Одной из первых автомобильные подголовники внедрила компания Mercedes-Benz в 1960 году. Сначала их устанавливали по желанию покупателя. В конце 60-х все автомобили линейки Mercedes выпускались с подголовниками. В 1969 году ассоциация безопасности NHTSA утвердила значимость нового аксессуара и рекомендовала его установку всем автопроизводителям.
Какие функции выполняет подголовник
Такое дополнение в сиденье автомобиля является элементом пассивной безопасности, а не просто компонентом для удобства. Все дело в поведении нашего тела в кресле автомобиля во время удара сзади. Корпус устремляется назад, а голова откидывается с большой силой и скоростью немного позже. Это называют «эффектом хлыста». Подголовник останавливает движение головы во время удара, предотвращая возможные переломы шеи и повреждения головы.
Даже при не сильном, но неожиданном ударе можно получить серьезный вывих или перелом шейных позвонков. Годы наблюдений показали, что эта простая конструкция не раз сохраняла жизни и уберегала от более значительных травм.
Подобный тип повреждений получил название “хлыстовая травма”.
Виды подголовников
Глобально можно выделить две группы подголовников:
Пассивные автомобильные подголовники статичны. Они служат препятствием при резком движении головы назад. Бывают разные конструктивные решения. Можно встретить подголовники, которые являются продолжением сиденья. Но чаще всего они крепятся отдельно в виде подушечки и могут регулироваться по высоте.
Активные подголовники – это более современное конструктивное решение. Их главная задача – как можно быстрее предоставить точку опоры для головы водителя во время удара. В свою очередь, активные подголовники по конструкции привода делятся на два вида:
Работа механических активных систем основана на физике и законах кинетической энергии. В сиденье устанавливается система рычагов, тяг и пружин. Когда тело давит на спинку во время удара, механизм наклоняется и удерживает голову в более ранней позиции. Когда давление ослабевает, он возвращается в исходное положение. Все это происходит за доли секунды.
В основе конструкции электрических вариантов лежат:
Во время удара тело давит на датчики давления, которые подают сигнал на электронный блок управления. Затем воспламенитель активирует пиропатрон, и происходит наклон подголовника в сторону головы при помощи привода. Система учитывает вес тела, силу удара и давление, чтобы рассчитать скорость срабатывания механизма. Весь процесс занимает доли секунды.
Считается, что электронный механизм срабатывает быстрее и точнее, но главным его минусом является одноразовость. После срабатывания пиропатрон подлежит замене, а вместе с ним и другие компоненты.
Регулировка подголовника
Как пассивные, так и активные автомобильные подголовники нужно отрегулировать. Правильное положение окажет максимальный эффект при ударе. Также во время длительных поездок удобное положение головы снизит нагрузки на шейный отдел.
Как правило, регулировке по высоте поддаются только отдельные от сидений подголовники. Если он совмещен с сиденьем, то отрегулировать получиться только положение сиденья. Часто на механизме или кнопке есть надпись «Active». Достаточно следовать прописанным инструкциям. Трудностей этот процесс не вызывает.
Оптимальным считается положение опорной подушки у затылка пассажира или водителя. Также многие водители рекомендуют сначала отрегулировать положение сиденья. Сиденья рассчитаны на средний размер тела человека весом около 70 кг. Если пассажир или водитель не вписывается в эти параметры (низкий или очень высокий рост), то настроить положение механизма будет проблематично.
Неисправности и проблемы активных подголовников
Хотя плюсы механизма перевешивают недостатки, есть и свои минусы. Некоторые водители отмечают срабатывание механизма даже при несильном нажатии. Подушка при этом неудобно упирается в голову. Это очень раздражает. Приходится подстраиваться под механизм, либо ремонтировать его за свой счет. Если это заводской брак и автомобиль на гарантии, то смело можно обращаться к дилеру с претензиями.
Также могут выходить из строя фиксаторы и рычаги механизма. Причиной могут быть некачественные материалы или износ. Все эти поломки относятся к механическим активным подголовникам.
Статистика показывает, что в 30% аварий с ударом сзади от повреждений головы и шеи спасали именно подголовники. Можно уверенно сказать, что подобные системы приносят только пользу.
