Autositze: eine detaillierte Übersicht
August 12, 2021

Autositze: eine detaillierte Übersicht

Die Sitze sind vielleicht der am meisten unterschätzte Teil des Autos. Wir lieben es, sich in ihnen bequem zu machen, während wir keine Ahnung haben, was das Prinzip ihrer Arbeit ist. Sonst würden wir nicht so banale Sätze wie “Möbel” oder “Stühle”verwenden. Die undurchsichtige Polsterung verbirgt manchmal ein komplexes Meisterwerk des Engineering-technologischen Denkens. Der Autositz ist eines der teuersten und schwersten Elemente des Autos, so dass Ingenieure und Designer ihm viel mehr Aufmerksamkeit schenken.

Sitze, die den größten Teil des Innenraums einnehmen, sind für Designer äußerst wichtig. Durch den Sitz interagiert der Fahrer mit dem Auto, weil ein Drittel der Oberfläche seines Körpers damit in Berührung kommt. Studien von europäischen Wissenschaftlern zeigen, dass der Autofahrer sein ganzes Leben im Auto verbringt etwa 22 tausend Stunden. Obwohl die Sitze von sehr schlechter Qualität heute selten sind, klagen etwa 75% der Fahrer über Rückenprobleme, Nackenschmerzen, Durchblutungsstörungen und schnelle Müdigkeit… der Konzentrationsverlust aufgrund von Müdigkeit ist die Ursache für ein Drittel der schweren Verkehrsunfälle in Europa. 

Obwohl alles mit der Möbeltechnologie begann. Bis Anfang des 20. Jahrhunderts wurden selbstfahrende Crews mit Federsitzen wie das Sofa der Großmutter ausgestattet: eine Reihe von verdrehten Metallfedern wurden mit Leder mit weichem Futter bezogen. Seit den 1900er Jahren wurde dieses Futter durch die Verwendung von Naturfasern von Tierfell bis hin zu Kokosnussfäden, einschließlich gummierter Fasern, erheblich verbessert. In den 1930er Jahren erschien Schaum. Am Anfang war es aus Latex. Solche Sitze waren deutlich billiger als Feder. In den 60er Jahren gab es in der Automobilindustrie noch mehr erschwinglichen Polyurethanschaum mit verschiedenen Derivaten.

Noch vor 30 Jahren gab es die Meinung, dass die besten Autositze eine Kombination aus Federkern und einer geformten Schaumstoffhülle sind. Allerdings war die wirtschaftliche Unzweckmäßigkeit der Grund für die Ablehnung der “Sofa”-Designs bereits zu Beginn der 1990er Jahre. Die Federn in den Sitzen werden noch bis heute verwendet, aber sie wurden zu einem S-förmigen Draht als unauffällige Stütze für Schaumstoff vereinfacht.

In jedem Fall ist die Basis ein Rahmen aus Metall oder Verbundwerkstoffen. In den letzten Jahrzehnten hat seine Stärke deutlich zugenommen, vor allem aufgrund der Einführung strengerer passiver Sicherheitsanforderungen. An den Sitzen werden jetzt Sicherheitsgurte oder sogar Airbags befestigt, und die Stühle selbst werden zwingend auf die Haltbarkeit in einer Vielzahl von Parametern getestet. Diese Standards sowie die Entwicklung eines wissenschaftlichen Ansatzes für die Gestaltung von eingebauten Sitzen haben den Markt für getunte Sitze praktisch begraben. Selbst die weltweit bekannte Firma Recaro, die gerade mit Tuning begann, produziert seit etwa zehn Jahren selbst keine zivilen Autositze, sondern “tauscht ihren großen Namen” auf die Seite.

Bei Fachleuten ist es üblich, den Stuhl zweimal zu bewerten. Primäre Wahrnehmung in Bezug auf Statik, die ersten 10-15 Sekunden Ihres Aufenthalts im Stuhl. Sie sind wie ein Kunde in einem Autohaus. Ist es bequem, ins Auto zu steigen? Hart oder weich? Ist es nicht eng? Hat der Stuhl eine gute Unterstützung? Und das Wichtigste ist, wie die reaktiven Kräfte vom Druck des menschlichen Körpers auf das Polster verteilt werden. Einfach gesagt, was ist das “Profil” des Sitzes, das in Automobiltests so oft erwähnt wird?

