Развитие систем комфорта, безопасности и удобства

Потребностью водителя или пассажира является наличие комфортабельного сиденья. При вертикальном положении спинки си­денья обеспечиваются лучшая обзорность с места водителя и более легкий вход и выход из кабины. Поэтому водители, особенно жен­щины, чувствуют себя непринужденно при дви­жении на SUV. В результате при проектировании сиденья возник конфликт, с одной стороны, между уменьшением лобовой площади и понижением центра тяжести (по­луоткинутое положение спинки), и эргономикой, требующей вертикальной посадки. В 1953 году на автомобиле «Lincoln» впервые применено сиденье, механически перемещаемое в четырех направлениях.

Передние сиденья легкового автомобиля теперь предлагают регулирование продольного положения и угла наклона спинки. Регулируемые спинки появились в первую очередь для обеспечения положения «спального места» пассажиров. Вертикальное регулирование рулевого колеса обеспечивает посадку больших пассажиров, пониженное же рулевое колесо больше подходит для маленьких пассажиров. Поэтому более легкое и дешевое вертикальное регулирование рулевого колеса используется более часто, чем про­дольная регулировка для полуоткинутых положений спинки сиде­нья.

В четырехместных автомобилях с одной дверью на стороне передние сиденья должны откидываться или скользить вперед, обеспечивая доступ к задним местам. Скользящие передние сиденья применяются чаще: механизм гарантирует возвра­щение сиденья к первоначальному положению.

В автомобилях среднего класса и повышенной комфорт­ности для обеспечения обзорности как очень маленьких, так и высоких водителей дополнительно регулируется высота сиденья. Регулирование на­клона подушки подобно регулированию угла наклона спинки сиденья, но более эффективно, поскольку изменяет распределение давления во избежание дискомфорта. Эффективность поясничной поддержки состоит в приспосабливаемости по высоте так же, как по плотности. Слишком много поддержки на неправильной высоте может быть столь же плохим, как общий недостаток поддержки.

Форма сиденья остается трубчатой стальной ра­мой с натянутым упругим проводом или отштампованным стальным поддоном подушки, с внутренними пружинами или подрессоренной полиуретановой пеной. Конструкция поддона подушки, учитывая опасность получения травм под нижней лентой ремня безо­пасности при лобовых столкновениях, включает некото­рый горб.

Несмотря на увеличение стоимости и массы автомобилей, использование сидений с электроприводом для регулировок стало популяр­ным в 1990-х годах. Все большее количество передних сидений обеспечивается элек­троподогревом подушки, в то время как электричес­кое регулирование положения рулевого колеса и электроуправляемые зеркала характерны для дорогих автомобилей.

Комфорт автомобилей трудно представить без удобства дверей. Двери обеспечивают вход и выход, защищают от осадков, ветра, шума, спасают от боковых ударов при авариях, оберегают от воров и угонщиков.

Сначала двери навешивали простым способом на наружных петлях, выступающих над поверхностью кузова; образовывались щели, через которые в салон постоянно попадали пыль и влага. Вскоре фирмы перешли на внутренние петли. Стекла дверей опускались и поднимались механическими стеклоподъемниками рычажного или тросового типа, проветривание обеспечивали поворотные форточки. Замки по типу квартирных, с языком и щеколдой, были просты, нетребовательны к точности установки дверей, но громоздки, требуя немало сил, чтобы открыть или закрыть машину. С 1950-х годов в обиход вошли более надежные и безопасные замки роторного типа.

Дверь должна плавно закрываться, точно входить в дверной проем кузова и надежно фиксироваться. Прежде между панелями помещались стеклоподъемник и привод замка, теперь вмонтированы устройства для блокировки замков изнутри, электропривод стеклоподъемника, привод (часто электрический) наружных зеркал, воздуховоды для обогрева стекол, защитные брусья, динамики аудиосистемы. Кроме того, внутри двери необходимо разместить уплотнители подъема стекол и слой шумоизоляции. Поэтому двери год от года становились все толще и толще. Приходилось или уменьшать внутреннюю ширину салона или, не тесня пассажиров, делать машину шире и тяжелее. Двери (особенно в двухдверных кузовах) постоянно прибавляли в весе. Нагрузка на петли и фиксаторы росла, увеличивая износ этих деталей.

