某SUV外后視鏡外形尺寸改進(jìn)分析

劉劍，張文祥，連勝利

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

某SUV外后視鏡外形尺寸改進(jìn)分析

劉劍，張文祥，連勝利

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

針對(duì)某自主品牌SUV車型外后視鏡造型設(shè)計(jì)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)汽車后視鏡尺寸偏大，笨重問(wèn)題，從外后視鏡法規(guī)要求、結(jié)構(gòu)、造型分塊、鏡片位置四方面，闡述了對(duì)外后視鏡形狀尺寸影響，提供外形減小解決方案，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證確認(rèn)方案有效。

外后視鏡；結(jié)構(gòu)；鏡片布置；后視野

CLC NO.:U463.9 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2015)05-21-04

前言

外后視鏡作為汽車設(shè)計(jì)一個(gè)重要安全件，又是一個(gè)裝飾件，在汽車行駛過(guò)程中，駕駛員需要不斷觀察，確認(rèn)側(cè)后方視野情況，以確保行車安全;其外造型尺寸合理性，即影響整車認(rèn)可程度，又影響產(chǎn)品質(zhì)量，故設(shè)計(jì)合理外形尺寸至關(guān)重要，如外形尺寸偏大會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品成本增加、行車噪聲增大、鏡片抖動(dòng)不利控制，尺寸偏小視野盲區(qū)大，行車安全隱患高；某自主品牌SUV車型，在初版A面時(shí)發(fā)現(xiàn)外后視鏡外形尺寸偏大，主觀評(píng)價(jià)不能滿足要求，經(jīng)工程分析需選擇大載荷馬達(dá)，噪音增高2 dB(A)，單車成本增加60元。為根本上解決以上問(wèn)題，本文從后視鏡結(jié)構(gòu)、鏡片布置、造型分塊三方面進(jìn)行入手，通過(guò)進(jìn)行軟件仿真分析、實(shí)車試驗(yàn)、主觀評(píng)價(jià)技術(shù)手段對(duì)失效原因進(jìn)行分析。

1、設(shè)計(jì)法規(guī)要求

1.1 法規(guī)對(duì)后視野要求

我國(guó)在GB 15084-2013《機(jī)動(dòng)車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》中對(duì)M1類汽車左右外后視鏡的視野區(qū)域進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定（與ECE R46規(guī)定區(qū)域相同）如圖1中陰影部分表示駕駛員通過(guò)后視鏡必須能看到區(qū)域，也是外后視鏡設(shè)計(jì)過(guò)程中必須滿足的最基本的視野區(qū)域。

1.2 法規(guī)對(duì)鏡片大小要求

對(duì)于本文分析的M1類車型，要求“必須能在其反射面商繪出一個(gè)高度為40mm、底邊長(zhǎng)為a的矩形，和一條與該矩形的高平行的b線段”。a、b的計(jì)算公式如下：

公式中，r為外后視鏡的曲率半徑，r不小于1 200mm。

2、問(wèn)題現(xiàn)狀分析

目前某款SUV外后視鏡外形尺寸長(zhǎng)240mm，高190mm，深130mm，對(duì)比目標(biāo)車型奧迪Q5、大眾途觀、保時(shí)捷卡宴、奔馳ML350、沃爾沃XC60車型，該車相比整體尺寸均偏大，設(shè)計(jì)車尺寸需減小20%。尺寸偏大帶來(lái)后視鏡重量增大，風(fēng)阻較大，成本較高。

為了解外后視鏡尺寸過(guò)大原因，需先從后視鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行入手。外后視鏡外形尺寸由鏡圈厚度，鏡片尺寸，以及鏡片與鏡圈間隙組成。

2.1 鏡圈結(jié)構(gòu)分析

1）設(shè)計(jì)車外后視鏡A面數(shù)據(jù)中鏡殼上端厚度為10.9mm，下厚度為10.2mm，如圖2，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上對(duì)比分析，如圖 3某德系后視鏡結(jié)構(gòu)，鏡圈上下端厚度分別為7.6mm和9.1mm，A面中鏡圈厚度設(shè)計(jì)不合理，偏大4.4mm；

2）設(shè)計(jì)車鏡片與鏡圈初始位置間隙上端為 5mm，下端為4.9mm，如圖2；從鏡片旋轉(zhuǎn)分析，經(jīng)驗(yàn)值最小間隙可設(shè)計(jì)為 2.7mm，如圖 3 某德系后視鏡結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)車鏡片與鏡圈間隙設(shè)計(jì)偏大4.5mm。

2.2 鏡片尺寸分析

目前該車型A面中鏡片Z向尺寸為152mm，其法規(guī)區(qū)域要求區(qū)域?yàn)?148mm，標(biāo)桿車途觀尺寸為 130mm，法規(guī)區(qū)域要求區(qū)域?yàn)?18m該車型。

2.3 鏡片曲率半徑分析

該車型曲率半徑設(shè)計(jì)為R1400mm，工藝上可實(shí)現(xiàn)半徑為1260+60mm，如途觀鏡片曲率半徑設(shè)計(jì)值為1240mm。該車型曲率半徑選用較大，鏡片相同位置下，在 CATIA中修改曲率半徑為1320mm鏡片，鏡片中投影法規(guī)區(qū)域Z向尺寸單邊可降低2mm，降低至144mm。

