CN110025122B - 一种悬浮减重机构及具有该机构之悬浮背包 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种悬浮减重机构及具有该机构之悬浮背包，减重机构包括：第一支承板、第二支承板、左侧储能机构、以及右侧储能机构，第一支承板和第二支承板通过连接机构形成能够相对滑动的一体结构，储能机构安装于第一支承板和第二支承板上，并分别位于所述一体结构的左侧部分和右侧部分，使第一支承板和第二支承板形成往复相对滑动，储能机构均包括第一定滑轮、摆轮、第二定滑轮、弹簧和拉索；并且第一定滑轮、摆轮、第二定滑轮均形成三角形布置，弹簧均以预拉伸的形式拉紧所述拉索。本发明的悬浮减重机构采用双框架、双滑轮、双摆轮结构，其结构简单可靠，具有优良的减重效果。

Description

一种悬浮减重机构及具有该机构之悬浮背包

技术领域

本发明涉及减重机构，尤其涉及悬浮减重机构及具有该结构之背包。

背景技术

众所周知，负重对于人体而言是一种负担，人们一直在追求如何利用机构来减轻人体负重，以减轻、减缓人体疲劳。

背包是一种日常用品，国外研发了具有减重功能的背包，例如悬浮背包，悬浮背包能够在人体移动时上下往复晃动，从而能够减轻在背负背包时重量对人体的压迫，起到减重效果。

例如，美国专利文献US20060192386A1提供了一种悬浮背包的方案。如图17所示，该悬浮背包的减重机构包括框架20、四根弹簧50、支撑板40、以及套管60。框架20相对于人体静止。负载30安装在支撑板40上。套管60能够沿框架20的支撑杆20滑动，支撑板40与套管60连接，从而支撑板40相对于框架20滑动。弹簧50的一端连接框架20，另一端连接支撑板40，四根弹簧50都对支撑板提供拉力；当支撑板40相对于框架滑动时，弹簧50约束支撑板40向一定负重的中间位置复位，使支撑板能够相对于该中间位置往复滑动。由此，负载30能够在该减重机构的作用下相对于一定负重的中间位置往复滑动，从而减轻负载30相对于人体的冲击和压迫。

不过，美国专利文献US20060192386A1的这种悬浮背包的减重机构采用套管沿支撑杆滑动的滑动结构，这样的滑动结构包含的受限制因素多，结构复杂，在平顺性、噪音、重量等方面缺陷大。另外，该减重机构的采用上下弹簧对拉产生往复移动的动力结构虽然只需要固定弹簧，但是产生往复移动以减重的效果并不理想，例如冲击力大，不平稳，不同负重下的减重效果不同，等等。

现有技术已提出了悬浮背包的多种技术方案，总体而言，现有技术的悬浮背包减重结构不仅复杂，而且具有各种不同的结构缺陷，既不利于背包的使用，也不利于背包的生产。

发明内容

本发明目的之一是提供一种悬浮减重机构，其不仅结构简便、可靠，而且具有良好的减重效果。

本发明之另一目的是提供一种悬浮背包，其不仅结构简便、可靠，而且具有良好的减重效果。

由此，本发明提供一种悬浮减重机构，包括：第一支承板、第二支承板、左侧储能机构、以及右侧储能机构，所述第一支承板和第二支承板通过连接机构形成能够相对滑动的一体结构，所述左侧储能机构和右侧储能机构安装于第一支承板和第二支承板上，并分别位于所述一体结构的左侧部分和右侧部分，使所述第一支承板和第二支承板形成往复相对滑动，其中，所述左侧储能机构和右侧储能机构均包括第一定滑轮、摆轮、第二定滑轮、弹簧和拉索；并且,在所述左侧储能机构中以及在所述右侧储能机构中：第一定滑轮、第二定滑轮和弹簧均安装于所述第一支承板和第二支承板之一的一个主表面上，所述左侧储能机构和右侧储能机构的摆轮均安装于所述第一支承板和第二支承板中的另一个的与所述一个主表面相对的主表面上，所述摆轮为相对于所述第一支承板和第二支承板之一能够移动的滑轮；第一定滑轮和第二定滑轮均在第一支承板和第二支承板的相对滑动方向上布置，第一定滑轮、摆轮、第二定滑轮均形成三角形布置，并且，在所述悬浮减重机构未负重的状态下，所述摆轮均位于第一定滑轮和第二定滑轮之间；并且，所述拉索均一端连接于所述第一定滑轮，然后绕过所述摆轮且压迫所述摆轮，接着再绕过所述第二定滑轮，最后所述拉索的另一端连接于所述弹簧的一端；在所述拉索安装好后，所述弹簧均以预拉伸的形式拉紧所述拉索。

