Зеркало заднего вида для транспортных средств

 

Использование: применяется в оптических наблюдательных устройствах, специально предназначенных для использования на транспортных средствах, в частности в зеркалах заднего вида со специальными оптическими свойствами автомобильного, водного и электротранспорта, а также специальных транспортных средств. Сущность изобретения: зеркало содержит корпус, отражатель, выполненный из стеклянной пластины с нанесенным на нее отражающим слоем, узел регулировки положения и узел крепления к транспортному средству. Отражающий слой выполнен из нитрида титана, а отражатель расположен отражающим слоем наружу.

Изобретение относится к области оптических наблюдательных устройств, специально предназначенных для использования на транспортных средствах, в частности к зеркалам заднего вида со специальными оптическими свойствами автомобильного, водного и электротранспорта, а также специальных транспортных средств.

Известно зеркало заднего вида для транспортных средств [1] содержащее корпус, отражатель, реверсивный двигатель, исполнительный механизм, цепь управления с кнопочным блоком, а также узел регулировки положения и узел крепления к транспортному средству. Управление перемещением зеркала осуществляется водителем через кнопочный блок цепи управления. Данное зеркало частично обеспечивает антиослепляющий эффект за счет возможности перемещения отражателя в положение с низкой отражающей способностью.

Недостатками этого зеркала являются: недостаточный срок службы из-за наличия в конструкции движущихся частей; низкая безопасность движения вследствие необходимости для водителя отвлекаться от наблюдения за дорогой для управления перемещением отражателя; невозможность полного устранения ослепляющего эффекта, в частности, при быстром появлении в поле зрения яркого света, так как водитель может перевести зеркало в неослепляющее положение только после обнаружения отраженного в зеркале света фар.

Известно другое зеркало заднего вида для транспортных средств [2] содержащее корпус, отражатель, электродвигатель, поворотный механизм, фотодиоды или фотосопротивления, цепь управления с переключением, а также узел регулировки положения и узел крепления к транспортному средству.

При определенной разнице в интенсивностях фоновой освещенности и света, падающего на зеркало, регистрируемых фотодиодами (или фотосопротивлениями), цепь управления включает электродвигатель, в результате чего происходит перемещение отражателя из нормального положения в неослепляющее или наоборот.

Данное зеркало полностью исключает ослепление и обеспечивает улучшенную безопасность движения, поскольку управление перемещением отражателя осуществляется не водителем, а автоматически, цепью управления.

Однако в этом зеркале сохраняются ряд недостатков, присущих вышеописанному аналогу: ограниченный срок службы по той же причине, что и в первом аналоге, а также из-за использования сложной электроники; сложность конструкции.

Наиболее близким решением к заявляемому по технической сути и достигаемому результату является зеркало заднего вида для транспортных средств, описанное в [3] (далее по тексту зеркало) и содержащее корпус, отражатель, выполненный из стеклянной пластины с нанесенным на нее отражающим слоем, узел регулировки положения и узел крепления к транспортному средству. Кроме того, в конструкцию зеркала входят: монтажная плата со смонтированной на ней цепью управления, два датчика, один из которых реагирует на фоновое освещение, а другой на ослепляющий свет. Отражатель в этом зеркале представляет собой зеркальную поверхность, например стеклянную пластину с металлическим отражающим слоем, поверх которой установлена другая стеклянная пластина, заполненная оптической средой, которую электрическими средствами можно сделать прозрачной или полупрозрачной.

Зеркало-прототип также полностью исключает ослепляющий эффект благодаря ослаблению яркого света и имеет достаточный срок службы, связанный с отсутствием движущихся частей.

Недостатками описанного зеркала являются: сложность конструкции, связанная с наличием цепи управления, а также многослойной структурой отражателя; недостаточная безопасность движения из-за возможного раздвоения изображения объектов в зеркале.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка зеркала заднего вида для транспортных средств, имеющего упрощенную конструкцию и обеспечивающего высокую безопасность движения.

Поставленная задача достигается тем, что в известном зеркале, содержащем корпус, отражатель, выполненный из стеклянной пластины с нанесенным на нее отражающим слоем, узел регулировки положения и узел крепления к транспортному средству, согласно формуле изобретения отражающий слой выполнен из нитрида титана (TiN), а отражатель расположен отражающим слоем наружу.

Докажем существенность предлагаемых признаков.

