CN110051106B - 背包 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种背包，包括用于容纳物品的包体、连接于所述包体并包括一个纵向延伸的支撑管的支架机构、缓冲机构、负重机构以及感应机构。缓冲机构依次包括套设于支撑管并能够根据所受压力变换刚度的变刚度弹性件、贴合于变刚度弹性件的活动端的滑块、预紧弹性件以及能够向预紧弹性件施加压力的驱动组件；感应机构包括设于包体并能够感应包体振动加速度的第一测量单元以及设于负重机构并能够感应负重机构振动加速度的第二测量单元，缓冲机构能够通过调节变刚度弹性件的刚度使得振动相位差保持在预设范围内。本发明通过设置感应机构采集使用者的运动数据，改变所述变刚度弹性件的刚度，减轻行走时负载对人体造成的压力，便于长途跋涉。

Description

背包

技术领域

本发明属于人体穿戴设备技术领域，尤其涉及一种背包。

背景技术

背包是人类几千年来沿用的搬运方式，具有背负容量大、随身携带等独特优势。因此，使用背包已成为当今人类携带随身物品的首选方案之一，且人们背负的负载重量也随着不同的场景而大不相同，如军人行军的背包，户外攀登的背包等。

人体依靠背包实现负重时，背包的力将施加在人体上，对于较大负载情况下的行走，将会加大人体的下肢肌肉负载，人体长时间负重行走做功，会导致肌肉疲劳，继而体能达到极限，不能继续负重行走，因此现有弹性背包难以用于大负载。大负载背包主要涉及军事应用和徒步应用。据统计，在步兵的军事行军方面，美国步兵全副武装时，需要携带步枪、靴子、头盔、轻型反坦克武器等，背包重量可达50Kg-59Kg。在国内，步兵背负的负载相对美国士兵略轻，全副武装的背包重量可达40Kg-50Kg。在如此重负载的条件下，一般要求步兵必须能够持续行军4-5小时。另外，对于选择长距离徒步旅行的人们，他们不得不面临携带较重的登山包进行长时间行走的问题。

可见，现有背包无法适应人们在大负荷情况下的长时间行走，因此，研制一种使人们行走更省力的背包成为当务之急。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背包，旨在解决现有技术中背包无法适应人们在大负荷情况下的长时间行走的技术问题。

本发明提供一种背包，包括：

包体，所述包体用于容纳物品；

支架机构，所述支架机构连接于所述包体且至少包括一个纵向延伸的支撑管；

缓冲机构，所述缓冲机构至少设有一个，各所述缓冲机构对应一所述支架机构，所述缓冲机构依次包括套设于所述支撑管且一端固定并能够根据所受压力变换刚度的变刚度弹性件、套设于所述支撑管并贴合于所述变刚度弹性件的活动端的滑块、套设于所述支撑管且其一端贴合于所述滑块的预紧弹性件以及设于所述支撑管一端并能够向所述预紧弹性件施加压力的驱动组件；

负重机构，所述负重机构连接于所述滑块并能够负载置入所述包体的重量；

感应机构，所述感应机构包括设于所述包体并能够感应所述包体振动加速度的第一测量单元以及设于所述负重机构并能够感应所述负重机构振动加速度的第二测量单元，所述缓冲机构能够通过调节所述变刚度弹性件的刚度使得所述第一测量单元以及所述第二测量单元所测定的振动相位差保持在预设范围内。

本发明相对于现有技术的技术效果是：使用者在背负本发明提供的背包行走时，背包内的负载会上下弹动，使得所述负重机构带动所述滑块上下弹动，由于所述包体与使用者同步振动，因此所述第一测量单元用于感应人体上下振动的加速度，而所述第二测量单元用于感应负载上下振动的加速度，本发明通过设置感应机构采集使用者的运动数据，控制所述缓冲机构，使得所述驱动组件对所述预紧弹性件施加作用力，所述预紧弹性件被压缩并将预紧力作用至所述变刚度弹性件，从而改变所述变刚度弹性件的刚度，以满足不同质量负载以及步频的需求，使得负载与人体上下振动加速度的相位差保持在预设范围内，减小人体下肢对地面的蹬地力峰值，减轻行走时负载对人体造成的压力，进而减弱肌肉疲劳，使使用者行走更舒适，更便于长途跋涉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的背包的立体结构图，其中，去掉了外皮；

图2是本发明实施例提供的背包的局部爆炸图，其中，去掉了包体；

图3是本发明实施例提供的背包的局部爆炸剖面图，其中，去掉了包体。

附图标记说明：

10、支架机构；11、支撑管；111、限位孔；112、通槽；12、支撑杆；13、固定板；20、缓冲机构；21、变刚度弹性件；22、滑块；23、预紧弹性件；24、驱动组件；241、电机；2411、转轴；2412、限位卡条；242、丝杠；2421、固定部；2422、螺接部；243、下压件；2431、螺接块；2432、限位块；2433、下压环；30、负重机构；40、背板

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“纵向”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

