純電公交側(cè)艙門設(shè)計

文/王俊杰 謝 龍 張亮亮（安徽安凱汽車股份有限公司）

隨著近幾年新能源汽車的普及及城鄉(xiāng)公交發(fā)展，公交市場份額越來越大，而艙門作為公交整車車身的一部分，其結(jié)構(gòu)強度、密封性和使用方便性對整車性能有著很大的影響。本文介紹純電動公交車側(cè)艙門各部件的選用及艙門的設(shè)計思路。

一、鉸鏈的選用

公交艙門鉸鏈主要分為銷軸鉸鏈、合頁鉸鏈和橡膠鉸鏈[1]。

1.銷軸鉸鏈

銷軸鉸鏈本身無旋轉(zhuǎn)部分，結(jié)構(gòu)包括底座、銷軸和軸套，如圖1 所示。底座部分用螺栓裝在車身上，艙門本體通過軸套與銷軸鏈接，通過圓柱形的軸套與銷軸相互運動帶動艙門繞銷軸旋轉(zhuǎn)。這種鉸鏈結(jié)構(gòu)簡單可靠，成本低，安裝方便，公交側(cè)艙門主要選用此種鉸鏈。

圖1 銷軸鉸鏈?zhǔn)疽鈭D

2.合頁鉸鏈

合頁鉸鏈由艙門連接副、車身連接副和限位塊三部分組成，本體可做旋轉(zhuǎn)運動，如圖2 所示。安裝時先將艙門連接副與艙門用螺栓連接，然后再通過車架架起艙門螺栓安裝在車身上。合頁鉸鏈結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，但合頁鉸鏈艙門的開啟角度大，結(jié)構(gòu)可靠且可以通過限位塊限位。由于占用車身Y方向空間較大，故艙內(nèi)空間大底架面高的公交車可以選用。

圖2 合頁鉸鏈?zhǔn)疽鈭D

3.橡膠鉸鏈

橡膠鉸鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括用自攻螺釘與骨架連接的上導(dǎo)軌、起柔性連接作用的橡膠件及通過鉚接加自攻螺釘連接方式與艙門本體連接的下導(dǎo)軌，如圖3 所示。它是利用橡膠的彈性特性實現(xiàn)艙門的連接與旋轉(zhuǎn)，與銷軸鉸鏈和合頁鉸鏈相比，橡膠鉸鏈擁有極好的密封性能，使用橡膠鉸鏈的艙門上部不會進水，且看上去像是加了裝飾條，比較美觀。但鉸鏈成本很高，且橡膠材料容易老化，長時間承受艙門的重力鉸鏈易變形，可靠性差，一般用在各艙門都比較小且對密封性要求高的公交車上。

圖3 橡膠鉸鏈?zhǔn)疽鈭D

二、艙門本體的選用

1.艙門材料

艙門本體按照材料主要分為三種：鐵質(zhì)艙門、鋁質(zhì)艙門和玻璃鋼艙門。鐵質(zhì)艙門的造價最低，一般采用鐵皮在內(nèi)部作加強筋，艙門易生銹且重量大；玻璃鋼艙門的價格比較適中，結(jié)構(gòu)之間采用鉚接或者粘接的方式，加工工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長，一般也不使用；鋁質(zhì)艙門重量最輕，一般采用5 系鋁合金加工艙門本體，用6 系鋁合金矩管加工閉環(huán)強度件，相互之間采用焊接的方式，艙門強度可靠且不會生銹。目前鋁質(zhì)艙門的工藝材料已經(jīng)比較成熟，成本也下降很多，公交艙門基本選用鋁質(zhì)艙門。

2.艙門開啟方式

客車行李艙采用平移艙門較多，而公交艙門的結(jié)構(gòu)簡單，艙門上部空間較小，一般上部是厚度40 mm 的腰梁，且公交車無需存取行李，所以一般使用翻轉(zhuǎn)艙門，結(jié)構(gòu)簡單成本較低。

三、密封設(shè)計

由于純電公交艙內(nèi)有各種高壓部件，一旦艙門進水容易導(dǎo)致高壓器件功能喪失，甚至有短路風(fēng)險，因此對艙門的密封性要求很高，除了橡膠鉸鏈艙門上部不需要密封條，其他鉸鏈艙門都是在艙門四周加一整圈的密封條，還需要在上部鉸鏈處再貼一層單泡粘接膠條貼合艙門上部增加密封性。艙門一周的密封條要求彈性好、效果可靠且具有良好的溫度適應(yīng)性，如在低溫時仍有彈性無裂紋，所以一般選用添加丁基密封層的雙泡龍骨膠條。

