客车推拉式玻璃顶窗的结构设计及安装

2021-10-27钱汝怀

客车技术与研究 2021年5期

钱汝怀

(江西凯马百路佳客车有限公司，南昌 330013)

随着中国客车技术的不断发展，越来越多的中国客车出口到世界各地。由于各个国家的文化背景、产品法规及使用环境等因素不同，客车在设计、生产上需满足各种多元化的需求。根据国外客户的要求，我司开发了一款顶盖上安装玻璃推拉窗[1]的双层城市客车。相对于国内传统的封闭式玻璃顶窗，此玻璃顶窗可通过推拉实现开启和关闭，在开启时客车顶部实现全景式无遮挡视野。本文详细介绍此顶窗结构的设计及安装方案。

1 推拉式玻璃顶窗的结构设计

1.1 设计原则

1) 应有足够的强度[2]。在车辆行驶过程中，不会由于车辆的扭转、弯曲变形等因素导致顶窗变形、断裂。

2) 应有相应的防水和排水系统[3]。

3) 启闭应简易轻便。采用手动推拉，顶窗各个零件之间在联动时不会由于自身重量及卡滞等原因导致推拉困难。

4) 各零件及其之间应该有减振，防止车辆使用过程中出现异响[4]。

5) 在打开和关闭状态下，应有相应的机构保证顶窗不会由于车辆在行驶过程中的振动、加速和刹车导致顶窗自行滑动，保证车内人员的安全。

6) 需考虑车内通道及乘员的空间尺寸，并满足相应的法规要求[5-7]。

1.2 推拉式玻璃顶窗的组成

推拉式玻璃顶窗主要由玻璃顶窗(含玻璃、顶窗框架)、滑槽、流水槽及限位槽等组成[8]，如图1所示(为关闭状态)。其中，顶窗框架由顶窗纵向型材和横向推拉型材等组成，主要用于顶窗玻璃的固定。

1—最下层推拉顶窗； 2、3、4—联动顶窗；5—最上层固定顶窗； 6—滑槽； 7—流水槽；8—限位槽； 9—搭扣； 10—拉手。

1.3 顶窗开启和关闭原理

顶窗的启闭采用多个顶窗之间的联动实现。一般来说，为保证顶窗在开启状态下能有更大的全景式视野区域，会采用叠加式顶窗的设计。但为了能够达到顶窗手动启闭时的便捷性，就需考虑在手动推拉某一个特定顶窗时，能够联动其他顶窗移动，从而实现只需手动推拉一个顶窗便可启闭所有可移动顶窗的功能。

1) 顶窗开启原理如图2所示：当需要打开顶窗时，按图中箭头方向推动1号顶窗,当1号顶窗滑动到一定距离后，1号顶窗开始推动2号顶窗联动，同理2号顶窗推动3号顶窗，3号顶窗推动4号顶窗，最终所有顶窗达到图2中c)项的状态，实现整个顶窗的开启。

图2 顶窗开启原理图

2) 顶窗关闭原理如图3所示：当需要关闭顶窗时，按图中箭头方向拉动1号顶窗,当1号顶窗滑动到一定距离后，1号顶窗开始拉动2号顶窗联动，同理2号顶窗拉动3号顶窗，3号顶窗拉动4号顶窗，最终所有顶窗达到图3中c)项的状态，实现整个顶窗的关闭。

图3 顶窗关闭原理图

1.4 顶窗移动机构的设计

各顶窗采用滚轮安装在相应铝合金槽中滑动方式启闭，这样可以有效减少顶窗在滑动过程中的摩擦阻力；而铝合金滑槽可以有效保证滚轮在滑动过程中直线行驶，避免在滑动时扭曲卡顿。

1.5 顶窗密封及排水设计

1) 顶窗密封设计主要在顶窗与顶窗的联动对接处，在顶窗关闭时，顶窗与顶窗的推拉型材会在车身X方向[6]互相受力并压紧密封胶条[9]，如图4所示，从而外部的水无法从顶窗对接处进入，起到防水作用[3]。

图4 顶窗密封结构图

2) 顶窗排水设计主要在顶窗的两侧，在顶窗关闭时，外部的水从顶窗的两侧流出，并进入到流水槽中，如图5所示。L表示图4中顶窗间密封胶条在车身Y方向[6]的宽度，L1表示左右两侧流水槽的最小间距，在设计时需保证L>L1，如此才可保证水在流动过程中都能进入到流水槽中。

图5 顶窗排水示意图

1.6 顶窗减振限位设计

为了能够满足车内噪声限值的标准要求[4]，顶窗在开启和关闭状态下，应考虑减少车辆行驶过程的振动噪声，故需要设计减振限位结构。

首先，由于顶窗框架采用铝合金型材[2]制作，各个顶窗在滑动或者静止时，如果不设置相应的减振结构，会出现金属之间的碰撞噪声，故在一顶窗推动或者拉动另一顶窗时，其接触面采用图4中的密封胶条来减少其接触的碰撞噪声。

其次，在顶窗打开或关闭状态下，顶窗框架推拉型材凹槽与前后限位槽型材凸台进行配合，从而减少振动产生的噪声。如图6所示。

图6 顶窗限位结构图

1.7 顶窗锁止的设计

锁止装置的作用主要是将顶窗进行固定，确保顶窗不会由于车辆的移动、加速或刹车导致自行滑动。同时，将顶窗固定后，也能有效降低顶窗振动，减少车内噪声。

由于各个顶窗之间采用联动操作，故锁止装置只需安装在图1中的最下层推拉顶窗上即可，这样可以简化顶窗的启闭流程。锁止装置主要由4个高强度不锈钢搭扣组成，在推拉顶窗左右两侧各安装两个，如图7所示，将搭扣的扣体和扣板采用不锈钢铆钉[10]分别固定到顶窗框架和流水槽型材上。

图7 搭扣安装固定示意图

2 推拉式玻璃顶窗的安装流程

1) 将滑槽型材(图1中的件6)的安装卡口放置到顶盖骨架上对应的位置；抬起滑槽型材的一端，将所有顶窗安装到滑槽型材对应的导槽内。

2) 将上述滑槽型材用固定胶与顶盖骨架粘接；同时，移动最下层推拉顶窗(图1中的件1)，保证所有顶窗能够正常滑动并有联动功能。如在移动时有卡顿等现象，可在胶固化之前适当调整滑槽型材，直到顶窗能够正常移动。待固定滑槽型材的胶固化后，将限位槽型材(图1中的件8)用固定胶与顶盖骨架粘接；同时，将顶窗分别移动到开启与关闭状态，确保在启闭状态下各个顶窗推拉型材横向凹槽均能与限位槽型材凸台卡住(图6),如有偏差，可在粘接胶未固化之前适当调整限位槽型材，保证配合到位。

3) 将最上层固定顶窗(图1中的件5)用固定胶与滑槽型材6和限位槽型材8粘接固定。

4) 安装流水槽型材(图1中的件7)。流水槽型材上表面与滑槽型材6粘接固定，立面与车身骨架粘接固定。特别需要注意的是，流水槽型材7与滑槽型材6的对接缝需要用密封胶进行密封，以避免水通过接缝渗入到风道内。

5) 待所有粘接胶固化后，将顶窗移动到开启状态，然后固定搭扣的扣体和扣板；再将顶窗移动到关闭状态，配合已在顶窗框架上固定的搭扣扣体位置后在流水槽型材上固定扣板，以确保无论顶窗是开启或关闭状态，均能可靠锁止。