柱直径大至少三倍，但是可以可选地更大或更小。然而，支承表面1220可以具有任何适当的轮廓。凸轮122优选地在垂直于凸轮122的旋转轴123的平面内(例如，垂直于凸轮122的宽面)与沿着凸轮122的侧面限定的支承表面1220一起大致是平坦的(planar)。支承表面1220优选地沿着凸轮122侧面的整体被限定，但是也可以可选地沿着凸轮122侧面的一部分被限定。所生成的泵送力优选地从旋转轴123径向向外指向，更优选地沿着垂直于旋转轴123的平面。可选地，凸轮122可以具有圆形或其它轮廓边缘段(在凸轮122宽面和凸轮122侧面之间过渡)，其中，支承表面1220可以包括轮廓边缘。可选地，弧形表面由平行于凸轮122的旋转轴123的凸轮122的面限定，其中，所生成的泵送力可以相对于旋转轴123以任何合适的角度被定向，从平行于旋转轴123变化到垂直于旋转轴123。压缩部分优选地围住(encompass)凸轮122轮廓的大部分，但是也可以可选地围住凸轮122轮廓的一半或者凸轮122轮廓的一小部分。在一种变型中，压缩部分覆盖凸轮122轮廓的315度，而恢复部分覆盖凸轮122轮廓的45度。然而，压缩部分和恢复部分可以覆盖凸轮122轮廓的任何其他合适的比例。

驱动机构120的偏心质量块121(例如，摆锤、偏移质量块)用于使驱动机构120的质心从驱动机构120的旋转轴123偏移。偏移用于保持驱动机构120相对于重力矢量的角位置，以便在驱动机构120和静态联接到旋转表面900的部件(例如，壳体110、泵体132等)之间生成相对角运动。偏心质量块121优选地是同质的(例如，连续的)质量块，但是可以另外地或替代地是异质的(例如，分段的、不连续的等)质量块。在特定示例中，如图3B所示，偏心质量块121在车轮的旋转轴处可旋转地附接到壳体110，并且沿着以旋转轴123为中心的圆弧的一部分被分布。偏心质量块121优选地是基本上单一的连续件(piece)，但是可以可选地由多个件和/或段组成。在后一种情况下，多个件和/或段优选地在形状、角度和径向位置以及质量上基本相似，但是可以可选地在轮廓、质量、角位置和/或径向位置上不同。偏心质量块121可以限定弯曲形状、平坦表面、角形状、和/或任何其它合适的几何形状。偏心质量块121的至少一部分优选地追迹(trace)系统周界(perimeter)的弧形段(例如，与轮毂周界对齐、从轮毂周界插入、在壳体110周界外部、在壳体110周界内部等)，使得质量块的大部分(例如，10-90％之间，0-100％之间)沿着弧形段被分布。弧形段可以包括任何合适的弧度(例如90°、180°等)。然而，在可选的变型中，偏心质量块121可以是在摆锤接近点质量块的端部处的空间受限的质量块。在一些变型中，可以改变质量块的方位角分布。例如，偏心质量块121可以包括可向外展开(例如，自动展开、手动展开等)的铰接臂(articulated arms)，以沿着围绕旋转轴123的方位角方向上的弧形段来分布质量块。然而，偏心质量块121可以以其它方式被适当地配置和/或布置。

偏心质量块121优选地是弯曲的，但是也可以可选地是基本平坦的、成角度的或者具有其它合适的形状。偏心质量块121曲率的半径优选地被最大化，使得偏心质量块121追迹泵系统周界的弧形段。然而，偏心质量块121可以具有任何其它适当的曲率。偏心质量块121优选地围绕驱动机构120的旋转轴123延伸至少90度，更优选地围绕旋转轴123延伸180度，但是可以围绕旋转轴123延伸大于或小于180度。偏心质量块121优选地具有比凸轮122大得多的质量，但是可以可选地具有基本相似的质量或更小的质量。偏心质量块121优选地在凸轮122上施加2in-lb(0.225Nm)的扭矩，但是可替代地施加更多或更少的扭矩。

