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带发电装置的多模式悬浮背负系统及带有该悬浮背负系统的背包

文献发布时间:2023-06-19 12:21:13


带发电装置的多模式悬浮背负系统及带有该悬浮背负系统的背包

技术领域

本申请涉及一种背负装置,具体涉及一种带发电装置的多模式悬浮背负系统及带有该悬浮背负系统的背包。

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户外活动,背包静置不动时,背包施加在身体上的力等于背包的重量,但当背着背包行走或奔跑时,背包会随着人体重心的移动上下震动,震动过程中施加在身体上的峰值力相对于静止不动时显著增加,增加人体的负重,不利于户外的负重行走。悬浮背负系统包括背带载体、负载载体和连接背带载体和负载载体的悬浮连接模块,背带载体连接背带,负载载体连接背囊,在悬浮连接模块的作用下,背囊可随负载载体可沿背带载体上下震动,可有效缓冲行走过程中负重对人体的压力。

例如,公开号为CN 110720737A的中国发明专利申请文献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。

但现有的悬浮背负系统大多模式单一。另一方面,户外行动中,往往需要携带便携式电子产品,电子产品通常需要二次充电,现有技术中也存在带发电功能的背包,但存在发电效率低或机构复杂增加背负系统重量等问题。

发明内容

本申请提供一种带发电装置的多模式悬浮背负系统,悬浮减压效果好,发电装置结构精巧且发电效率高,背负系统模式多变。

带发电装置的多模式悬浮背负系统,包括滑动配合的背带载体和负载载体;还包括悬浮连接模块、平衡调节模块发电模块和模式选择模块;

所述悬浮连接模块包括弹力绳和多个定滑轮,所述多个定滑轮设置于负载载体和背带载体之间并安装于背带载体或负载载体上,所述多个定滑轮分别布置于沿背带载体和负载载体相对滑动方向的两端,所述弹力绳的一端为悬浮端并固定于负载载体上、另一端为固定端并依次绕过多个定滑轮后与所述平衡调节模块相连;

所述发电模块包括安装于所述背带载体上的发电离合器、发电机和齿轮组,所述发电离合器与其中一个安装于背带载体上的定滑轮可离合连接,所述齿轮组连接发电离合器和发电机;

所述模式选择模块包括伸缩轴和限位孔,所述限位孔和伸缩轴分别设置于背带载体和负载载体上,所述伸缩轴具有插入限位孔内的第一状态和脱离限位孔的第二状态且可在第一状态和第二状态之间转换。

定滑轮的机械力通过发电离合器和齿轮组传动,定滑轮与发电离合器的传动齿轮之间闭合连接时,进行机械能传动,发电机发电,当定滑轮与发电离合器的传动齿轮断开时,发电机停止发电。

背负系统在模式选择模块的作用下可实现悬浮或非悬浮的模式选择,伸缩轴轴向运动伸入限位孔内,将负载载体与背带载体锁定,背负系统进入非悬浮模式,伸缩轴反向运动脱离限位孔,解除负载载体与背带载体的锁定,背负系统进入悬浮模式。限位孔和伸缩轴分别设置于背带载体和负载载体均可,即可以选择将限位孔设置于负载载体上、伸缩轴安装于背带载体上,也可以选择将限位孔设置于背带载体上、伸缩轴安装于负载载体上。

模式选择模块与发电模块之间可独立运行也可协同配合,在协同配合方式下,背负系统在模式选择模块的作用下处于悬浮模式时,调节发电模块使其发电离合器与定滑轮之间处于闭合连接,发电模块启动,将定滑轮转动的机械能转换成电能;背负系统在模式选择模块的作用下处于固定模式时,调节发电模块使其发电离合器与定滑轮之间断开连接,发电机停止发电。

以下还提供了若干可选方式,但并不作为对上述总体方案的额外限定,仅仅是进一步的增补或优选,在没有技术或逻辑矛盾的前提下,各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合,还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的,所述发电离合器包括:

传动齿轮,与与之相连的定滑轮同轴布置且可离合连接;

第一弹簧,设置于所述传动齿轮与定滑轮之间;

第一旋钮,位于所述背带载体外侧且与所述传动齿轮同轴布置,所述第一旋钮与定滑轮分别位于传动齿轮的两侧,所述第一旋钮的内侧面带有沿第一旋钮的周向呈斜面的第一斜面导轨,所述第一斜面导轨的两端均带有第一周向限位槽;

支撑柱,设置于所述背带载体外侧表面上并与所述第一旋钮的第一斜面导轨抵接配合;

连接轴,依次贯穿所述第一旋钮、背带载体、传动齿轮和对应定滑轮,所述第一旋钮、传动齿轮和定滑轮均与连接轴转动配合,所述连接轴的两端均带有轴向限位件。

转动第一旋钮的过程中,在第一斜面导轨、支撑柱的配合受力作用下,连接轴可沿轴向运动:正向转动第一旋钮,第一旋钮向外侧移动,拉动连接轴向第一旋钮侧移动,连接轴带动定滑轮轴向运动,定滑轮与传动齿轮锁紧,同时压缩第一弹簧,实现定滑轮与传动齿轮的闭合连接,连接轴轴向锁紧,通过传动齿轮和齿轮组对定滑轮的动力进行传动,发电机发电;反方向转动第一旋钮,斜面导轨与支撑柱的配合受力作用下第一旋钮向内侧移动,连接轴轴向释放,在弹簧的回复力下推动定滑轮,使得定滑轮与传动齿轮断开,发电机停止发电。第一旋钮在转动过程中,第一弹簧的行程至少保持与第一斜面导轨坡度形成的轴向行程差一致,或者略大于斜面坡度形成的轴向行程差。

