CN111955895A - 一种减震悬浮背包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减震悬浮背包，包括背贴板和背板，所述背贴板用于与人体背部接触并通过肩带穿戴在人体上肢，所述背板与所述背贴板进行竖向往复滑动连接，且在所述背板与所述背贴板的竖向滑动路径上设有减震弹簧，背贴板还设有齿条机构，齿条机构能够带动背板上的齿轮机构转动，实现机械整流，并驱动发电机持续发电，所述背板的后端还向后凸出设有用于放置重物的置物支撑部。本方案通过将人体运动与放置重物的背板之间进行解耦，在回收人体重心起伏动能进行发电的同时，大大提高了减震的效果。

Description

一种减震悬浮背包

技术领域

本发明涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及一种减震悬浮背包。

背景技术

背包是一种是日常生活中用来装载物品的工具，可将物品收纳至一起，方便携带，并且双肩背带可帮助人们携带更加轻松，是日常生活中必备的一种工具，它不仅结构简单，而且操作方便。

背包作为日常生活中的重要装备，在实际使用的过程中，存在下面的一些不足，比如人们在夜间行走时，遇到无光路段，常常会用到手电筒照明，但是手电筒本身携带就占据一定的体积，而且需要用手时刻拿着，在夜间行走一旦发生特殊情况，人们需要使用双手时，照明成为了最大的问题，现有的背包不具备照明的功能，实用性不足；另外随着社会的发展和科学技术的进步，越来越多的小型或微型用电设备进入人们的生活领域，比如MP3、手机、照相机、摄像机、振动按摩器、蜂鸣器、小型音响、收音机、GPS定位系统等，这些用电设备通常都由人体随身携带，提供给人们更多、更广的学习、 娱乐方式，给人们的生活带来更大的便利性，提高了人们的生活质量，而电池是一切用电设备的动力之源，目前常用的小型或微型用电设备一般使用干电池和镍氢充电电池、或镍镉充电电池等，由于这些电池的供电时间有限，续航时间短，使用者如果没有准备备用电池，难免会出现因用电设备电力不足而无法使用该设备的情况。

同时，当人背包远足、旅行、通勤或进行运动训练时，人的步行基本属于倒置的单摆形式，背包跟随人体在竖直方向做上下往复运动，每次往复运动肩部都会受到背包的施加力。该施加力包括背包的重力和向下的重力加速度，背包的运动幅度越大，其重力加速度的数值也就越大，从而背包对肩部的施加力也就越大。

为了减小人体行进过程中背包的上下运动对肩部施加的作用力，在公开号为CN109674187A的发明专利申请中公开了一种减震背包，包括包体、背架和背带，还包括减震机构，所述减震机构包括固定件、滑动件、弹性件和减震器，所述固定件至少为一个并固定于所述背架背离所述背带的一侧；所述滑动件至少为一个并滑动连接于所述固定件上，所述包体固定于所述滑动件上；所述弹性件和所述减震器相邻设置于所述固定件和所述滑动件之间，所述弹性件的两端和所述减震器的两端均分别固定于所述固定件和所述滑动件上，或者所述弹性件的两端和所述滑动件的两端均分别固定于两相邻的所述滑动件上。上述方案通过在背架上设置一减震机构，包体固定连接在减震机构的滑动件上，当人体行进时，包体跟随人体在竖直方向上做往复运动，在弹性件和减震器的减震阻尼力作用下能有效的减小滑动件的震动幅度，从而减轻了背包对肩部的施加力。这种减震背包通过弹性件和减震器虽然在一定程度上能减轻背包对人体肩部施加的作用力，但这种减震背包并没有实现人体与背包之间的解耦，人体在运动过程中，背包整体仍然会跟随人体一起运动，虽然减震机构能在一定程度上减小背包的震动幅度，但这种幅度的减小效果是有限的，减震效果并不明显。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能实现人体与背包之间解耦，从而提高减震效果的减震悬浮背包。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种减震悬浮背包，包括背贴板和背板，所述背贴板用于与人体背部接触并通过肩带穿戴在人体上肢，所述背板与所述背贴板进行竖向往复滑动连接，且在所述背板与所述背贴板的竖向滑动路径上设有减震弹性件，所述背板的后端还向后凸出设有用于放置重物的置物支撑部。

本发明的工作原理是：该背包在使用时，通过肩带将该背包穿戴在人体的上肢，然后将重物放置在置物支撑部上，当人体背上该背包行走时，人的重心会在竖向方向上往复移动，此时背贴板通过肩带穿戴在人体上肢，可以近似认为背贴板跟随人体重心在竖向方向上共同往复移动，而背板的运动趋势是由背贴板的运动经过减震弹性件的减震缓冲后得到的，也就是说人体的运动不会直接传递到放置有重物的背板的运动，如当背贴板跟随人的重心向上移动时，此时位于背板与背贴板竖向滑动路径上的减震弹性件会将背贴板移动产生的部分冲击波进行吸收，从而使得经减震弹性件传递到背板上的冲击波大大减小，使得背板在该冲击波的作用下的向下移动幅度也大大减小，当背贴板跟随人的重心向下移动时，此时位于背板与背贴板竖向滑动路径上的减震弹性件会将背贴板移动产生的部分冲击波进行吸收，从而使得经减震弹性件传递到背板上的冲击波也大大减小。

