© Volvo Trucks
Рабочее место водителя в современных грузовиках и автобусах по сравнению с прежними становится более удобным и комфортным. При этом одна из ключевых ролей в совершенствовании интерьера отводится сиденьям, которые за последнее время значительно расширили свою функциональность в плане снижения утомляемости и повышения удобства в работе. Тенденция, характерная для водительских сидений топ-класса, - привязка к электронным системам безопасности автомобиля.
© Михаил Ожерельев
Сиденье - ключевой элемент внутреннего оснащения кабины. От его дизайна и стиля, инноваций и технологий, функциональности и комфорта зависит многое. Например, если учесть, что среднее рабочее время водителя-профессионала за неделю составляет порядка 60 часов и 45 из них за рулем, то можно сказать, что повышенный комфорт на рабочем месте является не только приятным пожеланием работника. От степени его усталости или бодрости выигрывают также экспедитор, заказчик и все участники движения. Именно поэтому водительские сиденья всегда отличались от пассажирских более широким арсеналом настроек и регулировок. И сегодня, в зависимости от назначения транспортного средства (междугородные перевозки, внутригородская дистрибьюция или работа на строительных объектах), заказчику все чаще предлагаются различные варианты исполнения рабочего места.
Конструкция
© Михаил Ожерельев
Современные стандарты, отвечающие требованиям водителей к эргономичности и удобству сидений, включают в себя ряд ключевых моментов. Это, прежде всего, возможность индивидуального регулирования, использование подушки и спинки особой формы и способность к демпфированию вибраций. Наиболее важные различия между конструктивными исполнениями сидений заключаются в устройстве подрессоривания. По данному признаку водительские сиденья принято делить на три группы: статические, с механическим подрессориванием и с пневматической подвеской. К слову, многочисленными исследованиями ученых установлено, что колебания, передающиеся человеку при езде в автомобиле, оказывают на организм негативное воздействие, способствующее не только нервному утомлению, но и развитию серьезных неврологических заболеваний. С целью минимизации влияния вибраций еще в начале 70-х годов в конструкциях подвески кабины и сидений начали использоваться различные демпфирующие механизмы.
Классикой энергонезависимого сиденья можно считать устройство, в котором роль упругого элемента выполняет пластинчатый торсион, соединяющий подвижную и неподвижную части механизма, а роль гасящего устройства - гидравлический амортизатор. Направляющим узлом в такой подвеске служит система рычагов, напоминающая схему ножничного подъемника. В оснастке сиденья предусмотрена возможность изменения упругих качеств торсиона в зависимости от веса водителя. Регулятор жесткости может быть выполнен в виде миниатюрной рукоятки или в виде изящного пластмассового маховика со шкалой нагрузки в килограммах. Первый вариант встречается на автомобилях семейства КамАЗ, а второй получил распространение в изделиях зарубежного автопрома. Основным преимуществом механической подвески является простота конструкции и низкая стоимость, но по эффективности стальная пружина уступает пневматическому подрессориванию
.
© Михаил Ожерельев
Пневмобаллон, работающий на сжатие в сочетании с газонаполненным амортизатором (иногда регулируемым), позволяет приблизить частоту собственных колебаний подрессоренной массы до 1,0 Гц. Именно эта величина считается наиболее привычной с физиологической точки зрения для человека. В современных конструкциях за характеристику упругости пневмобаллона отвечает управляющий клапан, который по своему функционалу схож с регулятором уровня пневмоподвески на шасси. Конструктивно клапан представляет собой миниатюрный телескопический цилиндр, связанный посредством тяг и рычагов с подвижной частью сиденья. Пневматическое управление клапаном осуществляется от двухпозиционной клавиши, которая дает возможность не только выставить подушку сиденья на определенную высоту, но и подобрать жесткость в соответствии с весом водителя. С клавишей регулировки обычно соседствует кнопка стравливания воздуха, позволяющая быстро опустить сиденье в нижнее положение, например для более удобного входа или выхода. Если раньше непременным условием внедрения воздушных сидений было наличие пневмосистемы в автомобиле, то теперь отсутствие воздуха - не проблема. Сегодня предлагаются автономные конструкции. Скажем, некоторые модели, выпускаемые турецкой компанией Pilot, в базовом варианте комплектуются миниатюрным электрокомпрессором, питающимся от бортовой сети напряжением 12 или 24 В. В частности, такие сиденья встречаются в тюнинговых версиях микроавтобусов.