Подголовники, которые призваны защитить шеи пассажиров при ударах сзади, стали массово устанавливаться в автомобили еще в 1970-х. Тем не менее производители до сих пор не пришли к единому мнению относительно их наилучшей конструкции. Какими подголовники бывают, чем отличаются и как их правильно настроить? Как это работает: подголовники
При наезде сзади велика вероятность получить так называемую хлыстовую травму шеи. Уберечь от них призваны подголовники. Внедрение такого, казалось бы, элементарного средства защиты было отнюдь не очень-то и легким делом. Конечно, никто не организовывал массовые бойкоты и не крутил пальцем у виска при взгляде на рекламные материалы автомобильных компаний, как это было с подушками и даже ремнями безопасности. Все-таки с подголовниками было, как минимум, удобней, а как максимум — безопасней. Но к этому «максимуму» производители пришли отнюдь не сразу. Как это работает: Первое на что обратили внимание специалисты — это размеры подголовников и возможность их регулировки. Многие, наверное, пробовали коленом ломать слишком длинные палки. Так легче, чем пытаться сломать их просто руками. Что-то похожее происходило и с первыми подголовниками, которые из-за небольших размеров действовали как «шееломатели». Поэтому производители начали делать их крупнее, а также предусмотрели регулировку по высоте, а потом — и по наклону. Увеличению размеров подголовников могут порадоваться не только передние, но и задние пассажиры, ведь теперь в них можно устанавливать мониторы.
Первые испытания с манекенами во время столкновений, которые имитировали удары сзади, начали проводить лишь в 1980-х. Первопроходцем стал Mercedes-Benz. Это и послужило серьезным толчком к дальнейшему изучению и развитию подголовников. По конструкции крепления к креслу различают отдельные и интегрированные подголовники. Последние чаще всего применяются в автоспорте и спортивных модификациях серийных машин.
Интегрированные подголовники немного сковывают свободу движений, зато считаются более безопасными. Стоит отметить, что последнее утверждение верно только лишь в том случае, если верхняя часть кресла находится на одном уровне с макушкой.
Вплоть до середины 1990-х подголовники были пассивными и их эффективность зависела лишь от правильной настройки. Но уже в 1997 году Saab представил первый серийный автомобиль, оборудованный активными подголовниками. Механизм был простой и надежный — в спинках передних сидений устанавливалась рычажная система, которая под действием веса перемещала подголовники вперед. Механические системы активных подголовников нередко называют реактивными. .
В 2000-х благодаря развитию электроники инженеры научили подголовники срабатывать не только во время, но и до аварии. Как только блок управления в паре с задними датчиками распознает опасную ситуацию, электроприводы выдвигают подголовник навстречу затылку. Подобные системы есть, например, у BMW, Lexus и Mercedes-Benz. Примечательно, что в отличие от преднатяжителей ремней безопасности, польза которых не ставится под сомнение, активные подголовники пока не доказали, что они чем-то лучше пассивных. Об этом красноречиво говорят испытания Euro NCAP. Более того, Volvo, которая была одним из первопроходцев, в своих последних моделях отказалась от активных подголовников, отдав предпочтение тщательному подбору материалов и правильной подгонке профиля и формы кресел, а также подголовников.
«Мерседесовкая» система Pre-Neck с электроприводами в 2005 вошла в список стандартного оборудования большинства моделей марки. Как ведут себя с ней активные подголовники показано на видео:
Какими бы подголовники ни были, пассивными или активными, в большинстве случаев для того, чтобы они приносили пользу, нужна правильная их регулировка. Специалисты Nissan и Infiniti в случае с активными подголовниками советуют устанавливать их так, чтобы середина подголовника находилась на одном уровне с ушами. А вот пассивные, по мнению экспертов Euro NCAP, необходимо настраивать следующим образом: по высоте подголовник должен находиться на уровне макушки, а по расстоянию от затылка — в пределах 40 мм.