可选的,与传动齿轮连接的定滑轮的轴向一端带有与该定滑轮同轴的连接部,所述传动齿轮与定滑轮连接的面上带有与连接部适配的适配槽;所述连接部靠近传动齿轮的一端内部带有与所述适配槽贯通的安装内腔,所述第一弹簧置于该安装内腔中,所述第一弹簧的一端抵接安装内腔底部、另一端抵接适配槽底部;所述第一弹簧穿套于连接轴上;所述第一弹簧为碟片弹簧。

可选的,所述连接部与适配槽之间设有周向限位件;所述周向限位件包括设置于连接部端部的定位凸起和设置于适配槽底部的定位凹槽,所述定位凸起与所述定位凹槽在连接部与适配槽闭合连接时相适配。

可选的,所述传动齿轮与背带载体之间设置安装垫片;所述连接轴包括螺纹配合的第一连接件和第二连接件;所述第一连接件和第二连接件的自由端端部均带有所述轴向限位件。

可选的,所述背负载体上设置一对所述支撑柱,两个支撑柱以连接轴轴心呈轴对称布置;所述第一旋钮内设置一对所述第一斜面导轨,两个第一斜面导轨以第一旋钮的轴心呈中心对称布置,每个第一斜面导轨的两端均设置第一周向限位槽;每个支撑柱与对应的一个第一斜面导轨配合。

可选的,所述发电离合器与靠近弹力绳悬浮端的定滑轮可离合连接,且该定滑轮安装于背带载体上。

进一步可选的,所述定滑轮设置三个且均安装于背带载体上,沿弹力绳的固定端至悬浮端分别为第一定滑轮、第二定滑轮和第三定滑轮,所述第一定滑轮和第三定滑轮位于背带载体上靠近顶部处,所述第二定滑轮位于背带载体上靠近底部处且所述第二定滑轮位于第一定滑轮和第二定滑轮之间;所述发电模块与第三定滑轮可离合连接。

可选的,所述发电模块还包括与发电机连接的控制板。

进一步地,所述控制板为PCB板。通过PCB板与外部待充电设备连接,通过PCB板将发电机输出的交流电整流,转化成直流电后输出给待充电设备。

可选的,所述齿轮组的放大倍率为60~80倍;所述齿轮组至少包括一个输入齿轮和一个输出齿轮,所述输入齿轮与传动齿轮齿合连接,所述输出齿轮与发电机的转子轴连接。

可选的,所述限位孔位于负载载体上,所述伸缩轴安装于背带载体上;所述伸缩轴贯穿所述背带载体并与所述限位孔同轴安装,所述伸缩轴的一端可插入或脱离所述限位孔、另一端为施力端。

进一步可选的,所述模式选择模块还包括:

转动安装于所述背带载体上且轴向限位的第二旋钮,所述第二旋钮的内侧面带有沿第二旋钮的周向呈斜面的第二斜面导轨,所述第二斜面导轨与所述伸缩轴的施力端抵接配合,所述第二斜面导轨的两端设置第二周向限位槽;

套设于所述伸缩轴上的第二弹簧,所述伸缩轴上且靠近施力端处设置弹簧挡片,所述第二弹簧的一端与弹簧挡片抵接、另一端与背带载体抵接。

可选的,所述背带载体上设有相对于背带载体外表面向内凹陷的凹槽,所述伸缩轴贯通该凹槽底部安装,所述伸缩轴的施力端及弹簧挡片均位于该凹槽内,所述弹簧与背带载体抵接的一端抵接该凹槽底部。

可选的,所述背带载体上设置与背带载体固定连接的安装轴,所述旋钮同轴穿套于该安装轴上并与安装轴转动配合;所述旋钮的内侧边缘以背带载体的外表面为支撑面。

可选的,所述模式选择模块设置于靠近悬浮背负系统底部的侧边处。

可选的,所述平衡调节模块包括安装于背带载体上的双向棘轮机构和由所述双向棘轮机构同步带动的卡盘,所述卡盘带有供所述弹力绳绕置的环形卡槽,所述弹力绳紧配合装入该卡盘的环形卡槽内。

作为一种紧配合的优选方案,可选的,所述环形卡槽内相对的两个内侧壁上沿环形卡槽的周向交错布置卡块;所述卡块与弹力绳接触的面上带有与弹力绳适配的弧形槽。通过错位布置的卡块将弹力绳卡入环形卡槽内,使卡盘与弹力绳之间不相对运动。

可选的,所述双向棘轮机构包括:

固定于所述背带载体上的定位轴;

依次套设于所述定位轴上并与定位轴转动配合的调节扳手和棘轮,所述调节扳手包括扳手头和扳手手柄,所述扳手头安装于所述定位轴上,所述卡盘套设于定位轴上且与棘轮之间同轴并相对固定连接以同步转动;

转动安装于所述扳手头上的拨动棘爪,所述拨动棘爪的一端与所述棘轮的棘齿接触配合;

转动安装于所述背带载体或扳手头上且与所述拨动棘爪的另一端相互配合的第一扭簧;

转动安装于所述扳手头上且与所述拨动棘爪间隔一定角度布置的限位棘爪,所述限位棘爪的一端与所述棘轮的棘齿接触配合;

转动安装于所述背带载体或扳手头上且与所述限位棘爪的另一端相配合的第二扭簧;