由此本方案的背包在使用过程中，当人体运动时，人体仅仅是带动背贴板一起运动，放置重物的背板与人体的运动进行了解耦，当人体在运动过程中重心向上或向下移动幅度较大时，经过减震弹性件作用，使得放置有重物的背板相对于地面的绝对运动始终很小甚至没有，从而减少了重物起伏造成的负重惯性冲击，达到省力和缓解肩部压力的作用。同时减震弹性件一方面还起到对置物支撑部上的重物进行支撑的作用，另一方面还具有使背板自动复位的作用。由此本方案通过将人体运动与放置重物的背板之间进行解耦，大大提高了减震的效果。

优选的，所述背板上设有滑块，所述背板与背贴板之间设有减震组件，所述减震组件包括竖向的导向杆，所述导向杆固定在所述背贴板上，所述背板上的滑块套设在所述导向杆外，并能够沿所述导向杆竖向滑动，所述减震弹性件包括第二减震弹簧，所述第二减震弹簧套设在所述导向杆上，且所述第二减震弹簧的下端与所述背贴板相抵，所述第二减震弹簧的上端与所述背板上的滑块相抵，以使得所述背板和所述背贴板在竖向滑动过程中所述第二减震弹簧能够被压缩或拉长。

这样，通过设置导向杆，当人在行走或跑步过程中使得背板和背贴板之间产生相对运动时，背板将沿导向杆相对于背贴板向上或向下移动，同时背板在沿导向杆移动的过程中对第二减震弹簧进行压缩或拉长，以利用第二减震弹簧的变形对人体运动产生的冲击波进行吸收，以此减小背板相对于地面移动的幅度，进而达到减震的效果，导向杆在背板相对于背贴板移动的过程中用于对背板的相对移动提供导向，从而使得背板始终按既定线路相对于背贴板移动。

优选的，所述背贴板靠近所述背板的一侧沿竖向方向分别设有第一安装座和第二安装座，所述背板靠近所述背贴板的一侧在所述第一安装座和所述第二安装座之间沿竖向方向分别设有第一滑块和第二滑块，所述导向杆的两端分别固定在所述第一安装座和第二安装座上，且所述第一滑块和所述第二滑块滑动套设在所述导向杆外；所述减震弹性件还包括第一减震弹簧，所述第一减震弹簧套设在所述第一安装座和所述第一滑块之间的导向杆上，且所述第一减震弹簧的两端分别与所述第一安装座和所述第一滑块相抵，所述第二减震弹簧套设在所述第二安装座和所述第二滑块之间的导向杆上，且所述第二减震弹簧的两端分别与所述第二安装座和所述第二滑块相抵。

这样，将导向杆的两端分别固定连接在第一安装座和第二安装座上，使得背板只能在第一安装座和第二安装座之间的导向杆上往复移动，同时在导向杆上分别套设第一减震弹簧和第二减震弹簧，一方面，利用第一减震弹簧和第二减震弹簧共同为置物支撑部上的重物提供支撑力，以此来有效提高第一减震弹簧和第二减震弹簧的使用寿命，另一方面，当背板相对于背贴板无论是向上移动还是向下移动，均由第一减震弹簧和第二减震弹簧共同吸收人体运动产生的冲击波，由此可以大大提高对该冲击波的吸收效果，进一步减小背板在运动过程中相对于地面移动的幅度，更好的缓解人体运动过程中重物对人体肩部产生的压力。

优选的，所述背板与所述背贴板之间设有两组减震组件，两组所述减震组件对称分布在所述背板的竖向轴线两侧。

这样，利用两组减震组件共同分担置物支撑部上重物的作用力和人体运动产生的冲击波，一方面能提高减震组件的使用寿命，另一方面也能达到更好的减震效果。

优选的，还包括发电机和动力组件，所述动力组件包括与所述背贴板连接的齿条机构和与所述背板连接的齿轮机构，所述齿条机构包括与所述背贴板固定连接的第一齿条，所述齿轮机构包括与所述第一齿条啮合的第一主动齿轮，所述第一主动齿轮安装在第一主动转轴上，所述第一主动转轴上还转动连接有第一轴承，所述第一轴承的外圈与所述背板固定连接，以实现所述第一主动转轴与所述背板的转动连接，所述第一主动转轴还与所述发电机的转轴进行连接，以使得所述第一主动转轴转动时能带动所述发电机进行转动发电。

这样，当人体走动时，背板与背贴板之间将做竖向往复运动，从而使得第一齿条与第一齿轮之间也产生相对运动，第一齿条带动第一主动齿轮转动，第一主动齿轮转动时进一步带动第一主动转轴绕背板转动，由于第一主动转轴与发电机的转轴之间是连接的，故第一主动转轴转动的同时还将带动发电机的转轴转动，发电机的转轴转动将使得发电机工作输出电能，发电机输出的电能可以直接用于向用电设备进行供电，也可以用于对蓄电池进行充电，由此就实现了将人体运动时的动能转化为电能输出的目的；同时，第一齿条在往复运动过程中将动力传递给第一齿轮，并进一步驱动发电机转动发电，由此起到吸能的阻尼作用，从而本方案经过减震弹簧、发电机和动力组件的共同作用，使得放置有重物的背板相对于地面的绝对运动始终很小甚至没有，从而减少了重物起伏造成的负重惯性冲击，达到省力和缓解肩部压力的作用，同时达到了在回收人体重心起伏动能的同时进行发电的目的。