偏心质量块121优选地是与凸轮122分离的件，并且优选地通过质量耦合器124联接到凸轮122。可选地，偏心质量块121可以被结合到凸轮122中，其中，偏心质量块121沿着凸轮122的周界被结合，结合到凸轮122的一半中，或者沿着凸轮122的任何其他合适的部分结合。偏心质量块121可以静态地联接到凸轮122或者可旋转地联接到凸轮122。在其中偏心质量块121静态联接到凸轮122的变型中，偏心质量块121可以在凸轮122的旋转轴123处、在驱动机构120的旋转轴123处、偏离凸轮122的旋转轴123或者在凸轮122的任何其他合适的部分处联接到凸轮122。偏心质量块121可以永久地连接到凸轮122。可选地，偏心质量块121可以暂时地连接(可移除地联接)到凸轮122，其中，偏心质量块121可以在泵送模式和非泵送模式之间可操作，在泵送模式中偏心质量块121联接到凸轮122，在非泵送模式中偏心质量块121与凸轮122断开。质量耦合器124优选地具有高惯性矩，但也可以可选地具有低惯性矩。质量耦合器124优选地为圆盘，但也可以可选地是杠杆臂、板、轮轴或任何其它合适的连接件。质量耦合器124优选地联接到凸轮122的宽面上，但是可以可选地联接到凸轮122的边缘上、沿着凸轮122的外部支承表面1220、联接到凸轮122的内部支承表面1220、联接到从凸轮122延伸的轮轴(其中，凸轮122可以被静态地固定或可旋转地安装到轮轴上)、或者联接到凸轮122的任何其它合适的部分。质量耦合器124可以通过摩擦、通过暂时耦合机构(例如，位于凸轮122和质量耦合器124上的互补的电或永磁体、活塞、销和槽机构等)、通过轴承或通过任何其他合适的耦合装置耦合到凸轮122。当质量耦合器124通过暂时耦合机构联接到凸轮122时，质量耦合器124优选地在耦合模式和解耦模式之间可操作，在耦合模式中质量耦合器124将偏心质量块121连接到凸轮122，在解耦模式中质量耦合器124将偏心质量块121与凸轮122断开。质量耦合器124可以另外用作关闭机构，其中，质量耦合器124响应于检测到关闭事件(例如，贮存器压力达到阈值压力)而从耦合模式切换到解耦模式。在一种变型中，质量耦合器124是位于由凸轮122的内部支承表面1220限定的内腔内的圆盘，其中，该圆盘可以在解耦模式下相对于内部支承表面1220旋转，并且在耦合模式下通过摩擦元件联接到内部支承表面1220(例如，质量耦合器124用作离合器)。在另一变型中，质量耦合器124通过轴承可旋转地安装在从凸轮122延伸的轮轴上，其中，可以通过从凸轮122的相邻宽面和质量耦合器124延伸的一组或更多组磁体或活塞来将质量耦合器124静态地联接到凸轮122。

3.3主泵

轮胎充气系统100的主泵130用于利用由驱动机构120生成的泵送力对流体加压。主泵130优选地包括往复元件131和泵体132，并且可以可选地包括返回机构133和一个或更多个入口134。然而，主泵130可以包括任何其它适当的部件。在变型中，主泵130可以用于通过在往复元件131处接收往复线性力来对流体加压。主泵130优选地静态地安装到壳体110，其中，壳体110静态地联接到车辆的旋转表面900(例如，车轮的轮毂)。然而，主泵130可以另外地或可替换地静态地联接到相对于旋转表面900旋转的表面(例如，其在外部平移参考系中是静止的)，使得在主泵130的往复元件131与旋转表面900之间生成相对运动。主泵130优选地径向远离驱动机构120的旋转轴定位，但是可以另外地或替代地至少部分地与驱动机构120的旋转轴同轴地定位，或者以其他方式适当地被布置。主泵130相对于驱动机构120的位置可以是固定的或可调的(例如，手动可调、自动可调等)。

在第一变型中，主泵130包括正排量泵，其中，往复元件131是活塞，并且在泵体132内限定泵腔(例如，泵内腔、汽缸)。在该变型的具体示例中，主泵130是往复活塞泵。在第二变型中，主泵130包括蠕动泵。然而，主泵130可以包括任何其它合适的泵送机构。

主泵130的往复元件131用于在泵体132内以往复方式来回平移，以压缩从第一贮存器910传送到第二贮存器(例如，传送到轮胎)的流体。往复元件131还可以用于接收来自凸轮122的泵送力，并在泵的内腔内平移，其相对于泵体132致动。这种致动优选地在内腔内产生可变压力。往复元件131优选地在压缩位置和恢复位置之间可操作。在压缩位置中，往复元件131的一部分(例如，中心)优选地接近泵体132底部。在恢复位置中，往复元件131的该部分优选地远离泵体132底部，并且优选地接近泵体132开口。往复元件131优选地沿着压缩冲程行进以从恢复位置过渡到压缩位置，并且沿着恢复冲程行进以从压缩位置过渡到恢复位置。往复元件131可以另外地被定位在加压位置处，其中，往复元件131位于远离泵体132底部的第二位置处，其中，第二位置比恢复位置更远离泵体132底部。当由内腔压力提供的力超过由凸轮122在往复元件131上提供的力时，往复元件131优选地处于加压位置。

往复元件131优选地在整个压缩冲程中沿着主泵130内的致动轴平移，并且可以另外在整个恢复冲程中沿着致动轴平移。往复元件131优选地包括提供增压力的致动区域。致动区域优选地是往复元件131的宽面的表面区域，更优选地是接近内腔的宽面的表面区域，但是可选地是任何其它合适的宽面。可选地，致动区域可以是往复元件131的在压缩位置和恢复位置(例如，中心部分)之间平移的部分的表面区域。

往复元件131优选地与泵体132形成流体不可渗透的密封，更优选地与限定泵体132开口的壁形成流体不可渗透的密封，使得往复元件131基本上密封泵体132开口。往复元件131可以通过保持(retention)机构被密封到泵体132。保持机构优选地是对往复元件131边缘和泵体132壁施加压缩力的夹具，但是可以可选地是穿过往复元件131边缘的螺钉或螺栓、往复元件131和泵体132壁之间或往复元件131和泵体132壁上方的粘合剂、或者任何其他合适的保持机构。还可以通过熔化往复元件131和泵体132壁之间的界面，或者通过将往复元件131密封在泵体132壁上的任何其它合适的方式，来将往复元件131密封到泵体132壁。

