外后视镜设计

▲ 图5 左后视镜垂直方向布置
角与15°眼睛自然转角之和)范围内.如图5,图6所示.
■ 外后视镜布置与视野确定
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基于以上原则,利用CATIA三维软件数学模型可求出后视镜 中心位置. 在对后视镜后视中心的选择中,可以看出中心点的位置对视 野影响相当大,而且有关此部分内容在国内外资料中,没有给出 经验数据范围.而安装角度的选择也固定在一个范围,一般左镜 14-17°,右镜25-28° (镜面中心法线与车前进方向夹角),
79/759/85/205/EEC 欧盟标准
TRIAS29-7314 TRIAS39-75 日本道路运输车辆保安标准
汽车驾驶员能在座椅上看清汽车(带挂车的为挂车)左右两侧后方50m内的车辆交通状况, 以及汽车(当挂车比牵引车宽时,指牵引车及挂车)的左侧附近(驾驶员能在座椅上看清的除外) 的交通状况
GB 15084-2006 修改采用ECE-R46法规(01系 列,1998年版)
60° E1 (1347T,377.5L,910H) E2 (1347T,312.5L,910H)
3.2 后视野校核 在初步确定后视镜的安装位置后,必须进行视野校核,只有经 过多次的修改校核才能得到合格的后视镜布置位置,而视野的 校核即是光学中镜面成像原理的应用. 图7:
▲ 图6 左后视镜水平方向布置
M1 N1
130/(1+1000/r)
70
▲ 图3 中国后视镜强制标准规定的镜 面尺寸(mm)
3.1.2 后视镜镜片尺寸的确定 一般后视镜镜片越大,视野越大,但会影响前方视野,同时不需要的 景物会映入镜中,易分散驾驶员的判断力,因此确定合适的大小原则是:能
40 a b≥70
清楚的反映法规所反映的后视野.GB15084-2006中5.1.2条规定了后视
右外后视镜---对M1类和最大质量
不超过2000Kg的N1类车辆,必须能 在水平面上看到一段宽度至少为 4000mm的视野区域,并从驾驶员的 眼点后20000mm处延伸至地平线
■ 外后视镜布置与视野确定
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后视野是否满足要求,传统的后视野设计是用手工绘图方法 完成,这种方法是在二维平面上进行三维空间设计,需要多次图 影变换.由于车身结构多由空间曲面和曲梁组成,传统设计方法 存在工作量大,修改不方便,设计周期长等问题.现多用空间数学 模型准确对汽车后视野进行确定与校核.如图8:
h’/h=(R-v)/(R+u)…………………………………...②
设W为视角,则W为:W=arctg［h’/(d+v)］………………….③
▲ 图2 球面镜成像原理图
■ 3:外后视镜布置与视野确定
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一般人认为在白天光线下以视角 W 能看清物体的前提下,先要看 清镜中的像,还要考虑诸如阴,晴天下的光照度,空气透明度,镜面清洁度, 所以视角的选择较关键,各汽车先进国家在对于不同视角做大量试验后, 在合适视角下,按照法规确定出物距和物高后将以上三式联立即可得到
经多次修改,最终得到如 图9 的后视野校核图-一般都忧于 法规要求
▲ 图8 后视野校核图-CATIA三维模型
▲ 图9 后视野校核图
■ 外后视镜布置与视野确定
3.3 后视镜的结构设计
后视镜的外壳形状在整车造型阶段已具有与整车协调一致 的外形特征.而结构设计就是进行内部机构的容纳性,可调整性, 工艺的可行性设计. 3.3.1 镜片的位置 由于驾驶员的身材,坐姿及驾驶习惯存在差异,为保证驾驶员 能获得满意的视野,一般设计镜片能上下左右调整.CERATO调 节角度为8°如图10
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3.3.2 镜片的选择 通常后视镜镜面镀层有镀银,镀铝,镀铬,TiO2 (俗称蓝镜). 镀银,镀铝镜面反射率较高,一般≥70%,虽看的清晰,但长期观察
容易对眼睛造成疲劳,而且防腐性能较差,容易产生氧化,成本较
低.镀铬镜面反射率比较合适对眼部刺激,防腐性能也较好,目前 大多使用此镀层方式. TiO2 涂层镜面有防眩目的功能,能减少眼 部疲劳,中高档轿车使用较普遍. ▲ 图10 CERATO镜片位置
■ 4:外后视镜布置与视野确定-结论
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后视镜虽然有视觉死角和风切声,但目前仍是必不可少的.近年来，国内外科研人员和汽车厂商针对传统光学后视
镜存在的缺陷，从不同的角度通过各种途径和方法进行革新与改进，产生了不少新技术。
4.1 强化后视功能方面的新技术 1)镜面新技术 :a.改变形状,增加面积 b.改变镜面曲率—双曲率镜面 ,变曲率镜面, 全景后视镜 2)表面处理新技术 :a.电化学后视镜 b.保护膜与防护液
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E1 (1347T,377.5L,910H)