2.4 造型分塊分析

設(shè)計(jì)車后視鏡鏡殼、鏡圈采用同色設(shè)計(jì)，鏡殼高度比深度為0.68；途觀、Q5、卡宴等車型鏡殼、鏡圈采用分色設(shè)計(jì)，鏡圈注塑黑色，鏡殼車身同色，且鏡殼高度比深度為0.95，從視覺上色彩、比例較合理，故設(shè)計(jì)車采用同色設(shè)計(jì)，從感官上看上較大，且鏡殼高度比深度比例設(shè)計(jì)不合理，偏大。

通過(guò)以上對(duì)比分析，可確定后視鏡尺寸偏大是由于造型初版面鏡圈厚度過(guò)大、鏡片尺寸設(shè)計(jì)過(guò)大、曲率半徑設(shè)計(jì)過(guò)大、造型分塊定義不合理四方面導(dǎo)致。

3、問(wèn)題對(duì)策研究

針對(duì)發(fā)生原因分別制定對(duì)策。

3.1 鏡圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)以往車型開發(fā)經(jīng)驗(yàn)鏡圈壁厚最薄可設(shè)計(jì)為2mm，脫模角度3°，鏡圈上下端厚度可設(shè)計(jì)為6.8mm（3mm+1.8mm+ 2.0mm）優(yōu)化后結(jié)構(gòu)，如圖 4。 3.2 鏡片尺寸改進(jìn)研究

為解決鏡片尺寸偏大問(wèn)題，首先需對(duì)目標(biāo)車后視鏡鏡片布置進(jìn)行研究分析，了解設(shè)計(jì)車型與目標(biāo)車型鏡片在整車中布置位置差異。

表1

從上圖對(duì)比可知，后視鏡鏡片中心與R點(diǎn)關(guān)系：

1）鏡片中心與R點(diǎn)Z坐標(biāo)差值在413.6mm～496.8mm，設(shè)計(jì)車差值為537.8，結(jié)論：設(shè)計(jì)車鏡片位置偏高；

2）鏡片中心與R點(diǎn)X坐標(biāo)差值在603mm～645.1mm，設(shè)計(jì)車差值為557.5mm，

結(jié)論：設(shè)計(jì)車型鏡片位置偏后；

利用 CATIA軟件，先將設(shè)計(jì)車鏡片位置調(diào)整到目標(biāo)車型區(qū)間內(nèi)，設(shè)計(jì)車鏡片沿-X向78mm,-Z向40mm，再將車型如下參數(shù)輸入進(jìn)去：

1）眼點(diǎn)坐標(biāo)：X=mm;Y=mm,Z=mm(R點(diǎn)上635mm)

2）地面線數(shù)據(jù)：3D數(shù)據(jù)

3）車寬數(shù)據(jù)：1840mm（車寬為外把手處提供把手 3D數(shù)據(jù)）

4）鏡面曲率半徑R：1260mm±60mm

5）鏡片的旋轉(zhuǎn)中心：鏡面旋轉(zhuǎn)點(diǎn)距鏡面9mm

將ECE R46 要求Ⅲ類后視鏡視野區(qū)域，投影到鏡片中，繪制出五邊形，定義的鏡片應(yīng)將繪制五邊形包絡(luò)進(jìn)去。如圖5。

并能在鏡片上繪制出所要求的高度為 40mm底邊長(zhǎng)為72.5mm的矩形，按照經(jīng)驗(yàn)一般要求最終的鏡面玻璃比最小的理論面積周邊至少要大 3mm。對(duì)后視鏡 Z向測(cè)量，為138mm,將該布置與造型設(shè)計(jì)師進(jìn)行溝通，確認(rèn)后視鏡鏡片位置較靠前，數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)鏡殼與車上安裝位置連接不順暢，不能滿足要求；需對(duì)后視鏡鏡片向X向進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，A面外觀效果圖均不理想，故鏡片X向不做移動(dòng)，保持原造型位置，僅Z向下移40mm。按照同樣方法測(cè)量鏡片尺寸Z向?yàn)?41mm（135mm+3mm+3mm）。并進(jìn)行視野遮擋校核，作為駕駛員觀察后方道路交通情況的主要途徑，外后視鏡鏡面不得被任何車身結(jié)構(gòu)（如A柱、密封條、車門結(jié)構(gòu)等）所遮擋，為了使后視鏡滿足大部分駕駛者的要求，采用 95百分位眼橢圓進(jìn)行校核。如圖6所示，以右側(cè)后視鏡為例，先作出眼橢圓上下前后4個(gè)極限點(diǎn)，用這4個(gè)點(diǎn)來(lái)代表駕駛員在駕駛時(shí)眼點(diǎn)所處的4個(gè)極限位置，從4個(gè)極限點(diǎn)分別向鏡面邊緣作一系列直線，作為駕駛員看后視鏡時(shí)的視野線，這些視野線不能被遮擋，即不能與車身任何部分產(chǎn)生干涉。