优选的，在所述第一主动转轴上还通过第一单向轴承套设有第一中间齿轮，所述第一中间齿轮的齿数大于所述第一主动齿轮的齿数，在所述第一中间齿轮处还啮合有第一从动齿轮，所述第一从动齿轮的齿数小于所述第一中间齿轮的齿数，且所述第一从动齿轮通过第一从动转轴与所述背板转动连接，所述第一从动齿轮与所述发电机的转轴进行连接。

这样，通过在第一主动转轴上套设第一中间齿轮，则第一齿条在带动第一主动齿轮转动，从而使得第一主动齿轮同时带动第一主动转轴转动时，第一主动转轴上的第一中间齿轮将跟随第一主动齿轮同步转动，同时在第一中间齿轮处设置与第一中间齿轮啮合的第一从动齿轮，且第一主动齿轮和第一从动齿轮的齿数均小于第一中间齿轮，这样，第一中间齿轮在带动第一从动齿轮转动时，第一从动齿轮的转速将大于第一中间齿轮的转速，而第一从动齿轮的转速也就是第一从动转轴的转速，由此通过第一中间齿轮的作用，第一从动转轴的转速将大于第一主动转轴的转速，此时再将发电机的转轴与第一从动转轴连接，就可以使得第一从动转轴以较高的速度带动发电机的转轴转动，由此大大提高发电效率。

同时，第一主动转轴与第一中间齿轮之间通过第一单向轴承进行连接，由于背板与背贴板之间是竖向往复移动的，故第一齿条带动第一主动齿轮转动的方向也是不断变化的，即第一主动转轴的转动方向也是不断变化的，只有当第一主动转轴的转动方向和第一单向轴承的作用方向相反时，第一单向轴承锁死不能转动，此时第一主动转轴才能通过第一单向轴承带动第一中间齿轮转动，第一中间齿轮才能够进一步带动第一从动齿轮转动，并最终实现发电机输出电能的目的，当第一主动转轴的转动方向和第一单向轴承的作用方向相同时，第一单向轴承将处于自由转动状态，第一主动转轴的动力将无法通过第一单向轴承传递给第一中间齿轮，此时第一中间齿轮处于静止状态，进而使得第一从动转轴也处于静止状态，不能将动力传递给发电机，这样，通过第一单向轴承的作用，使得第一从动转轴只能在特定转动方向时带动发电机工作，由此使得发电机发出的电能方向保持恒定，发电机发出的电能可以不经过整流处理而用于对直流电设备进行供电或对蓄电池进行充电。

优选的，所述齿条机构还包括与所述背贴板固定连接的第二齿条，所述齿轮机构还包括与所述第二齿条啮合的第二主动齿轮，所述第二主动齿轮通过第二主动转轴与所述背板转动连接，所述第二主动转轴上还通过第二单向轴承套设有第二中间齿轮，所述第一单向轴承和所述第二单向轴承具有相反的锁止方向，所述第二中间齿轮的齿数大于所述第二主动齿轮的齿数，所述第二中间齿轮处还啮合有齿数小于所述第二中间齿轮的传递齿轮，所述传递齿轮通过传递转轴与所述背板转动连接，所述传递齿轮处还啮合有第二从动齿轮，所述第一从动转轴靠近所述第二从动齿轮的一端向外延伸并固定穿过所述第二从动齿轮后与所述发电机的转轴进行连接。

这样，第二齿条在带动第二主动齿轮转动时，第二主动齿轮进一步带动第二主动转轴转轴，当第二主动转轴转动的方向与第二单向轴承的转动方向相反时，第二单向轴承锁止，并使得第二中间齿轮跟随第二主动转轴转动，第二中间齿轮转动再通过传递齿轮和第二从动齿轮的作用使得第一从动转轴转动，第一从动转轴转动再进一步带动发电机转动发电；同时第二主动齿轮和传递齿轮的齿轮均小于第二中间齿轮，可最终达到提高第一从动转轴转速的目的，进而提高发电机效率。