В прошлые времена боковина кузова была почти плоской, а надстройка - отвесной. Расширение кузова постепенно заставило делать стекла наклонными и гнутыми, позволяя внутри двери выкраивать достаточно места. Для облегчения конструкции от цельноштампованных наружных и внутренних панелей перешли на рамочные двери. Появилось немало безрамочных дверей, в которых стекло в поднятом положении без зазора и с небольшим натягом ложилось на уплотнители дверного проема. Снизили вес и заменой поворотных форточек бессквозняковой вентиляции на вентилятор-отопитель. Для обеспечения легкости двери также применили штамповку наружных панелей из алюминиевого листа и более тонкие стекла.

Постепенно высота автомобиля уменьшилась настолько, что при входе-выходе приходилось не только наклонять голову, но и сгибаться, поэтому конструкторы отказались от водосточных желобов. Оказалось, что герметичность уплотнителей дверных проемов, порой двухрядных и даже трехрядных, вполне надежна и не требуется дополнительных приспособлений.

Следующим шагом компенсации «низкорослости» послужили двери, захватывающие часть крыши. Однако, какую бы сложную форму не имела наружная поверхность двери и кузова, уплотнитель дверного проема должен лежать в одной плоскости. При любом другом варианте в условиях массового производства трудно обеспечить одинаковое уплотнение проема по всему периметру. Кроме того, заходящие на крышу двери в открытом положении не защищали салон от снега и дождя. В то же время любое сиденье все дальше и дальше отодвигалось от порога, потому что с годами надстройка кузова приобретала все большую «кривизну» из-за наклона боковых стекол. И, как следствие, каждый, кто садился в автомобиль, обтирал одеждой грязную наружную часть порога. Пришлось видоизменить двери так, чтобы нижняя часть их наружной панели хотя бы частично перекрывала порог.

С распространением несущих кузовов для повышения прочности и жесткости конструкции начали делать пороги максимально высокими (от 90 до 200 мм). В последнем случае вход-выход стал доставлять неудобства.

Сложную эволюцию прошла не только конструкция дверей, но и само их размещение в кузове. Навеска с передними петлями сегодня стала практически всеобщей, хотя, например, на лондонских такси задние двери установлены на задних петлях и распахиваются навстречу движению. Некоторые фирмы применяли кузова без центральной стойки («Fiat», «Lancia», «Horch») для размещения в салоне громоздкой поклажи. В таком случае обязательна задняя навеска задней двери, а машине в целом необходима либо лонжеронная рама, либо очень жесткое днище.

Сдвижными дверями оснащают многие мини-вэны, микроавтобусы и фургоны: наружная часть двери получает дополнительную опору, скользящую по направляющему рельсу. Одновременно этот полоз служит и декоративной продольной накладкой. Можно конечно сконструировать сдвижную дверь на коленчатых рычагах по примеру междугородных автобусов, но в легковом автомобиле при компактности салона сделать это непросто.

Известны конструкции с подъемными дверями, например, на спортивном «Mercedes-Benz-300SL» 1950-х годов, но и там в салон легко проникали осадки, а стремление облегчить дверь привело к недопустимому увеличению высоты порога, и женщины смогли ездить в машине только в брюках.

Автомобиль может обойтись и вовсе без дверей (немецкие штабные автомобили типа «Sd.Kfz» или «Willys» времен второй мировой войны), обеспечивая в условиях военных действий возможность в доли секунды без задержки выскочить из автомобиля и спасти жизнь.

Особенно много идей для универсалов и мини-вэнов. Когда-то устанавливали задние торцевые двери, распашные, одностворчатые с петлями на левой стороне. Потом были популярны универсальные двухстворчатые двери в задней стенке кузова. Наконец, остановились на задней подъемной двери с верхними петлями, но на больших американских машинах дверь получилась тяжелой, и ее стали делать из двух половин: верхняя - подъемная, а нижняя - в виде калитки, открывающейся и в левую, и в правую сторону.