© Михаил Ожерельев
Помимо регулировки по высоте главный атрибут рабочего места водителя в обязательном порядке имеет возможность подстройки в продольном направлении и по углу наклона спинки. Механизм продольной регулировки представляет собой систему салазок и ползунов, а также замок, позволяющий надежно зафиксировать сиденье в требуемом положении. В свою очередь устройство, регулирующее угол наклона спинки относительно подушки, включает в себя механическую защелку, освобождаемую при повороте бокового рычага. Диапазон регулировок спинки обычно составляет порядка пятнадцати градусов вперед и шестидесяти назад относительно номинального положения.
© Михаил Ожерельев
Для обеспечения требований пассивной безопасности и повышения комфортабельности спинки водительских сидений снабжаются регулируемыми подголовниками. А в нижней части большинство современных изделий имеют устройство поддержки поясницы, которое может приспосабливаться к индивидуальным особенностям телосложения водителя. Задняя поддержка обычно включает в себя одну или несколько воздушных подушек с отдельными регулировками.
© Михаил Ожерельев
Ряд известных зарубежных производителей в последнее время дополнили гамму выпускаемых сидений электрифицированными модификациями. В данном случае ряд основных регулировок (продольное перемещение, наклон спинки и подушки) выполняется с помощью сервопривода - мотор-редукторов. Помимо прочего автоматизирована и регулировка по высоте - за эту функцию отвечают электромагнитные клапаны. Повышенная энерговооруженность дополняется трехступенчатой системой подогрева.
Новинки рынка
Сегодня разработка и производство водительских сидений выделяется как отдельное направление автокомпонентного бизнеса. Крупнейшие мировые производители практикуют комплексный подход к разработке сидений. Это означает, что их деятельность охватывает все стадии разработки, производства и поставки - от дизайна, нитей, тканей, чехлов до готового изделия. Современные тенденции рынка можно проследить по некоторым новинкам.
© Михаил Ожерельев
© Михаил Ожерельев
Один из мировых лидеров в производстве сидений - немецкая компания Isringhausen, имеющая на данный момент в своей производственной программе более 20 моделей для грузовиков и автобусов, недавно вывела на рынок новый продукт - модель NGS (New Global Seat). Сиденье, предназначенное для установки в топовых моделях грузовиков, подключается к пневмосистеме автомобиля, а также к бортовой сети напряжением 24 В. Важная особенность новинки заключается в ее электронной привязке к основным бортовым системам. Через шину CAN блок управления сиденьем может обмениваться информацией с различными электронными системами автомобиля, и таким образом возможно расширение функций безопасности и комфорта. Например, после идентификации водителя посредством карты электронного тахографа возможна автоматическая подстройка сиденья в соответствии с ранее запрограммированными регулировками. Далее, во время движения, встроенные в подушку и спинку вибромоторы могут оказывать помощь предупредительными сигналами о нарушении полосности движения. А после выемки ключа сиденье не только автоматически опустится в нижнее положение, но и отодвинется назад, облегчая выход.
© Михаил Ожерельев
© Михаил Ожерельев
Разработкой и изготовлением водительских сидений для различных видов транспорта занимается и концерн Grammer AG. Для грузовиков и автобусов этот производитель предлагает целую гамму современных моделей: Kingman, Linea и Tourea. Стандартный пакет оснащения этих изделий включает в себя так называемую активную климатическую систему. Новшество, используемое в обивочном материале, помогает сохранить ощущения комфорта в жару, а в холодную погоду водитель может воспользоваться системой подогрева. Для особых условий эксплуатации коммерческой техники, например на грунтовых дорогах или стройплощадках, Grammer предлагает оснащение сидений низкочастотной системой подрессоривания. Входящие в систему электронные датчики регистрируют ускорения подвижных частей и за доли секунды регулируют жесткость механизма. Согласно информации, представленной производителем, вертикальные ускорения в такой системе снижаются более чем на 20% по сравнению с традиционными конструкциями на пневматике.
