Ավտոմեքենայի նստատեղեր. դիզայնի, հարմարավետության և տեխնոլոգիաների մանրամասն ակնարկ

Ավտոմեքենայի նստատեղերը, թերևս, ցանկացած մեքենայի ամենաթերագնահատված բաղադրիչն են։ Մենք մտածում ենք ձիաուժերի, վառելիքի խնայողության և մուլտիմեդիա համակարգերի մասին, սակայն մեզանից շատերը գրեթե չեն մտածում այն մասին, ինչի վրա իրականում նստում ենք մեր կյանքի հազարավոր ժամերի ընթացքում։ Եթե վարորդներն իսկապես հասկանային, թե ինչ է ներդրված նստատեղի ինժեներական լուծումների մեջ, ապա «աթոռ» կամ «կահույք» բառերը ծիծաղելիորեն անհամապատասխան կթվային։ Այդ պաստառապատման տակ թաքնված է ողջ մեքենայի մեջ դիզայնի, կենսամեխանիկայի, նյութագիտության և անվտանգության ինժեներիայի ամենաբարդ խաչմերուկներից մեկը։

Ինչու են ավտոմեքենայի նստատեղերն ավելի կարևոր, քան կարծում եք

Նստատեղերը զբաղեցնում են սրահի զգալի մասը և կրիտիկական նշանակություն ունեն՝ թե՛ դիզայներների, թե՛ դրանք ամեն օր օգտագործողների համար։ Վարորդի համար նստատեղը մեքենայի հետ ֆիզիկական հաղորդակցության հիմնական ուղին է. մարմնի մակերևույթի մոտավորապես մեկ երրորդը մշտապես անմիջական շփման մեջ է դրա հետ։

Դիտարկեք այս թվերը.

Միջին եվրոպացի ավտովարորդն իր կյանքի ընթացքում մեքենայում անցկացնում է մոտավորապես 22 000 ժամ։
Չնայած նստատեղերի որակի էական բարելավմանը՝ վարորդների մոտ 75%-ը հաղորդում է վարելու հետ կապված մեջքի ցավի այս կամ այն աստիճանի մասին։
Տարածված բողոքների թվում են նաև պարանոցի ցավը, արյան վատ շրջանառությունը և վաղ հոգնածությունը։
Հոգնածության հետևանքով ուշադրության կորուստը Եվրոպայում ճանապարհային լուրջ վթարների մեկ երրորդի պատճառն է։

Քանի որ ավտոմեքենայի նստատեղը և՛ ծանր, և՛ թանկ բաղադրիչ է, ինժեներիայի և արտադրության ընթացքում այն ստանում է շատ ավելի մեծ ուշադրություն, քան երբևէ ստանում է գովազդում կամ մամուլի ակնարկներում։ Եվ այնուամենայնիվ, դրա ազդեցությունը ձեր առողջության և անվտանգության վրա հսկայական է։

Ավտոմեքենայի նստատեղերի դիզայնի համառոտ պատմությունը

Ժամանակակից ավտոմեքենայի նստատեղերը երկար ճանապարհ են անցել կահույքագործության մեջ իրենց ակունքներից։ Ահա թե ինչպես է զարգացել տեխնոլոգիան ավելի քան մեկ դարի ընթացքում.

