城市客车顶部吊装电器中心柜的开发

方 超， 弓引花， 聂方军

(金龙联合汽车工业(苏州)有限公司， 江苏 苏州 215026)

为了满足乘客舒适、安全、智能、环保的出行要求，城市客车上装配了越来越多的电子设备，电器设备中心柜也越做越大，乘客的乘坐空间以及电器设备的检修便利性也越来越被关注[1]。本文分析城市客车电器中心柜两种常规安装方式存在的问题，并提出解决方案。

1 目前城市客车电器中心柜安装方式弊端

目前城市客车上电器中心柜常规的两种布置方式是：嵌入驾驶员包围后部和安装在前轮罩上[2]。

1.1 嵌入驾驶员包围后部

此种布置方式如图1所示，主要存在问题如下：电器中心柜结构方面，安装电器元件、插件以及线束之后的电器板会有一定的厚度(如我司某型城市客车电器中心柜厚度为200 mm)，驾驶员包围前部需留出驾驶员椅前后移动及靠背角度调节的最大空间，从而嵌入有电器中心柜的驾驶员包围相比普通的驾驶员包围侵占后部空间更多。

图1 驾驶员包围后部电器柜

为了安装这种布置方式的电器中心柜，其后面轮罩前部失去了一个单人座椅的安装空间；由于电器中心柜后部靠近前轮轮罩，可供检修操作的空间也受到影响。这种布置方式会导致出现侵占乘用空间、检修操作不便利等弊端。

1.2 安装在前轮罩上方

此种布置方式如图2所示，主要存在问题如下：电器中心柜为独立的钣金结构箱子安装在前轮罩之上，有单独锁止机构并配有钥匙。检修电器元件时虽有足够的操作空间，可满足检修便利性，但侵入乘用空间更多，完全失去一个单人座椅的布置，且随着电器元件的增多，电器中心柜的体积将增大，而且电器中心柜为钣金结构且外露，车内美观度受影响[3]。

图2 轮罩上方电器柜

2 改进布置及优化

针对上述两种布置方式的弊端，国内外越来越多的城市客车已开始采用顶部吊装电器中心柜的安装布置方式。顶部吊装电器中心柜具有占用顶部闲置空间、启闭稳定、检修方便、增大乘坐空间等特性[4]，目前在我司城市客车中已经成为主流布置方式。

2.1 顶部吊装电器中心柜工作原理

顶部吊装电器中心柜的主要组成部分包括：本体骨架、翻转铰链、气弹簧、碰锁机构、电器中心柜、外部装饰板[5]。如图3 所示。

图3 吊装电器中心柜

电器中心柜骨架顶端设置有2个L型顶部固定支架并预留有固定孔和定位孔，且与车身骨架焊接，既能保证电气中心柜安装的精度，又能保证其稳定性。

电器中心柜与电器柜骨架之间通过2个翻转铰链铰接，实现翻转启闭。电器中心柜关闭时，气弹簧处于伸长状态；开启后，气弹簧处于压缩状态。在启闭过程中，气弹簧的力始终克服电器中心柜的重力，以达到操作者在启闭电器中心柜时省力。电器中心柜外部装饰板可延续内饰设计风格，提升内饰品质。

为了保证行驶过程中电器中心柜的稳定性，锁止机构选用两级锁止的碰锁机构，外部通过钥匙锁止，以防止误开。由于二级锁止后，锁机与锁座之间会有间隙，行驶过程中上下抖动产生异响，因此增加缓冲装置，二级锁止后，缓冲装置被压缩，抵消锁机与锁座之间的间隙[6]。为防止碰锁机构二级未锁止，造成安全隐患，增加微动报警开关，且驾驶员侧有信号灯提醒，以提高安全性。

2.2 气弹簧的布置及力值的计算

为保证电器中心柜能顺畅地启闭，需对电器中心柜旋转中心以及转臂进行合理的布置和计算，其中气弹簧的布置和计算是关键[7]。

2.2.1 气弹簧的布置

合理利用电器中心柜顶部与前顶骨架之间的空间，布置气弹簧的固定支座的中心及转臂旋转中心。转臂旋转中心轴线需尽量靠近电器中心柜骨架的后下部，以此来增加旋转半径，使得电器中心柜向下打开旋转时，其外装饰板与前顶互不干涉[5]。气弹簧及翻转铰链布置如图4所示。

图4 电器中心柜气弹簧及翻转铰链的布置

其中气弹簧的上固定点随翻转铰链的旋转而变动，下固定点在电器中心柜骨架上，固定不动，并且上固定点要高于下固定点。电器中心柜的启闭角度α在60°～0°。以达到通过气弹簧的压缩或伸长使铰链旋转传导力对电器中心柜进行开启或关闭，同时增加限位装置以防止电器中心柜在开闭过程中超过气弹簧的工作死点。电器中心柜完全开启后，气弹簧未外露出电器中心柜骨架，不占用下翻外露的检修空间[8]。

2.2.2 气弹簧力值的计算

1) 电器中心柜在开启过程中，铰链使气弹簧由伸长状态向压缩状态转变，开启过程的任意位置都处于受力平衡状态，平衡公式见式(1)，操作者只需施加很小的力打破原受力平衡状态便可将电器中心柜旋转开启直至最大角度。

F·R1=G·(R+S)

(1)

式中：F为气弹簧力；G为电器中心柜重力；R为铰链旋转半径；S为电器中心柜重心点到旋转点中心距离；R1为气弹簧力臂[9]。

2) 同样，电器中心柜在关闭的过程中，气弹簧旋转铰链使气弹簧由压缩状态向伸长状态转变，此时操作者只需施加很小的向上力，克服电器中心柜重力矩，打破原受力平衡状态，直至完全关闭。在关闭过程中，随时撤销人力，电器中心柜可在α内任意角度保持平衡。

3) 可通过公式F=G·(R+S)·1.25来计算出气弹簧力值，选择合适的气弹簧，其中1.25是适当的放大系数。

3 结束语

本文介绍的公司新开发的吊装电器中心柜，操作便捷省力、结构安全稳定，在检修便利性及增大乘用空间上效果明显，还可根据前顶内饰风格自由调整电气中心柜的布置方式，将广泛应用于城市客车的整体设计。