CN1207709A - 双位置反光镜总成 - Google Patents

Abstract

一种双位置反光镜总成,包含一个外壳(1),该外壳上有一个前部开口用于容纳一个外衬板(5)并固定形成一个封闭的容器。外衬板上有一个表面覆盖着一层薄金属膜(27)。一个内衬板(6)包含一个反射性前表面并安装在容器中,从而在第一位置,内衬板(6)与外衬板(5)保持正面接触,可产生一个单反射影象;在第二位置,内衬板位于与外衬板(5)呈一个夹角的地方,可产生一个暗淡的影像并最大限度地消减眩光。

Description

双位置反光镜总成

本发明的技术背景

本发明基本上涉及一种双位置反光镜总成，这种装置主要作为后视镜用于小汽车、卡车、公共汽车以及其它类型的车辆上。根据本发明的双位置反光镜特别适合作为车外后视镜用于大型卡车，包括6、7和8级卡车，以及公共汽车上，并且为了解释方便而在上下文中以车外后视镜的方式进行描述。然而，所描述的基本原理还可以应用于各种类型的车辆上的其它类型的反光镜上，也可以用于其它用途，如激光技术中。

为了减少车辆后视镜的眩光，过去曾试图采用棱镜装置以及包含电化学二色液晶显示技术的电子装置。

在采用棱镜技术时，后视镜上采用一个棱镜元件，该元件上包含一个高反射率的表面用于日用，以及一个低反射率的表面用于夜用，从而获得两个独立的反射位置。为了操作这种后视射，驾驶员要根据每天的具体时间而手动调节棱镜元件的位置。

当棱镜位于上述任何一个位置时，驾驶员实际上都可以看到上述两个棱镜表面并获得两个不同的影象。在日用位置时，高反射率表面会产生足够的强光从而使低反射率表面上的暗光影象不会被注意到。在夜用位置时，高反射率表面指向车内的一个暗处(一般是车顶)从而不与低反射表面上的暗光影象发生干涉。

在采用电化学二色液晶显示技术时，可以用电子方法获得暗光功能，因而可以自动操作。

然而，所有这些方法有一些关键性的缺点。采用棱形表面的反光镜的缺点是光质不可预测。如果车辆内部的光线状态比最佳状态差(即有其他车辆紧跟在车后行驶，因而照亮了车内)，后视镜会产生多重影象。更重要的是，由于车内没有适宜高反射率表面指向的固定暗处，因而棱镜不能用于车外后视镜。

电化学反光镜也可能产生多重影像。此外，这种反光镜有一个缓慢的反应时间，且可能改变反射出的影象的颜色。虽然电化学可以用作车外后视镜，但如果车外后视镜视野相对较大(特别是大型车辆，如卡车和公共汽车)，则其费用会非常高。

采用二色镜则已基本上被法律禁止。在1992年，美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)颁布的一项法规指出，所有带多重反射率的反光镜在电气系统故障时必须回复到高反射位置。而这个条件对于二色镜来说很难实现。

在电化学二色LCD(液晶显示)技术之前，人们曾试图开发一种有效的双位置后视镜，通过采用一对平板玻璃元件达到预期目的。这种装置的例子有美国专利NO.3,574,446(Moore)、3,836,235(Russell)，4,371,235(Locke，Sr.)以及4,560,259(Russell)。每个这种反光镜系统中包含一个带一个平板玻璃面的外壳以及一个位于外壳内部并远离平板玻璃面的反射元件。该反射元件可以在日用位置和夜用位置间移动(即转动)，而日用和夜用位置基本上是由反射元件相对于外壳上的平板玻璃面的位置决定的。

然而，上述每一例中所公开的装置均带有彼此分开的衬板表面(平板玻璃与反光镜)。此外，所发明的各装置所带有的平板玻璃和反射元件不能在整个系统内调节反射和传输性能。因此，这些装置在实际操作中没有特别令人满意的。重影现象非常普遍，而且从不同镜面(即各反射元件互相平行着位于日用位置)上反射出的影象差别非常大，使得夜间使用(当处于高反射率的日用形式时)效果严重受损。

本发明概述

这样，本发明的首要目的就是弥补现有双位置反光镜的这些缺点。

本发明的另一个目的是提供一种双位置反光镜，该镜具有合适的反射性能，因而既适合日用也适合夜用。

本发明的另一个目的是提供一种双位置反光镜，该镜具有令人满意的日用和夜用操作型式，同时又不会有重影。

本发明的另一个目的是提供一种双位置反光镜，该镜具有上述的改进，同时其结构又简单、便宜、而且可靠、易用。

根据本发明，这些以及其他目的可以通过下面这种结构实现：一个串联反光镜总成带有内、外衬板，二衬板安装在一个特定的位置上。在一个最佳实施例中，外衬板是半透明的并可作为一个光束分离器。例如，外衬板可以是一个玻琉衬板，其上覆盖着一层薄膜，从而形成低反射率、半透明的(反光镜)表面。内衬板具有反射性，可以由一个薄膜覆盖上，从而形成一个高反射率(反光镜)表面。内衬板可以相对于外衬板(外衬板最好是静止的)移动，从而产生两个独立的可选择的反射位置。在一个位置上，二衬板正面接触，用于日间使用。在另一个位置上，二衬板之间呈一个角度，用于夜间使用。当二衬板正面接触时(即第一位置，也即日用位置)，反光镜总成组合产生一个高反射率影像象并避免了重影。当二衬板之间呈一个角度时(即第二位置，也即夜用位置)，反光镜总成组合产生一个增强的、部分折射的影象并没有眩光。

优选的结构是，外衬板由一种常用的透明材料覆盖上一层或多层金属薄膜而制成，从而产生部分反射能力。覆盖层的材料包括氧化铟锡、铝与铬或者其他材料，如果能产生额定镜面反射15％的入射可见光并额定透射75％的入射可见光的效果就可以采用。内衬板优选采用普通玻璃、金属或塑料板，或一种相似的可以作成镜面的坚固材料，再加上一层能够反射90％可见光的薄覆盖膜(在其前表面上)而制成。内衬板的反射率可以在65％至95％之间选择。这样，有别于只有一个有限反射率范围的固态反光镜，根据本发明的反光镜总成可以根据需要在最大(＞80％)和最小(＜15％)反射率之间选择。

