外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈均勻性提升研究

【摘" 要】外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈在汽車安全中起著至關(guān)重要的作用，目前存在的外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈均勻性不足問題嚴重影響其產(chǎn)品品質(zhì)和安全性。本研究旨在提高側(cè)轉(zhuǎn)向燈的均勻性，以提升產(chǎn)品品質(zhì)和安全性。研究結(jié)果表明，通過工程結(jié)構(gòu)提升、光學設(shè)計加強、樣件驗證改良、加工工藝改善等多個維度的控制，成功提升側(cè)轉(zhuǎn)向燈的均勻性。

【關(guān)鍵詞】光學模擬；加工工藝；迭代優(yōu)化；模具設(shè)計方案

中圖分類號：U463.654" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）02-0101-04

Research on Uniformity Improvement of External Rearview Mirror Side Turn Signal

CHEN Junyu，XU Qing，CHENG Gong，SU Li

（Chery Automobile Co.，Ltd.，Wuhu 241000，China）

【Abstract】The external rearview mirror side turn signal plays a vital role in automobile safety. The existing problem of insufficient uniformity of the external rearview mirror side turn signal seriously affects the quality and safety of its products. The aim of this study is to improve the uniformity of side turn signal to improve product quality and safety. The results show that the uniformity of the side turn signal is successfully improved through the control of engineering structure improvement，optical design enhancement，sample verification improvement and machining technology improvement.

【Key words】optical simulation；processing technology；iterative optimization；mold design scheme

安裝在外后視鏡上的側(cè)轉(zhuǎn)向燈向側(cè)方的道路交通參與者傳達駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，從而有助于減少交通事故的發(fā)生，也有助于在夜間或惡劣天氣條件下提高車輛的可見性，從而增加行車安全。隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，車輛安全性和駕駛舒適性成為消費者選擇汽車的重要考慮因素之一。汽車外后視鏡轉(zhuǎn)向燈作為車輛重要的安全法規(guī)件，在提高駕駛安全性和其他道路用戶的識別能力方面起著至關(guān)重要的作用。然而，目前市場上大部分車型在設(shè)計側(cè)轉(zhuǎn)向燈時主要關(guān)注滿足法規(guī)的要求，而忽視在不同光照條件下的可見性和表面均勻性。本文旨在提高側(cè)轉(zhuǎn)向燈的均勻性。

1" 外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈開發(fā)現(xiàn)狀

1）光學驗證不充分。在當前側(cè)轉(zhuǎn)向燈開發(fā)的流程中，光學設(shè)計存在驗證不充分、無量化的評價標準等現(xiàn)象。在光學設(shè)計尚未達到理想狀態(tài)時，就開展快速樣件驗證與模具加工制造工作，導致實際制造出的產(chǎn)品與設(shè)計要求之間存在較大差距。

2）加工精度不達標。模具制造過程中，精細光學齒等結(jié)構(gòu)部件的加工仍然采用傳統(tǒng)外觀面加工方法，難以滿足高精度加工的要求，導致實物狀態(tài)較差。

3）優(yōu)化結(jié)果不穩(wěn)定。當前汽車外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈在研發(fā)過程中，若出現(xiàn)不均勻或不符合法規(guī)的問題后，常見的做法是根據(jù)實物效果直接修改模具，而非再次確認設(shè)計方案從源頭上尋找解決方案。這種策略往往導致供應商進行多輪模具修改后依然未達成理想效果。若最終問題追溯到設(shè)計源頭，可能是前期設(shè)計本身就有問題，此時會導致重新設(shè)計并重開模具的問題，給企業(yè)帶來成本與周期的雙重壓力。

2" 外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈均勻性提升方法

2.1" 工程結(jié)構(gòu)提升

外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈內(nèi)的光線傳輸依賴于光導內(nèi)的全內(nèi)反射現(xiàn)象[1]，光線沿著光滑的曲面進行全反射時才會沒有損耗產(chǎn)生，如圖1所示；若出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)角，光線將在轉(zhuǎn)角處遭受嚴重損耗，導致轉(zhuǎn)角后只有微弱的光線傳導。因此，在開發(fā)外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈時，必須在研發(fā)前期將光導的中心線保持曲率連續(xù)，如圖2所示。

在模具設(shè)計方案中，需要特別關(guān)注后續(xù)改動的成本和周期。針對導光結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計，應當預留可替換的鑲塊，如圖3所示，這樣在不影響模具型腔的情況下可以進行較大的設(shè)計改動，從而顯著降低修改成本和周期。此外，盡可能將多個產(chǎn)品模型設(shè)計成一模多穴位的形式，當需要對產(chǎn)品進行修改時，可以先修改其中的一部分穴位，而保留另一部分以確?？焖贊M足裝車供貨需求。

2.2" 光學設(shè)計加強

光學模擬驗證對于外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈的設(shè)計至關(guān)重要。即便生產(chǎn)制造工藝再精細，若光學設(shè)計未達到理想狀態(tài)，也將無法實現(xiàn)期望的結(jié)果，通常需要重新開模，造成成本和時間的浪費。為了嚴格控制光學設(shè)計，需要深入了解光學模擬驗證的整個操作流程，并對每個變量加以把控，以確保模擬結(jié)果的準確性。圖4為外后視鏡轉(zhuǎn)向燈光學模擬驗證思維導圖，可以看到獲得可靠的模擬結(jié)果需要嚴格控制幾何體、光源、傳感器等模擬參數(shù)，并且要注意網(wǎng)格劃分的精度。通過光學模擬驗證后，可以判斷是否滿足法規(guī)要求和預期的均勻性效果，如果不滿足，可以對設(shè)計方案進行迭代優(yōu)化，直至達到預期的效果。

2.2.1" 變量控制夯實

在圖4中，幾何體代表總成中的各個零部件，包括后視鏡中的光導、燈罩、底座、裝飾罩和下鏡殼等。需要在模擬中為這些幾何體賦予正確的光學屬性，以確保光源發(fā)射的光線能夠通過或被這些幾何體反射/吸收。在模擬中創(chuàng)建光源時，需要與LED規(guī)格書、圖紙和實物等各項參數(shù)保持一致，以確保仿真結(jié)果的準確性。至于圖4中的傳感器，可以簡單理解為用于測量光學件的試驗設(shè)備或人，需要設(shè)置這些傳感器的參數(shù)與評價設(shè)備或人的參數(shù)相匹配?？偠灾枰M可能確保模擬中的各項變量與現(xiàn)實環(huán)境保持一致，這樣才能使得模擬結(jié)果具有可靠的評價意義。

2.2.2" 網(wǎng)格劃分精進

在模擬驗證中，網(wǎng)格劃分對結(jié)果具有至關(guān)重要的影響。適當?shù)木W(wǎng)格劃分可提高結(jié)果的準確性和計算效率，而不當?shù)木W(wǎng)格劃分可能導致結(jié)果失真或增加計算量。網(wǎng)格的密度和精細程度直接決定著結(jié)果的準確性，過于粗糙的網(wǎng)格可能無法捕捉到細節(jié)，從而降低結(jié)果的精度。如圖5所示，粗糙的網(wǎng)格劃分可能導致高達12%的計算錯誤率，而經(jīng)過優(yōu)化的網(wǎng)格劃分則可將錯誤率降低至2%。因此，在考察模擬結(jié)果時，網(wǎng)格劃分參數(shù)與錯誤率也是需要著重關(guān)注的一項參數(shù)。

2.2.3" 評價結(jié)果量化

在獲得外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈模擬結(jié)果時，以往可能只會主觀地評價其外觀效果，而未能通過有力的數(shù)據(jù)來評價仿真結(jié)果的均勻性。如圖6所示，模擬效果表面上看起來每個光齒都有光亮，然而實際上整個光導最大亮度與最小亮度之比過高，如圖7所示，這顯然不符合對均勻性結(jié)果的期望。這樣的對比度差異可能導致實物在強光環(huán)境下出現(xiàn)局部不均勻現(xiàn)象，甚至在亮度過低時，可能導致人眼無法識別其點亮效果。因此，需要更加重視數(shù)據(jù)分析，以確保模擬結(jié)果的準確性和實用性。

當出現(xiàn)非理想的模擬結(jié)果時，著急進行快速樣件驗證或開模是無效的，這些結(jié)果從源頭就預示了不均勻的結(jié)果。需要通過迭代優(yōu)化光學設(shè)計并評審結(jié)果，直到優(yōu)化出準確且理想的效果后，才進行下一步設(shè)計開發(fā)。如圖8所示，迭代優(yōu)化后的光導控制了最大/最小亮度比，保證了不同光照條件下側(cè)轉(zhuǎn)向燈的均勻性與可視性。這種迭代優(yōu)化的方法能夠確保最終的產(chǎn)品在設(shè)計階段就達到預期的品質(zhì)標準，避免后續(xù)制造過程中可能出現(xiàn)的問題，從而節(jié)省時間和成本。

已經(jīng)開發(fā)出了一系列用于評估駕駛環(huán)境中單一角度的均勻性的方法。然而，在實際道路上，轉(zhuǎn)向燈在某個角度區(qū)間內(nèi)沒有任何光亮時，交通參與者將面臨難以準確判斷駕駛員意圖的挑戰(zhàn)。這種情況可能會增加駕駛環(huán)境的不確定性，并對交通安全產(chǎn)生潛在的影響。因此，對于提高交通系統(tǒng)的可預測性和安全性，有必要進一步研究并解決這種情況下的駕駛行為與交通參與者之間的溝通和理解問題。法規(guī)GB 17509—2008也對此有明確規(guī)定，對于特定角度的光強都有要求，如圖9所示。

首先必須滿足法規(guī)的要求，但為了在研發(fā)過程中避免設(shè)計誤差和長期的耐久性問題導致法規(guī)未通過的情況。解決方案是擴大模擬法規(guī)角度范圍，從（H）5～60°（V）-15～15°提高到（H）0～65°（V）-20～20°，同時最小光強要求也從0.6cd提高到1.2cd，如圖10所示。這些調(diào)整可以確保產(chǎn)品在滿足法規(guī)要求的同時具備更高的性能和穩(wěn)定性。

在加強法規(guī)要求之外，還需要確保轉(zhuǎn)向燈在各個角度看起來更加均勻。為此，在光學模擬中，需要增加不同角度的模擬，并對于各個角度的均勻性提出更高的要求，如圖11所示。這樣可以確保無論從哪個角度觀察，其亮度和均勻性都能夠滿足預期的標準。因此，通過提升產(chǎn)品品質(zhì)，不僅改善了交通安全性，還增強了用戶對產(chǎn)品的信任和滿意度。

2.3" 樣件驗證改良

完成外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈的光學模擬后，在選擇快速樣件制作工藝時，必須特別注意選用合適的加工材料和工藝。錯誤的材料選擇會導致光學特性與設(shè)計要求的材料不符，進而影響點亮效果。而制作出與設(shè)計狀態(tài)不一致的實物，也會導致點亮結(jié)果不準確。盡管3D打印技術(shù)已廣泛應用，擁有快速制作樣件、適用于復雜形狀結(jié)構(gòu)、設(shè)計自由度高和可使用多種材料等優(yōu)勢，但其加工精度和表面質(zhì)量遠不如CNC加工工藝。因此，外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈內(nèi)的光學零件建議采用PMMA/PC材料進行高精度CNC加工，并在加工完成后進行精細表面拋光，以盡可能貼近模具件的結(jié)果。只有這樣制作的快速樣件才具備可靠的評審價值。

2.4" 加工工藝改善

外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈的模具表面加工工藝至關(guān)重要。目前，許多缺乏經(jīng)驗的模具供應商仍然采用傳統(tǒng)的加工方式處理光學花紋、光學透鏡等微小結(jié)構(gòu)。通常他們會使用電火花加工這些精密的光學特征。然而，電火花放電會在金屬表面形成微小的坑洞和顆粒，即所謂的火花紋。這種處理方式會與設(shè)計相悖，從而導致意想不到的結(jié)果。需要求采用高精度CNC或鏡面火花機來加工，以確保產(chǎn)品表面的光滑度接近設(shè)計狀態(tài)，這樣的處理方式能夠更好地保證光的傳導性能，確保產(chǎn)品達到預期的設(shè)計狀態(tài)。

3" 研究結(jié)論

本研究通過綜合運用工程結(jié)構(gòu)提升、光學設(shè)計加強、樣件驗證改良、加工工藝改善等多維度的控制方法，成功提高了側(cè)轉(zhuǎn)向燈的均勻性。經(jīng)過試驗測試和數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的側(cè)轉(zhuǎn)向燈能夠呈現(xiàn)更加均勻的光照分布，有效提高了道路交通參與者對交通情況的感知，降低了其他道路用戶的視覺干擾，從而提升了車輛行駛安全性和駕駛者的體驗。如圖12所示。

研究結(jié)果表明，綜合運用多個維度的控制方法是改進側(cè)轉(zhuǎn)向燈均勻性的有效途徑。設(shè)計把控和光學報告把控可以幫助優(yōu)化側(cè)轉(zhuǎn)向燈的光學結(jié)構(gòu)，快速樣件可以驗證設(shè)計方案的有效性，模具方案評審和模具加工方式把控可以確保轉(zhuǎn)向燈的精密加工。這些控制方法相互配合，共同促進了側(cè)轉(zhuǎn)向燈均勻性的提升。

本研究成功實踐為外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈均勻性提升提供了可行的技術(shù)路徑，提升了他人對于車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)的感知，降低了交通事故的風險，并為未來的相關(guān)研究提供了有益的參考和借鑒。

參考文獻

[1] Agilent Technologies.Light Guide Techniques Using LED Lamps[Z].2014.

（編輯" 楊凱麟）

收稿日期：2024-07-22

作者簡介：陳君宇（1995—），男，助理工程師，主要從事汽車外飾產(chǎn)品開發(fā)工作；

徐" 青（1984—），男，助理工程師，主要從事汽車外飾產(chǎn)品開發(fā)工作；

程" 功（1979—），男，助理工程師，主要從事汽車外飾產(chǎn)品開發(fā)工作；

蘇" 麗（1981—），女，工程師，主要從事汽車外飾產(chǎn)品開發(fā)工作。