CN209846386U - 一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，包括含有腰带的背带单元、导轨机构单元、能量采集单元和用于承载重物的背板，背带单元包括背带和与背带固定连接的支撑件，支撑件包括背部支撑件和腰部支撑件；直线导轨机构单元包括上直线导轨和下直线导轨，上直线导轨与背部支撑件相对滑动连接，同时与背板固定连接；下直线导轨与腰部支撑件固定连接；能量采集单元与下直线导轨相对滑动连接，同时与背板固定连接。本实用新型的背负装置可将行走时人体质心上下振动的部分机械能，通过能量采集单元转化为电能供用电设备使用；也可合理分散背负物作用在人体的压力，并且通过改变弹簧有效圈数实现刚度可调功能，提高背负装置的负重范围。

Description

一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置

技术领域

本实用新型涉及一种运动能量采集背负装置，特别是涉及一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置。

背景技术

双肩背包作为我们外出必备品，在户外运动以及军事演练过程中我们往往需要长时间背负相当重量的重物，这样会导致我们肩部的疲劳感随时间的推移而显著增加。而且由于户外条件的限制，人们不能够持续方便的为所携带的电子产品、应急照明灯等用电设备进行充电，这已经成为制约人们进行长期户外活动的一个重要的问题。

相关研究表明，人体每天在行走或奔跑时由于重心波动需要克服地球引力做功，消耗大量能量。当人体处于负重状态时，背包相对人体的运动存在滞后特性，这使得背包与人体间产生相对运动。背包运动的机械能来自于人体，这不仅增加了人体肩部的压力，也使得人体由于背负背包消耗更多的能量。因此，户外人们迫切的需求寻找一种具有减压和可持续供电的装置。

因此急需研发一种具有减压、舒适性好、且能够在运动过程中进行高效发电，可提高通讯设备续电能力的背负装置。

实用新型内容

针对现有技术中的技术空白，本实用新型的目的是提供一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，该背负装置可将行走时人体质心上下振动的部分机械能，通过能量采集单元转化为电能供用电设备使用；且能有效缓解负重疲劳感，提高背负舒适性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种具有分散减压的运动能量采集背负装置，包括含有腰带的背带单元，还包括导轨机构单元、能量采集单元和用于承载重物的背板，所述背带单元包括背带和与背带固定连接的支撑件，所述支撑件包括背部支撑件和腰部支撑件；

所述直线导轨机构单元包括上直线导轨和下直线导轨，所述上直线导轨与背部支撑件相对滑动连接，同时与背板固定连接；所述下直线导轨与腰部支撑件固定连接；所述能量采集单元与下直线导轨相对滑动连接，同时与背板固定连接。

进一步地，所述背部支撑件和腰部支撑件为细长杆件，折弯成符合人体背部和腰部曲线的形状，且均纵向内嵌入背带中。

进一步地，所述下直线导轨通过铰链组件与腰部支撑件固定连接；所述铰链组件包括腰部连接板、支座、活结螺栓、螺母，所述支座与下直线导轨固定连接，腰部支撑板与腰部支撑件固定连接；活结螺栓一端与支座连接，另一端穿过腰部连接板的孔位并用螺母紧固。

进一步地，所述能量采集单元包括同轴安装在壳体内的齿轮、直流发电机、行星齿轮箱、单向离合器、惯性储能元件和与齿轮形成配合运动的齿条；所述单向离合器与齿轮内孔过盈配合并套装在行星齿轮箱轴上；所述惯性储能元件为一径向开有螺纹通孔的空心圆柱体，惯性储能元件与直流发电机的转轴采用紧固连接；所述齿条纵向固定安装在连接下直线导轨的横向杆上。

更进一步地，所述能量采集单元还包括弹性单元，所述弹性单元包括两根纵向布置的螺旋拉簧，所述螺旋拉簧两端通过弹簧连接件分别与横向杆和壳体连接。

更进一步地，所述簧连接件为一两端直径细、中部直径粗的阶梯轴，阶梯轴上开有螺纹，螺纹中部旋入螺旋拉簧，两端分别与横向杆和能量采集单元螺纹连接。

进一步地，所述能量采集单元还包括稳压设备和蓄电池；所述稳压设备的输入与输出端分别与直流发电机的输出端和蓄电池的输入端相连；蓄电池输出端采用USB接口。

进一步地，所述背板包括两根竖板和底板，两根竖板和底板通过铰链连接。

更进一步地，所述两根竖板和底板上开有针孔。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果如下：

(1)本实用新型的背负装置可将行走时人体质心的上下振动的部分机械能，通过能量采集单元转化为电能供用电设备使用。

(2)本实用新型中的能量采集单元横向布置在腰部位置处，将背带的受力点由肩部转移到腰部区域，同时支撑件可将背带与人体实现紧密贴合，在充分利用腰部区域空间的同时，使作用力由腰部收集并均匀分散到背部和肩部，缓解负重疲劳感，提高背负舒适性和结构紧凑特性，使行走更加平稳。

