CN103948225B - 自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，应用于把伞固定在背部方便人在直立、弯腰两状态间变换中遮阳或避雨。它由上支杆、下支杆、腰带插头、带双肩背带的背架组成；其特征是：上支杆同背架支点轴铰接；上支杆阻力臂与背架之间带拉簧；上支杆施力臂上系拉绳一端，拉绳通过系列定滑轮另一端系定在腰带插头上；背架支点轴上紧固扇形齿轮；垂摆和凸轮铰接在上支杆支点轴上同步转动；上支杆安装带舌簧的插销；插销根部抵在凸轮凸点，末端插在扇形齿轮外缘定位齿槽上；下支杆通过三外接头四点铰接平面四连杆机构与腰带插头相连接。具有垂摆响应灵敏，方便人们直立弯腰中挡雨遮阳；维持背架在背部的稳定性；适用于不同高度的人使用等优点。
Description
技术领域
本发明涉及自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，应用于把伞固定在人的背部，在方便人腾出双手去劳动的同时还能让人在直立、弯腰两状态间变换中始终有效地通过展开的伞叶来遮阳或避雨。
背景技术
现行双肩背伞架，由上支杆、下支杆、背架组成。上支杆用于固定伞柄。下支杆同腰带插头相连，腰带插头用于叉在腰带上。背架带双肩背带。使用时，背架同背部接触，由双肩上的两条背带、腰带插头三者共同来固定。其特点是上、下支杆与背架机械固定。当使用者从直立状态转换为弯腰状态时上、下支杆连同背架也从竖起状态变成水平状态。因此，这种双肩背伞架无法满足人们直立、弯腰来回变换姿势劳作中挡雨或遮阳的需要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种人们直立、弯腰来回变换姿势劳作中伞可以始终保持在竖直平衡状态的自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架。
本发明的目的可以通过下述技术方案来达到：(A)自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，由上支杆、下支杆、腰带插头、带双肩背带的背架组成；下支杆固定在背架上；其特征是：
(a)上支杆同背架支点轴铰接；上支杆阻力臂与背架之间带拉簧；上支杆施力臂上系拉绳一端，拉绳通过安装固定在背架、下支杆上的系列定滑轮改变方向后另一端系定在腰带插头上；
(b)背架支点轴上紧固扇形齿轮；垂摆和凸轮铰接在上支杆支点轴上同步转动；上支杆通过舌簧座安装带舌簧的插销；插销根部抵在凸轮凸点，末端插在扇形齿轮外缘定位齿槽上；
(c)下支杆通过三外接头四点铰接平面四连杆机构与腰带插头相连接；第一外接头与下支杆末端铰接，第二外接头与下支杆滑槽滑动连接，第三外接头与腰带插头机械固定。
(B)A所述的自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，其特征是下支杆带条形齿，插入到背架空腔中，由安装在背架上的调节螺丝啮合调节伸出背架的长短和紧固。
(C)A或B所述的自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，其特征是腰带插头通过拉绳张紧盒同第三外接头机械固定、同拉绳另一端相系定；所述拉绳张紧盒由盒体、盒体内的线锭、二维螺旋弹簧张紧齿轮、线锭同轴啮合轮、盒体外的锁定轮组成；二维螺旋弹簧张紧齿轮与线锭同轴啮合轮啮合；锁定轮内孔与线锭转轴配接，锁定轮外缘与盒体侧壁上的限制转动孔配接。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、上支杆由背架支点轴铰接只能作平面转动，再由拉绳、拉簧共同作用，将上支杆维持在竖直方向，而任凭背架相对于上支杆作关于背架支点轴的转动。在这种转动过程中，插销末端从扇形齿轮外缘一定位齿槽退出解除对上支杆的锁定进而插入另一定位齿槽中对上支杆作新的锁定。由于定位齿槽在扇形齿轮外缘周上密集分布，上支杆在人弯腰过程中伞的竖直状态也就连续地得到锁定和维持，垂摆灵敏地响应了人们直立与弯腰两状态之间的变换，方便了人们弯腰过程中的挡雨和遮阳。
2、下支杆末端与腰带插头之间通过三外接头四点铰接平面四连杆机构连接，保证了从直立变换到弯腰过程中，双肩背着的背架不会快速滑向头部，维持了背架在背部的稳定性。
3、拉绳张紧盒的采用，让拉线缠绕在线锭上，使得下支杆长度得到调整的同时，腰带插头到上支杆施力臂间的拉线长度得到调整。下支杆长度可调。这些都使本发明可以适用于不同高度的人。
