Рулевое колесо и сиденья представляют собой ключевые элементы тактильного взаимодействия с автомобилем, а также важные компоненты его дизайна. Их значение в восприятии различных потребительских характеристик автомобиля трудно переоценить.
Сиденья, возможно, являются самой недооцененной частью автомобиля. Мы стремимся устроиться удобно, но редко задумываемся о том, как они устроены. Если бы мы знали об этом больше, вряд ли бы использовали такие примитивные термины, как «мебель» или «стулья». Под непрозрачной обивкой скрывается сложная конструкция, представляющая собой инженерный и технологический шедевр. Поскольку сиденья являются дорогими и тяжелыми элементами автомобиля, их разработке и производству уделяется значительно больше внимания, чем это отражается в рекламе или в отчетах о тест-драйвах.
На примере сидений Volvo XC90 можно увидеть, как то, что воспринимается как единый объект, на самом деле является сложной конструкцией с множеством деталей.
Посадочные места, занимающие значительную часть интерьера, имеют огромное значение для дизайнеров. Для водителя кресло становится основным каналом физического взаимодействия с автомобилем, так как с ним соприкасается треть поверхности тела. Исследования в Европе показывают, что среднестатистический автолюбитель проводит в автомобиле около 22 тысяч часов за свою жизнь. Хотя сегодня плохие сиденья встречаются редко, около 75% водителей в той или иной степени жалуются на проблемы со спиной. К этому добавляются боли в шее, нарушения кровообращения и преждевременная усталость. Потеря концентрации, вызванная этими проблемами, является причиной трети серьезных ДТП в Европе. И вы всё еще называете их «стульями»?
Примером типичной конструкции сиденья начала XX века служит американский седан Essex 1927 года с металлическими пружинами.
Изначально всё начиналось с мебельных технологий. До начала XX века самобеглые повозки оснащались пружинными сиденьями, напоминающими бабушкины диваны: набор витков металлических пружин обтягивался кожей с небольшим мягким подбоем. С начала 1900-х годов совершенствовали именно эту прослойку, используя натуральные волокна, от шерсти животных до кокосовых нитей, включая прорезиненные. В 1930-х годах появилась латексная пена, которая сделала сиденья более доступными по сравнению с пружинными. С 1960-х годов в автомобилестроение пришел еще более экономичный вспененный полиуретан с различными производными.
Во-первых, это эстетично. До 70-х годов сиденья воспринимались в первую очередь как художественный объект и проектировались интуитивно.
Еще 30 лет назад считалось, что лучшие автомобильные сиденья должны сочетать пружинный каркас и формованную оболочку из пены, однако экономические факторы свели на нет «диванные» конструкции к началу 1990-х. Пружины в креслах остались, но упростились до S-образной проволоки, служащей ненавязчивой опорой для пены.
В спортивных креслах Pontiac GTO конца 1960-х годов упрощенные, но все еще развитые пружины поддерживают пенную подбивку, которая играет важную роль в формировании формы.
Основой служит каркас из металла или композитных материалов. Его прочность за последние десятилетия значительно возросла, в первую очередь из-за ужесточения требований к пассивной безопасности. К сиденьям теперь крепятся как минимум замки ремней, а иногда и надувные подушки, и сами кресла должны проходить испытания на прочность по различным параметрам. Эти нормы, а также развитие научного подхода к проектированию штатных сидений практически уничтожили рынок тюнинговых. Даже известная компания Recaro, начавшая с тюнинга, уже около десяти лет не производит гражданские автокресла самостоятельно, а лишь «торгует именем» на стороне.
В сиденьях Volvo XC90 встроены деформируемые элементы, которые позволяют на треть снизить нагрузку на позвоночник при вертикальном ударе, например, если автомобиль упал с высоты.
Профессиональная оценка сидений происходит в два этапа. Первичное восприятие — статическое, в течение первых 10–15 секунд после того, как вы оказались в кресле, как покупатель в автосалоне. Не мешает ли оно процессу посадки? Насколько жесткое? Не давит ли? Хорошо ли поддерживает? И, что самое главное, как распределяются реактивные силы от давления человеческого тела на обивку. Проще говоря, каков тот самый часто упоминаемый в тестах исходный рельеф или «профиль» сидения.
Volvo 144, конец 1960-х. Подголовники и трехточечные ремни безопасности заставили рассматривать кресла как важный элемент безопасности, что изменило подходы к их проектированию.
