公交客车前门结构改进设计.doc

公交客车前门结构改进设计郝守海 陈成海（东风汽车有限公司 商用车技术中心 客车部，湖北 武汉 430056）摘要针对EQ6730低地板公交客车前乘客门在试验、使用中出现的问题，提出多种方案进行对比分析，并最终确定满足客户需求的最优乘客门结构。关键词 公交车 外摆门 折叠门 旋转门 内摆门1. 引言EQ6730公交车是根据客户需求而开发的一种前置发动机公交车，造型新颖美观，得到市场的广泛认可，但在小批量生产后，客户反映前乘客门不尽人意，需要改善。设计初衷是为了保证整车外观的完整性，前门采用外摆门结构，这是在不影响外型的情况下采取的最好措施，也考虑到该车型用于城乡交通，前外摆门和后双内摆门已经可以满足客户的需要。但在试验和使用过程中却反映出了一些问题，主要有以下两点：（1） 外摆门泵下转臂在关门时，有夹伤乘客的隐患；（2） 外摆门摆动角度大，启闭时有升降锁紧过程，导致开关速度慢。为了改善这两点缺陷，需要在外摆门自身结构进行改善，同时也需要考虑从其他乘客门上寻找改良方案。2. 外摆门结构改进分析外摆门主要由门本体和门泵两部分组成，从结构简图（见图1）可以看出，门本体与门泵拐臂在A点铰接，与拉杆在B点铰接，而拉杆可以绕O2点转动，拐臂绕O1点旋转，通过拐臂的旋转带动乘客门启闭。通常情况下，O1、O2、A、B四点设计成一个平行四边形结构，这样在乘客门启闭过程中门本体作平移运动。有时为了控制运动间隙而让乘客门后端先摆出车外，需要拉杆长度O2B大于拐臂有效长度O1A，这样乘客门在开启过程中既做平动又做转动，开启后门本体基本可以与侧围平行。图1 外摆门结构简图外摆门在关闭状态下，其外侧与车身外侧面平齐，密封效果好、美观，近年来广泛用于中、高档公路客车上。但由于其外摆角度大，有升降锁紧过程，导致开启和关闭速度慢，影响乘客上下车，因此在公交车上很少使用。同时门泵下转臂安装位置低，在公交车上使用存在碰伤乘客的隐患。为了改善普通外摆门应用在公交车上的缺陷，可以考虑将门泵布置在门上方，而下转臂布置在一级踏步下方，这样就改善了转臂碰伤乘客的缺陷。同时顶置的门泵结构不具有升降锁紧功能，从而减少了乘客门启闭时间。但该结构也存在缺陷，一是锁止机构繁琐；二是下转臂布置在一级踏步下方，这对于本来裙边高度就低的城市公交车而言，会减小接近角，从而影响整车的通过性，因此该种结构多在机场摆渡车上使用。由此可知，外摆门结构不适用于城市公交车，需要从其他类型的乘客门结构上寻找改进方案。3. 乘客门改型分析国内公交车乘客门主要有折叠门、内旋转门和内摆门三类结构形式。下面针对该公交车分别进行分析，在分析中对该车前乘客门结构要求满足以下四点：（1） 充分保证乘客门的运动空间；（2） 保留投币箱；（3） 保证法规要求的通道宽度；（4） 尽量保留现有的外观造型。31 折叠门目前大多数轻型客车上仍采用折叠式乘客门结构，该结构车门为竖直钢板件，而客车侧围轮廓线是多样曲线，导致车门内陷而增加了客车的空气阻力，车门缝隙大，密封困难，容易漏尘，从而影响乘坐舒适性，而且折叠门无防夹功能，对制作工艺要求严格，因此该种乘客门结构多用于低档轻型客车。图2 折叠门布置简图折叠门结构主要有气动门泵、主动门和从动门三部分组成（见图2），气动门泵推拉主动门使其绕门轴作旋转运动，而主动门又与从动门铰接关联，从而推动从动门完成启闭运动。从运动轨迹线可以看出，在开启状态，折叠门需要占用二级踏步的空间，而受发动机影响，二级踏步上的投币箱无法再向车内移动，只能向车后移动（见图2箭头所示），这将严重影响上车通道。同时，因为该车采用组合式前大灯，而且位置偏高，导致气动门泵无法安装。通过分析发现，折叠门无法满足前三点设计要求，因此该方案无法实施。