Одним из них является расположение отражателя отражающим слоем наружу. При таком расположении исключается эффект раздвоения изображения, что улучшает правильность восприятия изображения водителем и способствует повышению безопасности движения. Расположение отражателя отражающим слоем наружу предъявляет к упомянутому слою следующие требования: механической прочности и стойкости к царапинам поверхности отражателя, стойкости к окислению материала отражающего слоя, в том числе при попадании на него капель влаги и иных загрязнений. При этом для повышения безопасности движения в темное время суток отражающий слой должен обеспечивать защиту водителя от ослепления. Всем перечисленным требованиям удовлетворяет нитрид титана. Он является химически стойким к окислению при температурах до 1200^oС, обладает как собственной высокой твердостью, так и хорошей адгезией к стеклу, что обеспечивает стойкость отражателя к царапинам и иным повреждениям. Кроме того, оказалось, что нитрид титана обладает и необходимыми оптическими свойствами, обеспечивающими антиослепляющий эффект.

Эти два новых признака являются взаимосвязанными и одновременно способствуют повышению безопасности движения вследствие предотвращения раздвоения изображения и антиослепляющего эффекта, а также упрощению конструкции, поскольку антиослепляющий эффект обеспечивается за счет свойств отражающего слоя, а не дополнительными устройствами, как в прототипе. Перечисленные взаимосвязанные признаки в совокупности являются необходимыми и достаточными для решения поставленной задачи с получением описанных выше технических результатов, то есть они являются существенными.

Докажем соответствие предлагаемого зеркала критерию "Изобретательский уровень". До настоящего времени были известны зеркала c отражающим слоем, нанесенным на наружную поверхность отражателя, используемые в лазерной технике. В качестве отражающего слоя в этих зеркалах использовались металлы, например хром или алюминий. Авторами впервые предлагается: использование зеркал с отражателем установленным отражающим слоем наружу, в транспортных средствах, а также выполнение отражающего слоя из нитрида титана. Ряд свойств, позволивших использовать нитрид титана в качестве отражающего слоя, являются известными: его высокая механическая прочность и хорошая алгезия к стеклу [4] его химическая стойкость [5] Однако известность этих свойств еще не позволяла предположить возможность его использования в качестве отражающего слоя для зеркал транспортных средств.

Авторы впервые провели исследования отражающих свойств нитрида титана, а также сравнительный анализ спектральных характеристик чувствительности глаза, коэффициента отражения TiN и спектров излучения ламп, используемых в осветительных приборах транспортных средств. Впервые установлено, что величина коэффициента отражения TiN в области наибольшей спектральной чувствительности человеческого глаза соответствует требованиям хорошего восприятия изображения [6] и в то же время наибольшая интенсивность излучения упомянутых ламп соответствует области эффективного ослабления света при отражении от нитрида титана. Новые результаты позволили впервые использовать нитрид титана в качестве отражающего слоя для зеркал заднего вида транспортных средств. Установление ранее неизвестных свойств нитрида титана позволило достичь ранее не свойственного технического результата для зеркал заднего вида транспортных средств, что позволяет сделать заключение о соответствии предлагаемого технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Техническая сущность изобретения дополнительно поясняется фигурами 1 и 2. На фиг. 1 представлено схематическое изображение предлагаемого зеркала, а на фигуре 2 сравнительные спектральные характеристики.

На фиг. 1 применены следующие обозначения: 1 корпус, 2 отражатель, 3 стеклянная пластина, 4 отражающий слой из нитрида титана, 5 узел регулировки положения, 6 узел крепления к транспортному средству.

Назначение перечисленных элементов: корпус 1 служит для установки в него отражателя и узла регулировки положения зеркала, обеспечения механической прочности зеркала, а также защиты отражателя от повреждения. Отражатель 2 предназначен для наблюдения изображения объектов; стеклянная пластина 3 обеспечивает необходимую механическую прочность отражателя и оптическое качество поверхности; отражающий слой 4 формирует изображение. Узел регулировки положения 5 служит для установки зеркала в положение, обеспечивающее возможность наблюдения с места водителя и корректировки этого положения в зависимости от конструкции транспортного средства и антропометрических данных водителя. Узел крепления 6 обеспечивает крепление к транспортному средству.

На фиг. 2 приведены спектральные характеристики: 7 коэффициента отражения слоя нитрида титана, 8 чувствительности человеческого глаза, 9 - излучения галогенной автомобильной лампы.

Предлагаемое зеркало работает следующим образом. Световые лучи, падающие из поля зрения, отражаются отражающим слоем и воспринимаются водителем. Как видно из фиг. 2, коэффициент отражения нитрида титана в области наибольшей чувствительности человеческого глаза соответствует условиям хорошего восприятия изображения в автомобильном зеркале. При этом область спектра, соответствующая наибольшей интенсивности излучения автомобильной лампы, эффективно ослабляется отражающим слоем. Этим достигается эффект ослабления света, ослепляющего водителя, без ущерба для восприятия им изображения в зеркале.

Пример конкретной реализации.

