纯电公交侧舱门设计

文/王俊杰 谢 龙 张亮亮（安徽安凯汽车股份有限公司）

随着近几年新能源汽车的普及及城乡公交发展，公交市场份额越来越大，而舱门作为公交整车车身的一部分，其结构强度、密封性和使用方便性对整车性能有着很大的影响。本文介绍纯电动公交车侧舱门各部件的选用及舱门的设计思路。

一、铰链的选用

公交舱门铰链主要分为销轴铰链、合页铰链和橡胶铰链[1]。

1.销轴铰链

销轴铰链本身无旋转部分，结构包括底座、销轴和轴套，如图1 所示。底座部分用螺栓装在车身上，舱门本体通过轴套与销轴链接，通过圆柱形的轴套与销轴相互运动带动舱门绕销轴旋转。这种铰链结构简单可靠，成本低，安装方便，公交侧舱门主要选用此种铰链。

图1 销轴铰链示意图

2.合页铰链

合页铰链由舱门连接副、车身连接副和限位块三部分组成，本体可做旋转运动，如图2 所示。安装时先将舱门连接副与舱门用螺栓连接，然后再通过车架架起舱门螺栓安装在车身上。合页铰链结构稍显复杂，但合页铰链舱门的开启角度大，结构可靠且可以通过限位块限位。由于占用车身Y方向空间较大，故舱内空间大底架面高的公交车可以选用。

图2 合页铰链示意图

3.橡胶铰链

橡胶铰链结构复杂，包括用自攻螺钉与骨架连接的上导轨、起柔性连接作用的橡胶件及通过铆接加自攻螺钉连接方式与舱门本体连接的下导轨，如图3 所示。它是利用橡胶的弹性特性实现舱门的连接与旋转，与销轴铰链和合页铰链相比，橡胶铰链拥有极好的密封性能，使用橡胶铰链的舱门上部不会进水，且看上去像是加了装饰条，比较美观。但铰链成本很高，且橡胶材料容易老化，长时间承受舱门的重力铰链易变形，可靠性差，一般用在各舱门都比较小且对密封性要求高的公交车上。

图3 橡胶铰链示意图

二、舱门本体的选用

1.舱门材料

舱门本体按照材料主要分为三种：铁质舱门、铝质舱门和玻璃钢舱门。铁质舱门的造价最低，一般采用铁皮在内部作加强筋，舱门易生锈且重量大；玻璃钢舱门的价格比较适中，结构之间采用铆接或者粘接的方式，加工工艺比较复杂，生产周期较长，一般也不使用；铝质舱门重量最轻，一般采用5 系铝合金加工舱门本体，用6 系铝合金矩管加工闭环强度件，相互之间采用焊接的方式，舱门强度可靠且不会生锈。目前铝质舱门的工艺材料已经比较成熟，成本也下降很多，公交舱门基本选用铝质舱门。

2.舱门开启方式

客车行李舱采用平移舱门较多，而公交舱门的结构简单，舱门上部空间较小，一般上部是厚度40 mm 的腰梁，且公交车无需存取行李，所以一般使用翻转舱门，结构简单成本较低。

三、密封设计

由于纯电公交舱内有各种高压部件，一旦舱门进水容易导致高压器件功能丧失，甚至有短路风险，因此对舱门的密封性要求很高，除了橡胶铰链舱门上部不需要密封条，其他铰链舱门都是在舱门四周加一整圈的密封条，还需要在上部铰链处再贴一层单泡粘接胶条贴合舱门上部增加密封性。舱门一周的密封条要求弹性好、效果可靠且具有良好的温度适应性，如在低温时仍有弹性无裂纹，所以一般选用添加丁基密封层的双泡龙骨胶条。

为增加电池处舱门的进风，可在舱门上对应电池处开格栅，然后包裹一层1 mm 的铝合金罩子在格栅处，上端面开口让风进出，上端面需超过格栅最上端50 mm，以保证舱门在增加进风的同时不会进水。

四、舱门本体的设计思路

首先根据需要的安装空间及骨架底架，加上舱门与骨架的间隙5～7 mm，确定舱门的外框大小；然后根据舱门的实际作用选取舱门的结构形式，如散热需开格栅，格栅的大小根据内部所需散热部件实际需求选取，如有对应充电口则需在相应位置开充电口小门。舱门需四角垂直、美观大方，根据强度要求布置加强筋。与车身骨架的设计一样，舱门加强筋的设计也需要满足对齐原则，即“封闭环设计”。加强筋各处应从上到下竖直对齐，保证力流传递的连续性，而与车身骨架设计不同的是，舱门上的承载力并不大，因此一般不用额外加斜撑分流。舱门本体在设计完成后需进一步核对舱门的各个部分是否与车内的部件干涉，舱门开启后车舱内部件安装是否与锁支架、气弹簧干涉等。公交车舱门设计与客运车舱门设计思路不同，公交车一般采用全承载结构，舱门需依托上部的骨架（一般为腰梁）进行安装固定，舱门上部的具体结构需根据铰链的结构形式与防水性能综合考虑确定，由于骨架做不到舱门边缘，因此一种垫板与骨架结合的型材可用在边梁处，整体结构的舱门骨架强度更好，图4 就是一种使用销轴铰链并且对齐竖直设计的密封舱门。

图4 一种密封舱门示意图

五、气弹簧的选用

气弹簧有B-B、B-O、L-L、B-L等多种连接方式，而球头气弹簧拥有良好的力学适应性、结构调整性、安装方便性，故现公交客车舱门一般只选用B-B、B-O的气弹簧。气弹簧力值及行程需根据舱门的重量、气弹簧安装点的位置、舱门开启的角度进行选择。作为只有气弹簧支撑的舱门，气弹簧力值的选择十分重要，气弹簧力值过大会导致在关门时十分困难，气弹簧力值过小会使气弹簧在撑开门时过“软”，甚至都不能完全撑开到行程位置。

还有一种节省成本的支撑形式是采用机械撑杆，在不大的舱门上可以用单个机械撑杆代替双气弹簧，一般使用结构强度好的圆柱截面撑杆，缺点是需要手工操作将撑杆放置在撑杆支架上，因此在开启时需要专人将门推起来然后才能撑上机械撑杆，关门时需手工将撑杆拿下来然后才能关上门，操作人性化较差。

六、锁具选用

锁具可选择的种类很多，如行李舱门锁、碰锁、弹簧锁、旋钮锁、三角锁、条形杠杆锁等，由于纯电公交舱门不需要经常开启，考虑密封性与经济性，一般多采用条形杠杆锁、三角锁，也可根据供应链厂家及客户的需求进行适应性选择。

七、结语

纯电公交舱门的设计涉及多个方面，随着科技的进步，设计开发水平也日益完善。设计一款结构简单、通用性强、成本低、强度及密封性好的舱门是设计人员不懈的追求。