探究汽車外后視鏡設(shè)計原則和布置要求

林蔚

摘 要：本文分析了汽車后視的含義及位置，通過討論后視鏡的設(shè)計原則和布置要求，以望為設(shè)計者提供汽車后視鏡設(shè)計參考，為生產(chǎn)者能較好地安裝汽車后視鏡，為駕駛者提供一良好的周圍環(huán)境減少交通事故。

關(guān)鍵詞：汽車；后視鏡；設(shè)計原則；布置要求

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A

1.后視鏡

1.1 含義

汽車駕駛員后部視野是由車輛內(nèi)后視鏡和左右外后視鏡提供，內(nèi)后視鏡的鏡片為平面鏡，左右外后視鏡的鏡片為凸面鏡并曲率≯1200mm，用于給駕車司機在倒車及轉(zhuǎn)向時提供車尾及車側(cè)的周圍環(huán)境情況，減少交通意外。

1.2 后視鏡視野調(diào)節(jié)

（1）內(nèi)后視鏡。左、右位置調(diào)整到鏡面的左側(cè)邊緣正好切至自己在鏡中影像的右耳際，這表示，在一般的駕駛情況下，從中央后視鏡里是看不到自己的，而上、下位置則是把遠處的地平線置于鏡面中央即可。（2）左側(cè)外后視鏡。上、下位置是把遠處的地平線置于中央，左、右位置則調(diào)整至車身占據(jù)鏡面范圍的1/4。（3）右側(cè)外后視鏡。因為駕駛座位于左側(cè)，因此駕駛?cè)藢嚩覀?cè)的掌握不是那么容易，再加上有時路邊停車的需要，在右側(cè)后視鏡在調(diào)整上、下位置時地面面積要較大，約占鏡面的2/3。而左、右位置則同樣調(diào)整到車身占1/4面積即可。很多人以為，要消除視線死角，都盡量把左、右后視鏡往外調(diào)或往下調(diào)。另外或許是為了能隨時維持整齊的儀容，研究顯示，也有很多駕駛?cè)税阎醒牒笠曠R調(diào)整在開車中把自己都照進去。而根據(jù)三陽工業(yè)安全駕駛訓(xùn)練中心表示，要獲取最大的有效后視角度，依上述的方式調(diào)整才是最正確的。

2.后視鏡設(shè)計技術(shù)要求

2.1 后視鏡所用材料

（1）后視鏡鏡片玻璃由不磨光一級品以上品級的浮法平板玻璃制成。（2）客車用后視鏡鏡片玻璃透過率應(yīng)不小于92%，其他車輛產(chǎn)品用后視鏡鏡片玻璃透過率應(yīng)不小于89%。

2.2 后視鏡鏡片尺寸的確定（表1）

確定鏡片合適的大小原則是：

（1）能清楚的反映法規(guī)所規(guī)定的后視野，且大小不小于上表中定義的矩形，且矩形擺放無特定的要求，只需滿足矩形能落在鏡面內(nèi)即可。（2）II類和III類主外視鏡的曲率半徑不小于1200mm（圖1）。

2.3 后視鏡安裝位置的確定

2.3.1 后視鏡布置應(yīng)充分考慮以下兩點：

（1）滿足法規(guī)要求的視域。（2）滿足駕駛員觀察后視鏡的舒適性。

2.3.2 人機布置分析

一般人眼的視野角度，以靠近直前視線為宜，這樣，車輛后方的交通狀況可以直接映入直視前方的駕駛員眼內(nèi)，使之不必經(jīng)常轉(zhuǎn)動眼睛和頭部就能獲得車后和車內(nèi)的信息。

2.3.3 人機工程學(xué)的要求

（1）后視鏡在水平方向的位置應(yīng)處于直前視線的左右各60°（45°頭部自然轉(zhuǎn)角與15°眼睛自然轉(zhuǎn)角之和）范圍內(nèi)（國標要求駕駛員側(cè)需落在55°內(nèi)，副駕側(cè)需落在75°內(nèi)）。（2）在垂直方向的位置應(yīng)處于直前視線上下各45°（30°頭部自然轉(zhuǎn)角與15°眼睛自然轉(zhuǎn)角之和）范圍內(nèi)。（3）鏡面安裝要求分析。（4）鏡面的安裝角度：一般左鏡14°～17°，右鏡25°～28°（鏡面中心法線與車前進方向夾角）。（5）當(dāng)車輛處于最大設(shè)計滿載質(zhì)量狀態(tài)下，且外視鏡的最低邊緣距離地面高度不小于1800mm時，其單側(cè)視鏡外伸尺寸比未裝視鏡時車輛的最大寬度不應(yīng)超出250mm。

2.4 合格的后視鏡位置確定

在初步確定后視鏡的安裝位置后，需經(jīng)過多次視野修訂才能達到合格的后視鏡布置位置。

2.4.1 視野核對過程

（1）根據(jù)光學(xué)中鏡面成像原理，求出駕駛員眼點E1/E2在鏡中的成像點M1/M2。（2）分別以M1/M2點為頂點，做可視鏡面邊界的射線，求出單雙視角，并確認是否符合國標視野區(qū)域要求。（3）經(jīng)驗確定：駕駛員側(cè)鏡片最外反射線與車身最外側(cè)夾角>25°（凸面鏡）>14°（平面鏡）；副駕側(cè)鏡片最外發(fā)射線與車身最外側(cè)夾角>20°。