Предлагаемое зеркало изготавливалось следующим образом. Корпус, узлы крепления к транспортному средству и регулировки положения использовались от серийно выпускаемых автомобильных зеркал заднего вида типа 1C4-4057 (ТУ 236 ЛР 1180 89, производство завода "Прогресс", г. Рига, Латвия). В других вариантах использовались указанные узлы от серийно выпускаемых автомобильных зеркал заднего вида типа ST 17 (производство О. О. О. "Накотне", г. Рига, Латвия) и типа АЗ "Люкс" (производство кооп. "Пластик", г. Санкт-Петербург).

Стеклянную пластину отражателя вырезали из листового стекла толщиной 3 мм с двусторонней полировкой. На одну из сторон стеклянной пластины методом реактивного магнетронного распыления [7] на установке UNIVAC (в другом варианте методом дугового напыления на установке УРМ 3.279 009 [8]) наносили слой нитрида титана толщиной 0,5 мкм. В других образцах толщина слоя варьировалась в пределах от 0,1 до 5 мкм, что соответствует обычно используемым толщинам отражающих слоев. В общем случае толщина слоя не влияет на достижение поставленной задачи. Полученный отражатель устанавливали в корпус отражающим слоем наружу.

Испытания зеркала проводились в натурных условиях при его эксплуатации на автомобиле марки ВАЗ 2105 в течение 1 года. Не имея возможности провести сравнительные испытания с зеркалом-прототипом, т.к. последнее не выпускается серийно, а технология его изготовления неизвестна, что делает невозможным его изготовление своими силами, авторами проведены сравнительные испытания с зеркалом типа 1C4-4057, аналогичным прототипу по следующим признакам: отражающий слой изготовлен из металла (алюминий), отражатель установлен отражающим слоем внутрь корпуса. В прототипе предусмотрена защита от ослепления, однако наружная поверхность отражателя стекло аналогична испытуемому зеркалу в части наличия раздвоения изображения, его качества, а также химических и механических свойств. Таким образом, результаты испытаний в части раздвоения изображения, а также его качества соответствуют прототипу.

В качестве критерия оценки свойств зеркала были использованы как объективные параметры: число царапин на 1 кв. см поверхности отражателя, коэффициент отражения монохроматического света с длиной волны 550 нм, так и экспертные оценки. В качестве экспертов были привлечены водители легковых автомобилей 4 человека, со стажем управления автомобилем не менее 3 лет. Результаты испытаний сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, согласно экспертным оценкам и объективным данным, использование предлагаемого зеркала улучшает комфорт управления автомобилем и повышает безопасность движения за счет устранения раздвоения изображения и антиослепляющего эффекта.

Отметим, что в зеркале-прототипе, помимо узлов, являющихся общими для прототипа и предлагаемого зеркала, предусмотрена монтажная плата с цепью управления, два датчика, а также дополнительная стеклянная пластина, заполненная оптической средой. В предлагаемом зеркале никаких дополнительных узлов не имеется. Таким образом, достигается упрощение конструкции по сравнению с прототипом.

Таким образом, как показывают результаты испытаний, предлагаемое зеркало действительно повышает безопасность движения. Кроме того, конструкция зеркала является более простой. Это преимущество на стадии серийного выпуска приведет к дополнительному результату: снижению стоимости зеркала. Необходимо также отметить повышение комфортности управления транспортным средством при использовании предлагаемого зеркала.

Предлагаемые зеркала целесообразно использовать на автомобильном, железнодорожном и водном транспорте. В настоящее время зеркала для легковых и грузовых автомобилей, а также для общественного транспорта подготовлены к серийному выпуску НПП "Политех" г. Санкт-Петербург.

ЛИТЕРАТУРА 1. Патент ЕПВ. Заявка N 0305192, кл. В 60 R 1/06, опубл. 01.03.89.

2. Патент ФРГ. Заявка N 3727033, кл. В 60 R 1/08, опубл. 06.10.88; Патент РСТ. Международная заявка N 89/01428, кл. В 60 R 1/08, опубл. 23.02.89.

3. Патент Великобритании N 2190516, кл. В 60 R 1/08, опубл. 18.11.87.

4. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений/Под ред. Т.Я. Косолаповой. М. Металлургия, 1986.

5. Еременко В.Н. Титан и его сплавы. Изд-во АН УССР, 1960.

6. ОСТ 37.001.209.78 п.п.2.16,2.25, 4.8.

7. Технология тонких пленок / Под ред. Р. Майсела, Р. Глэнга. М. Сов. радио, 1977.

8. Установка вакуумного напыления УРМ 3.279.009./ Техническое описание и инструкция по эксплуатации.// Калиниград, з-д "Кварц", 1992.

Формула изобретения

Зеркало заднего вида для транспортных средств, содержащее корпус, отражатель, выполненный из стеклянной пластины с нанесенным на нее отражающим слоем, узел регулировки положения и узел крепления к транспортному средству, отличающееся тем, что отражающий слой выполнен из нитрида титана, а отражатель расположен отражающим слоем наружу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2