同时，通过设置第二齿条和第二主动齿轮，背板和背贴板在竖向往复滑动时，第一齿条带动第一主动齿轮转动，第二齿条也将带动第二主动齿轮转动，同时由于第一单向轴承和第二单向轴承具有相反的锁止方向，故第一主动转轴带动第一中间齿轮转动的方向和第二主动转轴带动第二中间齿轮转动的方向也相反，这样就使得背板和背贴板之间无论是竖向向上滑动还是竖向向下滑动，第一中间齿轮和第二中间齿轮始终有一个能够跟随转动，如当背板与背贴板之间竖向向上滑动时，第一主动转轴的转动方向与第一单向轴承的转动方向相反，第一单向轴承锁止，第一中间齿轮跟随第一主动转轴转动，此时第二主动转轴的转动方向是与第二单向轴承的转动方向相同的，第二中间齿轮将不跟随第二主动转轴的转动而处于静止状态，故此时第二中间齿轮将不能带动传递齿轮和第二从动齿轮转动，与此同时第一中间齿轮将带动第一从动齿轮转动，第一从动齿轮转动进而通过第一从动转轴带动发电机工作输出电能；当背板与背贴板之间竖向向下滑动时，第二主动转轴的转动方向与第二单向轴承的转动方向相反，第二单向轴承锁止，第二中间齿轮跟随第二主动转轴转动，此时第一主动转轴的转动方向是与第一单向轴承的转动方向相同的，第一中间齿轮将不跟随第一主动转轴的转动而处于静止状态，故此时第一中间齿轮将不能带动第一从动齿轮转动，与此同时第二中间齿轮将通过传递齿轮带动第二从动齿轮转动，第二从动齿轮转动进而通过第一从动转轴带动发电机工作输出电能；同时虽然第一主动转轴和第二主动转轴是在不同的转动方向下分别带动第一中间齿轮和第二中间齿轮转动，但第二中间齿轮在带动第二从动齿轮转动时，中间还经过了传递齿轮进行方向的转变，这样就使得无论是背板和背贴板之间是竖向向上滑动还是竖向向下滑动，最终传递到第一从动齿轮和第二从动齿轮处的转动方向始终是保持一致的，故第一从动转动的转动方向始终一致，发电机输出电能的方向也始终一致，由此利用本方案的齿条机构和齿轮机构实现了机械整流的效果，这样设计一方面对人体运动过程中的能量进行了更充分的利用，另一方面也避免了额外增设整流设备，由此提高了能量的利用率，降低了使用成本和装置的重量；同时本方案利用齿条机构带动齿轮机构的转动，还实现了机械整流的效果，并驱动发电机持续进行发电。

优选的，所述背板上用于安装所述齿轮机构的位置开设有容置孔，所述背板远离所述背贴板的一侧设有向后凸出于所述背板并能够将所述容置孔包覆的容置盖板，所述齿轮机构位于所述容置孔处，且所述第一主动转轴、所述第二主动转轴、所述传递转轴和所述第一从动转轴均转动连接在所述容置盖板上。

这样，由于齿轮机构中包括多个齿轮和转轴，整个体积较大，通过在背板上开设容置孔，将齿轮机构放置在容置孔处，然后再利用容置盖板将齿轮机构整体包覆在容置孔处，这样就使得背板可以设计的较薄，只需要在容置孔处安装凸出于背板的容置盖板来保证齿轮机构的安装空间即可，一方面可以节约材料成本，另一方面也可降低整个装置的重量。

优选的，所述发电机的电能输出端还连接有升降压型DC-DC变换器，以用于将所述发电机发出的不稳定电压转变为稳定电压进行输出，所述升降压型DC-DC变换器的电压输出端还连接有蓄电池，以使得所述升降压型DC-DC变换器输出的稳定电压对蓄电池进行充电。

这样，升降压型DC-DC变换器可用于对输入的电压进行升压或降压处理，以将输入的不稳定电压转换为稳定的电压进行输出，由于人体在行走过程中的速度和重心的移动是不稳定的，故经过齿条机构和齿轮机构传递到发电机处的转速也是不稳定的，从而发电机发出的电能也是处于不断变化的，将发电机发出的电能经过升降压型DC-DC变换器，利用升降压型DC-DC变换器对发电机发出的电能进行处理，使得经升降压型DC-DC变换器后输出的是稳定的电压给蓄电池进行充电，由此避免了充电电压不稳定对蓄电池造成的损坏。

优选的，所述发电机为永磁同步发电机。

这样，永磁同步发电机与异步发电机相比，具有在轻负荷下工作效率高且高效率的工作范围广的优点。

附图说明

图1为本发明减震悬浮背包的结构示意图；

图2为本发明减震悬浮背包的爆炸视图；

图3为本发明减震悬浮背包中背板和齿轮机构的结构示意图；

图4为本发明减震悬浮背包中去除背板后的结构示意图；

图5为本发明减震悬浮背包中齿条机构和齿轮机构的结构示意图；

图6为本发明减震悬浮背包中齿条机构和齿轮结构的正视图。

附图标记说明：背贴板1、肩带2、背板3、容置盖板4、第一安装座5、第二安装座6、导向杆7、第一减震弹簧8、第二减震弹簧9、第一滑块10、第二滑块11、置物杆12、发电机13、齿条机构14、第一齿条141、第二齿条142、齿轮机构15、第一主动齿轮151、第一主动转轴1511、第一中间齿轮152、第一从动齿轮153、第一从动转轴1531、第二主动齿轮154、第二主动转轴1541、第二中间齿轮155、传递齿轮156、传递转轴1561、第二从动齿轮157。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如附图1到附图6所示，一种减震悬浮背包，包括背贴板1和背板3，背贴板1用于与人体背部接触并通过肩带2穿戴在人体上肢，背板3与背贴板1进行竖向往复滑动连接，且在背板3与背贴板1的竖向滑动路径上设有减震弹性件，背板3的后端还向后凸出设有用于放置重物的置物支撑部，具体使用时，该置物支撑部可以设计为置物杆12、置物板或其它可以用于放置重物的结构形式。