為增加電池處艙門的進風(fēng)，可在艙門上對應(yīng)電池處開格柵，然后包裹一層1 mm 的鋁合金罩子在格柵處，上端面開口讓風(fēng)進出，上端面需超過格柵最上端50 mm，以保證艙門在增加進風(fēng)的同時不會進水。

四、艙門本體的設(shè)計思路

首先根據(jù)需要的安裝空間及骨架底架，加上艙門與骨架的間隙5～7 mm，確定艙門的外框大?。蝗缓蟾鶕?jù)艙門的實際作用選取艙門的結(jié)構(gòu)形式，如散熱需開格柵，格柵的大小根據(jù)內(nèi)部所需散熱部件實際需求選取，如有對應(yīng)充電口則需在相應(yīng)位置開充電口小門。艙門需四角垂直、美觀大方，根據(jù)強度要求布置加強筋。與車身骨架的設(shè)計一樣，艙門加強筋的設(shè)計也需要滿足對齊原則，即“封閉環(huán)設(shè)計”。加強筋各處應(yīng)從上到下豎直對齊，保證力流傳遞的連續(xù)性，而與車身骨架設(shè)計不同的是，艙門上的承載力并不大，因此一般不用額外加斜撐分流。艙門本體在設(shè)計完成后需進一步核對艙門的各個部分是否與車內(nèi)的部件干涉，艙門開啟后車艙內(nèi)部件安裝是否與鎖支架、氣彈簧干涉等。公交車艙門設(shè)計與客運車艙門設(shè)計思路不同，公交車一般采用全承載結(jié)構(gòu)，艙門需依托上部的骨架（一般為腰梁）進行安裝固定，艙門上部的具體結(jié)構(gòu)需根據(jù)鉸鏈的結(jié)構(gòu)形式與防水性能綜合考慮確定，由于骨架做不到艙門邊緣，因此一種墊板與骨架結(jié)合的型材可用在邊梁處，整體結(jié)構(gòu)的艙門骨架強度更好，圖4 就是一種使用銷軸鉸鏈并且對齊豎直設(shè)計的密封艙門。

圖4 一種密封艙門示意圖

五、氣彈簧的選用

氣彈簧有B-B、B-O、L-L、B-L等多種連接方式，而球頭氣彈簧擁有良好的力學(xué)適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)調(diào)整性、安裝方便性，故現(xiàn)公交客車艙門一般只選用B-B、B-O的氣彈簧。氣彈簧力值及行程需根據(jù)艙門的重量、氣彈簧安裝點的位置、艙門開啟的角度進行選擇。作為只有氣彈簧支撐的艙門，氣彈簧力值的選擇十分重要，氣彈簧力值過大會導(dǎo)致在關(guān)門時十分困難，氣彈簧力值過小會使氣彈簧在撐開門時過“軟”，甚至都不能完全撐開到行程位置。

還有一種節(jié)省成本的支撐形式是采用機械撐桿，在不大的艙門上可以用單個機械撐桿代替雙氣彈簧，一般使用結(jié)構(gòu)強度好的圓柱截面撐桿，缺點是需要手工操作將撐桿放置在撐桿支架上，因此在開啟時需要專人將門推起來然后才能撐上機械撐桿，關(guān)門時需手工將撐桿拿下來然后才能關(guān)上門，操作人性化較差。

六、鎖具選用

鎖具可選擇的種類很多，如行李艙門鎖、碰鎖、彈簧鎖、旋鈕鎖、三角鎖、條形杠桿鎖等，由于純電公交艙門不需要經(jīng)常開啟，考慮密封性與經(jīng)濟性，一般多采用條形杠桿鎖、三角鎖，也可根據(jù)供應(yīng)鏈廠家及客戶的需求進行適應(yīng)性選擇。

七、結(jié)語

純電公交艙門的設(shè)計涉及多個方面，隨著科技的進步，設(shè)計開發(fā)水平也日益完善。設(shè)計一款結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、成本低、強度及密封性好的艙門是設(shè)計人員不懈的追求。