儿童安全座椅

Harbin Institute of Technology

产品设计课程设计

儿童安全座椅的设计

——汽车儿童安全座椅创意设计大赛

院 系： 机电学院工业设计系 班 级： 1108201 设 计 者： 徐星 学 号： 1110820120 指导教师： 周岩、付雁平 设计时间： 2014.6.3~20 设计评价：

哈尔滨工业大学工业设计系

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目 录

1．概述................................................................................................................. 1

1.1设计背景及产品现状............................................................................. 1 1.2 相关产品分析........................................................................................ 5 1.3设计定位................................................................................................. 7 2．设计方案分析................................................................................................. 7

2.1 设计方案的提出.................................................................................... 7 2.2 方案确定及可行性分析........................................................................ 9 3．详细设计......................................................................................................... 9

3.1 主要细节设计........................................................................................ 9 3.2 关键结构设计...................................................................................... 10 3.3 色彩与材料设计.................................................................................. 10 4．设计作品的特点........................................................................................... 11

4.1设计作品创新性................................................................................... 11 4.2设计作品安全性及舒适性................................................................... 11 4.3技术可实施性....................................................................................... 11 5．设计总结....................................................................................................... 11 6．附录............................................................................................................... 12

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1．概述

1.1设计背景及产品现状

汽车儿童安全座椅是现代汽车上越来月强调使用的座椅设备，在很大的程度上保证了在发生紧急情况下，儿童的伤亡几率大幅的下降。

乘坐汽车是11岁以下儿童旅行的重要途径，他们中大部分都很安全的完成了旅行，可是不幸的是，有些则不是。

当汽车碰撞时，车速会带来有严重的影响，通常一般的影响就是造成车内或

车外的人们受到伤害或死亡。

每年在英国这样的汽车儿童座椅普遍使用的发达国家，大约有15名0岁和

11岁之间的儿童在乘车时死亡，约225人严重受伤，超过5000人轻伤。 正确使用儿童约束系统会阻止许多这些的死亡和伤害发生。

下表是，馆于2010年英国儿童在车祸时的伤亡统计。 死亡 重伤 轻伤 合计

《中国汽车社会蓝皮书》：中国75.66%汽车未装儿童安全座椅；43.12%家长

0 – 4 岁 5 – 7 岁 8 – 11 岁 7 82 1499 1588 3 64 1319 1386 4 80 2140 2224 乘车时怀抱儿童；10.05%家长认为安全气囊能保护儿童。这都是交通事故中儿童受伤的主要原因。

据美国媒体报道，在中国，仅有约1％的汽车装有儿童安全座椅。公众安装儿童安全座椅的意识很差。社科院数据显示，约40％的家长在没有安全座椅的情况下让孩子坐前排。世界卫生组织说，这种座椅能在交通事故中降低脖子和脊

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椎承受的压力，把死亡率降低70％。2012年，中国年在交通事故中死亡的儿童人数近乎美国的3倍，在交通事故中受伤者更是不计其数。所以说关注儿童安全是及其重要的。自儿童的安全被关注之后，安全座椅也经历了一系列的发展。主要有以下的几个过程：

最早的儿童安全座椅诞生于1963年，是由沃尔沃公司设计制作的，开发设计儿童安全座椅的灵感来自于航天器中的宇航员座椅，这种座椅可以承受太空舱升空和降落时产生巨大力量，从而使宇航员免受伤害。沃尔沃公司根据这一原理，提出了后向式儿童安全座椅的概念。

起初的儿童安全座椅结构单一，只是通过后向乘坐对儿童进行保护，当时也出现了5点式安全带，但是却没有对儿童进行侧面保护的结构。基于对儿童乘车事故的调查数据，人们逐渐认识到侧面保护对儿童安全的重要性，开始对儿童安全座椅进行不断的改进，在儿童头部、身体两侧及小腿部位都添加了反弹护垫，背部着力面更加柔软舒适，从而可以对儿童进行全方位的保护。同时，适应不同年龄段儿童体型的安全座椅也相继出现。

儿童安全座椅首先在欧美等发达国家得到了发展，特别是20世纪80年代以来，欧美等国家相继出台相关的法规，强制儿童乘车时必须使用汽车儿童安全座椅，汽车儿童安全座椅因此得以迅速发展和普及，产品也逐步从泡沫制品向多元化新材料制品发展。