(3)本实用新型通过改变弹簧的有效圈数实现刚度可调功能，提高背负装置的负重范围。

附图说明

图1为本实用新型的具有分散减压的运动能量采集背负装置拆解结构示意图。

图2为本实用新型的直线导轨机构与支撑件连接示意图。

图3为本实用新型的能量采集单元结构示意图。

图4为本实用新型的弹性单元的结构示意图。

具体实施方式

下面申请人结合具体实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为本发明请求保护范围的限定。

本实用新型提供了一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，如图1所示，包括含有腰带的背带单元、导轨机构单元2、能量采集单元3和用于承载重物的背板4。

如图2所示，其中背带单元包括背带1和与背带固定连接的支撑件11，支撑件11包括背部支撑件111和腰部支撑件112，背部支撑件111和腰部支撑件112均为细长杆件，折弯成符合人体背部和腰部曲线的形状，均纵向内嵌入背带1中；背部支撑件111和腰部支撑件112均在人体的背部和腰部左右对称设置，保证支撑件11紧密贴合人体，实现压力均匀分布。

直线导轨机构单元2包括一对上直线导轨21和一对下直线导轨22，上直线导轨21与背部支撑件111相对滑动连接，具体连接方式为：在背部支撑件111上横向固定安装了横梁25，横梁25的两端各固定安装第一滑槽26，一对上直线导轨21分别设置在第一滑槽26中滑动。一对下直线导轨22通过铰链组件24与腰部支撑件112固定连接；铰链组件24包括腰部连接板241、支座242、活结螺栓243、螺母244，支座242与下直线导轨22固定连接，腰部支撑板241与腰部支撑件112固定连接；活结螺栓243一端与支座242连接，另一端穿过腰部连接板241的孔位并用螺母244紧固直线导轨22与腰部支撑件112固定连接；活结螺栓243可绕支座242孔位轴线转动，调节背带4与腰部的贴合程度。一对下直线导轨上均安装有第二滑槽27，能量采集单元3固定连接第二滑槽27上，从而使能量采集单元能够沿下直线导轨22滑动。

如图3所示，能量采集单元3包括同轴安装在壳体39内的齿轮31、直流发电机34、行星齿轮箱33、单向离合器36、惯性储能元件35和与齿轮31形成配合运动的齿条32；其中齿条32纵向固定安装在连接下直线导轨22的横向杆23上；单向离合器36与齿轮31内孔过盈配合并套装在行星齿轮箱33轴上，保证直流发电机34的单方向旋转，实现机械整流功能；所述惯性储能元件35为一径向开有螺纹通孔的空心圆柱体，惯性储能元件35与直流发电机34的转轴采用紧固连接，保证用于把齿轮31和齿条32啮合时储存的能量在不啮合时释放，带动直流发电机34旋转，实现机械稳流功能。

本实施例中的能量采集单元3还包括使不稳定的输入电压稳定后给电池或者外部设备供电的稳压设备37和蓄电池38。具体的，稳压设备37的输入与输出端分别与直流发电机34的输出端和蓄电池38的输入端相连。其中，蓄电池38输出端采用USB接口，可适应大部分供电设备接口。

背板4包括两根竖板41和底板42，两根竖板41和底板42通过铰链连接，实现可折叠功能。两根竖板41和底板42上开有针孔43，优选使用磁力扣将大部分普通背包与背板4进行无损匹配，实现调节背负容量的功能。两根竖板41分别与对应的一对上直线导轨21固定连接，同时与能量采集单元3的壳体39固定连接。

考虑到本实用新型的背负装置刚度可调从而提高背负装置的负重范围，本实用新型的能量采集单元3还包括弹性单元5，如图4所示，弹性单元5包括两根纵向布置的螺旋拉簧51，所述螺旋拉簧51两端通过弹簧连接件52分别与横向杆23和壳体39连接。其中弹簧连接件52为一两端直径细、中部直径粗的阶梯轴，阶梯轴上开有螺纹，螺纹中部旋入螺旋拉簧51，两端分别与横向杆23和能量采集单元3固定连接。通过调节弹簧连接件52中与横向杆23连接的一端旋入螺旋拉簧51的位置进而改变螺旋拉簧51的有效圈数，实现刚度可调功能。具体的，当横向杆23一端的弹簧连接件521旋入螺旋拉簧51的位置与另一端弹簧连接件522旋入弹簧51的位置重合时，可实现装置的振动锁止功能。