请参照图1至图3，本发明提供一种背包，包括用于容纳物品的包体、连接于所述包体的支架机构10、缓冲机构20、负重机构30以及感应机构。

所述包体包括具有容置腔的外皮以及连接于所述外皮的背板40，所述支架机构10位于所述容置腔内并连接于所述背板40。所述背板40用于抵靠人体背部，对所述包体起到定型和支撑的作用。所述外皮设有位于所述背板40处并用于供使用者双肩背挎的肩带。

所述支架机构10设于所述包体内且至少包括一个纵向延伸的支撑管11，所述支撑管11为中空结构。在本实施例中，人体直立方向为纵向。

所述缓冲机构20至少设有一个，各所述缓冲机构20对应一所述支架机构10，所述缓冲机构20依次包括套设于所述支撑管11且一端固定并能够根据所受压力变换刚度的变刚度弹性件21、套设于所述支撑管11并贴合于所述变刚度弹性件21的活动端的滑块22、套设于所述支撑管11且其一端贴合于所述滑块22的预紧弹性件23以及设于所述支撑管11一端并能够向所述预紧弹性件23施加压力的驱动组件24。所述预紧弹性件23能够通过所述驱动组件24对所述滑块22施加预紧力，预紧力传递至所述变刚度弹性件21致使所述变刚度弹性件21被压缩且其刚度随着压缩量的不同发生变化。所述预紧弹性件23优选为预紧力弹簧，所述变刚度弹性件21优选为变刚度弹簧。所述预紧弹性件23、所述滑块22、所述变刚度弹性件21可依次放置也可依次固定连接。

所述负重机构30连接于所述滑块22并能够负载置入所述包体的重量。在行走过程中所述负重机构30的振动会带动所述变刚度弹性件21的振动。

所述感应机构包括设于所述包体并能够感应所述包体振动加速度的第一测量单元以及设于所述负重机构30并能够感应所述负重机构30振动加速度的第二测量单元，所述缓冲机构20能够通过调节所述变刚度弹性件21的刚度使得所述第一测量单元以及所述第二测量单元所测定的振动相位差保持在预设范围内。所述预设范围的最优值为90度。

使用者在背负本发明提供的背包行走时，背包内的负载会上下弹动，使得所述负重机构30带动所述滑块22上下弹动，由于所述包体与使用者同步振动，因此所述第一测量单元用于感应人体上下振动的加速度，而所述第二测量单元用于感应负载上下振动的加速度，本发明通过设置感应机构采集使用者的运动数据，控制所述缓冲机构20，使得所述驱动组件24对所述预紧弹性件23施加作用力，所述预紧弹性件23被压缩并将预紧力作用至所述变刚度弹性件21，从而改变所述变刚度弹性件21的刚度，以满足不同质量负载以及步频的需求，使得负载与人体上下振动加速度的相位差保持在预设范围内，减小人体下肢对地面的蹬地力峰值，减轻行走时负载对人体造成的压力，进而减弱肌肉疲劳，使使用者行走更舒适，更便于长途跋涉。

请参照图1至图3，在本发明实施例中，所述支架机构10包括两个平行设置的所述支撑管11以及至少一个用于连接两所述支撑管11的支撑杆12，所述支撑杆12用于与所述背板40相连，以使得所述支撑管11悬空设置以套设所述变刚度弹性件21、所述滑块22以及所述预紧力弹性件，所述支撑杆12对所述变刚度弹性件21起到了限位作用，防止所述变刚度弹性件21滑脱。

进一步地，所述支架机构10包括两个平行设置的所述支撑杆12，两所述支撑管11与两所述支撑杆12围设成为四方形框架。框架结构使得所述支架机构10更稳定，不易变形。

进一步地，所述缓冲机构20设置为两个，各所述缓冲机构20对应一所述支架机构10。所述负重机构30连接于两所述滑块22，使得所述负重机构30在振动过程中更加平稳。

请参照图2至图3，在本发明实施例中，所述驱动组件24包括具有转轴2411并固定连接于所述支撑管11的电机241、固定连接于所述转轴2411的丝杠242以及螺接于所述丝杠242且与所述支撑管11滑动连接并能够在所述转轴2411转动时沿所述支撑管11轴向滑动的下压件243，所述下压件243贴合于所述预紧弹性件23并能够在沿所述支撑管11轴向滑动时对所述预紧弹性件23施加压力。一所述支撑杆12连接于所述电机241与所述下压件243之间以固定所述支撑管11。当所述转轴2411转动时带动所述丝杠242同步转动，所述支撑管11与所述电机241固定连接，所述下压件243沿所述支撑管11轴向滑动，因此所述下压件243不随所述丝杠242同步转动，所述丝杠242与所述下压件243螺接，当所述丝杠242转动时，所述下压件243向下或向上轴向滑动，下压或放松所述预紧弹性件23。

