后视镜布置与设计熊玉洁（哈飞汽车股份有限公司汽车研究发展中心车身室）[摘要]：安全是人类生存的基本要求，作为主动安全装置的后视镜的是驾驶员间接视野的主要保证，本文介绍了“路宝”车后视镜的总体布置设计，其中所阐述的的设计思想，以及外形与功能的统一，为后视镜的今后开发设计奠定了基础。

[关键词]：后视镜 间接视野 结构设计1 前言作为最主要的现代化交通工具之一，汽车在人类日常生活中扮演着越来越重要的角色，人们对于汽车的安全性要求也越来越高。

汽车要安全运行，与驾驶员接受信息正确与否、信息输入装置的多少和快慢有着重要影响，汽车在行驶过程中，有80%的信息是靠视觉得到的，确保良好的视野是预防汽车事故的必要条件，所谓的视野是驾驶员行车时的视线范围，人们根据不同的目的来定义和使用不同的视野概念。

一般情况下，按视野获得方式可分为直接视野和间接视野，直接视野是驾驶员在驾驶位置时，直接透过前风窗玻璃、车门玻璃和后风窗玻璃所能直接、清晰地看到的道路的范围大小。

间接视野即驾驶员通过内外后视镜和下视镜看到的车辆后方情况的清晰图像，图像所反映的范围即为得到的视野。

后视镜是驾驶员间接视野的主要保证，因而后视镜的合理布置与设计是提高汽车主动安全性的重要因素之一。

本文结合后视镜设计过程中应注意的几个问题，详细阐述了路宝车外后视镜的设计。

2 相关标准由于后视镜在汽车安全中所占的重要位置，各汽车生产国或地区都制定了相应的强制性标准或法规来确保汽车良好的视野性能。

表1中列出了美国国家安全标准（FMVSS）、欧共体和经委会（ECE、EEC）和澳大利亚设计法规（ADR）等对汽车后视野的要求。

我国于1994年在GB15084《汽车后视镜的性能和安装要求》标准中对M1、N1、M2、N2类汽车左右外后视镜和内视镜的视域进行了详细的规定，且是强制性的，GB15084中对各类汽车的内外后视镜视域的规定与85/250／72EEC 欧洲经济共同体的后视镜视域相同。

图1给出了GB15084关于M1、N1类汽车外后视域要求。

图中阴影部分表示驾驶员通过后视镜必须能看见的区域，也是外后视镜的布置与设计过程中必须满足的最基本的视域要求。

表1 各国关于汽车外后视镜视野要求FMVSS111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2.44m79/759/EEC 85/205/EEC驾驶员一侧的外后视镜应能使驾驶员看到一段宽 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，且通过汽车左边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能使驾驶员看到宽 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和N1类汽车，驾驶员借助外后视镜，必须能在水平路面上看见一段宽至少为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。

TRIAS29-7314 TRIAS39-75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ADR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，在驾驶员眼后方10.6m，从相切平面向外延伸2.44m。

图1 总质量小于2000kg 的M 1和N 1类汽车后视镜的后视野视域3 后视镜的设计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，在满足相关标准的要求基础上，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，后视曲率半径直接关系到后视镜的视野大小和影像质量。

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：'cos 2h R dQ Q m P T +==α其中T Q ——凸面（球）镜视域角（双目）P Q ——平面镜视域角（双目）d ——目距α ——视线与反射中心夹角'h ——像高当给定α和镜宽时，双目视域角θ与d 、R 的关系如图2所示。

R 选择多大图2 视野θ与d 、R 的关系可以根据成像原理来确定（见图3），其相应的几何光学公式为：1112u v f R+==……………………………………………（1） 式中： u ——物距v ——像距f ——焦距从图3可知：uR v R h h +−='………………………………… (2)设W 为视角，则W 为：vd h arctgW +=' (3)式中： d ——目距表2 中国后视镜强制标准规定的镜面尺寸（mm）图3球面镜成像原理图一般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、镜面清洁度等，所以视角的选择较关键，各先进国家在对于不同视角做大量试验后，在合适视角下，按法规确定出物距和物高后将以上三式联立即可得到曲率半径，通过多年试验的大量数据总结一般认为曲率半径R 在900～1500mm 范围内较合适。