R (1347T,345L,275H)
常转动眼睛和头部就能获得车后和车内的信息.根据人机工程
学的要求:后视镜在水平方向的位置应处于前直线视线的左右 各60°(45°头部自然转角与15°眼睛自然转角之和)范围内;在 垂直方向的位置上处于前直视线上下个45°(30°头部自然转
h-物高 R h’-像高 R-60 目距d 视 域 角 θ R 800 R 1000 R 1200 R 1500
▲ 图1 视野θ与d,R的关系
当给定α和镜宽时,双目视域角θ与d,R的关系如图1示
R选择多大,可以根据成像原理来确定(图2),其相应的几何光
W E-视点 d u v f
学公式为:
1/u+1/v=1/f=2/R……………………………………①
■ 1:外后视镜布置与视野确定-基本结构
1.1 式样-CERATO
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PLATE
HOUSING
MIRROR
1.2 基本性能参数
■ 2:外后视镜布置与视野确定-相关标准
2.1 关联标准 FMVSS111 美国联邦机动车安全标准
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轿车外后视镜应为驾驶员提供从垂直于驾驶员一侧车辆最宽点的相切纵平面的一条线延 伸至地平线,在驾驶眼后方10.6m,从相切平面向外延伸2.44m 驾驶员一侧应看到一段宽2.5m,而且平坦的水平路面,其右边以与汽车纵向垂直中心平面 平行,且通过汽车最外侧一点的平面为界限,并从驾驶员眼点10m处起延伸至地平线 乘客一侧的外后视镜应看到宽3.5m,而且平坦的水平路面,其左边以与汽车纵向垂直中心 平面平行,且通过汽车右边最外侧一点的平面为界限,并从驾驶员眼点30m处起延伸至地平线. 此外,还能看见宽度大于0.75 的路面,从通过驾驶员的眼点的垂直平面 4m处起 对总质量小于2000Kg和M1与N1类车辆,驾驶员借助外后视镜,必须能在水平路面上看见 一段宽度至少为4m的后视野,其左边与汽车的纵向垂直中心平面平行,且与汽车右边最外侧相 切,并从驾驶员的眼点后60m处起延伸至地平线
1) 根据光学中镜面成像原理,求出驾驶员眼点E1,E2在镜中
的成像点M1,M2 . 2) 分别以M1,M2点为顶点,做可视镜面边界的射线,求出单 眼视角A,B以及双眼视角C和左右单眼总视角D.而根据
GB15084-2006第3.9条后视镜的后视野范围为左右单眼总视野.
▲ 图7 后视野确定原理图-GB15084
4.2 方便操作方面的新技术—记忆储存式电动后视镜
4.3 倒车安全新思路
1)增加光学辅助后视镜 2)智能技术:a.红外夜视技术 b.可视监控(倒车电子屏)技术
■ 外后视镜布置与设计-相关标准
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左外后视镜---驾驶员借助后视镜
必须能看见一段宽度至少2500mm 的视野区域
镜镜面尺寸(如图3) .CERATO镜面示意图参照图4
▲ 图4 CERATO 镜面示意图
■ 3:外后视镜布置与视野确定
3.1.3 后视镜安装位置的确定
汽车后视镜的布置应充分考虑以下两点 1) 满足法规的要求 2) 驾驶员观察后视镜的舒适性 在后视镜曲率半径确定后,像高、像距即确定了,即可按下 公式核算目距:d=h’/tgW－v 一般我们在整车大样设计中有驾驶员眼点E位置,即驾驶员 眼睛位置,CERATO驾驶员座椅乘坐基准点R点坐标为: (1347T,345L,275H),根据GB15084-2006第3.14条,计算出驾驶 员的左右眼点分别为E1 (1347T,377.5L,910H) E2 (1347T,312.5L,910H) 一般人眼的视野角度,以靠近直前视线为宜,这样,车辆后方 的交通状况可以直接映入直视前方的驾驶员眼内,使之不必经
■ 3:外后视镜布置与视野确定-后视镜的设计
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后视镜的设计就是通过对后视镜的曲率半径,镜面尺寸,安装位置和数量的正确选择,再满足相对标准的要求基础上,使 后视镜为驾驶员提供更多的信息.当然,后视镜的设计还要同整车的造型和车身强度要求相结合,做到安全和美观的统一. 3.1 后视野设计 3.1.1 后视镜曲率半径的确定 作为后视镜的一个基本参数,后视镜曲率半径直接关系到后视 镜的视野大小和影象质量. 众所周知,凸面镜可以扩大视野,视野随曲率半径R缩小而增大, 视野增大的倍数m同曲率半径R有如下关系: m=QT/QP=2d/Rcosα+h’ 其中 QT—凸面(球)镜视域角(双目) QP —平面镜视域角(双目) d —目距 α —视线与反射中心夹角 h’ —像高
后视镜类别
适用车辆类型
a
b
Ⅱ
M2 M3 N2 N3
170/(1+1000/r)
200
曲率半径.通过多年试验的大量数据总结一般认为曲率半径R在9001500mm范围内较合适.而GB15084 第4.3条也做了强制性要求,根据实 际经验和相关参考资料,CERATO后视镜曲率半径定为1400mm±150
Ⅲ