Из чего состоит автомобильное кресло
Обновлено: 05.07.2024
Жарища, а у вас недорогой автомобиль? В его сиденья тоже можно встроить вентиляцию! Раскладываем по полочкам весь процесс на примере редакционного Ларгуса.
Автомобильными сиденьями, которые оснащены встроенными системами вентиляции, могут похвастаться далеко не все машины, даже из числа дорогих. И если проблема обогрева потеряла актуальность, то вентиляцию просто так на машину не поставить. Тем интереснее было ознакомиться с комплектом «Емеля УК-Люкс» за 7000 рублей из разряда «сделай сам», позволяющим оснастить одно сиденье как вентиляцией, так и обогревом.
Мощность двух вентиляторов (комплект на одно сиденье) составляет около 25 Вт. Обогрев кушает больше — около 70 Вт. Для сравнения: родной обогрев Ларгуса потребляет 60 Вт.
Установочный комплект: 1 — вибродемпфирующая прокладка под вентилятор; 2 — лейкопластырь; 3 — клеевая лента; 4 — форсунка и уголок; 5 — нагревательный элемент; 6 — вентилятор; 7 — воздуховод; 8 — жгут проводов; 9 — 3D-ткань.
Ветер, ветер, ты могуч…
Возни много. Нужно демонтировать сиденье, снять с него обшивку, аккуратно разметить отверстия под форсунки, учитывая форму штатного каркаса. Если соберетесь устанавливать эту вентиляцию, рекомендуем фотографировать отдельные этапы работы, чтобы не запутаться при сборке сиденья: оно не такое уж и простое. А при разметке сиденья не помешает металлическая спица — так проще не попасть фрезой в пружину или иное нежелательное место. На упаковке комплекта — многочисленные фото, на которых показаны этапы процесса установки. Но они не сильно облегчают задачу.
Подробности электрического подключения не описываем. Запутаться в нескольких проводах довольно сложно, а конкретное расположение переключателей определяется в основном особенностями модели автомобиля и желаниями владельца.
Необходимо проложить трубопровод в обход пружин и каркаса сиденья с обратной стороны вспененного наполнителя. Следует сделать поправку на перемещение под нагрузкой.
Вентиляторы устанавливают отдельно на каркас спинки и каркас подушки сиденья. Инструкция ненавязчиво рекомендует проделать вентиляционные отверстия или вшить окно с сеткой для забора воздуха, если чехол спинки герметичен. Подушке это не нужно, а с переделкой спинки пока повременим.
Вентиляционную 3D-ткань, входящую в комплект, раскраивают по вспененному наполнителю сиденья, фиксируя скотчем. При этом нужно плотно прижимать ткань к сиденью и учитывать расположение штатных стяжек.
Хорошо или плохо
С горем пополам установили! Но как понять, хорошо работает наша вентиляция или плохо? Решили сравнить доработанную сидушку Ларгуса со штатным сиденьем Audi Q8. Задача оказалась сложной: поток воздуха сквозь обивку настолько слаб, что анемометр (прибор для измерения скорости воздуха) ничего не зафиксировал. Поэтому решились на небезопасный эксперимент с открытым пламенем свечи — в приключенческих фильмах герои таким образом находят потайные двери. Но и здесь ждал облом: даже в Q8 пламя не пожелало отклоняться от вертикали, хотя встроенные в сиденья вентиляторы крутили на всю катушку.
Правильное решение оказалось на поверхности. Положили на сиденья смоченные в воде одинаковые матерчатые шаблоны и оценили пирометром разницу температур, вызванную испарением жидкости за время замера. На Audi она достигла четырех градусов, а на Ларгусе за то же время — всего 1,1 градуса. Но иначе и быть не могло: перфорированная кожаная обивка Audi изначально рассчитана под вентиляцию и, конечно же, продувается куда лучше плотной вазовской материи, лишенной дырочек.
Итак, если нацелились на такую переделку, не поленитесь проверить плотность обивки штатного сиденья. Попробуйте продуть ее компрессором или хотя бы ртом: наиболее подходящая для вентиляции ткань продувается, как марля. А настолько плотную, как у нашего Ларгуса, вентиляторам продуть сложно. Если хотите сделать процесс эффективным, придется менять родную обивку центральной части сиденья на воздухопроницаемую. Только представьте масштаб работ и расходы на услуги ателье по пошиву: стоит ли овчинка выделки?
Второй жирный минус: вентиляция плохо уживается со штатным обогревом сиденья. Работать он будет существенно хуже, поскольку толстая 5-миллиметровая 3D-ткань из комплекта не пропускает выделяемое тепло. Хотите тепла — установите обогрев, входящий в комплект с вентиляцией. Хотя, на наш взгляд, нерационально отказываться от штатного оборудования в пользу покупного.
Учитывая все плюсы и минусы, резюмируем: результаты функционирования комплекта придутся по душе не всем, кто решится на его установку. Мы по доброй воле заниматься этим точно не стали бы: возни много, а эффект слабый. Тем более что штатные сиденья обычно не рассчитаны на вживление подобных систем (сидушки Ларгуса тому подтверждение). Но если трудности и объемы переделок не пугают, никто не может запретить вам проделать то же самое на своем автомобиле. А потом еще неоднократно совершенствовать получившуюся конструкцию, чтобы почувствовать себя чуть комфортнее в жару. Желаем удачи!
