汽車后組合燈的設計分析

劉宏霞，陳文強，潘之杰，趙福全

（浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江 杭州 311228）

汽車燈具的設計開發從最初整車造型階段就開始介入，開發周期相對其它汽車零部件較長，幾乎與整車開發周期相同，其設計驗證環節也比較多。特別是汽車外部照明產品，既是國家法規強檢產品又是重要外觀產品，用戶對它們的期望值都比較高。這里只介紹后組合燈在開發設計階段幾個比較重要的環節，同時也是問題出現比較多的階段。

1 后組合燈設計過程中的重要環節

后組合燈設計過程中的重要環節主要包括以下5個方面。

1）功能布置 產品在開發初期首先要對造型提供的效果圖進行分析，布置各項功能，這是個相互溝通的過程。根據國標和ECE等法規的相關要求，對組合燈具各功能的可行性進行分析，對造型中不符合法規要求的地方提出修改意見。

2）定義表面間隙面差 分別定義尾燈與側圍、后保險杠、后背門等周邊部件的間隙與面差。

3）工程設計 根據造型提供的A級曲面、內部造型效果和有配合關系的周邊零部件以及確定的裝配方式進行詳細工程設計。

4）模擬驗證 對于外部燈具的配光要求，每個國家標準都有強制要求。為保證實際產品能通過法規要求，在產品設計階段，即數據凍結前必須進行模擬配光、散熱分析等相關模擬驗證分析。如果模擬結果不滿足標準要求，需要適當改變燈腔及燈體的大小，必要時周邊配合部件也要配合進行相應的修改。這個模擬驗證過程是整個燈具開發設計過程中的核心，并且可能會往復多次，每改動一次都要經過一輪新的模擬驗證，結果如果不能滿足要求，還要進行數據修改再驗證，最終驗證可行，滿足設計要求。

尾燈結構設計可行的前提是，必須保證燈具所在的安裝部件，如車身側圍、后背門、尾燈安裝板等鈑金配合部件的制造工藝是可行的，或者說開發這款車的主機廠具備這些部件的制作和工藝設備，同時也要驗證這些車身部件在制造過程中的可行性。比如尾燈安裝板的沖壓深度是否可行，這決定尾燈后殼的深度可以設計成多大，也就是燈腔配光可利用的空間有多大，最終決定燈具的配光性能；與之相關的還有側圍與尾燈配合處的翻邊形式、尾燈安裝板與側圍的焊接工藝等，在這些車身零部件制造工藝可行的前提下，再進行燈具的詳細設計。

5）活動部件運動分析 如果后組合燈與后背門或行李廂門等活動部件有搭接關系，必須分析活動部件在運動過程中下沉量對燈具是否有影響，防止出現與燈具相碰的情況。

2 功能布置

2.1 確定尾燈需要具備的功能

一般乘用車的后部照明和信號裝置的基本功能要求必須包括：制動燈、后位置燈、后轉向燈、倒車燈、后霧燈、后回復反射器。

首先根據造型效果分析 （圖1），后回復反射器單獨布置在后保險杠上，所以后組合燈應該包括的功能為：制動燈、后位置燈、后轉向燈、倒車燈、后霧燈。

2.2 制動燈與后霧燈位置分布

如果后組合燈總成包括后霧燈的功能，根據GB 4785—2007《汽車及掛車外部照明和信號裝置的安裝規定》4.3.14.9中后霧燈的技術要求：在所有情況下，后霧燈與每個制動燈的間距應大于100 mm［1］。針對這款車的尾燈造型，為使制動燈與后霧燈的距離大于100mm，只能將后霧燈與制動燈布置在燈具相對最遠的兩端，如圖2所示。

這款車后組合燈的造型中只有4個功能分區，但有5個功能需要布置。國家標準GB 4785—2007《汽車及掛車外部照明和信號裝置的安裝規定》4.3.14.4.1后霧燈規定：若只配備1只后霧燈，則應安裝在車輛前進方向的左側，其基準中心也可位于車輛縱向對稱平面上［1］。GB4785—2007《汽車及掛車外部照明和信號裝置的安裝規定》4.3.15.2.1對倒車燈數量要求：對于M1類和長度不大于6 m的所有其他車輛， 必須配備1只， 選裝1只［1］。

簡單地說，標準對后霧燈和倒車燈的數量要求是必須至少各安裝1只，后霧燈如果只安裝1只，其位置必須安裝在車輛左側或車輛對稱中心。所以我們把左后組合燈的白色區域布置為后霧燈，由于后霧燈對光色要求必須為紅色，這里的光源我們可以采用紅色燈泡，實現發出紅色光；右后組合燈的相同位置作為倒車燈，倒車燈光色要求白色，光源采用普通白燈泡。