32 内旋转式乘客门内旋转式乘客门在老式公交车上采用的较多，门外板与侧围外板齐平，对整车外观影响小。但由于采用内旋转式乘客门存在车内美观性差，车门关闭时限位困难，密封不严等问题，如今在城市公交车上已经很少使用。通道图3 单内旋转门布置简图内旋转式乘客门门泵的下转轴布置在二级踏步下方，上转轴支座固定在顶盖上。在启闭过程中，门泵推动下转臂绕转轴转动，从而带动乘客门绕转轴旋转。根据乘客门门板个数不同，可将内旋转式乘客门分为单内旋转门和双内旋转门。单内旋转门多用于公交车前门，从布置简图（见图3）可以看出，采用单旋转门，要将旋转轴（O点）布置在二级踏步下方，则门开启时门板与发动机罩干涉。而且在门开启过程中，乘客门绕O点旋转90度左右，从门前端的运动轨迹圆弧可以看出仪表台会限制乘客门的运动，此缺陷在门宽减小的情况下，也无法改善。单内旋转门适用于门宽大于0.8米的乘客门，且需要足够的门内旋转空间。双内旋转门面临单内旋转门同样的问题，适应于门宽大于1.2米的乘客门。通过分析发现，内旋转门无法满足前三点设计要求，因此该方案无法实施。33 内摆门内摆门由门板、门泵本体、转轴及上下转臂等组成，主要分为两类，即单扇内摆门和双扇内摆门，前者受门宽限制多用于公交车前乘客门，而后者开度大，多用于公交车后乘客门。内摆门具有开度大，有效通道宽，乘客上下车方便、快捷等优点，而且内摆门内侧可以安装上下车扶手，便于乘客上下车时抓扶，因此现在城市公交车多采用内摆式乘客门。中间转轴下转轴上转轴图4 三段轴式单内摆门图5 单内摆门运动轨迹图内摆式乘客门相对于外摆门而言，外形比较单一。为了改善前乘客门门板侧边曲线，可以采用三段轴式结构的内摆门（见图4），即门泵转轴由三段转轴组成，上下两根转轴竖向布置，中间转轴采用万向节机构与上下转轴连接，用于将上转轴的转动传递给下转轴，从而实现上下转轴同转。三段轴式内摆门结构有一个缺陷，就是门板下部分曲线必须竖直，不能弯曲过大。331 单内摆门普通单内摆门只有一根转轴，开门时门泵转柱带动上下转臂作旋转运动，由于门后端受导向轮的运动限制摆向车外，而门前端向车内摆动。从内摆门开门轨迹（见图5）可以看出，内摆门的主要运动空间在门泵立柱一侧，而且不占用门泵立柱前部空间，相对于内旋转门更便于布置。由于内摆门转臂主要布置在门上下两端，不存在转臂碰伤乘客的缺陷。对前置发动机的公交车而言，由于单内摆门门板过宽，需要占用二级踏步空间，导致投币箱无法安装。由于单扇内摆门无法满足前三点设计要求，因此该方案无法实施。332 双扇内摆门双扇内摆门主要用在公交车后门，尚未在前门上使用，考虑到该结构受门洞宽度限制小，可以尝试用于前门。双扇内摆门多是前后门板相同宽度，通过设计发现（见图6），两扇门板均可布置在一级踏步上，无需占用二级踏步空间，其运动轨迹不受其他部件影响，同时门开度也符合法规要求。但门开启时，后门板与发动机罩之间距离略微偏小，通道空间无法满足法规要求。前门板后门板图6 等宽双扇内摆门布置图图7 不等宽双扇内摆门布置图经分析发现内摆门摆向车内的宽度可以通过上下转臂的长度来调节，而且门泵对两扇门板单独控制，门板之间互不影响，因此可以采用门板不等宽内摆门结构来改善通道偏窄的问题。从不等宽内摆门布置图（见图7）发现，后门板与二级踏步台阶之间距离为96mm，比等宽双扇内摆门大50mm，通道宽度达到法规要求。由此可见，不等宽双内摆门满足前三个设计要求，相对于外摆门，双内摆门对整车外观有一定的影响（见图8），失去了前乘客门的原有造型曲线，而且需要在门前侧增加一个玻璃窗，用于改善视野，减少右前立柱盲区。但双内摆门不存在转臂碰伤乘客的隐患，而且启闭速度远快于外摆门，更便于乘客上下车。图8 改后整车外形图4. 总结经过多个方案比较分析，对于发动机前置的小公交而言，不等宽双内摆门方案比较理想，它摆脱了原外板门的复