截至21世纪初，在欧洲，汽车儿童安全座椅的普及率已非常高，就像骑摩托车需要带头盔一样自然，儿童安全座椅甚至已成为一些整车出厂的必备辅件。在中国，儿童安全座椅的普及程度还处在初级阶段。

在不断发展，分类也不断也多了起来。

1、适用于新生儿到15个月的儿童（或体重在2.2公斤-13公斤之间的婴儿） 0-4岁的安全座椅这种安全座椅适用于从新生儿到15个月的婴儿（或体重在2.2公斤-13公斤之间的婴儿）。这类儿童安全座椅一般都装有可摇摆的底部，且还有把手，可作手提篮用。

2、适用于新生儿到4岁儿童（或体重在2.2公斤-18公斤之间的小孩）

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其设计同时提供两种功能：先用于新生儿到9个月的婴儿，然后改成用于9个月的婴儿到4岁的儿童。这种座椅虽然没有摇摆、便携以及与手推车合用的功能，但可固定在车内并能长久使用。如果您想省点钱的话，这是个不错的选择。

这种座椅在使用上特别要注意，新生儿到9个月的婴儿需要反向安装座椅，9个月到4岁的新生儿需正向安装，但正向安装有两个必要条件：第一是儿童体重在9公斤以上；第二儿童可以自己做起来，两者缺一不可。

3、适用于1岁到4岁儿童（或体重在9公斤-18公斤之间的小孩） 这种儿童用汽车安全座椅，设计简单，没有前者座椅那么多复杂的功能，适合大的幼儿使用。

4、适用于1岁到12岁儿童（或体重在9公斤-36公斤之间的小孩） 这类安全座椅是一种有趣的组合产品，既是一种专为蹒跚学步儿童（年龄从1到4岁）准备的座椅，又可拆除座椅本的安全带而直接使用大人的安全带，可用至12岁。您亦无需更换其它汽车安全座椅垫了。这种产品的缺点在于，1岁和12岁的儿童个头差别相当大，所以对较小婴儿来说不会太舒适。

5、适用于3岁到12岁儿童（或体重在15公斤-36公斤之间的小孩）的汽车安全座椅

与分类5汽车安全座椅垫不同的是，3岁-12岁的儿童安全座椅，比汽车安全座椅垫有更多的侧面和头部保护。头枕的高度是随着儿童身高调高的，可以使用到儿童身高为145公分的高度。头枕侧面有安全带的引导孔，可以确保安全带远离脖子。

其次在面料上，也采用了几乎一致的材料，当然新材料也不断的创新加入儿童安全座椅的队伍。

座椅面料

作为一项安全配置，安全座椅的制作十分考究，面料触感很平滑，一般采用透气网眼制作工艺，利于人体排汗，保持皮肤干爽，另外部分产品还使用了阻燃材料，防止了意外发生时的二次伤害。

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填充物

安全座椅需要承受一定的冲撞力，所以除了本身结构外，填充物的选用也很重要。伪劣产品大都使用发泡塑料，无论是功能性还是环保型都不达标。而目前高质量的座椅都选择了一种名为“ESP”的热塑性填充物料，虽然与“电子助力转向”的缩写一样，但功能大相径庭，它具有很好的缓冲、抗震、隔热、保温等作用。

安全座椅的安装方式，基本分为几种： 车载安全带固定

一般用于提篮座椅，这种安全座椅不带ISOFIX功能，或者车主的汽车本身不带ISOFIX接口的，使用3-12岁阶段的安全座椅，这种情况，安全座椅就不再固定，直接放到汽车座位上，孩子坐到安全座椅上，系上车载安全带就可以了。

这种不能固定的儿童安全座椅，很多人会觉得不安全，其实这就像成人系安全带一样，有了儿童安全座椅，孩子才可以使用车载安全带，而且安全座椅有安全带导向装置，头枕高度可调节，确保安全带远离脖子，有的安全座椅上面是带有红色的月牙扣的，红色的月牙扣是宝宝18公斤以后，使用汽车安全带的时候，将汽车安全带固定在宝宝肩部，防止勒着宝宝脖子。在国内销售的很多儿童安全座椅都是只支持这种固定方式。

