后装式垃圾车装载压缩机构专利技术发展综述

任红玲+赵丽丽+王帆

摘 要：后装式垃圾车的装载压缩机构主要由液压系统、车厢、压缩机构以及控制系统和底盘组成。本文针对后装式垃圾车的装载压缩机构，对现有专利技术进行了归纳和分类，分析了整体演进路线，并着重分析了各年代代表性专利技术。

关键词：垃圾车；后装；压缩；填料器；专利分析；技术发展

中图分类号：U469 文献标志码：A

后装式压缩垃圾车基本结构由汽车底盘、车厢和填料器等组成。填料器中安装有装载压缩机构，从整体上看，压缩机构通过自动控制系统发出指令，使得推板、刮板和滑板按照设计要求完成动作，把垃圾压进车厢里面去，通过刮板、滑板和推板的层层压缩，直到垃圾装满整个车厢。

1 装载压缩机构的分类

按照不同的刮板运动机械所实现的刮板运动规律，现有后装式垃圾车装载压缩机构可分为滑动刮板式装载压缩机构、滑动-摆动刮板式装载压缩机构、摆动刮板式装载压缩机构、连杆刮板式装载压缩机构、定轴转动刮板式机构五大类，还有一些是将上述集中方式组合起来的装载压缩机构。

2 各装载压缩机构的专利申请量

滑动刮板式装载压缩机构在装载压缩机构专利技术领域中占主导地位，其申请量达到了总量的57.0%，其次是定轴转动刮板式装载压缩机构，申请量为总量的23.6%，接下来是滑动-摆动刮板式装载压缩机构，申请量占总量的7.2%， 而剩下的摆动刮板式装载压缩机构、连杆刮板式装载压缩机构和其他结构的装载压缩机构分别仅占申请量总量的4.8%，4.6%和2.8%。

3 装载压缩机构总体技术演进

定轴转动刮板式专利技术在上世纪初就已出现。早在1937年，优先权号为US17745137A的申请，垃圾车箱体后部的压缩填料机构将垃圾压缩并推入厢体。在随后的几年中，关于后装式垃圾车装载压缩机构的专利申请，始终是定轴转动刮板式的。直到1940年，优先权号为US37173240A的申请，利用连杆机构将垃圾压缩并推入厢体。1949年，优先权号为US8599149A的申请提出了利用连杆机构带动刮板和摇臂转动，从而将垃圾压缩并推入厢体的技术方案。1965年，优先权号为US47159465A的申请公开刮板先向后张开，沿着轨道下降，下降到最低点后旋转刮起垃圾，刮板再沿着轨道上升，在刮板刮、推的作用下，垃圾被破碎、压缩，最后被送入垃圾箱体内。作为改进，1982年，优先权号为US19820404310A的申请，在滑动刮板式的基础上，使刮板的升降装置围绕定点转动，进一步对垃圾进行压缩和推送，更好地将垃圾压入车厢。

4 技术发展路线及代表性技术

20世纪40年代：

1937年申请人GAR WOOD IND INC在US19370177451A中的压缩机构属于定轴转动刮板式，进料斗底板绕枢轴向上转动，臂顺时针旋转，将垃圾沿弓形面扫入垃圾箱体，该装置结构简便，由于进料的同时将垃圾压缩，因此增加了箱体的容纳量，很大程度上降低了操作费用。作为改进同一申请人在1938年在US19380226336A中的压缩机构属于定轴转动刮板式，门板绕轴向上转动，进料斗开口，装入一定量的垃圾后，门板顺时针转动到关闭的位置，接着板逆时针转动，板与门板同时顺时针移动，将垃圾送入箱体内，臂顺时针旋转，将垃圾沿弓形面扫入垃圾箱体，该申请将填料器的后门板作为压板，减小了填料器的体积，同时也简化了填料器的结构。

作为对US19380226336A的改进，申请人GAR WOOD IND INC于1940年的专利申请US19400371732A公开的垃圾压缩装载机构属于连杆刮板式，挡板在操作臂、液压缸、侧壁的限定和带动作用下摆动，将垃圾不断压缩和推入垃圾箱内，由于挡板与进料斗底部末端弯曲相适应地滑动接触，能够避免进料斗底部垃圾残留，挡板的设计，进料斗的一部分臂参与到垃圾装载压缩操作中，也减小了进料斗的体积。

摆动刮板式装载压缩机构的首次申请为1949年的LEACH CORP的US19490085991A，刮板完成先顺时针旋转升起，摇臂转动放下刮板，刮板转动刮起垃圾，摇臂转动，将垃圾压入车箱，相比于定轴转动刮板式，减小了最大投料限制，装载能力增强，并且此种垃圾装载压缩机构的压缩力较大。

20世纪60年代：

滑动刮板式装载压缩机构的首次申请为GOLLNICK CYRIL R于1965年的US19650471594A，属于较早期的滑动刮板式，压缩板顺时针摆动打开，然后沿着轨道下降到刮板底部与填料器底部接触，然后压缩板沿着轨道上升，将垃圾压入车箱，此种垃圾装载压缩机构的结构较为简单，相比于定轴转动刮板式，减小了最大投料限制，由于刮板在轨道的限制下移动更加稳定，压缩力较好。

20世纪70年代：

1974年，森田株式会社的JP1759174U涉及的垃圾压缩装载机构，属于定轴转动刮板式，该装置采用了压入板与回转板相配合，通过回转板将垃圾从投入口经底部推送到垃圾箱口，再由压入板推送进入垃圾箱，由于设置了弧形的底部，相比以往的来说定轴转动刮板式装载压缩机构，该机构具有更大的装载性能，同时压入板和回转板的结构和动力装置也进行了简化设计。

20世纪80年代：

滑动-摆动刮板式装载压缩机构的首次申请为DEMPSTER SYS INC于1982年提出的US19820404310A，属于滑动-摆动刮板式，该装置采用了压板与罩相配合，压板完成反转、下降、正转刮起、上升，与此同时罩对垃圾也有一个方向向垃圾箱内的力，在滑动刮板式的基础上，对垃圾有更大的压缩力和推力，压缩性能更好。

20世纪90年代：

21世纪前10年，全球申请量中日本申请量最多，由于垃圾车装载压缩机构的机械构造已经相对成熟，创新的方向集中于机构的自动化控制和压缩装置的路径优化，其中又属日本富士重工的申请量最大，在垃圾车大型化、智能控制化上进行深入的研究。例如申请号为JP2000226804A的专利申请公开了一种垃圾收集车，主要涉及垃圾收集车的控制电路，实现压板的正转反转以及推板的前进后退。通过自动控制装备的优化设计，大大减少了操作步骤，提高垃圾装载效率。

2010年以后：

进入到2010年以后，關于后装式垃圾车装载压缩机构的申请主要来自中国，主要为滑动刮板式，对其结构进行优化和加强。例如申请号为CN201410149636的专利申请公开了一种滑板式垃圾压缩设备，其是在滑动刮板式的基础上增加了推板。由于推板端头推压平面运动轨迹在最前端整体伸出机体前端垂直平面，有效减少了垃圾压缩后反弹至闸门的距离，从而减少了垃圾压缩车箱闸门处残留的垃圾，有效地解决了垃圾压缩车箱闸门夹带垃圾的问题。

由于上述机构的机械结构研发已经较为成熟，因此近年来的技术创新点多集中在构型的优化设计、刮板路径有限元分析优化以及自动化控制上，通过智能化信息化控制，提高工作效率。国内在该领域的研究起步较晚，技术上仍不够全面，不具有针对性，在专利质量上与国外尤其是欧美和日本还存在较大差距。在今后科研中，国内申请人应重视技术性改进，同时结合多种手段实现技术效果的多方面性，以技术创新带动实际生产。

参考文献

[1]盛金良，顾炜.后装压缩式垃圾车装载压缩机构及其分析比较[J].工程机械，1994（12）：1-6.endprint