工作原理：当人行走时，由背板4承载的重物也会因为惯性同时沿上直线导轨和下直线导轨上下振动，从而带动能量采集单元中壳体39的上下振动。由于壳体39中安装有齿轮31、直流发电机34、行星齿轮箱33、单向离合器36和惯性储能元件35，横向杆23上纵向固定安装有能与齿轮31齿合的齿条32，因此当能量采集单元3沿齿条32上下振动时，带动齿轮31转动，从而最终带动直流发电机发电。惯性储能元件35与直流发电机34的转轴紧固连接，保证用于把齿轮31和齿条32啮合时储存的能量在不啮合时释放，实现机械稳流功能。

本发明中的能量采集单元3横向布置在腰部位置处，将背带1的受力点由肩部转移到腰部区域，同时支撑件11可将背带1与人体实现紧密贴合，在充分利用腰部区域空间的同时，使作用力由腰部收集并均匀分散到背部和肩部，缓解了负重疲劳感，提高了背负舒适性和结构紧凑特性，使行走更加平稳。而且本发明可将行走时人体质心的上下振动的部分机械能，通过能量采集单元转化为电能供用电设备使用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，包括含有腰带的背带单元，其特征在于，还包括导轨机构单元(2)、能量采集单元(3)和用于承载重物的背板(4)，所述背带单元包括背带(1)和与背带固定连接的支撑件(11)，所述支撑件(11)包括背部支撑件(111)和腰部支撑件(112)；

所述导轨机构单元(2)包括上直线导轨(21)和下直线导轨(22)，所述上直线导轨(21)与背部支撑件(111)相对滑动连接，同时与背板(4)固定连接；所述下直线导轨(22)与腰部支撑件(112)固定连接；所述能量采集单元(3)与下直线导轨(22)相对滑动连接，同时与背板(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，其特征在于，所述背部支撑件(111)和腰部支撑件(112)为细长杆件，折弯成符合人体背部和腰部曲线的形状，且均纵向内嵌入背带(1)中。

3.根据权利要求1所述的一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，其特征在于，所述下直线导轨(22)通过铰链组件(24)与腰部支撑件(112)固定连接；所述铰链组件(24)包括腰部连接板(241)、支座(242)、活结螺栓(243)、螺母(244)，所述支座(242)与下直线导轨(22)固定连接，腰部连接板(241)与腰部支撑件(112)固定连接；活结螺栓(243)一端与支座(242)连接，另一端穿过腰部连接板(241)的孔位并用螺母(244)紧固。

4.根据权利要求1所述的一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，其特征在于，所述能量采集单元(3)包括同轴安装在壳体(39)内的齿轮(31)、直流发电机(34)、行星齿轮箱(33)、单向离合器(36)、惯性储能元件(35)和与齿轮(31)形成配合运动的齿条(32)；所述单向离合器(36)与齿轮(31)内孔过盈配合并套装在行星齿轮箱(33)轴上；所述惯性储能元件(35)为一径向开有螺纹通孔的空心圆柱体，惯性储能元件(35)与直流发电机(34)的转轴采用紧固连接；所述齿条(32)纵向固定安装在连接下直线导轨(22)的横向杆(23)上。

5.根据权利要求4所述的一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，其特征在于，所述能量采集单元(3)还包括弹性单元(5)，所述弹性单元(5)包括两根纵向布置的螺旋拉簧(51)，所述螺旋拉簧(51)两端通过弹簧连接件(52)分别与横向杆(23)和壳体(39)连接。

6.根据权利要求5所述的一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，其特征在于，所述弹簧连接件(52)为一两端直径细、中部直径粗的阶梯轴，阶梯轴上开有螺纹，螺纹中部旋入螺旋拉簧(51)，两端分别与横向杆(23)和能量采集单元(3)螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，其特征在于，所述能量采集单元(3)还包括稳压设备(37)和蓄电池(38)；所述稳压设备(37)的输入与输出端分别与直流发电机(34)的输出端和蓄电池(38)的输入端相连；蓄电池(38)输出端采用USB接口。

8.根据权利要求1所述的一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，其特征在于，所述背板(4)包括两根竖板(41)和底板(42)，两根竖板(41)和底板(42)通过铰链连接。

9.根据权利要求8所述的一种具有分散减压功能的运动能量采集背负装置，其特征在于，所述两根竖板(41)和底板(42)上开有针孔(43)。