CN217408079U - 一种具有蓄能装置的悬浮减负背包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及背包领域，公开了一种具有蓄能装置的悬浮减负背包，所述背包上包括背包本体，背包盒，背板盒，传动系统和蓄能装置；所述传动系统随所述背包盒运动；所述蓄能装置的一端与所述传动系统连接，所述蓄能装置的另一端与所述背板盒连接；所述蓄能装置的在蓄能过程和放能过程中发生长度改变，以使所述背包盒和所述背板盒相对运动或相反运动，解决了现有的减负背包减负效果不好甚至无效减负、稳定性差、适用性低等问题，同时也解决了产品生产加工时的工艺复杂、效率低下等问题。

Description

一种具有蓄能装置的悬浮减负背包

技术领域

本实用新型涉及背包技术领域，特别是涉及一种具有蓄能装置的悬浮减负背包。

背景技术

在日常生活中，人们常使用背包携带相对重量较大的物品，因此如何通过改变背包结构，减轻用户负重，成为急需结解决的问题。

在现有技术中，大多数背包通过采用硬性塑料板材或金属框架搭建结构器件的安装平台，在两侧设置常规导轨，直接连接弹性器件或通过各式滑轮、钢丝绳索、弹性材料连接负重和弹性器件来设计减负机构，没有相应的变速与调节机构，也无法避免共振带来的危害。而人体活动的姿态多变，背包负载也多变，使用环境也多变，故而此类减负背包的稳定性、安全性、有效性、适用性也是急需解决的问题。

同时，由于传统背包的生产工艺限制，如何将机械结构件与布料、皮料或其他柔性材质简单、可靠的结合，降低生产成本，也成为需解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型具体提供了一种具有蓄能装置的悬浮减负背包，用于解决用户负重运动过程中背包的上下运动加速度变化带来的冲击体感问题，也解决了现有的减负背包减负效果不好甚至无效减负、稳定性差、适用性低、噪音大、难维护等问题，同时也解决了产品生产加工时的工艺复杂、效率低下等问题。

在本申请的一些实施例中，提出了一种具有蓄能装置的悬浮减负背包，所述背包上包括背包本体，背包盒，背板盒，传动系统和蓄能装置；所述传动系统随所述背包盒运动；所述蓄能装置的一端与所述传动系统连接，所述蓄能装置的另一端与所述背板盒连接；所述蓄能装置的在蓄能过程和放能过程中发生长度改变，以使所述背包盒和所述背板盒相对运动或相反运动。

在本申请的一些实施例中，所述蓄能装置包括包括：预装弹簧，设置在所述蓄能装置的中部位置，用于维持所述传动系统和所述背板盒之间的静态距离；特制弹簧，设置有多个，且对称的设置在所述预装弹簧的两侧，由中间向边缘分布的特制弹簧的弹力系数依次递增。

在本申请的一些实施例中，所述特制弹簧包括：第一连接件，所述第一连接件设置在所述蓄能装置的一端，用于连接所述蓄能装置和所述传动系统，且由中间向边缘分布的所述特制弹簧的第一连接件的长度依次递增；第二连接件，所述第二连接件设置在所述蓄能装置的另一端，用于连接所述蓄能装置和背板盒。

在本申请的一些实施例中，所述蓄能装置还包括：特制弹簧安装板，所述特制弹簧安装板包含多个固定扣、限位槽与螺母套，所有固定扣设置在特制弹簧安装板底部，呈直线等距分布，每根特制弹簧对应一个固定扣与限位槽，所述第二连接件的主体设置在所述限位槽的内部；所述第二连接件为圆环挂钩，所述圆环挂钩由所述固定扣固定。

在本申请的一些实施例中，所述固定扣可在所述限位槽上改变高度，或可拆卸的连接于所述限位槽，从而改变有效连接的特制弹簧的数量。

在本申请的一些实施例中，所述传动系统包括：翼型调节件，所述翼型调节件的上沿为由中间向边缘逐渐向下倾斜的边沿，所述所述上沿上设置有多个凹槽，所述凹槽呈直线等距分布，每根特制弹簧对应一个凹槽；所述预装弹簧的一端连接在所述翼型调节件的下沿；所述第一连接件为U型挂钩，所述U型挂钩可活动的挂在所述凹槽上。

