探究汽车外后视镜设计原则和布置要求

2017-04-13林蔚

中国新技术新产品 2017年9期

关键词：后视镜设计原则汽车

林蔚

摘要：本文分析了汽车后视的含义及位置，通过讨论后视镜的设计原则和布置要求，以望为设计者提供汽车后视镜设计参考，为生产者能较好地安装汽车后视镜，为驾驶者提供一良好的周围环境减少交通事故。

关键词：汽车；后视镜；设计原则；布置要求

中图分类号：U463 文献标识码：A

1.后视镜

1.1 含义

汽车驾驶员后部视野是由车辆内后视镜和左右外后视镜提供，内后视镜的镜片为平面镜，左右外后视镜的镜片为凸面镜并曲率≯1200mm，用于给驾车司机在倒车及转向时提供车尾及车侧的周围环境情况，减少交通意外。

1.2 后视镜视野调节

（1）内后视镜。左、右位置调整到镜面的左侧边缘正好切至自己在镜中影像的右耳际，这表示，在一般的驾驶情况下，从中央后视镜里是看不到自己的，而上、下位置则是把远处的地平线置于镜面中央即可。（2）左侧外后视镜。上、下位置是把远处的地平线置于中央，左、右位置则调整至车身占据镜面范围的1/4。（3）右侧外后视镜。因为驾驶座位于左侧，因此驾驶人对车耳右侧的掌握不是那么容易，再加上有时路边停车的需要，在右侧后视镜在调整上、下位置时地面面积要较大，约占镜面的2/3。而左、右位置则同样调整到车身占1/4面积即可。很多人以为，要消除视线死角，都尽量把左、右后视镜往外调或往下调。另外或许是为了能随时维持整齐的仪容，研究显示，也有很多驾驶人把中央后视镜调整在开车中把自己都照进去。而根据三阳工业安全驾驶训练中心表示，要获取最大的有效后视角度，依上述的方式调整才是最正确的。

2.后视镜设计技术要求

2.1 后视镜所用材料

（1）后视镜镜片玻璃由不磨光一级品以上品级的浮法平板玻璃制成。（2）客车用后视镜镜片玻璃透过率应不小于92%，其他车辆产品用后视镜镜片玻璃透过率应不小于89%。

2.2 后视镜镜片尺寸的确定（表1）

确定镜片合适的大小原则是：

（1）能清楚的反映法规所规定的后视野，且大小不小于上表中定义的矩形，且矩形摆放无特定的要求，只需满足矩形能落在镜面内即可。（2）II类和III类主外视镜的曲率半径不小于1200mm（图1）。

2.3 后视镜安装位置的确定

2.3.1 后视镜布置应充分考虑以下两点：

（1）满足法规要求的视域。（2）满足驾驶员观察后视镜的舒适性。

2.3.2 人机布置分析

一般人眼的视野角度，以靠近直前视线为宜，这样，车辆后方的交通状况可以直接映入直视前方的驾驶员眼内，使之不必经常转动眼睛和头部就能获得车后和车内的信息。

2.3.3 人机工程学的要求

（1）后视镜在水平方向的位置应处于直前视线的左右各60°（45°头部自然转角与15°眼睛自然转角之和）范围内（国标要求驾驶员侧需落在55°内，副驾侧需落在75°内）。（2）在垂直方向的位置应处于直前视线上下各45°（30°头部自然转角与15°眼睛自然转角之和）范围内。（3）镜面安装要求分析。（4）镜面的安装角度：一般左镜14°～17°，右镜25°～28°（镜面中心法线与车前进方向夹角）。（5）当车辆处于最大设计满载质量状态下，且外视镜的最低边缘距离地面高度不小于1800mm时，其单侧视镜外伸尺寸比未装视镜时车辆的最大宽度不应超出250mm。

2.4 合格的后视镜位置确定

在初步确定后视镜的安装位置后，需经过多次视野修订才能达到合格的后视镜布置位置。

2.4.1 视野核对过程

（1）根据光学中镜面成像原理，求出驾驶员眼点E1/E2在镜中的成像点M1/M2。（2）分别以M1/M2点为顶点，做可视镜面边界的射线，求出单双视角，并确认是否符合国标视野区域要求。（3）经验确定：驾驶员侧镜片最外反射线与车身最外侧夹角>25°（凸面镜）>14°（平面镜）；副驾侧镜片最外发射线与车身最外侧夹角>20°。

