液壓挖掘機(jī)節(jié)能技術(shù)專利申請(qǐng)研究

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摘要：受全球環(huán)境和能源形勢(shì)以及相關(guān)政策的影響，發(fā)展液壓挖掘機(jī)節(jié)能技術(shù)的重要性尤為突出。文章對(duì)國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)節(jié)能技術(shù)的專利申請(qǐng)趨勢(shì)、申請(qǐng)人分布、技術(shù)構(gòu)成作了分析。

關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī)；節(jié)能；專利申請(qǐng)

液壓挖掘機(jī)是各類生產(chǎn)、建設(shè)工程中的常規(guī)機(jī)械，但在其工作過(guò)程中普遍存在能量損失，損耗率可以達(dá)到2/3，甚至更高，直接影響到能源利用率和生產(chǎn)成本[1-2]。近年來(lái)，液壓挖掘機(jī)節(jié)能降耗的研發(fā)工作取得了諸多成果，相關(guān)專利申請(qǐng)日漸增多。

1專利申請(qǐng)量趨勢(shì)

如圖1所示，降低液壓挖掘機(jī)能耗的最早專利申請(qǐng)于1982年出現(xiàn)在德國(guó)，但此后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，節(jié)能降耗技術(shù)未取得較大突破，全球申請(qǐng)量處于持續(xù)低迷狀態(tài)。從21世紀(jì)初開(kāi)始，專利申請(qǐng)量開(kāi)始增多，雖然在2009年以前仍處于緩慢增長(zhǎng)階段，但重要技術(shù)革新已經(jīng)開(kāi)始萌芽。全球申請(qǐng)量從2010年進(jìn)入突增階段，在2012年達(dá)到最大值，但隨即快速回落，表明這一階段的技術(shù)研發(fā)可能將逐漸趨于飽和，新的節(jié)能降耗技術(shù)亟待發(fā)展。

2專利申請(qǐng)人分布

中國(guó)的挖掘機(jī)行業(yè)起步較慢，與國(guó)際先進(jìn)水平還存在差距，但隨著國(guó)內(nèi)研發(fā)能力的提升、外資企業(yè)的進(jìn)駐以及國(guó)家政策的調(diào)整，中國(guó)在液壓挖掘機(jī)節(jié)能降耗技術(shù)上取得了一定的發(fā)展。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量從2010年開(kāi)始急劇增長(zhǎng)，每年的申請(qǐng)量均占到了當(dāng)年全球總申請(qǐng)量的一半以上，目前全球范圍內(nèi)的相關(guān)專利申請(qǐng)以中國(guó)申請(qǐng)為主。其他主要申請(qǐng)國(guó)家或地區(qū)分別為美國(guó)、歐洲、日本和德國(guó)，但累計(jì)申請(qǐng)量總和仍不到中國(guó)累計(jì)申請(qǐng)量的2/3。盡管這些國(guó)家或地區(qū)在申請(qǐng)總量上并不占有優(yōu)勢(shì)，但需要指出的是，在全球申請(qǐng)量緩慢增長(zhǎng)的階段，特別是1999～2007年，日本的申請(qǐng)占了較大的比重，走在了液壓挖掘機(jī)節(jié)能技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的最前沿，但在隨后的全球申請(qǐng)量突增階段內(nèi)沒(méi)有較大突破。美國(guó)與歐洲的申請(qǐng)量變化與全球申請(qǐng)量趨勢(shì)基本一致，其研發(fā)成果在2010年至2013年間取得了較大突破，并在申請(qǐng)量上超過(guò)了日本。申請(qǐng)人方面，日本的日立、小松、住友等企業(yè)在液壓挖掘機(jī)節(jié)能技術(shù)方面的專利申請(qǐng)量十分突出，卡特彼勒及其合資企業(yè)的申請(qǐng)量?jī)H次于日立。在全球范圍內(nèi)來(lái)看，卡特彼勒與日立在申請(qǐng)總量上遙遙領(lǐng)先。中國(guó)的申請(qǐng)人以徐工、山河智能和三一等國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的工程機(jī)械企業(yè)為主[1]。國(guó)內(nèi)的相關(guān)專利申請(qǐng)主要來(lái)自企業(yè)，占比68%。大專院校申請(qǐng)占比21%，除獨(dú)立申請(qǐng)外，也常與相關(guān)企業(yè)合作，共同申請(qǐng)專利。科研單位具有十分專業(yè)的研發(fā)條件，但目前的申請(qǐng)量?jī)H占1%，在研究成果產(chǎn)業(yè)化以及與企業(yè)的合作上還需提高。此外還有少量個(gè)人申請(qǐng)，但整體價(jià)值度不高[2]。截至2016年底，國(guó)內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)的66%已獲得授權(quán)，授權(quán)率較為可觀，在已授權(quán)的專利中，有約3/4的專利處于專利權(quán)維持的狀態(tài)。專利價(jià)值方面，對(duì)徐工、山河智能與三一等主要國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人，價(jià)值度在7以上的專利約占各自申請(qǐng)量的50%～70%；卡特彼勒、日立等外資企業(yè)在我國(guó)的申請(qǐng)量雖不及前述國(guó)內(nèi)企業(yè)，但專利價(jià)值度與國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人相當(dāng)甚至更高，卡特彼勒在中國(guó)的申請(qǐng)中，值度在7以上的專利超過(guò)60%，而日立在中國(guó)的申請(qǐng)中，僅價(jià)值度為10的專利就占據(jù)了一半[3]。