往复元件131优选地是柔性隔膜，但是可以可选地是基本刚性的活塞、联接到隔膜的活塞、或者响应于泵送力而致动的任何其它合适的元件。隔膜优选地是滚动隔膜(例如，具有滚动周界，其中，隔膜优选地在额外材料远离内腔的情况下联接到泵体132)，但是也可以是平隔膜、圆顶隔膜(优选地在顶点远离内腔的情况下联接到泵体132，但是可选地在顶点接近内腔的情况下联接到泵体132)或者任何其他合适的隔膜。

泵体132用于与往复元件131一起协作地压缩流体。泵体132限定内腔(例如，气缸腔)，流体在该内腔中被压缩。泵体132优选地被静态地安装到壳体110上，但是也可以相对于壳体110和/或其它系统部件以其他方式适当地被布置。

主泵130可以包括返回机构133，该返回机构133用于在恢复冲程期间在与压缩冲程的方向相反的方向上偏置往复元件131。返回机构133优选地提供恢复力(recoveryforce)，该恢复力小于由凸轮122的第三段提供的压缩力，但大于由凸轮122在第二段中施加的力。优选地在基本平行于从驱动机构120的旋转轴延伸的径向矢量的方向上提供恢复力，但是可以可选地在任何合适的方向上提供恢复力。返回机构133优选地位于往复元件131的泵体132侧面上(远离凸轮122跨过往复元件131)，其中，返回机构133优选地将往复元件131从压缩位置推动通过恢复冲程，并到达恢复位置。可选地，返回机构133可以位于往复元件131的凸轮122侧面上(远离泵体132跨过往复元件131)，其中，返回机构133将往复元件131从压缩位置拉回到恢复位置。返回机构133优选地联接到往复元件131的周界或联接到部件(例如，支架)(该部件联接到往复元件131并延伸通过泵体132壁)，但是可以可选地联接到往复元件131的主体(例如，联接到在压缩位置222和恢复位置之间致动的段)。返回机构133优选地联接到泵体132外部的往复元件131，但是也可以可选地联接到泵体132、240内的往复元件131。返回机构133优选为弹簧，但也可以包括致动元件的固有特性(例如，隔膜的弹性)或任何其它合适的返回机构133。

在另外的变型中，返回机构133可以包括内部弹簧、外部弹簧(例如，安装到泵体132的外表面)、驱动往复元件131的与驱动机构120的凸轮122相反的辅助凸轮122、和/或任何其他合适的机构。

主泵130可以包括一个或更多个入口134，该入口134用于接收来自第一贮存器910的流体进入泵体132的内腔以进行压缩。入口134可以是永久打开的(例如，泵体132中的固定孔口114s)、可致动的(例如，经由可控阀门)、遮蔽的(例如，以防止除工作流体之外的异物的流入)，或者以其他方式适当地构成。

3.4驱动耦合器

轮胎充气系统100的驱动耦合器140用于当主泵130围绕车轮的旋转轴旋转时，致动主泵130的往复元件131通过压缩冲程。驱动耦合器140还可以用于使往复元件131平移通过恢复冲程。驱动耦合器140优选地联接在驱动机构120的凸轮122和主泵130的往复元件131之间，但是可以可选地以其他方式适当地联接。在第一变型中，驱动耦合器140借助于置于(captive)由凸轮122限定的椭圆形槽内的滚柱轴承141联接到凸轮122，并被销接到往复元件131(例如，围绕固定点可旋转)。在第二变型中，驱动耦合器140被销接到凸轮122和往复元件131两者上。驱动耦合器140优选地限定具有相对于主泵130的弧形位置固定的弧形位置的轴(例如，围绕车轮的旋转轴的驱动耦合器140的角位置相对于主泵130的角位置固定)。优选地，当两个部件围绕车轮的旋转轴旋转时，驱动耦合器140与主泵130一起旋转。然而，驱动耦合器140可以另外地或可替换地表现出与主泵130不同的相对旋转(例如，不同的角速度、不同的轨迹、离轴轨迹等)。

3.5扭矩调节机构

扭矩调节机构150用于调节施加给驱动机构120的扭矩，以便在泵送和空转操作模式之间转换轮胎充气系统100。扭矩调节机构150还可以用于接收来自驱动机构120的扭矩并将接收的扭矩转换成电势能(例如，作为发电机运行)。扭矩调节机构150还可以用于(例如，基于来自控制器180的指令)提供扭矩，以在泵送模式和空转模式之间转换轮胎充气系统100，和/或保持轮胎充气系统100处于泵送模式、空转模式和任何其它合适的操作模式中的一个或更多个。扭矩调节机构优选地被配置为基于从控制器接收的指令来施加扭矩。指令可以由控制器自动生成、由与控制器通信的系统用户生成(例如，经由机电接口手动地生成，经由无线收发器无线地生成，等等)、或者以其他方式适当生成。

扭矩调节机构150优选地包括相对于彼此旋转的第一部分151和第二部分152，但是可以另外地被配置。在一个变型中，第一部分151包括静态联接到旋转表面900的定子(例如，静态联接到车轮的壳体110)，并且第二部分152包括静态联接到偏心质量块121的转子，使得转子与偏心质量块121一起旋转。在另一变型中，定子静态联接到偏心质量块121，并且转子通过壳体110联接到旋转表面900。转子和定子优选地被同心布置，但是也可以替代地被偏移(例如，并通过力传递机构153机械地连结)。然而，扭矩调节机构150s的第一和第二部分152s可以以其它方式适当地相对地布置。在特定示例中，扭矩调节机构150经由中间力传递机构153(例如，齿轮、齿轮箱、皮带、链条、离合器等)联接到偏心质量块121。扭矩调节机构150优选地通过一个或更多个直接电力和/或数据连接来电联接到控制器180(例如，以接收控制指令和/或信号)和能量储存设备160。然而，扭矩调节机构150可以另外适当地联接到控制器180和/或能量储存设备160。