Подголовник является важной частью активной безопасности, которая помогает удерживать голову, как при лобовых столкновениях (от опасного возвратного движения после удара), так и при задних ударах по автомобилю. Однако подголовники в разных моделях автомобилей имеют разную конструкцию и по-разному защищают пассажиров и водителя. В этой статье мы расскажем, какие бывают виды подголовников, и в чем их различия.
Конструкция подголовника в автомобиле
Современный подголовник имеет довольно сложную конструкцию, которая обеспечивает максимальную защиту голове седока в случае аварии. Внутри сидения есть специальный щиток, который будет удерживать подголовник вместе с головой пассажира в момент аварии. Именно выдерживает все те нагрузки, которые направлены на сидение в момент ДТП. Нижняя часть подголовника состоит из двух круглых рычагов, которые позволяют регулировать его по высоте. Внутри подушки подголовника установлен каркас, который обшит мягким наполнителем и обшивкой для сидений (ткань, кожа, алькантара). У подголовников дорогих и представительских автомобилей в конструкции входит монитор от мультимедийной системы или динамики, которые устанавливаются с тыльной стороны и служат для задних пассажиров.
Сравнение видов подголовников
В таблице ниже дано сравнительное описание видов подголовников по их основным характеристикам.
Пассивные подголовники
Активные подголовники
Конструкция
К такому виду относятся подголовники, которые являются цельным продолжением конструкции сидения. Также пассивными подголовниками называются такие, которые прикручены к сиденью без возможности регулировки по глубине и высоте.
Конструкция активных подголовников состоит из сложного механизма специальных рычагов, которые регулируют высоту подголовника. Также отдельные модели активных подголовников регулируются по глубине, то есть по продольной оси автомобиля. Наиболее современные модели имеют механизм пододвигания подушки к голове в момент удара при аварии, чтобы сократить расстояние движения головы.
Регулировки по высоте
Отсутствуют
Присутствуют
Регулировки по глубине
Отсутствуют
Присутствуют
Универсальность
Не имеют индивидуальных настроек, подходят для общественного транспорта, где большой поток разных по строению тела пассажиров
Имеется настройка под любого человека. При индивидуальной настройке такие подголовника оказывают наибольшую защиту голове водителя или пассажира.
Как правильно отрегулировать подголовник под себя
Большинство современных автомобилей укомплектовано активными подголовниками сидений. При начале езды важно отрегулировать подголовник на своем месте под себя, если вы сели в конкретную машину впервые. Так вы сможете обезопасить себя сильнее в случае аварии.
При настройке подголовника по высоте важно установить его так, чтобы середина подголовника приходилась на уровень ваших ушей. Если подголовники регулируются по глубине, то такую регулировку очень важно осуществить. Ни в коем случае нельзя пододвигать подголовник вплотную к голове в спокойном положении. Между головой и подголовником должно быть расстояние. В противном случае при лобовом ударе, когда ваша голова будет возвращаться назад, она очень быстро столкнется с подголовником, и вы получите ушиб.
Подголовник — защитное средство, встроенное в верхнюю часть сиденья, являющееся предохранительным упором для затылочной части головы водителя или пассажира автомобиля.
Подголовники конструируются или как часть удлинённых спинок сидений, или представляют собой регулируемые подушечки.
Подголовники устанавливаются с целью ослабить эффект неконтролируемого движения головы, в особенности — назад, в результате ДТП из-за наезда другого транспортного средства сзади.
Влияние подголовника на количество травм при ДТП в результате наезда другого транспортного средства сзади (в процентном соотношении): [1]
Степень повреждения в авариях
Лучшая оценка
Неуверенность во влиянии
Погибшие (все типы травм)
+12%
(+1%; +24%)
Травмы шеи (регулируемые)
−14%
(−17%; −11%)
Травмы шеи (закрепленные)
−25%
(−34%; −17%)
Содержание
История
Подголовник был изобретен инженером, специалистом по автомобильной безопасности Бела_Барени в конце 1960-х гг. Он начал устанавливаться в американских машинах по желанию автовладельцев.
Виды подголовников
Неподвижный подголовник
Неподвижный подголовник может быть либо продолжением спинки сиденья, либо подушечкой, которая крепится к сиденью при помощи металлических штырей (такой подголовник может сниматься, в зависимости от марки автомобиля). Очень большую роль при защите шейных позвонков при аварии играет правильность установки и регулировка подголовника.