2.5 外后视镜旋转轴心确定

外后视镜作为安装在车辆上宽度最宽的零部件，在造成相的情况下，最易受到冲击，易造成对行人的傷害，因此镜体的可折叠性是自然而然想到的问题，而折叠旋转轴及旋转角度是设计关键。（1）旋转轴：位置距离安装底座最小距离≥48.5mm（GB15084：作一半径为70mm的圆柱‘L类车辆为50mm，该圆柱体至少应切到连接件所连接的表面部分）。（2）旋转角度：外后视镜在294N·cm～ 441N·cm力矩作用下，应能绕装配轴转动180°，绕水平轴转动±8°。

2.6 后视镜折叠

外后视镜内折后，外后视镜镜壳与车身最外侧间隙应≥2.5mm，（车身最外侧指：后视镜安装处附近的车身）如间隙符合设计要求，满足即可；在间隙满足不了的情况下，停车在窄道上的擦伤、搬运等的实用性、可旋转时是否好看等由评价部门评价后根据评价结论进行调整。

镜子壳体的折拢试验要求：（1）折拢力：40N～70N。（2）折拢方向：沿着汽车纵轴方向作用在镜子壳体上，方向与行车方向相反。（3）作用点：镜子转轴的最远点（最大的扭矩必须达到）。

镜子壳体折拢的耐久性：镜子壳体折拢≥500次后，各功能应保持良好。

2.7 镜片的位置

由于驾驶员的身材、坐姿及驾驶习惯存在差异，为保证驾驶员能获得满意的视野，一般设计镜片能够在镜壳内完成偏转，上下偏转6°～7°，左右偏转6°～7°（视野校核中镜片的调节中心点为镜面物理中心后10mm～12mm）。

2.8 镜框与支座的位置关系

镜框与支座尺寸（b：参考值20mm～30mm）小一些的话，有利于后视镜系统的模态，避免外后视镜系统产生共振抖动（频率范围50Hz～70Hz），进而造成外后视镜影像抖动。

抗振强度：（1）固定：在振动台上的车门上装车外后视镜的部位上或车门上装车外后视镜的槽内。（2）振动方向：与安装位置垂直。（3）试验持续时间：24h。（4）频率：平滑过渡10Hz～60Hz/60Hz～10Hz。（5）振幅值：在10Hz～16Hz/16Hz～10Hz范围内常数±3mm。（6）加速度：在16Hz～60Hz/60Hz～16Hz范围内常数±30m/s2。（7）频率变化时间：1倍频程1min。

后视镜经上述操作后，各功能应保持良好。

3.布置要求

3.1 汽车外后视镜视野要求

后视镜的设计就是通过对后视镜的曲率半径、镜面尺寸、安装位置和数量的正确选择，在满足相关标准的要求基础上，使后视镜为驾驶员提供更多的信息。

（1）后视镜曲率确定：

QT：凸面（球）镜视域角（双目）；QP：平面镜视域角（双目）；d：目距；α：视线与反射中心夹角；h′：像高当给定α和镜宽时，双目视域角θ与d、R的关系（图2）。

根据GB15084规定球面r值不应小于以下要求：

（1）Ⅰ类内视镜为1200mm。（2）Ⅱ类和Ⅲ类主外视镜为1200mm。（3）广角外视镜（Ⅳ类）和补盲外视镜（Ⅴ类）为300mm。（4）前视镜（Ⅵ类）为200mm。（5）Ⅶ类视镜应不小于1000mm，且不大于1500mm。

3.2 外后视镜的视野校核

（1）先按标准GB15084绘出要求的可视区，并确定驾驶员眼点位置。

注意：此处“眼点”与校核汽车前方视野的眼点不一样，直接从H点竖直向上635，Y向±32.5就得到两个眼点。因此在俯视图上直接Y向偏移32.5即得两个眼点位置。

（2）可视区域按GB15084中的要求绘制