阅读说明：本技术 一种可调式悬浮减压背负机构 (Adjustable suspension decompression backpack mechanism ) 是由 徐琳 朱子恒 毛熙瑞 杨灿 胡永康 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可调式悬浮减压背负机构,包括背负板、搭载板、减振悬挂机构和减振调节机构,背负板与搭载板滑动连接,背负板通过减振悬挂机构与搭载板连接,减振调节机构固定于背负板上,减振调节机构与减振悬挂机构连接,搭载板用于搭载背包或负重,背负板连接有背带；减振悬挂机构包括弹性带和多个滚轴机构,多个滚轴机构分别设置于背负板和/或搭载板的上端和下端,布置于背负板和搭载板之间,弹性带的一端与搭载板连接,弹性带的另一端依次绕过多个滚轴机构与减振调节机构连接,减振调节机构固设于背负板上。减少背负装置上下运动时对肩部的冲击,实现背包悬浮减压的功能,使人体背包状态下行走更加平稳。(The invention discloses an adjustable suspension decompression carrying mechanism which comprises a carrying plate, a vibration reduction suspension mechanism and a vibration reduction adjusting mechanism, wherein the carrying plate is connected with the carrying plate in a sliding manner; the damping suspension mechanism comprises an elastic belt and a plurality of roller mechanisms, the plurality of roller mechanisms are respectively arranged at the upper end and the lower end of the back plate and/or the carrying plate and are arranged between the back plate and the carrying plate, one end of the elastic belt is connected with the carrying plate, the other end of the elastic belt sequentially bypasses the plurality of roller mechanisms and is connected with a damping adjusting mechanism, and the damping adjusting mechanism is fixedly arranged on the back plate. The impact on the shoulders when the backpack device moves up and down is reduced, the function of suspending and decompressing the backpack is realized, and the human body can walk more stably under the backpack state.)

一种可调式悬浮减压背负机构

技术领域

本发明涉及人体穿戴设备技术领域，具体涉及一种可调式悬浮减压背负机构。

背景技术

背负作为一种普遍的负载运输方式，常用于野外求生、军警执勤、应急救援以及登山等活动，人体若使用普通背包背负重物长时间奔跑或快步行走，即使在重物质量不大的情况下也会导致肩部疲劳损伤等许多骨骼肌肉疾病，影响人体健康，使人感到过度劳累，严重影响使用者的正常活动。

根据文献可知，人体在奔跑时的重心位移曲线可近似为正弦曲线，当负重向下移动时时，人体对负重做功，同时负重将对人体肩部产生极大冲击载荷，并对其造成严重损伤。由此可见，回收负重向下移动时的能量更加有益于改善人体背负舒适性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种可调式悬浮减压背负机构，减少背负装置上下运动时对肩部的冲击，实现背包悬浮减压的功能，使人体背包状态下行走更加平稳。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种可调式悬浮减压背负机构，包括背负板、搭载板、减振悬挂机构和减振调节机构，背负板与搭载板滑动连接，背负板通过减振悬挂机构与搭载板连接，减振调节机构固定于背负板上，减振悬挂机构与减振调节机构连接，搭载板用于搭载背包或负重，背负板连接有背带；

减振悬挂机构包括弹性带和多个滚轴机构，多个滚轴机构分别设置于背负板和/或搭载板的上端和下端，布置于背负板和搭载板之间，弹性带的一端与搭载板连接，弹性带的另一端依次绕过多个滚轴机构与减振调节机构连接，减振调节机构固设于背负板上。

按照上述技术方案，背负板上设有滑轨，滑轨上设有滑块，滑块与搭载板连接，搭载板通过滑块沿滑轨上下移动。

按照上述技术方案，滑轨的个数为2个，竖直平行布置于背负板上。

按照上述技术方案，弹性带依次来回绕过布置于上端和下端的滚轴机构。

按照上述技术方案，多个滚轴机构分为5组，2组滚轴机构布置于背负板的上端，1组滚轴机构布置于背负板的下端，1组滚轴机构布置于搭载板的下端。

按照上述技术方案，每组滚轴机构均包括两个左右对称布置的滚轴机构。

按照上述技术方案，滚轴机构包括滚轮杆和两个底座，滚轮杆的两端分别与两个底座连接；底座固设于背负板和/或搭载板上。

按照上述技术方案，减振调节机构包括调节绳、转轴、转轴底座、单向轴承、单向轴承套和手柄，转轴通过转轴底座横向布置于背负板上，调节绳的一端缠绕于转轴，调节绳的另一端与弹性带连接，手柄设置于转轴的一端；