Детально разбираемся в автомобильных сиденьях
Наряду с рулём кресла являются основным каналом тактильной связи с автомобилем. Это и важный элемент дизайна. Существенна их роль в восприятии многих потребительских свойств машины.
Сиденья ― наверное, самая недооценённая часть автомобиля. Мы любим удобно расположиться, но плохо представляем, как они устроены. Знали бы хорошо, вряд ли использовали такие примитивные жаргонизмы, как «мебель» или «стулья». Под непрозрачной обивкой подчас скрыта сложнейшая конструкция, инженерный и технологический шедевр. Поскольку это весьма дорогой и тяжёлый элемент автомобиля, в конструировании и производстве ему уделяется гораздо больше внимания, чем в рекламе или отчёте о журналистском тест-драйве.
На примере сидений Volvo XC90 видно, как нечто, воспринимаемое цельным объектом, оказывается непростой в изготовлении конструкцией со множеством деталей.
Посадочные места, занимающие значительную часть интерьера, крайне важны для дизайнеров. А для водителя кресло ― основной канал физической связи с автомобилем: с ним соприкасается треть поверхности тела. Европейские исследования показывают, что за свою жизнь среднестатистический автолюбитель проводит в машине около 22 тысяч часов. И хотя сегодня совсем уж плохие сиденья встречаются нечасто, около 75% водителей в той или иной степени жалуются на проблемы со спиной. Плюс боли в шее, затруднения кровообращения, преждевременная усталость… Вызванная ей потеря концентрации ― причина трети серьёзных ДТП в Европе. А вы говорите «стулья».
Типичную для начала ХХ века конструкцию сиденья на металлических пружинах демонстрирует американский седан Essex 1927 года.
Хотя начиналось всё именно с мебельных технологий. Самобеглые повозки до начала ХХ века оснащались пружинными сиденьями а-ля бабушкин диван: набор витых металлических пружин обтягивался кожей с небольшим мягким подбоем. С 1900-х годов совершенствовали именно эту прослойку, применяя натуральные волокна от шерсти животных до кокосовых нитей, в том числе прорезиненных. В 1930-х появилась пена, сначала латексная. Она удешевила сиденья по сравнению с пружинными. С 1960-ми в автопром пришёл ещё более доступный вспененный полиуретан с различными производными.
Во-первых, это красиво… Примерно до 70-х годов сиденья воспринимались в первую очередь как художественный объект и проектировались по наитию.
Ещё 30 лет назад считалось, что лучшие автомобильные сиденья сочетают пружинный каркас и формованную оболочку из пены, однако экономические соображения свели на нет «диванные» конструкции к началу 1990-х. Пружины в креслах остались и сейчас, но упростились до S-образной проволоки, в качестве ненавязчивой опоры для пены.
В спортивных креслах Понтиака GTO конца 1960-х упрощённые, но всё ещё развитые пружины поддерживают пенную подбивку, играющую важную роль для образования формы.
Основой в любом случае служит каркас из металла или композитов. Его прочность в последние десятилетия многократно выросла ― прежде всего из-за ужесточения требований пассивной безопасности. К сиденьям теперь крепятся как минимум замки ремней, а то и надувные подушки, да и сами кресла положено испытывать на прочность по самым разным параметрам. Эти нормы, как и развитие научного подхода к проектированию штатных сидений почти убили рынок тюнинговых. Даже начинавшая с них известнейшая компания Recaro уже около десяти лет не производит гражданские автокресла сама, лишь «торгуя именем» на сторону.
В кресла Volvo XC90 встроены деформируемые элементы, позволяющие на треть снизить нагрузку на позвоночник при вертикальном ударе ― например, если автомобиль упал с высоты.
Профессионально оценивать сиденья принято дважды. Первичное восприятие ― статическое, в течение буквально первых 10–15 секунд после того, как ты оказался в кресле, будто покупатель в автосалоне. Не мешает ли оно процессу посадки? Насколько жёсткое? Не теснит ли? Хорошо ли держит? А главное ― как распределены реактивные силы от давления человеческого тела на обивку. Говоря по-простому, каков тот самый часто упоминаемый нами в тестах исходный рельеф или «профиль» сиденья.
Volvo 144, конец 1960-х. Подголовники и трёхточечные ремни вынудили рассматривать кресла ещё и как важный элемент безопасности, изменив конструкторские подходы.
Затем в ходе поездки длиной не менее часа-двух составляется представление о динамическом комфорте. Ко всем перечисленным факторам ― а их восприятие в движении может измениться ― добавляется то, как сиденье гасит широкий спектр колебаний. Ведь за плавность хода в автомобиле отвечает не только подвеска, а триумвират шин, шасси и кресел.