在本申请的一些实施例中，所述第一连接件所在的平面和所述第二连接件的所在平面互相垂直。

在本申请的一些实施例中，各个由中间向边缘分布的特制弹簧的弹力系数以1.2至1.5倍依次递增。

在本申请的一些实施例中，所述特制弹簧的最大有效拉伸长度大于或等于不受力时特制弹簧主体长度的2.5倍。

在本申请的一些实施例中，所述凹槽的底部设置控制套，所述U 型挂钩卡合在所述控制套内。

本实用新型实施例一种具有蓄能装置的悬浮减负背包与现有技术相比，其有益效果在于：

通过设置蓄能装置，用户在使用背包时，背包本体在惯性的作用下，与背板盒相对移动，以对蓄能装置蓄能，并利用蓄能装置支撑背包盒不随背板盒做大幅运动，在用户继续相反运动时，蓄能装置放能支撑运动，在视觉上悬浮，在受力上对用户减负；通过将蓄能装置设置预装弹簧，维持传动系统盒背板盒之间的静态距离；通过设置由中间向边缘弹力系数逐渐增加的特制弹簧，有效地避免了弹簧产生大幅度震颤所产生的惯性，同时也避免了，当背包本体与背板盒之间上下运动的频率，与人体上下运动的频率相同所产生的共振现象。

附图说明

图1为本发明实施例一种背包总体示意图之一；

图2为本发明实施例一种背包总装分解结构示意图之一；

图3为本发明实施例一种背包的内部结构示意图之一；

图4为本发明实施例一种背包的内部结构示意图之一；

图5为本发明实施例一种背包的内部结构示意图之一；

图6为本发明实施例一种背包的内部结构示意图之一；

图7为本发明实施例一种特制弹簧的结构图；

图8为本发明实施例一种翼型调节件的结构图之一；

图9为本发明实施例一种翼型调节件的结构图之一。

附图标记说明：

100、背包本体；200、背包盒；210、传动系统；211、第一齿条； 212、第二齿条；213、变速轮组；214、连接桥；220、翼型调节件； 221、凹槽；222、控制套；300、背板盒；310、特制弹簧；311、第一连接件；312、第二连接件；320、预装弹簧；330、特制弹簧安装板；331、固定扣；332、限位槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1和图2所示，在本申请的一些实施例中，一种具有蓄能装置的悬浮减负背包包括背包本体100，背包盒200，背板盒300，传动系统210和蓄能装置。

背包本体100为背包的负载部分，背包盒200与背包本体100连接，背包盒200和背包本体100共同运动；背板盒300与背带连接，随人体共同运动。

背包盒200下沉式固定安装在背包本体100内，背板盒300可滑动地连接于背包盒200，且背包盒200内设置有传动系统210，传动系统210随背包盒200运动。

在本申请的一些实施例中，如图3和图4所示，传动系统210设置于背包盒200内，传动系统210具体包括包括第一齿条211、第二齿条212，变速轮组213，连接桥214和翼型调节件220。

第一齿条211设置于背包盒200上壳的两侧，第二齿条212固定连接在背包盒200下壳上；

变速齿轮组可转动的安装于安装板上，且变速齿轮组分别与第一齿条211和第二齿条212相啮合；变速齿轮组包括大齿轮和小齿轮，其中大齿轮与第一齿条211啮合，小齿轮与第二齿条212啮合，翼型调节件220通过连接桥214和第二齿轮连接，通过利用大小齿轮的直径比，以将背包本体100的移动距离缩小到传动系统210可承受的传动距离。