ISOFIX装置固定

ISOFIX接口ISO FIX(International Standards Organization FIX)儿童安全座椅固定系统，是欧洲从1990年开始设计实施的一种针对儿童安全座椅接口的标准。目前（2013年）在欧洲地区销售的车型上都会将这个接口作为标准配置，在国内也有一部分合资汽车厂家提供了这种接口的配置。该配置的特点就是具有两个与儿童座椅进行硬链接的固定接口。

latch固定

LATCH是“Lower Anchors and Tethers for Children”的简称，中文翻译起来很生硬，叫做“儿童使用的下扣件和拴带”，从2002年9月1日开始，美国便规

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定几乎所有种类的轿车必须提供 LATCH系统的儿童安全座椅固定方式。它与欧洲标准的ISO FIX固定方式最大的区别是连接方式并不是硬链接而是同时挂钩方式连接，并且固定点比ISO FIX多一个，一共三个。

ISOFIX和latch显而易见的区别是，前者更多的是金属杆连接，后者是软带子链接。ISOFIX也有软带子链接的，如康科德的Transformer X-BAG ，BELLELI的马西姆等。ISOFIX是兼容于LATCH的，也就是说有LATCH接口的一定也可以装ISOFIX接口的座椅，但是只有ISOFIX接口的就不能使用LATCH接口的儿童座椅（因为缺少一个固定点）。

1.2 相关产品分析

1、婴儿使用的儿童座椅，这类婴儿只能够倒放在汽车里，而且这类的儿童安全座椅常常体积较小，而且会与其他的推车类的项目进行结合。而且具有一定的可调节仰角。一般情况下是一个提篮的结构，便于父母的移动。

2、稍稍较大的儿童使用，其设计同时提供两种功能：先用于新生儿到9个月的婴儿(需要反向安装座椅)，然后改成用于9个月的婴儿到4岁的儿童(需正向安装，但正向安装有两个必要条件：第一是儿童体重在9公斤以上；第二儿童可以自己坐起来，两者缺一不可)。这种座椅虽然没有摇摆、便携以及与手推车合用的功能，但可固定在车内并能长久使用。

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3、这类儿童安全座椅不使用安全带进行固定，在前方做一些稍微可以分散撞击压力的东西，保证这类婴儿的骨骼不会受到过于集中的效应。

4、孩子当成长到父母认为不需要使用儿童座椅的程度时，但事实上也需要进行一定的保护，所以出现这样底下增高的产品，提供安全的坐姿。和汽车原有的安全带捆绑在一块，较为节俭，但是比较实用。

5、考虑到安全座椅的体积较大，在车内不使用时会占用很大的地方，沃尔沃公司研制了一种非常好的充气座椅。传统的儿童座椅普遍重量在10公斤左右，如果是带有钢架等附件的座椅甚至会达到20公斤的重量，对于强壮的男士来说这也不是个轻松的数字，另外重量大也是很多购买儿童安全座椅的家长朋友的苦衷之一，而便携充气式儿童安全座椅的重量不足5公斤，安装和搬运工作会轻松很多。

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6、这时的儿童安全座椅不仅仅只是一个产品，已经很好地和整个汽车结合在一块，非常方便，便于调节，但是价格一般较高。产品具有唯一性，没有其他的产品与之相匹配。

1.3设计定位

考虑到现有的安全座椅，安装方式一般较为繁琐，要将安全带按照一定的方式捆绑，一般的车主常常为此而烦恼。

这次的设计点是为了简化儿童座椅的安装方式，抛弃原有的儿童座椅的复杂方式，将产品直接插在座椅上，利用卡扣进行连接，或者为了减少儿童座椅在碰撞时造成过突然的撞击力，在儿童座椅的一部分方向上做滑轨的设计。

一方面也改变安全带的使用，方式，改进安全带的形状，给儿童更好的保护。

2．设计方案分析

2.1 设计方案的提出

方案1

方案1是给婴幼儿使用的安全座椅，形状设计成提篮的样子，最后是整个提手是可以伸长的，当把安全座椅放在汽车上时，提手可以放下来，最后支在汽车底部，以固定安全座椅。

方案2

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在安全座椅上设置一个滑轨，当收到撞击后，利用滑轨的移动减少突然