本发明的工作原理是：该背包在使用时，通过肩带将该背包穿戴在人体的上肢，然后将重物放置在置物支撑部上，当人体背上该背包行走时，人的重心会在竖向方向上往复移动，此时背贴板通过肩带穿戴在人体上肢，可以近似认为背贴板跟随人体重心在竖向方向上共同往复移动，而背板的运动趋势是由背贴板的运动经过减震弹性件的减震缓冲后得到的，也就是说人体的运动不会直接传递到放置有重物的背板的运动，如当背贴板跟随人的重心向上移动时，此时位于背板与背贴板竖向滑动路径上的减震弹性件会将背贴板移动产生的部分冲击波进行吸收，从而使得经减震弹性件传递到背板上的冲击波大大减小，使得背板在该冲击波的作用下的向下移动幅度也大大减小，当背贴板跟随人的重心向下移动时，此时位于背板与背贴板竖向滑动路径上的减震弹性件会将背贴板移动产生的部分冲击波进行吸收，从而使得经减震弹性件传递到背板上的冲击波大大减小。

由此本方案的背包在使用过程中，当人体运动时，人体仅仅是带动背贴板1一起运动，放置重物的背板3与人体的运动进行了解耦，当人体在运动过程中重心向上或向下移动幅度较大时，经过减震弹性件的作用，使得放置有重物的背板3相对于地面的绝对运动始终很小甚至没有，从而减少了重物起伏造成的负重惯性冲击，达到省力和缓解肩部压力的作用。同时减震弹性件一方面还起到对置物支撑部上的重物进行支撑的作用，另一方面还具有使背板3自动复位的作用。由此本方案通过将人体运动与放置重物的背板3之间进行解耦，大大提高了减震的效果。

在本实施例中，背板3上设有滑块，背板3与背贴板1之间设有减震组件，减震组件包括竖向的导向杆7，导向杆7固定在背贴板1上，背板3上的滑块套设在导向杆7外，并能够沿导向杆7竖向滑动，减震弹性件包括第二减震弹簧9，第二减震弹簧9套设在导向杆7上，且第二减震弹簧9的下端与背贴板1相抵，第二减震弹簧9的上端与背板3上的滑块相抵，以使得背板3和背贴板1在竖向滑动过程中第二减震弹簧9能够被压缩或拉长。

这样，通过设置导向杆7，当人在行走或跑步过程中使得背板3和背贴板1之间产生相对运动时，背板3将沿导向杆7相对于背贴板1向上或向下移动，同时背板3在沿导向杆7移动的过程中对第二减震弹簧9进行压缩或拉长，以利用第二减震弹簧9的变形对人体运动产生的冲击波进行吸收，以此减小背板3相对于地面移动的幅度，进而达到减震的效果，导向杆7在背板3相对于背贴板1移动的过程中用于对背板3的相对移动提供导向，从而使得背板3始终按既定线路相对于背贴板1移动。

在本实施例中，背贴板1靠近背板3的一侧沿竖向方向分别设有第一安装座5和第二安装座6，背板3靠近背贴板1的一侧在第一安装座5和第二安装座6之间沿竖向方向分别设有第一滑块10和第二滑块11，导向杆7的两端分别固定在第一安装座5和第二安装座6上，且第一滑块10和第二滑块11滑动套设在导向杆7外；减震弹性件还包括第一减震弹簧8，第一减震弹簧8套设在第一安装座5和第一滑块10之间的导向杆7上，且第一减震弹簧8的两端分别与第一安装座5和第一滑块10相抵，第二减震弹簧9套设在第二安装座6和第二滑块11之间的导向杆7上，且第二减震弹簧9的两端分别与第二安装座6和第二滑块11相抵。

这样，将导向杆7的两端分别固定连接在第一安装座5和第二安装座6上，使得背板3只能在第一安装座5和第二安装座6之间的导向杆7上往复移动，同时在导向杆7上分别套设第一减震弹簧8和第二减震弹簧9，一方面，利用第一减震弹簧8和第二减震弹簧9共同为置物支撑部上的重物提供支撑力，以此来有效提高第一减震弹簧8和第二减震弹簧9的使用寿命，另一方面，当背板3相对于背贴板1无论是向上移动还是向下移动，均由第一减震弹簧8和第二减震弹簧9共同吸收人体运动产生的冲击波，由此可以大大提高对该冲击波的吸收效果，进一步减小背板3在运动过程中相对于地面移动的幅度，更好的缓解人体运动过程中重物对人体肩部产生的压力。

在本实施例中，背板3与背贴板1之间设有两组减震组件，两组减震组件对称分布在背板3的竖向轴线两侧。

这样，利用两组减震组件共同分担置物支撑部上重物的作用力和人体运动产生的冲击波，一方面能提高减震组件的使用寿命，另一方面也能达到更好的减震效果。

在本实施例中，还包括发电机13和动力组件，动力组件包括与背贴板1连接的齿条机构14和与背板3连接的齿轮机构15，齿条机构14包括与背贴板1固定连接的第一齿条141，齿轮机构15包括与第一齿条141啮合的第一主动齿轮151，第一主动齿轮151安装在第一主动转轴1511上，第一主动转轴1511上还转动连接有第一轴承，第一轴承的外圈固定连接在背板3上，以实现第一主动转轴1511与背板3的转动连接，第一主动转轴1511还与发电机13的转轴进行连接，以使得第一主动转轴1511转动时能带动发电机13进行发电。

