外后視鏡側轉向燈均勻性提升研究

【摘" 要】外后視鏡側轉向燈在汽車安全中起著至關重要的作用，目前存在的外后視鏡側轉向燈均勻性不足問題嚴重影響其產品品質和安全性。本研究旨在提高側轉向燈的均勻性，以提升產品品質和安全性。研究結果表明，通過工程結構提升、光學設計加強、樣件驗證改良、加工工藝改善等多個維度的控制，成功提升側轉向燈的均勻性。

【關鍵詞】光學模擬；加工工藝；迭代優化；模具設計方案

中圖分類號：U463.654" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）02-0101-04

Research on Uniformity Improvement of External Rearview Mirror Side Turn Signal

CHEN Junyu，XU Qing，CHENG Gong，SU Li

（Chery Automobile Co.，Ltd.，Wuhu 241000，China）

【Abstract】The external rearview mirror side turn signal plays a vital role in automobile safety. The existing problem of insufficient uniformity of the external rearview mirror side turn signal seriously affects the quality and safety of its products. The aim of this study is to improve the uniformity of side turn signal to improve product quality and safety. The results show that the uniformity of the side turn signal is successfully improved through the control of engineering structure improvement，optical design enhancement，sample verification improvement and machining technology improvement.

【Key words】optical simulation；processing technology；iterative optimization；mold design scheme

安裝在外后視鏡上的側轉向燈向側方的道路交通參與者傳達駕駛員的轉向意圖，從而有助于減少交通事故的發生，也有助于在夜間或惡劣天氣條件下提高車輛的可見性，從而增加行車安全。隨著汽車行業的不斷發展，車輛安全性和駕駛舒適性成為消費者選擇汽車的重要考慮因素之一。汽車外后視鏡轉向燈作為車輛重要的安全法規件，在提高駕駛安全性和其他道路用戶的識別能力方面起著至關重要的作用。然而，目前市場上大部分車型在設計側轉向燈時主要關注滿足法規的要求，而忽視在不同光照條件下的可見性和表面均勻性。本文旨在提高側轉向燈的均勻性。

1" 外后視鏡側轉向燈開發現狀

1）光學驗證不充分。在當前側轉向燈開發的流程中，光學設計存在驗證不充分、無量化的評價標準等現象。在光學設計尚未達到理想狀態時，就開展快速樣件驗證與模具加工制造工作，導致實際制造出的產品與設計要求之間存在較大差距。

2）加工精度不達標。模具制造過程中，精細光學齒等結構部件的加工仍然采用傳統外觀面加工方法，難以滿足高精度加工的要求，導致實物狀態較差。

3）優化結果不穩定。當前汽車外后視鏡側轉向燈在研發過程中，若出現不均勻或不符合法規的問題后，常見的做法是根據實物效果直接修改模具，而非再次確認設計方案從源頭上尋找解決方案。這種策略往往導致供應商進行多輪模具修改后依然未達成理想效果。若最終問題追溯到設計源頭，可能是前期設計本身就有問題，此時會導致重新設計并重開模具的問題，給企業帶來成本與周期的雙重壓力。

2" 外后視鏡側轉向燈均勻性提升方法

2.1" 工程結構提升

外后視鏡側轉向燈內的光線傳輸依賴于光導內的全內反射現象[1]，光線沿著光滑的曲面進行全反射時才會沒有損耗產生，如圖1所示；若出現較大的轉角，光線將在轉角處遭受嚴重損耗，導致轉角后只有微弱的光線傳導。因此，在開發外后視鏡側轉向燈時，必須在研發前期將光導的中心線保持曲率連續，如圖2所示。

在模具設計方案中，需要特別關注后續改動的成本和周期。針對導光結構的模具設計，應當預留可替換的鑲塊，如圖3所示，這樣在不影響模具型腔的情況下可以進行較大的設計改動，從而顯著降低修改成本和周期。此外，盡可能將多個產品模型設計成一模多穴位的形式，當需要對產品進行修改時，可以先修改其中的一部分穴位，而保留另一部分以確保快速滿足裝車供貨需求。