固定于所述扳手头上的调节柱,所述调节柱位于拨动棘爪和限位棘爪之间,用于在向其中一个方向拨动调节扳手时向所述限位棘爪施力以使限位棘爪脱离棘轮;

以及安装于所述定位轴上用于限定调节扳手、棘轮和卡盘轴向运动的紧固件。

弹力绳收紧过程:拨动调节扳手的手柄,使得拨动棘爪给棘轮施力以使棘轮转动,带动卡盘同步转动,收紧弹力绳;弹力绳放松过程:反方向拨动调节扳手的手柄,调节扳手转动至调节柱与限位棘爪抵接以向限位棘爪施力,使限位棘爪脱离棘轮,棘轮在定滑轮端弹力绳的拉力作用下反向转动,带动卡盘同步反向转动,使弹力绳放松。

可选的,所述紧固件包括紧固环和紧固螺帽,所述紧固环套设于定位轴上且与所述卡盘抵接,所述紧固螺帽与定位轴端部可拆卸连接。

可选的,所述棘轮上与卡盘连接的一面设置定位孔,所述卡盘上与棘轮连接的一面设置与定位孔配合的轴柱。轴柱伸入定位孔内限制棘轮和卡盘相对运动。所述棘轮和卡盘也可为一体结构。

可选的,所述背带载体上还设有弹力绳管,所述弹力绳的固定端绕过卡盘后穿入该弹力绳管内;所述背带载体上且沿弹力绳自卡盘穿入弹力绳管的路径上设置弹力绳导向卡扣。

可选的,所述背带载体的侧面带有供所述扳手手柄穿过的避让孔。扳手手柄穿过避让孔延伸处背带载体外,便于操作。

可选的,所述背带载体与负载载体之间设有相互配合的滑动组件;所述滑动组件包括设置于所述背带载体上的滑轨和设置于所述负载载体上且与滑轨滑动配合的导向滑轮;所述背带载体的底端设置有用于限定负载载体下滑行程的限位器。

可选的,所述背带载体上设置背带快拆接口;所述负载载体上设置负载快拆接口;所述负载载体上还设置负载加强束缚点;所述背带载体和负载载体上均设置减重孔。

本申请还提供一种背包;所述背包包括背囊、背带和所述的多模式悬浮背负系统,所述背带与多模式悬浮背负系统的背带载体连接,所述背囊与多模式悬浮背负系统的负载载体相连。

与现有技术相比,本申请至少具有如下有益效果之一:

(1)采用弹力绳和滑轮组的设计可延长弹力绳的长度,增强悬浮连接模块的缓冲能力,提高背负系统的减压功能,进一步提高人体负重行走时的稳定性;

(2)本申请的悬浮背负系统在户外行走过程中,可自发电;

(3)本申请的发电模块发电效率高;

(4)本申请的发电模块设计精巧,重量轻,可减轻背负负担;

(5)负载载体与背负载体之间的模式可自由选择且可与发电模块协同配合;

(6)本申请的悬浮背负系统的悬浮振幅可调;

(7)本申请通过双向棘轮机构与与之配合的卡盘调节弹力绳的弹力,方便快捷。

附图说明

图1和图3为本申请背负系统不同角度的整体结构示意图;

图2为图1所示角度的分体结构示意图;

图4为图3所示角度的分体结构示意图;

图5为图4中背带载体部分的结构示意图;

图6为图4中所示发电模块的整体结构示意图(未显示支撑柱部分);

图7为图6所示发电模块中的发电离合器部分的结构示意图;图8为图7所示的B向视图;

图9为图8所示A-A向剖视图;

图10为图6~9中所示第一旋钮的结构示意图;

图11为图9中所示连接轴的结构示意图;

图12为图6所示的发电模块与背带载体之间的装配示意图;

图13为图2中所示模式选择模块的装配示意图;

图14为图13中第二旋钮与伸缩轴的配合示意图;

图15为图13和图14中所示第二旋钮的结构示意图;

图16为图1所示角度去掉第二旋钮部分的结构示意图;

图17为图2、图4和图5中所示平衡调节模块的分体结构示意图;

图18为图17中棘轮和卡盘的配合结构示意图;

图19为图17所示平衡调节模块的组装结构示意图;

图20为图19中部分组件的组装结构示意图;

图21和图22为平衡调节模块在背带载体中的装配示意图。

图中所示附图标记如下:

10、背带载体;11、背带快拆接口;12、滑轨;13、限位器;14、第二扭簧安装点;20、负载载体;21、弹力绳固定口;22、导向滑轮;23、负载快拆接口;24、负载加强束缚点;

30、悬浮连接模块;31、定滑轮,31a、连接部,31b、安装内腔;32、弹力绳;33、弹力绳管;34、弹力绳导向卡扣;

40、发电模块;41、第一旋钮,41a、第一斜面导轨,41b、第一周向限位槽;42、传动齿轮,42a、适配槽;43、齿轮组;44、发电机;45、连接轴,45a、轴向限位件,45b、第一连接件,45b、第二连接件,46、第一弹簧;47、垫片组件;48、支撑柱;49、安装板;

50、模式选择模块;51、第二旋钮,51a、第二斜面导轨,51b、第二周向限位槽;52、伸缩轴;53、弹簧挡片;54、第二弹簧;55、限位孔;56、凹槽;57、安装孔;

60、平衡调节模块;61、调节扳手;62、棘轮,62a、定位孔;63、卡盘,63a、轴柱,63b、环形卡槽,63c、卡块;64、紧固环;65、定位轴;66、紧固螺帽;67、拨动棘爪;68、第一扭簧;69、调节柱;610、限位棘爪;611、第二扭簧。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