扭矩调节机构150优选地被布置在与偏心质量块121的旋转平面不同的平面上(例如，在远离车轮轮毂的方向上远离偏心质量块121的旋转平面，在朝向车轮轮毂的方向上远离偏心质量块121的旋转平面，等等)。如图4A所示，扭矩调节机构150可以被布置成相对于驱动机构120(例如，驱动机构120的偏心质量块121)朝向车辆(例如，朝向车辆中心线)。如图4B所示，扭矩调节机构150可以被布置成相对于驱动机构120远离车辆。然而，扭矩调节机构150可以另外地或可替换地被布置在同一平面内(例如，同轴布置、偏离偏心质量块121的旋转轴等)。在第一变型中，如图3A所示，扭矩调节机构150被布置成与车轮和偏心质量块121的旋转轴同轴。在另外的变型中，如图3B和图3C所示，扭矩调节机构150被布置在偏离偏心质量块121的旋转轴的偏移位置处，并经由力传递机构153(例如，链条和链轮(sprocket)、传动带等)连接到偏心质量块121。然而，可以相对于驱动机构120、旋转轴或偏心质量块121以其他方式布置扭矩调节机构150。扭矩调节机构153可以向偏心质量块、凸轮、泵或其它泵送部件施加：径向向内的力、径向向外的力、线性向外的力(例如，远离车轮或纵向车辆轴)、线性向内的力(例如，朝向车辆)、弧形力(例如，在与偏心质量块旋转的相同的平面内)或任何其它合适的力。扭矩调节机构可以静态地安装到：壳体(例如，内部、外部、接近轮胎的部件、远离轮胎的部件、侧壁的弧形段等)、偏心质量块、凸轮、泵或任何合适的系统部件。

扭矩调节机构150优选地包括电动机，但是可以另外地或可替换地包括任何合适的扭矩生成和/或调节机构。电动机可以是外转式电动机、内转式电动机、有刷电动机、无刷电动机、交流电动机、直流电动机、永磁电动机、感应电动机、伺服电动机、步进电动机和/或任何其它合适的电动机。电动机优选地生成旋转力，但是可以替代地生成线性力(例如，线性致动器)或者生成任何合适的力。在变型中，扭矩调节机构150可以包括机械扭矩调节部件，诸如齿轮、弹簧、杠杆和不需要电能来操作的任何其他合适的发条部件。

扭矩调节机构150的转子用于在施加的电动势下相对于定子移动，以在静态联接到转子的部件上生成扭矩。转子还可以用于在施加的扭矩下相对于定子移动以生成电动势，该电动势可以被收集并存储为电势能(例如，在能量储存设备160处)。在第一变型中，转子静态地联接到随车轮旋转的表面。在第二变型中，转子静态地联接到相对于车轮基本静止的表面。然而，转子可以以其它方式来联接。

扭矩调节机构150的定子用于在施加的电动势下相对于转子移动，以在静态联接到定子的部件上生成扭矩。定子还可以用于在施加的扭矩下相对于转子移动以生成电动势，该电动势可被收集并存储为电势能(例如，在能量储存设备160处)。在第一变型中，定子静态地联接到相对于车轮基本静止的表面。在第二变型中，定子静态地联接到随车轮旋转的表面。然而，定子可以以其它方式来联接。

扭矩调节机构150可以包括接合机构154，该接合机构154用于将偏心质量块121与其它系统部件机械地接合和/或分离。例如，接合机构154可以包括离合器，该离合器在泵送模式下在系统操作期间机械地接合偏心质量块121和驱动耦合器140(例如，使得当偏心质量块121保持在非零悬挂角处时，由偏心质量块121提供驱动力)，并且在空转模式下在系统操作期间机械地分离偏心质量块121和驱动耦合器140(例如，使得偏心质量块121不提供驱动力，不考虑偏心质量块121的角位置和/或速度)。在一些变型中，质量耦合器124可以用作接合机构154。然而，接合机构154可以包括用于相对于泵和/或系统的其它旋转部件机械地保持偏心质量块121的任何其它合适的机构。

在第一特定示例中，如图6所示，扭矩调节机构150包括电动机，其中，电动机的定子刚性地附接到偏心质量块121(例如，定子的弧形段限定偏心质量块121的一部分)，电动机的转子刚性地联接到旋转表面900(例如，壳体110、车轮轮毂、经由安装部件、经由焊接直接联接，等等)，并且转子连接到驱动主泵130的驱动耦合器140。在第二特定示例中，扭矩调节机构150包括电动机，其中，定子刚性地安装到壳体110，并且从轮胎充气系统100的旋转轴偏移，并且通过力连接部(例如，齿轮箱)连接到偏心质量块121。

