外后视镜精细化布置研究

2021-06-02赵国栋杨兴龙丁立杰王旭夏华翅葛川平

汽车文摘 2021年6期

赵国栋杨兴龙丁立杰王旭夏华翅葛川平

（一汽奔腾轿车有限公司，长春130011）

主题词：外后视镜精细化人机工程学场景化感观质量

1 前言

随着社会发展的不断进步，汽车已经成为人们出行选择的重要工具之一，汽车的安全性也获得消费者的广泛关注。汽车行驶过程中，大部分的信息通过视野获得，保证驾驶员获得良好的视野是汽车开发过程中重要的工作之一[1]。驾驶员视野包括直接和间接视野，直接视野是指驾驶员透过风窗玻璃和车门玻璃获得的相关信息；间接视野是指驾驶员通过内外后视镜获得车辆周围的路况信息。后视镜的布置设计尤其是外后视镜，对提高汽车的行驶安全性有较重要的意义[1-2]。

外后视镜是汽车重要的安全部件之一，行驶过程中驾驶员需要频繁观察外后视镜获得车辆周边的车况信息。外后视镜的位置直接影响驾驶员的观察时间，位置过于靠后，观察角度变大，反应时间变长，行驶安全将会变差；外后视镜又是影响汽车外观造型的重要部件之一，对于视野要求，希望外后视镜尺寸越大越好，但尺寸增大会影响车型整体造型的协调性，并且会对前方视野造成遮挡，且外形尺寸与开发成本、行车噪声息息相关[3-4]。

近年来，随着汽车工业水平的不断提高，消费者对汽车的精良性水平要求也越来越高，本文综合考虑法规、人机布置、反光炫目和感观质量4个维度，详细描述外后视镜的精细化布置。

2 法规要求

外后视镜的布置首先必须满足法规要求，GB 15084—2013[5]和GB 1589—2016[6]对外后视镜提出了严格要求。

2.1 法规可视区域要求

GB 15084—2013对M1类汽车左右外后视镜视野进行了较为详细的规定，如图1中阴影部分表示驾驶员通过外后视镜必须能看到的区域[5]。

图1 外后视镜视野法规要求[5]

2.2 镜面最小尺寸要求

外后视镜的镜面尺寸应满足以下要求：

（1）能在其反射面上绘出以a为底边，高为40 mm的矩形。

（2）反射面上还能绘出与矩形高平行的线段，其长度为b。

（3）a和b的数值参考表1[5]；r为外后视镜的曲率半径。

表1 a和b的最小值[5] mm

2.3 旋转轴位置要求

以外后视镜旋转中心做1个直径为70 mm的圆柱体，该圆柱体至少应切到连接件的表面部分，如图2[5]。

图2 外后视镜旋转轴示意[5]

2.4 观察角度要求

在确定驾驶员侧外后视镜位置时，应保证外后视镜中心与眼点连线和车辆纵向对称面夹角不大于55°[5]，如图3所示。

图3 外后视镜观察角度要求[5]

2.5 外后视镜外伸量要求

GB 1589—2016法规要求乘用车的整车宽度（不含外后视镜）最大限值应不超过2 550 mm。车辆间接视野装置单侧外伸量不应超出车辆宽度250 mm(如图4)[6]。

图4 外后视镜外伸量要求[6]

3 人机布置要求

法规的相关要求只是设计的最低的门槛，在产品开发过程中要从人机工程专业角度合理定义外后视镜的位置，确保驾驶员行驶过程中观察的便利性。按照外后视镜安装位置，有3种形式：

(1)安装在车门三角区如图5所示；

图5 布置在三角窗

(2)安装在车门外板如图6所示；

图6 布置在车门

(3)安装在水切位置，如图7所示[5]。

图7 布置在水切位置

图8 外后视镜X向位置定[7]

3.1 X向位置定义

文献[7]中对外后视镜的X向位置进行了详细规定，建议外后视镜与R点X向距离＞500 mm，且不能超出驾驶员踵点位置，如图8所示。但不同车型由于坐姿不同，驾驶员踵点前后位置差异较大。且外后视镜的X向位置直接影响驾驶员的观察动作和响应速度，尤其对于身材较矮人员，更容易受外后视镜位置影响[8]。GB 15084—2013法规中规定驾驶员观察角度不大于55°，某车型在初期开发开发过程中设定为54°，但后期路试阶段，身材较矮人员抱怨外后视镜位置靠后，观察不便，有安全风险。为合理定义外后视镜的X向位置，结合对标数据如图9所示，建议外后视镜镜面中心与驾驶员R点位置＞570 mm，外后视镜观察角度45±3°。

