一种自适应路面扫刷系统的制作方法

本实用新型属于清扫车领域，具体涉及一种自适应路面扫刷系统。

背景技术：

随着城市道路清扫作业机械化程度不断提高，各种清扫类车辆不断出现在城市街道上，清扫车是所有环卫车辆适用性最为普遍的保洁类专用车，包括扫路车和洗扫车。清扫车集扫、吸、洗功能，广泛应用于城市主干道、公共社区、广场等保洁作业，也是行业市场占比最高的一类环卫车辆。国内现有产品主要通过安装于车辆两侧的盘式扫刷对垃圾进行清扫聚集，扫刷机构是清扫车的关键作业装置，直接影响作业效果和效率，扫刷机构的结构形式大多依据液压驱动进行设计。液压不可压缩性使得扫刷作业过程中无法自动调节扫刷状态，除非增加各种限位装置，或者传感器，例如增加避障装置如专利cn110952487a一种扫路机防撞扫刷机构及扫路机所公开的结构。但是实现扫刷避障，势必增加了机构的复杂性。另外液压受温度影响大、控制系统成本高，无法和气动驱动相媲美。目前的扫刷机构很少考虑系统泄露造成的机构自重下落，如果刷丝长时间压在地面上，造成的变形将无法恢复，影响清扫效果或直接报废。

扫刷对地面的接触状态直接影响作业效果，为了保证扫刷可以良好地清扫路面，需要扫刷作业过程中始终与路面保持稳定的接触状态。扫刷是最大的日常损耗件，随日常清扫作业而不断磨损，另外路面的状况复杂多变，都影响扫刷与地面的接触状态。需要操作者根据接触状态的变化调整扫刷与地面的接触深度，维护工作量大直接影响工作效率，并且无法在作业中对扫刷进行实时调节。

技术实现要素：

本实用新型提供一种满足扫刷作业过程自动适应路面的变化保持稳定的触地状态，又能将扫刷上升复位后对其锁止，防止气路泄露时扫刷下落的自适应路面扫刷系统。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种自适应路面扫刷系统，包括转动设置在车体上的连杆，连杆另一端连接扫盘，车体与连杆之间铰接提升气缸，提升气缸一端可选择的通气源或者大气、通气源时扫盘上升；提升气缸另一端通大气、扫盘依靠自重下降。

提升气缸一端连接梭阀出气口，梭阀的两个进气口一个连接第一电磁阀、另一个连接调压阀；第一电磁阀和调压阀都连接气源；提升气缸另一端连接大气。

车体上设置转动的吊钩，吊钩被车体上设置的单向气缸驱动上下转动从而勾住连杆或者放开连杆；单向气缸一端通过第二电磁阀可选择的通气源或者大气，单向气缸另一端自动推出；单向气缸连通气源时，吊钩放开连杆。

第一电磁阀是二位三通电磁阀或者二位五通电磁阀。

第二电磁阀是二位三通电磁阀或者二位五通电磁阀。

本实用新型的有益效果是：本专利中提升扫刷的提升气缸一端通过电磁阀选择的连接气源或者大气，另一端直接连接大气。在工作状态下，提升气缸连通大气，扫盘因为重力下降接触地面；遇到障碍物时，扫刷变形，提升气缸受力缩短，扫刷被抬升；遇到凹陷处，重力使扫刷下降，同时带动提升气缸伸长。在整个过程中，扫刷总体变形量基本保持不变。更进一步的，气路中设置调压阀，扫刷的提升气缸通过调压阀调节内部压力，与扫刷自重、刷毛触地压力平衡，当路面高低变化时，在三者合力的作用下，提升气缸行程将发生变化，使扫刷抬起或下降，最终使得刷毛触地变形量和触地压力不变，作业中始终保持与地面稳定的触地状态。

附图说明

图1是扫刷机构示意图。

图2是扫刷机构外伸状态俯视图。

图3是扫刷机构下降状态侧视图。

图4是扫刷机构剖视示意图（扫刷底座与连杆中间剖开）。

图5是气路控制原理图。

其中，1是扫刷支架、2是第三转动轴、3是扫刷底座、4是单向气缸、5是提升气缸、6是调节杆、7扫盘安装座、8是连杆、9是吊钩、10是第一转动轴、11是第二转动轴、12是外伸气缸、13是第一电磁阀、14是梭阀、15是调压阀、16第二电磁阀、17是气源、18是横轴、19是伸出端。

具体实施方式

以下将结合附图以及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，既包括某一部件与另一部件直接连接，也包括某一部件通过其他部件与另一部件相连接。

诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另外一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

如图1-5所示，一种自适应路面扫刷系统，包括转动设置在车体上的连杆8，连杆8另一端连接扫盘总成，车体与连杆8之间铰接提升气缸5，其中提升气缸5一端可选择的通气源17或者大气、通气源时扫盘上升；提升气缸5另一端通大气、扫盘依靠自重下降。扫刷清扫地面的过程中，会遇到各种障碍以及路面高度不平的情况。传统的扫盘提升机构多采用液压，液压驱动不可压缩，需要专门的避障机构。而采用提升气缸5结构，因为气体可以压缩，一定程度上可以适应路面高度。但是对于大的障碍物，只是依靠普通连接方式的双作用气缸中气体的压缩是不够的。本专利中，提升气缸5一端选择的连接气源17或者大气，另一端直接连接大气。在工作状态下，提升气缸5连通大气，扫盘因为重力下降接触地面；遇到障碍物时，扫刷变形，提升气缸5受力缩短，扫刷被抬升；遇到凹陷处，重力使扫刷下降，同时带动提升气缸伸长。在整个过程中，扫刷总体变形量基本保持不变。

车体上设置转动的吊钩9，吊钩9被车体上设置的单向气缸5驱动上下转动从而勾住连杆9或者放开连杆8；提升气缸5端连接梭阀14出气口，梭阀14的两个进气口一个连接第一电磁阀13、一个连接调压阀15，第一电磁阀13和调压阀15都连接气源。其中第一电磁阀13可以连通大气；提升气缸5另一端连接大气。刷盘的重力比较大时，刷盘只依靠自重和地面接触时，扫刷的变形量较大，容易磨损。扫刷与地面之间的压力无法调节，而且路面不平时，扫刷与地面之间的压力也不够稳定。本专利的气路上还设置调压阀15和梭阀14，梭阀14有两个进气口、一个出气口。其中一个进气口通气时，相当于单向阀；两个进气口同时进气，则气压较高的通道被打开、低压口被封闭。调压阀15可以调节出气口压力并使其保持恒定。扫刷接触地面时，调压阀15保持特定的压力，提升气缸提供给扫刷向上的拉力，使扫刷与地面之间的压力变小，从而减小扫刷的变形量，减小磨损。扫刷的提升气缸5通过调压阀15调节内部压力，与扫刷自重、刷毛触地压力平衡，当路面高低变化时，在三者合力的作用下，提升气缸5行程将发生变化，使扫刷抬起或下降，最终使得刷毛触地变形量和触地压力不变，作业中始终保持与地面稳定的触地状态。

单向气缸4一端通过第二电磁阀16可选择的通气源17或者大气，单向气缸4另一端自动推出；单向气缸4连通气源17时，吊钩9松开连杆8。第一电磁阀13是二位三通电磁阀或者二位五通电磁阀。第二电磁阀16是二位三通电磁阀或者二位五通电磁阀。实际上第一电磁阀13以及第二电磁阀采用二位三通电磁阀就可以满足需要，市场上常见的是二位五通电磁阀。外伸气缸12气路和普通双作用气缸相同，双向连接气源，一端连接气源的时候，另一端通大气。具体的原理属于现有技术，这里不再详细描述。

扫刷系统具体结构如下：扫刷支架上转动设置连杆8，连杆8一端铰接扫刷支架1、连杆8另一端连接扫盘总成。连杆8由扫刷支架1上设置的气动或者液动驱动机构带动上下转动；扫刷支架1上转动设置吊钩9，吊钩9转动从而在勾住连杆8和松开连杆8之间转换；吊钩9由设置在扫刷支架1上的吊钩驱动机构带动转动；吊钩驱动机构非液动并且非气动或者吊钩驱动机构为单向气缸4；吊钩驱动机构一端铰接扫刷支架1，另一端铰接吊钩9，吊钩驱动机构伸缩使吊钩9转动。单向气缸4也叫单作用气缸，和双作用气缸相对。单向气缸4只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。液压或者气压推动的就比如普通的双作用气缸或者液压缸或者油缸等，长时间放置都会发生泄漏，造成推杆一端回缩。如果作为吊钩驱动机构使用，会造成吊钩无法钩紧连杆。单向气缸4中气体即使泄漏，因为其内弹簧的作用，也会钩紧连杆8。非液压或者气压推动的吊钩驱动机构不会受到长时间放置漏气的影响，可以采用电动推杆或者电磁推杆等。这里连杆8一端铰接扫刷支架1，包括连杆8一端直接铰接扫刷支架1、以及连杆8铰接在别的设置在扫刷支架1上的零件或者构件从而间接铰接在扫刷支架1上。扫刷支架1上设置的吊钩9包括吊钩9直接或者间接设置在扫刷支架1上的情况。吊钩驱动机构伸缩指吊钩驱动机构总体长度发生变化，并不仅仅是常用的伸缩机构。吊钩驱动机构设置在扫刷支架1上包括直接或者间接设置的情况。

扫刷支架1上设置扫刷底座3，扫刷底座3上铰接提升气缸5一端，提升气缸5另一端铰接连杆8，提升气缸伸5缩带动连杆8上下转动；吊钩9固定在第一转动轴10上，第一转动轴10转动设置在扫刷底座3上；第一转动轴10上还固定设置伸出端19，吊钩驱动机构一端铰接在扫刷底座3上，另一端铰接第一转动轴10上的伸出端19。以前的结构多采用液压驱动机构作为提升连杆8的动力，本专利中扫刷机构的上升和下降采用气缸驱动，当路面不平时扫刷垂向受力变化，提升气缸可压缩，实现扫刷与地面的随动。吊钩驱动机构可以为为电磁推杆。电磁推杆不受泄漏的影响，功能比较稳定。

连杆8上可以设置横轴18，吊钩9通过横轴18与连杆8锁死或者松开。在具体的实施例中，扫刷底座3内部可以设槽，吊钩驱动机构以单向气缸4为例、设置在扫刷底座3内部的槽内。连杆8内部设置横轴18，横轴18长度方向与连杆8的长度方向垂直。如图4所示，不通气时候，单向气缸4由于内部弹簧的作用，处于伸长状态，第一转动轴10逆时针转动，吊钩9向上转动勾住横轴18，从而使连杆8处于锁紧状态，防止连杆8带动扫刷下落，本实施例中单向气缸4的锁死状态不会受到气体泄漏的影响。不需要锁定连杆8位置时，向单向气缸通气，气体将弹簧压回，单向气缸处于缩回状态，吊钩9松开。当然如果吊钩驱动机构是电磁推杆，那么通电可以控制推杆的伸长和缩短，并且也不会随着时间丧失伸缩的效果。其余的非气动或者非液动的吊钩驱动机构只要能实现伸缩功能都可以实现本专利的效果，可以根据实际的需要进行选择。

连杆8一端通过第二转动轴11铰接在扫刷底座3上，连杆8另一端与扫盘总成上的扫盘安装座7铰接，扫刷底座3与扫盘安装座7之间还铰接设置有可以伸缩的调节杆6。调节杆6、扫盘安装座7、连杆8以及扫刷底座3构成四边形结构。常用的结构中，扫盘总成还包括驱动扫盘转动的扫盘驱动机构，本专利图中没有显示，这部分属于现有技术，且与本发明的发明点联系不大，不再详细描述。通过提升气缸5驱动连杆8带动扫盘升降，通过调节杆6长度变化来改变扫盘安装座7的角度，实现扫刷对地面不同清扫角度的需求。调节杆6可以是常用的可以伸缩的机构。

扫刷底座3通过第三转动轴2转动设置在扫刷支架1上，扫刷底座3与扫刷支架1之间铰接外伸气缸12。外伸气缸12伸缩带动扫刷底座3以及其上的扫盘收回车体或者伸出车体。以前的结构多采用液压驱动机构作为外伸机构的动力，而本专利采用也外伸气缸12，当扫刷摆出后作业前行遇到障碍阻挡时，扫刷受到挤压使外伸气缸压缩，扫刷机构可摆回进行避障。本发明的扫刷机构，既能满足扫刷外伸和收回，上升和下降，又能将扫刷上升复位后对其锁止，防止下落；并且全部运动部件使用气缸驱动，控制系统成本低、气动能源清洁。另外扫刷作业时受路面影响刷丝受力实时变化，由于气体可压缩性较好，气缸行程可随动进行调节适应，无需增加其他辅件，即可实现扫刷避障和适应路面状态。

具体实施时，扫刷机构通过扫刷支架1安装于清扫车两侧，初始状态如图1所示，扫刷收回和提升。作业过程如下：在扫刷不工作的时候，扫盘与地面不接触，此时，单向气缸4处于伸长状态锁住连杆2防止其下落。需要对地面进行清扫的时候，首先外伸气缸12推动扫刷底座3绕第三转动轴2转动，将扫盘总成向外摆出，如图2所示；然后单向气缸4通气缩短，带动吊钩9绕第一转动轴10转动打开；接着提升气缸5驱动连杆8绕第二转动轴11转动带动扫盘下落，如图2所示；此时各运动部件到达作业位置，扫盘马达即可驱动扫盘旋转进行清扫。当作业完成后，提升气缸5驱动连杆8上升；上升到位后单向气缸4驱动吊钩9对连杆8进行锁止；最后外伸气缸12驱动扫刷底座3收回使扫刷复位，此时完成一个作业循环。

扫刷机构行进过程中，如图2所示，扫刷侧边有障碍物时，会冲击扫盘，扫盘受力挤压外伸气缸12收回，扫刷机构向车内方向摆动，扫盘沿着障碍物边缘划过，避免与障碍物正面撞击；当驶离障碍物时，外伸气缸12内的高压气体使外伸气缸继续外伸，扫刷恢复外摆状态。

当路面不平，如图3所示，扫盘将向上压缩提升气缸5使扫盘能够向上移动，避免扫盘过渡挤压造成破坏；当驾离该障碍物时，提升气缸5驱动扫盘下落复位。

扫刷回收以及下落过程中，气路控制过程如下：

扫刷上升收回动作：第一电磁阀13通电则气源17通过该阀对梭阀14加压导通，使提升气缸5通气，驱动扫刷提升；扫刷上升复位后，第二电磁阀16通电，单向气缸4通大气伸出，驱动吊钩9对连杆8锁止；当系统发生气体泄露，单向气缸4由于内部是弹簧驱动其外伸，吊钩9将始终对连杆8进行锁止。

扫刷下落作业动作：第二电磁阀16断电，单向气缸4连通气源17，使吊钩9打开；接着第一电磁阀13断电，提升气缸5连通大气，气源17通过调压阀15使梭阀14导通连接提升气缸5。当调压阀15压力小于扫刷自重时，扫刷将下落触，此时扫盘受到气缸的提升力f，扫盘的自重g和刷毛的触地支撑力p，三个力使扫盘保持平衡则f=g+p。当调压阀的压力设定不变时即f恒定，则扫刷触地支撑力p将保持不变。

扫刷触地状态自适应路面调整：根据扫刷与地面的触地状态设定调压阀15的压力，当扫刷清扫过程中遇到路面凹陷时，扫刷刷丝的变形量减小，路面的支撑力p变小，则扫刷下落，直到扫刷触地压力增加到机构平衡；反之当遇到路面凸起时，扫刷刷丝变形量增加，路面的支撑力p变大，则扫刷被抬升，直到触地压力减小到机构平衡。调压阀15调节压力使其恒定，从而扫刷变形量保持一致。所以当扫刷磨损以及路面状况变化时，扫刷实时调节高度使扫刷与地面的接触状态保持不变。本专利中扫盘上设置扫刷。

需要说明的是，描述中使用的术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了标语描述本专利，而不是指示或者暗示所指的装置或者原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。而且，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理的精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型都在本说明书的范围内。