Затем, в ходе поездки длиной не менее часа-двух, формируется представление о динамическом комфорте. К перечисленным факторам, восприятие которых может измениться в движении, добавляется то, как сиденье гасит широкий спектр колебаний. Ведь за плавность хода в автомобиле отвечают не только подвеска, но и триумвират шин, шасси и кресел.
С научной точки зрения это означает, что каркас, упругие элементы и пена должны совместно и по отдельности избегать резонансов в самом неприятном диапазоне частот от четырех до восьми герц. Резонансы на частотах от 0,1 до 0,6 Гц могут вызывать укачивание — вспомните убаюкивающий задний диван дедушкиной Волги. Отказ от каркасов на витых пружинах значительно облегчил жизнь людям со слабым вестибулярным аппаратом. Частоты собственных колебаний современных сидений значительно выше. Их нельзя делать слишком жесткими, чтобы не передавать вибрации.
Современные кресла имеют мощные каркасы, минимум пружин и максимум пены. Слева — сиденья «пятого» Гольфа, а справа — адаптивные от Mercedes SL 2012 года с подбивкой верхнего слоя из прорезиненного волокна, которое адаптируется к форме тела, и подачей теплого воздуха к шее.
Как создать идеальное сиденье? Научные исследования в этой области начались только в 1940-х годах, и прошло два-три десятилетия, прежде чем результаты начали заметно сказываться на серийной продукции, причем не повсеместно. Однако сейчас недостатка в данных нет, и никто не работает интуитивно или методом проб и ошибок. Многочисленные исследования иногда даже противоречат друг другу, особенно в самом важном вопросе — как должна распределяться нагрузка от тела по сиденью.
Седан Volvo Amazon 1964 года впервые предложил регулируемую поясничную поддержку. Именно в области поясницы передается максимальная нагрузка от спины на спинку, поэтому важно иметь возможность подстроить его под индивидуальные особенности седока.
Некоторые ученые считают, что достаточно сделать кресло равномерно мягким, как, например, в старых французских автомобилях. Большинство же придерживается мнения, что жесткость должна варьироваться, так как разные части тела по-разному переносят нагрузку. Можно снизить давление на уязвимые ткани, сделав сиденье плотнее в местах контакта с наиболее выносливыми частями тела — ягодицами и поясницей.
Форма и жесткость сиденья выводятся в виде эпюры — карты нагрузок. Чем краснее зона, тем сильнее удельное давление. Чрезмерное сжатие 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, так как это добавляет к напряжению от сжатия в нижней части тела и сдвигу тканей. При этом седоки должны иметь возможность менять позу в дальней дороге без значительного изменения карты давлений. В самой удобной для человека позе каждый сустав находится примерно в середине своего диапазона движения. Все расчеты ведутся относительно центра тазобедренного сустава, так называемой точки Н (от hip-point, хотя некоторые инженеры используют индекс R).
О задних диванах поговорим в другой раз, но к ним применимы те же закономерности, что и к передним креслам. Серьезным вызовом в компоновке является недостаток места для толстых комфортных подушек и их пружин. На фото — срез второго ряда кроссовера Skoda Kodiaq.
Каркас задних спинок необходимо значительно усиливать, так как во многих случаях к ним крепится верхняя точка ремня безопасности среднего пассажира.
Учитывается, что под весом тела обивка деформируется в среднем на 4-5 см. У очень мягких кресел — примерно на восемь. Комфорт посадки зависит от 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.
На разных рынках традиционный диапазон между так называемым пятым женским перцентилем (дама ростом около 153 см) и 95-м мужским (187 см) отличается. И даже в этих рамках удается удовлетворить лишь 90% клиентов. Приходится выбирать, для кого в основном создается автомобиль, так как полностью компенсировать разницу в телосложении 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. Каждые четыре минуты компьютер проверял уровень наполненности каждой из них. Подобная система использовалась и в заднем диване лимузина президента США.
Существуют также данные о том, что люди становятся выше: за каждые десять лет американцы и европейцы вырастают на сантиметр. Неудивительно, что диапазоны продольной регулировки передних кресел, некогда установленные стандартами DIN как минимум 160 мм, сегодня иногда достигают почти 300. Вилка перемещения по высоте обычно составляет 60–70 мм.
Последняя серийная легковая машина с цельным передним диваном — Chevrolet Impala 2012 года. Это была опция.