这样，当人体走动时，背板3与背贴板1之间将做竖向往复运动，从而使得第一齿条141与第一齿轮之间也产生相对运动，第一齿条141带动第一主动齿轮151转动，第一主动齿轮151转动时进一步带动第一主动转轴1511绕背板3转动，由于第一主动转轴1511与发电机13的转轴之间是连接的，故第一主动转轴1511转动的同时还将带动发电机13的转轴转动，发电机13的转轴转动将使得发电机13工作输出电能，发电机13输出的电能可以直接用于向用电设备进行供电，也可以用于对蓄电池进行充电，由此就实现了将人体运动时的动能转化为电能输出的目的。同时，第一齿条141在往复运动过程中将动力传递给第一齿轮151，并进一步驱动发电机13转动发电，由此起到吸能的阻尼作用，从而本方案经过减震弹簧、发电机和动力组件的共同作用，使得放置有重物的背板3相对于地面的绝对运动始终很小甚至没有，从而减少了重物起伏造成的负重惯性冲击，达到省力和缓解肩部压力的作用，达到了在回收人体重心起伏动能的同时进行发电的目的。

在本实施例中，在第一主动转轴1511上还通过第一单向轴承套设有第一中间齿轮152，第一中间齿轮152的齿数大于第一主动齿轮151的齿数，在第一中间齿轮152处还啮合有第一从动齿轮153，第一从动齿轮153的齿数小于第一中间齿轮152的齿数，且第一从动齿轮153通过第一从动转轴1531与背板3转动连接，第一从动齿轮153与发电机13的转轴进行连接。

这样，通过在第一主动转轴1511上套设第一中间齿轮152，则第一齿条141在带动第一主动齿轮151转动，从而使得第一主动齿轮151同时带动第一主动转轴1511转动时，第一主动转轴1511上的第一中间齿轮152将跟随第一主动齿轮151同步转动，同时在第一中间齿轮152处设置与第一中间齿轮152啮合的第一从动齿轮153，且第一主动齿轮151和第一从动齿轮153的齿数均小于第一中间齿轮152，这样，第一中间齿轮152在带动第一从动齿轮153转动时，第一从动齿轮153的转速将大于第一中间齿轮152的转速，而第一从动齿轮153的转速也就是第一从动转轴1531的转速，由此通过第一中间齿轮152的作用，第一从动转轴1531的转速将大于第一主动转轴1511的转速，此时再将发电机13的转轴与第一从动转轴1531连接，就可以使得第一从动转轴1531以较高的速度带动发电机13的转轴转动，由此大大提高发电机13发电效率。

同时，第一主动转轴1511与第一中间齿轮152之间通过第一单向轴承进行连接，由于背板3与背贴板1之间是竖向往复移动的，故第一齿条141带动第一主动齿轮151转动的方向也是不断变化的，即第一主动转轴1511的转动方向也是不断变化的，只有当第一主动转轴1511的转动方向和第一单向轴承的作用方向相反时，第一单向轴承锁死不能转动，此时第一主动转轴1511才能通过第一单向轴承带动第一中间齿轮152转动，第一中间齿轮152才能够进一步带动第一从动齿轮153转动，并最终实现发电机13输出电能的目的，当第一主动转轴1511的转动方向和第一单向轴承的作用方向相同时，第一单向轴承将处于自由转动状态，第一主动转轴1511的动力将无法通过第一单向轴承传递给第一中间齿轮152，此时第一中间齿轮152处于静止状态，进而使得第一从动转轴1531也处于静止状态，发电机13停止发出电能，这样，通过第一单向轴承的作用，使得第一从动转轴1531只能在特定转动方向时带动发电机13工作，由此使得发电机13发出的电能方向保持恒定，发电机13发出的电能可以不经过整流处理而直接用于对直流电设备进行供电或对蓄电池进行充电。

在本实施例中，齿条机构14还包括与背贴板1固定连接的第二齿条142，齿轮机构15还包括与第二齿条142啮合的第二主动齿轮154，第二主动齿轮154通过第二主动转轴1541与背板3转动连接，第二主动转轴1541上还通过第二单向轴承套设有第二中间齿轮155，第一单向轴承和第二单向轴承具有相反的锁止方向，第二中间齿轮155的齿数大于第二主动齿轮154的齿数，第二中间齿轮155处还啮合有齿数小于第二中间齿轮155的传递齿轮156，传递齿轮156通过传递转轴1561与背板3转动连接，传递齿轮156处还啮合有第二从动齿轮157，第一从动转轴1531靠近第二从动齿轮157的一端向外延伸并固定穿过第二从动齿轮157后与发电机13的转轴进行连接。

这样，第二齿条142在带动第二主动齿轮154转动时，第二主动齿轮154进一步带动第二主动转轴1541转动，当第二主动转轴1541转动的方向与第二单向轴承的转动方向相反时，第二单向轴承锁止，并使得第二中间齿轮155跟随第二主动转轴1541转动，第二中间齿轮155转动再通过传递齿轮156和第二从动齿轮157的作用使得第一从动转轴1531转动，第一从动转轴1531转动再进一步带动发电机13转动发电；同时第二主动齿轮154和传递齿轮156的齿轮均小于第二中间齿轮155，可最终达到提高第一从动转轴1531转速的目的，进而提高发电机13效率。