请参照图1至图3，进一步地，所述支撑管11套设于所述丝杠242，所述下压件243包括螺接于所述丝杠242并位于所述支撑管11管内的螺接块2431以及至少一个连接于所述螺接块2431的侧壁并朝向外凸出的限位块2432，所述支撑管11的管壁开设有至少一个轴向延伸的限位孔111，所述限位块2432位于所述限位孔111并凸出于所述支撑管11的外壁，各所述限位块2432对应一所述限位孔111。当所述丝杠242转动时，所述限位块2432由于所述限位孔111的限位作用无法转动，因此所述螺接块2431得以带动所述限位块2432沿所述限位孔111轴向运动，以下压或放松所述预紧弹性件23。

请参照图2，优选地，所述丝杠242包括与所述转轴2411固定连接的固定部2421以及与所述螺接块2431螺接的螺接部2422，所述固定部2421的径长大于所述螺接部2422的径长，这样所述固定部2421便可更稳固的与所述转轴2411连接，而所述螺接部2422得以与所述螺接块2431配合螺接减小整体径长，进而减小了所述支撑管11的体积，节约成本，更加轻便。

优选地，所述限位块2432设置为两个且相对插设于所述螺接块2431，以平稳地下压所述预紧弹性件23。

请参照图2至图3，在本发明实施例中，所述下压件243还包括环套于所述支撑管11的下压环2433，所述下压环2433贴合于所述预紧弹性件23的一端并位于所述预紧弹性件23与所述限位块2432之间。所述下压环2433能够使得所述预紧弹性件23受力均匀。

请参照图1至图3，在本发明实施例中，所述支架结构还包括用于将所述支撑杆12固定于所述背板40的固定板13，所述固定板13位置可调。所述固定板13能够将所述支撑杆12贴合于所述背板40以使得所述支架结构不会与所述背板40产生相对晃动。

请参照图2至图3，在本发明实施例中，所述支撑管11开设有朝向所述电机241的通槽112，所述电机241朝向所述支撑管11的一侧固定连接有限位卡条2412，所述限位卡条2412位于所述通槽112内，以防止所述支撑管11受到所述限位块2432径向的力而发生转动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种背包，其特征在于，包括：

包体，所述包体用于容纳物品，所述包体包括具有容置腔的外皮以及连接于所述外皮的背板；

支架机构，位于所述容置腔内并连接于所述背板，所述支架机构至少包括一个纵向延伸的支撑管；

缓冲机构，所述缓冲机构至少设有一个，各所述缓冲机构对应一所述支架机构，所述缓冲机构依次包括套设于所述支撑管且一端固定并能够根据所受压力变换刚度的变刚度弹性件、套设于所述支撑管并贴合于所述变刚度弹性件的活动端的滑块、套设于所述支撑管且其一端贴合于所述滑块的预紧弹性件以及设于所述支撑管一端并能够向所述预紧弹性件施加压力的驱动组件，所述驱动组件包括具有转轴并固定连接于所述支撑管的电机、固定连接于所述转轴的丝杠以及螺接于所述丝杠且与所述支撑管滑动连接并能够在所述转轴转动时沿所述支撑管轴向滑动的下压件，所述下压件贴合于所述预紧弹性件并能够在沿所述支撑管轴向滑动时对所述预紧弹性件施加压力，所述支撑管套设于所述丝杠，所述下压件包括螺接于所述丝杠并位于所述支撑管管内的螺接块、至少一个连接于所述螺接块的侧壁并朝向外凸出的限位块及环套于所述支撑管的下压环，所述支撑管的管壁开设有至少一个轴向延伸的限位孔，所述限位块位于所述限位孔并凸出于所述支撑管的外壁，各所述限位块对应一所述限位孔，所述下压环贴合于所述预紧弹性件的一端并位于所述预紧弹性件与所述限位块之间；

负重机构，所述负重机构连接于所述滑块并能够负载置入所述包体的重量；

感应机构，所述感应机构包括设于所述包体并能够感应所述包体振动加速度的第一测量单元以及设于所述负重机构并能够感应所述负重机构振动加速度的第二测量单元，所述感应机构能够控制所述缓冲机构，使得所述驱动组件对所述预紧弹性件施加作用力，所述预紧弹性件被压缩并将预紧力作用至所述变刚度弹性件，所述缓冲机构能够通过调节所述变刚度弹性件的刚度使得所述第一测量单元以及所述第二测量单元所测定的振动相位差保持在预设范围内。

2.如权利要求1所述的背包，其特征在于，所述支架机构包括两个平行设置的所述支撑管以及至少一个用于连接两所述支撑管的支撑杆。

3.如权利要求2所述的背包，其特征在于，所述支架机构包括两个平行设置的所述支撑杆，两所述支撑管与两所述支撑杆围设成为四方形框架。

4.如权利要求3所述的背包，其特征在于，所述缓冲机构设置为两个，各所述缓冲机构对应一所述支架机构。

5.如权利要求2所述的背包，其特征在于，所述支架机构还包括用于将所述支撑杆固定于所述背板的固定板。

6.如权利要求1所述的背包，其特征在于，所述支撑管开设有朝向所述电机的通槽，所述电机朝向所述支撑管的一侧固定连接有限位卡条，所述限位卡条位于所述通槽内。

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