CN112172627B - 一种儿童安全座椅中金属底座骨架的吸能结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种儿童安全座椅中金属底座骨架的吸能结构。所述的吸能结构设置在儿童安全座椅的金属底座骨架中，所述的吸能结构包括弹簧吸能结构和凹环变形结构。本发明中的吸能结构通过弹簧压缩之后锁止和凹环的拉伸产生塑性变形从而提供较好的缓冲力，吸能效果较好；在儿童安全座椅的金属骨架中设计这样的吸能结构，能够一定程度上减少碰撞过程中对儿童乘员的伤害，提高儿童安全座椅的安全性能。

Description

一种儿童安全座椅中金属底座骨架的吸能结构
技术领域
本发明设计一种儿童安全座椅中的吸能结构，具体为儿童安全座椅骨架中部分结构的吸能设计，属于汽车被动安全领域。
背景技术
目前，随着汽车普及率的上升以及汽车安全技术的提升，对于儿童乘员的安全问题已经越来越受到人们的重视。汽车儿童安全座椅是一种专为不同年龄(或体重)儿童设计的保护装置，能有效提高儿童乘车安全性能。在汽车发生碰撞或突然减速的情况下，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，提升孩子的乘车安全性。但是当汽车发生碰撞过程中，巨大的冲击仍然可能对座椅内的儿童造成一定的伤害。因此，对儿童安全座椅的结构做出有效改善，能够降低儿童乘员在碰撞过程中受到伤害的风险。
发明内容
本发明的目的是针对现有儿童安全座椅的骨架结构，对部分结构提供一种吸能结构的设计。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种儿童安全座椅中金属底座骨架的吸能结构，包括ISOFIX1、第一受压弹簧2、锁芯3、一档回撤机构4、二档回撤机构5、第二受压弹簧6、导杆部件7、凹环8、靠背骨架9；ISOFIX1和导杆部件7之间通过多级吸能装置10连接，设置在靠背骨架9底部一侧，所述的导杆部件7上设计两到三个凹环8，多级吸能装置10的拉伸及锁止和凹环8的拉伸至拉平的过程能够完成吸能任务；所述多级吸能装置10包括第一受压弹簧2、锁芯3、一档回撤机构4、二档回撤机构5、第二受压弹簧6；ISOFIX1的一端能够延伸至导杆部件7一端的通孔并进入到导杆部件7的凹槽内，由于ISOFIX1的一侧截面为T型结构，该T型结构端部截面长度大于通孔直径使得ISOFIX1的水平位移范围被限制在导杆部件7的凹槽内，T型结构的端部通孔内设置有第二受压弹簧6及其两端的锁芯3，T型结构的腰部设置有第一受压弹簧2，导杆部件7的凹槽上部和下部分别对应设置有一档回撤机构4、二档回撤机构5。
进一步，正常情况下，所述第一受压弹簧2处于预压缩状态，预压缩行程大致在8-10mm，T型结构端部被限制在导杆部件7的凹槽内，第二受压弹簧6处于被压缩状态；在碰撞发生时，该多级吸能装置10首先响应，导杆部件7相对于ISOFIX 1发生远离的运动，然后，受压弹簧2经过一段位移会被压缩，吸收一定的能量之后锁止；在第一受压弹簧2被压缩时，锁芯3向两个挡位的空槽运动，到达一档回撤机构4的槽位时，第二受压弹簧6释放作用，将锁芯3弹出，卡合在一档回撤机构4的槽位内，将第一受压弹簧2锁止在被压缩状态，从而能够阻止第一受压弹簧2的回弹，将吸收能量暂时储存起来；碰撞的能量更大的时候，锁芯3会运动到二档回撤机构5的槽位里面，进一步的可以设置多级的挡位，使吸收的能量能够更平稳。
进一步，所述一档回撤机构4、二档回撤机构5的按压端凸出于导杆部件7外侧，通过手动按压一档回撤机构4或二档回撤机构5的按压柱将锁芯3挤压到T型结构的端部通孔内，在挤压的同时第二受压弹簧6会被压缩，锁芯3恢复到最初的位置，第一受压弹簧2释放，将整个机构恢复到减速或者碰撞没有发生之前的状态。
进一步，所述凹环8结构的刚度由改变该部位的厚度和凹环的凹陷程度决定，以适应不同程度的拉伸情况，在碰撞发生过程中，凹环8部位能够被拉平，进而发生金属的塑性变形吸收能量。
儿童安全座椅中部分结构的吸能设计。所述的吸能结构设置在儿童安全座椅的金属底座骨架中，所述的金属底座骨架在碰撞减速过程中存在单向运动趋势的结构，示例选择ISOFIX(ISOFIX是指一种儿童约束系统与车辆连接的一种系统)和与之相连的导杆，在两者的连接部分添加弹簧等吸能结构。同时在所述的导杆结构的管壁上设置两到三个凹环。