附图说明
图1是本发明结构主视图。
图中1是背架，3是拉簧，5是扇形齿轮，7是背架支点轴，9是背架支点轴固定座，11是带舌簧的插销，13是垂摆，15是上支杆支点轴，17是凸轮，19是上支杆，21是系列定滑轮，23是调节螺丝，25是下支杆。
图2是图1基础上加入了拉绳、三外接头四点铰接平面四连杆机构、腰带插头后的右视图。
图中1是背架，19是上支杆，17是凸轮，13是垂摆，15是上支杆支点轴，11是带舌簧的插销，5是扇形齿轮，7是背架支点轴，9是背架支点轴固定座，3是拉簧，21是系列定滑轮，27是拉绳，25是下支杆，29是腰带插头，31是拉绳张紧盒，33是三外接头四点铰接平面四连杆机构。
图3是图1中A－A剖视图。
图中1是背架，23是调节螺丝，23是下支杆。
图4是图1中B－B剖视图。
图中1是背架，19是上支杆，17是凸轮，13是垂摆，15是上支杆支点轴。
图5是图1中去掉插销及舌簧、垂摆后C－C剖视图。
图中1是背架，9是背架支点轴固定座，3是拉簧，7是背架支点轴，5是扇形齿轮，19是上支杆。
具体实施方式
本发明下面结合附图作进一步的说明。自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，由上支杆(19)、下支杆(25)、腰带插头(29)、带双肩背带的背架(1)组成；下支杆(25)固定在背架(1)上。本发明上支杆(19)同背架支点轴(7)铰接，背架支点轴同背架固定为一体。从而上支杆可以绕着背架支点轴转动，从平行于背架面的位置转动至垂直于背架面的位置。上支杆阻力臂与背架之间带拉簧(3)；上支杆施力臂上系拉绳(27)一端，拉绳(27)通过安装固定在背架、下支杆上的系列定滑轮(21)改变方向后另一端系定在腰带插头(29)上。上支杆的用途是用于固定伞柄。所以，支撑着整把伞的上支杆。从力的作用看，上支杆除了受重力作用外，还受拉绳、拉簧、背架支点轴三个作用力的作用。其中，背架支点轴限制了上支杆只能做平面转动。而拉绳的作用力和拉簧的作用力则作用在上支杆上，作用点分别在背架支点轴的两侧，把上支杆作为一杠杆，此作用点即为支点。
背架支点轴(7)上紧固扇形齿轮(5)；垂摆(13)和凸轮(17)铰接在上支杆支点轴(15)上同步转动。垂摆的作用是不管上支杆相对于背架面转到哪一位置，垂摆皆因自身受重力作用而始终把垂摆中心线保持在竖直方向上。上支杆(19)通过舌簧座安装带舌簧的插销(11)；插销根部抵在凸轮(17)凸点，末端插在扇形齿轮(5)外缘的定位齿槽。当插销末端插在扇形齿轮外缘的定位齿槽内时，则锁定了上支杆，锁定了的上支杆无法绕着背架支点轴再转动。而当背架随人体发生倾斜时，垂摆相对于上支杆发生转动，但始终让垂摆中心线保持在竖直方向上。垂摆在这种转动中，凸轮也发生转动，插销根部受凸轮凸点的作用力被撤销，在舌簧的作用下插销末端退出扇形齿轮外缘上的定位齿槽，上支杆锁定状态解除，上支杆与背架之间可以绕着背架支点轴作相对转动。当上支杆转到一定角度时，和垂摆同步转动的凸轮，其凸点又将插销末端插入到扇形齿轮外缘上的另一定位齿槽内而将上支杆再次锁定。
下支杆(25)通过三外接头四点铰接平面四连杆机构(33)与腰带插头(29)相连接；第一外接头与下支杆末端铰接，第二外接头与下支杆滑槽滑动连接，第三外接头与腰带插头(29)机械固定。三外接头四点铰接平面四连杆机构的作用是在人弯腰时，防止背架由背部快速滑向头颈，同时能适应弯腰快慢所需要的长度变化，让背架通过双肩背带和腰带插头比较稳定地被背在背上。
为了本发明同一装置可以供不同身高的人使用，下支杆(25)可以制作成长度可调的，把下支杆连接背架那段的表面制作成带条形齿，并插入到背架(1)空腔中。由安装在背架上的调节螺丝(23)啮合条形齿，通过旋转调节螺丝带动下支杆从背架空腔内的伸出量，进而调节下支杆伸出背架的长短。为了把调节好的下支杆长短固定，调节螺丝的手拧螺帽旋入安装座上的孔内通过卡扣连接件形成锁定状态。而当调节螺丝手拧螺帽从孔内旋出来后即可解锁。