这种装置希望能适合于用作6、7、8级大型卡车以及公共汽车等的外部安装的后视镜，这就使得衬板的特性以及它们的相对关系(以及它们与驾驶员的相对关系)非常重要了。这是因为，不象现有反光镜总成，根据本发明的反光镜总成包含一个外衬板，该外衬板的反射率和透射率可以调节，从而实现夜用模式；并且可以将内衬板与外衬板正面接触形成一个双衬板组件，从而实现日用模式。

上述反光镜总成上优选配置一个外壳，用于容纳内、外衬板。本发明的一个重要特征就是，二衬板位于一个外壳内并保持相互接触，并且装备有移动(转动)内衬板的装置，因而可以将内衬板相对于外衬板转动一个角度，形成低反射状态。在转动后的位置上，外(低反射率)衬板上的影象可以被驾驶员看到，而内衬板的反射光线则不会被看到。因此驾驶员会看到对于原始影象(即，一辆车的前灯灯光)的一个暗淡(防眩光)影象。

内衬板的这种运动可以由机械装置控制，如通过一个简单的操纵杆，也可以由电气装置控制，如采用一个(或几个)电磁线圈，该电磁线圈位于容纳反光镜总成的那个外壳中。在一个最佳实施例中，当电磁线圈通电后，会使一个柱塞伸长，从而沿其旋转轴线作用在内衬板上一个力(例如使用一个筒式推进电磁线圈)。有一个弹簧被用于提供作用力，可使内衬板回复到它的初始位置并与外衬板接触上。电磁线圈优选与一个锁紧机构协同工作，锁紧机构可将内衬板保持在其闭合位置并使之与外衬板正面接触。使用这种操纵根据本发明的反光镜总成的位置的组件(不论是机械式的带是电气式的)是符合由美国国家公路交通安全管理局制定的前面所述的安全标准的。

作为一种选择，也可以用一个微型直流电机作为将内衬板移动至低反射位置的驱动元件。此外，也需要一套协同工作的回复弹簧机构，用于在断电时确保将反光镜总成回复到高反射率位置。此外，为了将内衬板相对于外衬板作移动，还可以采用微型气动或液压活塞，以及其他类型的电磁线圈，包括牵引或电磁线圈以及箱式和U形电磁线圈。

此外，根据本发明的反光镜总成还可以加上一个普通反光镜加热装置一不论其实现方式，用于反光镜防冻。

为了进一步讨论根据本发明的双位置反光镜总成，下面将通过附图对其作详细的解释。

附图简述

图1为用于容纳根据本发明的反光镜总成的外壳的横截面图，显示了该反光镜总成位于一个适于日用的位置。

图2为反光镜总成中包含的两个衬板的局部视图。

图3为与图1相似的横截面图，显示了该反光镜总成位于一个适于夜用的位置。

图4为旋转机构的拆开后的各元件立视图。

图5和图6是与图1和图3类似的横截面图，显示了反光镜总成位于二工作位置之间的过渡位置。

图7中有一组曲线，显示了电磁线圈的柱塞的推力与柱塞位置(相对于柱塞完全伸出位置的)的关系。

图8为一个优选的用于操纵根据本发明的反光镜总成的电气线路简图。

图9为用于实现本发明的全部优点的一个完整系统示意图。

图10A为根据本发明的反光镜总成在其内日用位置时的光学示意图。

图10B为一个现有双位置反光镜总成在其日用位置时的类似的光学示意图。

图11A为根据本发明的反光镜总成在其夜用位置时的光学示意图。

图11B为一个现有双位置反光镜总成在其夜用位置时的类似的光学示意图。

图12为一对间隔开的衬板的光学特性示意图。

图13A、13B和13C显示了三组不同的影象，它们分别由一个反光镜、一对间隔开的衬板以及根据本发明的一对衬板所形成。

本发明的详细解释

本发明通过采用安装在一个外壳(即外罩)内的两个反射衬板从而基本上实现了对反光镜总成的改进。此处提供的附图中显示了适合于用作卡车或公共汽车的车外后视镜的一个外壳，下面还将对显示出的这个最佳实施例作进一步讨论。然而应该理解，这个实施例只是根据本发明反光镜总成的各种实施结构中的一种。其他外壳以及反光镜总成的其他可行结构可以制出并用于相似的用途(即卡车和公共汽车上)，包括左侧后视镜和右侧后视镜，也可以用于其他类型的车辆(如小型卡车和小汽车)上，或者用于其他用途(如激光技术)。这种外壳和反光镜的形状应能适合于其所应用的环境。因此，下面的解释不应看作是对本发明的可行改进的限制。

现在请参考图1至图6，外壳1被用在卡车左侧后视镜上。外壳1是半圆柱形，可以由任何适宜暴露在反射元件下的材料制成。外壳的尾端可以根据需要采用端盖(未画出)或将尾端与外壳成形为一体，从而封闭外壳。外壳的大小将根据在特定应用或特定样式与车型的车中对反光镜大小的需要而变化。

一个外(低反射率)衬板5安装在壳1中的固定位置上，从而使内部元件被封闭(最好是密封)起来。为此，外衬板5的边缘部分5’紧靠着保持架3(即面板)的突边3’保持着。密封垫4用于将外衬板5与保持架3之间密封起来。而保持架3则联接到外壳1上(即用铆钉1a或其他合适的紧固件与外壳1上的盲孔1b联接上)。优选的结构是在保持架3与外壳1之间再加上附加密封垫，从而形成一个完整的密封体，以防止雨、尘土、盐类以及其他污染物进入外壳中并接触到反光镜总成的各结构件。