С научной точки зрения это означает, что каркас, упругие элементы, пена вместе и по отдельности должны избегать резонансов в самой неприятной области частот от четырёх до восьми герц. Резонансы на частотах от 0,1 до 0,6 Гц вызывают укачивание ― помните убаюкивающий задний диван дедушкиной Волги? Отказ от каркасов на витых пружинах существенно облегчил жизнь людям со слабым вестибулярным аппаратом. Частоты собственных колебаний современных сидений много выше. Нельзя их делать и слишком жёсткими, чтобы не передавали вибрации.
У современных кресел мощные каркасы, минимум пружин и максимум пены. Слева ― сиденья «пятого» Гольфа, а справа ― адаптивные от Мерседеса SL 2012 года с подбивкой верхнего слоя из прорезиненного волокна, приспосабливающегося к форме тела, и подачей тёплого воздуха к шее.
Как сделать идеальное сиденье? Научные исследования этой темы начались только в 1940-х, и прошло два-три десятилетия, прежде чем результаты заметно сказались на серийной продукции, причём не повсеместно. Зато сейчас недостатка в данных нет, и по наитию или методом тыка никто вроде бы не работает. Многочисленные исследования даже порой противоречат друг другу. В том числе в самом важном — как должна распределяться нагрузка от тела по сиденью.
Седан Volvo Amazon 1964 года впервые предложил регулируемый поясничный подпор. Именно в области поясницы передаётся максимальная нагрузка от спины на спинку, поэтому важно иметь возможность подстроить его под индивидуальные особенности седока.
Меньшинство учёных считают, что достаточно сделать кресло равномерно мягким, как, например, в старых французских машинах. Большинство — что жёсткость должна варьироваться, поскольку разные части тела неодинаково переносят нагрузку. Можно снизить давление на уязвимые ткани, сделав сиденье плотнее в местах контакта с наиболее выносливыми частями тела. Это ягодицы под так называемыми седалищными буграми и область поясницы на спине.
Форма и жёсткость сиденья выводится в виде эпюры — карты нагрузок. Чем краснее зона, тем сильнее удельное давление. Чрезмерное сдавливание тканей воздействует на нервы, вызывая дискомфорт или боль, а также затрудняет кровоток в крупных сосудах.
Угол между подушкой и спинкой подбирается так, чтобы человек не «сползал» по подушке, потому что тогда к напряжению от сдавливания в нижней части тела добавится и сдвиг тканей. При этом седоки должны иметь возможность в дальней дороге сменить позу без существенного изменения карты давлений. В самой удобной для человека позе каждый из суставов находится примерно в середине его диапазона поворота. Все расчёты ведутся относительно центра тазобедренного сустава, так называемой точки Н (от hip-point, но некоторые инженеры используют индекс R).
Про задние диваны поговорим в другой раз, но к ним применимы те же закономерности, что и в случае с передними креслами. Серьёзный компоновочный вызов ― недостаток места для толстых комфортных подушек и их пружин. На фото ― срез второго ряда кроссовера Skoda Kodiaq.
Каркас задних спинок приходится существенно усиливать, поскольку во многих случаях к ним крепится верхняя точка ремня безопасности среднего пассажира.
Учитывается, что под массой тела обивка деформируется в среднем на 4-5 см. У очень мягких кресел ― примерно на восемь. Комфорт посадки зависит от её высоты, то есть положения точки Н над полом кузова. Проблема в том, что все люди разные. Достаточно вспомнить долю страдающих ожирением жителей США или статистически низкий средний рост китайцев.
От рынка к рынку отличается традиционный диапазон между так называемым пятым женским перцентилем (дама ростом около 153 см) и 95-м мужским (187 см). И даже в этих рамках получается удовлетворить лишь 90% клиентов. Приходится выбирать, для кого в основном создаётся автомобиль, потому что полностью компенсировать разницу телосложений не поможет и миллион регулировок. А ведь сиденье должно не только принять, удобно разместить, но и зафиксировать тело.
В «адаптивном» сиденье седана Cadillac Seville STS (1998–2001) при запуске двигателя надувалось десять подушек. Раз в четыре минуты наполненность каждой проверял компьютер. Подобная система стояла и в заднем диване лимузина президента США.
А ещё есть данные, что люди растут: за каждые десять лет американцы и европейцы становятся на сантиметр выше. Неудивительно, что диапазоны продольной регулировки передних кресел, некогда очерченные стандартами DIN как минимум 160 мм, сегодня порой достигают почти 300. Вилка перемещения по высоте обычно составляет 60–70 мм.
Последняя доступная в продаже серийная легковушка со сплошным передним диваном ― Chevrolet Impala 2012 года. Это была опция.
Отдельная история ― микроклимат. Поскольку треть нашего тела соприкасается с сиденьем, его роль в обеспечении теплового комфорта огромна. Оптимальной считается температура поверхности 23 ºС в любое время дня и года. Неудивительно, что подогрев сидений появился ещё в 1966 году в качестве опции автомобилей Cadillac. Но теплообмен ― процесс двусторонний. Обивка должна поглощать примерно 75 Вт/м² тепловой энергии человеческого тела. Проще говоря, пропускать воздух и пот.