Известными рыночными игроками в сфере разработки и поставки водительских сидений является шведская компания Be-Ge и уже упомянутая фирма Pilot. На выставке «Комтранс-2010» производитель из Бурсы представил модель X Tream. Среди особенностей нового кресла регулировка жесткости амортизатора, подстройка наклона подушечной части и пневматическая поддержка поясничной области.
В нашей стране производством автомобильных сидений различного назначения занимаются российско-корейское СП «Дейвон Соллерс Елабуга», а также ряд многопрофильных отечественных предприятий, среди которых ОАО «Риат» (Набережные Челны) и НПП «Мехинструмент» (Павлово-на-Оке).
© Михаил Ожерельев
«Инструментальщики» из Нижегородской области недавно вывели в свет водительское сиденье СВ-1 с адаптивной пневматической системой подрессоривания. Изюминка новинки - пневматический упругий элемент, являющийся собственной разработкой производителя. Деталь напоминает многосекционный пневмобаллон, но в качестве материала используется не резина, а волокнистый полимер. Плавная регулировка жесткости воздушной пружины производится с помощью миниатюрного пневморедуктора. Не исключено, что в перспективе сиденьями подобной конструкции будет оснащаться продукция ПАЗа, ЛиАЗа и КамАЗа. Пока же новинка предлагается для переоборудования транспортных средств, находящихся в эксплуатации.
Всем вышеперечисленным мир водительских сидений не ограничивается. В современной коммерческой технике можно встретить изделия и других известных брендов со своими оригинальными конструкциями, в том числе с компьютерным управлением. На будущее можно предположить, что поток инноваций в этом секторе рынка не прекратится. Этому будет способствовать и ужесточение требований безопасности.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Последним из основных и важнейшим элементом оборудования кузова являются сиденья. Основы эргономики сиденья водителя и пассажира были оговорены выше.
В соответствии с принципами эргономики сиденья делят на рабочие и пассажирские. Конструкция рабочего сиденья водителя зависит от назначения автомобиля и характера работы водителя. Конструкция сиденья пассажиров зависит только от времени движения.
Основные применяемые типы сидений (рис. 587) выполняются с металлическим пружинным каркасом (рис. 587, a) либо без пружин (рис. 587, b). Металлический пружинный каркас, покрытый слоем жесткого материала, а затем верхней подушкой, выполненной из синтетических материалов и обшитой хлопчатобумажной тканью или кожзаменителем, является наиболее распространенной конструкцией.
Пружины могут быть разного типа: цилиндрические сжатия, плетеные, зигзагообразные, цилиндрические растяжения.
Использование искусственных материалов обеспечило получение необходимой упругости подушек без пружин. Сиденье с подушками без пружин 5 является конструкцией, обеспечивающей сокращение объема работ за счет экономии на сборке. Прочность искусственных материалов позволяет использовать их как упругие элементы, работающие на растяжение. Сиденья с лентами из губчатой резины 6 или губчатой резины на полужестком основании 7 применяются в тех случаях, когда важны легкость конструкции и экономия материала. Хорошее сиденье получается также при дополнении эластичной подушки из искусственных материалов жесткой рамкой 9. При этом уменьшается расход материала.
В кузовах городских автобусов возможны жесткие сиденья 8 из пластмасс или алюминиевого листа. Очень важным элементом сидений является их обивка. К сожалению, еще не всякая обивка из искусственных материалов обеспечивает воздухо — и паропроницаемость сиденья. Если поливинилхлорид имеет гладкую, сплошную наружную поверхность, то для предупреждения отпотевания необходимы дополнительные чехлы из плетенки жесткого волокна с редким переплетением.