1900-ականների սկիզբ. Առաջին անձիվ կառքերն օգտագործում էին զսպանակավոր նստատեղեր՝ ուղղակիորեն փոխառված կահույքից. ոլորված մետաղյա զսպանակներ՝ ծածկված կաշվով և նվազագույն փափուկ լցոնմամբ։
1900–1920-ականներ. Փափուկ լցոնումը բարելավվեց բնական մանրաթելերի, այդ թվում՝ կենդանական մազի, կոկոսի թելերի և կաուչուկապատ նյութերի կիրառմամբ։
1930-ականներ. Հայտնվեց լատեքսային փրփուրը, ինչը նստատեղերի արտադրությունը զգալիորեն ավելի էժան դարձրեց, քան զսպանակների վրա հիմնված կոնստրուկցիաները։
1960-ականներից սկսած. Պոլիուրեթանային փրփուրը՝ ավելի մատչելի և բազմակողմանի, դարձավ ոլորտի ստանդարտը և լայնորեն կիրառվում է առ այսօր։
1990-ականների սկզբին. Տնտեսական նկատառումները փաստացի վերջ դրեցին զսպանակային շրջանակը և ձուլված փրփուրե կաղապարը համատեղող դասական «բազմոցի» դիզայնին։ Զսպանակները ներկայումս դեռ առկա են, սակայն պարզեցված են մինչև պասիվ հենարանային տարր ծառայող հասարակ S-աձև մետաղալարի։

Ժամանակակից ավտոմեքենայի նստատեղի կառուցվածքը

Իր հիմքում ժամանակակից ցանկացած ավտոմեքենայի նստատեղ կառուցված է մետաղից կամ կոմպոզիտային նյութերից պատրաստված կրող շրջանակի շուրջ։ Այս շրջանակների ամրությունը վերջին տասնամյակների ընթացքում կտրուկ աճել է՝ պայմանավորված պասիվ անվտանգության գնալով ավելի խիստ կարգավորումներով։ Այսօրվա նստատեղերը պետք է բավարարեն խստագույն չափանիշներ, այդ թվում.

Անվտանգության գոտիների ամրակների, իսկ շատ դեպքերում նաև կողային անվտանգության բարձիկների ինտեգրում։
Ամրության փորձարկում հարվածի լայն շրջանակի պարամետրերով։
Համապատասխանություն պասիվ անվտանգության չափանիշներին, որոնք փաստացի ստանդարտացրել են նստատեղերի կառուցվածքը արտադրողների շրջանում։

Այս խիստ պահանջներն ունեցել են չնախատեսված հետևանք. դրանք գրեթե վերացրել են սովորական ճանապարհային մեքենաների համար թյունինգային կամ պատվերով նստատեղերի շուկան։ Նույնիսկ լեգենդար Recaro ապրանքանիշը, որն իր համբավը կառուցել էր սպորտային նստատեղերի վրա, մոտ մեկ տասնամյակ առաջ ինքը դադարեցրեց քաղաքացիական ավտոմեքենայի նստատեղերի արտադրությունը՝ փոխարենը իր անունը լիցենզիայով տրամադրելով երրորդ կողմ արտադրողներին։

Ինչպես են ավտոմեքենայի նստատեղերը պրոֆեսիոնալ կերպով գնահատվում

Նստատեղի հարմարավետությունը գնահատվում է երկու առանձին փուլով.

Ստատիկ հարմարավետություն՝ առաջին տպավորությունը, որ ձևավորվում է նստելու առաջին 10–15 վայրկյանների ընթացքում, ասես դուք ավտոսրահի հաճախորդ լինեք։ Հիմնական հարցերն են. արդյո՞ք նստատեղը դժվարացնում է մեքենա մուտքն ու ելքը։ Չափազանց կարո՞ւ է, թե՞ չափազանց փափուկ։ Նեղվածքի զգացում առաջացնո՞ւմ է։ Որքանո՞վ լավ է պահում մարմինը։ Եվ ամենակարևորը՝ ինչպե՞ս են մարմնի ճնշումից առաջացած ռեակտիվ ուժերը բաշխվում պաստառապատման վրա։ Հենց այս վերջին կետն է, որ ավտոմոբիլային լրագրողներն անվանում են նստատեղի «պրոֆիլ»։
Դինամիկ հարմարավետություն՝ գնահատվում է առնվազն մեկից երկու ժամ տևողությամբ վարման ընթացքում։ Շարժման մեջ բոլոր ստատիկ գործոնները շարունակում են գործել, սակայն ի հայտ են գալիս լրացուցիչ պարամետրեր, որոնցից ամենակարևորը նստատեղի՝ թրթռումների լայն շրջանակը մարելու ունակությունն է։ Մեքենայի ընթացքի որակը պայմանավորված է ոչ միայն դրա կախոցով, այլև անվադողերի, շասսիի և նստատեղերի՝ միասին գործող եռյակով։

