【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(yán)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(xué)設(shè)計加強(qiáng)、樣件驗(yàn)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(xué)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(xiàn)標(biāo)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(dá)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(fèi)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(xué)驗(yàn)證不充分。在當(dāng)前側(cè)轉(zhuǎn)向燈開發(fā)的流程中，光學(xué)設(shè)計存在驗(yàn)證不充分、無量化的評價標(biāo)準(zhǔn)等現(xiàn)象。在光學(xué)設(shè)計尚未達(dá)到理想狀態(tài)時，就開展快速樣件驗(yàn)證與模具加工制造工作，導(dǎo)致實(shí)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(dá)標(biāo)。模具制造過程中，精細(xì)光學(xué)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(dǎo)致實(shí)物狀態(tài)較差。

3）優(yōu)化結(jié)果不穩(wěn)定。當(dāng)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(shí)物效果直接修改模具，而非再次確認(rèn)設(shè)計方案從源頭上尋找解決方案。這種策略往往導(dǎo)致供應(yīng)商進(jìn)行多輪模具修改后依然未達(dá)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(dǎo)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(dǎo)內(nèi)的全內(nèi)反射現(xiàn)象[1]，光線沿著光滑的曲面進(jìn)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(yán)重?fù)p耗，導(dǎo)致轉(zhuǎn)角后只有微弱的光線傳導(dǎo)。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(dǎo)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(dǎo)光結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計，應(yīng)當(dāng)預(yù)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(jìn)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(dāng)需要對產(chǎn)品進(jìn)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(xué)設(shè)計加強(qiáng)

光學(xué)模擬驗(yàn)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(xì)，若光學(xué)設(shè)計未達(dá)到理想狀態(tài)，也將無法實(shí)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(fèi)。為了嚴(yán)格控制光學(xué)設(shè)計，需要深入了解光學(xué)模擬驗(yàn)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(zhǔn)確性。圖4為外后視鏡轉(zhuǎn)向燈光學(xué)模擬驗(yàn)證思維導(dǎo)圖，可以看到獲得可靠的模擬結(jié)果需要嚴(yán)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(xué)模擬驗(yàn)證后，可以判斷是否滿足法規(guī)要求和預(yù)期的均勻性效果，如果不滿足，可以對設(shè)計方案進(jìn)行迭代優(yōu)化，直至達(dá)到預(yù)期的效果。

2.2.1" 變量控制夯實(shí)

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(dǎo)、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(xué)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(shí)物等各項(xiàng)參數(shù)保持一致，以確保仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。至于圖4中的傳感器，可以簡單理解為用于測量光學(xué)件的試驗(yàn)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?，需要盡可能確保模擬中的各項(xiàng)變量與現(xiàn)實(shí)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(jìn)

在模擬驗(yàn)證中，網(wǎng)格劃分對結(jié)果具有至關(guān)重要的影響。適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格劃分可提高結(jié)果的準(zhǔn)確性和計算效率，而不當(dāng)?shù)木W(wǎng)格劃分可能導(dǎo)致結(jié)果失真或增加計算量。網(wǎng)格的密度和精細(xì)程度直接決定著結(jié)果的準(zhǔn)確性，過于粗糙的網(wǎng)格可能無法捕捉到細(xì)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(dǎo)致高達(dá)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(xiàng)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(shí)際上整個光導(dǎo)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(dǎo)致實(shí)物在強(qiáng)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(dǎo)致人眼無法識別其點(diǎn)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(zhǔn)確性和實(shí)用性。

當(dāng)出現(xiàn)非理想的模擬結(jié)果時，著急進(jìn)行快速樣件驗(yàn)證或開模是無效的，這些結(jié)果從源頭就預(yù)示了不均勻的結(jié)果。需要通過迭代優(yōu)化光學(xué)設(shè)計并評審結(jié)果，直到優(yōu)化出準(zhǔn)確且理想的效果后，才進(jìn)行下一步設(shè)計開發(fā)。如圖8所示，迭代優(yōu)化后的光導(dǎo)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(dá)到預(yù)期的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)際道路上，轉(zhuǎn)向燈在某個角度區(qū)間內(nèi)沒有任何光亮?xí)r，交通參與者將面臨難以準(zhǔn)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(yù)測性和安全性，有必要進(jìn)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(qiáng)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(dǎo)致法規(guī)未通過的情況。解決方案是擴(kuò)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(qiáng)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(qiáng)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(xué)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(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。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(qiáng)了用戶對產(chǎn)品的信任和滿意度。

2.3" 樣件驗(yàn)證改良

完成外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈的光學(xué)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(dǎo)致光學(xué)特性與設(shè)計要求的材料不符，進(jìn)而影響點(diǎn)亮效果。而制作出與設(shè)計狀態(tài)不一致的實(shí)物，也會導(dǎo)致點(diǎn)亮結(jié)果不準(zhǔn)確。盡管3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用，擁有快速制作樣件、適用于復(fù)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(yuǎn)不如CNC加工工藝。因此，外后視鏡側(cè)轉(zhuǎn)向燈內(nèi)的光學(xué)零件建議采用PMMA/PC材料進(jìn)行高精度CNC加工，并在加工完成后進(jìn)行精細(xì)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(yàn)的模具供應(yīng)商仍然采用傳統(tǒng)的加工方式處理光學(xué)花紋、光學(xué)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(xué)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(dǎo)致意想不到的結(jié)果。需要求采用高精度CNC或鏡面火花機(jī)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(dǎo)性能，確保產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期的設(shè)計狀態(tài)。

3" 研究結(jié)論

本研究通過綜合運(yùn)用工程結(jié)構(gòu)提升、光學(xué)設(shè)計加強(qiáng)、樣件驗(yàn)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(yàn)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(yàn)。如圖12所示。

研究結(jié)果表明，綜合運(yùn)用多個維度的控制方法是改進(jìn)側(cè)轉(zhuǎn)向燈均勻性的有效途徑。設(shè)計把控和光學(xué)報告把控可以幫助優(yōu)化側(cè)轉(zhuǎn)向燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，快速樣件可以驗(yàn)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(jìn)了側(cè)轉(zhuǎn)向燈均勻性的提升。

本研究成功實(shí)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(fēng)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(xiàn)

[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。