可转换为童车的儿童安全座椅设计

    范景旺　喻寅乔　刘健

    

    摘要：

    通过分析儿童汽车安全座椅的发展现状，提出了针对9个月-2周岁儿童的可转换为童车的儿童安全座椅设计方案，并针对此用户人群的生理、心理特点进行了产品的结构、色彩和材料设计，力求让儿童安全座椅不仅乘坐舒适、功能多变，更能发挥出最好的安全作用。

    关键词：

    儿童汽车安全座椅 儿童推车 创新设计

    1.儿童汽车安全座椅的发展现状

    随着我国私家车保有量的日益增多，儿童乘车的机率越来越高，儿童乘车安全已成为儿童社会安全隐患之一。由于儿童骨骼脆弱，反应慢，支撑力量小，无法成功地化解成人能够化解的各种小危险，儿童在乘车中更容易遭受伤害。儿童安全座椅，是一种为不同年龄段的儿童设计，能够有效保障儿童乘车安全的座椅。其主要作用是当汽车碰撞或突然减速时，可以通过减少对儿童的冲压力和限制儿童的身体移动从而减轻对他们的伤害。

    欧美国家的轿车已普遍安装了儿童安全座椅（约束系统）和带儿童保护功能的汽车安全带装置，使用率达90%以上。针对儿童安全座椅的性能和质量，很多国家和地区都有相应的标准，美国的FMVSS、欧洲ECE-R44/03标准，以及日本保安基准都对儿童安全座椅（约束系统）提出了明确的法规和需要达到的指标。

    在我国，尽管儿童安全座椅已进入人们视线多年，但由于国内对儿童乘车的安全隐患未引起足够大的警惕，而且目前市面上产品存在使用不方便，价格昂贵等多种问题，目前儿童安全座椅的使用率连3%都不到。在路上经常可以看到坐在副驾驶座位上的孩子，甚至在一些汽车厂家的广告片中，竟也多次出现儿童坐在副驾驶中系着成人安全带的镜头，与国外各大汽车厂商纷纷设计生产儿童安全座椅形成鲜明反差。儿童汽车安全座椅的不普及成为我国儿童乘坐汽车的巨大安全隐患。据相关报道，目前我国首部关于儿童安全座椅的法规草案已经拟定完成，预计于2016年正式实施，这将为我国儿童安全座椅的普及提供有力保障。

    目前，我国汽车设计中所有安全装置都是按照成人的身高和体重设计的，对儿童不仅不适用，甚至还会产生危害。成人使用的安全带和气囊对婴儿与儿童均不适用，由于身高等身体条件和汽车座椅尺寸完全不符，安全带会被勒至颈部，容易造成窒息；气囊弹出可能会伤害到儿童的眼部，甚至导致儿童窒息。因此，对儿童汽车安全座椅进行优化创新设计，能够增强儿童出行的安全性，减少儿童出行的安全隐患。

    从制造技术上讲，国内已有一些厂家具备了儿童安全座椅的生产能力，但在技术和研发试验等方面却基本还要依赖国外厂家支持，且其中大部分产品用于外销（这也是国内市场对于儿童安全座椅需求较小决定的）。另一方面，现在在国内已经有部分厂家开始意识到了儿童安全座椅当中所蕴藏的巨大市场潜力，正在进行这方面的开发，但由于国内缺乏相应的法规以及试验等方面的技术支持，使得这方面的发展受到了一定的制约。

    2.可转换为童车的儿童安全座椅设计

    2.1设计定位

    通过市场调研和问卷分析发现，在我国，9个月-2周岁儿童的手推式童车使用较为普遍，部分家长觉得汽车安全座椅和手推式童车两者同时使用起来不仅占据空间且十分不便，若将汽车安全座椅与手推式童车进行一体化设计则会解决此问题，提升家长对儿童安全座椅的满意度。因此，本设计的主要使用人群定位为9个月-2周岁、体重为9kg-20kg、身高在99.5cm以内的儿童，该年龄段儿童外出多使用手推式童车。本设计将开发一款在户外可以作为手推式童车使用，在车内可以作为儿童安全座椅使用的多功能产品，折叠结构，不使用的时候可以折叠放入车内或带回家中，不仅节约了车内和家中储存的空间，又便于携带，为儿童的出行带来了方便。

    2.2人机工程学分析

    儿童安全座椅要根据儿童的生理特性、身高比例、坐立时脊柱的弯曲和受力情况而设计。通过对儿童安全座椅的合理化设计可以让儿童腰部得到充分的支撑，使儿童的身体为自然状态，疲劳感就会得到延缓，从而得到轻松的舒适感。

