客車氣動平移式行李艙門的設(shè)計

淡潤民，李銀坤

(珠海市廣通汽車有限公司，廣東 珠海 519060)

0 前言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路客運也得到了快速的提升。同時，市場對公路客車的要求也越來越高。為了適應(yīng)客運市場的需要，某公司針對出口香港市場車型，開發(fā)了一種新型的氣動平移式行李艙門。該氣動平移式行李艙門的結(jié)構(gòu)和運動軌跡與常規(guī)手動平移式四連桿機(jī)構(gòu)艙門基本一致，只是在原有基礎(chǔ)上增加了一套氣動泵和一套氣動鎖止機(jī)構(gòu)。由于采用了氣動泵，使得氣動行李艙門的操作更加簡單、輕便，艙門與艙體的貼合也更加可靠，密封性能也更好。

1 常規(guī)手動平移式行李艙門

1.1 常規(guī)手動平移式行李艙門的工作原理及結(jié)構(gòu)

常規(guī)手動平移式行李艙門以氣彈簧為動力源，通過外力的作用使主動軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)過一定角度后，氣彈簧產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩克服行李艙門自重和四連桿機(jī)構(gòu)重力產(chǎn)生的力矩后艙門自動上升，直到氣彈簧達(dá)到最大工作行程［1］。反之，則行李艙門自動關(guān)閉。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

行李艙門通過兩個軸承座與四連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸連接，兩連桿(彎臂)分別焊接在轉(zhuǎn)軸和主動軸上，轉(zhuǎn)軸和主動軸兩端設(shè)計有軸承定位裝置，并安裝在軸承座的萬向軸承內(nèi)，軸承座分別固定在行李艙前、后端骨架上。平衡桿則通過支架與行李艙門和行李艙骨架連接，平衡桿的長度為可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，在裝配時可適當(dāng)調(diào)節(jié)，可保證艙門開啟后與地面基本垂直。氣彈簧一端固定在連桿(彎臂)上，另一端固定在行李艙骨架上如圖1所示，這種安裝方式比較靈活，空間限制小。

常規(guī)手動平移式行李艙門的密封結(jié)構(gòu)有以下兩種結(jié)構(gòu)可供參考。第一種是密封止口焊接在艙體骨架上，然后將密封膠條安裝在止口上，其結(jié)構(gòu)如圖2所示;第二種是密封膠條裝在艙門上，在艙門門體骨架周邊焊接止口，然后將單氣泡密封膠條安裝在止口上，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。兩種密封結(jié)構(gòu)都是靠艙門關(guān)閉后氣彈簧產(chǎn)生向艙體內(nèi)部的壓力及門鎖的鎖緊力，壓縮單氣泡密封膠條使艙門與艙體密封。

1.2 常規(guī)手動平移式行李艙門開啟和關(guān)閉過程

艙門開啟的過程:用左手輕輕向外拉動艙門鎖外把手，使得門鎖鎖止脫開，然后用右手同時向外和向上拉動門鎖上方輔助拉手，此時平移機(jī)構(gòu)受到外部拉力，門體產(chǎn)生向外、向上運動的趨勢。當(dāng)達(dá)到氣彈簧向外伸出的臨界值時即可松手，后續(xù)則由氣彈簧向外推動，然后通過平衡桿約束，使得艙門向上舉升直至打開。

艙門關(guān)閉的過程:關(guān)閉艙門時，僅需用手拉住艙門鎖拉手向下用力，使得門體向下運動，平移機(jī)構(gòu)隨之受到外部壓力，向內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動，使得氣彈簧受到外部壓力，直至達(dá)到氣彈簧向內(nèi)壓縮的臨界值時即可松手。此時，艙門隨之關(guān)上，艙門鎖止鎖上。

平移式四連桿鉸鏈?zhǔn)古撻T打開以后，艙門整體向上擺到與車身側(cè)面平行并且下沿與艙門洞口上沿平齊的位置，相對于其他鉸鏈結(jié)構(gòu)(橡皮鉸鏈)的艙門，具有開啟度大，艙體接近性好，取放行李方便，而且艙門開啟時占用外部空間小的優(yōu)點。

2 氣動平移式行李艙門

2.1 氣動平移式行李艙門的組成

氣動平移式行李艙門是由兩套氣缸、氣動平移機(jī)構(gòu)、氣彈簧、鎖止機(jī)構(gòu)通過電磁感應(yīng)控制來實現(xiàn)艙門的開啟或關(guān)閉，其簡圖如圖4所示，兩套氣缸的作用分別是:一套是控制艙門的開啟或關(guān)閉，另一套是控制鎖止機(jī)構(gòu)的扣合或打開。此類行李艙門結(jié)構(gòu)可將行李艙單側(cè)做成整門，實現(xiàn)了自動控制功能，開啟或關(guān)閉可由遙控器或儀表臺上設(shè)有的自動開啟或關(guān)閉按鈕實現(xiàn)，為旅客取放行李節(jié)省了不少時間。艙門打開時，一般要與車身側(cè)圍外表面平行，這樣艙門才能實現(xiàn)自由開啟和關(guān)閉。另外，部分高檔車型艙門可采用鋁骨架、鋁蒙皮結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點:(1)質(zhì)量輕，可大大減輕車身自重;(2)抗腐蝕性好，且不用復(fù)雜的噴涂工藝［2］。