作为优选方式，所述第一支承板和第二支承板均由碳纤维制成，所述第一支承板和第二支承板之一通过在两侧弯曲形成折边，所述第一支承板和第二支承板中的另一个通过在两侧弯曲形成连续的折边及包边，从而所述第一支承板和第二支承板中的所述另一个利用所述折边及包边将所述第一支承板和第二支承板之一容纳并限制于所述包边内滑动，并且，所述第一支承板和第二支承板之一的折边抵接所述第一支承板和第二支承板中的所述另一个的表面而形成自磨滑动。

作为优选方式，所述第一支承板和第二支承板之一的折边进一步弯曲而形成包边，所述第一支承板和第二支承板之一的包边抵接所述第一支承板和第二支承板中的所述另一个的表面而形成自磨滑动。

作为优选方式，所述左侧储能机构与所述右侧储能机构相对于所述一体结构的纵向对称线对称地布置，并且，在所述左侧储能机构和所述右侧储能机构中所述第一定滑轮和所述第二定滑轮的连线与所述左侧储能机构和所述右侧储能机构的所述摆轮的连线基本垂直。

作为优选方式，所述左侧储能机构和右侧储能机构均还包括第三定滑轮，该第三定滑轮安装在所述第一支承板和第二支承板之一的所述一个主表面上，设置于所述第二定滑轮和所述弹簧之间，所述拉索从所述第二定滑轮延伸至所述第三定滑轮后，绕所述第三定滑轮转向而连接至所述弹簧的一端。

作为优选方式，所述左侧储能机构和右侧储能机构均包括并联的两根弹簧。

作为优选方式，在所述悬浮减重机构未负重的状态下，所述拉索沿第一定滑轮、摆轮和第二定滑轮形成的角度的范围在10-60度之间。

作为进一步优选方式，在所述悬浮减重机构未负重的状态下，所述拉索沿第一定滑轮、摆轮和第二定滑轮形成的角度的范围在20-40度之间。

作为进一步优选方式，在所述悬浮减重机构未负重的状态下，所述拉索沿第一定滑轮、摆轮和第二定滑轮形成的角度为10。

作为优选方式，所述第一定滑轮、第二定滑轮以及摆轮均在轮缘具有凹槽，以用于定位拉索。

作为优选方式，所述第三定滑轮在轮缘具有凹槽，以用于定位拉索。

作为优选方式，对于所述左侧储能机构以及右侧储能机构，所述摆轮分别位于第一定滑轮和第二定滑轮外侧，即，第一定滑轮和第二定滑轮位于两个所述摆轮之间。

作为优选方式，在所述左侧储能机构以及右侧储能机构中，第一定滑轮和第二定滑轮在第一支承板和第二支承板的相对滑动方向错开。

另一方面，本发明还提供一种悬浮背包，其包括前述的悬浮减重机构，所述悬浮背包的包袋固定于所述悬浮减重机构的第一支承板和第二支承板之一，所述悬浮背包的背带固定于所述第一支承板和第二支承板之一中的另一个上。

作为优选方式，本发明的悬浮背包还包括背衬，所述背衬连接并覆盖于所述第一支承板和第二支承板之一中的所述另一个的表面上，所述背衬包括底部和覆盖部，所述底部固定至第一支承板和第二支承板之一中的所述另一个的表面上，所述覆盖部通过活动连接件与所述底部连接而能够相对于所述底部移动，所述覆盖部包括用于与人体背部接触的缓冲垫，所述底部包括能够露出第一支承板和第二支承板之一中的所述另一个的安装孔的开口。

作为优选方式，所述悬浮背包的背带包括肩带和胸带，所述肩带固定于所述第一支承板和第二支承板之一中的所述另一个上，所述胸带连接于两个肩带之间。

作为优选方式，所述悬浮背包包括碳纤维材料的压条，用于夹住背衬和背带端部以固定。

作为优选方式，所述悬浮背包的用于将悬浮减重机构和背衬和背带连接起来的固定件以及悬浮减重机构的固定件均是相同型号的。

在现有技术中，悬浮背包之所以能够起到减重的效果是由于采用了悬浮减重机构，使背包能够大致相对于某一位置往复移动，从而减少冲击，减轻背包重量对人体的压迫，使背包看似相对于人体背部悬浮一般。

然而，现有技术的减重结构不仅复杂，而且具有各种不同的结构缺陷，不利于背包的使用和生产。

与现有技术相比，本发明的悬浮减重机构采用双框架、双滑轮、双摆轮结构，其结构简单可靠，具有优良的减重效果，从而易于生产，消除了使用缺陷。

由于采用了本发明的悬浮减重机构，本发明的悬浮背包具有结构简单可靠、减重效果优良的技术效果；而且，本发明的悬浮背包采用了特别设计的背衬和背带，从而使背包使用方便、也便于维护。