同时，通过设置第二齿条142和第二主动齿轮154，背板3和背贴板1在竖向往复滑动时，第一齿条141带动第一主动齿轮151转动，第二齿条142也将带动第二主动齿轮154转动，同时由于第一单向轴承和第二单向轴承具有相反的锁止方向，故第一主动转轴1511带动第一中间齿轮152转动的方向和第二主动转轴1541带动第二中间齿轮155转动的方向也相反，这样就使得背板3和背贴板1之间无论是竖向向上滑动还是竖向向下滑动，第一中间齿轮152和第二中间齿轮155始终有一个能够跟随转动，如当背板3与背贴板1之间竖向向上滑动时，第一主动转轴1511的转动方向与第一单向轴承的转动方向相反，第一单向轴承锁止，第一中间齿轮152跟随第一主动转轴1511转动，此时第二主动转轴1541的转动方向是与第二单向轴承的转动方向相同的，第二中间齿轮155将不跟随第二主动转轴1541的转动而处于静止状态，故此时第二中间齿轮155将不能带到传递齿轮156和第二从动齿轮157转动，与此同时第一中间齿轮152将带动第一从动齿轮153转动，第一从动齿轮153转动进而通过第一从动转轴1531带动发电机13工作输出电能；当背板3与背贴板1之间竖向向下滑动时，第二主动转轴1541的转动方向与第二单向轴承的转动方向相反，第二单向轴承锁止，第二中间齿轮155跟随第二主动转轴1541转动，此时第一主动转轴1511的转动方向是与第一单向轴承的转动方向相同的，第一中间齿轮152将不跟随第一主动转轴1511的转动而处于静止状态，故此时第一中间齿轮152将不能带到第一从动齿轮153转动，与此同时第二中间齿轮155将通过传递齿轮156带动第二从动齿轮157转动，第二从动齿轮157转动进而通过第一从动转轴1531带动发电机13工作输出电能；同时虽然第一主动转轴1511和第二主动转轴1541是在不同的转动方向下分别带动第一中间齿轮152和第二中间齿轮155转动，但第二中间齿轮155在带动第二从动齿轮157转动时，中间还经过了传递齿轮156进行方向的转变，这样就使得无论是背板3和背贴板1之间是竖向向上滑动还是竖向向下滑动，最终传递到第一从动齿轮153和第二从动齿轮157处的转动方向始终是保持一致的，故第一从动转动的转动方向始终一致，发电机13输出电能的方向也始终一致，由此利用本方案的齿条机构14和齿轮机构15实现了机械整流的效果，这样设计一方面对人体运动过程中的能量进行了更充分的利用，另一方面也避免了额外增设整流设备，由此提高了能量的利用率，降低了使用成本和装置的重量。

在本实施例中，背板3上用于安装齿轮机构15的位置开设有容置孔，背板3远离背贴板1的一侧设有向后凸出于背板3并能够将容置孔包覆的容置盖板4，齿轮机构15位于容置孔处，且第一主动转轴1511、第二主动转轴1541、传递转轴1561和第一从动转轴1531均通过轴承转动连接在容置盖板4的对应位置。具体的，第一主动转轴1511上转动连接有第一轴承，第一轴承的外圈与容置盖板4固定连接，第二主动转轴1541上转动连接有第二轴承，第二轴承的外圈与容置盖板4固定连接，传递转轴1561上转动连接有第三轴承，第三轴承的外圈与容置盖板4固定连接，第一从动转轴1531上转动连接有第四轴承，第四轴承的外圈与容置盖板4固定连接。

这样，由于齿轮机构15中包括多个齿轮和转轴，整个体积较大，通过在背板3上开设容置孔，将齿轮机构15放置在容置孔处，然后再利用容置盖板4将齿轮机构15整体包覆在容置孔处，这样就使得背板3可以设计的较薄，只需要在容置孔处安装凸出于背板3的容置盖板4来保证齿轮机构15的安装空间即可，一方面可以节约材料成本，另一方面也可降低整个装置的重量。

在本实施例中，发电机13的电能输出端还连接有升降压型DC-DC变换器，以用于将发电机13发出的不稳定电压转变为稳定电压进行输出，升降压型DC-DC变换器的电压输出端还连接有蓄电池，以使得升降压型DC-DC变换器输出的稳定电压对蓄电池进行充电。升降压型DC-DC变换器和蓄电池可以安装在背板3上，也可以放置在其它地方，只需要将发电机13的电能输出端通过导线与升降压型DC-DC变换器进行连接即可，当然升降压型DC-DC变换器的输出端也可以直接接用电设备，以便于直接给用电设备供电使用。

这样，升降压型DC-DC变换器可用于对输入的电压进行升压或降压处理，以将输入的不稳定电压转换为稳定的电压进行输出，由于人体在行走过程中的速度和重心的移动是不稳定的，故经过齿条机构14和齿轮机构15传递到发电机13处的转速也是不稳定的，从而发电机13发出的电能也是处于不断变化的，将发电机13发出的电能经过升降压型DC-DC变换器，利用升降压型DC-DC变换器对发电机13发出的电能进行处理，使得经升降压型DC-DC变换器后输出的是稳定的电压给蓄电池进行充电，由此避免了充电电压不稳定对蓄电池造成的损坏。