而GB15084第4.3条中在这方面也作了强制性要求，根据实际经验和相关参考资料，路宝车后视镜曲率半径定为1400mm。

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，同时不需要的影物会映入镜中，易分散驾驶员的判断力，因此确定合适的大小的原则是：能清楚的反映法规所规定的后视野。

由于后视镜的重要性，各相关机构同样队后视镜镜面尺寸作出了规定或建议，我国也在GB15084中第4.2条中规定了后视镜镜面尺寸，如表2所示： 一般我们须在此基础上不小于表中规定的数值参考使用，路宝车所使用的后视镜大小如图4所示。

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) 满足法规要求的视域2) 驾驶员观察后视镜的舒适性图4 镜片大小在后视镜曲率半径确定后，像高、像距即确定了，即可按以下公式核算目距：v tgWh d −='一般我们在整车打样设计中有驾驶员眼点E位置，即驾驶员眼睛位置， 路宝车驾驶员座椅乘坐基准R 点坐标为（1198，-315，367），根据GB15084第 3.9条，计算出驾驶员的左右眼点分别为E 1（1198，-282.5，1002）、E 2（1198，-347.5，1002）。

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直前视线的左右各60o （45o 头部自然转角与15o眼睛自然转角之和）范围内；在垂直方向的位置应处于直前视线上下各45o （30o 头部自然转角与15o眼睛自然转角之和）范围内。

如图5、图6所示。

基于以上原则，利用CATIA 软件三维数学模型可求出路宝车后视镜中心位置为左（645.8，-804.7，864.2）、右（660.4，783.7，863.2）。

在后视镜后视中心点的选择中，可以看出中心点的位置对视野的影响相当大，而且有关此部分内容在国内相关资料中，没能给出经验数据范围。

通过在我公司各车型后视镜分析研究中，我发现相似车型的后视中心位置在一个范围内的，仅是在车前进方向上的转动来适应不同镜面造型的改变，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），因此我们基本可以这样认为：在新开发的车型中，其后视镜后视中图5左后视镜垂直方向布置图6 左后视镜水平方向布置心点的位置可暂定为参考车型的位置。

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.后视野的确定原理图A.左眼视角B.右眼视角C.双眼视角D.左右单眼总视角1) 根据光学中镜面成像原理，求出驾驶员眼点E 1、E 2在镜中的成像点M 1、M 2 。

2) 分别以M 1、M 2点为顶点，作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第3.9条后视镜的后视野范围应为左右单眼总视野。

后视镜视野是否满足要求，传统的后视野设计是用手工绘图方法完成的，这种方法是在二维平面上进行三维空间设计，需要作多次图影变换。

由干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，而且其结果难以满足必要的精度要求。

而路宝车则以CATIA 三维设计软件利用空间数学模型准确地对汽车的后视野进行确定与校核。

打开的CATIA 数学模型校核图如图8所示：图8 后视野校核图经过多次修改，最终确定的合理布置得到的视野范围如图9所示（图中区域为实际可见视区，区域为标准要求视区。

）。

同样的方式可以得到右后视镜的视野校核效果。

图9.左后视镜视野校核结果由校核结果可见，HFJ7110路宝轿车的后视野符合标准法规的要求。

3.3后视镜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，就像路宝车各部件皆体现出其三角形构建的设计风格一样。

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 旋转轴心的确定车辆在行车过程中难免发生一些意外事故，如车辆与车辆相擦、车辆与建筑物相擦、车辆与行人相擦等不经意的意外碰撞事件。

后视镜作为安装在车辆上宽度最宽的零部件，在造成相擦的情况下，最易受到冲击，易造成对行人的伤害，因此镜体的可折叠性是自然而然想到的问题，而折叠旋转中心线及旋转角度是设计的关键，此部分设计可按GB15084第4.5.3条进行设计与校核，路宝车后视镜旋转轴如图10所示：图10 后视镜镜体旋转轴3.3.2 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，一般设计镜片能够在镜壳完成偏转，上下偏转6~7°，左右偏转6~7°。

镜片、镜壳、底托的相对位置如图11所示。

图图11 镜片的位置3.3.3 镜片的选择通常后视镜镜面镀层有镀银、镀铝、镀铭、TiO 2涂层(俗称“蓝镜”)四种。