集成式儿童安全座椅性结构设计实践研究

集成式儿童安全座椅性结构设计实践研究

摘要经过调查，目前中国现在的儿童安全座椅的使用率非常低，大多数人认为儿童安全座椅价格昂贵，安装复杂，使用的时间短等问题，而忽视了这一安全措施。基于此背景，本文以现有集成式的儿童安全座椅为基础，从座椅高度的调节，头枕的调节，腰部的约束，安全带的调节四个方面进行研究设计，旨在提高儿童安全座椅的安全性与实用性。

关键词集成式；儿童安全座椅；多功能调节

1 引言

根据最近的调查显示，交通事故中大多数的受伤害人群中儿童所占的比例为92.83%，也就是说平均每天有60多个儿童会受到交通事故的危害。调查这其中的原因，绝大部分是由于儿童乘车安全措施做得不好引起的，就目前儿童乘车的方式进行调查发现：大部分儿童是由家长搂抱坐在后座椅（图1.1所示）[1]。当车在行驶的过程中突然加速，减速或者发生碰撞时，在惯性的作用下家长不仅不能保护好自身的安全，反而还会把怀中的孩子抛出去，造成交通事故。据世界卫生组织统计，每年有18万以上的15岁以下儿童死于道路交通事故，数十万的儿童致残[2]。

据调查发现：正确使用儿童约束系统，包括儿童安全座椅和儿童安全带，能有效降低交通事故发生时车内儿童死亡率。发达国家儿童乘员约束系统的使用比例超过90%，而我国这个比例还不足1%[3]。本文针对这一现象，对儿童安全座椅进行改善设计，旨在提高儿童安全座椅使用的方便性和舒适性，来提高儿童安全座椅的使用率，减少儿童在交通事故中的伤害。

2 儿童安全座椅现状分析

2.1 我国儿童乘车的安全措施

“目前，发达国家儿童乘员约束系统的使用比例超过90%，而我国这个比例不足1%。”全国政协委员、国家食品安全风险评估中心副主任严卫星在接受记者采访时表示。这就说明几乎极少有人使用儿童安全座椅。而且我国对儿童安全措施以及防护也只是处于前期，虽然也出台了相应的法规，但是实施力度不够，可能是因为儿童安全座椅的安装不方便，大多数的家长认为拆装座太过麻烦，小孩子也不方便，或者是价格比较昂贵，一般都是上千元，不能够适合于广大家庭以及缺少一些技术方面的问题，缺少相应的检测设备等原因（如图2.1所示）。

总之，儿童的安全问题是主要的问题，我国不仅要普及儿童安全座椅的乘坐观念，同时还需要从设计上出发，提高儿童安全座椅的乘坐舒适性和使用方便性。

2.2 集成式儿童安全座椅的开发现状

（1）儿童安全座椅定义及作用

由于儿童的身体生长速度较快，普通的汽车儿童安全座椅无法达到适合于所有的儿童，最先的汽车儿童安全座椅，根据欧洲法规给出的定义是：能够固定在机动车辆上，由带卡扣的安全带组件或者是柔韧性的部件，调节机构，附件等组成的儿童安全防护系统。可与附加装置如可携式童床，婴儿提篮，辅助性座椅，或防护物等组合而成。在汽车突然发生碰撞或者减速的情况下，减缓对儿童的冲击力和限制儿童的身体移动来减少对他们的伤害，确保儿童的乘车安全。

而现在的集成式的儿童安全座椅的定义是：儿童安全座椅设计成车的一部分，并永久的成为车辆的一部分。这样一来，就会很好的解决儿童安全座椅的安装问题，同时让人们更能充分地利用儿童安全座椅，来保证孩子的安全。

（2）集成式儿童安全座椅的现状分析

比较传统的儿童安全座椅只有部分调节功能，或者是安装不方便等其他问题，而集成式儿童安全座椅可以有效地解决这些问题，虽说现在的普及率还不是很大，但是当人们真正了解它时定会迅速增长。集成式儿童安全座椅有它的优势，比如说：不需要安装，节省了后座的空间，可调节度高，适用范围更广等优点。当然，它也有缺点，有的设计的让成人做起来不舒服，有的在调节方面有问题，有的安全保护性能不高等。只有把这些座椅的优点都结合在一起才能更好地运用儿童安全座椅。

2.3 典型的儿童安全座椅分析

（1）大众PASSAT整体式增高坐椅

大众PASSAT的儿童安全座椅是适合于新一代设计理念，适合的年龄段也比较广泛，它的设计能有效地保护儿童的头部和颈部，并且能够使儿童始终保持一个安全的坐姿，他的设计通过侧面可调节的尺寸，来适应不同体型的儿童，但是它需要装上侧向的缓冲架才可以有效地保护儿童的头部，当拆下缓冲架时，就可以当成人座椅一样使用。还有一点就是它装在后座椅的侧边，不能有效避开安全气囊，座椅中间没有有效的利用。

（2）DAHL混合型座椅

DAHL HYBRID SEAT这种儿童安全座椅可以安装在校车上，可以灵活的运送孩子回家等，也不会浪费司机的时间，可以提高效率，而且变回成人座椅的速度也很快，但是对儿童的安全约束不够好。

（3）V olvo集成式儿童安全座椅

这种座椅是采用了一体化的设计方式，并且具有双阶段的增高座椅，如图所

示，座椅可以调节两级，这样儿童在使用安全带后不至于卡到脖子。但是对于儿童的头部不能有很好的调整。

3 集成式儿童安全座椅的新结构设计

3.1 儿童安全座椅设计思路

为了能够将每一个座椅的优点都尽可能的结合到一起，最后达到的效果是集成式的设计，但又有有效的保护措施。既要能适合成人乘坐，又能适合儿童乘坐，并且可以有效地保护儿童的安全。从四个方面入手，第一：座椅的增高；第二：头枕的调节；第三：腰部的调节；第四：安全带的调整。

3.2 儿童安全座椅设计方案

此方案是将儿童安全座椅置于中间，这样可以有效的利用空间，设计主要包括四个方面，第一：座椅的增高；第二：头枕的调节；第三：腰部调节；第四：安全带的调整。

（1）座椅高度的调节机构

本机构是通过直流减速机，传动机构，剪叉杆系机构导轨滑块机构四部分组成，其中，传动机构是利用丝杠螺母副机构来实现的，其工作原理是：通过电动机带动螺杆空转，从而把动力传动给了螺母，螺母产生移动且不发生旋转，接着把动力传给了滑块，滑块通过在滑槽里滑动，使得与它相连的剪叉杆实现上下的升降，从而达到座椅可以调节的目的，并且再次过程中采用了双螺母机构，使第一个螺母实现力的传动，与它相连的螺母起到自锁的效果，这样就可以在任何位置停放，适合更多年龄段的儿童。具体如图3.2所示：

1.滑槽

2.剪叉杆

3.滑块

4.螺母

5.螺杆

（2）头枕的调节

头枕是通过两边可折叠，中间固定来实现头部的保护，运用了双锁止机构以及会弹合铰链机构，可以采用记忆性合金或者是支撑杆从而达到头枕不同位置的调节，在汽车突然加速、减速或者碰撞的过程中也能起到对头部和颈部的保护效果。图3.3和图3.4分别是折叠前后的状态。

（3）腰部的调节

腰部调节和头枕的调节用的是同一个原理，只是腰部的转动幅度会比头枕的大，以此来保护腰部，可以通过腰部的调整来使儿童的坐姿始终保持安全的状态。

（4）安全带的调整