ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｈｉｌｄｒｅｎ ａｇｅｄ ｆｒｏｍ ３ ｔｏ ｌＯ ｙｅａｒｓ ｉｎ ｆｒｏｎｔａｌ
ｉｍｐａｃｔ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ，ｃｈｉｌｄ ｓａｆｅｔｙ ｓｅａｔ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
１．
引言
据公安部交通管理局统计，２００６年我国１２岁以下儿童在交通事故中死亡人数中所占比例
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
ａｎ
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｈｉｌｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｅａｔ
Ｒｅｎ Ｘｉｊｕａｎ，Ｃａｏ Ｌｉｂｏ，Ｏｕｙａｎｇ Ｚｈｉｇａｏ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｏｆＡｄｖａｎｃｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｂｏｄｙ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，
ＳＯ
ｔｏ ｂｅ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ
ｔｈｅ ｍｉｓｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｉｌｄ
ｓｅａｔｓ ｃａｎ
ｂｅ ａｖｏｉｄｅｄ
ｔｏ
ｓｏｍｅ
ｄｅｇｒｅｅ．Ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｍｏｄｅｌｓ ｏｆｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｈｉｌｄ
ｓｅａｔ
ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｅｉｇｈｔ ｗｅｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｕｓｉｎｇ ＭＡＤＹＭＯ ｓｏｔ｝ｗａｒｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ３，６
３．３内置扶手机构
为了使儿童乘坐时更舒适．设计了可折叠隐藏于后捧中间靠背凹槽内的内置扶手，如图 ｌ所示。该扶手可绕安装于座椅靠背内的销轴转动，儿童乘坐时．可将扶手拉到与靠背成帅 度位置，不用时可折叠收＾靠背内，不影响成人乘坐后捧位置。
３仿真研究
３１仿真模型的建立
触鼢稻 国船确
田４集成式儿童座椅仿真模型（左：”候＾中：Ｐ６假人右：Ｐ１０霞＾）
表２座垫升高不同高度对儿童乘员响应参数
３．３．２集成式儿童座椅安全带上固定点位置对儿童乘员响应的影响 儿童通过后排座椅中间三点式成人安全带约束在集成式儿童座椅上，上固定点的位置直 接影响着安全带在假人身上定位的路径，从而影响儿童乘员响应。将上固定点分别升高、降 低、左移和右移５０ｍｍ，得到６岁儿童各损伤参数如表３所示。从表３中可以看出，当上固定点 升高和右移时，除ａＴ、ａｘｚ和Ｆｚ外，其余值都有所降低。这是因为肩带更加靠近颈部，对颈
童乘员响应的影响。在６岁假人乘坐高度上分别将座垫高度升高和降ｆ氐Ｓ０ｍｍ，Ｊ瞳各损伤参
数见表２。从表２可以看出，座垫高度升高５０ｍｍ后，ａＨ、ＨＩＣｌ５、Ｍｙ、Ｆｚ峰值有所升高，这 是因为儿童乘坐高度增加后，肩带离颈部距离变远，对儿童头部的约束减弱，使头部相对颈 部向前向下运动增强，故ａＨ、ＨＩＣｌ５、ＭＹ、Ｆｚ增大；座垫高度降低５０ｍｍ后，肩带离颈部更 近，安全带对颈部约束力增加，头部相对颈部向前向下运动减弱，故表２中ＨＩＣｌ５，ａＨ有所 降低，Ｆｚ、Ｍｙ峰值降低。而此时肩带相对儿童上移，对胸部约束作用增强，故ａｍ、ａＴＺ增大。