Чтобы поднять подголовник, нужно потянуть его вверх. Чтобы опустить подголовник, нужно нажать кнопку фиксатора и надавить на подголовник. Подголовники задних сидений должны находиться только в одном из фиксируемых положений, которое соответствует углублению на стойке подголовника. Самое низкое положение подголовника даёт возможность складывать спинку сиденья и обеспечивает задний обзор. Самое низкое рабочее положение подголовника находится на уровне первой выемки на стойке. Дальнейшая регулировка выполняется по мере необходимости.
Активный подголовник
Существенным недостатком неподвижных подголовников является необходимость их регулировки по высоте. Чаще всего они не обеспечивают безопасность в такси или в автомобилях, где часто меняются пассажиры, сидящие спереди. Активный подголовник рассчитан на стандартные габариты пассажира (рост и вес) и нуждается в регулировке по высоте только в случаях большой рост-малый вес или малый рост-большой вес. В этих случаях неправильная регулировка активных подголовников может снизить эффективность их работы.
Дополнительные функции
Провода от автомобильного DVD-плеера и монитора выведены из опор подголовника на необходимую длину. Как правило, все сидения автомобилей имеют полость, через которую провод можно легко вывести из сидения и провести дальше под напольным покрытием или по воздуховодам, или просто подключить к заднему прикуривателю при его наличии.
Главная роль подголовника – защита водителя и пассажира при ударе сзади, когда происходит запрокидывание головы и возникает центробежная сила от чрезмерного перемещения головы назад. Современное движение по улицам на больших скоростях приводит к тому, что штатные подголовники не всегда обеспечивают достаточно эффективную защиту при ДТП. Кроме того, и водители, и пассажиры недостаточно тщательно регулируют и подгоняют под себя подголовник. Чаще всего голова водителя или пассажира находится далеко от подголовника, а значит, при наезде на автомобиль сзади человек может получить травму шейного отдела позвоночника.
Угроза травмы шейных позвонков возникает при наезде сзади уже на низких скоростях. Повреждения шеи, которые получают водитель и пассажиры, когда в задний бампер бьется другой автомобиль, считаются второй по распространенности травмой при ДТП. Лечение обходится очень дорого. В год таких травм только в ЕС насчитывается свыше 1 млн случаев, расходы на лечение в пределах 8–10 млрд евро. В Японии и Южной Корее наезды сзади составляют 30–34% от общего числа ДТП.
Вследствие того что голова запрокидывается назад сильнее, чем туловище, удерживаемое спинкой, шейный отдел позвоночника резко изгибается дугой в направлении назад. Травмы, полученные таким образом, часто требуют длительной реабилитации. Лишь 50% пострадавших полностью выздоравливают через месяц. В таких случаях возникают болевые ощущения в мягких тканях головы, шее, плечах. Более сложные ситуации сопровождаются повреждением мышц, связок, позвонков. Болезненные ощущения сохраняются большее или меньшее время. В ряде случаев последствия травмы могут ощущаться многие годы, если это связано с повреждением нервов.
Существующие международные стандарты на сиденья автомобилей не всегда могут обеспечить безопасность водителя и пассажиров при наезде сзади. Комиссия EuroNCAP создала новую методику испытаний сидений по оценке степени защиты от хлыстовых травм (Whiplash) и проводит оценку автомобилей в соответствии с ней.
В ходе первых испытаний выяснилось, что характеристики сидений, касающиеся хлыстовых травм и предусмотренные законодательными требованиями, такие как величина динамического смещения модели головы назад при имитации удара сзади, способность поглощения энергии при ударе модели головы о подголовник и т.д., необходимо дополнять новыми свойствами и совершенствовать.
Методика Whiplash
Оценка легковых автомобилей по защите водителя и пассажиров от хлыстовых травм шеи проводится согласно Европейской программе EuroNCAP оценки новых автомобилей по протоколам:
Для оценки автомобиля по Whiplash проверяется геометрия и проводятся инерционные испытания переднего сиденья, установленного на специальной площадке инерционного стенда.