Dann, während einer Reise von mindestens einer Stunde oder zwei, können Sie eine Meinung über dynamischen Komfort bilden. Neben diesen Faktoren, deren Wahrnehmung sich während der Reise ändern kann, ist es auch wichtig, wie der Stuhl eine breite Palette von Vibrationen dämpft. Denn nicht nur die Federung ist für die Laufruhe verantwortlich, sondern auch für die harmonische Arbeit von Reifen, Fahrwerk und Sitzen.

Wissenschaftlich gesehen, sollten Rahmen, elastische Elemente, Schaumstoff zusammen und einzeln Resonanzen im unangenehmsten Frequenzbereich von vier bis acht Hertz vermeiden. Resonanzen bei Frequenzen von 0.1 bis 0.6 Hz provozieren Reisekrankheit. Erinnern Sie sich, wie süß auf dem Rücksitz des Großvaters “Wolga” geschlafen wurde? Der Verzicht auf die Verwendung von Rahmen auf Schraubenfedern hat den Bewegungskomfort für Menschen mit einem schwachen vestibulären Apparat erheblich verbessert. Die eigenen Schwingungsfrequenzen moderner Sitze sind deutlich höher. Es ist wichtig, das Gleichgewicht zu halten, weil die Autositze nicht zu hart sein sollten.

Wie kann man den perfekten Autositz entwerfen? Die Wissenschaft hat diese Frage erst in den 1940er Jahren gestellt, und es dauerte zwei bis drei Jahrzehnte, bis die Ergebnisse einen signifikanten Einfluss auf die Massenproduktion hatten, wenn auch nicht überall. Jetzt haben wir keinen Mangel an Daten, und niemand scheint intuitiv oder durch Versuch und Irrtum zu arbeiten. Zahlreiche Studien sind oft sehr umstritten. Dies gilt insbesondere für den Hauptpunkt — wie die Belastung des menschlichen Körpers über den Sitz verteilt werden muss.

Ein kleiner Teil der Wissenschaftler glaubt, dass es genug ist, um den Sitz gleichmäßig weich zu machen, wie zum Beispiel in alten französischen Autos. Die meisten glauben, dass die Steifigkeit unterschiedlich sein sollte, weil verschiedene Teile des Körpers unterschiedlichen Druck ausüben. Sie können den Druck auf das anfällige Gewebe durch eine engere Passform an den Stellen reduzieren, an denen die stärksten Teile des Körpers, wie das Gesäß unter den Sitzbeinhöcker und den unteren Rücken, berührt werden.

Der Winkel zwischen dem Kissen und der Rückenlehne muss so berechnet werden, dass die Person nicht “rutschte” auf dem Kissen, denn dann wird die Spannung von der Kompression im unteren Teil des Körpers hinzugefügt und die Verschiebung der Gewebe. Gleichzeitig müssen Passagiere ihre Position auf einer langen Reise ändern können, ohne die Druckkarte grundlegend zu ändern. In der für den Menschen bequemsten Position befindet sich jedes der Gelenke ungefähr in der Mitte seines Rotationsbereichs. Alle Berechnungen werden relativ zum Zentrum des Hüftgelenks, dem sogenannten H-Punkt (engl. hip-point), aber einige Ingenieure verwenden den Index R).

Dabei wird berücksichtigt, dass sich die Polsterung durchschnittlich um 4-5 cm unter dem Körpergewicht verformt. In besonders weichen Autositzen — etwa 8 cm. Der Sitzkomfort wird durch die Höhe beeinflusst, dh die Position des Punktes H über dem Boden der Karosserie. Das Problem ist, wir sind alle anders. Es genügt, sich an den Anteil der übergewichtigen Amerikaner oder den statistisch niedrigen durchschnittlichen Anstieg der Chinesen zu erinnern.

Der traditionelle Bereich zwischen dem sogenannten fünften weiblichen Perzentil (eine Dame, deren Körpergröße etwa 153 cm beträgt) und dem 95.männlichen (187 cm) unterscheidet sich von Markt zu Markt. Aber selbst in diesem Rahmen schaffen es die Hersteller, die Anforderungen von nur 90% der Käufer zu erfüllen. Man muss sich entscheiden, für wen das Auto hauptsächlich hergestellt wird, weil selbst eine Million Regulierungen den Unterschied im Körperbau nicht vollständig kompensieren können. In diesem Fall sollte der Autositz nicht nur aufnehmen, den Körper bequem positionieren, sondern ihn auch sicher fixieren.