为了更好地描述和说明本申请的实施例,可参考一幅或多幅附图,但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本申请的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。

需要说明的是,当组件被称为与另一个组件“连接”时,它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。

如图1~图5所示,一种带发电装置的多模式悬浮背负系统,包括背带载体10、负载载体20、悬浮连接模块30、发电模块40、模式选择模块50和平衡调节模块60。负载载体20与背带载体10之间滑动配合,背带载体用于装载背带,负载载体用于装载负载。

悬浮连接模块30用于使负载载体及背囊在人行走或奔跑过程中上下震动,减小负重对人体肩部的压力,悬浮连接模块30包括弹力绳32和多个定滑轮31,多个定滑轮31设置于负载载体20和背带载体10之间,定滑轮31分别安装于背带载体10或负载载体20上,至少保证其中一个定滑轮安装于背带载体上,多个定滑轮分别布置于沿背带载体和负载载体滑动方向的两端,背负系统处于使用状态中时负载载体沿背带载体上下滑动,因此,也可理解为多个定滑轮分别安装于背带载体或负载载体的上端和下端,位于上端的定滑轮与位于下端的定滑轮交错布置,弹力绳32的一端为固定端,该固定端安装于背带载体10上,弹力绳32的另一端为悬浮端,悬浮端依次绕过多个定滑轮31后与平衡调节模块60相连,平衡调节模块60用于调节弹力绳的弹力。

悬浮连接模块的减压原理:

人在行走或奔跑时,重心位移曲线可近似于正玄曲线,当负重向下移动时,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。悬浮背负系统可使与负载载体连接的负载产生的振幅始终小于人体重心的振幅,相当于减小负载相对于地面的上下运动,近似于负载悬浮在地面上跟随人体移动,以减小人体对负载所做的机械功,同时也可缓和行走时背带给人体肩部的冲击载荷。采用弹力绳和滑轮组的设计可延长弹性体的长度,增强悬浮效果,提高背负系统的减压功能,进一步提高人体负重行走时的稳定性。

发电模块40用于将负载载体上下运动的机械能转化为电能,可为便携式电子产品充电,发电模块40包括安装于背带载体10上的发电离合器、齿轮组43和发电机44,发电离合器与其中一个安装于背带载体上的定滑轮耦合安装,与该定滑轮闭合连接时进行机械能传动,发电机发电,与该定滑轮断开时传动终止,发电机停止发电,齿轮组43连接发电离合器和发电机,用于倍数放大定滑轮的转速。

发电模块的工作过程:

发电模块通过发电离合器、齿轮组及发电机将负载上下运动的机械能转化为电能,以给相关移动电子设备充电。发电离合器的传动部件与定滑轮闭合连接时进行传动以使发电机发电、与定滑轮分离时断开传动,发电机停止发电。

设置发电离合器,与悬浮连接模块的定滑轮可离合连接,可根据使用者需求对发电模式进行选择,即选择发电或不发电,当不需要充电时断开发电机,保护发电模块的元件,可延展各元件的使用寿命;设置齿轮组对定滑轮的转速进行倍速放大,提高发电效率。

本申请的发电模块与弹力绳定滑轮组合的悬浮连接模块耦合连接,定滑轮转动的圈数可随运动幅度增加而增加,发电效率更好,同时本申请的发电模块结构精巧,重量轻,整体性好。

模式选择模块50包括伸缩轴52和限位孔55,限位孔和伸缩轴分别设置于背带载体和负载载体上,即限位孔设置于负载载体上、伸缩轴设置于背带载体上,或者限位孔设置于背带载体上、伸缩轴设置于负载载体上,伸缩轴具有插入限位孔的第一状态和脱离限位孔的第二状态且可在第一状态和第二状态之间切换。

背负系统在模式选择模块50的作用下可实现悬浮或非悬浮的模式选择,伸缩轴52轴向运动伸入限位孔55内,将负载载体20与背带载体10锁定,背负系统进入非悬浮模式,伸缩轴52反向运动脱离限位孔55,解除负载载体20与背带载体10的锁定,背负系统进入悬浮模式。

模式选择模块50与发电模块40之间可协同配合,该协同配合方式下,背负系统在模式选择模块的作用下处于悬浮模式时,调节发电模块40使其发电离合器与定滑轮31之间处于闭合连接,发电模块40启动,将定滑轮转动的机械能转换成电能;背负系统在模式选择模块的作用下处于固定模式时,调节发电模块40使其发电离合器与定滑轮31之间断开连接,发电机停止发电。

在另外的实施方式中,悬浮模式下,如不需要发电也可主动断开发电模块;非悬浮模式下定滑轮不转动,没有机械能的传动,也可不断开发电模块。

作为发电离合器的一种实施方式,如图6~图11所示,发电离合器包括:第一旋钮41、支撑柱48、传动齿轮42、连接轴45和第一弹簧46,传动齿轮42与安装于背带载体上的其中一个定滑轮31同轴且可离合连接,第一旋钮41位于背带载体外侧且与传动齿轮42同轴布置,传动齿轮42与定滑轮31均位于背带载体内侧(即背带载体与负载载体之间),定滑轮31、传动齿轮42、背带载体、第一旋钮41在垂直贯穿背带载体的方向上依次布置。

