淺談一種兒童座椅旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的開發(fā)技術(shù)

劉芳梅，羅杰，計宇威

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

淺談一種兒童座椅旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的開發(fā)技術(shù)

劉芳梅，羅杰，計宇威

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

介紹了旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理和使用過程，簡要分析了該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)在開發(fā)過程中解決的技術(shù)問題和解決技術(shù)問題時所采取的技術(shù)方案，總結(jié)了該機構(gòu)的技術(shù)應(yīng)用帶來的有益效果。

汽車；旋轉(zhuǎn)；限位；鎖止

目前兩座電動汽車副駕駛兒童座椅的安裝方式為將汽車兒童座椅直接安裝在副駕駛座椅上。這種傳統(tǒng)的安裝方式安裝拆卸方便快捷，安裝結(jié)構(gòu)簡單。但是這種結(jié)構(gòu)同時也存在一些缺點：安裝兒童座椅后，由于副駕駛位置空間將近占到兩座電動車整個車內(nèi)空間的二分之一，整個車內(nèi)空間將變小很多；此安裝方式為固定方向的安裝，不能實現(xiàn)其他方向的轉(zhuǎn)換，同時會升高嬰幼兒的整體座位高度，駕駛員在沒有下車的情況下照顧嬰幼兒時會受到操作方向性和高度太高的限制，均不符合人機工程；在陽光直射到前排座椅位置時，坐在副駕駛兒童座椅上的嬰幼兒將很容易受到強光直射，從而損傷嬰幼兒眼睛、皮膚等；如果汽車發(fā)生正面碰撞時，嬰幼兒很容易受到直接沖擊傷害。為解決以上存在的問題，設(shè)計制造了一種可以實現(xiàn)座椅旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，本文則簡單論述了一種兒童座椅旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的開發(fā)應(yīng)用技術(shù)。

1 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的原理和應(yīng)用

設(shè)計的汽車兒童座椅的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)如圖1所示，其構(gòu)成形式包括有：槽形頭螺栓（1）、連接板（2）、固定連接板（3）、銷釘（4）、“八字”彈簧（5）、限位螺栓（6）、槽形頭鎖止螺栓（7）、拉扣（8）、鎖止板（9）、卡板一（10）、卡板二（11）、鎖止操作手柄（12）、限位塊（13）、墊片（14）、限位彈簧（15）、限位弓形片（16）、固定桿一（17）、固定底板（18）、旋轉(zhuǎn)外套（19）、固定桿二（20）、旋轉(zhuǎn)軸套（21）、旋轉(zhuǎn)固定支架（22）、旋轉(zhuǎn)軸（23）。

圖1 兒童座椅旋轉(zhuǎn)機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)如圖2所示，其工作原理及使用過程：由固定底板（18）、旋轉(zhuǎn)外套（19）、旋轉(zhuǎn)軸套（21）、旋轉(zhuǎn)固定支架（22）、旋轉(zhuǎn)軸（23）、固定連接板（3）、固定桿一（17）、固定桿二（20）組成。兩個固定桿一（17）和兩個固定桿二（20）焊接在固定底板（18）上，且與原座椅支架焊接固定，防止固定底板（18）和旋轉(zhuǎn)外套（19）隨意轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)外套（19）焊接固定在固定底板（18）上。旋轉(zhuǎn)軸套（21）套在旋轉(zhuǎn)外套（19）里面且在旋轉(zhuǎn)軸（23）旋轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)軸套被鎖止操作手柄（12）卡住不會隨意轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)固定支架（22）焊接固定在固定連接板（3）上。旋轉(zhuǎn)軸（23）穿過旋轉(zhuǎn)固定支架（22）插在固定連接板（3）上并焊接固定[1]。通過旋轉(zhuǎn)軸（23）和旋轉(zhuǎn)軸套（21）的相互運動實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)作用[2]。