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２００９中国汽车安全技术国际研讨会
部约束力增加，头部相对颈部向前向下运动减弱，导致ａＨ峰值降低，ＨＩＣ值减小，颈部弯矩 Ｍｙ减小，而此时Ｆｚ也随肩带约束力增大而增大，肩带对胸部约束增加，ａＴ、ａＴＺ峰值升高。 上固定点左移和下移时，肩带远离儿童颈部，故ＨＩＣ值、ａＨ值有所增加，虽然肩带对颈部约 束力变小，但颈部向前向下运动趋势增强，故Ｆｚ和Ｍｙ增大。上固定点左移时，肩带对胸部 约束力减小，故ａＴ、ａＴＺ降低。
Ｈｕｎａｎ ４１００８２，ｈａｐｐｙ２０００９９０＠１６３．ｃｏｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ
ｒｅａｒ
ｉｎｔｅｇｒａｔｏｄ ｃｈｉｌｄ ｓａｆｅｔｙ
ｎｏｔ ｔｏ
ｓｅａｔ
ｗａｓ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ
ｏｎ
ｓｅａｔ
ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ｍｉｄｄｌｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｅａｔ．Ｓｏ，ｉｔ
３．２
３岁、６岁、１０岁儿童的碰撞响应
表１ ３岁、６岁和１０岁儿童乘员响应峰值
采用上述仿真模型进行了正面碰撞仿真，碰撞速度为５０ｋｍ／ｈ，选用了ＭＡＤＹＭＯ数据库
ｅ
ｔｏｎｐ３４ｅ１．ｘｍｌ例子中的碰撞加速度一时间函数，该碰撞脉冲符合ＥＣＥＲ４４。表ｌ给出了该碰
撞条件下儿童乘员损伤参数的峰值以及法规参考值，主要有ＨＩＣｌ５、头部合成加速度ａＨ、胸 部合成加速度ａＴ、胸部垂直加速ａＴＺ、颈部沿Ｚ轴方向力Ｆｚ以及颈部绕Ｙ轴方向力矩ＭＹ。 结果表明，３岁、６岁、１０岁假人的损伤参数基本都在法规范围及推荐值以内，仅Ｐ３假人 的颈部力稍大。由此可见，该集成式儿童座椅能够对儿童乘员提供有效的保护。 ３．３集成式增高座椅设计参数的仿真研究 在参数分析中选定的设计变量包括：座垫升高高度及安全带上固定点位置。利用具有代 表性的６岁Ｐ系列儿童假人获取损伤值，所选取的损伤参数有ＨＩＣｌ５、ａａ、ａＴ、ａＴＺ、Ｆｚ、Ｍｙ。 ３．３．１座垫升高高度对儿童乘员响应的影响 座垫升高高度直接影响着儿童与安全带的配合，故将座垫高度改变，分析座垫高度对儿
ｗｉｌｌ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅ ａｄｕｌｔｓ
ｔｈｅ ｔｗｏ
ｓｉｄｅｓ．Ｔｈｅ
ｈｅｉｇｈｔ
ｏｆｔｈｅ ｂｏｏｓｔｅｒ ｃａｎ
ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｉｔ ｎｅｅｄｓ
ｎｏｔ
ｔｈｅ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆｃｈｉｌｄｒｅｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ．Ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ州ｔｌＩ ｔｈｅ ｏｒｄｉｎａｒｙ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｈｉｌｄ ｓｃａｔｓ． ａｎｄ
ｔｅｓｔ
ａｎｄ １０ ｙｅａｒｓ ｏｌｄ ｃｈｉｌｄ ＡＴＤ（Ａｎｔｈｒｏｐｏｍｏｒｐｈｉｃ
ｓｅａｔ
ｄｅｖｉｃｅ）ｍｏｄｅｌｓ
ｃｈｉｌｄ
ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｔｂｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ６
ｉｎ
ｆｒｏｎｔａｌ
适高度。