第一旋钮41和定滑轮31之间可离合连接,第一弹簧46设于定滑轮31和传动齿轮42之间;支撑柱48位于背带载体10的外表面上,与第一旋钮41相互配合,第一旋钮41内侧面带有与支撑柱48接触配合的第一斜面导轨41a,该斜面导轨的两端均带有第一周向限位槽41b。第一斜面导轨41a沿旋钮的周向呈斜面,也可以理解为导轨表面距离旋钮内侧边缘所在平面之间的高度沿旋钮周向由浅至深分布,在旋钮的轴向上形成落差。

连接轴45依次贯穿第一旋钮41、背带载体10、传动齿轮42和定滑轮31,连接轴45的两端均带有轴向连接件45a,第一旋钮41、传动齿轮42和定滑轮31均与连接轴45转动配合,即第一旋钮41、传动齿轮42和定滑轮31均可绕连接轴转动,连接轴可轴向移动。连接轴两端的轴向限位件至少具有如下两个作用:第一、用于限制连接轴45轴向移动时两端滑脱出第一旋钮41或定滑轮31;第二、作为连接轴轴向运动时的受力部件。

转动第一旋钮时,第一旋钮内侧的斜面导轨、支撑座上的支撑柱以及第一弹簧之间配合,连接轴45可沿轴向运动,调节定滑轮与传动齿轮的离合状态:正向(通常情况下为顺时针方向)转动第一旋钮41,第一旋钮内的斜面导轨由深至浅(也可以理解为导轨表面距离第一旋钮内侧边缘所在平面的高度由高至低)与支撑柱抵接,由于支撑柱固定不动,第一旋钮41向外侧移动,拉动连接轴45向第一旋钮41侧移动,连接轴45带动定滑轮31轴向运动,定滑轮31与传动齿轮43锁紧,同时压缩第一弹簧46,实现定滑轮31与传动齿轮43的闭合连接,此时连接轴45轴向锁紧即轴向无移动空间,通过传动齿轮42和齿轮组43对定滑轮31的动力进行传动,发电机44发电;反方向(通常情况下为逆时针方向)转动第一旋钮41,第一旋钮内的斜面导轨由浅至深(也可以理解为导轨表面距离旋钮内侧边缘所在平面的高度由低至高)与支撑柱抵接,由于支撑柱固定不动,连接轴45轴向释放,第一弹簧复位,推动定滑轮31,使得定滑轮31与传动齿轮42断开,同时拉动第一旋钮41向内侧移动,发电机44停止发电。

第一旋钮在转动过程中,第一弹簧的行程至少保持与第一斜面导轨斜面坡度形成的行程差一致,或者略大于斜面坡度形成的行程差。

第一旋钮41内的第一周向限位槽41b用于在旋钮转动到位后与支撑柱配合,以限制第一旋钮在无外力作用下周向转动,转动到位后支撑柱滑入对应限位槽,对旋钮进行周向限位,在无外力作用下,旋钮不会自发转动。

传动齿轮42与定滑轮31之间可离合连接,一种具体的连接方式,参见图9,定滑轮31与传动齿轮42连接的一端带有与定滑轮同轴的连接部31a,传动齿轮42与定滑轮31连接的一面上带有与传动齿轮42同轴的适配槽42a,连接部31a与适配槽42a相适配,用于定滑轮与传动齿轮之间的可离合连接。连接部31a内且靠近传动齿轮的一端内部设置安装内腔31b,安装内腔31b与适配槽42a相贯通,第一弹簧46置于该安装内腔31b中,第一弹簧的一端抵接安装内腔31b的底部,第一弹簧的另一端抵接适配槽42a的底部。

第一弹簧用作使定滑轮与传动齿轮断开时的施力部件,定滑轮与传动齿轮锁紧连接时第一弹簧处于压缩状态,第一旋钮向内侧移动释放连接轴时,第一弹簧弹力释放,推动定滑轮使定滑轮脱离传动齿轮,作为第一弹簧的一种具体实施方式,第一弹簧46可选择碟片弹簧,套设于连接轴45上。

第一旋钮转动,拉动连接轴向外移动时,定滑轮与传动齿轮在第一旋钮与连接轴的拉动力作用下可实现锁紧,定滑轮与传动齿轮之间在锁紧状态下即可实现同步转动,一种更优选的实施方式中,在定滑轮的连接部与传动齿轮的适配槽之间设置周向限位件(图中未标出)。作为周向限位件的一种具体实施方式,周向限位件包括设置于连接部端部的定位凸起和设置于适配槽底部的定位凹槽,定位凸起与定位凹槽在连接部与适配槽闭合连接时相适配。用于在定滑轮与传动齿轮闭合连接时进一步限制定滑轮与传动齿轮42相对运动,进一步加强定滑轮与传动齿轮42的同步运动。在其他的实施方式中,定位凸起和定位槽的位置也可交换。

发电模式:第一旋钮与背带载体上的支撑柱配合受力,第一旋钮向背带载体方向轴向移动,往外拉动连接轴,使定滑轮的连接部嵌入传动齿轮的适配槽中,同时压缩第一弹簧,将定滑轮和传动齿轮锁紧(此时第一弹簧处理压缩状态),负载载体上下运动,弹力绳同步伸缩运动,带动定滑轮转动,定滑轮带动传动齿轮转动,传动齿轮带动齿轮组转动,齿轮组带动电机运动从而发电。

不发电模式:转动第一旋钮,在第一旋钮内斜面导轨的作用下第一旋钮向负载载体方向轴向移动,同时第一弹簧的弹力释放(第一旋钮转动释放的行程由第一弹簧回复缓冲),推动定滑轮使定滑轮的连接部脱离传动齿轮的适配槽,断开传动。