附图说明

图1是本发明的悬浮背包实施例的整体示意平面图。

图2是本发明的悬浮背包实施例的背衬和背带的平面示意图。

图3是本发明的悬浮背包实施例在背衬展开后的平面示意图。

图4是本发明的悬浮减重机构实施例的立体示意图。

图5是本发明的悬浮减重机构实施例的背板的立体示意图。

图6是本发明的悬浮减重机构实施例的包板的立体示意图。

图7是本发明实施例的安装有储能机构零件及固定件的背板的平面示意图。

图8是本发明实施例的安装有摆轮及固定件的包板的平面示意图。

图9是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第一布置示例的平面示意图。

图10是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第一布置示例中摆轮下移的平面示意图。

图11是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第一布置示例中摆轮上移的平面示意图。

图12是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第二布置示例的平面示意图。

图13是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第二布置示例中摆轮下移的平面示意图。

图14是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第二布置示例中摆轮上移的平面示意图。

图15是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第三布置示例的平面示意图。

图16是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第四布置示例的平面示意图。

图17是现有技术的悬浮背包的悬浮减重机构的结构图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的悬浮减重机构及悬浮背包的实施方式。

在此记载的实施方式为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施方式外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施方式的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施方式的各部件的结构，各附图之间不一定按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同或相似的部分。

图1示出本发明的悬浮背包实施例的整体示意平面图，参见图1，本发明的悬浮背包包括：包袋1；悬浮减重机构2；背衬3；以及背带4。

进一步，参见图2-3，图2是本发明的悬浮背包实施例的背衬和背带的平面示意图，图3是本发明的悬浮背包实施例在背衬展开后的平面示意图。背衬3包括：缓冲垫32；盖面33；底面38；拉链35。如图2所示，三块缓冲垫32固定地设置于盖面33上，用于缓冲背包与人体背部接触时的压力。拉链35包括拉扣351，将盖面33和底面38活动地结合到一起。如图3所示，可以利用固定件F2和F3将底面38和背带4均固定于减重机构2，具体地说是减重机构2的背板21(再参见图3)。固定件F2和F3可以包括螺钉、螺母和垫圈。本发明还利用压条36和37分别与固定件F3和F2相配合来固定底面38和背带4，即，用压条36和37夹住底面38以及背带4的端头，再用固定件F2和F3压紧压条36和37。至少一个固定件F2穿过一个背带4的上端头，并且该上端头由压条36夹住而被固定件F2固定；固定件F3穿过背带4的下端头41，并且该下端头41由压条37夹住而被固定件F3固定，图中下端头41示例性地呈三角形。背带4的上端头固定于背板21的上端，而下端头则分别固定于背板21的左右两侧。由此，背带4被牢牢地固定于减重机构2的背板21。

压条36和37采用有一定强度和硬度的材料，优选采用碳纤维。

如图3所示，背衬3的底面38还包括孔39，该孔为安装孔，对应于背板21的安装孔217(参见图6)，用于将拉索26和26’分别套上摆轮24和24’(参见图3、7和9)。从孔39可看到摆轮24和24’。

在图示实施例中，背衬3的盖面33和底面38借助于拉链35活动地结合到一起，其目的是便于背包及其减重机构的安装。但是，背衬3也可以不采用拉链35，而采用其它的结构形式，比如将盖面33用按扣固定。由于背衬3并不承担负载减重机构2和包袋1的作用，起承载作用是通过固定件和压条牢固地固定于减重机构上的背带4，所以，背衬的连接及结构形式能够被灵活地设计，只要其能够遮盖住该悬浮背包的背侧并便于安装该背包及其减重机构即可。

虽然在该实施例中背带仅是肩带4，但是，本发明悬浮背包的背带还可包括用于连接于两个肩带4之间的胸带。对于本发明的悬浮背包而言，如设置胸带能够使背包更稳定地固定于人体，从而起到更好的减重效果。

图4是本发明的悬浮减重机构实施例的外观立体示意图。该减重机构2为抽屉式箱形结构，其支撑体包括背板21和包板22，背板21和包板22上安装有悬浮减重机构2的左侧储能机构和右侧储能机构(参见图9，下面将详写)，即，背板21和包板22构成的箱形结构将左侧储能机构和右侧储能机构容纳于其中。背板21连接背衬3和背带4，包板22连接包袋1。