3.6能量储存设备

轮胎充气系统100可以包括能量储存设备160，其用于向扭矩调节机构150提供电力。能量储存设备160还可以用于从扭矩调节机构150接收电力(例如，当扭矩调节机构150作为发电机运行时)。在一些变型中，能量储存设备160可以用于存储由主泵130生成的压缩的流体(例如，在压缩的空气罐中)。能量储存设备160优选地(例如，经由用于电力供应和/或接收的直接电连接)联接到扭矩调节机构150，但是可以另外地或可替换地联接到控制器180、主泵130和/或任何其他系统部件。系统优选地包括单个能量储存设备160，但是可以另外地或可替换地包括冗余(例如，多个)能量储存设备160(例如，向诸如扭矩调节机构150的系统部件提供备用电力)。能量储存设备160优选地联接到壳体110并随车轮旋转，但是可以可选地联接到偏心质量块121或任何其他合适的系统部件。能量储存设备160优选地被布置成从偏心质量块121轴向向内(例如，沿着车辆车轴的方向)，但是可以可选地被布置成从偏心质量块121轴向向外。在第一变型中，能量储存设备160包括电池。在另外的变型中，能量储存设备160可以包括超级电容器、压缩的空气罐、一个或更多个弹簧和/或任何其他合适的能量储存机构。

能量储存设备160可以可选地包括能量耗散机构161，该能量耗散机构161用于其中能量储存设备160处于满容量的情况下(例如，当电池充满电时)，耗散由扭矩调节机构150生成的过量能量(例如，当扭矩调节机构150作为发电机运行时)。例如，能量耗散机构161可以包括电阻器、电阻器网络和/或用于耗散变化形式的电能的任何其他合适的无源部件，其中，能量储存设备160包括电能储存设备160(例如，电池、电容器、超级电容器等)。在另一示例中，能量耗散机构161可以包括有源能量耗散机构161(诸如，风扇、水泵、发光元件和/或任何其他合适的动力机构)，以利用存储在能量储存设备160处的过量回收能量(例如，用于冷却、用户通知生成等目的)。

3.7传感器

轮胎充气系统100可以包括一个或更多个传感器170，其用于感测系统的操作参数(例如，轮胎压力、系统是处于“开”状态还是“关”状态、系统是否在标称范围内运行等)。传感器170还可以用于向控制器180提供传感器数据。传感器170还可以用于与控制器180合作来检测系统是否在空转和/或泵送模式下运行(例如，通过比较测量的偏心质量块121的旋转速度和测量的车轮的旋转速度)。系统可以包括一个或更多个压力传感器170，其可以连接到主泵130的输出端，以监测提供给轮胎的流体的压力。传感器优选地(例如，经由信号路径)连接到控制器180以向控制器180提供传感器数据(例如，传感器信号)，并且安装在壳体110上和/或壳体110内(例如，用于机械支撑)。然而，传感器可以以其他方式适当地连接。系统传感器170可以包括压力传感器170(例如，基于电容的隔膜偏转仪)、流速传感器170、质量流量传感器170(例如，内联叶轮)、定向传感器170(例如，加速度计、惯性测量单元、陀螺仪等)、旋转编码器，和/或任何其它合适类型的传感器。

在第一变型中，系统包括布置在主泵130的输出端和第二贮存器(例如，轮胎)的入口之间的界面处的压力传感器，以连续地测量第二贮存器的静压力。在第二特定示例中，系统包括联接到扭矩调节机构150的旋转编码器，该旋转编码器周期性地测量(例如，在1kHz处)扭矩调节机构150的转子的角位置。

在第二变型中，系统包括传感器(例如，角位置传感器、角速度传感器等)通信地耦合到控制器180，控制器180检测并输出偏心质量块121和主泵130之间的相对角速度，其中，控制器180基于差动角速度传感器的输出生成指令，并基于指令控制扭矩调节机构150。传感器可以被布置成与偏心质量块121(例如，接触传感器)接触，并基于接触的特性输出角位置和/或速度；例如，通过传感器的一部分的电阻可以基于传感器接触偏心质量块121的位置而增大或减小。传感器可以另外地或可替换地与偏心质量块121物理地分离；例如，传感器可以包括光学传感器，该光学传感器在偏心质量块121和/或车轮的旋转期间计数偏心质量块121对光学传感器的光学遮挡的频率，由此可以计算偏心质量块121的角速度(例如，通过控制器180)。然而，系统可以包括任何其它适当的传感器170。

3.8控制器

轮胎充气系统100可以包括控制器180，控制器180用于响应于接收到的传感器数据和/或指令来生成控制输入。控制器180还可以用于控制扭矩调节机构150以在操作模式(例如泵送模式、空转模式等)之间操作系统。控制器180还可以用于调整轮胎充气系统100的压力设定点，并控制轮胎充气系统100将轮胎压力保持在压力设定点处。控制器180还可以用于响应于系统行为(例如，错误代码)生成消息。控制器180可以通信地耦合到系统的传感器170和扭矩调节机构150，并且在一些变型中可以经由通信系统(例如，有线通信系统；无线通信系统，诸如蓝牙、WiFi、Zigbee、蜂窝等)通信地耦合到远程计算系统(例如，车辆ECU、车辆内的移动设备等)。