在本发明的一个最佳实施例中，外衬板5被成形为一个光束分离器(即具有部分透射和部分反射性能)，这可以由一个透明或半透明的板加上适当的前、后敷层实现。例如，在图2中，一个玻璃板的后表面覆盖了一层薄金属膜(以27表示)或多层薄膜(包括铟、锡、铝、铬和镍以及这些金属的合成物或氧化物)，从而能够反射15％的入射可见光并透射75％的入射可见光。薄金属膜27还可以带一个保护性的、透明外敷层，从而防止由外部环境引起的薄金属膜27的机械损伤和/或侵蚀。这种保护性的透明外敷层可以用氧化硅(SiO)制成。

玻璃板的后表面可以选择地敷层，从而使其产生的反射率在10％至30％之间而相应的透射率则在80％至60％之间。这种敷层可以均匀地加在玻璃板上，如需要，也可以以分块衬板的形式加在玻璃板上。组合的反射率和透射率的值可以根据需要而变化，这取决于反光镜总成的使用需要。在这种情况下，可以改变薄金属膜27的性能或采用多层薄膜，从而达到所需范围内的反射率和透射率的值。

外衬板5的厚度可以不同，但优选位于0.062至0.125英寸范围内。外衬板5的前表面上可以附加一个抗反射敷层28，从而使前表面的反射率最小化。这种敷层一般可以将反射率减少到4％以下。

一个内(反射)衬板6装在外壳1内并位于外衬板5的正后方。内衬板6的优选结构是前表面反射镜。例如，如图2所示，一块玻璃板的前表面上可以敷上一层薄膜(以26表示)，该薄膜可以反射90％的可见光。同样，这种敷层可以均匀地加在玻璃板上，如需要，也可以以分块的形式加在玻璃板上。这个反射率可以根据需要在60％至95％之间选取。内衬板6的厚度也可以不同，但优选位于0.062至0.125英寸之间。

内衬板6附着在一个机构上，从而可以将内衬板6相对于外衬板6在日用位置和应用位置之间移动(转动)，在日用位置(如图1所示)时内衬板6与外衬板5正面接触，而在夜用位置(图3)时内衬板6被移动到与外衬板5呈一个夹角的位置上。如下面详细解释，根据本发明的内衬板6相对于外衬板5的优选移动方式是沿着衬板5、6上相邻的二侧向边缘移动，从而可以容易地实现衬板5、6在日用位置上正面接触。

根据本发明的衬板5、6一般为平面形，但也可以制成凸形的，从而产生一个凸形双位置反光镜。在这种情况下，外衬板的后表面和内衬板的前表面的半径应相配合，从而保证二衬板在闭合位置时(形成高反射率位置)，二者之间的表面能适当地接触。这可以通过将玻璃“下垂”到配合工具中实现，这种技术本身已有现成的(如一个玻璃板放在一个成形工具上并加热，直到玻璃板下垂到工具上从而获得工具的形状)。

外壳1可以用各种方法制成，但优选由塑料或金属板成形为单独的一件。如前所示，如需要，外壳1也可以制成多个部分并组装到一起。但不管外壳1是用什么方式加工的，它都应提供足够的空间从而使内衬板6可以从外衬板5处转动开并到达一个适当的角度，并可以容纳实现这个动作的机构。此外，外壳1的外形优选为符合空气动力学要求的形状，这样在车辆后视镜处产生的风阻力可以降低。外壳1的内表面在内衬板6转动离开外衬板5后，会暴露在反射光下，因此该内表面优选结构为无反射的吸光表面，因此，内表面上一般要涂上黑色涂料(或类似物)。这将有助于防止反射出眩光，并清除外界光或驾驶员观察到的影象，这一点将在下文中详细讨论。

如需要，外壳1上的保持架3上还可以带一个辅助架，从而可以方便地清洁衬板5、6上长时间积累起来的任何可见污物。这种辅助架可以容易地拆下(例如，使用一组快速拆卸紧固件)，从而露出外衬板5的后表面和内衬板6的前表面，这样就可以清洁它们了。

在一个最佳实施例中，该转动机构包含一个支撑组件，该支撑组件由一个安装板8、一个安装臂10和一个锁紧架15组成，用于安放内衬板6。支撑组件与一个锁紧机构(该锁紧机构将在下文详细介绍)协同工作，可将内衬板6相对于外衬板5在一个闭合位置和一个张开位置之间移动，在闭合位置上衬板5、6正面接触(日用状态)，而在张开位置上衬板5、6之间呈一个夹角(夜用状态)。

安装板8安放内衬板6的优选方式为，在安装板8上有一个凹进部分用于安置内衬板6。内衬板6可以用任何常用的方法安装到安装板8上，例如图2中所示的双面泡沫胶带6a，以及环氧树脂胶、胶水或类似物，或者机械紧固件或夹紧件。安装板8还包含一个铰轴11，用于插入与安装臂10相连的轴销12。在铰轴11与轴销12的两侧均安装着弹簧9，这样，当衬板5、6分开时，安装板8不会绕铰轴11自由转动，并且当衬板5、6移动到日用位置时，二衬板5、6间会正面(平行)接触上。根据衬板5、6的长度以及反光镜总成的使用环境，可以使用一个或多个安装臂10与安装板8配合。锁紧架25可以固定在任何一个安装臂10上，也可以根据需要采用一组锁紧架15分别固定在选定的安装臂10上。

用于将内衬板6相对于外衬板5移动的机构还包含一个锁紧机构，该锁紧机构可以在一个锁紧位置和一个松开位置之间操纵上述各部件。如图4所示，锁紧机构一般包含一个安装架16和一个相联的滑片21。滑片21的优选结构为一个窄的平板金属条，其上带有一个延长的椭圆槽24’，用于与安装架16上的伸出螺钉24配合。安装架16上有一个孔13’，用于与安装臂10上的轴销13配合，从而使安装架16与安装臂10(或多个安装臂)可旋转地联接起来。

