后视镜布置和视野校核方法的研究

熊 冉

（北京奔驰汽车有限公司，北京 100176）

后视镜布置和视野校核方法的研究

熊 冉

（北京奔驰汽车有限公司，北京 100176）

∶后视镜作为汽车的重要部件对行驶安全和操作方便性起到重要作用，后视镜的设计方法是汽车工程师关注的重要方面。文章介绍了后视镜相关的法规要求，并从整车功能角度研究了外后视镜的设计方法，并提出了一种确定球面后视镜镜面最小边界的方法。

∶后视镜；间接视野；球面镜；镜面最小边界

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

随着汽车工业的飞速发展，汽车的安全性得到越来越多的关注。汽车的安全性设计不仅要从整体上考虑，在事故发生时尽量减少乘员受伤的几率，而且要在轻松舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。

后视镜作为驾驶员获得间接视野的主要方式[1]，其布置和设计的合理性直接影响行车安全[2]，是汽车总布置设计过程中的重要环节。本文从整车角度出发，探讨了后视镜的布置和校核的方法，并提出了一种针对球面后视镜镜面的最小边界确定方法。

1、后视镜相关法规要求

我国根据自身道路、车辆制造及使用情况，参考ECE R16法规的部分内容，推出了《GB15084机动车辆间接视野的性能和安装要求》，其主要要求如下：

1.1曲面形状及尺寸

后视镜的反射面必须为平面镜或球状凸面镜，内、外后视镜曲率半径均不得小于1200mm。

对于内视镜，需能在反射面上容纳高为40mm，底边长为a的矩形。

其中，r为曲率半径

对于M1车外后视镜，需能在其反射面上绘出高为40mm，底边长为a的矩形，及与矩形高平行的70mm长的线段。

1.2转轴位置

由于后视镜一般处于车辆最宽处，在行车过程中为避免刮伤行人，减少事故中外后视镜对行人的伤害。规定顺着撞击方向偏移的转动轴或旋转中心，或两者之一为轴线，作一半径为50mm的圆柱体，该圆柱体至少应切到连接件所连接的表面部分。

1.3驾驶员视野舒适性

驾驶员一侧外后视镜必须安装在后视镜中心至驾驶员两眼点中心连线的铅垂面与纵向基准平面夹角不大于55°的范围内。

1.4外伸量

满载时，当外后视镜底边距地面高度小于1.8mm时，其单侧外伸量不得大于车辆未装后视镜时最大宽度250mm。

1.5后视野

按照“双眼总视野”进行校核，视野范围需透过车窗玻璃测定，其可见光的垂直透过率至少为70%。在设计校核过程，通过驾驶员眼点进行校核，视野要求如表1所示。

图1　内后视镜视野校核区域

图2　外后视镜视野校核区域

表1　GB 15084中对后视镜视野的要求

2、后视镜布置和设计其它要求

整车作为多系统和多功能的融合体，各系统间既相互影响又相互制约。在后视镜布置与设计过程中，除需满足后视镜最基本的法规要求外，还要从整车总布置角度出发，综合考虑各系统间的制约因素，协调各系统和零部件的设计，以实现最优的整车性能。

2.1内后视镜

2.1.1满足风窗玻璃透明区域要求

《GB 11562汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》定义了风窗玻璃透明区域的确定方法，在该区域内不得有任何遮挡驾驶员视野的物体。在布置内后视镜底座位置时，需保证后视镜底座下边沿点距离该透明区域需留有足够间隙，以满足玻璃黑边及其过渡区的设计需要。

图3　风窗透明区域与内后视镜座相对位置

2.1.2考虑雨量传感器的使用要求

雨量传感器一般置于内后视镜座内，通过光电二级管发送远红外线检测风挡玻璃上的雨水量大小，以实现雨刮速度的自动调整。为保证雨量传感器的正常使用，需保证雨刮的刮臂能可靠刮到雨量传感器。

图4　雨量传感器与刮刷区域相对位置

2.1.3防炫目检查

夜间行车时，后排顶灯光线如照射到内后视镜镜面上容易引起驾驶员炫目，严重影响行车安全。因此在设计中，需保证内后视镜在设计位置下，后视野包络面距离后顶灯发光面有一定余量，以防止炫目产生。

图5　后视野区域与顶灯的相对位置

2.2外后视镜

2.2.1视野干涉检查

作为驾驶员观察后方道路交通状况的主要工具，外后视镜的镜面位置需保证驾驶员使用外后视镜时镜面不被任何车身结构（如水切和A柱内饰板等）所遮挡。

图6　视野干涉检查

2.2.2侧车窗除雾区域校核

侧除雾器应能把侧车窗上的后视镜观察区域的雾除掉[3]，因此需进行侧除霜出风方向的校核。

图7　侧车窗除雾区域校核

2.2.3侧转型灯位置及几何可见度

当侧转向灯设计在外后视镜壳体上时，后视镜的布置位置对转向灯的使用产生影响，在外后视镜布置过程中，需考虑《GB 4785汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》中对转向灯的位置要求。