图4中示出了固定件F1、F2、F3和F4，从图中能看到它们的安装位置，结合图3可知：图4中的固定件F4被背衬3的底面38遮住，其用于固定弹簧一端，例如可以用于固定弹簧一端的挂架；固定件F3和F2分别利用压条36和37来固定底面38和背带4，图4是显示固定件F3和F2固定于背板21上，实际结构中固定件F3和F2是通过压条夹紧背衬和背带；另外，底面38遮住了滑轮的轴231、231’、251和251’以及拧在这些轴上固定滑轮的螺母232、232’、252和252’。

本发明的悬浮背包的用于将悬浮减重机构和背衬和背带连接起来的固定件以及悬浮减重机构的固定件均是相同型号的，例如，这些固定件中螺母可以是相同型号，螺钉的型号也可以相同，或者滑轮的固定轴的螺纹直径与螺钉的螺纹直径相同。这样能够简化结构的零件。

进一步参见图5-8，其中，图5-6分别示出包板22和背板21的立体图，图7是安装有储能机构零件及固定件的背板21的平面示意图，图8是安装有摆轮及固定件的包板22的平面示意图。

包板22和背板21均为支承板，在本实施例中，包板22和背板21均由碳纤维制成，且均包括折边和包边。如图5所示，包板22包括其主表面223、折边222和包边221，折边222和包边221系在主表面223的两侧连续弯曲而形成的。如图6所示，背板21包括其主表面212、折边211和包边218，折边211和包边218也是在主表面212的两侧连续弯曲而形成的。再如图4所示，包板22的折边222和包边221将背板21容纳于包板22内、并限制于包板22的包边221内滑动，并且，背板21的包边218抵接包板22主表面223而形成自磨滑动。自然，由于包板22的包边221将背板21限制于包板22内滑动，包板22的包边221会与背板21的主表面212接触也形成自磨滑动。

在本实施例中，包板22的包边221和背板21的包边218均优选为5-8毫米，这样的尺寸既能满足滑动和固定的需要，也有利于碳纤维板的加工。

虽然本实施例在图示中包板22和背板21都具有包边，但是，背板21也可以不具有包边，背板21的折边211的顶部直接抵接包板22的主表面223而形成自磨滑动。

另外，虽然在减重机构2的抽屉式箱形结构中，图示实施例是包板22的折边222和包边221将背板21容纳于包板22内、并限制于包板22的包边221内滑动，但是，本发明的抽屉式箱形结构也可以采用这样的方式：背板21的折边211和包边218将包板22容纳于背板21内、并限制于背板21的包边218内滑动。

如图5所示，包板22的主表面223的侧边上具有通孔224，图中示例性示出9个通孔224，通孔224用于安装将包板22与包袋1固定起来的固定件F1。包板22的主表面223的中部还具有两个通孔225，用于将左侧储能机构和右侧储能机构的摆轮安装于包板22上。

如图6所示，背板21的主表面212的上部侧边处具有通孔213，用于安装将背衬3和背带4的上端部固定在背板21上的固定件F2。背板21的主表面212的两侧还具有通孔216、214和215，通孔216用于安装左侧储能机构和右侧储能机构的滑轮，通孔214用于安装将背衬3和背带4的下端部41固定在背板21上的固定件F3，通孔215用于安装将左侧储能机构和右侧储能机构的固定在背板21上的固定件F4。主表面212中还形成有安装孔217，用于安装左侧储能机构和右侧储能机构的拉索。

参见图9，其是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第一布置示例的平面示意图，在该第一布置示例中，前述的悬浮减重机构2的左侧储能机构和右侧储能机构以支撑于背板21和包板22上的方式对称地安装于抽屉式箱形结构中，左侧储能机构包括第一定滑轮23、摆轮24、第二定滑轮25、弹簧27和拉索26，右侧储能机构包括第一定滑轮23’、摆轮24’、第二定滑轮25’、弹簧27’和拉索26’。关于左侧储能机构和右侧储能机构的布置、安装、操作和作用，后文将结合对其它部件的介绍而详细说明。

再返回参见图7，背板21总体上呈矩形，在矩形的主表面212的两侧连续弯曲形成折边211和包边218，在主表面212中还形成有安装孔217，用于将储能机构的拉索安装到位。在本实施例中，在主表面212上对称地布置有左侧储能机构和右侧储能机构的大部分构件，左侧储能机构在主表面212上包括第一定滑轮23、第二定滑轮25、弹簧27和拉索26，右侧储能机构在主表面212上包括第一定滑轮23’、第二定滑轮25’、弹簧27’和拉索26’。固定件F2和F3也支撑在主表面212上，从而将背板21与背衬3和背带4固定在一起。图7中示出了图3和4所示的固定件F2和F3的另一端。

再参见图8，摆轮24和24’对称地安装在包板22上，摆轮24和24’的轴相对于包板22固定。固定件F1支撑在主表面223上，从而将包板22与包袋1固定在一起。图8中示出了图4所示的固定件F1的另一端。

