轎車外后視鏡的布置與設計

劉海

(中國第一汽車集團公司技術中心，吉林長春 130011)

轎車外后視鏡的布置與設計

劉海

(中國第一汽車集團公司技術中心，吉林長春 130011)

主要結合一款A級轎車的外后視鏡設計過程，對乘用車外后視鏡的布置、視野校核以及結構設計進行簡單的闡述。

外后視鏡；曲率；視野；結構設計

0 引言

隨著社會的發展，汽車在人類的日常生活中起著越來越重要的作用。隨之而來，汽車的安全性受到了廣泛性關注。汽車在行駛過程中，有80%的信息是靠視覺得到的，確保良好的視野是保證汽車安全性的重要前提。視野即駕駛員行車時的視線范圍，按獲得方式不同分為直接視野和間接視野，直接視野就是駕駛員直接從前后風窗或車門玻璃看到的情況信息；而間接視野是駕駛員通過內外后視鏡反映的車內外的信息，得到的周邊道路行駛情況。因此，后視鏡的布置及設計對提高汽車行駛安全性有著重要的作用。

1 外后視鏡的布置

1.1 外后視鏡鏡面基本參數確定

外后視鏡鏡面重要參數，包括曲率、曲率半徑、失真率等。各國家標準中，對曲率、曲率半徑、失真率的要求如表1所示。

表1 外后視鏡鏡面參數

根據國標要求和已往設計的經驗值，進而確定外后視鏡左右鏡片的曲率半徑。

為了提高駕駛員左側的視野，左側后視鏡現設計為雙曲率鏡，曲率半徑如圖1所示;右側后視鏡為單曲率鏡片，曲率半徑R=1 400 mm。

圖1 左側后視鏡曲率半徑

1.2 外后視鏡鏡片尺寸的確定

外后視鏡鏡片越大，視野越大，但會影響前方的視野，同時不需要的景物會映入鏡中，分散駕駛員的判斷力，因此確定鏡片尺寸大小的原則是：能清楚地反映法規規定的后視野。根據國標規定，計算該車型外后視鏡最小尺寸,如圖2所示。

圖2 外后視鏡鏡面最小尺寸定義

1.3 外后視鏡鏡片位置的確定

1.3.1 人機工程學的基本原理

人體頭部和眼部的生理特點和運動視野分析，如圖3所示。人的眼部水平旋轉最舒適的區域是左右各15°，最大旋轉的舒適區域是左右各30°；頭部水平旋轉的舒適區域是左右各45°，最大轉動區域是左右各60°。在豎直方向上，眼部旋轉的舒適區域是上下各15°，最大旋轉區為上下各30°，最大轉動區域為上下各50°。

圖3 雙眼視野示意圖

為了使駕駛員操作最舒適和提高可視率，整個后視鏡安裝位置最好在駕駛員前方水平視野左右各60°(45°的頭部運動舒適區域+15°的眼部運動舒適區域)、豎直方向視平線上下各45°(30°的頭部運動舒適區域+15°的眼部運動舒適區域)的范圍內(國標規定左側外后視鏡在前方水平視野55°之內)。右側后視鏡可以安裝在視線前右側75°范圍(45°的頭部運動舒適區域+30°的眼部轉動最大區域)內。

1.3.2 駕駛員眼點的確定

通過駕駛員的設計乘坐位置中心(即駕駛員座椅的對稱中心位置)，作一個平行于汽車縱向基準面的平面。從該平面內的駕駛員座椅R點向上635 mm，作垂直于該平面的一條直線段。在直線段與該平面交點的兩側各32.5 mm處(總距離為65 mm)作兩個點，即為駕駛員的眼點。

1.3.3 確定外后視鏡的安裝位置

首先，根據整車的總布置圖，確定R點坐標(X=2 308.00 mm,Y=-330 mm,Z=1 292.00 mm)；

然后，確定駕駛員眼點中心點坐標(X=2 380.00 mm，Y=-330 mm，Z=1 927.00 mm)；

進而求得左右眼點坐標分別為：

左側:X=2 380.00 mm，Y=-362.5 mm，Z=1 927.00 mm)

右側:X=2 380.00 mm，Y=-297.5 mm，Z=1 927.00 mm)；

最后，根據人體頭部和眼部的包絡面范圍，確定鏡片中心的位置。根據經驗所得，后視鏡的安裝角度：一般左鏡14°～17°，右鏡25°～28°(鏡面中心的法線與車前進方向的夾角)。如圖4所示，后視鏡的安裝角度為：左鏡17°；右鏡28°。