转轴上设有阶梯轴段，单向轴承套设于阶梯轴段上，单向轴承通过单向轴承套固设于背负板上，阶梯轴段包括依次沿轴向布置的大细轴段a和小细轴段b，当单向轴承套设于大细轴段a时转轴只能单向转动，当手柄驱动转轴纵向移动使单向轴承套设于小细轴段b时转轴能双向自由转动。

按照上述技术方案，弹性带与调节绳之间连接有套筒。

按照上述技术方案，每个弹性带对应设置有两个调节绳，两个调节绳对称布置于套筒的两侧，两个调节绳的上端与套筒连接，两个调节绳的下端分别缠绕于转轴上，同一弹性带连接的两个调节绳呈八字形布置。

按照上述技术方案，调节绳为尼龙绳。

按照上述技术方案，手柄与转轴之间连接有回位弹簧，回位弹簧提供回位力，使转轴在无外力作用下回位到大细轴段a上。

按照上述技术方案，转轴上设有卡簧；卡簧起轴向限位作用，防止转轴在回位弹簧的作用下回位时从转轴底座中脱出。

本发明具有以下有益效果：

在负重不同的情况下，通过减振调节机构调节弹性带长度来达到减振调节效果，能够使背包振幅始终小于人体振幅，从而减少背负装置上下运动时对肩部的冲击，实现背包悬浮减压的功能，使人体背包状态下行走更加平稳。

附图说明

图1是本发明实施例中可调式悬浮减压背负机构的结构示意图；

图2是本发明实施例中减振悬挂机构的结构示意图；

图3是图2的***示意图；

图4是图3的A向视图；

图5是本发明实施例中尼龙绳缠绕前减振调节机构的结构示意图；

图6是本发明实施例中尼龙绳缠绕后减振调节机构的结构示意图；

图7是本发明实施例中转轴的连接固定示意图；

图8是图7的***示意图；

图9是图8的B局部示意图；

图中，1-背包，2-背带，3-背负板，4-搭载板，5-减振悬挂机构，51-滚轴机构，511-底座， 512-滚轮杆，52-滑轨，53-滑块，54-弹性带，55-弹性带压片，56-套筒，57-尼龙绳，58-滑轨垫座，6-减振调节机构，61-转轴，62-转轴底座，63-单向轴承，64-单向轴承套，65-卡簧，66- 回位弹簧，67-手柄，a-大细轴段，b-小细轴段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图9所示，本发明提供的一个实施例中的一种可调式悬浮减压背负机构，包括背负板3、搭载板4、减振悬挂机构5和减振调节机构，背负板3与搭载板4滑动连接，背负板3通过减振悬挂机构5与搭载板3连接，减振调节机构固定于背负板上，减振调节机构与减振悬挂机构连接，搭载板4用于搭载背包1或负重，背负板3连接有背带2；

减振悬挂机构5包括弹性带54和多个滚轴机构51，多个滚轴机构51分别设置于背负板 3和/或搭载板4的上端和下端，布置于背负板3和搭载板4之间，弹性带54的一端与搭载板 4连接，弹性带54的另一端依次绕过多个滚轴机构51与减振调节机构6连接，减振调节机构6固设于背负板3上。

进一步地，背负板3上设有滑轨52，滑轨52上设有滑块53，滑块53与搭载板4连接，搭载板4通过滑块53沿滑轨52上下移动。

进一步地，滑轨52的个数为2个，竖直平行布置于背负板3上。

进一步地，弹性带54依次来回绕过布置于上端和下端的滚轴机构51，形成多个S型缠绕。

进一步地，多个滚轴机构51分为5组，2组滚轴机构51布置于背负板3的上端，1组滚轴机构51布置于背负板3的下端，1组滚轴机构51布置于搭载板4的下端。

进一步地，每组滚轴机构51均包括两个左右对称布置的滚轴机构51。

进一步地，滚轴机构51包括滚轮杆512和两个底座511，滚轮杆512的两端分别与两个底座511连接；底座511固设于背负板3和/或搭载板4上。

进一步地，减振调节机构6包括调节绳、转轴61、转轴底座62、单向轴承63、单向轴承套64和手柄67，转轴61通过转轴底座62横向布置于背负板3上，调节绳的一端缠绕于转轴61，调节绳的另一端与弹性带54连接，手柄67设置于转轴61的一端；