在将第一定滑轮、第二定滑轮、弹簧和拉索安装于背板21上并且将摆轮安装于包板22上后，将背板21如图的所示插入包板22中，从而将背板21和包板22结合到一起，然后，利用背板21的安装孔217将拉索26和26’分别挂到、即安装到摆轮24和24’上，这样就完成了悬浮减重机构2的组装。在完成悬浮减重机构2的组装后，左侧储能机构和右侧储能机构的就如图9所示布置。请注意，在组装左侧储能机构和右侧储能机构时，弹簧27和27’是以预拉伸的形式拉紧拉索26和26’，拉索26和26’是受到预紧的。也即，当拉索26和26’分别挂到摆轮24和24’上后，拉索26和26’是受到预紧的。

如图4所示，左侧储能机构和右侧储能机构容纳于背板21和包板22形成的箱形结构的内空中，作为悬浮背包的减重机构，背板21和包板22之间的内空的尺寸可以根据需要设计，例如，背板21和包板22的主表面内侧之间的距离22毫米，这个尺寸是发明人经过仔细考量结构后优选的尺寸，当然，也可以根据需要设计为其它尺寸。在具体设计本发明的悬浮减重机构时，左侧储能机构和右侧储能机构的滑轮、摆轮和弹簧可以设置为基本上位于同一平面上；另一方面，左侧储能机构和右侧储能机构的滑轮、摆轮和弹簧可以设置为错开，即并不全部都位于同一平面上，例如，摆轮所在的平面与滑轮所在的平面可以错开，在这样的情况下，本发明的左侧储能机构和右侧储能机构仍然是能够实现其功能，是能够工作的。左侧储能机构和右侧储能机构的滑轮、摆轮和弹簧所在的平面可以错开或位于同一平面，这可以在具体设计时确定，只要左侧储能机构和右侧储能机构能够实现其功能、完成工作即可。当然，从力学的角度来说，滑轮、摆轮和弹簧设置为基本上位于同一平面是拉索、弹簧工作的一种优选状态。

背板21和包板22的折边和包边的弯折角度优选是90度，包边的尺寸优选是5-8毫米。包边为5-8毫米对于碳纤维的加工来说是一个易于操作的尺寸，也能足以起到包边的作用。

再参见图9，左侧储能机构和右侧储能机构对称地布置，第一定滑轮和第二定滑轮布置于背板21和包板22的相对滑动方向上，两个摆轮布置于两组第一定滑轮和第二定滑轮之间，从而每一组第一定滑轮、摆轮、第二定滑轮形成三角形布置，并且，在悬浮减重机构2未负重的状态下，摆轮均位于第一定滑轮和第二定滑轮之间。

两根拉索26和26’均一端连接于第一定滑轮，在本实施例中，由于第一定滑轮是起拉索的起始端，所以拉索是以拉索端头形成套环的形式套在第一定滑轮上。然后，拉索26和26’分别绕过摆轮且压迫该摆轮，接着再绕过第二定滑轮。最后，拉索26和26’的另一端均连接于相应弹簧的一端。在拉索26和26’安装好后，弹簧均以预拉伸的形式拉紧拉索26和26’，使拉索26和26’受到预紧。在本发明的悬浮减重机构的方案中，拉索受到预紧是必不可少的特征，以使摆轮具有初始位置，并且，摆轮可以在不同负重的状态下往复运动而起到减重效果。

请注意，在本发明实施例中，定滑轮23、23’、25和25’和摆轮24和24’在轮缘部分均设计凹槽，以便于弹簧26和26’安装和定位在这些定滑轮和摆轮上。弹簧26和26’直接接触这些定滑轮和摆轮的凹槽，在图9中，这些定滑轮和摆轮中均以虚线圆圈表示这些凹槽的底部，在图15中这些虚线圆圈具有标号233、233’、243、243’、253和253’，这些标号分别指代这些凹槽。

拉索与第一定滑轮的连接形式并不限于本实施例示出的以拉索端头形成的套环，也可以是其它形式，例如单独的环扣在第一定滑轮上，然后拉索再连接在环扣上。或者，拉索的端头固定在第一定滑轮上。