2.2" 光學設計加強

光學模擬驗證對于外后視鏡側轉向燈的設計至關重要。即便生產制造工藝再精細，若光學設計未達到理想狀態，也將無法實現期望的結果，通常需要重新開模，造成成本和時間的浪費。為了嚴格控制光學設計，需要深入了解光學模擬驗證的整個操作流程，并對每個變量加以把控，以確保模擬結果的準確性。圖4為外后視鏡轉向燈光學模擬驗證思維導圖，可以看到獲得可靠的模擬結果需要嚴格控制幾何體、光源、傳感器等模擬參數，并且要注意網格劃分的精度。通過光學模擬驗證后，可以判斷是否滿足法規要求和預期的均勻性效果，如果不滿足，可以對設計方案進行迭代優化，直至達到預期的效果。

2.2.1" 變量控制夯實

在圖4中，幾何體代表總成中的各個零部件，包括后視鏡中的光導、燈罩、底座、裝飾罩和下鏡殼等。需要在模擬中為這些幾何體賦予正確的光學屬性，以確保光源發射的光線能夠通過或被這些幾何體反射/吸收。在模擬中創建光源時，需要與LED規格書、圖紙和實物等各項參數保持一致，以確保仿真結果的準確性。至于圖4中的傳感器，可以簡單理解為用于測量光學件的試驗設備或人，需要設置這些傳感器的參數與評價設備或人的參數相匹配。總而言之，需要盡可能確保模擬中的各項變量與現實環境保持一致，這樣才能使得模擬結果具有可靠的評價意義。

2.2.2" 網格劃分精進

在模擬驗證中，網格劃分對結果具有至關重要的影響。適當的網格劃分可提高結果的準確性和計算效率，而不當的網格劃分可能導致結果失真或增加計算量。網格的密度和精細程度直接決定著結果的準確性，過于粗糙的網格可能無法捕捉到細節，從而降低結果的精度。如圖5所示，粗糙的網格劃分可能導致高達12%的計算錯誤率，而經過優化的網格劃分則可將錯誤率降低至2%。因此，在考察模擬結果時，網格劃分參數與錯誤率也是需要著重關注的一項參數。

2.2.3" 評價結果量化

在獲得外后視鏡側轉向燈模擬結果時，以往可能只會主觀地評價其外觀效果，而未能通過有力的數據來評價仿真結果的均勻性。如圖6所示，模擬效果表面上看起來每個光齒都有光亮，然而實際上整個光導最大亮度與最小亮度之比過高，如圖7所示，這顯然不符合對均勻性結果的期望。這樣的對比度差異可能導致實物在強光環境下出現局部不均勻現象，甚至在亮度過低時，可能導致人眼無法識別其點亮效果。因此，需要更加重視數據分析，以確保模擬結果的準確性和實用性。

當出現非理想的模擬結果時，著急進行快速樣件驗證或開模是無效的，這些結果從源頭就預示了不均勻的結果。需要通過迭代優化光學設計并評審結果，直到優化出準確且理想的效果后，才進行下一步設計開發。如圖8所示，迭代優化后的光導控制了最大/最小亮度比，保證了不同光照條件下側轉向燈的均勻性與可視性。這種迭代優化的方法能夠確保最終的產品在設計階段就達到預期的品質標準，避免后續制造過程中可能出現的問題，從而節省時間和成本。

已經開發出了一系列用于評估駕駛環境中單一角度的均勻性的方法。然而，在實際道路上，轉向燈在某個角度區間內沒有任何光亮時，交通參與者將面臨難以準確判斷駕駛員意圖的挑戰。這種情況可能會增加駕駛環境的不確定性，并對交通安全產生潛在的影響。因此，對于提高交通系統的可預測性和安全性，有必要進一步研究并解決這種情況下的駕駛行為與交通參與者之間的溝通和理解問題。法規GB 17509—2008也對此有明確規定，對于特定角度的光強都有要求，如圖9所示。