Первые испытания по Whiplash в рамках оценки автомобилей проведены в 2008 году, и с тех пор официальные результаты публикуются на сайте euroncap.com. При выборе методической скорости удара тележки инерционного стенда для динамической оценки по Whiplash использовались исследования страховых компаний о столкновениях двух автомобилей. Большинство хлыстовых травм при ударе автомобиля сзади происходит на скорости 15–20 км/ч, поэтому испытания импульсом малой и средней тяжести проводятся на скорости 16 км/ч. Чтобы проводить анализ систем защиты автомобиля для более сложных ситуаций, специалисты EuroNCAP решили добавить испытание импульсом высокой тяжести на скорости 24 км/ч. В итоге сейчас проводится три динамических испытания импульсом низкой, средней и высокой степени тяжести, определяемые скоростью, величиной и длительностью действия замедления.
В салазковых испытаниях используется антропометрический манекен BioRID II массой 78 кг, который размещается на сиденье и пристегивается трехточечным ремнем безопасности. Положение манекена BioRID II на сиденье при испытании базируется на контрольных измерениях, выполненных с помощью манекена HPM для определения точки «Н» и устройства для измерения геометрии подголовника HRMD. Испытательное положение манекена перед инерционным испытанием приближено к реальному положению водителя и пассажиров при езде на автомобиле: туловище смещают вперед от спинки сиденья и от базовой точки сиденья на 20 мм.
Движения тележки, манекена, сиденья и подголовника в процессе испытания записываются с помощью высокоскоростной видеокамеры. Площадь охвата съемки должна быть такой, чтобы полностью держать в кадре все испытание в течение 300 мс, контактные датчики должны регистрировать начало и длительность контакта головы с подголовником. По параметрам видеоданных определяются скорость обратного хода головы манекена (один из критериев оценки хлыстовой травмы), динамический угол наклона спинки сиденья, характер движения манекена. Основная часть параметров регистрируется датчиками манекена BioRID II.
Структура манекена BIO RID II
Геометрия сидений
Для проверки геометрии используeтся манекен HPM типа SAE J826 с приспособлением HRMD. Сиденье устанавливается на специально изготовленный остов, выполненный по геометрическим размерам поверхности пола кузова. Для ступней манекена применяется площадка, установленная под углом, повторяющим конфигурацию педали акселератора. В протокол заносятся значения геометрии сиденья для двух положений подголовника (испытательного и самого худшего):
Худшее положение – крайнее нижнее положение, возможное при установке подголовника. Испытательное положение – это среднее положение сиденья по ходу салазок и по диапазону регулировки подголовника.
Величина максимального перемещения системы «голова – шея» зависит от расстояния между затылком и головой. Известно, что оптимальное «заднее расстояние» 30–50 мм, а «высота подголовника» должна быть не ниже верхушки головы, когда и перемещение системы «голова – шея» минимально, и есть зазор между головой и подголовником для комфортной езды. Касание затылком подголовника для обычного положения водителя или пассажира считается некомфортным (менее 20 мм), хотя величина углового перемещения головы манекена назад будет минимальна.
Величина «заднего расстояния» очень важна. Сегодня, когда появились проактивные подголовники, автоматически уменьшающие «заднее расстояние» и срабатывающие при определенных ситуациях, комиссия EuroNCAP решила ввести контроль этого расстояния, чтобы повысить безопасность сидений (в старых версиях законодательных правил этот параметр присутствовал). Контроль «заднего расстояния» может исключить непредсказуемые ситуации, например, для низких скоростей, когда проактивный подголовник может не сработать, а определенная фиксированная величина «заднего расстояния» уменьшит хлыстовой эффект в любом случае.
Оценка Whiplash
По методике Whiplash проводится динамическая и статическая оценка сиденья по защите водителя и пассажиров от хлыстовых травм шеи.
Оцениваются значения геометрии сиденья для двух положений подголовника. Для испытательного и наихудшего положения проверяется «заднее расстояние». Лучшим значением для высоты является 0 мм, для «заднего расстояния» 40 мм.