腰带插头(29)还可以通过拉绳张紧盒(31)同第三外接头机械固定、同拉绳另一端相系定。用于适应不同下支杆长度下所需的拉绳长度。所述拉绳张紧盒由盒体、盒体内的线锭、二维螺旋弹簧张紧齿轮、线锭同轴啮合轮、盒体外的锁定轮组成。二维螺旋弹簧张紧齿轮与线锭同轴啮合轮啮合。二维螺旋弹簧张紧齿轮，其直径比线锭同轴啮合轮大许多倍，由二维螺旋弹簧提供旋转的势能，绕轮轴转一周同轴啮合轮则转几转，线锭因为与线锭同轴啮合轮同步转动，也能同时转相同的转数。锁定轮内孔与线锭转轴配接，其配接特点是内孔为棱形，线锭转轴在盒外段也为棱形，使锁定轮不能与线锭转轴相对转动，但可以沿线锭转轴轴向滑动。锁定轮外缘与盒体侧壁上的限制转动孔配接，其配接特点是通过卡扣连接件让锁定轮外缘与盒体侧壁上的孔相互连接，形成锁定状态或解锁状态。
本发明在使用前，把下支杆调整到适当长度；把上支杆调整到同背架面相平行的位置，转动垂摆通过凸轮将插销末端插入到扇形齿轮外缘的定位齿槽I中锁定上支杆。把拉绳全段调整到适当的长度。使用时，将伞柄同上支杆相固定，打开伞叶，背上本发明，让背架上的双肩背带背在左、右肩上，腰带插头插在腰带的背后段。此时，人直立，展开的伞叶在人头的正上方。
当人开始弯腰俯下上半身时，垂摆(13)同上支杆(19)一起发生倾斜。垂摆因灵敏度很高，首先做出响应，发生绕着上支杆转轴(15)作逆时针的转动，进而达到自身中心线与竖直方向相重合的位置。此时，与垂摆同步转动的凸轮(17)因凸点偏离，插销根部失去凸轮的压力作用，插销在舌簧的作用将插销末端从扇形齿轮(5)外缘的定位齿槽I抽出，解除对上支杆(19)的锁定，进而使上支杆(19)可以绕着背架支点轴(7)作自由转动。之后做出响应的上支杆在拉绳(27)的作用下，绕着背架支点轴(7)作逆时针的转动。当上支杆杆身中心线转到同竖直方向相重合时，由于上支杆支点轴(15)固定在上支杆(19)上，垂摆中心线也会转至竖直方向上。此时，凸轮上的凸点再次将插销的末端插入到扇形齿轮(5)外缘的定位槽II中，将上支杆(19)锁定。这样就把上支杆(19)或伞柄维持在竖直方向上。反过来，人从弯腰俯下上半身原地变换到直立状态时，垂摆同上支杆一起发生倾斜。垂摆(13)打破原有惯性率先做出响应，以顺时针绕着上支杆支点轴(15)转动的方式使垂摆中心线偏离竖直方向，让凸轮(17)上的凸点偏离进而撤去对插销根部的作用力，插销在舌簧的作用下将插销末端从扇形齿轮(5)外缘的定位槽II抽出，解除对上支杆(19)的锁定。同时，拉绳(27)在背腰部所需要的长度变短，上支杆(19)在拉簧(3)作用力的作用下做出响应，绕着背架支点轴(7)作相对于背架(1)的顺时针旋转。当上支杆(19)杆身转到竖直方向时，垂摆中心线也达到与竖直方向重合。凸轮的凸点压向插销根部而将插销末端插入到扇形齿轮外缘的定位齿槽I中锁定上支杆(19)。上支杆被锁定时，伞能保持竖直平衡，而不受人体劳作时四肢的运动和外界各方向上一定大小风力扰动的影响。
Claims (3)
1.自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，由上支杆(19)、下支杆(25)、腰带插头(29)、带双肩背带的背架(1)组成；下支杆(25)固定在背架(1)上；上支杆用于固定伞柄,支撑着整把伞；其特征是：
(a)上支杆(19)同背架支点轴(7)铰接；上支杆阻力臂与背架之间带拉簧(3)；上支杆施力臂上系拉绳(27)一端，拉绳(27)通过安装固定在背架、下支杆上的系列定滑轮(21)改变方向后另一端系定在腰带插头(29)上；
(b)背架支点轴(7)上紧固扇形齿轮(5)；垂摆(13)和凸轮(17)铰接在上支杆支点轴(15)上同步转动；上支杆(19)通过舌簧座安装带舌簧的插销(11)；插销根部抵在凸轮(17)凸点，末端插在扇形齿轮(5)外缘定位齿槽上；
(c)下支杆(25)通过三外接头四点铰接平面四连杆机构(33)与腰带插头(29)相连接；第一外接头与下支杆末端铰接，第二外接头与下支杆滑槽滑动连接，第三外接头与腰带插头(29)机械固定。
2.根据权利要求1所述的自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，其特征是下支杆(25)带条形齿，插入到背架(1)空腔中，由安装在背架上的调节螺丝(23)啮合调节伸出背架的长短和紧固。
3.根据权利要求1或2所述的自动保持伞竖直平衡的双肩背伞架，其特征是腰带插头(29)通过拉绳张紧盒(31)同第三外接头机械固定、同拉绳另一端相系定；所述拉绳张紧盒由盒体、盒体内的线锭、二维螺旋弹簧张紧齿轮、线锭同轴啮合轮、盒体外的锁定轮组成；二维螺旋弹簧张紧齿轮与线锭同轴啮合轮啮合；锁定轮内孔与线锭转轴配接，锁定轮外缘与盒体侧壁上的限制转动孔配接。
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