2.3 后轉向燈位置分布

中國法規要求轉向燈顏色為琥珀色，但在美國、韓國等一些國家法規要求轉向燈為紅色。這里需要注意的是，有些整車開發項目前期造型是委托國外造型公司作設計，設計公司有時會習慣自己本國的法規要求，把組合燈具各功能的分布及效果按自己國家法規要求設計。比如有很多美系、韓系轎車的后組合燈造型除倒車燈外全部采用紅色效果，這就是因為這些國家法規對轉向燈的光色要求與中國的不同。所以當這些國外車型轉移到中國制造和生產后，其后組合燈中轉向燈的這塊分區的外觀效果就要更改。因為用紅色透鏡無法發出符合標準要求的琥珀色光。

本文所舉例的車型也涉及此問題，從原效果圖中分析，沒有符合轉向燈要求的布置位置，所以需要將一塊功能分區的顏色改為無色透明，如圖3所示，采用琥珀色光源實現轉向燈的功能。

2.4 后位置燈分布

如圖4所示，效果圖中這塊分區的顏色為紅色，滿足GB 4785—2007法規中對后位置燈色度的技術要求。

3 活動部件的運動分析

3.1 后背門與尾燈干涉

后組合燈根據已確定的效果和功能分布來進行詳細的工程設計，建立數據模型 （以下簡稱數模）。當詳細數模建成后，需要檢查各零部件數模之間的配合情況，當相關零部件數模都確認后，后組合燈數據可以凍結并進行開模具前的準備工作。在這個檢查環節中，有必要對后背門等活動部件的運動過程進行分析，主要分析后背門關閉過程中的下沉量對后組合燈的影響。

將后背門數模在自然狀態下沿后背門腳鏈向下旋轉0.5°，檢查這種狀態下后背門與后組合燈的配合情況，此時二者剛接觸；如果旋轉1°，后背門與尾燈會發生干涉，如圖5所示，也就是說，尾燈有可能在后背門關閉過程中受到撞擊。

3.2 解決干涉的方案

1）將后背門讓出一塊，避開尾燈干涉區域，如圖6a所示。缺點：外觀不美觀。

2）將后背門上抬，增加車門緩沖距離，如圖6b所示。缺點：間隙大，外觀不美觀。

考慮解決方案的同時，還要同步分析后背門在關閉過程中都會與哪些部件發生接觸，這些先接觸到的部件是否會對尾燈起到保護作用？

后背門上有鎖，后背門在關閉過程中，首先與行李艙上的鎖體相接觸，在數模上分析干涉量，當后備門從鎖止位置繼續向下旋轉0.5°時，已經與鎖止機構干涉7.239mm，如圖7所示。在數據中分析，模擬后背門關閉過程，其下沉過程中首先發生接觸的是門鎖，只有當門鎖內部的緩沖塊壓縮7 mm后，后背門才會與尾燈發生接觸。但是門鎖內的緩沖塊被壓縮7 mm的可能性幾乎為零，所以可以判斷后背門在關閉過程中不會與尾燈發生碰撞。

4 總結

當前汽車產品的競爭，表面上是一場技術經濟的大戰，其背后卻是一場文化之戰［2］。汽車燈具產品體現尤為突出，組合燈具的開發設計是一個相對復雜的系統工程。除上述提到的部分設計、分析、驗證過程外，還涉及人眼視覺仿真。所謂視覺仿真，就是讓計算機制作出的三維場景，看上去更像真的［3］。

要設計一款造型美觀時尚、功能符合法規要求的后組合燈，不僅需要在開發初期對燈具造型風格及細節進行詳細的評審確認，在中期進行嚴謹的工程設計、數據檢查和模擬驗證，還需要在后期產品數模建立完成后能作出真實的人眼視覺仿真。所有的設計在產品模具沒有開發前進行更改都相對容易，一旦模具開發完成后再變更會十分被動。很多整車項目組合燈的開發設計到了項目后期還進行效果變更，都是因為沒有看到實際產品前，對其外觀效果沒有直觀的評判，等到產品開發出來后，發現實物有一些不盡如人意的地方。這個階段再變更產品，涉及生產、制造、檢測等方方面面的調整會很多，風險較大，周期也相對較長，影響整體項目的開發周期。

目前，人眼視覺仿真這項技術在國外大型整車廠應用得已經比較成熟，但在國內還處于起步階段。所以，嚴謹的設計再加上必要的視覺仿真技術，會大大縮短產品開發周期并降低開發風險。

［1］GB4785—2007，汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規定［S］.

［2］李文江.仿生設計在汽車造型設計中的應用 ［J］.重慶科技學院學報 （社會科學版），2010， （10）：157.

［3］馮 烈.探秘視覺仿真技術［J］.時尚，2006，（8）：172.