后視鏡布置和視野校核方法的研究

熊 冉

（北京奔馳汽車有限公司，北京 100176）

后視鏡布置和視野校核方法的研究

熊 冉

（北京奔馳汽車有限公司，北京 100176）

∶后視鏡作為汽車的重要部件對行駛安全和操作方便性起到重要作用，后視鏡的設計方法是汽車工程師關注的重要方面。文章介紹了后視鏡相關的法規要求，并從整車功能角度研究了外后視鏡的設計方法，并提出了一種確定球面后視鏡鏡面最小邊界的方法。

∶后視鏡；間接視野；球面鏡；鏡面最小邊界

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.043

CLC NO.: U463.85+6Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-122-04

引言

隨著汽車工業的飛速發展，汽車的安全性得到越來越多的關注。汽車的安全性設計不僅要從整體上考慮，在事故發生時盡量減少乘員受傷的幾率，而且要在輕松舒適的駕駛條件下幫助駕駛員避免事故的發生。

后視鏡作為駕駛員獲得間接視野的主要方式[1]，其布置和設計的合理性直接影響行車安全[2]，是汽車總布置設計過程中的重要環節。本文從整車角度出發，探討了后視鏡的布置和校核的方法，并提出了一種針對球面后視鏡鏡面的最小邊界確定方法。

1、后視鏡相關法規要求

我國根據自身道路、車輛制造及使用情況，參考ECE R16法規的部分內容，推出了《GB15084機動車輛間接視野的性能和安裝要求》，其主要要求如下：

1.1曲面形狀及尺寸

后視鏡的反射面必須為平面鏡或球狀凸面鏡，內、外后視鏡曲率半徑均不得小于1200mm。

對于內視鏡，需能在反射面上容納高為40mm，底邊長為a的矩形。

其中，r為曲率半徑

對于M1車外后視鏡，需能在其反射面上繪出高為40mm，底邊長為a的矩形，及與矩形高平行的70mm長的線段。

1.2轉軸位置

由于后視鏡一般處于車輛最寬處，在行車過程中為避免刮傷行人，減少事故中外后視鏡對行人的傷害。規定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50mm的圓柱體，該圓柱體至少應切到連接件所連接的表面部分。

1.3駕駛員視野舒適性

駕駛員一側外后視鏡必須安裝在后視鏡中心至駕駛員兩眼點中心連線的鉛垂面與縱向基準平面夾角不大于55°的范圍內。

1.4外伸量

滿載時，當外后視鏡底邊距地面高度小于1.8mm時，其單側外伸量不得大于車輛未裝后視鏡時最大寬度250mm。

1.5后視野

按照“雙眼總視野”進行校核，視野范圍需透過車窗玻璃測定，其可見光的垂直透過率至少為70%。在設計校核過程，通過駕駛員眼點進行校核，視野要求如表1所示。

圖1　內后視鏡視野校核區域

圖2　外后視鏡視野校核區域

表1　GB 15084中對后視鏡視野的要求

2、后視鏡布置和設計其它要求

整車作為多系統和多功能的融合體，各系統間既相互影響又相互制約。在后視鏡布置與設計過程中，除需滿足后視鏡最基本的法規要求外，還要從整車總布置角度出發，綜合考慮各系統間的制約因素，協調各系統和零部件的設計，以實現最優的整車性能。

2.1內后視鏡

2.1.1滿足風窗玻璃透明區域要求

《GB 11562汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》定義了風窗玻璃透明區域的確定方法，在該區域內不得有任何遮擋駕駛員視野的物體。在布置內后視鏡底座位置時，需保證后視鏡底座下邊沿點距離該透明區域需留有足夠間隙，以滿足玻璃黑邊及其過渡區的設計需要。

圖3　風窗透明區域與內后視鏡座相對位置

2.1.2考慮雨量傳感器的使用要求

雨量傳感器一般置于內后視鏡座內，通過光電二級管發送遠紅外線檢測風擋玻璃上的雨水量大小，以實現雨刮速度的自動調整。為保證雨量傳感器的正常使用，需保證雨刮的刮臂能可靠刮到雨量傳感器。

圖4　雨量傳感器與刮刷區域相對位置

2.1.3防炫目檢查

夜間行車時，后排頂燈光線如照射到內后視鏡鏡面上容易引起駕駛員炫目，嚴重影響行車安全。因此在設計中，需保證內后視鏡在設計位置下，后視野包絡面距離后頂燈發光面有一定余量，以防止炫目產生。

圖5　后視野區域與頂燈的相對位置

2.2外后視鏡

2.2.1視野干涉檢查

作為駕駛員觀察后方道路交通狀況的主要工具，外后視鏡的鏡面位置需保證駕駛員使用外后視鏡時鏡面不被任何車身結構（如水切和A柱內飾板等）所遮擋。

圖6　視野干涉檢查

2.2.2側車窗除霧區域校核

側除霧器應能把側車窗上的后視鏡觀察區域的霧除掉[3]，因此需進行側除霜出風方向的校核。

圖7　側車窗除霧區域校核

2.2.3側轉型燈位置及幾何可見度

當側轉向燈設計在外后視鏡殼體上時，后視鏡的布置位置對轉向燈的使用產生影響，在外后視鏡布置過程中，需考慮《GB 4785汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規定》中對轉向燈的位置要求。