为了方便离合器与背带载体之间的贴合安装,一种优选的实施方式中,在传动齿轮42与背带载体之间设置垫片组件47,垫片组件根据具体安装空间进行选择。

为了增强离合器的调节稳定性,一种优选的实施方式中,背负载体10上设置一对支撑柱48,两个支撑柱以连接轴轴心呈轴对称布置;与之相应的,第一旋钮内设置一对第一斜面导轨,两个第一斜面导轨以第一旋钮的轴心呈中心对称布置,每个第一斜面导轨的两端均设置第一周向限位槽(参见图10)。每个支撑柱与对应的一个第一斜面导轨配合。

连接轴45连接定滑轮31、传动齿轮42、背带载体10和旋钮41,连接轴在外力作用下可轴向运动,连接轴的两端均带有轴向限位件45a,作为连接轴的一种具体实施方式,如图11所示,连接轴包括同轴布置的第一连接件45b和第二连接件45c,第一连接件和第二连接件之间同轴连接且螺纹配合,远离螺纹连接的另一端均带有盖帽,盖帽即构成轴向限位件45a。该实施方式的连接轴便于各部件的组装和拆卸。

发电离合器可与任一一个安装于背带载体上的定滑轮进行耦合安装,一种更优选的实施方式中,发电离合器与靠近弹力绳悬浮端的定滑轮可离合连接,且该定滑轮安装于背带载体10上。距离连接负载载体端(即悬浮端)最近的定滑轮,弹力绳的运动幅度最大,该定滑轮的转速更快,发电模块发电效率更高。

定滑轮分布于背带载体和负载载体之间并安装于背带载体或负载载体上,一种实施方式中,参见图5,定滑轮设置3个且均安装于背带载体10上,沿弹力绳32固定端至悬浮端路径上,定滑轮依次为第一定滑轮、第二定滑轮和第三定滑轮,其中第一和第三两个定滑轮位于背带载体上靠近顶端处、第二定滑轮位于背带载体上靠近底端处,第二定滑轮位于第一定滑轮和第三定滑轮中间,发电离合器与第三定滑轮耦合安装。弹力绳的固定端安装于第二定滑轮边上;负载载体上靠近底端处设置弹力绳固定口21,弹力绳的悬浮端与该弹力绳固定口固定连接。该排布方式下,有利于发电模块发电功率的最大化。

齿轮组可采用常规方式进行布置,一种实施方式中,齿轮组至少包括一个输出齿轮和一个输出齿轮,输入齿轮与传动齿轮齿合连接,输出齿轮与发电机的转子轴连接。齿轮组的放大倍率为60~80倍。

为便于发电机的电能输出以及与待充电设备的连接,发电模块还设置控制板(图中为示出),控制板优选PCB板,控制板与发电机44连接,用于对发电机输出的交流电进行整流并转化直流电输出。

参见图6,为便于齿轮组43、发电机44及控制板的安装,发电模块还设置安装板49,齿轮组、发电机和控制板均可按常规方式安装于该安装板49上,发电机和齿轮组分别位于安装板的两侧,控制板设置于发电机侧,与发电机之间电连接。发电模块40与背带载体10之间的装配方式参见图2、图4和图12,安装板49与背带载体之间固定连接,发电离合器的第一旋钮和传动齿轮分别位于背带载体两侧并由连接轴贯穿背带载体同轴连接,发电机外还可设置封装罩壳。本申请的发电模块设计精巧,重量轻,看减轻背负负担。

大部分情况下负载需要在悬浮连接模块的作用下实现减压,在一些特定的情况下也可能需要将负载相对于背带载体固定,因此,本申请的背负系统还包括模式选择模块50,作为模式选择模块的一种具体实施方式,模式选择模块50包括伸缩轴52和限位孔55,限位孔和伸缩轴分别设置于背带载体和负载载体上,伸缩轴具有插入限位孔的第一状态和脱离限位孔的第二状态且可在第一状态和第二状态之间切换。

限位孔和伸缩轴分别设置于背带载体和负载载体上,即限位孔设置于负载载体上、伸缩轴设置于背带载体上,或者限位孔设置于背带载体上、伸缩轴设置于负载载体上均可。一种实施方式中,限位孔55位于负载载体20上,限位孔55的轴向垂直于负载载体20的滑动方向,负载载体可沿背带载体上下滑动,因此也可以理解为限位孔水平设置,伸缩轴52安装于背带载体上,一种实施方式中,伸缩轴52贯穿背带载体10且与限位孔55同轴安装,伸缩轴52的一端可插入或脱离限位孔55,伸缩轴52的另一端为施力端。

伸缩轴在外力作用下轴向运动以插入或脱离限位孔,实现负载载体与背带载体的锁定或解除锁定。伸缩轴要实现轴向运动,需向其施加动力,作为向伸缩轴施力的一种实施方式,模式选择模块还包括第二旋钮51和第二弹簧54,第二旋钮51转动安装于背带载体上,并在轴向上限位,即该旋钮可转动但不发生轴向位移,第二旋钮51的内侧面带有沿该旋钮的周向呈斜面的第二斜面导轨51a,第二斜面导轨与伸缩轴的施力端抵接配合;伸缩轴上且靠近施力端处设置弹簧挡片53,第二弹簧54套于伸缩轴上,第二弹簧的一端与弹簧挡片53抵接、另一端与背带载体20抵接。