圖2 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

連接機構(gòu)如圖3所示，由槽形頭螺栓（1）、連接板（2）、銷釘（4）、“八字”彈簧（5）、限位螺栓（6）、槽形頭鎖止螺栓（7）、拉扣（8）、鎖止板（9）、卡板一（10）、卡板二（11）組成。鎖止板（9）、卡板一（10）和卡板二（11）焊接固定在連接板（2）上[3]，且拉扣（8）焊接固定在鎖止板（9）上。銷釘（4）焊接固定在連接板（2）上?！鞍俗帧睆椈桑?）扣在鎖止板（9）上且其兩端頭卡在銷釘（4）處。往外拉鎖止板（9）解鎖時，“八字”彈簧（5）兩端頭將始終靠緊銷釘（4）移動。槽形頭螺栓（1）、限位螺栓（6）和槽形頭鎖止螺栓（7）均固定在兒童座椅上。

圖3 連接機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

鎖止機構(gòu)如圖4所示，由鎖止操作手柄（12）、限位塊（13）、墊片（14）、限位彈簧（15）、限位弓形片（16）組成。限位塊（13）焊接固定在原座椅支架上，使整個鎖止機構(gòu)得以固定。限位弓形片（16）焊接固定在鎖止操作手柄（12）上。限位塊（13）、墊片（14）和限位彈簧（15）均穿插安裝在鎖止操作手柄（12）上。

圖4 鎖止機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

兒童座椅安裝時，先將固定在兒童座椅上的兩個對稱的槽形頭螺栓（1）插進連接板（2）的葫蘆形孔的大孔中，然后將座椅往前推，使槽形頭螺栓（1）移到葫蘆形孔的小孔中，再將兩個限位螺栓（6）插進連接板（2）的圓孔中，同時用手往外輕輕拉一下拉扣（8）讓槽形頭鎖止螺栓（7）插進鎖止板（9）的大圓孔中，隨之手松開拉扣（8），鎖止板（9）將自動彈回，鎖緊了槽形頭鎖止螺栓（7），從而實現(xiàn)了座椅與連接機構(gòu)的安裝固定及鎖緊。兒童座椅拆卸操作過程與安裝逆向進行即可。

旋轉(zhuǎn)兒童座椅，有兩種操作方式：

一，用手輕輕往外拉鎖止操作手柄（12）大于2 mm遠時，開始旋轉(zhuǎn)兒童座椅，在旋轉(zhuǎn)的同時就松開鎖止操作手柄（12），到兒童座椅旋轉(zhuǎn)到相鄰的設(shè)計的旋轉(zhuǎn)位置時鎖止操作手柄（12）將自動彈回到旋轉(zhuǎn)軸（23）對應(yīng)的孔中，從而鎖止旋轉(zhuǎn)軸（23）繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

二，先用手輕輕往外拉鎖止操作手柄（12）大于2 mm遠后，轉(zhuǎn)動鎖止操作手柄（12）一個角度，手松開鎖止操作手柄（12），由限位弓形片（16）將卡住鎖止操作手柄（12），使其不能自動彈回。然后開始將兒童座椅旋轉(zhuǎn)到任何一個不相鄰的設(shè)計的旋轉(zhuǎn)位置時，轉(zhuǎn)動鎖止操作手柄（12）使其回到原來的位置后松開手，鎖止操作手柄（12）將彈回到旋轉(zhuǎn)軸（23）對應(yīng)的孔中，從而鎖止旋轉(zhuǎn)軸（23）繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

2 解決的技術(shù)問題

該結(jié)構(gòu)操作簡單方便，便于安裝和拆卸。采用設(shè)計有和兒童座椅底座相連接的連接板，該連接板采用三組螺栓卡緊機構(gòu)，以達到安裝拆卸簡單方便的效果，可實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)功能。采用軸與軸套配合作用的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)功能。且軸套一端表面設(shè)計有一圈油槽，用于存儲潤滑脂以保證旋轉(zhuǎn)底座與旋轉(zhuǎn)軸得到可靠的潤滑作用。同時，實現(xiàn)六個方位的鎖止功能，分別是正前、正后、正前左30°、正前右30°、正后左30°、正后右30°方位。采用在旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)軸套及旋轉(zhuǎn)外圈的同一截面開孔，與設(shè)計的鎖止操作桿機構(gòu)配合使用，以達到鎖止功能。同時設(shè)計在中間旋轉(zhuǎn)軸的同一截面上開六個直徑為6 mm的通孔，旋轉(zhuǎn)軸套和旋轉(zhuǎn)外圈分別開一個直徑為6 mm的通孔，旋轉(zhuǎn)座椅時可以實現(xiàn)六個方位的鎖止。