转轴61上设有阶梯轴段，单向轴承63套设于阶梯轴段上，单向轴承63通过单向轴承套 64固设于背负板3上，阶梯轴段包括依次沿轴向布置的大细轴段a和小细轴段b，当单向轴承63套设于大细轴段a时转轴61只能单向转动，当手柄67驱动转轴61纵向移动使单向轴承63套设于小细轴段b时转轴61能双向自由转动。

进一步地，弹性带54与调节绳之间连接有套筒56。

进一步地，，每个弹性带54对应设置有两个调节绳，两个调节绳对称布置于套筒56的两侧，两个调节绳的上端与套筒56连接，两个调节绳的下端分别缠绕于转轴61上，同一弹性带54连接的两个调节绳呈八字形布置。

进一步地，调节绳为尼龙绳57。

进一步地，手柄67与转轴61之间连接有回位弹簧66，回位弹簧66提供回位力，使转轴61在无外力作用下回位到大细轴段a上。

进一步地，转轴61上设有卡簧65；卡簧65起轴向限位作用，防止转轴61在回位弹簧66的作用下回位时从转轴底座中脱出。

本发明的工作原理：

如图1～图8所示，本发明提供一种可调式悬浮减压背负机构，包括背负板3、搭载板4、减振悬挂机构5、减振调节机构6。

背包1设置于搭载板4上，滑轨垫座58固定在背负板3上，背负板3通过滑轨垫座58与背带2相连接。2个滑轨52固定在4个滑轨垫座58上，并分别布置于背负板3的左右两侧。滑块53固定于搭载板4上，并嵌入滑轨52中，滑块53可沿滑轨52上下移动。

减振悬挂机构5包括底座511、滚轮杆512、滑轨52、滑块53、弹性带54、弹性带压片55、套筒56、尼龙绳57、滑轨垫座58。

其中滚轮杆512的两端分别***两个底座511当中，连同两个底座511一同固设于背负板3和搭载板4上构成滚轴机构51。背负板3上端有2个滚轴机构51，下端有1个滚轴机构51；搭载板4下端有1个滚轴机构51，且滚轴机构51均对称分布于背负机构的左右两侧。

弹性带54一端通过弹性带压片55固定在搭载板4上，然后依次S型缠绕在上下端的滚轴机构51上(详细说明见“弹性带缠绕结构示意图”)。弹性带54末端缠绕在套筒56外表面，尼龙绳57穿过套筒56，两端成角度地与转轴61连接。

减振调节机构6包括转轴61、转轴底座62、单向轴承63、单向轴承套64、卡簧65、回位弹簧66、手柄67。

转轴61与单向轴承63固定连接，单向轴承63与单向轴承套64固定连接，单向轴承套 64再通过下端的滚轴机构51固定在背负板3上，转轴底座62固定在背负板3上，卡簧66固定在转轴61上，保证转轴61只能向一侧进行轴向运动，固定零件的相对位置。回位弹簧67和转轴61是处于间隙配合，手柄67螺旋固定在转轴61的一端。

弹性带S型缠绕5圈的优势，如图4所示

由于两段弹性带54均对称分布与搭载板4的左右两侧，故以一侧弹性带54的缠绕进行说明，另一侧完全一致。

弹性带54的一端通过弹性带压片55固定在搭载板4上，然后向下绕过固定在搭载板4 下端的滚轴机构51，再向上绕过固定在背负板3上端的滚轴机构51，再向下绕过固定在背负板3下端的滚轴机构51，再向上绕过固定在背负板3上端的滚轴机构51，再向下缠绕在套筒 56的表面，最终由穿过套筒56的尼龙绳57连接在转轴61的相应孔位里。