Außerdem gibt es Hinweise, dass die Menschen größer werden: Amerikaner und Europäer steigen alle zehn Jahre um einen Zentimeter. Kein Wunder, dass der einst von DIN-Normen vorgegebene Längsverstellbereich der Vordersitze heute um bis zu 300 mm reicht. Die Höhenverstellung Gabel ist in der Regel 60-70 mm.

Das Mikroklima ist eine andere Geschichte. Da ein Drittel unseres Körpers in Kontakt mit dem Sitz ist, ist seine Rolle bei der Bereitstellung von thermischem Komfort von unschätzbarem Wert. Die optimale Oberflächentemperatur beträgt 23 °C zu jeder Tages- und Jahreszeit. Kein Wunder, dass die Sitzheizung erschien im Jahr 1966 als zusätzliche Funktionalität auf Autos der Marke Cadillac. Aber Wärmeaustausch ist ein bilateraler Prozess. Die Polsterung sollte etwa 75 W/m2 Wärmeenergie des menschlichen Körpers aufnehmen. Einfach gesagt, lassen Sie Luft und Schweiß.

Mit Ausnahme von zusätzlichen Abdeckungen ist die Polsterung aus Ökoleder die schlechteste Option in dieser Angelegenheit. Die Polsterung aus natürlichem Material ist zwar ein wenig , aber “atmet”. Es ist jedoch ratsam, eine tiefe Textur zu verwenden, die die Funktion der Mikrodrainage erfüllt. Dabei soll der sich bildende Schaum in jedem Fall dick sein, da bei der Kompression mehr als auf 80% es praktisch undurchdringlich wird. 

Allerdings ist der Stoff, wenn auch der billigste, immer noch besser. Lederpolsterung kann mit ihr in Bezug auf die Effizienz der Wärmeableitung nur in Gegenwart von teuren Perforationen und noch teurer Belüftung verglichen werden. Oft arbeiten Ventilatoren, um Luft zu extrahieren. Diese Tradition wurde im Jahr 1997 verankert, als ein ähnliches System auf dem Saab 9-5 debütierte. Wahrscheinlich werden in den Autositzen bald energieeffizientere kleine Wärmepumpen eingebaut. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Klimaanlage-Auswahl oder Rückgabe von Wärme, wenn sich der Aggregatzustand des Kältemittels ändert.

Zu den aktuellen Trends gehört die maximale Individualisierung für eine bestimmte Person mit der Verwendung von persönlichen Lügen, wie es in der Motorsport- und Sportwagenbranche üblich ist. Während Ferrari seit langem Sitze in drei Größen für Straßenfahrzeuge verkauft, bietet Porsche für die Track-Versionen der Modelle 911 und 718 bereits einen maßgeschneiderten “Eimer” mit drei Steifigkeitsgraden an. 

Was Serienautos betrifft, versuchen die Hersteller, die Anzahl der Anpassungen zu erhöhen. Rekordhalter ist die Marke Lincoln, die ab 2017 Käufern Sitze mit 15 verstellbaren Parametern bietet, darunter individuelle Längen- und Neigungsänderungen der Kissen jeder Hüfte.

Massagesessel in unserer Zeit sind nicht ungewöhnlich, sie sind auch mit Pickup-Trucks Ford F-150 ausgestattet. Einfache Sensoren, die in die Sitze integriert sind, ermöglichen dem Fahrer bald, den Puls zu überwachen und vor Wachsamkeit zu warnen. Vielleicht wird die Serienproduktion starten und verbesserte Sensoren für die Belastung des Sitzes, die die “Karte” des Drucks auf die Polsterung überwachen. Diese Funktionen ermöglichen nicht nur die Anpassung des Sitzes selbst, sondern auch die Anpassung der aktiven Sicherheitssysteme zu optimieren. Und auch Anti-Diebstahl-Systeme! Es ist also nicht weit entfernt von dem Tag, an dem man auf dem Armaturenbrett so etwas wie “Ihre Sitzbeinhöcker werden erkannt, gute Fahrt” sehen kann.

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