在本申请的一些实施例中，如图5和图6所示，蓄能装置的一端与传动系统210连接，蓄能装置的另一端与背板盒300连接。

蓄能装置在蓄能过程和放能过程中发生长度改变，以使背包和背板盒300之间相对运动或相反运动。

需要说明的是，上述减负背包的工作原理为：

在不考虑摩擦力与空气阻力的理想状况下，人体背负本发明的背包处于静止状态时，背包本体100、背包盒200、背板盒300、传动系统210与人体处于平衡状态。

由于人在行走时，背包会随着人体的肩膀、背部、臀部等活动而产生上下左右等各个方向的活动，其中上下的起伏活动在背包活动启动、停止时以及活动方向变换时产生的加速度力会对人体产生除了背包自重外的额外的周期性负重，该负重有时候可以高于背包实际负重的三倍甚至更高，从而对人体的肩膀、脊椎造成更大的压迫。

当人体由静止状态开始向上运动时，与人体直接接触的背负系统带动背板盒300随即同步人体做向上运动，背包本体100则在惯性作用下，仍将保持原来位置，但相对于背板盒300，背包本体100则是向下运动，故而固定于安装板上的变速齿轮组在第一齿条211的带动下开始旋转运动，并以设定的变速比带动与变速齿轮组小齿轮啮合的第二齿条212运动，第二齿条212固定在齿条板两侧，故而齿条板同步带动连接桥214运动，连接桥214带动翼型调节件220同步运动，使翼型调节件220上已经有效连接连接的蓄能装置中的特制弹簧310 与预装弹簧320蓄力。

蓄能装置以现有的减负背包中较为常见的弹性蓄能的方式进行举例说明，蓄能装置中的特制弹簧310与预装弹簧320形变的期间内产生的额外弹力刚好等于克服背包本体100重力相对于向上运动时的作用力，但也不足以使背包本体100克服自身重力相对于地面向上运动，背包本体100与地面仍处于相对静止的状态。随后当人体变换方向开始向下运动，背板盒300也随之向下运动，此时背包本体100 相对于背板盒300则是向上运动，蓄能装置失去蓄力条件，开始持续释放上述所蓄的力，并带动变速齿轮组反向转动，将蓄能装置所蓄额外弹力传导至第二齿条212，在此期间，蓄能装置所释放的额外弹力使背包本体100刚好克服自身重力而不相对于地面向下运动。在蓄能装置的蓄力和释放所蓄的力期间，背包本体100的位置相对于地面一直是保持相对静止状态，从而实现视觉悬浮效果。

在上述描述中，蓄能装置的所蓄的力实际上来自于人体向上运动时做的功，但由于蓄能装置的线性蓄力特性，将人体克服背包重力向上运动所做的功平缓地进行蓄力；而蓄能装置释放所蓄的力时，仍是以较为平缓的线性形式释放，故而使人体感上有减负感；弹性器件在蓄力和释放所蓄力期间，背包本体100相对与地面一直处于静止状态，从而使人体完全没有背包本体100克服重力上升以及自由落体时的冲击体感，而是只感受蓄能装置的平缓的形变体感。

更进一步的理解为，上述传动系统210的作用为：将背包本体 100向上向下的加速度运动启动或停止或方向转换瞬间产生的额外作用力和巨大冲击力转换为蓄能装置形变时的持续性的小而平缓的作用力，从而实现体感上的减负作用。

在本发明的一种具体实施方式中，如图5和图6所示，背板盒 300内设有蓄能装置，蓄能装置包括特制弹簧310安装板、特制弹簧 310以及预装弹簧320。

预装弹簧320设置在所述蓄能装置的中部位置，用于在静态时维持所述传动系统210和所述背板盒300之间的距离；特制弹簧设置有多个，且对称的设置在所述预装弹簧320的两侧，由中间向边缘分布的特制弹簧310的弹力系数依次递增。

如图7所示，特制弹簧310为针对结构需求设计的特殊弹簧，一端为第一连接件311，另一端为第二连接件312，其中第一连接件311 用于连接蓄能装置和传动系统210，且由中间向边缘分布的所述特制弹簧的第一连接件311的长度依次递增；第二连接件312用于连接所述蓄能装置和背板盒300，特制弹簧310根据背包预设最大负载以及背包盒200空间容量设有多条