經(jīng)過(guò)校核，駕駛員借助左外后視鏡能在水平路面上同時(shí)看見一段位于駕駛員眼點(diǎn)后4m處的寬度為2059mm的視野區(qū)域和一段位于駕駛員眼點(diǎn)后20m處的寬度為7476mm的視野區(qū)域，其右邊與汽車縱向基準(zhǔn)面平行且與汽車左邊最外側(cè)點(diǎn)相切，并從駕駛員眼點(diǎn)后10m處延伸至地平線。駕駛員借助右外后視鏡能在水平路面上看見一段位于駕駛員眼點(diǎn)后4m處的寬度為1059mm的視野區(qū)域和一段位于駕駛員眼點(diǎn)后20m處的寬度為4531mm的視野區(qū)域，其左邊與汽車縱向基準(zhǔn)面平行且與汽車右邊最外側(cè)點(diǎn)相切，并從駕駛員眼點(diǎn)后20 m處延伸至地平線，如圖7。

3.3 外造型造型分塊方案

將外鏡殼采用分色設(shè)計(jì)，鏡圈采用黑色注塑，鏡殼采用車身同色設(shè)計(jì)。并增加鏡殼深度，使后視鏡高深比例協(xié)調(diào)。

經(jīng)過(guò)采取以上措施，后視鏡整車尺寸由長(zhǎng) 240mm 寬190mm 深130mm，減小至長(zhǎng)190mm寬160mm深160mm，滿足預(yù)期目標(biāo)要求，同時(shí)滿足小型折疊電機(jī)選型要求，降低零部件成本。

4、方案驗(yàn)證

4.1 主觀評(píng)價(jià)

對(duì)改進(jìn)后后視鏡制作RP件進(jìn)行效果驗(yàn)證，并將樣件裝配在試驗(yàn)車上，將車停穩(wěn)在水平路面，在車兩側(cè)最寬處駕駛員眼點(diǎn)后4m 和20m 處垂直于車中心線方向各貼一條長(zhǎng)1m和4m 的膠帶。從身高上選擇能代表多數(shù)群體的人員做主觀評(píng)價(jià)，調(diào)節(jié)后視鏡到某一合適位置，此時(shí)駕駛員可以同時(shí)看到眼點(diǎn)后方的兩條完整的膠帶。當(dāng)經(jīng)主觀評(píng)價(jià)視野能夠滿足要求，位置舒適性滿足要求，后視鏡尺寸偏大感消除。

4.2 RP件檢測(cè)機(jī)構(gòu)視野校核

將RP樣件裝配試驗(yàn)車上，試驗(yàn)車按照ECE R46要求調(diào)整到規(guī)定狀態(tài)，并將做視野分析時(shí)提供的參數(shù)，提供檢測(cè)機(jī)構(gòu)。經(jīng)確認(rèn)視野從駕駛員的眼點(diǎn)后4米處，能夠看到1米寬視野區(qū)域；駕駛員的眼點(diǎn)后20m處，能夠看到4米寬視野區(qū)域，滿足ECE R46 Ⅲ后視鏡視野要求。

4.3 流場(chǎng)分析驗(yàn)證

從兩模型駕駛艙檢測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)曲線和路試試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看，3KHZ以上，優(yōu)化模型的檢測(cè)較原狀態(tài)模型檢測(cè)點(diǎn)聲壓曲線下降明顯，噪聲性能優(yōu)于原后視鏡，改善車內(nèi)噪聲品質(zhì)。

5、結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)標(biāo)桿對(duì)比研究分析，總結(jié)出后視鏡鏡片中心與R點(diǎn)布置關(guān)系，從后視鏡結(jié)構(gòu)布置、鏡片曲率半徑選擇、造型分塊定義三方面進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)主觀評(píng)價(jià)、CATIA軟件校核、實(shí)車測(cè)量、路試驗(yàn)證等檢測(cè)手段，驗(yàn)證方案有效，從而降低零部件成本、提高產(chǎn)品性能，提高顧客滿意度，取得良好改善效果。

[1] ECE46 devices for indirect vision and of motor vehicles with regard to the installation of these devices.

[2] SAE J 1050 Describing and Measuring the Driver's Field of View.

[3] SAE J 941 Motor Vehicle Drivers' Eye Locations.

[4] GB 15084-2013 機(jī)動(dòng)車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求.

[5] 劉志剛，后視鏡布置及校核方法的研究，《汽車電器)2009年第6期.

Improvement analysis on certain SUV rear view mirror’ shape and dimension

Liu Jian, Zhang Wenxiang, Lian Shengli
(Technology Center of Great Wall Motor Company Limited, Hebei Motor Engineering Technology Research Center, Hebei Baoding 071000)

This article combined rear view model design practice of certain native SUV brand. It specify the effect on rear view mirror’ shape and dimension from rear view mirror structure, model block and mirror position, and have tested valid.

Rearview mirror; Structure; Mirror position; Rear-view scope

U463.9

B

1671-7988(2015)05-21-04

劉劍，就職于長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心。