Не считая дополнительных чехлов с авторынка, худший вариант в этом плане ― обивка из искусственной кожи. Натуральная немного, но «дышит» ― хотя и её желательно снабдить глубокой текстурой, чтобы обеспечить микродренаж. При этом в любом случае формообразующая пена должна быть толстой, ведь при сжатии более чем на 80% она становится практически непроницаемой.
Кресло легковушки Ford 2007 года интересно как пример типичного недорогого решения. Обивка натянута сразу на пену, без промежуточных слоёв. Зато она экологически чистая соевая, а не полученный из нефтяного сырья пенополиуретан.
Однако ткань, даже самая дешёвая, — лучше. Кожаная обивка может с ней сравниться по эффективности теплоотвода только в случае применения дорогой перфорации и ещё более дорогой вентиляции. Как правило, вентиляторы работают на «вытяжку». Так повелось ещё с 1997 года, когда подобная система дебютировала на автомобиле Saab 9-5. Вероятнее всего, в кресла скоро начнут встраивать более экономичные небольшие тепловые насосы, использующие принцип кондиционера ― отбор или выдачу тепла при изменении агрегатного состояния хладагента.
Сиденья зачастую представляются маркетингом как нечто новое и уникальное. Но Nissan Gravity Seats в кроссовере Murano (слева) или «поддерживающие таз» кресла Мазды 3 конструктивно не оригинальны. Просто усовершенствована карта давлений.
Среди современных тенденций ― максимальная индивидуализация под конкретного человека с применением персональных ложементов, как это издавна делается в автоспорте и индустрии спорткаров. Если Ferrari довольно давно продаёт три размера кресел для дорожных машин, то Porsche уже предлагает индивидуальную формовку «ковшей» трёх степеней жёсткости для трековых версий моделей 911 и 718.
Porsche обещает индивидуально формованные «ковши» для дорожного применения с мая 2021 года. Концептуальное сиденье Lexus Kinetic Seat обозначает важный тренд в сторону облегчения конструкции, ведь только пены в стандартном кресле не менее восьми килограмм.
В массовых машинах стараются увеличить число регулировок. Рекордсмен ― марка Lincoln, с 2017 года предлагающая кресла с 15 настраиваемыми параметрами, включая индивидуальные изменения длины и наклона подушек каждого бедра. На американский манер, подразумевая, что все размеры можно менять в двух направлениях, их называют сиденьями с 30 регулировками.
Опциональные кресла Perfect Position седана Lincoln Continental позволяют индивидуально регулировать вылет и высоту правой и левой передних частей подушки в зоне опоры бёдер. По статистике, мужчины, молодёжь и стройные люди при прочих равных менее придирчивы к креслам.
Массажем уже вообще никого не удивить, он предлагается даже для пикапов Ford F-150. Несложные датчики, встроенные в сиденья, скоро позволят контролировать пульс водителя и предупреждать о потере бдительности. Наверняка в серию пойдут и развитые сенсоры нагрузки на сиденья, отслеживающие «карту» давления седока на обивку. Это полезно не только для оптимизации регулировок самого кресла, но и для настроек систем активной безопасности. И даже для противоугонных систем! Поэтому мы запросто можем вскоре прочитать на щитке приборов что-нибудь типа «ваши седалищные бугорки распознаны, хорошей поездки».
Никита Гудков, 29 мая 2020 в 13:25. Фото и иллюстрации Драйва, фирм-производителей и из открытых источников
Как устроены современные автомобильные кресла
Усаживаясь в современное автомобильное кресло, многие и не подозревают, сколько интересного скрыто под его обивкой. Желаете восполнить пробелы в знаниях? Тогда присаживайтесь и слушайте.
Активные подголовники в случае аварии максимально приближаются к голове и тем самым в несколько раз снижают опасные нагрузки на шейные позвонки.
Активные подголовники в случае аварии максимально приближаются к голове и тем самым в несколько раз снижают опасные нагрузки на шейные позвонки.
Электроприводы, двигающие подушки и спинки, давно не воспринимаются как нечто особенное. На престижных моделях уже в базовой комплектации кресло регулируется в доброй дюжине направлений. Бывает и больше — едва ли не два десятка. Пожужжав электроприводами, сможете подстроить любую часть такого трона, например удлинить подушку, изменить угол наклона верхней части спинки и даже поиграть высотой подголовника.
Как правило, дополнительные функции активируются через меню бортового интерфейса.
Один из моих коллег постоянно ворчит, когда приходится после смены водителей вновь регулировать сиденье, и мечтает о приводах с памятью. Подгоняете под себя кресло, руль, зеркала, нажимаете кнопку М (англ. memory — память) или Set и, скажем, единицу. Теперь в этой цифре зашиты ваши настойки. Кстати, иногда сиденье с памятью предоставляет дополнительные услуги. К примеру, с выключением зажигания отъезжает назад, облегчая выход из автомобиля, а с поворотом ключа зажигания без промедления принимает прежнее положение.
Панель управления сиденьем
Но комфортабельность кресел обуславливается не только удобной посадкой. Телу необходим и оптимальный температурный баланс. Для этого в сиденье встраивают до десятка вентиляторов, прогоняющих воздух через перфорированную кожу. Водитель может изменять интенсивность охлаждения, управляя скоростью потоков. Если холодно, воздух подогревают встроенные электротэны. Но это на дорогих машинах. В более дешевых и чаще встречающихся обогревателях кресел эту роль выполняют несколько гибких термоэлементов, проложенных непосредственно под обивкой. Любопытный факт: при перегрузке бортовой электрической системы обогрев и вентиляция сидений выключаются одними из первых.