在控制器180操作的第一特定示例中，控制器180检测到对偏心质量块121的扰动扭矩(例如，来自偏心质量块121的角位置传感器)，并控制扭矩调节机构150(例如，电动机)，以抑制扰动扭矩并将系统保持在泵送模式中(例如，保持重力矢量和偏心质量块121之间的非零角)，并防止扰动扭矩将系统从泵送模式转变为空转模式。可以经由启发式比较(例如，模式匹配)、确定性比较(例如，超过阈值扰动幅度的振荡)和/或以任何其他合适的方式来检测扰动扭矩。扰动扭矩可以是由主泵130生成的反扭矩(例如，由于往复泵动力)、源于路面粗糙度、外力和/或冲击的扰动，或任何其它扭矩源或力。

在控制器180操作的第二特定示例中，控制器180接收指令(例如，来自车辆控制系统、用户等)停止泵送(例如，将系统从泵送模式转换到空转操作模式)，并且作为响应，控制扭矩调节机构150向偏心质量块121施加扭矩，以引起偏心质量块121以基本上与旋转车轮相同的角速度旋转。

3.9系统示例

在轮胎充气系统100的第一特定示例中，系统包括驱动机构120、泵、驱动耦合器140、扭矩调节机构150和控制器180。驱动机构120限定旋转轴，并且包括围绕旋转轴可旋转的凸轮122和联接到凸轮122的偏心质量块121，偏心质量块121沿着径向矢量从旋转轴偏移驱动机构120的质心。泵被布置成径向远离驱动机构120的旋转轴，并且包括限定腔室内腔的腔室，以及往复元件131，往复元件131至少部分地布置在腔室内腔内，并且沿着垂直于旋转轴的泵轴可平移。驱动耦合器140联接在第一位置处的凸轮122和第二位置处的往复元件131之间。第一位置径向远离凸轮122绕其旋转的旋转轴，并且第二位置固定(例如，销接)到往复元件131。扭矩调节机构150(例如，电动机、发条机构等)包括刚性联接到偏心质量块121的第一部分，以及可旋转地联接到第一部分的第二部分。控制器180通信地耦合到扭矩调节机构150(例如，通过硬连线数据连接、串行数据端口等)，以及耦合到传感器(例如，角速度传感器、角位置传感器、旋转编码器等)，该传感器感测偏心质量块121相对于重力矢量的角特性(例如，角位置、角速度等)。控制器180被配置成在泵送模式和空转模式之间操作系统。在泵送模式中，扭矩调节机构150将偏心质量块121保持在相对于重力矢量大于0°的悬挂角处(例如，由在旋转轴和与在其处偏心质量块121连接到旋转轴的点相对的偏心质量块121的端部之间的径向矢量来限定)。在其中系统在转换到泵送模式之前处于空转模式的情况下，扭矩调节机构150向偏心质量块121施加扭矩，以刺激偏心质量块121退出自旋状态(例如，其中偏心质量块121以与系统所附接的车轮基本相同的角速度围绕旋转轴旋转)。

在相关的特定示例中，该系统还包括(例如，经由直接电连接、直接机械连接、流体连接等)通信地耦合到扭矩调节机构150和控制器180的能量储存设备160(例如，电池、扭簧、气压缸等)。能量储存设备160在收集模式和供电模式之间可操作。在收集模式中，能量储存设备160接收并存储从扭矩调节机构150收集的能量，扭矩调节机构150又接收来自偏心质量块121的扭矩输入。例如，在其中偏心质量块121与凸轮122和/或主泵130解耦的情况下(例如，使得零驱动力被提供给往复元件131)，偏心质量块121可以相对于重力矢量保持非零悬挂角，以便收集能量(例如，重力能量)以存储在能量储存设备160内。在供电模式中，能量储存设备160向扭矩调节机构150提供能量，扭矩调节机构150又向偏心质量块121提供扭矩输入。该示例的系统和能量储存设备160优选地通过控制器180在收集模式和供电模式之间操作，但是可以通过任何合适的机构或控制指令进行另外地或可替换地操作。

优选实施例及其变型的系统和方法可以至少部分地被体现和/或实现为被配置成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令优选地由计算机可执行部件来执行，所述计算机可执行部件优选地与该系统和处理器和/或控制器180 430的一个或更多个部分集成。计算机可读介质可被存储在任何适当的计算机可读介质(例如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学设备(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何适当的设备)上。优选地，计算机可执行部件是一般的或专用应用处理器，但是任何合适的专用硬件或硬件/固件组合设备可以可替换地或另外地执行指令。