在本申请的一些具体实施例中，特制弹簧310一共两组，分别对称的设置在预装弹簧320的两侧，每组有两种或两种以上的型号，由中间向边缘分布排列的特制弹簧310的弹力系数以1.2至1.5倍依次递增，第二连接件312长度也等差递增，每增加的长度大于或等于第二齿条212的最大行程的二分之一。

在本申请的一些具体实施例中，第一连接件311为U型挂钩，第二连接件312为圆环挂钩，以适应其与其他部件的安装。

特制弹簧310安装板有两组，分别设置在背板盒300中左右两侧，特制弹簧310安装板上设有多个弹簧限位槽332，弹簧限位槽332与特制弹簧310对应设置，特制弹簧310的主体设置在限位槽332的内部，弹簧限位槽332底部设有弹簧固定扣331，用于特制弹簧310的固定连接，特制弹簧310安装板底部还设有若干螺母套。

在本申请的一些实施例中，所述固定扣331可在所述限位槽332 上改变高度，或可拆卸的连接于所述限位槽332，从而改变有效连接的特制弹簧310的数量

特制弹簧310最大有效拉伸长度大于或等于不受力时弹簧主体长度的2.5倍；

相应地，本发明对蓄能装置中弹性器件的形变量和弹性系数极为重要。

需要说明的是，在受力大小相同的情况下，弹簧弹性系数越大，弹簧形变量越小，弹簧的变化行程就越短，因此，弹簧恢复初始状态时间就越短，相对的，弹簧的动能和惯性就越小，本设计方案有效地避免了弹簧产生大幅度震颤所产生的惯性，同时也避免了，当背包本体100的上下振动频率相对于背板盒300的上下运动的频率，与人体上下运动的频率相同所产生的共振现象。

为避免人体运动频率、幅度改变过大，弹性组件形变程度过大，造成形变频率与人体运动的频率重合，导致共振，故应大幅增加弹簧的弹性系数的同时形变行程较小，从而将弹簧的形变频率稳定在一定范围内，同时还可大幅减小弹簧形变转换瞬间的惯性，进一步做到减负效果。

在本申请的一些实施例中，如图8和图9所示，传动系统210还包括翼型调节件220，翼型调节件220为左右对称的机翼型结构功能件，翼型调节件220的上沿为由中间向边缘逐渐向下倾斜的边沿，上沿上设置有多个凹槽221，所述凹槽221呈直线等距分布，每根特制弹簧310对应一个凹槽221；凹槽221的数量、位置与特制弹簧310 的数量、位置一一对应，且凹槽221的深度与所对应特制弹簧310的 U型挂钩长度一致；U型挂钩可活动的挂在所述凹槽221上。

在本申请的一些实施例中，翼型调节件220的凹槽221底部有设置有控制套222，当U型挂钩挂在凹槽221上时，其自由端插入到控制槽中，使U型挂钩保持竖直，一是避免U型挂钩翘起，干涉到壳体，二是增加U型挂钩在凹槽221内的稳定性。

预装弹簧320底端固定安装在背板盒300下壳底部，另一端固定连接在翼型调节件220的下沿，为永久固定连接装置，在背包本体 100负载极小或空负载时起到维持悬浮功能。

在一些实施例中，第一连接件311所在的平面和所述第二连接件 312的所在平面互相垂直，即U型挂钩和圆环挂钩所在的平面互相垂直，以满足U型挂钩挂在背包背负平面上翼型调节件220，圆环挂钩被固定扣331固定的结构要求。