Активное мультиконтурное сиденье фирмы «Мерседес-Бенц»
Активное мультиконтурное сиденье фирмы «Мерседес-Бенц»: 1 — вентиляторы; 2 — пневмоподдержка бедер; 3 — боковая пневмоподдержка спины; 4 — активные подголовники; 5 — пневмоэлементы для регулировки спинки и встроенного массажа; 6 — боковая подушка безопасности.
Примерно одновременно с вентиляцией кресел на престижных машинах появился встроенный массажер. Бесплатный десятиминутный сеанс прямо за рулем проводит механизм, размещенный в спинке. Обычно это площадка поясничного подпора, способная перемещаться в двух плоскостях, или несколько воздушных валиков, которые попеременно накачивает пневматический насос.
Кроме того, пневмоподдержка иногда активируется и для лучшей фиксации тела водителя при быстром прохождении виражей. Надувающиеся под лопатками и бедрами валики в зависимости от направления поворота подпирают то правый бок водителя, то левый. Они работают также на пассивную безопасность, дополнительно фиксируя тело при ударе. Проведенные фирмой «Мерседес-Бенц» крэш-тесты выявили, что при боковом ускорении 0,6g спасительное расстояние от плеча манекена до обивки двери увеличивается таким образом на 40 мм.
Кресло «Фольксвагена-Фаэтон»
В сиденье могут быть скрыты и другие устройства, повышающие уровень безопасности. Все больше моделей получают активные подголовники для эффективной защиты шейных позвонков при наезде сзади. В момент удара подголовник перемещается навстречу затылку, уменьшая ускорение головы и снижая тем самым риск травмы. Принцип работы таких устройств бывает самым разнообразным.
Очень проста и в то же время эффективна конструкция с механическим приводом. При ударе тело давит на спинку сиденья, та проминается и приводит в движение рычаги, сдвигающие подголовник вперед и немного вверх. Существуют и более сложные системы. К примеру, некоторые распознают удар по датчикам и «поджигают» пиропатроны, которые «выстреливают» подголовник в направлении головы.
Сиденья автомобиля
Их форма, размеры и исполнение сильно влияют на комфорт езды; безопасность движения; самочувствие и утомляемость пассажиров и водителя; степень травматизма в случае дорожно-транспортного происшествия.
Время, когда автомобильные сиденья были только мягкой мебелью, безвозвратно ушло. Хорошее оформление сиденья (сиденье водителя по праву называют рабочим местом) может в сильной степени повлиять на потребительную стоимость автомобиля. Оптимальная конструкция сиденья в настоящее время уже не только задача практического опыта, но и обширных исследований, измерений и экспериментов. К сиденьям и их креплению предъявляются определенные требования, узаконенные в федеральном стандарте 207 США и в Правилах R17 и R25 ЕЭК ООН.
Ниже приведены данные, касающиеся конструирования сидений в общепринятом сегодня исполнении: раздельные передние сиденья и сплошное заднее сиденье (жестко закрепленное или складывающееся).
Каркас переднего сиденья
Несущим элементом большинства сидений является каркас из профилей, или стальных труб или цельноштампованный каркас, к которому крепят механизм регулировки положения сиденья и спинки вместе с механизмом регулирования ее наклона. Недавно был разработан каркас сиденья из пластмассовых профилей, или каркас отформованный из пластмассы. К трубчатому каркасу обычно крепят упругие держатели подушек (зигзагообразная проволока из пружинной стали), которые улучшают упругую характеристику сиденья, в то время, как в сиденьях с цельноштампованным каркасом эту задачу в значительной степени решает набивка подушки. Регулировка положения сиденья должна допускаться не в одном (продольном) направлении, а одновременно в двух (по горизонтали и вертикали) и лучше по отдельности. От конструктивного (среднего) положения согласно Директиве 2782 Объединения немецких инженеров ход регулировки должен составлять по меньшей мере ±80 мм. Для регулировки по высоте достаточно иметь ход 50 мм спереди, а сзади он может быть меньше. По этой причине салазки сиденья часто спереди немного приподняты, чтобы при перемещении сиденья можно было получить корректировку по высоте для людей невысокого роста. Регулировка положения сиденья осуществляется с помощью рычага, расположенного с передней стороны сиденья. Максимальный шаг изменения положения сиденья при продольной регулировке должен составлять 15 мм. Если применяется выдвижная направляющая, то она должна быть выполнена в виде профиля, установленного на опорах качения, так как простые направляющие скольжения, несмотря на специальные усовершенствования (пластмассовые направляющие скольжения), неприемлемы.