如图9所示，摆轮24和24’分别具有轴心O1和O1’，围绕摆轮的拉索与水平线、即穿过轴心O1和O1’的线之间的角度α和α’是本发明方案的一个非常重要的参数，该角度可以在5-30度之间，例如10-20度之间，例如，10度。在左侧储能机构和右侧储能机构无负载的情况下，由于拉索在弹簧的作用下预拉紧，第一定滑轮、摆轮和第二定滑轮之间的拉索的角度分别是角度α和α’的二倍，即该角度可以在10-60度之间，例如20-40度之间，例如，20度。从力学的角度以及从使摆轮相对于某一位置往复移动的角度来研究，保持该参数的角度值对于本发明的左侧储能机构和右侧储能机构的操作具有重要意义，才能使左侧储能机构和右侧储能机构平稳操作，才能使摆轮在不同载重的情况下都能良好地往复运动而起到减重之效果，例如，在小负重的情况下也能够良好地往复运动而起到减重之效果。

在本发明的这种双滑轮、双摆轮的结构设计中，当摆轮承受载重时，弹簧的伸长并非是线性的，也即，拉索从第二定滑轮向摆轮移动的长度变化并非是线性的。另外，当摆轮承受载重时，摆轮向下移动的距离也并非是线性的。本发明的悬浮减重机构的左侧储能机构和右侧储能机构结合了滑轮、拉索和弹簧，在保证定滑轮和摆轮之间形成为三角形并保证α和α’角度值的情况下，选择弹簧的性能参数以及合适的预紧力，能够做到在不同的负重的情况下使摆轮以某一中心位置往复移动而起到减重效果，即使是在负重较小的情况下，摆轮也能良好地往复移动。

本申请的发明人做过实验，在具体的左侧储能机构和右侧储能机构的设计条件下，例如弹簧的性能确定，定滑轮和摆轮之间形成的三角形尺寸确定，α和α’角度值确定，负重增加与摆轮的位置下降的距离之间是非线性的关系。摆轮位置下降的距离与负重的质量大小、弹簧的参数、三角形尺寸以及α和α’角度值都有关系，在一定条件下的负重增加与摆轮的位置下降的距离之间的关系只能通过实验来直接测定。在α和α’角度值确定后，弹簧的性能选择是另一大要素，对于具体设计而言存在很多选择，本领域技术人员可以根据产品的具体需要而对弹簧数量和性能做不同的选择。在本实施例，图示左侧储能机构和右侧储能机构均只显示一个弹簧，但是，本领域技术人员也可以在一个储能机构中设计为具有两根或更多弹簧，而且弹簧可以并联了可以串联。

本发明的拉索应坚韧耐用，能承受住设计强度。

对于图9所示的储能机构的布置，在此可以给出相关的尺寸的示例作为参考。例如，第一和第二定滑轮以及摆轮的直径为30毫米，凹槽的深度为1.5毫米；每组储能机构中第一定滑轮和第二定滑轮之间的距离为60毫米，两个摆轮中心的间距为34毫米，每组储能机构中摆轮与第一定滑轮和第二定滑轮之间的水平距离为63毫米，由此，两组储能机构的定滑轮之间的距离为160毫米。

相对于图9，图10是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第一布置示例中摆轮下移的平面示意图，图11是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第一布置示例中摆轮上移的平面示意图，它们显示了摆轮、也即图3所示实施例的包板的往复移动。图10中，两个摆轮承受负重而向下移动，轴心相对于定滑轮从O1和O1’分别移动到O2和O2’，两个定滑轮之间的拉索的长度增加。再参见图11，由于弹簧的拉力以及预紧力和弹力的惯性，两个摆轮承在受负重而向下移动后，摆轮会朝向相反方向移动，如图11所示，两个摆轮的轴心分别向上移动到O2和O2’。然后，在负重以及弹簧的拉力以及弹力的惯性作用下，两个摆轮再次向下移动。随之，再次向上移动。从而，摆轮显示为相对于某一负重下的中心位置往复移动。

再参见图10，其显示摆轮的重心移动明显，两个定滑轮之间的拉索的长度增加明显。但是，当摆轮负重较小时，摆轮的轴心相对于定滑轮移动的距离短，这时，摆轮与一个定滑轮之间的长度变化很小，从而实际上两个定滑轮之间的拉索的长度增加极为有限，这样，当负重较小，摆轮的往复移动主要受预紧力影响，受弹簧进一步拉伸的影响较小，从而，即使负重较小，摆轮也能够良好、平滑地往复移动，起到良好的减重效果。这就是本发明即使在较小负重的也能够起到良好减重效果之原因。

图12示出本发明的悬浮减重机构的储能机构的第二布置示例的平面示意图，与第一布置示例相比，摆轮24和24’不是位于两组定滑轮之间，而是位于两组定滑轮外侧，即，两组定滑轮位于两个摆轮24和24’之间。每一组第一定滑轮、摆轮、第二定滑轮仍然是要求形成三角形布置，并且，在无负重的情况下，围绕摆轮的拉索与水平线、即穿过轴心O1和O1’的线之间的角度要求在5-30度之间，例如10-20度之间，例如，10度。图13是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第二布置示例中摆轮下移的平面示意图，图14是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第二布置示例中摆轮上移的平面示意图，它们示意性示出第二布置示例的摆轮往复运动的状态。