在本实施例中，发电机13为永磁同步发电机13。

这样，永磁同步发电机13与异步发电机13相比，具有在轻负荷下工作效率高且高效率的工作范围广的优点。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种减震悬浮背包，其特征在于，包括背贴板和背板，所述背贴板用于与人体背部接触并通过肩带穿戴在人体上肢，所述背板与所述背贴板进行竖向往复滑动连接，且在所述背板与所述背贴板的竖向滑动路径上设有减震弹性件，所述背板的后端还向后凸出设有用于放置重物的置物支撑部。

2.根据权利要求1所述的减震悬浮背包，其特征在于，所述背板上设有滑块，且在所述背板与背贴板之间设有减震组件，所述减震组件包括竖向的导向杆，所述导向杆固定在所述背贴板上，所述背板上的滑块滑动套设在所述导向杆外，所述减震弹性件包括第二减震弹簧，所述第二减震弹簧套设在所述导向杆上，且所述第二减震弹簧的下端与所述背贴板相抵，所述第二减震弹簧的上端与所述背板上的滑块相抵，以使得所述背板和所述背贴板在竖向滑动过程中所述第二减震弹簧能够被压缩或拉长。

3.根据权利要求2所述的减震悬浮背包，其特征在于，所述背贴板靠近所述背板的一侧沿竖向方向分别设有第一安装座和第二安装座，所述背板靠近所述背贴板的一侧在所述第一安装座和所述第二安装座之间沿竖向方向分别设有第一滑块和第二滑块，所述导向杆的两端分别固定在所述第一安装座和第二安装座上，且所述第一滑块和所述第二滑块滑动套设在所述导向杆外；所述减震弹性件还包括第一减震弹簧，所述第一减震弹簧套设有在所述第一安装座和所述第一滑块之间的导向杆上，且所述第一减震弹簧的两端分别与所述第一安装座和所述第一滑块相抵，所述第二减震弹簧套设在所述第二安装座和所述第二滑块之间的导向杆上，且所述第二减震弹簧的两端分别与所述第二安装座和所述第二滑块相抵。

4.根据权利要求2所述的减震悬浮背包，其特征在于，所述背板与所述背贴板之间设有两组减震组件，两组所述减震组件对称分布在所述背板的竖向轴线两侧。

5.根据权利要求1所述的减震悬浮背包，其特征在于，还包括发电机和动力组件，所述动力组件包括与所述背贴板连接的齿条机构和与所述背板连接的齿轮机构，所述齿条机构包括与所述背贴板固定连接的第一齿条，所述齿轮机构包括与所述第一齿条啮合的第一主动齿轮，所述第一主动齿轮安装在第一主动转轴上，所述第一主动转轴上还转动连接有第一轴承，所述第一轴承的外圈与所述背板固定连接，以实现所述第一主动转轴与所述背板的转动连接，所述第一主动转轴还与所述发电机的转轴进行连接，以使得所述第一主动转轴转动时能带动所述发电机转动发电。

6.根据权利要求5所述的减震悬浮背包，其特征在于，在所述第一主动转轴上还通过第一单向轴承套设有第一中间齿轮，所述第一中间齿轮的齿数大于所述第一主动齿轮的齿数，在所述第一中间齿轮处还啮合有第一从动齿轮，所述第一从动齿轮的齿数小于所述第一中间齿轮的齿数，且所述第一从动齿轮通过第一从动转轴与所述背板转动连接，所述第一从动齿轮与所述发电机的转轴进行连接。

7.根据权利要求6所述的减震悬浮背包，其特征在于，所述齿条机构还包括与所述背贴板固定连接的第二齿条，所述齿轮机构还包括与所述第二齿条啮合的第二主动齿轮，所述第二主动齿轮通过第二主动转轴与所述背板转动连接，所述第二主动转轴上还通过第二单向轴承套设有第二中间齿轮，所述第一单向轴承和所述第二单向轴承具有相反的锁止方向，所述第二中间齿轮的齿数大于所述第二主动齿轮的齿数，所述第二中间齿轮处还啮合有齿数小于所述第二中间齿轮的传递齿轮，所述传递齿轮通过传递转轴与所述背板转动连接，所述传递齿轮处还啮合有第二从动齿轮，所述第一从动转轴靠近所述第二从动齿轮的一端向外延伸并固定穿过所述第二从动齿轮后与所述发电机的转轴进行连接。

8.根据权利要求7所述的减震悬浮背包，其特征在于，所述背板上用于安装所述齿轮机构的位置开设有容置孔，所述背板远离所述背贴板的一侧设有向后凸出于所述背板并能够将所述容置孔包覆的容置盖板，所述齿轮机构位于所述容置孔处，且所述第一主动转轴、所述第二主动转轴、所述传递转轴和所述第一从动转轴均转动连接在所述容置盖板上。

9.根据权利要求5所述的减震悬浮背包，其特征在于，所述发电机的电能输出端还连接有升降压型DC-DC变换器，以用于将所述发电机发出的不稳定电压转变为稳定电压进行输出，所述升降压型DC-DC变换器的电压输出端还连接有蓄电池，以使得所述升降压型DC-DC变换器输出的稳定电压对蓄电池进行充电。

10.根据权利要求5所述的减震悬浮背包，其特征在于，所述发电机为永磁同步发电机。

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