兒童座椅的連接結(jié)構(gòu)具有卡緊、限位和自鎖功能。設(shè)計不大于兒童座椅底座的連接板，且連接板連接面的型面與兒童座椅底座相一致，保證兒童座椅安裝在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上時平穩(wěn)。連接板上設(shè)計兩個葫蘆形孔和兒童座椅相對應(yīng)的兩個槽形頭螺栓對孔安裝，然后前推滑移實現(xiàn)卡緊功能。在連接板上設(shè)計有兩個直徑為8 mm的圓孔和兒童座椅相對應(yīng)的兩個限位螺栓對孔安裝實現(xiàn)限位功能。在連接板上設(shè)計一個直徑為18 mm的圓孔及滑片式彈簧機構(gòu)和兒童座椅相對應(yīng)的一個槽形頭螺栓對孔安裝實現(xiàn)座椅固定且自動鎖止功能。

整個結(jié)構(gòu)設(shè)計不占用空間，有足夠的操作空間。連接板固定和鎖止結(jié)構(gòu)采用板料設(shè)計，達到節(jié)省高度空間的目的。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸和鎖止操作桿位置均設(shè)計在原座椅支架區(qū)間內(nèi)，不占用額外空間。

3 新技術(shù)帶來的有益效果

開發(fā)設(shè)計的兒童座椅帶來了如下有益的效果：

（1）增加旋轉(zhuǎn)功能，同時具有鎖止、限位作用；

（2）去掉原來副駕駛座椅，直接將兒童座椅安裝在座椅底座上，節(jié)省車內(nèi)空間；

（3）在不需要使用兒童座椅時，可恢復(fù)原副駕駛座椅的安裝使用；

（4）符合“低成本”制造理念，利用車間邊角廢料即可完成所有部件的制造；

（5）連接板制造工藝簡單，先型面折彎，后開孔即可；

（6）槽形頭螺栓和限位螺栓制造工藝簡單快速，直接用棒料外圓車和車螺紋即可；

（7）連接板上的卡緊機構(gòu)可實現(xiàn)自動卡緊，限位的功能；

（8）旋轉(zhuǎn)軸剛性好，硬度強，耐磨性強；

（9）旋轉(zhuǎn)軸套采用塑料材質(zhì)可降低成本，減輕重量，減小噪音，防止生銹卡滯，便于加工；

（10）鎖止操作手柄具有合適的操作位置，操作簡單方便，輕輕往外用力一拉即可解鎖。

4 結(jié)束語

根據(jù)設(shè)計要求，試制了兒童座椅旋轉(zhuǎn)機構(gòu)并安裝到實車上，如圖5所示。通過試驗和用戶體驗驗證了安裝帶有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)功能的兒童座椅替代副駕駛座椅后，車內(nèi)空間明顯增大，當旋轉(zhuǎn)向后時可有效保護嬰幼兒不被陽光直射，避免直接沖擊碰撞，便于駕駛員不受操作方向和高度的限制方便照顧嬰幼兒。

圖5 兒童座椅旋轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝效果圖

[1]陳國華.機械機構(gòu)及應(yīng)用全套技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]王洪光.實用焊接工藝手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010.

[3]楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2010.

Introduction to the Development Technology of a Child Seat Rotate Mechanism

LIU Fang-mei，LUO Jie，JI Yu-wei
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Rotating mechanism are introduced the structure，working principle and use of process，the brief analysis of the rotating mechanism in the development process to solve the technical problems and solve the technical problems of technical solution，summarizes the technical application the salutary effect of rotary mechanism.

rotation；limit；locking

TB472

：A

：1672-545X（2017）01-0094-03

2016-10-08

劉芳梅（1984-），女，甘肅天水人，工程師，本科，研究方向為汽車前期試制研發(fā)。