除了两个摆轮24和24’是位于两组定滑轮外侧，第二布置示例与前述第一布置示例类似，其结构和性能可参见前面对第一布置示例的描述，在此不再赘述。

图15示出本发明的悬浮减重机构的储能机构的第三布置示例的平面示意图，与第二和第三布置示例相比，在该布置示例中每一组的第一定滑轮和第二定滑轮并不是位于背板21和包板22的相对滑动方向的一条线上，而是在垂直方向上错开。第三布置示例的这种在背板和包板的相对滑动方向上错开的布置能够增加储能机构在背板和包板上进行布置的选择性，从而有利于结构尺寸的选择、弹簧数量和性能的选择以及机构力学性能的选择。除了第一定滑轮和第二定滑轮在背板和包板的相对滑动方向上错开，第三布置示例与前述第一布置示例类似，其结构和性能可参见前面对第一布置示例的描述，在此不再赘述。

图16是本发明的悬浮减重机构的储能机构的第四布置示例的平面示意图，与前面的布置示例相比，第四布置示例增加了第三定滑轮28和28’，第三定滑轮28和28’也固定在背板21上，设置于第二定滑轮和弹簧之间，拉索从第二定滑轮延伸至第三定滑轮28和28’后，绕第三定滑轮28和28’转向，直至连接至弹簧的一端。第三定滑轮28和28’分别具有凹槽283和283’。如图16所示，弹簧27和27’的位置和方向与前面的示例相比改变了，由此，能够增加储能机构在背板和包板上进行布置的选择性，从而有利于结构尺寸的选择、弹簧数量和性能的选择以及机构力学性能的选择。除了增加了第三定滑轮改变了弹簧的方向和位置，第四布置示例的其它结构和性能与前述第一布置示例类似，因此，第四布置示例的其它结构和性能以及整体的结构和性能可参见前面对第一布置示例的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，虽然在前面的实施例中悬浮减重机构采用的是包板容纳背板并且用包边限制背板的移动之结构，但是，本发明的实施例也可以采用背板容纳包板并且用背板的包边限制包板的移动之结构。

另外，在前面的实施例中悬浮减重机构采用的摆轮固定于包板的主表面上而储能机构的其它部件安装于背板上之结构方式，但是，本发明的实施例也可以采用相反的结构方式，即，摆轮固定于背板的主表面上而储能机构的其它部件安装于包板上。这样的改变对于本领域技术人员来说很容易理解，也很容易实现。

类似地，甚至于储能机构的各部件安装于包板还是背板都可以灵活设置，例如，将摆轮和弹簧同时安装于包板或同时安装于背板。因此，对于储能机构的各部件安装于包板还是背板的设置方式，只要能够保证满足设计要求、机构运行平滑、能够实现往复运动而获得减重的效果即可。

本发明提出了一种全新的悬浮减重机构，其采用了双摆轮、双滑轮的结构，这是本发明的核心之一，保证了悬浮减重机构的平滑运行以及良好的减重效果。

本发明全新的悬浮减重机构的另一核心是抽屉式箱形结构，其是一种双框架结构，运行平滑、可靠，尤其是采用了碳纤维来设计这种抽屉式箱形结构，利用了碳纤维自磨特点，使结构简单、固定和滑动性能极为良好。这种结构不仅质量轻，而且其简单的结构使这种框架的滑动和连接性能极为可靠优良，相比于现有技术是一个设计和性能上的质的飞跃。

本发明的悬浮背包由于包含本发明的悬浮减重机构而结构简单、可靠、轻便，具有优良的滑动和减重性能。

而且，本发明还进一步设计了结构新颖的背衬，背带的安装和固定都容易、可靠。

以上对本发明的悬浮减重机构及悬浮背包的实施方式进行了说明，其目的在于解释本发明之精神。请注意，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神的情况下对上述实施方式的特征进行修改和组合，因此，本发明并不限于上述实施方式。对于本发明的悬浮减重机构及悬浮背包的具体特征如形状、尺寸和位置可以上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。

Claims (10)

1.一种悬浮减重机构，其特征在于，包括：第一支承板、第二支承板、左侧储能机构、以及右侧储能机构，所述第一支承板和第二支承板通过连接机构形成能够相对滑动的一体结构，所述左侧储能机构和右侧储能机构安装于第一支承板和第二支承板上，并分别位于所述一体结构的左侧部分和右侧部分，使所述第一支承板和第二支承板形成往复相对滑动，