２００９中国汽车安全挂丰目％ⅢＨ会
儿童不乘坐时，装置处于缩回状态。具体工作过程与上相反。增高座垫可调整降低到与 两边座垫位于同一高度．此时中间位置可供成人乘坐。
声魁
１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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圉２座垫高度月节机构三罐结构示意圈
翟３座垫高度调节机构主视结构示意图
（１手柄２螺扦３前驱动轴４连杆５铆钉６上连接扳７下连接扳８弹性挡矗９后驱动轴
意位置自锁。电动调节时，通过控制开关可实现电机正转和反转从而带动增高座垫上下运动。
儿童乘坐时，装置处于升高状态。具体工作过程为：通过拄动按钮使电机正转或手动调
节手柄（１）带动蠕杆（２）旋转，与螺杆（２）配合的前后驱动轴（３）、（９）带动连杆（４）
运动，连杆（４）和上连接板（６）带动增高座垫升高。根据儿童身高，将增高座垫调整到合
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２００９中田汽车安全技术雷％研讨台
本文提出了一款新型集成式汽车儿童安全座椅，适用于３—１０岁儿童，其增高座垫可根据 儿童身高在一定范围内无级调整高度。同时，本文建立了相应的座椅与儿童假人多体模型，
对该新型座椅的保护效果进行了仿真研究。
２工作原理 不同年龄段儿童由于身高体重不同，对于乘车安全通常有特殊需求。４Ｎ８岁儿童体重约
２００９中国汽车安全技术国际研讨会
集成式汽车儿童安全座椅的设计及仿真研究
任锡娟曹立波欧阳志高
湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙，４１００８２，ｈａｐｐｙ２０００９９０＠１６３．ｃｏｍ
摘要：本文提出了一种新型集成式汽车儿童安全座椅。该集成式儿童安全座椅位于汽车后排中间位置， 不影响两侧成人使用，增高座垫的高度可根据儿童身高无级调节。相对于常规使用的附加式儿童安全座椅， 该座椅无须安装，避免了儿童座椅的误用。利用ＭＡＤＹＭＯ软件建立了该集成式儿童安全座椅调整到不同高 度的仿真模型，研究了３岁、６岁和１０岁儿童假人正面碰撞时的响应，并针对６岁假人的碰撞仿真分析，得出 了该集成式座椅的关键设计参数。仿真结果表明，该集成式儿童座椅能够在正面碰撞中对３岁到ｌＯ岁的儿童 提供有效的保护。 关键字：集成式，儿童安全座椅，仿真分析
２００９中国汽车安全技术国际研讨会
同一个刚体。另外，根据设计尺寸建立了内置扶手及安全带导向机构模型。后排中间三点式 成人安全带模型采用多体与有限元相结合的混合型安全带。由于本装置适用于３～１２岁儿童， 所以选取ＴＮＯ公司开发的Ｐ系列３、６和ｉｏｎ：儿童假人进行研究，仿真模型如图４所示。其中， 增高座垫根据儿童假人身高分别初步调整到一个适合高度，使肩带和腰带合适地穿过儿童肩 部、胸部和胯部。３岁、６Ｊ：和１０假人座垫沿靠背方向升高高度分别为２００ｍｍ、１３０ｍｍ、８０ｍｍ。
为４．６７％【ｌ】。儿童安全成为碰撞安全领域重要课题之一。正确使用汽车儿童安全座椅能够有 效降低碰撞事故中儿童乘员的伤亡。常规使用的儿童安全座椅是一个独立结构，通过汽车安
全带或固定系统（ＩｓＯＦⅨ）安装在汽车座椅上，不仅安装复杂，且普遍存在儿童座椅的误
用问题，欧州ＣＨＩＬＤ项目进行的一项研究表明增高座椅的误用率高达６７％【２】。 集成式安全座椅，又称内置型儿童座椅，可以有效避免儿童座椅的误用。它的特点是与 汽车座椅设计为一体，并通过三点式成人安全带将儿童直接固定在车辆座椅上。自１９９１年， Ｖｄｖｏ在后排座椅上已使用集成式座椅，后来又推出了一体双阶段增高座椅，座垫可逐级升 高，但只有两级【３】。还有一种集成式座椅，其结构主要是儿童增高座垫折叠内置在座椅靠背 中，使用时将座垫从靠背中打开放置在座椅上就变为儿童增高座椅【４】。座椅靠背内置有供较 小儿童使用的５点式儿童约束带，较大儿童使用的三点式成人安全带。
为１８～３６ｋｇ．身高不足１４５ｃｍ．如果使用成人安全带，在碰撞过程中，肩带可能勒住儿童颈