    对于儿童来说，因为儿童座椅是安置在汽车座椅上面的，要想乘坐舒适，座椅应使儿童的大腿部近乎于水平，小腿部接近自然垂直，脚掌平放于地面或者脚踏上，既保证不因椅面过高而使儿童腿部肌肉受压，又保证不因椅面过低而增加背部肌肉负荷：座椅的宽度应使臀部得到全部支撑，加上合适的活动余量，同时也要更好地考虑到安全性；对于有扶手的安全座椅来说，要考虑儿童手臂的扶靠应该以扶手的内宽来作为椅面宽度的尺寸，可以以自然垂臂的舒适姿态时的肩宽为标准增加适当的尺寸余量；椅面深度对儿童乘坐座椅是否舒适的影响非常大，其尺寸设定应该使臀部、腰部得到靠背的支撑；椅面前端与小腿之间保留有适当的空间来保证小腿可以自由活动。

    2.3色彩分析

    儿童汽车安全座椅的色彩设计一般多是明快活泼，颜色亮丽，合理的色彩搭配可使人心情愉快，保持良好的精神状态，因为从儿童来说，他们需要活跃的色彩，但也不能过于花哨，因为汽车的色彩多为纯色，以避免色调上的不和谐。所以在本设计方案中座椅采用红色为主色调，既符合儿童喜欢鲜艳、亮丽色彩的特点，又不显得花哨、夺目。使用红色、黑色和肉粉色的组合，给人以温暖、坚固、厚重的感觉，从而使人感到值得信赖、安全。

    2.4产品材质分析

    儿童产品使用的材料应该注重安全性和环保性。儿童安全座椅的材质主要为两部分，一部分为硬体部分，本设计采用可食用级别的PP（聚丙烯），具有良好的耐热性，在不受外力的条件下，150℃也不会变形，耐热耐腐蚀性极佳，从而有更强的受冲击能力，且非常环保纯净，不会对孩子身体产生影响，在座椅中使用这种材质对儿童的保护更有保障。推车把手采用磨砂橡胶，手握起来舒适，并且防滑不易脱手。底座采用铝质和铝合金类材料，在保证其强度达到要求的同时，使得座椅重量足够轻，方便搬运以及结构的转换。另外一部分是指座椅填充物，一般为软体部分，本设计采用Pu海棉，具有吸能和增加舒适度、透气性的作用。

    3.产品设计效果与使用说明

    本座椅设计带有五点式安全带，极大地保证了儿童的安全，两边设有扶手，座椅两边设有防护枕，在保护儿童安全的前提下，更多地为儿童考虑，一方面在儿童睡觉时可以方便依靠，另一方面给儿童拥抱的感觉，切实地让儿童体会到安全感。在车轮杆内均设有减震弹簧，同时后轮附有刹车装置。（图1）

    （1）把手：采用可调节把手，通过座椅后的四个红色按钮定位销固定，可以向外拉出，向内收起，可以在安全座椅和童车不同的使用状态下转换，同时保证在作为儿童推车使用状态下有足够的把手长度，符合人机工程学的要求。

    （2）前轮：前轮通过转动来实现收放。收起时，前轮安置在座椅底部的轮包内，通过转动轴上的定位销固定使前轮处于收起状态。当需要放下前轮时，按动在转动轴上的一个红色按钮定位销使转动轴处于可转动状态，在前轮杆上有一根辅助杆，可以沿着滑轨收起和展开，主要在前轮放下时固定前轮，辅助杆固定前轮时是在凹槽内，当固定好辅助杆时，向里按红色定位销是前轮杆保持固定状态。需要收起前轮时则现按动红色定位销，使前轮杆处于可转动状态，然后向上推动辅助杆和前轮杆一起收起。辅助杆和前轮杆通过可转动连接。

    （3）后轮：后轮从座椅内部向下抽出，通过两边的连接杆一起向下拉出，通过红色定位销按钮固定。在后轮的下部关节处可以转动，在向上收回的时候，轮子转回到背面，有定位销固定，向上推动中间的连杆，通过定位销固定，使后轮处于轮包内，还原座椅状态。在向下抽出时，则转回到与前轮方向一致，然后通过下部关节上的红色按钮定位销固定，使其转换成儿童推车状态。

    4.结论

    本文将儿童手推车与儿童安全座椅进行了组合设计，针对9个月-2周岁儿童的生理、心理特点进行了产品的结构、色彩和材料设计，力求让儿童安全座椅不仅乘坐舒适、功能多变，更能发挥出最好的安全作用。希望随着人们对儿童安全意识的提高，儿童汽车安全座椅能够被普遍使用，让每一个乘车的宝宝都能够有安全保障。

    本文为东北林业大学大学生可转换为童车的儿童安全座椅设计创新项目成果，项目编号：201510225139