Automašīnu sēdekļi vēstures fakti un konstrukcijas nianses
Saskaņā ar pētījumiem vidējais Eiropas autoīpašnieks automašīnā pavada 20–25 tūkstošus stundu un visu šo laiku viņš, protams, sēž. No tā, uz kā un kā cilvēks sēž automašīnā, ir daudz kas atkarīgs. Nepareiza vai neērta sēdēšana palielina nogurumu un samazina koncentrēšanos ar visām izrietošajām sekām. Tāpat svarīga loma ir pasīvās drošības jautājumiem. Tas izskaidro to, kāpēc auto sēdekļi ir daudz sarežģītākas ierīces, nekā varētu šķist pirmajā acu uzmetienā. Kaut gan kādreiz viss sākās ar parastām mēbeļu tehnoloģijām.
XX gadsimta sākumā automašīnas aprīkoja ar atsperu sēdekļiem, kuriem bija gandrīz tāds pats pildījums kā veciem dīvāniem – vītu metāla atsperu kopums tika apvilkts ar ādu un nelielu, mīkstu oderējumu. Aptuveni 30 gadus ražotāji pilnveidoja tieši šo slāni, izmantojot dabiskas šķiedras – no dzīvnieku vilnas līdz kokosriekstu diegiem, tostarp gumijotiem. 1930. gados parādījās putas, sākumā – lateksa. Tādēļ sēdekļi kļuva lētāki, salīdzinot ar atsperu sēdekļiem. Kopš 1960. gadiem sāka lietot vēl pieejamāko putoto poliuretānu ar dažādiem tā atvasinājumiem. Vecās tehnoloģijas ilgi nepadevās – vēl pirms gadiem trīsdesmit vai četrdesmit uzskatīja, ka labākajos auto sēdekļos ir apvienots atsperu karkass un no putām veidots apvalks. Tomēr līdz 1990. gadu sākumam ekonomisku apsvērumu dēļ dīvāna konstrukcijas tika atceltas. Atsperes sēdekļos ir palikušas arī tagad, taču tās ir vienkāršotas līdz S veida vadam nelielā daudzumā – kā balsts putām. Sēdekļa pamatne ir metāla karkass, kas pēdējā desmitgadē ir kļuvis daudz izturīgāks. Iemesls – pasīvās drošības prasību pastiprināšana, jo pie mūsdienu sēdekļiem tiek stiprināti ne tikai jostu slēdži, bet arī drošības spilveni. Par inženiertehnisko pieeju un zinātniskiem pētījumiem sēdekļu projektēšanā sāka domāt 1940. gados, taču tikai 20–30 gadus vēlāk šīs darbības rezultāts sāka parādīties sērijveida produkcijā. Līdz 1960.–1970. gadiem sēdekļus bieži vien uztvēra tikai kā interjera elementu un tie tika projektēti pēc iedvesmas. Piemēram, kādam jābūt sēdeklim – mīkstam, kā vecās franču automašīnās, vai cietākam? Šodien šis jautājums tiek uzdots citādi.Svārstību frekvences
Viens no faktoriem, kas tiek ņemts vērā, izvēloties sēdekļu mīkstuma/ cietības pakāpi, ir svārstību frekvences, turklāt ne tikai paša sēdekļa elementu, bet arī kopējās – kopā ar balstiekārtas elastīgajiem elementiem un riepām. Karkasam, elastīgajiem elementiem un putām kopā, kā arī atsevišķi ir jāizvairās no rezonansēm visnepatīkamākajā frekvenču jomā – no četriem līdz astoņiem herciem. Rezonanses frekvencēs no 0,1 līdz 0,6 Hz izraisa šūpošanos – šāds efekts bija raksturīgs sēdekļiem ar vītām atsperēm, jo īpaši aizmugures dīvāniem. Iepriekšminētā atteikšanās no šīs tehnoloģijas vienkāršoja dzīvi daudziem cilvēkiem ar jutīgu vestibulāro aparātu. Mūsdienu sēdekļu pašsvārstību frekvences ir augstākas, bet sēdekļi kļuvuši stingrāki. Taču pētījumi rāda, ka cietībai jābūt nevienveidīgai, jo dažādas ķermeņa daļas atšķirīgi pārcieš slodzi. Spiedienam uz ievainojamiem audiem jābūt zemākam, proti, šajās vietās sēdeklim jābūt mīkstākam, savukārt saskares vietās ar izturīgākām ķermeņa daļām – zem sēžas pauguriem un jostasvietas zonā – sēdeklim jābūt blīvākam.