Каркас спинки аналогичен каркасу подушки. Штампованная конструкция меньше подходит для спинки, так как при столкновении об нее могут удариться пассажиры, находящиеся на задних сиденьях. Особо тщательный подход требуется при проектировании устройства для регулировки положения спинки, котоpoe должно обеспечивать изменение угла наклона спинки по меньшей мере на ±5° от среднего положения. Наиболее оптимальный угол в тазобедренном суставе составляет примерно 105°, угол наклона спинки сиденья относительно вертикали, обеспечивающий максимальное удобство, составляет 20—25°. Так как человек обладает повышенной чувствительностью к изменениям угла наклона спинки, то регулировка должна быть бесступенчатой. Расширение зоны регулировки до так называемого положения для отдыха хотя и популярно, однако в действительности неудовлетворительно. Механизмы регулировки сиденья в реальной эксплуатации, как и сиденье в целом, испытывают действие больших нагрузок. Поэтому следует проводить тщательное испытание их.
В двухдверных автомобилях спинка сиденья, независимо от наличия механизма регулировки угла ее наклона должна откидываться вперед, чтобы можно было пройти к заднему сиденью. Откидывание должно быть по возможности полным, чтобы обеспечить удобство посадки и обслуживания салона.
Каркас заднего сиденья
В данном случае следует различать съемное, но при эксплуатации автомобиля жестко закрепленное сиденье со сплошной спинкой и сиденье складывающееся, которое позволяет увеличить объем багажника. Жестко закрепленное сиденье в большинстве случаев имеет профильную раму для подушки и спинки, к которой в качестве основания набивки крепится сетка из стальной проволоки. Иногда к спинке крепится дополнительная облицовочная панель (формованный картон) со стороны багажника. Каркас подушки и спинки навешивается на кузов.
При складывающемся заднем сидении (в зависимости от конструкции могут складываться подушка и спинка или только одна спинка) каркас состоит из профилированной стальной панели, которая при использовании автомобиля для перевозки грузов служит перегородкой или несущим полом увеличенного по объему багажника. Обе детали крепятся к кузову шарнирно. Фиксатор спинки должен быть выполнен особенно тщательно, чтобы предотвратить возникновение стуков.
Набивка сидений
Решающее влияние на комфорт оказывают, прежде всего, тип и конструкция набивки. Прежде чем остановиться на описании ее конструкции, приведем некоторые общие данные о форме сидений, упругой характеристике и других свойствах хорошей набивки.
На качество сиденья оказывает существенное влияние множество факторов, которые определяют пригодность сиденья в качестве передаточного звена между автомобилем и водителем (или пассажиром).
Размеры подушки раздельного сиденья или пространство, занимаемое одним человеком на заднем сидении, должны составлять по ширине 500—550 мм и глубине 450—500 мм. При размерах меньше указанных создаются некоторые неудобства при длительной езде в автомобиле. Высота спинки сиденья без подголовника должна составлять примерно 500 мм над задней кромкой подушки, а при встроенном подголовнике («высокая спинка») по меньшей мере 800 мм. Ширина спинки в этом случае примерно равна 500— 550 мм, а ширина нижней части подголовника 250 мм. Эти данные могут служить только в качестве общих рекомендаций, тем более, что стандартизированный метод измерения этих величин отсутствует.
Форма сиденья влияет не только на самочувствие человека, но и на безопасность движения, так как форма, жесткость и демпфирование сиденья определяют степень усталости водителя.
Предполагая, что посадка выбрана правильно и предусмотрены удовлетворительные регулировки, следует рассмотреть следующие особенности.
Давление по поверхности сиденья не должно быть равномерно распределенным, как, кажется, должно было бы быть на первый взгляд, давление должно соответствовать анатомическим данным, т. е. быть максимальным (приблизительно 7 кПа) на поверхности сиденья под ягодицами, а сбоку и, прежде всего, спереди под бедрами существенно уменьшаться, чтобы не нарушалось кровообращение ног. Поверхность подушки должна быть наклонена спереди назад на угол примерно 5°. При проектировании спинки сиденья следует обеспечить удовлетворительную опору для позвоночника, особенно в поясничной области; изгиб спинки в вертикальной плоскости должен соответствовать форме позвоночника, т. е. примерно на высоте 160—180 мм над промятой поверхностью подушки должна быть выпуклость. Давление на поверхность спинки существенно меньше, чем на поверхность подушки (максимально 2,5 кПа). Чтобы при движении автомобиля на повороте получить необходимую боковую опору, поверхность подушки сиденья следует выполнять несколько чашеобразной формы с боковыми выступами. Для спинки сиденья автомобилей широкого назначения вогнутая чашеобразная форма неприемлема, так как это сильно стесняет свободу движений. Вместо этого боковая опора должна обеспечиваться путем придания небольшой поперечной вогнутости и создания боковых выступов в районе бедер и таза, т. е. приблизительно на высоте центра тяжести тела. Кроме того, по возможности следует предусматривать встроенный подголовник (высокую спинку).