图9 外后视镜镜面中心与R点X向距离

3.2 Y向位置定义

外后视镜Y方向布置应满足GB 1589—2016要求，单侧外伸量不应超过整车宽度250 mm。并且要尽量增大外后视镜与A柱之间的间隙如图10所示，改善A柱盲区。

图10 外后视镜与A柱之间间隙

3.3 Z向位置定义

由于人眼观察外后视镜的视野不能被水切遮挡，如图11和图12所示，外后视镜下壳体高度在视线方向上必须高于水切[9]，但位置过高，外后视镜壳体将影响驾驶员对前方交通路况信息的识别，结合对标数据如图13所示，建议镜壳上部与R点Z向距离不大于600 mm。

图11 左眼观察外后视镜

图12 右眼观察外后视镜

图13 外后视镜镜壳与R点Z向高度

3.4 外后视镜安装角度定义

外后视镜通常与Y轴有一定的角度如图14所示，且左右侧外后视镜角度也不一致。文献[7]中建议左侧夹角A1为13～30°，右侧A2为13～40°。某车型初期定义左侧夹角A1为20°，右侧A2夹角为30°，但后期路试人员反馈左侧外后视镜视野范围不足，车身在后视镜中视野占比较大。为合理定义外后视镜的安装角度，结合对标数据如图15和图16所示，建议左侧外后视镜安装角度A1：15～17°，右侧外后视镜安装角度A2：27～30°，并且重点关注GB 15084—2013法规中外后视镜视野区域障碍物的遮挡要求，车门把手等障碍物遮挡不超过10%[5]。

图14 外后视镜安装角度

图15 左侧外后视镜安装角度

图16 右侧外后视镜的安装角度

4 感观要求

近年来，随着汽车工业的发展和人们生活水平的提高，消费者对汽车的感观要求越来越高，外后视镜的精细化水平很大程度上影响消费者对汽车的整体印象。

4.1 整体造型

外后视镜的外观要与汽车整体造型一致，比例协调，竞品1如图17所示和竞品2如图18所示，外后视镜给人耳目一新的感觉。

图17 竞品1

图18 竞品2

左右2侧外后视镜与A柱间隙应均匀，某车型左右间隙差值超过20 mm，视觉效果较差如图19所示。

图19 某车型外后视镜外观效果

4.2 车内视野性

设计者还需重点关注驾驶员视线方向上，外后视镜的比例协调性（如图20所示），尽量减小镜壳尺寸L2，减小外后视镜盲区，并且合理设定镜面与镜壳的尺寸比例（L1/L2），尽量接近黄金分割比，提高视野方向的外后视镜整体协调性[10-12]。

图20 视线方向上外后视镜比例

4.3 外后视镜分缝和镜壳反光

应避免外后视镜壳体与镜座的分缝在视线角度下直接被看穿如图21所示，如确实无法规避，建议增加遮蔽结构如图22所示。

图21 某车型分缝

图22 某车型遮蔽机构

外后视镜开发过程中应进行反光校核，避免阳光在镜壳表面产生镜面反射，某车型外后视镜在特定时间特定角度下，外界阳光经镜壳反射会进入人眼，影响驾驶安全如图23所示。镜圈应选择较为粗糙的皮纹，最大程度弱化反光效果，竞品3在阳光下镜圈几乎不存在反光现象如图24所示。

图23 某车型镜壳反光

图24 竞品3

4.4 反光炫目规避

仪表板的除霜口大多采用镀铬处理，强光照射下，除霜口会在侧窗玻璃上成像，如果除霜口布置位置不合理，成像区域和驾驶员观察外后视镜区域大面积重叠（图25）影响驾驶安全，外后视镜开发过程中应尽可能避免该现象发生。

图25 某车型除霜口成像

夜间行车过程中，组合仪表发出的光线会在侧窗成像，如果虚像与驾驶员观察外后视镜区域重叠如图26所示，将会分散驾驶员的注意力，造成安全隐患，汽车开发过程中应重点关注该现象[8]。

图26 某车型组合仪表成像

5 验证和评价

按照汽车开发流程，外后视镜后续要进行验证和评价等一系列工作。

5.1 外后视镜验证

外后视镜验证主要包括虚拟验证和实物验证，虚拟验证主要借助软件，针对可能出现的问题逐项校核。实物验证主要依赖实物模型，开展主观评价。

5.1.1 虚拟验证

RAMSIS软件是慕尼黑工业大学专门针对人体姿态研究开发的软件，数据来源主要是基于大多数驾驶员的驾乘习惯和驾驶过程中关节的角度，并且可以根据人体当前尺寸对未来几年进行预测。用户可以根据实际情况载入车辆的CAD模型，创建用户目标人体。RAMSIS特有的场景功能可真实还原驾驶员的驾乘场景，能比较精确的完成虚拟验证工作[13-16]。

为校核不同身高人体观察外后视镜的动作，需借助RAMSIS软件生成不同身高人体如图27所示，并且模拟观察动作，校核头部关节角度是否舒适如图28所示。