圖4 外后視鏡鏡片位置示意圖

2 外后視鏡的視野校核

在確定完外后視鏡的安裝位置之后，需要對外后視鏡進行視野校核，所依據的原理即是光學理論中，鏡面成像的原理。

(1)雙眼總視野如圖5所示。

圖5 雙眼總視野

圖中：E表示后視鏡；OD、OE為駕駛員眼點；ID、IE表示單眼虛像；I為左右單眼總虛像；A為左眼視角；B為右眼視角；C為雙眼視角；D為左右單眼總視角。

(2)國標中規定的視野要求如圖6所示。

(3)歐標中規定的視野要求如圖7所示。

圖6 國標外后視鏡視野要求

圖7 歐標外后視鏡視野要求

(4)利用CATIA，通過應用國標中規定的視野要求，對該設計車型的外后視鏡視野進行了分析校核，如圖8所示(現階段更多車型的研發，視野校核不僅僅是需要滿足國標的要求，同時需要滿足歐標中的視野要求，在進行設計車型視野校核時，同時對歐標和國標均進行了視野校核，并都滿足要求)。

圖8 外后視鏡視野校核

3 外后視鏡的結構設計

3.1 外后視鏡折疊

外后視鏡折疊形式： (1)手動折疊式后視鏡。手動折疊式后視鏡需要折疊時，駕駛員將手伸出車窗外或人到車外將鏡折疊，操作不夠方便。(2)電動折疊式后視鏡。由微型電機通過蝸桿帶動蝸輪作為操作機構，需要折疊時，駕駛員不需將手伸出車窗外或人到車外將鏡框折疊，只要在車內就可以方便調節控制開關按鈕，解決折疊需要，操作方便。

3.2 外后視鏡轉軸位置的確定

根據國標中的規定：“將后視鏡連接到車輛上的連接件應按照下述方法設計，即保證后視鏡順著撞擊方向偏移的轉動軸或旋轉中心或兩者之一為軸線，作一半徑為50 mm的圓柱體，該圓柱體應至少切到連接件所連接的表面部分”。

圖9所示為外后視鏡碰撞模擬分析。圖10所示為外后視鏡轉軸位置的確定。外后視鏡轉軸確定后，進而確認外后視鏡折疊角度，向前折疊55°，向后折疊46°。

圖9 外后視鏡碰撞試驗模擬分析

圖10 外后視鏡轉軸位置

3.3 鏡面調節

3.3.1 鏡面調節類型

外后視鏡鏡面調節主要有以下幾種類型：

(1)鏡桿式后視鏡(無法對鏡面進行調節)

后視鏡的鏡面與鏡殼之間是固定的，鏡殼與支架之間是可以調節的。調節視角時駕駛員用手直接調節鏡殼。

(2)手動調節鏡面后視鏡

后視鏡的鏡面和鏡殼之間是可以調節的，調節視角時不用調節整個鏡殼，駕駛員將手伸到車窗外調節或駕駛員下車后到車外調節。

(3)拉索調節式后視鏡

拉索調節式后視鏡在車內通過調節器、調節桿拉動拉索軸等部件來調節后視鏡的鏡面角度，駕駛員不需要到車外調節。

(4)電動后視鏡

電動后視鏡，在車內通過電器裝置開關，控制電動轉向器部件中的兩個微型電機，驅動螺桿、蝸輪、減速齒輪，通過齒條上下運動帶動后視鏡鏡片，使其繞中心軸轉動，從而作水平或垂直方向的調節。駕駛員可以在車內輕松、方便地調節所需要的視角。

(5)記憶儲存式電動后視鏡

記憶儲存式電動后視鏡是在電動后視鏡的基礎上發展的一種后視鏡，它將后視鏡的視角調節和座椅、轉向盤等組成一個調節系統，每個駕駛員根據自己的身高、駕駛習慣等調節后視鏡的最佳視角，座椅、轉向盤的最舒適位置，然后進行記憶儲存，當其他人駕駛車輛后或后視鏡視角被其他人調節以后，可以非常輕松地開啟記憶儲存，恢復預先設定的最佳位置。

3.3.2 外后視鏡鏡面調節角度

外后視鏡鏡面調節角度一般大于7°，以滿足駕駛員最大范圍地觀察車后信息的要求。當前開發車型中，鏡面調整角度左、右8°，上、下8°，如圖11所示。

圖11 外后視鏡鏡片調整角度

3.3.3 后視鏡鏡片的選擇

后視鏡的鏡面鍍膜工藝通常有4種：鍍銀、鍍鋁、鍍鉻、TiO2涂層(俗稱“藍鏡”)。

(1)鍍銀工藝。采用臥式鍍膜機流水線，玻璃上線一次完成。玻璃從表面清洗，到鍍銀、鍍銅、涂底漆、涂面漆、烘干、下線、檢驗一次完成。該工藝確保了鏡面抗氧化、抗鹽霧腐蝕等技術要求。后視鏡鏡面鍍銀具有反射率比較高、圖像較清晰、失真率低等優點。

(2)鍍鋁工藝技術。采用立式鍍膜機真空鍍膜，鍍鋁鏡面反射率較高，物像圖像清晰，但鏡面周邊容易氧化、抗鹽霧等防腐性能較差等。長期觀察容易對眼睛造成疲勞，但經濟成本比較低。