本装置通过传动系统210使背包本体100尽可能与地面保持静止，随着人体行走或者奔跑时重心的变化，蓄能装置的弹簧被拉伸和收缩，当背包本体100相对于背板盒300运动时，以背包本体100相对于背板盒300向下运动为例，背包本体100带动背包盒200中的第一齿条 211向下运动，第一齿条211与变速齿轮组啮合，带动变速齿轮组转动，具体为，左侧的变速齿轮组逆时针转动，右侧的变速齿轮组顺时针转动，同时，由于变速齿轮组与第二齿条212啮合，左右两侧的变速齿轮组带动齿条板向上运动，蓄能装置中的弹簧伸长，将背包本体100运动做功进行储存。最终效果即为，背板盒300与人体一起上下运动时，将背包的上下起伏运动时候的加速度力，通过变速齿轮组和蓄能装置转换为弹簧的形变力，再通过弹簧的形变力将背包本体100 维持在与地面相对静止的状态，从而使负重背包的重力加速度力变为平缓甚至消除，更好的保护人体脊椎。由于背包本体100与地面却是相对静止的，保证了负载不会跟随人体一起上下运动，造成惯性力对人体产生冲击使人体感到疲惫。

综上，本发明公开了一种背包，用于解决用户负重运动过程中背包的上下运动加速度变化带来的冲击体感问题，同时也解决了现有的减负背包质量重，且传动结构对各部件的强度要求过高、减负效果不好或不易实现以及质量差等问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有蓄能装置的悬浮减负背包，所述背包包括背包本体，背包盒，背板盒，传动系统和蓄能装置；

其特征在于，所述传动系统随所述背包盒运动；

所述蓄能装置的一端与所述传动系统连接，所述蓄能装置的另一端与所述背板盒连接；

所述蓄能装置的在蓄能过程和放能过程中发生长度改变，以使所述背包盒和所述背板盒相对运动或相反运动。

2.如权利要求1所述的背包，其特征在于，所述蓄能装置包括：

预装弹簧，设置在所述蓄能装置的中部位置，用于在静态时维持所述传动系统和所述背板盒之间的距离；

特制弹簧，设置有多个，且对称的设置在所述预装弹簧的两侧，由中间向边缘分布的特制弹簧的弹力系数依次递增。

3.如权利要求2所述的背包，其特征在于，所述特制弹簧包括：

第一连接件，所述第一连接件设置在所述蓄能装置的一端，用于连接所述蓄能装置和所述传动系统，且由中间向边缘分布的所述特制弹簧的第一连接件的长度依次递增；

第二连接件，所述第二连接件设置在所述蓄能装置的另一端，用于连接所述蓄能装置和背板盒。

4.如权利要求3所述的背包，其特征在于，所述蓄能装置还包括：

特制弹簧安装板，所述特制弹簧安装板包含多个固定扣、限位槽与螺母套，所有固定扣设置在特制弹簧安装板底部，呈直线等距分布，每根特制弹簧对应一个固定扣与限位槽，所述特制弹簧的主体设置在所述限位槽的内部；

所述第二连接件为圆环挂钩，所述圆环挂钩由所述固定扣固定。

5.如权利要求4所述的背包，其特征在于，所述固定扣可在所述限位槽上改变高度，或可拆卸的连接于所述限位槽，从而改变有效连接的特制弹簧的数量。

6.如权利要求3所述的背包，其特征在于，所述传动系统包括：

翼型调节件，所述翼型调节件的上沿为由中间向边缘逐渐向下倾斜的边沿，所述上沿上设置有多个凹槽，所述凹槽呈直线等距分布，每根特制弹簧对应一个凹槽；

所述预装弹簧的一端连接在所述翼型调节件的下沿；

所述第一连接件为U型挂钩，所述U型挂钩可活动的挂在所述凹槽上。

7.如权利要求3所述的背包，其特征在于，所述第一连接件所在的平面和所述第二连接件的所在平面互相垂直。

8.如权利要求2所述的背包，其特征在于，各个由中间向边缘分布的特制弹簧的弹力系数以1.2至1.5倍依次递增。

9.如权利要求2所述的背包，其特征在于，所述特制弹簧的最大有效拉伸长度大于或等于不受力时特制弹簧主体长度的2.5倍。

10.如权利要求6所述的背包，其特征在于，所述凹槽的底部设置控制套，所述U型挂钩卡合在所述控制套内。

Images