在第二特定示例中，轮胎充气系统100包括驱动机构120、驱动耦合器140、往复泵、扭矩调节机构150、壳体110和控制器180。驱动机构120限定旋转轴，并且包括围绕旋转轴可旋转的凸轮122以及联接到凸轮122的偏心质量块121，偏心质量块121沿着径向矢量从旋转轴偏移驱动机构120的质心并且围绕旋转轴可旋转。凸轮122包括限定内表面的开槽内腔。驱动耦合器140限定第一端和第二端，并且驱动耦合器140的第一端在径向远离旋转轴的位置处联接到凸轮122。第一端还包括滚柱轴承，并且在与凸轮122的联接位置处，滚柱轴承被置于(captivate)开槽内腔内，并且在内表面处接触凸轮122。第二端联接到往复泵。往复泵被布置成径向远离驱动机构120的旋转轴，并且包括限定腔室内腔的泵体132(例如，腔室)和往复元件131，该往复元件131至少部分地布置在腔室内腔内，并且沿着沿腔室内腔纵向限定的泵轴可平移，并且垂直于旋转轴(即，泵轴垂直于系统的旋转轴)。往复泵还包括返回机构133(例如，弹簧)，该返回机构施加恢复力(例如，弹簧力)，该恢复力将往复元件131沿着泵轴朝向未压缩位置(例如，远离腔室内腔的底部)偏置。返回机构133固定到往复元件131和腔室，并且布置在腔室内腔的外部(例如，在泵体132的外部上)。扭矩调节机构150向偏心质量块121施加可控扭矩，使得可控扭矩促使偏心质量块121围绕旋转轴旋转。扭矩调节机构150还包括接合机构154(例如，离合器)，该接合机构154以至少第一和第二配置接合偏心质量块121。在第一配置中，偏心质量块121(例如，经由凸轮122和驱动耦合器140)机械地联接到主泵130，而在第二配置中，偏心质量块121(例如，经由与凸轮122旋转解耦、与驱动耦合器140机械解耦)与主泵130机械解耦。扭矩调节机构150还包括电动机和力传递机构153(例如，齿轮箱)，并且力传递机构153联接在电动机和偏心质量块121之间，使得在电动机和偏心质量块121之间传递的扭矩通过齿轮箱的齿轮被机械地传递。电动机被布置在偏离旋转轴的偏移位置处，并且电动机的旋转轴(例如，由电动机的输出轴限定)平行于偏心质量块121的旋转轴。壳体110保持泵、扭矩调节机构150和凸轮122。偏心质量块121被布置在壳体110的外部，并通过固定轮轴联接到凸轮122，该固定轮轴沿着旋转轴延伸穿过壳体110的孔口114。偏心质量块121的一部分沿着圆形路径围绕旋转轴可旋转，圆形路径的半径大于壳体110的最远径向伸长(例如，在壳体110的周界之外)。偏心质量块121沿着圆形路径的弧形段(例如，90°段、180°段等)分布。

在上述第二特定示例中，控制器180(例如，经由直接电连接、串行数据连接、并行数据连接、无线数据连接等)通信地耦合到扭矩调节机构150，并生成指令，这些指令被(例如，被控制器180)提供给扭矩调节机构150，以在第一模式和第二模式之间操作系统。在第一模式中，驱动耦合器140与偏心质量块121机械地接合，使得通过偏心质量块121和主泵130之间的相对运动向主泵130提供驱动力。在第二模式中，驱动耦合器140与偏心质量块121机械地脱离，使得没有驱动力通过偏心质量块121和主泵130之间的相对运动(例如，在发生相对运动的情况下)或通过任何其它运动机构提供给主泵130。

虽然为了简洁被省略，但是优选实施例包括各种系统部件和/或方法块的每个组合和置换。

附图例示了根据优选的实施例、示例配置及其变型的系统、方法和计算机程序产品的可能的实施方式的架构、功能和操作。在这方面，在流程图或框图中的每个块(block)可以代表模块、段(segment)、步骤或一部分代码，所述一部分代码包括用于实现指定的逻辑功能的一个或更多个可执行的指令。还应当注意，在某些可选择的实施方式中，在块中提到的功能可以不按照附图中提到的顺序发生。例如，连续示出的两个块事实上可以基本上同时被执行，或者块有时可以以相反的顺序被执行，取决于所涉及的功能。还将注意的是，框图和/或流程图示意图的每个块，以及在框图和/或流程图示意图中的块的组合可以由执行指定的功能或动作的基于专用目的硬件的系统或专用目的硬件和计算机指令的组合来实施。

如本领域中的技术人员根据前面的详细描述和根据附图和权利要求将认识到的，可以对本发明的优选实施例进行修改和变化而不偏离在下面的权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于轮胎充气的系统，包括：