首先必須滿足法規的要求，但為了在研發過程中避免設計誤差和長期的耐久性問題導致法規未通過的情況。解決方案是擴大模擬法規角度范圍，從（H）5～60°（V）-15～15°提高到（H）0～65°（V）-20～20°，同時最小光強要求也從0.6cd提高到1.2cd，如圖10所示。這些調整可以確保產品在滿足法規要求的同時具備更高的性能和穩定性。

在加強法規要求之外，還需要確保轉向燈在各個角度看起來更加均勻。為此，在光學模擬中，需要增加不同角度的模擬，并對于各個角度的均勻性提出更高的要求，如圖11所示。這樣可以確保無論從哪個角度觀察，其亮度和均勻性都能夠滿足預期的標準。因此，通過提升產品品質，不僅改善了交通安全性，還增強了用戶對產品的信任和滿意度。

2.3" 樣件驗證改良

完成外后視鏡側轉向燈的光學模擬后，在選擇快速樣件制作工藝時，必須特別注意選用合適的加工材料和工藝。錯誤的材料選擇會導致光學特性與設計要求的材料不符，進而影響點亮效果。而制作出與設計狀態不一致的實物，也會導致點亮結果不準確。盡管3D打印技術已廣泛應用，擁有快速制作樣件、適用于復雜形狀結構、設計自由度高和可使用多種材料等優勢，但其加工精度和表面質量遠不如CNC加工工藝。因此，外后視鏡側轉向燈內的光學零件建議采用PMMA/PC材料進行高精度CNC加工，并在加工完成后進行精細表面拋光，以盡可能貼近模具件的結果。只有這樣制作的快速樣件才具備可靠的評審價值。

2.4" 加工工藝改善

外后視鏡側轉向燈的模具表面加工工藝至關重要。目前，許多缺乏經驗的模具供應商仍然采用傳統的加工方式處理光學花紋、光學透鏡等微小結構。通常他們會使用電火花加工這些精密的光學特征。然而，電火花放電會在金屬表面形成微小的坑洞和顆粒，即所謂的火花紋。這種處理方式會與設計相悖，從而導致意想不到的結果。需要求采用高精度CNC或鏡面火花機來加工，以確保產品表面的光滑度接近設計狀態，這樣的處理方式能夠更好地保證光的傳導性能，確保產品達到預期的設計狀態。

3" 研究結論

本研究通過綜合運用工程結構提升、光學設計加強、樣件驗證改良、加工工藝改善等多維度的控制方法，成功提高了側轉向燈的均勻性。經過試驗測試和數據分析，發現優化后的側轉向燈能夠呈現更加均勻的光照分布，有效提高了道路交通參與者對交通情況的感知，降低了其他道路用戶的視覺干擾，從而提升了車輛行駛安全性和駕駛者的體驗。如圖12所示。

研究結果表明，綜合運用多個維度的控制方法是改進側轉向燈均勻性的有效途徑。設計把控和光學報告把控可以幫助優化側轉向燈的光學結構，快速樣件可以驗證設計方案的有效性，模具方案評審和模具加工方式把控可以確保轉向燈的精密加工。這些控制方法相互配合，共同促進了側轉向燈均勻性的提升。

本研究成功實踐為外后視鏡側轉向燈均勻性提升提供了可行的技術路徑，提升了他人對于車輛轉向狀態的感知，降低了交通事故的風險，并為未來的相關研究提供了有益的參考和借鑒。

參考文獻

[1] Agilent Technologies.Light Guide Techniques Using LED Lamps[Z].2014.

（編輯" 楊凱麟）

收稿日期：2024-07-22

作者簡介：陳君宇（1995—），男，助理工程師，主要從事汽車外飾產品開發工作；

徐" 青（1984—），男，助理工程師，主要從事汽車外飾產品開發工作；

程" 功（1979—），男，助理工程師，主要從事汽車外飾產品開發工作；

蘇" 麗（1981—），女，工程師，主要從事汽車外飾產品開發工作。