Նստատեղի հարմարավետության և էրգոնոմիկայի հիմքում ընկած գիտությունը

Նստատեղերի դիզայնի վերաբերյալ լուրջ գիտական հետազոտություններն սկսվեցին միայն 1940-ականներին, և անհրաժեշտ եղավ ևս երկու-երեք տասնամյակ, որպեսզի այդ բացահայտումները շոշափելի ազդեցություն ունենան զանգվածային արտադրության վրա։ Այսօր տվյալներն առատ են, թեև ոչ միշտ հետևողական։ Ամենավիճահարույց հարցը մնում է այն, թե ինչպես պետք է մարմնի բեռնվածությունը բաշխվի նստատեղի մակերևույթի վրա։

Գոյություն ունի մտքի երկու հիմնական դպրոց.

Միատեսակ փափկություն. Հետազոտողների փոքրամասնությունը պնդում է, որ հավասարաչափ փափուկ մակերևույթը՝ նման հին ֆրանսիական ավտոմեքենայի նստատեղերին, բավարար է հարմարավետության համար։
Փոփոխական կարծրություն. Գիտնականների մեծամասնությունը կողմ է գոտիավորված մոտեցմանը, որտեղ նստատեղի խտությունը փոփոխվում է, քանի որ մարմնի տարբեր մասերը կրում են տարբեր բեռնվածություն։ Ճենափոսային պալարների («նստելու ոսկորների») և գոտկային հատվածի տակ ավելի ամուր հենարանը նվազեցնում է ճնշումն ավելի խոցելի փափուկ հյուսվածքների վրա։

Այլ կարևոր էրգոնոմիկ սկզբունքների թվում են.

Նստատեղի բարձիկի և թիկնակի միջև անկյունը պետք է կանխի նստողի առաջ սահելը, ինչը սեղմման սթրեսի վրա կավելացներ հյուսվածքների տեղաշարժ։
Նստողները պետք է կարողանան երկար ճանապարհորդությունների ընթացքում փոխել դիրքը՝ առանց զգալիորեն փոփոխելու իրենց ճնշման բաշխումը։
Իդեալական նստելու դիրքում յուրաքանչյուր խոշոր հոդ գտնվում է իր շարժման ամպլիտուդի մոտավորապես կեսին։
Բոլոր էրգոնոմիկ հաշվարկները կատարվում են H-կետի (ազդրակետ՝ hip-point), ազդրային հոդի կենտրոնի նկատմամբ՝ նստատեղերի ինժեներիայի համընդհանուր հենակետ։

Թրթռումների տեսանկյունից նստատեղի շրջանակը, առաձգական տարրերը և փրփուրը պետք է համատեղ խուսափեն ռեզոնանսից 4-ից 8 Հց ամենախնդրահարույց հաճախականության շրջանակում։ 0,1-ից 0,6 Հց ստորին շրջանակում ռեզոնանսն առաջացնում է շարժման հիվանդություն՝ օրորող ճոճքը, որը ծանոթ է ցանկացած մարդու, ով նստել է հին մեծ թափքով մեքենայի հետևի մասում։ Զսպանակային շրջանակներից հեռանալը մեծապես օգուտ բերեց զգայուն վեստիբուլյար համակարգ ունեցողներին, քանի որ ժամանակակից նստատեղերի սեփական հաճախականությունները զգալիորեն ավելի բարձր են, թեև ոչ այնքան, որ ճանապարհի թրթռումները կոշտ կերպով փոխանցեն։