另氣動平移式行李艙門是通過主動氣缸自動通氣后的外力作用來實現(xiàn)自動開啟或關(guān)閉的。其通氣后的工作原理同常規(guī)手動平移式行李艙門基本相同，另不作介紹。此類氣動平移式行李艙門的結(jié)構(gòu)亮點在行李艙門中部增加了自動鎖止機(jī)構(gòu)，其位置需設(shè)計在行李艙門中上部，這主要是因為當(dāng)行李艙門處于最下端時，行李艙門受到行李艙門產(chǎn)生的重力矩、四連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的重力矩及氣彈簧力產(chǎn)生的推力矩［1］。若鎖止機(jī)構(gòu)位置靠下，當(dāng)行李艙門關(guān)閉時，就會出現(xiàn)行李艙門下沿已鎖緊而上沿仍然松動的現(xiàn)象。這種情況在試制中曾發(fā)生過，當(dāng)把鎖止機(jī)構(gòu)的高度重新調(diào)整后，上述現(xiàn)象就消除了。

2.2 氣動平移式行李艙門開啟、關(guān)閉原理

氣動平移式行李艙門控制系統(tǒng)的氣路布置如圖5所示。

當(dāng)電磁閥接收到開門信號，電磁閥P與A接通，B與R接通，儲氣筒氣源從P→A→管①→管②→管③→主動氣缸右側(cè)，氣源同時也到管④→小氣缸左側(cè);主動氣缸左側(cè)氣源從管⑦→管⑥→B→R排除，左側(cè)壓力消失。主動氣缸在右側(cè)氣源的推動下向左移動，齒條推動齒輪(齒輪與艙門旋轉(zhuǎn)軸用花鍵組合在一起)順時針轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)軸同時轉(zhuǎn)動，艙門慢慢打開，旋轉(zhuǎn)軸上的凸輪與機(jī)械閥分離，管⑧與管⑨斷開，管⑨與機(jī)械閥上的排氣口接通，小氣缸右側(cè)氣體排除，右端壓力消失，而氣源經(jīng)管④到達(dá)小氣缸左側(cè)，氣缸在氣源推動下向右移動，頂桿收縮，旋轉(zhuǎn)軸1順時針旋轉(zhuǎn)，艙門與艙體鎖止機(jī)構(gòu)取消。因為主動氣缸上設(shè)有開門、關(guān)門緩沖，小氣缸上未設(shè)，當(dāng)主動氣缸剛開門時，速度比較慢，當(dāng)凸輪觸動小氣缸工作，小氣缸在瞬間完成動作，故不影響主動氣缸工作。

當(dāng)電磁閥接收到關(guān)門信號，電磁閥P與B接通，A與R接通，儲氣筒氣源從P→B→管⑥→管⑦→主動氣缸左側(cè)，氣源同時也到管⑧;主動氣缸右側(cè)氣源從管③→管②→管①→A→R排除，右側(cè)壓力消失，小氣缸左側(cè)氣源經(jīng)管④→管②→管①→A→R排除。主動氣缸在左側(cè)氣源的推動下向右移動，齒條推動齒輪(齒輪與艙門旋轉(zhuǎn)軸用花鍵組合在一起)逆時針轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)軸同時轉(zhuǎn)動，艙門慢慢關(guān)閉。當(dāng)艙門快要關(guān)上時，旋轉(zhuǎn)軸上的凸輪與機(jī)械閥上的觸點開關(guān)結(jié)合，使管⑧與管⑨接通，小氣缸在氣源作用力下向左移動，頂桿伸長，旋轉(zhuǎn)軸逆時針旋轉(zhuǎn)，艙門上的鎖止機(jī)構(gòu)與艙體結(jié)合，鎖緊艙門。在氣動鎖止機(jī)構(gòu)作用下門與艙體之間接觸更好，密封性也更好。

采用氣動泵可實現(xiàn)自動控制功能，開啟或關(guān)閉艙門均可用遙控器或儀表臺上的翹板開關(guān)實現(xiàn)，使得操作更加簡單方便。

管路中還設(shè)有防夾裝置［3］，通過防夾壓力開關(guān)感知管⑤中壓力大小，判斷是否輸出信號給電磁閥，切換電磁閥P與A、B接通情況來實現(xiàn)防夾功能。

3 結(jié)束語

氣動平移式行李艙門除具有常規(guī)平移式四連桿艙門的優(yōu)點外，還具有比常規(guī)行李艙門操作更簡單、密封性能更好等優(yōu)點;但由于成本比較高，制作工藝相對比較復(fù)雜，目前僅用于各等級高檔客車上。目前，氣動平移式行李艙門已批量應(yīng)用于某公司出口香港的11.8 m、12 m旅游客車上，在運行兩年多時間以來，性能穩(wěn)定可靠，未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，客戶非常認(rèn)可。隨著人們對高品質(zhì)客車需求的增加，相信氣動平移式行李艙門將在客車上得到更加廣泛的應(yīng)用，也必將具有廣闊的市場前景。

【1】沈中華．平移式后發(fā)動機(jī)艙門四連桿的設(shè)計及附件選擇［J］．客車技術(shù)與研究，2007(3):32－33．

【2】劉惟信．汽車設(shè)計［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2001．

【3】GB 13094-2007客車結(jié)構(gòu)安全要求［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007．