2.5 外后視鏡旋轉(zhuǎn)軸心確定

外后視鏡作為安裝在車輛上寬度最寬的零部件，在造成相的情況下，最易受到?jīng)_擊，易造成對行人的傷害，因此鏡體的可折疊性是自然而然想到的問題，而折疊旋轉(zhuǎn)軸及旋轉(zhuǎn)角度是設(shè)計關(guān)鍵。（1）旋轉(zhuǎn)軸：位置距離安裝底座最小距離≥48.5mm（GB15084：作一半徑為70mm的圓柱‘L類車輛為50mm，該圓柱體至少應(yīng)切到連接件所連接的表面部分）。（2）旋轉(zhuǎn)角度：外后視鏡在294N·cm～ 441N·cm力矩作用下，應(yīng)能繞裝配軸轉(zhuǎn)動180°，繞水平軸轉(zhuǎn)動±8°。

2.6 后視鏡折疊

外后視鏡內(nèi)折后，外后視鏡鏡殼與車身最外側(cè)間隙應(yīng)≥2.5mm，（車身最外側(cè)指：后視鏡安裝處附近的車身）如間隙符合設(shè)計要求，滿足即可；在間隙滿足不了的情況下，停車在窄道上的擦傷、搬運等的實用性、可旋轉(zhuǎn)時是否好看等由評價部門評價后根據(jù)評價結(jié)論進行調(diào)整。

鏡子殼體的折攏試驗要求：（1）折攏力：40N～70N。（2）折攏方向：沿著汽車縱軸方向作用在鏡子殼體上，方向與行車方向相反。（3）作用點：鏡子轉(zhuǎn)軸的最遠點（最大的扭矩必須達到）。

鏡子殼體折攏的耐久性：鏡子殼體折攏≥500次后，各功能應(yīng)保持良好。

2.7 鏡片的位置

由于駕駛員的身材、坐姿及駕駛習(xí)慣存在差異，為保證駕駛員能獲得滿意的視野，一般設(shè)計鏡片能夠在鏡殼內(nèi)完成偏轉(zhuǎn)，上下偏轉(zhuǎn)6°～7°，左右偏轉(zhuǎn)6°～7°（視野校核中鏡片的調(diào)節(jié)中心點為鏡面物理中心后10mm～12mm）。

2.8 鏡框與支座的位置關(guān)系

鏡框與支座尺寸（b：參考值20mm～30mm）小一些的話，有利于后視鏡系統(tǒng)的模態(tài)，避免外后視鏡系統(tǒng)產(chǎn)生共振抖動（頻率范圍50Hz～70Hz），進而造成外后視鏡影像抖動。

抗振強度：（1）固定：在振動臺上的車門上裝車外后視鏡的部位上或車門上裝車外后視鏡的槽內(nèi)。（2）振動方向：與安裝位置垂直。（3）試驗持續(xù)時間：24h。（4）頻率：平滑過渡10Hz～60Hz/60Hz～10Hz。（5）振幅值：在10Hz～16Hz/16Hz～10Hz范圍內(nèi)常數(shù)±3mm。（6）加速度：在16Hz～60Hz/60Hz～16Hz范圍內(nèi)常數(shù)±30m/s2。（7）頻率變化時間：1倍頻程1min。

后視鏡經(jīng)上述操作后，各功能應(yīng)保持良好。

3.布置要求

3.1 汽車外后視鏡視野要求

后視鏡的設(shè)計就是通過對后視鏡的曲率半徑、鏡面尺寸、安裝位置和數(shù)量的正確選擇，在滿足相關(guān)標準的要求基礎(chǔ)上，使后視鏡為駕駛員提供更多的信息。

（1）后視鏡曲率確定：

QT：凸面（球）鏡視域角（雙目）；QP：平面鏡視域角（雙目）；d：目距；α：視線與反射中心夾角；h′：像高當(dāng)給定α和鏡寬時，雙目視域角θ與d、R的關(guān)系（圖2）。

根據(jù)GB15084規(guī)定球面r值不應(yīng)小于以下要求：

（1）Ⅰ類內(nèi)視鏡為1200mm。（2）Ⅱ類和Ⅲ類主外視鏡為1200mm。（3）廣角外視鏡（Ⅳ類）和補盲外視鏡（Ⅴ類）為300mm。（4）前視鏡（Ⅵ類）為200mm。（5）Ⅶ類視鏡應(yīng)不小于1000mm，且不大于1500mm。

3.2 外后視鏡的視野校核

（1）先按標準GB15084繪出要求的可視區(qū)，并確定駕駛員眼點位置。

注意：此處“眼點”與校核汽車前方視野的眼點不一樣，直接從H點豎直向上635，Y向±32.5就得到兩個眼點。因此在俯視圖上直接Y向偏移32.5即得兩個眼點位置。

（2）可視區(qū)域按GB15084中的要求繪制

①用作圖法核對前期確定好的視鏡位置是否能滿足國標要求的視野區(qū)域；②廣角外視鏡、前視鏡、駕駛室部分封閉的L類視鏡；③布置方式同外后視鏡；④視野校核均需滿足GB15084的要求。

參考文獻

[1]章桂榮.黃河汽車后視鏡安裝位置分析[J].重型汽車， 1996（6）：25-26.