正向转动旋钮51过程中,由于旋钮轴向不动,第二旋钮内侧的斜面导轨与伸缩轴配合,以向伸缩轴施力,将伸缩轴51压入限位孔55内,同时压缩第二弹簧54,负载载体和背带载体锁定,该模式下负载载体和背带载体之间呈相对固定模式;反向转动旋钮51,斜面导轨51a向伸缩轴的轴向释放空间,第二弹簧54回弹,使伸缩轴52脱离限位孔55,锁定解除,该模式下负载载体和背带载体之间呈悬浮滑动模式。

第二斜面导轨在第二旋钮内侧沿旋钮周向由浅至深(即导轨表面距离第二旋钮内侧边缘所在平面的高度由低至高)分布(参见图15),顺时针或逆时针转动旋钮时,第二斜面导轨的不同深度处与伸缩轴的施力端配合。作为第二斜面导轨的一种具体实施方式,当顺时针转动第二旋钮51时,由于该旋钮轴向不动,第二斜面导轨51a由深至浅与伸缩轴52抵接配合,迫使伸缩轴52向负载载体侧轴向位移,插入限位孔55内,伸缩轴52处于第一状态(如图13和图14所示);逆时针转动旋钮时,第二斜面导轨51a由浅至深与伸缩轴52抵接配合,第二斜面导轨51a向伸缩轴52的轴向释放一定空间,第二弹簧54回弹,使伸缩轴52脱离限位孔55,锁定解除,伸缩轴52切换至第二状态。在其他的实施方式中,第二斜面导轨与图14和图15中所示的深浅分布方向相反,此时,逆时针转动旋钮,压迫伸缩轴进入限位孔内,顺时针转动旋钮时,伸缩轴在弹簧回弹下脱离限位孔。

第二旋钮转动到位后需对第二旋钮进行周向限位,限制第二旋钮在无外力作用下自发旋转,一种优选的限定方式,第二斜面导轨51a的两端设置第二周向限位槽51b。伸缩轴52的施力端端部滑入第二周向限位槽51b内,实现第二旋钮51与伸缩轴52的周向限位。在其他的实施方式中,第二旋钮也可通过其他方式进行周向限位,例如在第二旋钮上及背带载体外表面的对应位置上设置相互配合的限位件,通过第二旋钮和背带载体上限位件的配合进行周向限位;也可将两种限位方式配合使用。

伸缩轴52贯穿背带载体安装,一种实施方式中,背带载体20上设有凹槽56(参见图16),该凹槽相对于背带载体的外表面向内凹陷,伸缩轴52贯通该凹槽底部安装,伸缩轴的施力端及带有弹簧挡片的部分位于该凹槽56内,第二弹簧54的一端与弹簧挡片53抵接、另一端与该凹槽56底部抵接。

第二旋钮与背带载体之间转动连接,转动第二旋钮的过程中,第二旋钮以背带载体表面为支撑,通过其斜面导轨向伸缩轴施力,一种实施方式中,背带载体10上且靠近凹槽56处设置安装孔27,安装轴(图中未标识)通过该安装孔与背带载体固定连接,第二旋钮51同轴穿套于该安装轴上并与安装轴转动配合,第二旋钮内侧边缘所在面以背带载体表面为支撑,安装轴上带有轴向限位帽以限制旋钮轴向运动。

模式选择模块50可设置于背负系统竖向边框处的任一高度处,一种实施方式中,模式选择模块50设置于靠近悬浮背负系统底部的侧边处。

平衡调节模块60用于调节弹力绳的弹力,可由多种调节方式实现,例如转轴机构、棘轮机构等,一种实施方式中,平衡调节模块60采用步进式调节机构,进一步地,平衡调节模块60包括安装于背带载体10上的双向棘轮机构和由双向棘轮机构同步带动的卡盘63,卡盘带有供弹力绳绕置的环形卡槽63b,弹力绳紧配合装入该卡盘的环形卡槽内。紧配合可理解为卡盘转动时弹力绳可随着卡盘的转动卡入或脱离环形卡槽,卡盘固定不动时弹力绳卡入环形卡槽内且与环形卡槽之间不会相对滑动。

作为双向棘轮机构的一种实施方式,双向棘轮机构如图17~图20所示,包括:调节扳手61、棘轮62、定位轴65、拨动棘爪67、第一扭簧68、调节柱69、限位棘爪610和第二扭簧611。定位轴65固定于背带载体10上,定位轴垂直于背带载体的内表面安装,调节扳手61、棘轮62和卡盘63依次套装于定位轴65上并与定位轴转动配合,调节扳手61包括扳手头和扳手手柄,扳手头安装于定位轴上,扳手手柄延伸出背带载体外以便于操作,通过安装于定位轴69上的紧固件限制调节扳手61、棘轮62和卡盘63沿定位轴轴向运动。

调节扳手61与棘轮62之间可相对转动,棘轮62与卡盘63之间相对固定,棘轮与卡盘同步转动,卡盘63内带有环绕卡盘周向的环形卡槽63b,弹力绳62绕过卡盘63并装入该环形卡槽内,与卡槽之间紧配合;拨动棘爪67转动安装于调节板手的扳手头上,拨动棘爪67的一端与棘轮62的棘齿接触配合,拨动棘爪67的另一端与第一扭簧抵接配合,第一扭簧68转动安装于扳手头或背带载体上,该扭簧的其中一个端部与拨动棘爪的端部抵接配合、另一个端部固定于扳手头或背带载体上。如图16所示的实施方式中,第一扭簧安装于扳手头上,并与拨动棘爪配合给拨动棘爪提供受力点。限位棘爪610转动安装于扳手头上并以定位轴为圆心与拨动棘爪67间隔一定角度,限位棘爪的一端与棘轮的棘齿接触配合,限位棘爪610的另一端与第二扭簧抵接配合,第二扭簧转动安装于扳手头或背带载体上,第二扭簧的其中一个端部与限位棘爪端部抵接配合,如图18和图20所示的实施方式中,第二扭簧安装于背带载体上,即如图21所示的第二扭簧安装点14处。扳手头上且位于拨动棘爪与限位棘爪之间设置调节柱69,调节柱69垂直固定于扳手头上,当向其中一个方向拨动调节扳手,调节扳手转动至调节柱与限位棘爪抵接后继续施力使限位棘爪脱离棘轮。