Միջին հաշվով՝ նստատեղի պաստառապատումը մարմնի ծանրության տակ սեղմվում է 4–5 սմ, իսկ հատկապես փափուկ կոնստրուկցիաներում՝ մինչև 8 սմ։ Նստատեղի բարձրությունը՝ սահմանված որպես H-կետի դիրքը հատակից վեր, մեծ դեր է խաղում նստելու հարմարավետության մեջ, սակայն արտադրողները պետք է հաշվի առնեն մարմնի կազմվածքների հսկայական բազմազանություն։ Ոլորտի ստանդարտ դիզայնի շրջանակը տատանվում է կանանց 5-րդ պրոցենտիլից (մոտավորապես 1,53 մ հասակ) մինչև տղամարդկանց 95-րդ պրոցենտիլ (մոտավորապես 1,87 մ), սակայն նույնիսկ այս շրջանակի դեպքում արտադրողները կարող են ամբողջությամբ բավարարել հաճախորդների միայն մոտ 90%-ին։

Մարտահրավերին գումարվում է ևս մեկ բան. մարդիկ ավելի բարձրահասակ են դառնում։ Ամերիկացիներն ու եվրոպացիները միջին հաշվով յուրաքանչյուր տասնամյակում աճում են մոտավորապես մեկ սանտիմետրով։ Արդյունքում՝ նստատեղի երկայնական կարգավորման շրջանակները, որոնք ժամանակին DIN-ի կողմից ստանդարտացված էին նվազագույնը 160 մմ-ով, այժմ հաճախ մոտենում են 300 մմ-ի։ Բարձրության կարգավորումը սովորաբար առաջարկում է 60–70 մմ տեղաշարժ։

Սրահի պատշաճ խնամք. կաշվե ավտոմեքենայի նստատեղերի կանոնավոր մաքրում կեղտից

Սրահի պատշաճ խնամք. կաշվե աթոռների կանոնավոր մաքրում կեղտից

Նստատեղի միկրոկլիման և պաստառապատման նյութերը

Քանի որ մարմնի մոտավորապես մեկ երրորդը շփման մեջ է նստատեղի հետ, պաստառապատումը մեծ դեր է խաղում ջերմային հարմարավետության մեջ։ Նստատեղի մակերևույթի օպտիմալ ջերմաստիճանը 23°C է՝ անկախ եղանակից կամ օրվա ժամից։ Տաքացվող նստատեղերը հասանելի են եղել 1966 թվականից, երբ Cadillac-ն առաջին անգամ դրանք առաջարկեց որպես ընտրովի հնարավորություն, սակայն ջերմափոխանակությունը երկկողմանի գործընթաց է։ Նստատեղը պետք է նաև կլանի մարդու մարմնի կողմից ճառագայթվող մոտավորապես 75 Վտ/մ² ջերմային էներգիա, ինչը նշանակում է, որ շնչառելիությունը նույնքան կարևոր է, որքան ջերմությունը։

Ահա թե ինչպես են համեմատվում տարածված պաստառապատման նյութերը շնչառելիության և ջերմակառավարման առումով.

Արհեստական կաշի (կաշվակերպ). Շնչառելիության առումով ամենավատ ցուցանիշն ունի։ Այն կուտակում է ջերմություն և խոնավություն՝ տաք պայմաններում երկար ճանապարհորդությունները դարձնելով անհարմար։
Բնական կաշի. Մի փոքր ավելի լավը. այն սահմանափակ չափով «շնչում է»։ Մակերևույթի խորը հյուսվածքն օգնում է միկրո-ջրահեռացմանը։ Այնուամենայնիվ, սեղմման տակ այն դեռ դառնում է գրեթե անթափանց, հատկապես իր տակ ընկած փրփուրի շերտում։
Գործվածք (տեքստիլ). Նույնիսկ ամենապարզ գործվածքե պաստառապատումը սովորական պայմաններում ջերմափոխանցման առումով գերազանցում է կաշվի երկու տեսակներին։ Այն ստանդարտ տարբերակներից ամենաշնչառելին է։
Ծակոտկեն կաշի՝ օդափոխությամբ. Ակտիվ օդափոխության օդամղիչների հետ համակցելու դեպքում (որոնք սովորաբար աշխատում են օդը ներս մղելու փոխարեն դուրս քաշելով), ծակոտկեն կաշին կարող է ջերմային արդյունավետությամբ հավասարվել կամ մոտենալ գործվածքին։ Այս համակարգն առաջին անգամ ի հայտ եկավ Saab 9-5-ում 1997 թվականին։