其中，所述第一支承板包括其主表面、折边和包边，所述折边和包边系在所述主表面的两侧连续弯曲而形成的，所述第二支承板包括其主表面、折边和包边，所述第二支承板的折边和包边也是在所述第二支承板的主表面的两侧连续弯曲而形成的，所述第一支承板的折边和包边将所述第二支承板容纳于所述第一支承板内、并限制于所述第一支承板的包边内滑动，或者所述第二支承板的折边和包边将所述第一支承板容纳于所述第二支承板内、并限制于所述第二支承板的包边内滑动；

所述左侧储能机构和右侧储能机构均包括第一定滑轮、摆轮、第二定滑轮、弹簧和拉索；并且

在所述左侧储能机构中以及在所述右侧储能机构中：

第一定滑轮、第二定滑轮和弹簧均安装于所述第一支承板和第二支承板之一的一个主表面上，所述左侧储能机构和右侧储能机构的摆轮均安装于所述第一支承板和第二支承板中的另一个的与所述一个主表面相对的主表面上，所述摆轮为相对于所述第一支承板和第二支承板之一能够移动的滑轮；

第一定滑轮和第二定滑轮均在第一支承板和第二支承板的相对滑动方向上布置，第一定滑轮、摆轮、第二定滑轮均形成三角形布置，并且，在所述悬浮减重机构未负重的状态下，所述摆轮均位于第一定滑轮和第二定滑轮之间；并且，

所述拉索均一端连接于所述第一定滑轮，然后绕过所述摆轮且压迫所述摆轮，接着再绕过所述第二定滑轮，最后所述拉索的另一端连接于所述弹簧的一端；在所述拉索安装好后，所述弹簧均以预拉伸的形式拉紧所述拉索。

2.如权利要求1所述的悬浮减重机构，其中，所述第一支承板和第二支承板均由碳纤维制成，所述第一支承板和第二支承板之一通过在两侧弯曲形成折边，所述第一支承板和第二支承板中的另一个通过在两侧弯曲形成连续的折边及包边，从而所述第一支承板和第二支承板中的所述另一个利用所述折边及包边将所述第一支承板和第二支承板之一容纳并限制于所述包边内滑动，并且，所述第一支承板和第二支承板之一的折边抵接所述第一支承板和第二支承板中的所述另一个的表面而形成滑动。

3.如权利要求2所述的悬浮减重机构，其中，所述第一支承板和第二支承板之一的折边进一步弯曲而形成包边，所述第一支承板和第二支承板之一的包边抵接所述第一支承板和第二支承板中的所述另一个的表面而形成滑动。

4.如权利要求1所述的悬浮减重机构，其中，所述左侧储能机构与所述右侧储能机构相对于所述一体结构的纵向对称线对称地布置，并且，在所述左侧储能机构和所述右侧储能机构中所述第一定滑轮和所述第二定滑轮的连线与所述左侧储能机构和所述右侧储能机构的所述摆轮的连线基本垂直。

5.如权利要求1所述的悬浮减重机构，其中，所述左侧储能机构和右侧储能机构均还包括第三定滑轮，该第三定滑轮安装在所述第一支承板和第二支承板之一的所述一个主表面上，设置于所述第二定滑轮和所述弹簧之间，所述拉索从所述第二定滑轮延伸至所述第三定滑轮后，绕所述第三定滑轮转向而连接至所述弹簧的一端。

6.如权利要求1-5中任一项所述的悬浮减重机构，其中，所述左侧储能机构和右侧储能机构均包括并联的两根弹簧。

7.如权利要求1-5中任一项所述的悬浮减重机构，其中，在所述悬浮减重机构未负重的状态下，所述拉索沿第一定滑轮、摆轮和第二定滑轮形成的角度的范围在10-60度之间。

8.一种悬浮背包，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的悬浮减重机构，所述悬浮背包的包袋固定于所述悬浮减重机构的第一支承板和第二支承板之一，所述悬浮背包的背带固定于所述第一支承板和第二支承板之一中的另一个上。

9.如权利要求8所述的悬浮背包，还包括背衬，所述背衬连接并覆盖于所述第一支承板和第二支承板之一中的所述另一个的表面上，所述背衬包括底部和覆盖部，所述底部固定至第一支承板和第二支承板之一中的所述另一个的表面上，所述覆盖部通过活动连接件与所述底部连接而能够相对于所述底部移动，所述覆盖部包括用于与人体背部接触的缓冲垫，所述底部包括能够露出第一支承板和第二支承板之一中的所述另一个的安装孔的开口。

10.如权利要求8或9所述的悬浮背包，其中，所述悬浮背包的背带包括肩带和胸带，所述肩带固定于所述第一支承板和第二支承板之一中的所述另一个上，所述胸带连接于两个肩带之间。