Для проведения статической оценки рассчитываются средние значения геометрии для девяти замеров высоты и «заднего расстояния» подголовников сиденья. Геометрия проверяется для испытательного и наихудшего положения и может составить максимум 2 балла.
В динамической оценке участвуют восемь параметров, которые определяются по показаниям датчиков манекена и по видеоматериалам c использованием реперных точек на объекте испытания.
Критерии динамической оценки:
Начисление баллов для каждого конструктивного параметра проводится с применением скользящей шкалы, в которой имеются два предельных значения: лучший показатель с высокими требованиями, выше которого присваивается максимальное количество баллов, и худший показатель с низкими требованиями, ниже которого не присваивается ни одного балла. Если значение находится между двумя пределами, итоговое количество баллов рассчитывается при помощи линейной интерполяции. Максимальная оценка для каждого параметра 0,5 балла, для каждого испытания максимально возможное количество баллов – 3. Сумма по итогам трех испытаний может составлять 9 баллов.
Максимально возможное количество баллов в результате проведения трех испытаний с различными импульсами и проверки геометрии равно 11 баллам – это 4 балла в пересчете.
В июле 2013 года изменилась методика оценки автомобилей (протокол «Защита взрослого пассажира», версия 6.0). Для передних сидений будет максимальная оценка 2 балла, для задних – 1 балл.
Перспективы
Методика защиты водителя и пассажиров от травм шеи достаточно нова и постоянно совершенствуется, ожидается ее изменение в ближайшее время.
Предполагается ввод требований Whiplash не только при ударе сзади, но и при фронтальном ударе, также ожидается проверка заднего сиденья. В данное время динамическая оценка задних сидений проблематична, необходима разработка манекена BIORID II нового типа с углом наклона спинки менее 25°, более характерным для заднего сиденья. По законодательным требованиям заднее расстояние определяется при угле наклона спинки стандартного трехмерного манекена HPM, равном 25°, но на автомобилях хозяйственного назначения (грузовики, фургоны) установка спинки под таким углом нереальна, поэтому было предложено на новом измерительном приспособлении ввести контрольный угол 22°.
Впервые появится официальное определение неиспользуемого, крайнего нижнего положения подголовника заднего сиденья. Теперь потребитель сможет однозначно определить нерабочее положение подголовника и при посадке выставить его по своей конституции, если на автомобиле нет механизма автоматической установки подголовников.
Ввод методики Whiplash от EuroNCAP подтолкнул ввод аналогичных законодательных норм. Комитет по транспорту ЕЭК ООН разработал проект глобальных технических правил (ГТП) № 7, касающихся подголовников, наиболее близких к Whiplash. Испытание по ГТП 7 проводят с манекеном BioRID II на скорости 17 км/ч с критериями травмирования, перекликающимися с Whiplash. По ГТП 7 предложена особая методика проверки механизма блокировки подголовника для каждого положения, подголовник должен остаться на месте при приложении силы 500 Н сверху с допуском 25 мм. Сейчас проект ГТП 7, касающийся подголовников и хлыстовых травм, находится на ратификации.
Заключение
Сейчас лучшие автомобили по результатам испытаний по Whiplash: Opel Vauxhall Astra (2009 г.), Ford C-Max (2010 г.), Geely Emgrand EC7 (2011 г.) c 3,7 балла. Автомобиль Volvo XC60 с 3,5 балла, полученными в 2008 году, сохраняет лидерство до сих пор. Довольно сложная методика не позволяет улучшить величину 3,7 балла по Whiplash, полученную автопроизводителями пять лет назад. Затраты на разработку совершенных сидений высоки. Но все понимают, наличие хорошей оценки по Whiplash – весомый аргумент в рекламе автомобилей. Результаты испытаний по новой методике EuroNCAP подтолкнули производителей совершенствовать и улучшать конструкцию сидений и подголовников. Полученный опыт по влиянию характеристик деталей сидений и подголовников на общую оценку автомобиля по Whiplash используется при проектировании новых типов сидений.
Создание систем защиты от хлыстовых травм шеи – перспективное направление современного автомобилестроения и весомый аргумент в конкурентной борьбе.
Структура манекена BIO RID II