Հեռանկարում, նստատեղերի մեջ անմիջապես ներկառուցված փոքր ջերմային պոմպերը, որոնք գործում են օդորակման համակարգերի նույն սառնագենտի վրա հիմնված սկզբունքով, ակնկալվում է, որ կդառնան նստատեղի կլիմայի վերահսկման տեխնոլոգիայի հաջորդ քայլը։

Ավտոմեքենայի նստատեղերի տեխնոլոգիայի ապագան

Ավտոմեքենայի նստատեղերի նորարարությունն արագ թափ է հավաքում, և միտումները ձգվում են երկու ուղղությամբ՝ խորը անհատականացում և մեքենայի համակարգերի հետ խելացի ինտեգրում։

Անհատականացում և կարգավորելիություն.

Անհատական կաղապարմամբ նստատեղերը, որոնք վաղուց ստանդարտ են ավտոսպորտում և սպորտային մեքենաների աշխարհում, հասնում են շքեղ ճանապարհային մեքենաներին։ Ferrari-ն տարիներ շարունակ առաջարկում է ճանապարհային մեքենաներ նստատեղի երեք չափսերով, մինչդեռ Porsche-ն 911-ի և 718-ի մրցարշավային տարբերակների համար տրամադրում է անհատական կաղապարում կարծրության երեք մակարդակով։
Lincoln-ը 2017 թվականին զանգվածային շուկայի կարգավորելիության չափանիշ սահմանեց 15 անկախ կարգավորվող պարամետրով նստատեղերով, այդ թվում՝ յուրաքանչյուր ազդրի հենարանի երկարության և անկյան անհատական վերահսկմամբ, որոնք ԱՄՆ-ում շուկայ էին հանվել որպես «30-ուղղությամբ» նստատեղեր (յուրաքանչյուր պարամետրը կարգավորվում է երկու ուղղությամբ)։
Մերսման ֆունկցիան այժմ լայնորեն տարածված է՝ հասանելի նույնիսկ այնպիսի մատչելի մեքենաներում, ինչպիսին է Ford F-150 պիկափը։

Խելացի նստատեղի տեխնոլոգիա.

Նստատեղերի մեջ ներկառուցված հիմնական կենսասենսորները շուտով հնարավորություն կտան իրական ժամանակում վերահսկել վարորդի սրտի բաբախյունը՝ զգոնության նվազման դեպքում ազդանշաններով։
Ճնշման քարտեզագրման առաջադեմ սենսորները կհետևեն պաստառապատման վրա մարմնի շփման «քարտեզին», ինչը օգտակար է ոչ միայն նստատեղի կարգավորումները օպտիմալացնելու, այլև ակտիվ անվտանգության համակարգերը կարգաբերելու համար։
Ճնշման զգայման նույն տեխնոլոգիան կարող է նույնիսկ սնուցել կենսաչափական հակագողական համակարգերը՝ ճանաչելով լիազորված վարորդի մարմնի ճնշման եզակի «ստորագրությունը»։

Ոչ այնքան հեռավոր ապագայում վահանակի վրա հայտնված այնպիսի հաղորդագրությունը, ինչպիսին է «Ճենափոսային պալարները ճանաչվեցին. բարի ճանապարհ»-ը, ամենևին էլ գիտաֆանտաստիկա չի կարող լինել։