·驱动机构，其限定旋转轴，所述驱动机构包括：

○偏心质量块，其围绕所述旋转轴是可旋转的，所述偏心质量块使所述驱动机构的质心沿着径向矢量从所述旋转轴偏移；以及

·泵，其布置成径向远离所述驱动机构的所述旋转轴，所述泵包括：

○腔室，其限定腔室内腔；和

○往复元件，其至少部分地布置在所述腔室内腔内，并沿着垂直于所述旋转轴的泵轴是可平移的；

·驱动耦合器，其联接在径向远离所述旋转轴的第一位置处的所述驱动机构和固定到所述往复元件的第二位置处的所述往复元件之间；

·扭矩调节机构，包括：

○刚性地联接到所述偏心质量块的第一部分，和

○可旋转地联接到所述第一部分的第二部分；以及

·控制器，其通信地耦合到所述扭矩调节机构并被配置为与所述扭矩调节机构协作地在至少泵送模式和空转模式之间操作所述系统，其中，所述控制器被配置为操作所述扭矩调节机构以向所述偏心质量块供应第一扭矩，并从而在所述泵送模式中保持重力矢量和所述径向矢量之间的基本恒定的角度，并且被配置成操作所述扭矩调节机构以向所述偏心质量块供应第二扭矩，并从而在所述空转模式中保持所述偏心质量块和主泵之间围绕所述旋转轴的相对角速度基本等于零。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括通信地耦合到所述扭矩调节机构和所述控制器的能量储存设备，所述能量储存设备在收集模式和供电模式之间是可操作的，其中，所述能量储存设备在所述收集模式中从所述扭矩调节机构接收能量，并且在所述供电模式中向所述扭矩调节机构提供能量。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述能量储存设备包括电联接到所述扭矩调节机构的电池，其中，在所述收集模式中，所述电池由所述扭矩调节机构的电输出端充电，并且其中，在所述供电模式中，所述电池在所述扭矩调节机构的电输入端处向所述扭矩调节机构供电。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括角速度传感器，所述角速度传感器通信地耦合到所述控制器，并且在沿着远离所述旋转轴的径向矢量的径向定位处附接到所述偏心质量块，其中，所述控制器被配置为：基于所述角速度传感器的输出生成用于所述扭矩调节机构的指令；并且基于所述指令控制所述扭矩调节机构。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述扭矩调节机构包括电动机，其中，所述扭矩调节机构的所述第一部分包括所述电动机的转子并且与所述偏心质量块相邻，其中，所述扭矩调节机构的所述第二部分包括所述电动机的定子，并且其中，所述转子和定子同心布置。

6.一种用于轮胎充气的系统，包括：

·驱动机构，其限定旋转轴，所述驱动机构包括：

○偏心质量块，其使所述驱动机构的质心沿径向矢量偏离所述旋转轴，所述偏心质量块围绕所述旋转轴是可旋转的；

·驱动耦合器，其具有第一端和第二端，所述第一端径向远离所述旋转轴而联接到所述驱动机构；

·往复泵，其联接到所述驱动耦合器的所述第二端；

·扭矩调节机构，其被配置为向所述偏心质量块施加可控扭矩，所述扭矩调节机构还被配置为在第一模式下机械地接合所述偏心质量块和所述驱动耦合器，并且在第二模式下机械地分离所述偏心质量块和所述驱动耦合器；和

·控制器，其通信地耦合到所述扭矩调节机构，所述控制器被配置为在以下模式之间操作所述系统：

○所述第一模式，其中，所述控制器控制所述扭矩调节机构向所述偏心质量块供应第一扭矩，使得所述扭矩调节机构将所述偏心质量块保持在重力矢量和所述径向矢量之间基本恒定的非零角处；和

○所述第二模式，其中，所述控制器控制所述扭矩调节机构向所述偏心质量块供应第二扭矩，使得所述扭矩调节机构将所述偏心质量块保持在所述重力矢量和所述径向矢量之间基本零角处。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述驱动机构包括凸轮，其中，所述凸轮包括限定内表面的开槽内腔，并且其中，所述驱动耦合器包括置于所述开槽内腔内的滚柱轴承，所述滚柱轴承在所述内表面处接触所述凸轮。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述往复泵被布置为径向远离所述驱动机构的所述旋转轴，并且还包括：

○腔室，其限定腔室内腔，以及

○往复元件，其至少部分地布置在所述腔室内腔内，并沿着垂直于所述旋转轴的泵轴是可平移的。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述往复泵还包括返回机构，所述返回机构包括在平行于所述泵轴的方向上施加弹簧力的弹簧，所述弹簧具有第一端和第二端，其中，所述第一端被固定到所述泵室，并且所述第二端被固定到所述往复元件。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述弹簧被布置在所述泵腔室的外部。

11.根据权利要求6所述的系统，还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元通信地耦合到所述控制器，并且在与所述旋转轴同轴的点处附接到所述系统的非旋转部分，其中，所述控制器被配置为基于所述惯性测量单元的输出值生成指令，并且基于所述指令控制所述扭矩调节机构。

12.根据权利要求6所述的系统，其中，所述扭矩调节机构包括电动机和力传递机构，其中，所述力传递机构联接在所述电动机和所述偏心质量块之间，并且其中，所述电动机被布置在偏离所述旋转轴的偏移位置处。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述力传递机构包括一组齿轮。

14.根据权利要求6所述的系统，还包括通信地耦合到所述扭矩调节机构和所述控制器的能量储存设备，所述能量储存设备在收集模式和供电模式之间可操作，其中，所述能量储存设备在所述收集模式中从所述扭矩调节机构接收能量，并且在所述供电模式中向所述扭矩调节机构提供能量。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述能量储存设备包括联接到所述扭矩调节机构的扭簧，其中，在所述收集模式中，所述扭簧由所述扭矩调节机构缠绕，并且其中，在所述供电模式中，所述扭簧向所述扭矩调节机构施加弹簧力。

16.根据权利要求6所述的系统，还包括保持所述泵、所述扭矩调节机构和所述凸轮的内壳体，其中，所述偏心质量块被布置在所述内壳体的外部并通过固定轮轴联接到所述凸轮，所述固定轮轴沿着所述旋转轴延伸穿过所述内壳体的孔口。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述偏心质量块的一部分沿着半径大于所述内壳体的最远径向延伸的圆形路径围绕所述旋转轴是可旋转的。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述偏心质量块沿着所述圆形路径的弧形段在方位角上延伸。

19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述内壳体被布置在所述偏心质量块和联接到所述内壳体的车轮轮毂之间，并且其中，所述偏心质量块的所述一部分沿着具有平行于所述旋转轴的分量的方向朝向所述车轮延伸。

20.根据权利要求6所述的系统，其中，所述扭矩调节机构包括离合器，其中，所述离合器在所述第一模式下机械地接合所述偏心质量块和所述驱动耦合器，并且其中，所述离合器在所述第二模式下机械地分离所述偏心质量块和所述驱动耦合器。