一个电磁线圈18通过诸如安装架22等的装置安装在安装架16上，该电磁线圈18用于操纵内衬板6绕其一个侧向边缘(靠近驾驶员的边缘)转动。在这种情况下，电磁线圈18控制安装臂10(或几个安装臂)相对于安装架16绕轴销13转动。如前所示，安装板8可以相对于安装臂10(或多个安装臂)在有限范围内作独立的运动(转动)。通过将内衬板6沿一个侧向边缘保持相对于外衬板5上的相应侧向边缘转动，不论在闭合过程中内衬板6的哪个部位先接触上，内衬板6都会到达沿外衬板5的整个表面与之接触的位置上。这种转动过程的时间优选在1秒钟以内(以防打扰驾驶员)，其动作是通过向电磁线圈18供给一个额定电压实现的。

电磁线圈18包含一个柱塞19，该柱塞19可以大致沿轴销13的方向被推动。柱塞19上安装着一个联接件23，该联接件23通过储如一组螺钉或类似物安装在柱塞19上。联接件23包含一个伸出螺钉14，该螺钉14同时插入安装架16的一个槽14’和滑片21上的一个孔14”中(如图4所示)，从而使安装架16和滑片21与安装臂10之间形成完整的机械联接。槽14’和24’与伸出螺钉14和24的配合使得滑片21可以沿安装架16的长度方向移动。

滑片21还包含一个滚柱轴承20(安装在距离轴销13一定距离—大约3英寸的地方)，用于与安装臂10(或多个安装臂)上联接的锁紧架15(或多个锁紧架)啮合，滑片21还含有一个伸出螺钉17用于联接一个弹簧25。弹簧25另一端用相同的方式联接着安架16(采用一个相同的伸出螺钉17)，弹簧25的优选尺寸是使提供的回复力为2磅左右。弹簧25的回复力反过来又通过滑片21作用在滚柱轴承20上。

在操作过程中，锁紧机构16、21上的各部件与支撑组件8、9、10以及锁紧架15相互作用，从而适当地偏移安装臂10，并因此偏移内衬板6。这些部件偏移到正常位置从而将内衬板6推动着与外衬板5接触上。此时，滑片21由弹簧25作用着推向远离轴销13的方向。所产生的作用力的方向基本上沿弹簧25的作用方向，与安装架16和滑片21方向一致。锁紧架15上的上表面15’是倾斜的，从而使之与滑片21上的滚柱轴承20之间能保持光滑接触，而滚柱轴承20则沿锁紧架15滑动。当内衬板6与外衬板5接触时，滑片21由弹簧25向回拉，而滚柱轴承20咬合在锁紧架15的倾斜上边缘15’上。由弹簧25产生的回复力推着滚柱轴承20顶靠在锁紧架15的倾斜上边缘15’上，并向锁紧架15施加一个正向压力。该压力的作用方向和距销轴13的距离(例如，大约3英寸)使得安装架16和安装臂10之间保持一个适当的正向偏移(通过锁定架15)，而安装臂10则保持内衬板6与外衬板5正向接触。

现在讨论前面所述的各元件由闭合(日用)位置向张开(夜用)位置的运动问题。如前所示，为了将反光镜总成从闭合位置(图1)移向张开位置(图3)，需要向电磁线圈18施加一个电压。这样，会使柱塞19伸出。柱塞19以及联接件23的最初的运动只引起滑片21移动。在滑片21移动时，滑片21上联接的滚柱轴承20会从锁紧架15上的上边缘15’上移开，从而撤除了施加在支撑组件上的锁紧力。随着滑片21继续移动，伸出螺钉14会到达安装臂10上的槽14’的端部。在此，伸出螺钉14开始推动安装臂10，并引起安装臂10绕轴销13转动。内衬板6也因此被带动着转动离开外衬板5，而滚柱轴承20则进入锁紧架15上的一个槽15”中，并通过如图5所示的过渡位置。这种运动继续进行，直到锁紧架15到达其终止位置，如图3所示。在此，支撑组件也转动到张开位置(图3)。一般来说，虽然图示的最佳实施例中的转动角度为35°，但在其它最佳实施例或其他应用场合中，这个转角可以在20°至40°中选取。

为实现上述动作，电磁线圈的柱塞19在伸出螺钉14到达安装臂10上的槽14’的端部之前应先移动优选大约0.2英寸的距离。这将保证安装臂10完全松开，从而使各组件转动到其如前所述的张开位置。电磁线圈的柱塞19应接着再移动优选大约0.3英寸，直到支撑组件完全到位。在安装臂10上的槽14’内作用着的伸出螺钉14提供的相对于轴销13的力矩的优选力臂长度为0.5英寸左右。伸出螺钉14在保证力矩力臂为0.5英寸的条件下并线性移动约0.3英寸已被证明使安装臂10适当地转动通过优选角度约35°，如需要，还可以改变这些参数，从而适应特定的应用要求。

回复弹簧25的优选弹簧刚度导数为6磅/英寸。为了保证上述操作，弹簧25预加初始拉力2磅(在滑片21的锁紧位置)，并被拉伸最终产生5磅的拉力(在滑片21的完全张开位置)。张开位置是通过电磁线圈18抵消弹簧25的拉力而保持的，因此，持续向电磁线圈供应一个电压(线圈作用力应大于弹簧25的回复力)，可以保持支撑组件位于其张开位置。作为一个例子，需要保持支撑组件位于张开位置的力约为3磅，并作用在距离转轴约0.5英寸的一个点上。必须指出，受冲击和振动引起的支撑组件(位于张开位置时)的小的继续运动不会被驾驶员察觉，而且如果出现电气故障，则弹簧25的回复力会超过电磁线圈18的作用力，从而使支撑组件回到闭合(日用)位置。因此，在任何情况下都要保证操作条件。

支撑组件由张开(夜用)位置向闭合(日用)位置运动需要断开电磁线圈的供给电压。这样，回复弹簧25(初始拉力为5磅)开始拖动滑片21和伸出螺钉14返回其初始位置，即如前所述的闭合位置。伸出螺钉14应作用在安装臂10上的槽14’上，其力矩臂约0.5英寸，从而将安装臂10(以及支撑组件)转动回闭合位置。当支撑组件转动时(转向闭合但尚未锁紧的位置，如图6所示)，伸出螺钉14从锁紧架15上的槽15”中退回，而内衬板6的一个侧向边缘则开始接触到外衬板5。内衬板6将继续闭合，而安装主板8将绕铰轴11转动，直到二衬板5、6在其整个宽度(以及长度)范围上完全接触。