Автомобили всегда имели сиденья и двери, напротив, обогрев, вентиляция и кондиционирование воздуха автомобиля (HVAC) - более современные изобретения. Первый встроенный обогреватель, подававший теплый воздух на лобовое стекло, появился в 1931 году на автомобиле «Horch». До этого стекла обогревали электрическими спиралями, закрепленными под окном. В 1939 году «Packard» представляет первый автомобильный кондиционер.

В конце 1950-х годов отопитель был необязательным дополнением для автомобиля. Далеко было до создания известных теперь систем нагрева с регулированием температуры, перемешиванием воздуха, тихими вентилято­рами и выбираемым пользователем теплораспределением. В 1960-х годах появилась запланированная вентиляция с уверенным управлением «через поток». Кондиционирование воздуха широко распространилось в США в течение 1980-х годов, но все еще завоевывает массовый рынок в Европе. Высокий уровень комфорта потребовал, чтобы системы HVAC стали более сложными и мощными. Отопители, смешивающие отдельные потоки горячего и холод­ного воздуха, стали распространенными, поскольку быстро реагируют на температурные изменения. Большие, низкошумные и многоскоростные вентиляторы заменили воздухозаборники нагнетательного типа. Терморегу­лятор температуры кабины с электронным управлением ав­томатическим действием системы стал более привычным для автомобиля.

Для уменьшения мощного солнечного на­гревания через окна разработаны тонированные стекла и отражающие металлизиро­ванные покрытия. Для условий высокой температуры автомобили повышенной комфортности теперь оборудуются двойными боковыми стеклами. Для быстрой очистки тумана и льда с окон к давно исполь­зуемому электрически подогреваемому заднему стеклу те­перь добавили лобовое стекло с электроподогревом, используя большое количество маленьких элементов нагре­вания.

Эффективность системы нагрева кабины зависит от размера радиатора нагревателя и вместимости контура циркуляции ох­лаждающей жидкости нагревателя. Новое поколение высоко эффективных дизелей непосредственного впрыска не в состоянии выделять достаточно тепла для поддержания комфортной температуры в салоне автомобиля при отрицательной температуре окружающей среды. Решением проблемы является использо­вание вспомогательных горелок и высокой температуры, по­лученной от генераторов переменного тока, охлажденных водой. Также предлагалось оборудовать автомобили системой, использующей оставшуюся после отключения двигателя вы­сокую температуру, для нагрева внутренней части кабины, пока температура хладагента или вольтаж аккумулятора не понизятся до допустимого уровня.

Разработка «Renault» системы нагрева для модели «Espace «разбила обычный узел нагревателя вместе с радиато­ром, вентилятором нагревателя и блоком распределитель­ных клапанов (и испарителем кондиционирования) на два меньших узла, по одному на каждой стороне транспортно­го средства. Хотя этот подход слегка дороже, два меньших узла более просты в установке, сокра­щают длину воздуховодов, появляется возможность каждо­му пассажиру переднего сидения управлять своей собствен­ной температурой в области ног.

Автомобили скандинавского рынка оснащаются электрическими нагревате­лями, встроенными в контур системы охлаждения или в под­дон, питаемыми от внутренних источников энергии или даже от гнезд, расположенных в местах общественных стоянок. С 1971 года «Saab» устанавливает автоматически подогреваемые сиденья. Напротив, существуют устройства, охлаждающие кабину в горя­чем климате, когда двигатель остановлен. В начале 1990-х го­дов электро­двигатель «Mazda 929» работал от установленных на крыше солнечных батарей. Дополнительно можно подать холодный воздух в перчаточный ящик или для хранения прохладных спиртных напит­ков при высокой температуре. Некоторые системы предла­гают «двухзональное» регулирование, позволяя пассажирам переднего сидения выбрать различные температуры.

Повсеместно используется частичное пропус­кание воздуха салона через фильтр системы вентиляции, удаляющий не менее 50% всех частиц в воздухе и до 99% любой пыльцы («Volkswagen Golf»). Используется и акти­визированный древесный уголь для улавливания загрязняющих веществ и запахов.