的撞击力，到达一定的距离弹簧开始起作用，缓慢释放整个能量。整个撞击过程会变得较为柔和。

方案三

儿童安全座椅一般都有外壳，导致整个安全座椅的重量变得很有分量，

座椅简化外壳，将整个安全座椅利用和后靠背座椅结合的方式简化安装的方式，而且可以大多数的车型都适用这个安全座椅。

方案四

改变安全带的形状，传统的安全带对孩子的受力不均匀，所以在最后，

常常使儿童从座位上甩出来，通过这个新式的安全带，使儿童的颈部收到一定的保护。

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方案五

改变传统的安装方式，直接将后部座椅拉开，直接将安全座椅插在整个

部件卡扣上，安装及其方便，当需要取下时，通过座位底下的按钮可以松开卡扣并使整个座椅方便取下。

2.2 方案确定及可行性分析

在综合五个方案之后，以及整个产品的合理性，安全带的方式在整个设计上不太符合真个汽车安全座椅的设计，在摇篮的安全座椅上，一个可支撑支架在体量上做不到很好的稳固作用。第二个简化整个安装大小以合适所有的汽车，可能在安全方面达不到原有的安全座椅的设计。

3．详细设计

3.1 主要细节设计

整个外壳采用一体化的设计，适用于4-10岁的孩子，底部有一个可以翻开的结构，是用来进行插接的卡扣装置，安全座椅呃背部有一个方便提手的凹槽。安全座椅主要的减缓冲击的部分是几个大块，便于生产和安装，儿童的固定方式是使用五点式安全带连接。座椅还有一个便于更换和安装安全带的小座椅。

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3.2 关键结构设计

整个安全座椅的结构部分是整个转轴和整个安全座椅和底部座椅的卡扣设计，卡扣用三个相对独立的相同式样的卡扣设计，所以能保证座椅的稳定性和撞击的安全性。在座椅的底部还使用底座卡扣的开关，当需要取下整个安全座椅时，翻开蓝色的开关即可轻松取下安全座椅。

3.3 色彩与材料设计

在色彩上采用相对鲜艳的色彩，以吸引儿童或者是车主的购买欲望，在整个安全座椅的材料上，主要的在外壳周边的材料使用的是防火的软材料，表面再用和汽车座椅差不多的发亮的皮革材料。外壳采用高强度的聚乙烯材料，表面抛光处理。小座椅采用容易清理的尼龙材料，安全带使用的也是高强但是具有一定强度的尼龙材料。

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4．设计作品的特点

4.1设计作品创新性

整个设计简化了整个安全座椅的安装方式，插接卡扣的方式结构设计在了作为底部，是一个隐藏的空间，不影响座椅的使用。

4.2设计作品安全性及舒适性

在安全性上，卡扣连接的方式采用三个相对独立的刚性连接，而且每个都有锁死的机构，保证卡扣结合的牢固性。上部采用成熟的五点安全带的设计，有两层厚度完全达标的缓冲垫，既保证座椅的安全性又能保证舒适性。座椅的材料也选择不会过热的材料，保证儿童在座椅包围下的清爽。

4.3技术可实施性

在结构的可行上，只需要改变座椅的结构，倘若作为一个标准的安装方式就能够很好的做到体积紧凑和成本的降低，卡扣和锁死机构已经相当的成熟，所以在技术上是非常可行的。

5．设计总结

通过整个设计的流程，熟悉整个安全座椅的结构方式和标准化的配置，和中国所面临的基本的国情，所以在这个基本成熟的安全座椅上进行产品的再设计是非常需要开阔的设计。在细节的设计上，很考验整个设计者对结构的把握和材料的使用加工方式的熟悉。

其次整个长时间的设计，能够较为全面考虑各个方面的问题，并进行逐步的修改，最后到整个结构产品的成型。这个一系列的产品设计流程是非常重要的。

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6．附录

附图1 不同角度渲染图

a)仰视图 b)俯视图

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c)主视图 d)后视图

e)左视图 f)右视图

附图2 六面视图

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附图3 爆炸图

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