即使支撑组件到达其闭合位置，滑片21还将继续移动，从而引起滚柱轴承20牢固地顶靠在锁紧架15的倾斜的配合表面(上边缘15’)上。最终，支撑组件被锁紧在其闭合位置上(如图1所示)，而整个系统处于一个平衡状态，使得滚柱轴承20上作用力的合力为零。

上述操作问题中一个重要的方面是正确操作，并保持上述操作元件，尤其是电磁线圈18的工作条件。电磁线圈18的优选结构是管形直流线圈，其柱塞19为推出式操作方式。图7中显示了电磁线圈18的优选输出力性能，可以看出，当柱塞19接近其满行程位置时，其力会普遍增加。此外，当电磁线圈19的工作周期从100％(全部时间)降低到10％(工作时间减少90％)后，输出力会增加。电磁线圈18工作中可提供的最大功率取决于利用该功率的时间，即供给连续(恒定)的电压，还是供给相对高的短时间脉冲电压。然而，由于支撑组件需要较长时间保持在张开位置，因此需要以100％工作周期的方式操作电磁线圈来实现这一要求。

此外，出于光学以及环境的原因，还希望以尽可能最大的作用力保持支撑组件闭合且锁紧，从而保证二衬板5、6完全接触以使重影成形的可能最小化。在闭合位置，弹簧25的回复力决定了施加在支撑组件上的锁紧力。弹簧25上还预加了初始力，使得电磁线圈18必须先克服此力才能开始拖动滑片21(在给电磁线圈18供电压时)。因此，希望使电磁线圈18产生的初始(起动)力最大化而又不增加电磁线圈的体积(即，常用的规格为长2英寸、直径1英寸)，而且要使电磁线圈产生的用以保持支撑组件在张开位置的功率最大化。

图7中显示出电磁线圈可以提供的最大起动力是在10％工作周期时产生的，而且电磁线圈的输出力特性为：在电磁线圈位于初始位置时(连续操作)输出力最小。因此，为了达到一个最佳结果，优选操作方式为，电磁线圈18初始工作状态为高功率(瓦特数)低工作周期(10％工作周期)方式，即图7中A点所示状态。当电磁线圈18到达完全伸出的位置时，则减小电压并且使电磁线圈以连续操作方式(100％工作周期)，即以图7中B点所示方式工作。

由“Lucas”’、“Guardian”’、“Densistron”以及其他公司生产的电磁线圈可以满足上述要求。所选择的电磁线圈的工作电压优选为：在10％工作周期为直流14.0伏，在100％工作周期为直流4.4伏。这样，一个普通车辆蓄电池上所供应的电压(即大约13伏)可以使电磁线圈18在柱塞19上产生超过4磅的初始力，用于前面所述的机械结构，当支撑组件完全转动(张开)后，应将电磁线圈的电压降到直流4.4伏(连续工作)，从而产生一个超过8磅的输出力，用于前面所述的机械结构。

图8显示了一个用于实现上述电气功能的电路图。在这个图中，普通车辆电池以29表示。一个电阻34与电磁线圈18上的线圈部分以及蓄电池29串联起来。一个场效应晶体管31与电阻34并联并响应于串接电阻32与电容30的偏压。这样，场效应晶体管31的闸门可以偏压响应于一个时间常数(RC)，即从向系统供给初始电压(闭合开关33)到电阻34被短路之间的时间间隔。在一个最佳实施例中，其电路(RC组合)可以在首次向电磁线圈18供给电压后约5秒钟短路电阻34。

图9中显示了用于实现本发明的一个完整系统—一个左侧后视镜。后视镜中采用了前面所述的改进措施，并用一个合适的安装架38安装在车辆(未画出)上。安装架38联接着在后视镜外壳1上连着的一个轴销37，从而可以调节后视镜使之适应驾驶员的要求。后视镜的结构基本上与前面所述一样，并采用两个安装臂10支撑内衬板6。每个安装臂10分别联接着一个单独的电磁线圈8，每个电磁线圈均希望能保证支撑组件的操作而自身体积又要最小化。也可以采用多个附加电磁线圈或者只采用一个电磁线圈，通过对其性能适当的调节，输出前面所述的操作内衬板6所需的力，从而达到与采用两个电磁线圈相同的效果。

一根电缆39将后视镜与控制盘36联接起来。电缆39中包含着电磁线圈18与开关33之间的联接导线。开关33的“OFF”位置表示其断开，可实现前面所述的日用工作方式。开关33的“ON”位置表示其闭合，可实现前成所述的夜用(暗光)工作方式。用这种方式可以简便地操作反光镜系统，而不需要驾驶员分散其对道路的注意力。由于图8中所示电路的作用，其他工作全部自动完成。

作为一项附加的可选择特征，图9中所示系统还包含一个加热器用于给外衬板5的表面除霜。参考图2，这样的一个加热器可以通过一个加热元件7实现。加热元件7的优选结构为一个带有电阻元件的积碳层(Capton film)，贴附在内衬板6的后部(并容纳于安装板8上的凹进部分中)。电缆39中还包含着用于与控制盘36上的开关35通讯的线路。如图8所示，开关35以及与其联系的加热元件37与蓄电池29串联起来。当蓄电池29向加热元件7供应一个电压时，内衬板6的温度会迅速上升。而二衬板5、6之间的接触将使得热量从内衬板6传到外衬板5上。这样，外衬板5的温度可以在1分钟左右升高到大约50℃，这足以融化外衬板5上形成的冰。