Возрастает интерес в сокращении расхода энергии систем кондиционирования воздуха, снижающих мощность и увеличивающих расход топлива. Последние компрессоры используют переменно-угловые пластинчатые двигатели, изменяющие ход компрес­сора и соответственно потребление мощности. Появилось большое ко­личество электрически управляемых компрессоров, первоначально обслуживающих системы контроля климата электрических транспортных средств. При использовании электродвигателя преимуществами являются энер­гетическая эффективность вследствие строго­го дозирования потребляемой мощности, более легкое подсоеди­нение к системе электронного управления, свобода установ­ки и уход от использования большого и тщательно вырав­ненного ременного привода от коленвала.

Системы кондиционирования ис­пользуют хладагенты, заменяющие CFCS (фреон), служивший до начала 1990-х годов и разрушающий озоновый слой атмосферы. Большинство изготовителей разработа­ли программы восстановления и утилизации CFCS от старых моделей во время обслуживания или при ре­монте, без выпуска вредного хладагента в атмосферу.

Под системами безопасности и удобства подразумева­ется множество систем, в 1940-х годах удививших, а теперь необходимых, например, систем, которые делают автомобиль более труднодоступ­ным даже для квалифицированного вора. Техническое развитие привело к использованию электроэнергии для управления оборудовани­ем, раньше имевшим ручной привод.

С 1912 года в Канаде начались первые опыты по оснащению автомобиля радиоприемником. Первый автомобиль с установленным в заводских условиях «бытовым» радиоприемником был выпущен в США в 1922 году. В 1936 году в США впервые установлены устройство для проигрывания пластинок и экспериментальный автомобильный магнитофон. На автомобилях «Packard» и «Pierce-Arrow» в 1919 году впервые установлен механизм подъема стекол. Первый электрический стеклоочиститель появился в 1921 году на английских автомобилях марки «Berkshire». Стеклоомыватель как стандартное оборудование в 1935 году впервые установлен на автомобиле «Triumph».

В 1932 году на американских автомобилях впервые появилась подсветка скважины замка зажигания. На автомобилях «Packard» в 1955 году впервые появились электрические дверные замки. В 1959 году «Chrysler» предлагает зеркала заднего вида с антибликовым покрытием. В 1986 году задний центральный стоп-сигнал становится стандартом в США. От удобства центрального замка и окон с электрическим стеклоподъем­ником немного водителей смогло отказаться после их появления, а поскольку сегодня водители проводят длительное время в автомобилях, список систем пополня­ется все время.

Вследствие резкого роста преступлений, связанных с транспортным средством, появились надежные системы блокирования и системы аварий­ной сигнализации, которые возможно включать и отключать выключа­телем дистанционного управления (брелком).

Дни, когда «случайные» воры могли проникать в запер­тый автомобиль, проходят: замки и запорные механизмы все более усложняются. Начав с неэффективного запора рулевой колонки, современные электронные системы управления двигателем позволяют предотвратить запуск двига­теля без правильного входа в компьютер или «горячим мон­тажом» под капотом, в обход замка зажигания. В «Renault Laguna II» (2000 год) предлагается объединение удобства и бе­зопасности - «вход без ключа» (по карточке). «Смарт-карта» на расстоянии распознается автомобилем как подход води­теля и центральная система бло­кирования отпирает дверь водителя. Внутри «Laguna» води­тель вставляет ту же самую карту в паз в приборной панели для запуска иммобилайзера двигателя, после чего двига­тель запускается простым нажатием кнопки. Чтобы поставить автомобиль на охрану, водителю достаточно сно­ва нажать кнопку, удалить карту из паза, выйти, закрыть дверь и уходить. При удалении карты на достаточное расстояние все будет заперто.

Также созданы системы, в которых украденные транспортные средства могут быть запеленгованы посред­ством маленького, скрытого передатчика сигнала. Однако стоимость и потенциальный груз на инфраструк­туру пока не позволили им получить широкого распространения, хотя ситуация может измениться благодаря GPS-технологиям и автоматизации систем.

Приложение