圖8　轉向燈位置校核

2.2.4后視鏡三角座對A柱障礙角的影響

圖9　A柱障礙角校核

雙目障礙角作為評價駕駛員視野的一重要參數，在《GB 11562汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》做了詳細的規定。當外后視鏡三角座處于A柱子障礙角S2界面內時，后視鏡三角座對A柱子障礙角有直接影響。在設計時，需引起關注，避免過大的后視鏡座影響駕駛員視野。

3、后視鏡鏡面邊界的確定方法

傳統的后視鏡視野校核方法是基于鏡面反射原理，根據駕駛員眼點與后視鏡鏡面位置，通過做出駕駛員左右眼點視野線的最大包絡面，與法規要求的路面可視區域進行對比，來確定后視鏡視野的法規符合性[4]。這種方法在校核過程中存在以下問題：

3.1視野線多，作圖工作量大

由于外后視鏡鏡面多為球面鏡，在視野校核過程中，為保證視野線包絡面的精確性，需要對鏡面邊沿提取大量的邊界點，并對每個點進行視野線分析，工作量較大；對于采用平面鏡的內后視鏡來說，雖能通過“虛眼點”方法簡化作圖，但作圖過程依舊繁瑣。

3.2鏡面調整技巧性較強

在視野校核的過程中，需要對鏡面位置進行大量的嘗試性調整以尋求視野的最佳位置，調整的次數取決于工程師的經驗與技巧。

3.3極限情況下視野的法規符合性難判定

對于視野包絡面剛好不滿足法規要求的情況，是鏡面本身大小無法滿足視野要求，還是鏡面邊界點數量不夠或是鏡面調整未到最佳位置所造成，很難判斷。

3.4工程校核與造型修改交替進行，工作效率低

在汽車前期開發過程中，造型設計與工程的可行性分析是交互進行的，采用傳統的后視鏡設計模式，只能以造型修改和工程檢查交替的方式進行，影響工程開發進度。

圖10　外后視鏡視野校核情況

鑒于以上原因，本文提出一種針對球面后視鏡的鏡面邊界確定方法，采用該方法可為前期造型設計提供精確的鏡面最小邊界要求，可減少后視鏡開發的工作量，提高研發速度。

該方法采用與傳統校核方法完全相反的思路，通過尋找路面視野邊界要求在球面后視鏡鏡面上的影像來確定鏡面最小區域要求。下面以GB 15084的梯形道路視野要求為例，闡述該設計方法。

3.5確定滿足視野要求的可視三角形

在駕駛員眼點后4m和20m的路面上，做垂直于一人載荷路面的直角三角形，以1m和4m路面寬為底邊長，頂點高度帶參設定。

圖11　路面可視三角形

3.6確定各三角形的鏡面成像

通過駕駛員眼點及可視三角形各頂點，根據光線反射原理，確定眼點位置看到的三角形各頂點在鏡面上的成像，連接各成像點，做出完整的三角形成像。通過調整三角形頂點高度參量，尋找頂點與頂點在鏡面上成像點等高度的點，即尋找駕駛員無窮遠視野點。

圖12　三角形頂點的鏡面成像

3.7確定鏡面的視野邊界

由于采用雙眼總視野進行校核，對同一可視三角形頂點對應的左右眼點成像點，選擇靠近鏡面中心的點為選定點。考慮制作及安裝誤差，分別過這些選定點以誤差余量為半徑繪制邊界圓，將各邊界圓通過切線相連，得到所需的鏡面最小控制邊界。

圖13　后視鏡鏡面控制邊界

4、結論

本文介紹了后視鏡法規的主要要求。探討了從整車功能角度出發，全面考慮法規符合性、后視鏡自身結構特點、相關零部件的功能要求等因素的后視鏡布置方法。此后，對傳統后視鏡視野校核方法存在的諸多問題進行分析，提出了一種確定球面后視鏡鏡面控制邊界的方法，通過該方法可有效減少后視鏡開發的工作量，提高研發速度。

[1] 趙云,唐如亞,陳華杰.后視鏡布置與視野安全性分析[J].機電技術,2012(2):90-93.

[2] 連勝利,郝之凱等.外后視鏡造型及布置的研究[J].汽車實用技術,2015(4):20-22.

[3] 劉志剛,潘菲.后視鏡布置及校核方法的研究[J].汽車電器,2009, 48(6):19-21.

[4] 劉志剛,潘菲.后視鏡布置及校核方法的研究[J].汽車電器,2009, 48(6):19-21.

[5] GB15084-2013機動車輛間接視野的性能和安裝要求.

[6] GB4785-2007汽車及掛車外部照明光信號裝置的安裝規定.

[7] GB11562-2014汽車駕駛員前方視野要求及測量方法.

Study on the arrangement of rearview mirror and the method of rear vision checking

Xiong Ran
(Beijing Benz Automotive, CO, LTD., Beijing 100176)

Rear mirror as an important component of vehicle has a great influence on safe traveling and convenient operation, so the design method of the rearview mirror needs more attention of engineers. Regulations on the rearview mirror have been introduced in this article. New method of designing rearview mirror based on the vehicle function has been discussed. In the end, the author presents a way to determine the boundary of rearview mirror.

rearview mirror; indirect field of view; spherical mirror; minimum boundary of mirror surface

∶U463.85+6

∶A

∶1671-7988 (2016)09-122-04

熊冉（1984—），男，中級工程師，就職于北京奔馳汽車有限公司研發中心，從事底盤技術。