图10A是一个根据本发明反光镜总成用作后视镜并处于日用操作方式时的典型(安装)结构的示意(光学)图。此时，内衬板6与外衬板5保持接触。反光镜总成以普通的方式调节以使驾驶员感到舒适。在这一位置时，光线被反射(被内衬板6以及外衬板5的前、后表面)指向驾驶员，则提供后方的清晰图象。由于二衬板5、6(即镜面)相互接触，因此二者产生的影象会重叠起来，而驾驶员不会感觉到重影。产生的影象的亮度，即总反射率为每个表面的反射率之和。由于外衬板5的前表面不是镜面，因此其产生的影象的亮度要比镜面产生的影象小得多。因此，低亮度的影象不会被驾驶员觉察。这一效果与其他现有反光镜总成，例如图10B中所示的反光镜总成(此处选用美国专利号4,371,235中的反光镜总成为例)所产生的影象效果相似。图10B中反光镜总成上二衬板之间的间隔(用于转动内衬板)对日用位置上产生的影象的清晰度几乎没有影响。然而，如下面详细讨论的那样，图10B中所示的反光镜总成所产生的影象会在其他方面受到这一间隔的严重损害。

图11A简要地(光学方式)显示了根据本发明反光镜总成作为一个处于夜间操作模式下的后视镜的典型(安装)位置形式。如图所示，内衬板6从外衬板5处旋转开35°。其结果是，光线的主要部分穿过外衬板5而照射到内衬板6上，从而被反射并远离驾驶员。这部分光要么被内衬板反射回去，要么照射到外壳1的内部，而外壳1的内部是黑暗，的因而可以吸收或漫反射入射光线。因此，这部分光线不会被驾驶员看到。这样，驾驶员能看到的影象(如接近车辆前灯灯光)是由反射率减小(且受控制)的外衬板5产生的。这一效果将与现有反光镜总成，如图11B中所示的反光镜总成作比较。可以看到采用平板玻璃制成的外衬板所产生的影象可能会太暗淡，因而在夜间不易辩认。而且内衬板的位置可能会使之产生反射光区，从而干扰驾驶员辩别所需反射影象的能力。这些缺点，以及根据本发明的反光镜总成如何克服它们，将在下文中详细讨论。

特别需要是在夜间，反光镜总成不但要减少从各个方向接近过来的(主要是从后方接近的)车辆上的前灯灯光的亮度，还要保证任何改变方向的光线(即从反光镜总成反射的光线或车辆侧面发沿的光线)不会干扰驾驶员观察所需影象(从后视镜)的能力。

首先讨论无用光的反射问题，请参考图11A和11B。图11A中显示的根据本发明的后视镜总成可以将反射光的方向离开车辆。图11B中显示的现有后视镜总成会将反射光指向车辆，在此例中是指向车辆的驾驶室。因此，现有后视镜很容易在夜间反射无用光(从后方玻璃指向驾驶员)，而根据本发明的后视镜总成可以有效地消除这种可能。

一个双位置反光镜必须能够在夜间采用高反射率模式。在这个位置上，各衬板应互相平行(在这一点上现有技术与本发明是一致的)。因此，需要分析重影(从两个平行的玻璃板上产生)的形成原因。在此，请参考图12，下面的技术讨论将有助于理解这一现象。一般说来，形成重影的分开的反射光线取决于下列参数：

    al：入射光线的入射角

    t1：外衬板的厚度；

    t2：内衬板的厚度；

    n1：空气的折射率；

    n2：玻璃衬的折射率；

    d：二衬板之间的间隔。

反射光线之间的间隔可由斯涅耳折射定律(Snell’s Law)确定，可由下列公式计算出：

S(2，1)＝光线1和光线2之间的间隔

＝[(2)(t1)tg(a2)]Cos(a1)；其中a2是表面i1处的折射角，也是表面i2处的入射角；

S(3，1)＝光线1和光线3之间的间隔

＝[(2)(t1)tg(a2)+(2)(d)tg(a3)]Cos(a1)；其中a3是表面i2处的折射角，也是表面i3的入射角；

S(4，1)＝光线1和光线4之间的间隔

＝[(2)(t1)tg(a2)+(2)(d)tg(a3)+(2)(t2)tg(a4)]Cos(a1)；

其中a4是表面i3处的折射角，也是表面i4处的入射角。

对于如图10B或图11B所示的现有结构，前玻璃板的位置是固定的，而后玻璃板则可以绕一个位于中央的竖直轴线转动。一般说来，后玻璃板可以转动20.5°，从而使后玻璃板的一个边缘与前玻璃板紧靠上。玻璃板的宽度一般为6英寸。这样，二衬板的中心位置(一律指二者相互平行时)间的距离大约为1英寸。假定二衬板的厚度均为通常的0.125英寸，则一个车辆的一对前灯(图13A)将产生4组分开的影象，这是由于共有4个界面在反射和/或传输光线。从前面所述的公式可以得出第一个影象与其他三个影象之间的间隔为：

    S(2，1)＝0.077英寸；

    S(3，1)＝1.016英寸；

    S(4，1)＝1.094英寸；

    因此，

    S(4，3)＝0.078英寸

因此，驾驶员会看到4组影象，它们就象两套模糊的前灯(图13B)。

对于根据本发明的反光镜总成，可以将二衬板5、6之间的间隔保持在0.01英寸以内。此外，由于内衬板6上只有一个工作表面(它的前部镜面)，因此对于一对前灯的反射光，只会产生三个影象，而且内衬板6的厚度也不会对反光镜总成的光学性能造成影响(因为所有的光线都从其前表面反射走了)。

假定图10A和11A中所示的后视镜总成(根据本发明)上衬板5、6的厚度与图10B和11B中所示的现有后视镜中假定的厚度相同(0.125英寸)，则第一个影象与其他两个影象之间的间隔为：

S(2，1)＝0.077英寸；

S(3，1)＝1.087英寸；

因此：

S(3，2)＝0.009英寸

其结果是，使用根据本发明的反光镜总成，驾驶员所观察到的影象几乎相互重合(图13C)，从而为驾驶员提供了非常清楚的影象。外衬板5也可以做成更薄一些的，从而进一步提高光学性能，但这会使外衬板更加脆弱。