作为紧配合的一种具体实施方式,环形卡槽内相对的两个内侧壁上沿环形卡槽63b的周向交错布置卡块63c;卡块与弹力绳接触的面上带有与弹力绳适配的弧形槽。通过错位布置的卡块63c将弹力绳卡入环形卡槽63b内,实现弹力绳与环形卡槽之间的紧配合,使卡盘与弹力绳之间不相对运动。

弹力绳收紧过程:拨动调节扳手的手柄,使得拨动棘爪给棘轮施力以使棘轮转动,带动卡盘同步转动,收紧弹力绳;弹力绳放松过程:反方向拨动调节扳手的手柄,调节扳手转动至调节柱与限位棘爪抵接以向限位棘爪施力,使限位棘爪脱离棘轮,棘轮在定滑轮端弹力绳的拉力作用下反向转动,带动卡盘同步反向转动,使弹力绳放松。

紧固件用于限制调节板手、棘轮及卡盘的轴向运动,一种具体的实施方式中,紧固件包括紧固环64和紧固螺帽66,紧固环64套设于定位轴上且与卡盘63抵接,紧固螺帽66与定位轴65端部可拆卸连接。

棘轮62转动带动卡盘63同步转动,作为棘轮与卡盘相对固定的一种具体实施方式,棘轮32上设置定位孔62a,卡盘63上设置与定位孔62a配合的轴柱63a,轴柱63a伸入定位孔62a内以限制棘轮和卡盘相对运动。在其他的实施方式中,棘轮与卡盘之前也可一体设置。

弹力绳32的固定端绕过卡盘后带有一段可自由调节的弹力绳段,一种实施方式中,为使该段弹力绳更好的收纳于背负系统中,背带载体上还设有弹力绳管33,弹力绳32绕过卡盘后穿入该弹力绳管33内;背带载体上且沿弹力绳32自卡盘63穿入弹力绳管33的路径上设置弹力绳导向卡扣36,在调节过程中更好的对弹力绳进行导向。

调节弹力绳的弹力时,通过其扳手手柄进行操作,为方便对其扳手手柄进行操作,一种实施方式中,背带载体10的侧面带有供扳手手柄穿过的避让孔(图中未标识)。扳手手柄穿过避让孔延伸处背带载体外,便于操作。

在其他的实施方式中,悬浮调节模块50也可采用如CN 110720737A中的减震调节机构。

为了更好的发挥悬浮连接模块的悬浮能力以及更好的调节弹力绳的弹力,一种实施方式中,平衡调节模块60设置于背带载体10上的靠近底部处;弹力绳的悬浮端固定于负载载体20上的靠近底部处,即弹力绳的固定端和悬浮端均安装于背负系统的靠近底部处。与之对应的,弹力绳管水平设置于背带载体上靠近顶部处,弹力绳的固定端绕过平衡调节模块的卡后竖向延伸至穿入弹力绳管中,弹力绳导向卡扣34分布于平衡调节模块与弹力绳套管入口之间的弹力绳段上。

背带载体与滑动载体之间滑动配合,背带载体与负载载体之间设有相互配合的滑动组件,滑动组件可通过多种方式实现,一种实施方式中,滑动组件包括设置于背带载体上的滑轨12和设置于负载载体上且与滑轨滑动配合的若干导向滑轮22。导向滑轮22成对设置,滑轨卡入两个导向滑轮之间可沿滑轨滑动,滑轨设置于背带载体两个竖向侧边上,负载载体上对应的两个竖向侧边从背带载体两侧以包边的形式从背带载体的两侧与滑轨连接,导向滑轮成对布置于负载载体的侧边内侧,滑轨卡入导向滑轮对之间,实现背带载体与滑动载体的滑动配合。

为进一步加强负载载体和背负载体的强度,背带载体上设置辅助滑轨,辅助滑轨位于背带载体的内表面上,竖向布置,负载载体内表面上且与该辅助滑轨对应处间隔布置导向滑轮对,该导向滑轮对的轴向垂直于背带载体的内表面,辅助滑轨卡入导向滑轮对之间,进一步加强负载载体与背负载体的滑动稳定性。

负载载体沿导轨上下滑动,一种实施方式中,在背带载体内侧的底端设置限位器13,限位器用于对负载载体的下滑行程进行限位,限位器可以设置为相对于背带载体的内表面向外突出的凸块。

为了方便背带及负载在背负系统上的安装,背带载体上设置背带快拆接口11;负载载体上设置负载快拆接口23。进一步地,负载载体上还设置负载加强束缚点24,用于加强负载的固定连接。

为减轻整个背负系统的重量,在确保背负系统承载力的前提下,背带载体和负载载体上均设置减重孔。

一种背包,包含背带、背囊和如前所述的背负系统,背带与悬浮背负系统的背带载体10连接,背囊与悬浮背负系统的负载载体20相连。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术分类

06120113265143