进一步的，凹环结构的刚度可以通过改变该部位的厚度和凹环的凹陷程度决定，以适应不同程度的拉伸情况，在碰撞发生过程中，凹环部位能够被拉平，进而发生金属的塑性变形吸收能量。
进一步的，在碰撞发生时候，ISOFIX和导杆会发生远离的位移，设计的受压弹簧会相应的吸收这段位移产生的能量，减少碰撞产生的总能量传递到乘员身上。同时设置锁止结构，设置锁止结构弹簧经过一段位移之后便被锁止，同时保证弹簧吸收的能量不被回弹释放。
进一步的可以设置多级的锁止位置，适应较高减速度减速和不同初速度发生碰撞的不同减速情况。
进一步的添加锁止之后的回撤机构，保证安全座椅在底座骨架变形不严重的情况下，撤销掉受压弹簧的压力，能将骨架回撤到为发生变形时刻的状态。
应用本发明设计的吸能结构，在碰撞过程中，通过弹簧的压缩和凹环的塑性变形从而提供较好的缓冲力，吸能效果较好；在儿童安全座椅的金属底座骨架中设计这样的吸能结构，能够一定程度上减少碰撞过程中对儿童乘员的伤害，提高儿童安全座椅的安全性能。
附图说明
附图1为本发明的儿童安全座椅的整体骨架结构简化示意图
附图2为本发明中吸能装置示意图
附图3为多级吸能装置处于一档位置示意图附图说明：1-ISOFIX 2-第一受压弹簧3-锁芯 4-一档回撤机构 5-二档回撤机构 6-第二受压弹簧 7-导杆部件 8-凹环 9-靠背骨架 10-多级吸能装置；
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案做进一步阐述。
如图1所示，本发明包括ISOFIX1(儿童约束系统与车辆连接系统)、第一受压弹簧2、锁芯3、一档回撤机构4、二档回撤机构5、第二受压弹簧6、导杆部件7、凹环8、靠背骨架9。其结构设置在ISOFIX 1和与其相连接的导杆部件7之中，这两部分均为金属件，通过多级吸能装置10连接。所述的导杆部件7上设计两到三个凹环8。多级吸能装置10的拉伸及锁止和凹环8的拉伸至拉平的过程能够完成吸能任务。
如图2-3所示，正常情况下，所述第一受压弹簧2处于预压缩状态，预压缩行程大致在8-10mm，第二受压弹簧6处于被压缩状态，在碰撞发生时，该多级吸能装置10首先响应，导杆部件7相对于ISOFIX 1发生远离的运动，然后，受压弹簧2经过一段位移会被压缩，吸收一定的能量之后锁止，该装置设置了吸能的两个挡位，在弹簧被压缩时，锁芯3向两个挡位的空槽运动，到达一档槽位时，第二受压弹簧6释放作用，将锁芯3弹出，将第一受压弹簧2锁止在被压缩状态，从而能够阻止第一受压弹簧2的回弹，将吸收能量暂时储存起来。碰撞的能量更大的时候，锁芯3会运动到二档槽位里面，进一步的可以设置多级的挡位，是吸收的能量能够更平稳。一、二档的回撤机构4、5可以手动的将锁芯3挤压，在挤压的同时第二受压弹簧6会被压缩，锁芯3恢复到最初的位置，第一受压弹簧2释放，将整个机构恢复到减速或者碰撞没有发生之前的状态。
该装置设置的两个或更多挡位是为了适应汽车不同速度发生减速或者碰撞的情况。回撤机构是为了发生减速或碰撞对儿童乘员损伤不严重的时候，将座椅恢复到初始状态。
导杆部件7上面的凹环8在设计时候需要考虑到其刚度大小，在座椅的减速度没有超过一定阈值的时候，凹环并不能发生变形，而座椅减速过程在座椅速度达到0之前，也应能保证凹环8已经被拉平或者已经发生不可恢复的塑性应变。相同的，所述的第一受压弹簧2的刚度也应该在一定的阈值范围，保证减速或者碰撞过程未发生时候，第一受压弹簧2并不能随意发生位移，同时发生过程中，减速度达到某一阈值，第一受压弹簧2能够压缩并产生足够的位移。
导杆部件7同样会受到拉伸的作用，将设计的凹环8拉伸，使其发生塑性形变或是被拉平，这些能量不能够恢复，同时也降低了一部分能量的传递，能够有效的降低儿童乘员被伤害的程度。
第一受压弹簧2：弹簧规格：D：70mm d：38mm L：200mm压缩长度：130.8mm刚度：130N/mm。选用弹簧规格：外径D:50-70mm内径：d：20-40mm弹簧长度：150-250mm，最大能被压缩长度：70-100mm刚度选择：100-150N/mm。
表1一档回撤机构4、二档回撤机构5参数
Figure BDA0002745265240000041
Figure BDA0002745265240000051