(3)鍍鉻工藝技術。國外采用臥式流水線鍍膜機、連續式真空鍍膜工藝。國內一般采用立式鍍膜機、一爐一罩式真空鍍膜工藝?，F在國內已采用連續式鍍膜設備，烤彎后的鏡片進入全自動鍍膜機，從玻璃清洗到鍍膜自動流水線設備，實現真空飛濺式鍍鉻。鏡面反射率不小于50%，反射率比較高，駕駛舒適性一般，但是鏡面防腐性能最好。目前使用的后視鏡大多采用鍍鉻工藝先進技術。

(4)藍鏡鍍膜工藝技術。歐洲等國家基本采用臥式流水線鍍膜機，通過控制鍍膜時的光學波長實現鏡面為藍鏡。該鏡片反射率低，人眼睛比較容易適應，不受刺激，司機白天駕駛舒適性較好。該鏡片具有防眩目功能，可以減少眼部疲勞，目前在中高檔轎車中采用比較普遍，但加工工藝復雜，色差穩定性較難控制，產品的合格率較低，成本較高。

3.3.4 防眩目后視鏡

(1)棱鏡鏡片

防眩目技術是目前比較成熟的一種技術。棱鏡鏡片有兩個反射面，主反射面(第二表面)鍍鋁，反射率大于80%；副反射面(第一表面)為玻璃表面，第二表面與第一表面形成3°角的斜面。反射率小于7%；依靠一個轉換手柄來切換主、副反射面的位置。白天后視鏡置于主反射面位置，駕駛員可以清楚地看清汽車后方的交通情況；夜間置于副反射面位置，防止后方車輛的大燈燈光反射造成的眩目感。

(2)電致變色防眩目

電致變色防眩目后視鏡依靠電致變色層自動調節后視鏡的反射率，該后視鏡一旦遇到強光照射時，鏡面自動變暗，反射率變小。

(3)低反射鍍層材料

采用鍍鉻、二氧化鈦和二氧化硅材料，來降低鏡片的反射率，其反射率在40%以上。鏡片顏色是乳白色和藍鏡片，在白天駕駛眼睛不疲勞。對夜間燈光照射同樣也起到防眩目作用。鉻鏡雖然也能解決眩目問題，但其反射率較低，所以在夜間視覺會較暗，特別是車窗貼膜后，看起來會更加模糊。

4 外后視鏡的安裝

外后視鏡通常安裝在車門上，主要通過兩種方式與車身連接：

(1)通過雙頭螺柱與車身連接。在外后視鏡底座處預埋雙頭螺柱，安裝到車身后，從車門內側安裝螺母，實現裝配。

(2)通過自攻螺釘與車身連接。通過在后視鏡底座處預留開孔，通過定位機構，在車身上首先實現預裝，然后在車門內側安裝自攻螺釘，實現連接固定，有效地降低了外后視鏡的成本。

5 外后視鏡的密封和降噪

外后視鏡作為汽車外飾件，在實現其使用功能的同時，還要實現對車身的密封性以及自身的降噪性能。

(1)密封性

在外后視鏡的底座處，即與車門連接處，通常會設置密封墊，密封墊的材料主要有TPE橡膠、海綿等。高成本車型一般采用TPE橡膠密封墊，而低成本車型則采用海綿材質的密封墊。

(2)降噪性

汽車在高速行駛的過程中，外后視鏡經常會產生風噪聲，影響了整車的舒適性。因此，在設計過程中，通常在外后視鏡內部間隙配合處增加材質為EPDM的海綿膠條，起到了吸音的作用，有效地降低了行駛過程中的風噪聲，提高了舒適性。

6 結論

外后視鏡作為汽車重要的安全件，已經受到日益廣泛的關注。為提高行駛時的安全系數、減輕駕駛員的疲勞、減小后視鏡的盲區、提供足夠的后視視野，新技術、新課題越來越多地應用到后視鏡研發過程中。例如，通過改變曲率，減少后視鏡的盲區；采用新的表面處理工藝對鏡片加以改進；隨著電子技術的發展，出現了以攝像機為基礎的后視鏡系統，該系統可以提供一個全景的后視鏡視野區域等。諸如以上很多方面，都是通過不同的途徑和方法進行革新和改進。

【1】連勝利，郝之凱，張向亮，等.外后視鏡造型及布置的研究[J].汽車實用技術,2015(4):20-22. LIAN S L,HAO Z K,ZHANG X L,et al.Research on Modeling and Arranged Outside Mirrors[J].Automobile Technology,2015(4):20-22.

【2】周博.汽車外后視鏡鏡片尺寸及位置設計[J].上海汽車,2015(12):41-44.

Layout and Design of Car Exterior Rearview Mirror

LIU Hai

(Research & Development Center，China FAW Group Corporation，Changchun Jilin 130011,China)

Combining with A-class car exterior rearview mirror design process，the layout design, visual field check and structural design of the exterior rearview mirror were elaborated.

Exterior rearview mirror;Curvature;Visual field;Structural design

2017-02-10

劉海，男，本科，長期從事汽車外飾產品開發工作。E-mail:liuhai4231@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.05.010

U463.85

B

1674-1986(2017)05-046-05