图8　转向灯位置校核

2.2.4后视镜三角座对A柱障碍角的影响

图9　A柱障碍角校核

双目障碍角作为评价驾驶员视野的一重要参数，在《GB 11562汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》做了详细的规定。当外后视镜三角座处于A柱子障碍角S2界面内时，后视镜三角座对A柱子障碍角有直接影响。在设计时，需引起关注，避免过大的后视镜座影响驾驶员视野。

3、后视镜镜面边界的确定方法

传统的后视镜视野校核方法是基于镜面反射原理，根据驾驶员眼点与后视镜镜面位置，通过做出驾驶员左右眼点视野线的最大包络面，与法规要求的路面可视区域进行对比，来确定后视镜视野的法规符合性[4]。这种方法在校核过程中存在以下问题：

3.1视野线多，作图工作量大

由于外后视镜镜面多为球面镜，在视野校核过程中，为保证视野线包络面的精确性，需要对镜面边沿提取大量的边界点，并对每个点进行视野线分析，工作量较大；对于采用平面镜的内后视镜来说，虽能通过“虚眼点”方法简化作图，但作图过程依旧繁琐。

3.2镜面调整技巧性较强

在视野校核的过程中，需要对镜面位置进行大量的尝试性调整以寻求视野的最佳位置，调整的次数取决于工程师的经验与技巧。

3.3极限情况下视野的法规符合性难判定

对于视野包络面刚好不满足法规要求的情况，是镜面本身大小无法满足视野要求，还是镜面边界点数量不够或是镜面调整未到最佳位置所造成，很难判断。

3.4工程校核与造型修改交替进行，工作效率低

在汽车前期开发过程中，造型设计与工程的可行性分析是交互进行的，采用传统的后视镜设计模式，只能以造型修改和工程检查交替的方式进行，影响工程开发进度。

图10　外后视镜视野校核情况

鉴于以上原因，本文提出一种针对球面后视镜的镜面边界确定方法，采用该方法可为前期造型设计提供精确的镜面最小边界要求，可减少后视镜开发的工作量，提高研发速度。

该方法采用与传统校核方法完全相反的思路，通过寻找路面视野边界要求在球面后视镜镜面上的影像来确定镜面最小区域要求。下面以GB 15084的梯形道路视野要求为例，阐述该设计方法。

3.5确定满足视野要求的可视三角形

在驾驶员眼点后4m和20m的路面上，做垂直于一人载荷路面的直角三角形，以1m和4m路面宽为底边长，顶点高度带参设定。

图11　路面可视三角形

3.6确定各三角形的镜面成像

通过驾驶员眼点及可视三角形各顶点，根据光线反射原理，确定眼点位置看到的三角形各顶点在镜面上的成像，连接各成像点，做出完整的三角形成像。通过调整三角形顶点高度参量，寻找顶点与顶点在镜面上成像点等高度的点，即寻找驾驶员无穷远视野点。

图12　三角形顶点的镜面成像

3.7确定镜面的视野边界

由于采用双眼总视野进行校核，对同一可视三角形顶点对应的左右眼点成像点，选择靠近镜面中心的点为选定点。考虑制作及安装误差，分别过这些选定点以误差余量为半径绘制边界圆，将各边界圆通过切线相连，得到所需的镜面最小控制边界。

图13　后视镜镜面控制边界

4、结论

本文介绍了后视镜法规的主要要求。探讨了从整车功能角度出发，全面考虑法规符合性、后视镜自身结构特点、相关零部件的功能要求等因素的后视镜布置方法。此后，对传统后视镜视野校核方法存在的诸多问题进行分析，提出了一种确定球面后视镜镜面控制边界的方法，通过该方法可有效减少后视镜开发的工作量，提高研发速度。

[1] 赵云,唐如亚,陈华杰.后视镜布置与视野安全性分析[J].机电技术,2012(2):90-93.

[2] 连胜利,郝之凯等.外后视镜造型及布置的研究[J].汽车实用技术,2015(4):20-22.

[3] 刘志刚,潘菲.后视镜布置及校核方法的研究[J].汽车电器,2009, 48(6):19-21.

[4] 刘志刚,潘菲.后视镜布置及校核方法的研究[J].汽车电器,2009, 48(6):19-21.

[5] GB15084-2013机动车辆间接视野的性能和安装要求.

[6] GB4785-2007汽车及挂车外部照明光信号装置的安装规定.

[7] GB11562-2014汽车驾驶员前方视野要求及测量方法.

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，中级工程师，就职于北京奔驰汽车有限公司研发中心，从事底盘技术。