现在讨论反射影象的亮度问题，请参考图12，反射光的亮度主要取决于每个空气/玻璃界面i1、i2、i3和i4处的传输与反射能力，其中i4表示内衬板的后部界面(贴膜处)。请注意，界面i4对于根据本发明的内衬板6来说不需要考虑，因为内衬板6的前表面是一个镜面。

一般说来，在每个玻璃/空气界面处都会有一部分入射光被透射而另一部分会被反射。对于无敷层的玻璃表面，一般会有96％的入射光会被透射而4％会被反射。在衬板(处衬板5)的表面加上一层或多层适宜的薄金属膜后，则相应的透射率和反射率即可以调节。

对于图10B和11B中所示的现有后视镜总成，其外玻璃板的前后表面上没有敷层，因此不能够调节其透射率和折射率。而对于一面为镜面的内玻璃板，也不可能调节其透射率和折射率。然而，根据本发明的反光镜总成所采用的外衬板(玻璃)上可以加上适宜的敷层，从而使外衬板5的透射率和反射率可调。

这种敷层最好不要加在外衬板5的前表面上，而是应该在外衬板5的后表面上加上一层薄半透明敷层。这使得外衬板5能产生暗淡的反射影象，从而满足一般夜用操作要求。这还使得外衬板5得以透射光线，从而使光线照射到内衬板6的前部镜面上，而内衬板6的反射模式取决于所处的操作模式。例如，当内衬板6与外衬板5接触时，它们的表面会产生光亮的重合影象。而当内衬板6相对于外衬板5转动过一个角度时，则外衬板5的两个表面组合产生暗淡的、基本上重合的影象，而内衬板6的外表面将入射光线折射开从而远离驾驶员，使驾驶员能较好地看清楚产生的暗淡的影象。

可以理解，在不超出下文中提出的本申请的权利要求中确定的本发明的基本原理和范围的前提下，可以对用于解释本发明的精神实质所采用的说明和图示中的部件、材料和结构安排作各种变化。

例如，对于前面所述的转动机构，如果需要的话，可以换为一个直流电机完成二衬板5、6的分开(从一个闭合位置运动到一个张开位置)，还可以用其他适宜的驱动装置，甚至还可以用一个移动机构代替转动机构。对于后一种情况，内衬板6的支撑组件应从外衬板5处向后移动(直线移动)，直至达到能满足光学要求的深度，从而获得适宜应用模式的低反射状态。由于这种方式会使得外壳的深度以及空气动力学性能与6、7、8级卡车上的现有反光镜安装装置不相容，因而不能采用，但是这种方式可以用于其他级别的卡车以及使用不同的反光镜大小、形状与安装系统的车辆。此外，还可以采用其他机械装置用于将内衬板6从外衬板5处转动(或移动)开。例如，使用索(如Belden绳索—Belden Cable)、手动曲柄(带合适的传动装置)或其他能从驾驶室伸至后视镜总成的装置。然而，为了使用方便和组装、安装容易，这些装置不如前面所述的电气装置理想。

Claims (45)

1、一种双位置反光镜总成，包含：

一个外壳，其上有一个前部开口；

一个第一衬板，安装在外壳的前部开口处并与外壳构成封闭的容器，第一衬板上的一个表面上覆盖着某种材料，用于将照射到该表面的入射光的一部分反射出去而将照射到该表面的入射光的另一部分透射过去；

以及一个第二衬板，该第二衬板包含一个反射前表面并安装在该容器上，第二衬板可以在一个第一位置和一个第二位置之间运动；在第一位置上，第二衬板的前表面与第一衬板正面接触，可产生一个光亮的反射影象；在第二位置上，第二衬板与第一衬板形成一个夹角，可产生一个暗淡的反射影象。