3專利申請(qǐng)的技術(shù)構(gòu)成

從全球申請(qǐng)的IPC主分類號(hào)來(lái)看，E02F9/22（占比38%）和E02F9/20（占比11%）最多，即專利申請(qǐng)主要集中在對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)；其次是F15B21/14（占比9%）、F15B13/02（占比7%）、E02F3/42（占比6%）和F15B11/17（占比5%），涉及控制系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等；其他主分類號(hào)分布較雜，數(shù)量少。目前的技術(shù)思路主要有改進(jìn)液壓系統(tǒng)配置（改進(jìn)液壓回路的連接方式、使用各種閥組件、進(jìn)行液壓能量回收等）；改進(jìn)電控系統(tǒng)配置（設(shè)置電子控制裝置、傳感器、運(yùn)算器等）；改進(jìn)機(jī)身機(jī)械結(jié)構(gòu)；改進(jìn)動(dòng)力源（使用電動(dòng)、混合動(dòng)力等）；改進(jìn)液壓元件結(jié)構(gòu)；改進(jìn)能量再利用方式；其他方式（改進(jìn)熱交換系統(tǒng)、改進(jìn)液壓介質(zhì)的選用等）。根據(jù)專利申請(qǐng)量來(lái)看，液壓控制技術(shù)目前已經(jīng)十分成熟，全新的節(jié)能降耗技術(shù)將會(huì)是未來(lái)的發(fā)展方向[4]。

4結(jié)束語(yǔ)

液壓挖掘機(jī)節(jié)能技術(shù)的專利申請(qǐng)經(jīng)歷了緩慢增長(zhǎng)、爆發(fā)式增長(zhǎng)、快速回落的過(guò)程。我國(guó)在相關(guān)專利申請(qǐng)中的數(shù)據(jù)較為突出，整體價(jià)值還有進(jìn)一步提高的空間。目前存在多種節(jié)能技術(shù)思路，對(duì)未來(lái)的研發(fā)方向具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]苑忠國(guó).采掘機(jī)械[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

[2]《液壓挖掘機(jī)》編委會(huì).液壓挖掘機(jī)原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、計(jì)算（下）[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2011.

[3]葛瑞彩.徐工挖掘機(jī)3項(xiàng)發(fā)明專利喜獲授權(quán)[J].工程機(jī)械,2016,47(7):81.

[4]張路豪.挖掘機(jī)動(dòng)臂能量回收系統(tǒng)分析與試驗(yàn)研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2015.

作者:鮑小偉 單位:國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中