乘用车宽视野后视镜设计方案

张凯

摘 要：为了减小视野盲区，辅助驾驶员更好的判断周围状况，提高行驶安全性，研究一种大视野、低失真的后视镜对减少交通事故带来的损失有重要意义。文章提出将后视镜镜面分为主视野区和副视野区的设想，通过建立数学模型的方法对该模型进行理论分析。通过对后视镜镜面进行区域划分，使不同的区域发挥不同的作用，提高后视镜视野的利用率，在行车和倒车过程都能起到扩大视野的功效。

关键词：后视镜；宽视野；区域划分

绪论

如果驾驶人对周围环境的观察不够充分或出现偏差，容易由于判断失误酿成交通事故[1]。因此设计一款能够拓宽视野的后视镜，基本解决目前乘用车后视镜视野不足的问题。将现有后视镜划分为不同区域，使不同区域发挥不同作用，提高后视镜视野的利用率，就可以拓宽后视镜视野，提高汽车行驶安全性。

1 宽视野后视镜模型建立

将镜面分为主视野区和副视野区，模型如图1所示（以靠近驾驶室的左侧外后视镜为研究对象）[2]。

其中副视野区1的主要用来扩宽横向视野，减少盲区，方便驾驶员进行变道等操作，而副视野区2主要扩宽纵向视野，方便驾驶员倒车。

2 宽视野后视镜设计方案

2.1 主视野区域宽度

根据GB15804-2006规定，M1类外后视镜的反射面曲率半径不得小于1200mm。目前市面上多数小型车辆的外后视镜曲率半径在1400～1600mm之间。选定镜片曲率半径为1600mm。由公式a=130/（1+1000/r），可确定左侧镜片的最小视野宽度为80mm[3]。

2.2 副视野区域宽度

2.2.1 实验坐标建立。实验后视镜的镜面中心宽度约为180mm和中心高度约为120mm。以实验员A的眼点平行线与车身左侧的纵向线的垂直交点为该实验地面的坐标原点（0，0）。车身的纵向线为Y轴的正方向，圆点以左的车身的横向线为X轴正方向，建立一个实验坐标系。在实验员眼点的位置可以确认后视镜能够看到G点（2.5m，10m）。

2.2.2 后视镜左侧副视野区的宽度。选用小圆镜SR150，镜面直径50mm，高低坡度1.8cm-0.9cm，通过试验确定小圆镜拓宽视野的范围。参照物1在不同坐标所对应视野情况如下：

坐标A1（1.8m，5.0m），在镜面左侧能看到整个参照物。坐标A2（4.7m，5.0m），在小圆镜左侧能看到整个参照物。因此，在左侧安装小圆镜比未安装小圆镜视野范围在Y=5.0m处扩大2.9m。

坐标A3（2.7m，7.0m），在镜面左侧能看到整个参照物。坐标A4（5.2m，7.0m），在小圆镜左侧能看到整个参照物。因此，在左侧安装小圆镜比未安装小圆镜视野范围在Y=7.0m处扩大2.5m。

坐标A5（5.0m，9.0m），参照物A在小圆镜内的图像不清晰。

所得结论：后视野左侧副视野区的宽度为50mm的时候可以扩大后视镜的左侧的视野范围。距离后视镜约5-7m的范围内，安装小圆镜都能扩大视野。距离后视镜大于9米小圆镜内图像不清晰。结合市场成熟的双曲率后视镜划分方法，将整个镜面外侧约1/3的宽度划分为副视野区[4]。

2.2.3 后视镜下方副视野区宽度。Y方向的最小镜面宽度是120mm，依此确定的最小视野宽度是80mm。因此，以剩余的40mm作为最大宽度，用平面镜裁出长度为150mm宽度分别为20mm、30mm和40mm的长条，并将它们粘贴在后视镜下方，所得视野情况如下：

在20mm的平面镜中能看到参照物2对应的坐标为（0，8.0m）。在30mm的平面镜中能看到参照物2对应的坐标为（0，7.2m）。在40mm的平面镜中能看到参照物2对应的坐标为（0，5.8m）。

所得结论：随着加装平面镜宽度逐渐增大，更能看清楚距离原点越近的视野。加装20mm平面镜显示在Y=8.0m处的图像，辅助倒车作用不佳。加装宽度为30mm和40mm平面镜在Y=7.2m和Y=5.8m处视野较为开阔，可以实现扩大视野效果。加装40mm平面镜效果最佳。

2.4 寬视野后视镜下方副视野区旋转角度

在实验Y轴上（0，5m）处放参照物3（0，4m）处放参照物4（不在视野范围内），现将镜片宽度为20mm、30mm和40mm的长条垂直粘贴在后视镜下方。然后慢慢将镜片向驾驶员方向抬起一个角度直到能看到参照物4的完整图像为止。

2.5 宽视野后视镜设计结果

3 结束语

文章提出乘用车宽视野后视镜的设计方案，将后视镜划分为主副区域，并采取不同曲率来扩大视野。既能保证主视野区成像真实无畸变又能保证副视野区能够扩大视野范围。靠近驾驶室的左侧外后视镜将其左侧1/3划分为副视野区域，下方选用40mm向驾驶员方向旋转3°能够将后视镜视野扩大到比较理想的效果。对于右侧后视镜，根据对称原则，将其右侧1/3划分为副视野区域，下方选用40mm向驾驶员方向旋转3°，亦能够将后视镜视野扩大到比较理想的效果。

参考文献

[1]王宜.浅谈外后视镜自动折叠系统设计及故障解决对策[J].科技创新与应用，2012，12

[2]葛如海，高宏范.基于.ABAQUS的汽车后视镜视野稳定性仿真分析[J].重庆交通大学（自然科学版），2013，2.

[3]邱翔，李萍.小型汽车外后视镜的设计[J].装备制造技，2010，1.

[4]毛文炜，王东生，殷纯永，等.Bézier曲面后视镜[J].清华大学学报（自然科学版），1998，38（2）：62-64.