液壓挖掘機節能技術專利申請研究

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摘要：受全球環境和能源形勢以及相關政策的影響，發展液壓挖掘機節能技術的重要性尤為突出。文章對國內外液壓挖掘機節能技術的專利申請趨勢、申請人分布、技術構成作了分析。

關鍵詞：液壓挖掘機；節能；專利申請

液壓挖掘機是各類生產、建設工程中的常規機械，但在其工作過程中普遍存在能量損失，損耗率可以達到2/3，甚至更高，直接影響到能源利用率和生產成本[1-2]。近年來，液壓挖掘機節能降耗的研發工作取得了諸多成果，相關專利申請日漸增多。

1專利申請量趨勢

如圖1所示，降低液壓挖掘機能耗的最早專利申請于1982年出現在德國，但此后很長一段時間內，節能降耗技術未取得較大突破，全球申請量處于持續低迷狀態。從21世紀初開始，專利申請量開始增多，雖然在2009年以前仍處于緩慢增長階段，但重要技術革新已經開始萌芽。全球申請量從2010年進入突增階段，在2012年達到最大值，但隨即快速回落，表明這一階段的技術研發可能將逐漸趨于飽和，新的節能降耗技術亟待發展。

2專利申請人分布

中國的挖掘機行業起步較慢，與國際先進水平還存在差距，但隨著國內研發能力的提升、外資企業的進駐以及國家政策的調整，中國在液壓挖掘機節能降耗技術上取得了一定的發展。國內申請量從2010年開始急劇增長，每年的申請量均占到了當年全球總申請量的一半以上，目前全球范圍內的相關專利申請以中國申請為主。其他主要申請國家或地區分別為美國、歐洲、日本和德國，但累計申請量總和仍不到中國累計申請量的2/3。盡管這些國家或地區在申請總量上并不占有優勢，但需要指出的是，在全球申請量緩慢增長的階段，特別是1999～2007年，日本的申請占了較大的比重，走在了液壓挖掘機節能技術研發領域的最前沿，但在隨后的全球申請量突增階段內沒有較大突破。美國與歐洲的申請量變化與全球申請量趨勢基本一致，其研發成果在2010年至2013年間取得了較大突破，并在申請量上超過了日本。申請人方面，日本的日立、小松、住友等企業在液壓挖掘機節能技術方面的專利申請量十分突出，卡特彼勒及其合資企業的申請量僅次于日立。在全球范圍內來看，卡特彼勒與日立在申請總量上遙遙領先。中國的申請人以徐工、山河智能和三一等國內領先的工程機械企業為主[1]。國內的相關專利申請主要來自企業，占比68%。大專院校申請占比21%，除獨立申請外，也常與相關企業合作，共同申請專利。科研單位具有十分專業的研發條件，但目前的申請量僅占1%，在研究成果產業化以及與企業的合作上還需提高。此外還有少量個人申請，但整體價值度不高[2]。截至2016年底，國內相關專利申請的66%已獲得授權，授權率較為可觀，在已授權的專利中，有約3/4的專利處于專利權維持的狀態。專利價值方面，對徐工、山河智能與三一等主要國內申請人，價值度在7以上的專利約占各自申請量的50%～70%；卡特彼勒、日立等外資企業在我國的申請量雖不及前述國內企業，但專利價值度與國內申請人相當甚至更高，卡特彼勒在中國的申請中，值度在7以上的專利超過60%，而日立在中國的申請中，僅價值度為10的專利就占據了一半[3]。

3專利申請的技術構成

從全球申請的IPC主分類號來看，E02F9/22（占比38%）和E02F9/20（占比11%）最多，即專利申請主要集中在對液壓驅動等驅動系統的改進；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、機械結構等；其他主分類號分布較雜，數量少。目前的技術思路主要有改進液壓系統配置（改進液壓回路的連接方式、使用各種閥組件、進行液壓能量回收等）；改進電控系統配置（設置電子控制裝置、傳感器、運算器等）；改進機身機械結構；改進動力源（使用電動、混合動力等）；改進液壓元件結構；改進能量再利用方式；其他方式（改進熱交換系統、改進液壓介質的選用等）。根據專利申請量來看，液壓控制技術目前已經十分成熟，全新的節能降耗技術將會是未來的發展方向[4]。

4結束語

液壓挖掘機節能技術的專利申請經歷了緩慢增長、爆發式增長、快速回落的過程。我國在相關專利申請中的數據較為突出，整體價值還有進一步提高的空間。目前存在多種節能技術思路，對未來的研發方向具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]苑忠國.采掘機械[M].北京:冶金工業出版社,2009.

[2]《液壓挖掘機》編委會.液壓挖掘機原理、結構、設計、計算（下）[M].武漢:華中科技大學出版社,2011.

[3]葛瑞彩.徐工挖掘機3項發明專利喜獲授權[J].工程機械,2016,47(7):81.

[4]張路豪.挖掘機動臂能量回收系統分析與試驗研究[D].西安:西安建筑科技大學,2015.

作者:鮑小偉 單位:國家知識產權局專利局專利審查協作天津中