Отдельная тема — микроклимат. Поскольку треть нашего тела соприкасается с сиденьем, его роль в обеспечении теплового комфорта огромна. Оптимальной считается температура поверхности 23 °C в любое время года. Неудивительно, что подогрев сидений появился еще в 1966 году в качестве опции для автомобилей Cadillac. Однако теплообмен — это двусторонний процесс. Обивка должна поглощать примерно 75 Вт/м? тепловой энергии человеческого тела, проще говоря, пропускать воздух и пот.
Если не учитывать дополнительные чехлы с авторынка, наименее предпочтительным вариантом является обивка из искусственной кожи. Натуральная кожа, хоть и немного, но «дышит», и её желательно дополнить глубокой текстурой для обеспечения микродренажа. В любом случае, формообразующая пена должна быть достаточно толстой, так как при сжатии более чем на 80% она становится почти непроницаемой.
Кресло легкового автомобиля Ford 2007 года служит интересным примером типичного бюджетного решения. Обивка натянута непосредственно на пену, без дополнительных слоёв. Однако она изготовлена из экологически чистой соевой пены, а не из нефтехимического пенополиуретана.
Тем не менее, ткань, даже самая недорогая, оказывается более предпочтительной. Кожаная обивка может сравниться с ней по теплоотведению только при использовании дорогой перфорации и ещё более дорогой вентиляции. Обычно вентиляторы работают на «вытяжку», что стало традицией с 1997 года, когда такая система впервые появилась на автомобиле Saab 9-5. Вероятно, в будущем в кресла начнут интегрировать более экономичные компактные тепловые насосы, которые будут работать по принципу кондиционера, отбирая или выдавая тепло при изменении состояния хладагента.
Сиденья часто представляются маркетологами как нечто новое и уникальное. Однако Nissan Gravity Seats в кроссовере Murano или «поддерживающие таз» кресла Mazda 3 не являются конструктивно оригинальными. Это просто усовершенствованная карта давления.
Современные тенденции направлены на максимальную индивидуализацию под конкретного пользователя с использованием персонализированных ложементов, как это уже давно практикуется в автоспорте и производстве спорткаров. Например, Ferrari уже давно предлагает три размера кресел для своих дорожных автомобилей, а Porsche предоставляет возможность индивидуальной формовки «ковшей» с тремя уровнями жёсткости для трековых версий моделей 911 и 718.
Porsche анонсировала индивидуально формованные «ковши» для дорожного использования с мая 2021 года. Концептуальное сиденье Lexus Kinetic Seat подчеркивает важный тренд на облегчение конструкции, ведь стандартное кресло весит не менее восьми килограммов только из-за пены.
В массовых автомобилях стремятся увеличить количество регулировок. Лидером в этом направлении является марка Lincoln, которая с 2017 года предлагает кресла с 15 настраиваемыми параметрами, включая индивидуальные изменения длины и наклона подушек для каждого бедра. В американском стиле, подразумевающем возможность изменения всех размеров в двух направлениях, такие кресла называют сиденьями с 30 регулировками.
Опциональные кресла Perfect Position седана Lincoln Continental позволяют индивидуально настраивать вылет и высоту правой и левой передних частей подушки в области опоры бёдер. По статистике, мужчины, молодёжь и стройные люди менее требовательны к креслам при прочих равных условиях.
Массаж в креслах уже никого не удивляет, он доступен даже для пикапов Ford F-150. Простые датчики, встроенные в сиденья, вскоре смогут контролировать пульс водителя и предупреждать о потере бдительности. Вероятно, в серийное производство поступят и усовершенствованные сенсоры нагрузки на сиденья, которые будут отслеживать «карту» давления пассажира на обивку. Это будет полезно не только для оптимизации регулировок самого кресла, но и для настройки систем активной безопасности, а также для противоугонных систем! Поэтому в ближайшем будущем мы можем увидеть на щитке приборов сообщения вроде «ваши седалищные бугорки распознаны, хорошей поездки».
Кроме того, стоит отметить, что современные технологии позволяют интегрировать в сиденья системы массажа и вентиляции, что значительно повышает комфорт во время длительных поездок. Например, некоторые производители предлагают сиденья с функцией охлаждения, что особенно актуально в жаркую погоду. Также, в последние годы наблюдается тенденция к использованию экологически чистых и перерабатываемых материалов в производстве сидений, что отвечает современным требованиям устойчивого развития.
В заключение, можно сказать, что сиденья в автомобилях — это не просто предметы мебели, а высокотехнологичные устройства, которые играют ключевую роль в обеспечении комфорта и безопасности водителей и пассажиров. Их разработка требует глубоких знаний в области эргономики, материаловедения и инженерии, что делает их важным аспектом современного автомобилестроения.