Эластичность подушки
Эластичность подушки отражается в статической характеристике упругости. Почти у всех сидений характеристика прогрессивная, т. е. подушки с увеличением нагрузки (удар, действие силы тяжести) становятся жестче, что повышает эффективность вибропоглощения. В общем случае для жестких спортивных сидений можно принять среднюю величину продавливания равной 4,5 см, а для комфортабельных мягких сидений 8 см. В первом случае это соответствует средней жесткости с = 150 Н/см, а во втором случае с = 85 Н/см (нагрузка на подушку составляет примерно 88% веса человека, равного 750 Н). Собственная частота колебаний сиденья обычно составляет 1,8—2,3 Гц. При сильном демпфировании (фактор демпфирования 62=3с/4т) эта частота уменьшается примерно до 0,8—1,2 Гц, что меньше собственной частоты колебаний автомобиля, которая обычно равна 1—1,2 Гц. Возникновение резонансных колебаний сиденья и автомобиля возможно, однако вследствие сильного демпфирования они могут происходить только с малой амплитудой. Другие частоты возбуждения (например, из-за неровностей дороги) тоже могут вызвать колебания сиденья, которые в некоторых областях частот могут даже усиливаться. Поэтому необходимо согласование амплитудно-частотных характеристик сиденья и автомобиля, однако влияние характеристики сиденья является преобладающим. Средний фактор замедления колебаний сиденья благодаря демпфированию обычно составляет 1 —1,8 при возбуждающем ускорении 0,4—1,5 м/с2.
Люди имеют различную степень чувствительности и по-разному реагируют на различные частоты колебаний, однако колебания с частотой 2—3 Гц почти для всех наименее утомительны. Чувствительность и субъективная реакция человека зависят во многом от его особенностей, а в целом степень воздействия колебаний в основном зависит от вертикальных ускорений. При проектировании сиденья следует добиваться следующего.
- Не допускать возбуждения колебаний с частотой больше 3 Гц.
- Уменьшения воздействия ускорения и амплитуды колебаний с частотами 2—3 Гц путем усиления демпфирования в области 2—5 Гц.
- Колебания, передаваемые сиденьем, должны иметь частоту, значительно отличающуюся от частот собственных колебаний тела человека (4—6 Гц), а также автомобиля (1—2 Гц). Однако жесткие сиденья вследствие низкой способности поглощать ударные нагрузки применять нежелательно, поэтому собственная частота колебаний сидений должна быть равна 3 Гц.
- Сглаживания отдельных ударов путем придания сиденью определенной мягкости.
- Оптимального согласования между упругими характеристиками сиденья и автомобиля порредством экспериментальных исследований.
По конструкции набивок различают сиденье с пружинным каркасом, которое пришло в автомобилестроение из производства мягкой мебели и вследствие высокой стоимости применяется преимущественно на дорогих автомобилях, и сиденье с набивкой из пено- материала, которое появилось фазу после разработки этих материалов (губчатая резина, пластмассовые пенистые материалы) и с тех пор используются почти во всех автомобилях, особенно дешевых.
У набивки с пружинным каркасом упругим элементом служит пружинный матрац, соответствующий форме сиденья и состоящий из комбинации зигзагообразных и спиральных пружин, соединенных на различной высоте с рамой из полосовой стали или сеткой из стальной проволоки. Путем сочетания различных диаметров проволоки, распределения зигзагов и расположения спиральных пружин достигается необходимое распределение давления и подбираются прогиб и упругие свойства подушки. Ослабление сил давления достигается посредством введения эластичной прокладки из прорезиненных растительных волокон, над которой устанавливается тонкая промежуточная прокладка из пеноматериала, покрытая обивочным материалом. Форма сиденья и рисунок швов могут быть подобраны в соответствии с пожеланиями стилистов. Столь многогранные возможности сиденья с пружинным каркасом делают его предпочтительным для использования в комфортабельном варианте автомобиля. В то же время набивка с пружинным каркасом трудоемка в изготовлении, имеет высокую стоимость и большой вес. Сиденья с пружинным каркасом обычно имеют слабо выраженную прогрессивную упругую характеристику. Амортизирующее действие таких сидений зависит от величины и частоты сил возбуждения, причем при большой частоте возбуждения (свыше 5 Гц) амортизация эффективнее, чем у сидений с набивкой из пеноматериала.
При набивке из пеноматериала упругая характеристика и демпфирующие свойства сиденья определяются применяемым материалом. Конструкция сиденья в этом случае существенно упрощается и имеет меньшую массу. Путем комбинирования деталей набивки, формуемых из пеноматериала различной толщины и пористости, а возможно и различных материалов, можно удачно подобрать необходимое распределение давления и жесткости. При малой нагрузке жесткость таких подушек довольно мала, но с увеличением нагрузки она возрастает, т. е. имеется прогрессивная характеристика жесткости. Это делает сиденье при больших силах возбуждения и большой частоте относительно жестким (проницаемым для колебаний). Указанное свойство можно ослабить установкой слоя из пеноматериала с упругой прокладкой в каркас обычного чашеобразного сиденья. Демпфирование колебаний у сиденья с набивкой из пеноматериала обычно сильнее, чем у сиденья с пружинной подушкой, поэтому амортизационные свойства сиденья при большой силе возбуждения и малой частоте (до 5 Гц) лучше. Сверху набивки из пеноматериала натягивается обивка, сшитая обычным образом, под которой может быть предусмотрена тонкая мягкая прокладка. Недавно разработан метод непосредственного заполнения формы, выложенной текстильным материалом, пеной; готовая набивка устанавливается на каркас сиденья и крепится к нему скобами. Таким образом получается очень легко и дешевое, вполне приемлемое по своим свойствам сиденье. Не вызывает сомнения, что комбинация обеих систем набивки (пружинный каркас, пеноматериал, прокладка из прорезиненных растительных волокон) является наиболее эффективной, однако и самой дорогостоящей.