Profils
Vēl viens faktors – sēdekļa profils. Tostarp leņķis starp spilvenu un atzveltni tiek izraudzīts tā, lai cilvēks neslīdētu pa spilvenu kā, piemēram, dažās vecās amerikāņu automašīnās. Slīdēšana ir slikta tāpēc, ka sasprindzinājumam no nospiešanas šajā gadījumā pievienojas vēl arī audu nobīde, kas arī nav labi no asinsrites viedokļa. Turklāt braucējiem jābūt iespējai tālajā ceļā mainīt pozu, būtiski nemainot spiedienu karti. Cilvēkam visērtākajā pozā katrai locītavai jāatrodas aptuveni tās pagrieziena diapazona vidū. Visi aprēķini tiek veikti attiecībā pret gūžas locītavas centru – tā saukto Н punktu (hip-point). No šī punkta pozīcijas virs grīdas atkarīgs sēdēšanas komforts, turklāt tiek ņemts vērā, ka sēdeklis zem ķermeņa masas ieliecas vidēji par 4–5 cm, bet ļoti mīksti krēsli ‒ par aptuveni astoņiem centimetriem.
Regulējumi
Neskatoties uz mūsdienu zinātnisko pieeju sēdekļu projektēšanā, tik un tā neizdodas apmierināt visu patērētāju prasības. Iemesls ir tāds, ka cilvēki ir dažādi. Viena lieta ir eiropiešu un amerikāņu vidējais augums un ķermeņa uzbūve, pavisam kas cits – Āzijas reģiona iedzīvotāji. Projektējot ņem vērā arī faktu, ka cilvēki kļūst garāki. Pētījumi liecina, ka ik pēc desmit gadiem Eiropas un Amerikas iedzīvotāju vidējais augums palielinās par 1 cm. Nav brīnums, ka priekšējo krēslu gareniskās regulēšanas diapazoni, kādi savulaik DIN standartos norādīti vismaz 160 mm apmērā, mūsdienās brīžiem sasniedz gandrīz 300 mm. Augstuma regulēšanas diapazons parasti ir 60–70 mm. Citiem vārdiem sakot, nāksies izvēlēties, kādam cilvēku tipam galvenokārt automašīna tiek veidota, jo pat liels regulējumu skaits nespēs pilnībā kompensēt ķermeņa uzbūves atšķirības. Bet sēdeklim vajadzētu ne tikai komfortabli pieņemt ķermeni, bet arī to fiksēt.
Mikroklimats
Sēdeklim ir svarīga loma siltuma komforta un temperatūras līdzsvara nodrošināšanā, jo ar to saskaras trešdaļa braucēja ķermeņa. Par optimālu virsmas temperatūru tiek uzskatīta 23 ºС temperatūra jebkurā gadalaikā. Tas ir sen zināms, un tāpēc sēdekļu apsilde parādījās jau 1966. gadā kā opcija Cadillac automobiļos. Tomēr siltuma apmaiņa ir divpusējs process – apšuvumam jāuzsūc aptuveni 75 W/m² ķermeņa siltuma enerģijas. Ne tas labākais variants ir apšuvums no mākslīgās ādas, precīzāk sakot, ādas aizstājēja. Dabiska āda nedaudz, bet tomēr elpo, kaut gan arī to vēlams apgādāt ar dziļu tekstūru, lai nodrošinātu mikrodrenāžu. Turklāt jebkurā gadījumā formveidojošām putām jābūt biezām, jo, saspiežoties vairāk nekā par 80%, tās kļūst gandrīz necaurlaidīgas. Siltuma apmaiņas ziņā labāks ir audums. Pēc siltuma novadīšanas efektivitātes ādas apšuvums var līdzināties audumam tikai tad, ja tiek lietota dārga perforācija un vēl dārgāka ventilācija. Ventilatori parasti darbojas kā nosūcēji. Tā ir bijis jau kopš 1997. gada, kad šāda sistēma debitēja automašīnā Saab 95.