金属凹环位置吸能：可选用较厚的凹环，当座椅相对汽车减速度达到15-20g的时候启用，启用之后持续发生塑性应变，完成吸能工作。启用时刻可以确定在当受力达到3500N-5000N时候启用。
综上所述，该吸能结构的设计，结构简单、合理，安全可靠，并能有效提高儿童安全座椅的被动安全性，降低在侧碰事故中儿童乘员受到伤害的风险，提高了座椅侧面碰撞的安全性能，具备良好的普及性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种儿童安全座椅中金属底座骨架的吸能结构，其特征在于，包括ISOFIX（1）、第一受压弹簧（2）、锁芯（3）、一档回撤机构（4）、二档回撤机构（5）、第二受压弹簧（6）、导杆部件（7）、凹环（8）、靠背骨架（9）；ISOFIX（1）和导杆部件（7）之间通过多级吸能装置（10）连接，设置在靠背骨架（9）底部一侧，所述的导杆部件（7）上设计两到三个凹环（8），第一受压弹簧（2）的拉伸及锁止和凹环（8）的拉伸至拉平的过程能够完成吸能任务；
所述多级吸能装置（10）包括第一受压弹簧（2）、锁芯（3）、一档回撤机构（4）、二档回撤机构（5）、第二受压弹簧（6）；ISOFIX（1）的一端能够延伸至导杆部件（7）一端的通孔并进入到导杆部件（7）的凹槽内，由于ISOFIX（1）的一侧截面为T型结构，该T型结构端部截面长度大于通孔直径使得ISOFIX（1）的水平位移范围被限制在导杆部件（7）的凹槽内，T型结构的端部通孔内设置有第二受压弹簧（6）及其两端的锁芯（3），T型结构的腰部设置有第一受压弹簧（2），导杆部件（7）的凹槽上部和下部分别对应设置有一档回撤机构（4）、二档回撤机构（5）；
所述一档回撤机构（4）、二档回撤机构（5）的按压端凸出于导杆部件（7）外侧，通过手动按压一档回撤机构（4）或二档回撤机构（5）的按压柱将锁芯（3）挤压到T型结构的端部通孔内，在挤压的同时第二受压弹簧（6）会被压缩，锁芯（3）恢复到最初的位置，第一受压弹簧（2）释放，将整个机构恢复到减速或者碰撞没有发生之前的状态；
所述凹环（8）结构的刚度由改变该部位的厚度和凹环的凹陷程度决定，以适应不同程度的拉伸情况，在碰撞发生过程中，凹环（8）部位能够被拉平，进而发生金属的塑性变形吸收能量；
在座椅的减速度没有超过一定阈值的时候，凹环并不能发生变形，而座椅减速过程在座椅速度达到0之前，也应能保证凹环（8）已经被拉平或者已经发生不可恢复的塑性应变；相同的，所述的第一受压弹簧（2）的刚度也应该在一定的阈值范围，保证减速或者碰撞过程未发生时候，第一受压弹簧（2）并不能随意发生位移，同时发生过程中，减速度达到某一阈值，第一受压弹簧（2）能够压缩并产生足够的位移；
表1一档回撤机构（4）、二档回撤机构（5）参数
减速度：3-5g 开启装置 15-20g第一档锁止 30-50g第二档锁止 预压缩行程：8-10mm 第一受压弹簧被压缩：35-40mm 第一受压弹簧被压缩：60-70mm 低于开启条件情况下不启用第一受压弹簧装置 吸收能量100J左右 吸收能量300J左右 第一受压弹簧开启时负载：800-1300N 锁止时第一受压弹簧负载：3500N-5000N 锁止时第一受压弹簧负载：7500-10000N
选用弹簧规格：外径为50-70mm、内径为20-40mm、长度为150-250mm，被压缩长度为70-100mm，刚度为100-150N/mm。
2.根据权利要求1所述的一种儿童安全座椅中金属底座骨架的吸能结构，其特征在于，正常情况下，所述第一受压弹簧（2）处于预压缩状态，T型结构端部被限制在导杆部件（7）的凹槽内，第二受压弹簧（6）处于被压缩状态；在碰撞发生时，该多级吸能装置（10）首先响应，导杆部件（7）相对于ISOFIX （1）发生远离的运动，然后，第一受压弹簧（2）经过一段位移会被压缩，吸收一定的能量之后锁止；在第一受压弹簧（2）被压缩时，锁芯（3）向两个挡位的空槽运动，到达一档回撤机构（4）的槽位时，第二受压弹簧（6）释放作用，将锁芯（3）弹出，卡合在一档回撤机构（4）的槽位内，将第一受压弹簧（2）锁止在被压缩状态，从而能够阻止第一受压弹簧（2）的回弹，将吸收能量暂时储存起来；碰撞的能量更大的时候，锁芯（3）会运动到二档回撤机构（5）的槽位里面，进一步的可以设置多级的挡位，使吸收的能量能够更平稳。
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