2、根据权利要求1的反光镜总成，其第一衬板为一个带敷层的玻璃板。

3、根据权利要求2的反光镜总成，其玻璃板的一个表面上敷有一层薄金属膜。

4、根据权利要求3的反光镜总成，其薄金属膜由一种反射性金属构成，所用金属可以由下面这组金属中选择：铟、锡、铝、铬、镍，它们的氧化物以及合成物。

5、根据权利要求3的反光镜总成，其薄金属膜的反射率为从10％至30％中的一个值。

6、根据权利要求5的反光镜总成，其薄金属膜的透射率为从60％至80％中的一个值。

7、根据权利要求6的反光镜总成，具有15％左右的反射率和75％左右的透射率。

8、根据权利要求3的反光镜总成，其薄金属膜可以以分块的形式加在玻璃板上，各个分块上的反射率和透射率彼此不同。

9、根据权利要求3的反光镜总成，其薄金属膜加在玻璃板的内侧表面上。

10、根据权利要求9的反光镜总成，其薄金属膜上还覆盖一层保护性透明敷层。

11、根据权利要求9的反光镜总成，其玻璃板的外表面上还加有一层防反射敷层。

12、根据权利要求3的反光镜总成，带有多层薄金属膜。

13、根据权利要求1的反光镜总成，其第二衬板由一块板状材料覆盖一层薄膜制成，该材料可由下面一组材料中选择：玻璃、塑料和金属。

14、根据权利要求13的反光镜总成，其薄膜敷层的反射率为60％至95％中的一个值。

15、根据权利要求14的反光镜总成，其薄膜敷层的反射率为90％。

16、根据权利要求13的反光镜总成，其薄膜层可以以分块的形式加在玻璃板上，各个分块上的反射率和透射率彼此不同。

17、根据权利要求1的反光镜总成，其外壳的形状符合空气动力学要求。

18、根据权利要求1的反光镜总成，其第一衬板与第二衬板之间形成的夹角为20°至40°中的一个值。

19、根据权利要求18的反光镜总成，其夹角为35°左右。

20、根据权利要求1的反光镜总成，其还包含一个电热元件位于外壳中。

21、根据权利要求20的反光镜总成，其电热元件联接在第二衬板上。

22、根据权利要求1的反光镜总成，其还包含用于将第二衬板在第一位置和第二位置之间移动的装置。

23、根据权利要求22的反光镜总成，其移动装置受一个电磁线圈的控制。

24、根据权利要求23的反光镜总成，其电磁线圈是推进式筒形电磁线圈，受一个直流供给电压的控制。

25、根据权利要求22的反光镜总成，其移动装置操纵第二衬板绕一个轴销相对于第一衬板转动，该轴销位于第一衬板与第二衬板上的一对相邻侧边处。

26、根据权利要求22的反光镜总成，其移动装置包含：

一个支撑组件，用于容纳第二衬板并包含一个沿支撑组件伸展的安装臂；

一个锁紧组件，其包含：一个安装架，安装架上有一端通过铰轴安装在支撑组件上的安装臂的一端上；以及一个滑动架，滑动架安装在安装架上并可沿安装架的长度方向滑动；

一个驱动器，其包含：一个轴销，用于啮合在锁紧组件上的滑动架上的一个槽；以及形成在支撑组件上的安装臂上的一个槽；

一个弹簧，其拉伸连接在锁紧组件上的安装架和滑动架之间。

27、根据权利要求26的反光镜总成，还包含一个锁紧架，其连接在支撑组件上并从支撑组件上伸出，以及一个滚柱轴承，其安装在锁紧组件上的安装架上，用于压紧在锁紧架的一个侧向边缘上。

28、根据权利要求27的反光镜总成，其锁紧架上的侧向边缘包含一个用于咬合该滚柱轴承的倾斜部分，从而把移动装置锁紧在张开位置。

29、根据权利要求26的反光镜总成，还包含一个铰轴，该铰轴连接着支撑组件与安装臂，而铰轴的两侧分别有弹簧装于支撑组件与安装臂之间。

30、根据权利要求26的反光镜总成，还包含移动元件，该移动元件安装在安装架上并与驱动器连接着，用于将驱动器沿安装架长度方向移动。

31、根据权利要求30的反光镜总成，其移动元件为一个电磁线圈。

32、根据权利要求31的反光镜总成，还包含可以以两种模式操作电磁线圈的装置，第一种操作模式用于移动装置的初始操作，第二种操作模式用于锁紧移动装置使之保持在一个位置上，从而使第二衬板与第一衬板保持接触。

33、根据权利要求32的反光镜总成，其第一种操作模式为：升高压电以10％工作周期操作电磁线圈。

34、根据权利要求33的反光镜总成，其第二种操作模式为：降低电压以100％工作周期操作电磁线圈。

35、一种用于避免重影的复式反光镜总成，包含：

一个外壳，其带一个前部开口；

在前方开口处安装着的一个至少部分透明的衬板，其与外壳形成封闭的容器；

一个反射衬板，其安装在该容器中并位于与该至少部分透明的衬板保持正面接触的地方；以及

用于将反射衬板绕反射衬板的一个侧边相对于至少部分透明的衬板转动的转动装置。

36、一种双位置反光镜总成，包含：

一个第一衬板，该衬板上的一个表面上覆盖着某种材料，用于将照射到该表面上的入射光的一部分反射出去而将该表面上的入射光的另一部分透射过去；以及

一个第二衬板，该衬板包含一个反射前表面并可在一个第一位置和一个第二位置之间运动；在第一位置上，第二衬板的前表面与第一衬板正面接触，可产生一个光亮的反射影象；在第二位置上，第二衬板与第一衬板形成一个夹角，可产生一个暗淡的反射影象。

37、一种用于操纵一个双位置反光镜总成的装置，该双位置反光镜总成包含：一个第一衬板一该第一衬板上有一个表面覆盖着某种材料用于反射一部分照射到该表面上的入射光并透射另一部分该表面上的入射光，以及一个第二衬板一该第二衬板包含一个反射性表面并可以在一个第一位置和一个第二位置之间运动，在第一位置上，第二衬板的前表面与第一衬板正面接触，可产生一个光亮上的反射影象，在第二位置上，第二衬板与第一衬板形成一个夹角，可产生一个暗淡的反射影象；该操纵装置包含：

一个支撑组件，其容纳第二衬板并包含一个沿支撑组件伸展的安装臂；

一个锁紧组件，其包含一个安装架，安装架上有一端通过铰轴安装在支撑组件上的安装臂的一端上；该锁紧组件上还包含一个滑动架，该滑动架安装在安装架上并可沿安装架的长度方向滑动；

一个驱动器，其包含一个用于咬合在锁紧组件上的滑动架上的一个槽的轴销，以及形成在支撑组件上的安装臂上的一个槽；

一个弹簧，其拉伸连接在锁紧组件上的安装架与滑动架之间。

38、根据权利要求37的装置，还包含一个锁紧架，其连接在支撑组件上并从支撑组件上伸出；以及一个滚柱轴承，其安装在锁紧组件装架上，用于压紧在锁紧架的一个侧向边缘上。

39、根据权利要求38的装置，其锁紧架上的侧向边缘包含一个倾斜部分，用于咬合该滚柱轴承从而把移动装置锁紧在张开位置。

40、根据权利要求37的装置，还包含一个铰轴，该铰轴连接着支撑组件和安装臂，而铰轴两侧分别有弹簧装在支撑组件和安装臂之间。

41、根据权利要求37的装置，还包含移动元件，该移动元件安装在安装架上并与驱动器连接着，用于将驱动器沿安装架长度方向移动。

42、根据权利要求41的装置，其移动元件是一个电磁线圈。

43、根据权利要求42的反光镜总成，还包含可以以两种模式操作电磁线圈的装置，第一种操作模式用于移动装置的初始操作，第二种操作模式用于锁紧移动装置使之保持在一个位置上，从而使第二衬板与第一衬板保持接触。

44、根据权利要求43的反光镜总成，其第一种操作模式为：升高电压以10％工作周期操作电磁线圈。

45、根据权利要求44的反光镜总成，其第二种操作模式为：降低电压以100％工作周期操作电磁线圈。

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