Наряду с размерами и формой сиденья, характером распределения давлений, амортизирующими и ударопоглощающими свойствами, качество сиденья определяют и другие критерии, например температурные свойства и гигроскопичность в эксплуатации (физиологическая оценка сиденья в процессе эксплуатации). Из-за Трения тела, тепла и испарений, выделяемых телом, между телом человека и сиденьем возникает неблагоприятная микросреда. С этим явлением можно бороться только путем применения соответствующей набивки и материалов. В качестве особо нежелательных в этом отношении можно назвать популярные в настоящее время обивки сидений из искусственной кожи. Измерения температуры и влажности через определенный промежуток времени показали различия между обеими конструкциями набивок. Исследованное сиденье с пружинным каркасом имело тканевую обивку и набивку из прорезиненных волокон. Путем тиснения поверхности обивки из искусственной кожи (то же при набивке из пеноматериала) можно несколько уменьшить аккумуляцию тепла, точно так же, как в случае применения натуральной кожи, которая вследствие своих естественных впитывающих свойств более эффективна в этом отношении. В любом случае набивка сиденья при перемещениях человека относительно сиденья должна обеспечивать удовлетворительную вентилируемость. Обивка сиденья должна, с одной стороны, быть достаточно устойчивой к истиранию, а с другой стороны, иметь достаточное трение сцепления с одеждой сидящих, чтобы обеспечивалась приемлемая фиксация тела при движении автомобиля. Важно, чтобы трение сцепления, которое зависит от материала обивки и одежды сидящего человека, сохранялось как можно дольше, т. е. чтобы трение скольжения появлялось как можно позже. Желательно использовать шероховатые материалы, например, бархатистые поверхности с коротким ворсом; искусственная кожа допустима только при наличии шероховатой поверхности, подобной замше (однако такая поверхность быстро загрязняется).
К современным материалам обивки и набивки, кроме всего прочего, предъявляются специальные требования в отношении горючести. Материалы должны обладать низкой воспламеняемостью и малой серостью горения. Этим требованиям удовлетворяют применяемые в настоящее время комбинированные ткани (с нейлоном) и обработанная специальным составом искусственная кожа; проблематичной является возможность предотвращения образования ядовитого газа при сгорании (особенно при сгорании поливинилхлорида).
Довольно неприятным явлением, которое приходится учитывать при использовании тканей из искусственных волокон, является образование статического заряда, который возникает преимущественно в результате электризации при трении одежды сидящего человека о подушку, однако статический заряд может накапливаться и на самом корпусе автомобиля (относительно дороги). Образованию статического заряда способствует одежда из синтетических и комбинированных тканей, а также изолирующие материалы (например, резиновые подошвы). Статическое электричество проявляется в искрении (совершенно безопасном), возникающем при соприкосновении тела с металлическими деталями автомобиля. До сих пор неизвестно средство, с помощью которого можно было бы устранить это явление. При выходе из автомобиля можно прикоснуться неизолированным ключом к металлической детали кузова и отвести таким образом образовавшееся напряжение. Довольно эффективны в этом отношении обивочные материалы с вплетенными металлическими нитями, которые применяют в США.
Заметим, что для получения оптимальной конструкции сиденья желательно тесное сотрудничество между инженерами-кузовщиками и медиками в процессе исследований и проектирования.
Необходимость правильного расположения ремня безопасности, которое, если ремень крепится к кузову, при регулировке положения переднего сиденья постоянно изменяется. Известное влияние на расположение ремня оказывает жесткость подушки. Поэтому было бы логичнее крепить ремень безопасности к каркасу сиденья. Но тогда еще больше усложнится проблема автоматического надевания ремня. Кроме того, в этом случае каркас сиденья и механизм регулировки должны выдерживать при аварии очень высокие нагрузки. Приемлемый компромисс — крепить замок ремня к сиденью. Пример удерживающей системы, срабатывающей от нагрузки на сиденье. Удерживающая панель, обитая мягким материалом, убирается с помощью гидравлической системы. Во избежание опасного подныривания водителя под рулевое колесо предусмотрена накладка, одновременно защищающая колени. Удерживающая накладка вместе с механизмом, приводящим ее в действие, крепится к каркасу сиденья. Регулировка положения защищающей колени накладки не требуется, так как положение коленей у людей разного роста примерно одинаково.
Проблема удобства пользования передним сиденьем для людей различного роста (досягаемость органов управления, крепление ремней безопасности и т. д.), всегда решаемая компромиссно, заставляет поднять вопрос о поиске оптимального решения. Нарушая общепринятый принцип, т. е. делая сиденье жестко фиксированным, а положение органов управления и рулевого колеса регулируемым, можно получить лучшее решение.
Читайте также: