劉宏霞，陳文強(qiáng)，潘之杰，趙福全

（浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江 杭州 311228）

汽車燈具的設(shè)計開發(fā)從最初整車造型階段就開始介入，開發(fā)周期相對其它汽車零部件較長，幾乎與整車開發(fā)周期相同，其設(shè)計驗(yàn)證環(huán)節(jié)也比較多。特別是汽車外部照明產(chǎn)品，既是國家法規(guī)強(qiáng)檢產(chǎn)品又是重要外觀產(chǎn)品，用戶對它們的期望值都比較高。這里只介紹后組合燈在開發(fā)設(shè)計階段幾個比較重要的環(huán)節(jié)，同時也是問題出現(xiàn)比較多的階段。

1 后組合燈設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)

后組合燈設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)主要包括以下5個方面。

1）功能布置 產(chǎn)品在開發(fā)初期首先要對造型提供的效果圖進(jìn)行分析，布置各項(xiàng)功能，這是個相互溝通的過程。根據(jù)國標(biāo)和ECE等法規(guī)的相關(guān)要求，對組合燈具各功能的可行性進(jìn)行分析，對造型中不符合法規(guī)要求的地方提出修改意見。

2）定義表面間隙面差 分別定義尾燈與側(cè)圍、后保險杠、后背門等周邊部件的間隙與面差。

3）工程設(shè)計 根據(jù)造型提供的A級曲面、內(nèi)部造型效果和有配合關(guān)系的周邊零部件以及確定的裝配方式進(jìn)行詳細(xì)工程設(shè)計。

4）模擬驗(yàn)證 對于外部燈具的配光要求，每個國家標(biāo)準(zhǔn)都有強(qiáng)制要求。為保證實(shí)際產(chǎn)品能通過法規(guī)要求，在產(chǎn)品設(shè)計階段，即數(shù)據(jù)凍結(jié)前必須進(jìn)行模擬配光、散熱分析等相關(guān)模擬驗(yàn)證分析。如果模擬結(jié)果不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，需要適當(dāng)改變燈腔及燈體的大小，必要時周邊配合部件也要配合進(jìn)行相應(yīng)的修改。這個模擬驗(yàn)證過程是整個燈具開發(fā)設(shè)計過程中的核心，并且可能會往復(fù)多次，每改動一次都要經(jīng)過一輪新的模擬驗(yàn)證，結(jié)果如果不能滿足要求，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)修改再驗(yàn)證，最終驗(yàn)證可行，滿足設(shè)計要求。

尾燈結(jié)構(gòu)設(shè)計可行的前提是，必須保證燈具所在的安裝部件，如車身側(cè)圍、后背門、尾燈安裝板等鈑金配合部件的制造工藝是可行的，或者說開發(fā)這款車的主機(jī)廠具備這些部件的制作和工藝設(shè)備，同時也要驗(yàn)證這些車身部件在制造過程中的可行性。比如尾燈安裝板的沖壓深度是否可行，這決定尾燈后殼的深度可以設(shè)計成多大，也就是燈腔配光可利用的空間有多大，最終決定燈具的配光性能；與之相關(guān)的還有側(cè)圍與尾燈配合處的翻邊形式、尾燈安裝板與側(cè)圍的焊接工藝等，在這些車身零部件制造工藝可行的前提下，再進(jìn)行燈具的詳細(xì)設(shè)計。

5）活動部件運(yùn)動分析 如果后組合燈與后背門或行李廂門等活動部件有搭接關(guān)系，必須分析活動部件在運(yùn)動過程中下沉量對燈具是否有影響，防止出現(xiàn)與燈具相碰的情況。

2 功能布置

2.1 確定尾燈需要具備的功能

一般乘用車的后部照明和信號裝置的基本功能要求必須包括：制動燈、后位置燈、后轉(zhuǎn)向燈、倒車燈、后霧燈、后回復(fù)反射器。

首先根據(jù)造型效果分析 （圖1），后回復(fù)反射器單獨(dú)布置在后保險杠上，所以后組合燈應(yīng)該包括的功能為：制動燈、后位置燈、后轉(zhuǎn)向燈、倒車燈、后霧燈。

2.2 制動燈與后霧燈位置分布

如果后組合燈總成包括后霧燈的功能，根據(jù)GB 4785—2007《汽車及掛車外部照明和信號裝置的安裝規(guī)定》4.3.14.9中后霧燈的技術(shù)要求：在所有情況下，后霧燈與每個制動燈的間距應(yīng)大于100 mm［1］。針對這款車的尾燈造型，為使制動燈與后霧燈的距離大于100mm，只能將后霧燈與制動燈布置在燈具相對最遠(yuǎn)的兩端，如圖2所示。

這款車后組合燈的造型中只有4個功能分區(qū)，但有5個功能需要布置。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4785—2007《汽車及掛車外部照明和信號裝置的安裝規(guī)定》4.3.14.4.1后霧燈規(guī)定：若只配備1只后霧燈，則應(yīng)安裝在車輛前進(jìn)方向的左側(cè)，其基準(zhǔn)中心也可位于車輛縱向?qū)ΨQ平面上［1］。GB4785—2007《汽車及掛車外部照明和信號裝置的安裝規(guī)定》4.3.15.2.1對倒車燈數(shù)量要求：對于M1類和長度不大于6 m的所有其他車輛， 必須配備1只， 選裝1只［1］。

簡單地說，標(biāo)準(zhǔn)對后霧燈和倒車燈的數(shù)量要求是必須至少各安裝1只，后霧燈如果只安裝1只，其位置必須安裝在車輛左側(cè)或車輛對稱中心。所以我們把左后組合燈的白色區(qū)域布置為后霧燈，由于后霧燈對光色要求必須為紅色，這里的光源我們可以采用紅色燈泡，實(shí)現(xiàn)發(fā)出紅色光；右后組合燈的相同位置作為倒車燈，倒車燈光色要求白色，光源采用普通白燈泡。

2.3 后轉(zhuǎn)向燈位置分布

中國法規(guī)要求轉(zhuǎn)向燈顏色為琥珀色，但在美國、韓國等一些國家法規(guī)要求轉(zhuǎn)向燈為紅色。這里需要注意的是，有些整車開發(fā)項(xiàng)目前期造型是委托國外造型公司作設(shè)計，設(shè)計公司有時會習(xí)慣自己本國的法規(guī)要求，把組合燈具各功能的分布及效果按自己國家法規(guī)要求設(shè)計。比如有很多美系、韓系轎車的后組合燈造型除倒車燈外全部采用紅色效果，這就是因?yàn)檫@些國家法規(guī)對轉(zhuǎn)向燈的光色要求與中國的不同。所以當(dāng)這些國外車型轉(zhuǎn)移到中國制造和生產(chǎn)后，其后組合燈中轉(zhuǎn)向燈的這塊分區(qū)的外觀效果就要更改。因?yàn)橛眉t色透鏡無法發(fā)出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的琥珀色光。

本文所舉例的車型也涉及此問題，從原效果圖中分析，沒有符合轉(zhuǎn)向燈要求的布置位置，所以需要將一塊功能分區(qū)的顏色改為無色透明，如圖3所示，采用琥珀色光源實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈的功能。

2.4 后位置燈分布

如圖4所示，效果圖中這塊分區(qū)的顏色為紅色，滿足GB 4785—2007法規(guī)中對后位置燈色度的技術(shù)要求。

3 活動部件的運(yùn)動分析

3.1 后背門與尾燈干涉

后組合燈根據(jù)已確定的效果和功能分布來進(jìn)行詳細(xì)的工程設(shè)計，建立數(shù)據(jù)模型 （以下簡稱數(shù)模）。當(dāng)詳細(xì)數(shù)模建成后，需要檢查各零部件數(shù)模之間的配合情況，當(dāng)相關(guān)零部件數(shù)模都確認(rèn)后，后組合燈數(shù)據(jù)可以凍結(jié)并進(jìn)行開模具前的準(zhǔn)備工作。在這個檢查環(huán)節(jié)中，有必要對后背門等活動部件的運(yùn)動過程進(jìn)行分析，主要分析后背門關(guān)閉過程中的下沉量對后組合燈的影響。

將后背門數(shù)模在自然狀態(tài)下沿后背門腳鏈向下旋轉(zhuǎn)0.5°，檢查這種狀態(tài)下后背門與后組合燈的配合情況，此時二者剛接觸；如果旋轉(zhuǎn)1°，后背門與尾燈會發(fā)生干涉，如圖5所示，也就是說，尾燈有可能在后背門關(guān)閉過程中受到撞擊。

3.2 解決干涉的方案

1）將后背門讓出一塊，避開尾燈干涉區(qū)域，如圖6a所示。缺點(diǎn)：外觀不美觀。

2）將后背門上抬，增加車門緩沖距離，如圖6b所示。缺點(diǎn)：間隙大，外觀不美觀。

考慮解決方案的同時，還要同步分析后背門在關(guān)閉過程中都會與哪些部件發(fā)生接觸，這些先接觸到的部件是否會對尾燈起到保護(hù)作用？

后背門上有鎖，后背門在關(guān)閉過程中，首先與行李艙上的鎖體相接觸，在數(shù)模上分析干涉量，當(dāng)后備門從鎖止位置繼續(xù)向下旋轉(zhuǎn)0.5°時，已經(jīng)與鎖止機(jī)構(gòu)干涉7.239mm，如圖7所示。在數(shù)據(jù)中分析，模擬后背門關(guān)閉過程，其下沉過程中首先發(fā)生接觸的是門鎖，只有當(dāng)門鎖內(nèi)部的緩沖塊壓縮7 mm后，后背門才會與尾燈發(fā)生接觸。但是門鎖內(nèi)的緩沖塊被壓縮7 mm的可能性幾乎為零，所以可以判斷后背門在關(guān)閉過程中不會與尾燈發(fā)生碰撞。

4 總結(jié)

當(dāng)前汽車產(chǎn)品的競爭，表面上是一場技術(shù)經(jīng)濟(jì)的大戰(zhàn)，其背后卻是一場文化之戰(zhàn)［2］。汽車燈具產(chǎn)品體現(xiàn)尤為突出，組合燈具的開發(fā)設(shè)計是一個相對復(fù)雜的系統(tǒng)工程。除上述提到的部分設(shè)計、分析、驗(yàn)證過程外，還涉及人眼視覺仿真。所謂視覺仿真，就是讓計算機(jī)制作出的三維場景，看上去更像真的［3］。

要設(shè)計一款造型美觀時尚、功能符合法規(guī)要求的后組合燈，不僅需要在開發(fā)初期對燈具造型風(fēng)格及細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的評審確認(rèn)，在中期進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ淘O(shè)計、數(shù)據(jù)檢查和模擬驗(yàn)證，還需要在后期產(chǎn)品數(shù)模建立完成后能作出真實(shí)的人眼視覺仿真。所有的設(shè)計在產(chǎn)品模具沒有開發(fā)前進(jìn)行更改都相對容易，一旦模具開發(fā)完成后再變更會十分被動。很多整車項(xiàng)目組合燈的開發(fā)設(shè)計到了項(xiàng)目后期還進(jìn)行效果變更，都是因?yàn)闆]有看到實(shí)際產(chǎn)品前，對其外觀效果沒有直觀的評判，等到產(chǎn)品開發(fā)出來后，發(fā)現(xiàn)實(shí)物有一些不盡如人意的地方。這個階段再變更產(chǎn)品，涉及生產(chǎn)、制造、檢測等方方面面的調(diào)整會很多，風(fēng)險較大，周期也相對較長，影響整體項(xiàng)目的開發(fā)周期。

目前，人眼視覺仿真這項(xiàng)技術(shù)在國外大型整車廠應(yīng)用得已經(jīng)比較成熟，但在國內(nèi)還處于起步階段。所以，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計再加上必要的視覺仿真技術(shù)，會大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期并降低開發(fā)風(fēng)險。

［1］GB4785—2007，汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規(guī)定［S］.

［2］李文江.仿生設(shè)計在汽車造型設(shè)計中的應(yīng)用 ［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報 （社會科學(xué)版），2010， （10）：157.

［3］馮 烈.探秘視覺仿真技術(shù)［J］.時尚，2006，（8）：172.