Как выбрать сиденье для автомобиля: советы и рекомендации
При выборе кресла для транспортного средства важно учитывать несколько ключевых аспектов. Во-первых, обратите внимание на эргономику. Хорошее сиденье должно поддерживать правильное положение тела, снижая нагрузку на спину и шею. Проверьте, есть ли у модели регулировки по высоте и углу наклона.
Во-вторых, материал обивки играет значительную роль. Кожаные и тканевые варианты имеют свои плюсы и минусы. Кожа легко чистится, но может быть жаркой в летний период. Ткань, в свою очередь, дышит лучше, но требует более тщательного ухода.
Не забудьте о безопасности. Убедитесь, что кресло совместимо с системой крепления ремней безопасности. Некоторые модели предлагают дополнительные функции, такие как боковая поддержка и встроенные подушки безопасности.
Также стоит обратить внимание на долговечность материалов. Изучите отзывы пользователей о выбранной модели, чтобы понять, как она ведет себя в эксплуатации. Кресло должно сохранять свою форму и функциональность на протяжении длительного времени.
Наконец, протестируйте сиденье перед покупкой. Сядьте в него, проверьте комфорт и удобство. Убедитесь, что оно подходит под ваши параметры и стиль вождения. Правильный выбор обеспечит комфортные поездки и снизит риск возникновения проблем со здоровьем.
Технологии и материалы в производстве автомобильных сидений
Современные конструкции кресел для транспортных средств требуют применения инновационных технологий и высококачественных материалов. Это обеспечивает не только комфорт, но и безопасность пассажиров.
Основные материалы, используемые в производстве:
- Ткани: Синтетические волокна, такие как полиэстер и нейлон, обладают высокой прочностью и устойчивостью к износу. Натуральные материалы, например, кожа, обеспечивают роскошь и долговечность.
- Пенополиуретан: Используется для создания мягкой основы. Он обеспечивает хорошую амортизацию и восстанавливает форму после нагрузки.
- Металлические каркасы: Стальные и алюминиевые конструкции обеспечивают прочность и легкость. Алюминий, в частности, помогает снизить общий вес транспортного средства.
Технологические процессы, применяемые в производстве:
- 3D-моделирование: Позволяет создавать точные модели кресел, что упрощает процесс проектирования и тестирования.
- Лазерная резка: Обеспечивает высокую точность при обработке материалов, что снижает количество отходов.
- Автоматизированная сборка: Использование роботов для сборки элементов кресел повышает скорость и качество производства.
Рекомендации по выбору:
- Обращайте внимание на состав материалов. Качественные ткани и наполнители обеспечивают долговечность.
- Проверяйте наличие сертификатов безопасности. Это гарантирует соответствие стандартам.
- Изучайте отзывы пользователей. Это поможет понять, как кресло ведет себя в реальных условиях эксплуатации.
Инновации в области комфорта:
- Подогрев и вентиляция: Современные кресла могут быть оснащены системами обогрева и охлаждения, что повышает комфорт в любых климатических условиях.
- Регулировка: Возможность настройки положения и угла наклона позволяет каждому пассажиру найти оптимальное положение.
Таким образом, выбор кресел для транспортных средств должен основываться на сочетании качественных материалов и передовых технологий, что обеспечит комфорт и безопасность в пути.
Удобство и безопасность: как сиденья влияют на комфорт в поездке
Материалы, из которых изготовлены обивка и наполнители, также играют роль. Ткани, пропускающие воздух, способствуют поддержанию оптимальной температуры, а мембранные материалы обеспечивают защиту от влаги. Это особенно актуально в условиях переменчивой погоды.
Регулировка положения сидений – еще один ключевой фактор. Возможность изменять высоту, наклон и расстояние до руля позволяет каждому водителю и пассажиру найти наиболее удобное положение. Это не только улучшает комфорт, но и способствует более безопасному управлению автомобилем.
Системы безопасности, такие как подушки и ремни, интегрированные в конструкции, также влияют на общее восприятие комфорта. Современные технологии позволяют создавать сиденья, которые не только защищают в случае аварии, но и уменьшают вероятность травм при резком торможении.
Не стоит забывать о дополнительных функциях, таких как обогрев и вентиляция. Эти опции делают поездки более приятными, особенно в холодное или жаркое время года. Интеграция массажных функций также может значительно повысить уровень комфорта, особенно на длительных маршрутах.