由于人行走时的重心是上下起伏的，人体重心在上升时需要将背负的重物也一并提起，这就需要人体消耗一部分能量来对重物做了相应的机械功。这种可调式悬浮减压背负机构能使背包1产生的振幅始终小于人体重心的振幅，也就相当于，人在背负重物行走时，减小背包1相对于地面的上下运动，近似于背包1悬浮在地面上跟随人体移动，从而减小人体对背包1所做的机械功，同时也可缓和行走时背带2给人体肩部的冲击载荷。其中，这种S型缠绕5圈的缠绕方法，大大增加了弹性带的长度，而弹性带长度越长，背负机构的悬浮效果越明显，悬浮效果越明显，背负机构的减压功能就能够更好地表达出效果，也能够进一步地提高人体行走时的稳定性。

当弹性带伸缩带动背包1相对于背负板沿导轨上下移动，背包1可实现悬浮减压功能；当人体以正常速度行进时，背包1产生的振幅始终小于人体重心的振幅，以提高人体行走时的稳定性，同时弹性带的设置可缓和行走时背包1带给人体肩部的冲击载荷；可在多种行走工况下实现悬浮减压效果。

弹性带、尼龙绳和转轴之间的连接方式，如图5和图6所示

弹性带54末端缠绕在套筒56的外表面，尼龙绳57穿过套筒56，两端穿入转轴61的对应孔位并呈角度连接(如图5)，此结构对称分布与背负机构的左右两侧。

此设计可以有效地解决尼龙绳57竖直缠绕的堆叠问题。因为，若尼龙绳57竖直连接在转轴61上，当转轴61转动时，尼龙绳57会堆叠在一起，这样就减少了尼龙绳57缩短的长度。我们知道尼龙绳57通过套筒56与弹性带54连接，尼龙绳57缩短的长度就是弹性带54 的伸长的长度。弹性带54伸长量小，则弹力小，进而导致悬浮减压的效果差。

而此发明所设计的尼龙绳57与转轴61的连接方式是呈角度连接，并且尼龙绳57的两端是对称连接在转轴61上的。这样的结构设计可以使尼龙绳57在缠绕的过程中有规律的缠绕在转轴61上，从而有效地避免了尼龙绳57堆叠的问题，还可以缩减两个板子之间的间距防止堆叠后与两个板子有干涉，同时减少了弹性带54弹力的损失，进而增加了背负机构的悬浮减压效果。

减振调节机构作用原理，如图7～图8所示

单向轴承63与转轴61的配合，分为两种情况(如图9)。两者在大细轴段a位置配合为紧配合，此时单向轴承63只在一个方向上起作用，从而能起到回位锁死的功能；在小细轴段 b位置配合时，转轴61可以自由转动，能起到调节的作用。

假如说背包1因为载负的重物增加从而使搭载板4下移，使用者可以通过旋转手柄67带动转轴61旋转，单向轴承63的内侧与转轴61为紧配合，也是固定连接，两者之间也没有相对运动的关系。这一设计满足了转轴61的单方向旋转，而转轴61的单方向旋转可以保证尼龙绳57一直保持收缩状态，尼龙绳57缩短从而下拉弹性带54，弹性带54的拉力增加，可将搭载板4上移到平衡位置，从而抵消因重物增加导致的搭载板4下移。

假如说背包1因为载负的重物减少而使搭载板4上移。因为转轴61可以进行轴向方向的移动，所以可以通过手柄67将转轴61拉出，转轴61带动单向轴承63进行轴向移动。此时单向轴承63与转轴61的配合位置从大细轴段a位置的紧配合变为小细轴段b位置，使转轴可以自由无极转动，这种状态下的转轴61可以向着尼龙绳57放长的方向旋转，再配合手柄 67的旋转，即可将搭载板4调节到平衡位置。然后手柄68的微调节配合套在转轴61上的回位弹簧67，可使单向轴承63与转轴61重新回到大细轴段a位置的紧配合状态，从而使背负机构处于正常状态。这样就可根据负重质量无极调节负重与人体之间的位置，使其达到更好的背负效果。

综上所述，背负机构通过减振悬挂机构将背负板和搭载板连接，当背负装置运动时，滑块和滑轨在弹性带的作用下能够减少背负装置对肩部的冲击；减振调节机构连接背负板，减振调节机构与减振悬挂机构中的弹性带末端连接，在负重不同的情况下，通过调节无极减振调节机构的弹性带长度来达到减振调节效果。该装置能够使背包振幅始终小于人体振幅，从而减少背负装置上下运动时对肩部的冲击，实现背包悬浮减压的功能。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。