Opcijas un tendences
Komforta elementi kļūst arvien pieejamāki, pat tāda opcija kā masāža bieži vien jau ir pat budžeta klases automašīnās. Masveida modeļos sēdekļiem ir aizvien vairāk regulējumu. Viens no rekordistiem ir 2017. modeļu gada Lincoln Continental, kas piedāvā krēslu ar 15 iestatāmiem parametriem, tostarp individuālas spilvenu garuma un slīpuma izmaiņas katram gurnam. Sēdekļos ir arī arvien vairāk sensoru. Starp perspektīvām izstrādēm – sensori, kas izseko braucēja spiediena karti uz apšuvumu, uz kā pamata elektronika spēs automātiski optimizēt sēdekļa iestatījumus. Augšējā cenu segmenta tendence – maksimāla sēdekļu individualizācija konkrētam cilvēkam, izmantojot personīgus ložementus, kā tas izsenis tiek darīts autosportā un superkāru industrijā. Piemēram, Ferrari diezgan sen piedāvā trīs tipveida krēslus ceļa automašīnām. Pirms kāda laika šādu opciju izziņoja Porsche, kas tagad piedāvā individuāli formētus sēdekļus 911. un 718. modeļu treka versijām. Jau tā konstruktīvi sarežģītie mūsdienu sēdekļi kļūst vēl sarežģītāki, lai gan ir ievirzes arī pretējā virzienā. Tostarp Lexus pirms kāda laika parādīja Kinetic Seat sēdekļu prototipus, kas būtībā sastāv no karkasa ar tam uzvilktu sietu (sk. foto). Neraugoties uz konstrukcijas vizuālo vienkāršību, inženieru aprēķins un mūsdienīgie materiāli ļāvuši panākt pietiekamu sēdēšanas ērtību un atbilstību drošības prasībām. Viens no šāda risinājuma plusiem ir svara samazināšana – galu galā šodien tikai putu svars vien sēdekļos ir aptuveni 8 kg. Šeit nez kāpēc uzreiz prātā nāk pirmo izlaiduma gadu Citroen 2CV ar sēdekļiem no auduma, kas uzstiepts uz plānu cauruļu karkasa. Viss jaunais ir labi aizmirsts vecais? Var sacīt arī tā. Vai izstrāde nonāks sērijā vai nē, vēl nav paziņots, taču ideja ir interesanta. Ja automašīnās, kas kļūst arvien sarežģītāka, vismaz kaut kas kļūst vienkāršāks, tas droši vien nav nemaz tik slikti.
Zemāk redzamo attēlu apraksti (pēc kārtas):
XX gadsimtam tipiska sēdekļa konstrukcija ar metāla atsperēm.
1960. gadu beigu Pontiac GTO. Vienkāršotas, bet arvien vēl izvītas atsperes atbalsta putu pildījumu, kam ir svarīga loma sēdekļu formas veidošanā.
1964. gada sedans Volvo Amazon pirmoreiz piedāvāja regulējamu muguras lejasdaļas balstu. Tieši muguras lejasdaļas zonā tiek nodota maksimāla slodze no muguras uz atzveltni, tāpēc ir svarīgi, lai būtu iespējams to pielāgot braucēja individuālajām īpatnībām. Masveida sēdekļos pagalvju vēl nav: tie parādīsies tikai pēc vairākiem gadiem – tuvojoties 1960. gadu beigām.
Piemērs tam, cik sarežģīti ir mūsdienu sēdekļi. Karkasi – spēcīgi, atsperes – minimums un maksimums putu. 1. – VW Golf V sēdekļi, 2. – 2021. gada Mercedes-Benz SL adaptīvie sēdekļi ar augšējā slāņa oderējumu no gumijotas šķiedras, kas pielāgojas ķermeņa formai, un siltā gaisa padevi kaklam.
Uz aizmugurējiem dīvāniem kopumā attiecināmas tās pašas likumsakarības, kas uz priekšējiem krēsliem, taču ir kāda nianse. Nopietns mūsdienu automobiļu komponējuma izaicinājums ir vietas trūkums bieziem un komfortabliem spilveniem. Fotoattēlā – krosovera Škoda Kodiaq otrās rindas sēdekļu šķērsgriezums. Turklāt aizmugurējo sēdekļu atzveltņu karkasu nākas būtiski pastiprināt, jo daudzos gadījumos pie tiem tiek stiprināts vidējā pasažiera drošības jostas augšējais punkts.
Šī epīra (slodžu karte) parāda, kāpēc ir svarīgi, lai sēdeklim būtu neviendabīga cietība. Jo sarkanāka zona, jo spēcīgāks ir īpatsvara spiediens. Tas jāņem vērā projektējot, jo pārmērīga audu nospiešana iedarbojas uz nerviem, izraisot diskomfortu, kā arī apgrūtina asinsriti lielajos asinsvados, kas negatīvi ietekmē cilvēka vispārējo stāvokli.
Augšējā cenu segmentā tendence ir individuāli veidoti sēdekļi. Pirms kāda laika šādu opciju Porsche pieteica dažām ceļu modeļu treka versijām.
Lexus Kinetic Seat izstrāde iezīmē svarīgu tendenci sēdekļu konstrukcijas atvieglošanas virzienā. Blakus attēlā – pirmo izlaiduma gadu Citroen 2CV sēdekļi: konstrukcija – vienkāršāka, bet būtība – tāda pati. Viss jaunais ir labi aizmirsts vecais?
Titulbilde no Pixabay.com