Внешняя форма сидений описанных выше конструкций может быть самая разнообразная, но основные размеры их не могут значительно отличаться. В отношении размеров и формы сиденья существует ряд нормативов и рекомендаций (рис. 588).
Рис. 587 - Основные типы сидений: a - с металлическим пружинным каркасом; b - с каркасом без пружин; 1 - с цилиндрическими пружинами сжатия; 2 - с плетеными пружинами; 3 - с зигзагообразными пружинами; 4 - с цилиндрическими пружинами растяжения; 5 - с подушкой из губчатой резины; 6 - с жестким каркасом и лентами из губчатой резины на эластичном основании; 7 - с губчатой резиной на полужестком основании ; 8 - жесткое; 9 - с эластичной подушкой в жесткой рамке.
Вопрос о том, как мы сидим в машинах, заслуживает серьезного внимания. С момента изобретения автомобиля в XIX веке, прошло много времени, тогда в сидениях не было пружин, и подкладка была не такой уж толстой. В результате человек чувствовал каждую неровность на дороге. Сегодняшние сидения обеспечивают значительно большее удобство.
С подкладками и ремнями современные сидения стали настоящей зоной комфорта. Компоненты изготовляются по отдельности и доставляются на этот завод для сборки. Они поступают исходя из потребностей производственного процесса, что приводит к отсутствию больших складских запасов. Доставка деталей идёт постоянно, ведь здесь производят 400 различных типов сидений.
Детали подвозят к конвейеру именно тогда, когда они там нужны. На этой сборочной линии 60 рабочих и у каждого свои функции. Они получают и сканируют сборочную карточку для каждой детали. Это позволяет центральному компьютеру отслеживать поток деталей и обеспечивать использование нужных деталей для сборки нужного типа сидения.
Оператор вставляет нагревательный элемент с его проводами в подушку сидения. Она свободно кладёт тканевое покрытие поверх элемента и крепит его проволокой. Затем сидение переходит на другой участок, где оператор завершает процесс обтяжки. У каждой работницы есть только 88 секунд на выполнение своей операции, поэтому здесь некогда сидеть.
В спинку сидения вставляют нагревательный элемент и закрывают его. Airbag вставляют в специальный рукав. Эти сидения комплектуются пружинами, которые крепятся к раме для поддержки поясницы. Подушку в сборе надевают на подпружиненную раму и затягивают шнуры. Все складки разравнивают – это называется отделка. А затем вставляют подголовник.
Теперь принимаются за нижнюю раму. Её снабжают механизмом, регулирующим высоту сидения. Далее следуют электрические соединения. Потом они крепят нижнюю раму к спинной подушке.
Далее идёт монтаж механизма натяжения, который устанавливает правильное положение ремня безопасности, а затем подключение набора электроклемм. Устанавливают нижнюю подушку и разжимную пружину. Пластиковая боковина придаёт конструкции изящный вид.
Пора провести тест-драйв этого сидения. Они подключают источник энергии и проверяют в рабочем ли состоянии Airbag и подогреватель сидения. Они разглаживают утюгом все складки, так как автозавод вернёт им все сидения, которые выглядят неидеально. Сидение складывают и раскладывают, чтобы убедиться в правильности системы регулировки.
Задние сидения собирают по той же технологии. Здесь у каждого работника есть только 88 секунд на выполнение своей операции. В сумме на сборку одного сидения уходит 62 минуты.
Перед отправкой на автозавод они фотографируют каждое сидение для производственного протокола - это является доказательством того, что продукция покинула завод в идеальном состоянии.
Теперь на этих сидениях можно выезжать на дорогу. Сидения крепят к транспортировочным поддонам и грузят их на трейлер по 60 сидений сразу. Их доставят на автозавод именно в тот момент, когда автомашины, для которых они предназначены будут сходить с конвейера. Как только они будут установлены, вам останется только откинуться на сидение, пристегнуться и наслаждаться поездкой.