基于全球专利申请的负载敏感技术发展分析

刘洋，刘腾达，高玉江

(国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津 30000)

基于全球专利申请的负载敏感技术发展分析

刘洋，刘腾达，高玉江

(国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津 30000)

对1980—2015年涉及负载敏感系统的专利申请进行取样，统计分析负载敏感技术发展情况，归纳负载敏感技术的发展、积累、成熟过程；通过对该领域重点申请人的统计，得出在负载敏感领域具有技术优势的公司；对国内近5年申请量和重点申请人进行统计，概括总结我国负载敏感技术的发展状况和趋势。并对该技术未来的发展趋势进行预测。

专利申请；负载敏感技术；发展分析

0 引言

近年来，负载敏感技术在国内的申请量不断增加，作者以专利申请为切入点，选取1980—2015年涉及负载敏感系统的专利申请进行取样，统计分析负载敏感技术发展情况。

1 负载敏感技术

负载敏感是20世纪60年代提出的液压传动和控制的概念，是解决节能、调速和复合动作等的一项技术措施；具体是指一种感受系统压力-流量需求，且仅提高所需求的压力和流量的液压回路；它是一个系统概念，通过检测负载压力、流量和功率变化信号，向液压系统反馈，实现节能控制、流量与调速控制等。负载敏感系统所采用的控制方式包括液压控制和电子控制；包括定量泵负载敏感系统(开芯式)和变量泵负载敏感系统(闭芯式)，前者采用节流调速，后者为容积调速。

2 负载敏感技术专利申请分析

2.1 国外主要申请人分析

专利申请产出国一般是指一项技术的原创国。一般而言，一个国家拥有的原创技术越多，说明它在该技术领域的研发能力和技术实力越强。对1980—2015年涉及负载敏感系统的专利申请进行取样，统计分析负载敏感技术发展情况。

图1为检索到的近35年的专利文献全球申请量，可以看出：经过1981—2000年的技术探索期，从2001年起负载敏感系统的专利申请量开始攀升，到2010年申请量在全球进入一个快速增长状态，尤其是中国的申请量，从2011年开始至2015年有了大幅提升；从数量上来看，负载敏感技术在近10年趋于成熟，近5年显示出较高活跃度。

图1 近35年负载敏感系统的全球专利申请量

2.2 国外主要申请人分析

在液压领域，德国、日本、美国等老牌工业强国在负载敏感系统领域具有比较明显的技术优势，图2具体列举了该领域国外的重要申请人分布情况。

图2 按申请人统计近35年来负载敏感系统的外国专利申请量

由图2可以看出：日本企业在国外专利申请量的比重最大，其中日立公司占比23%，小松公司占比7%，久保田公司占比8%；德国企业中以博世公司为代表，占有11%的申请量，力士乐公司占比3%；美国的卡特彼勒公司占比3%。以上传统工业国家的企业占据了申请量的一半以上，说明日本、德国、美国3国的企业在负载敏感领域的专利处于领先水平。

从技术演进的角度看：1980年，美国Lull Engineering 公司的专利申请US4336720中率先涉及由定量泵配合节流孔开度控制的早期负载敏感系统；1996年，德国力士乐公司的专利申请DE19646449涉及由定量泵配合压力控制部件组成负载敏感系统，通过压力控制部件的运动达到开闭节流孔的目的，进而实现调节定量泵系统压力的技术效果，当泵的输出压力不足以匹配负载运动所需的最小压力时，通过反馈控制，压力控制阀向左运动进而使节流孔的开度减小甚至关闭，使泵的输出油液更多地、甚至全部供给到负载，以使负载完成目标动作；2012年，博世公司的专利申请DE3833874A中，控制负载的换向阀与压力反馈装置被集成于阀块内，日本东芝机械株式会社做出的申请 JP20149777A中控制负载的换向阀与压力控制装置被集成于阀块内； 2013年，瑞典沃尔沃公司做出申请WO2015/094024，该申请中的定量泵受控制器控制，负载敏感系统通过传感器将信号传递给控制器进而对泵的转速进行控制，以达到调节系统压力的技术效果。

2.3 国内主要申请人分析

如图3所示，国内申请的申请人主要由高校及科研单位、企业和进入中国的外企组成，其中企业占比最大，国内公司主要以三一集团、徐工集团、中联重科等为主，另外日本日立公司的中国专利申请量占比9.7%，进一步说明了它在负载敏感系统领域的专利申请领先地位。

图3 国内申请申请人比重

值得注意的是：国内申请中高校及科研单位占比24.18%，这说明负载敏感系统的研究在我国学术界也是一个热点。

近10年我国的专利申请量呈爆发式增长的状态，下面具体对我国近5年的专利申请进行统计。

从图4不难看出：除2014年的申请量略有回落，近5年的申请量整体呈增长状态，且2015年达到近5年最高，单年度47件。

图4 我国负载敏感领域近5年申请量

随着我国企业自主创新能力的提升，科研院所与高校科研水平的进步，负载敏感技术在我国逐步成为企业、科研单位的研究热点。我国负载敏感系统的专利申请发展慢于世界发展水平，但从2000年以后，负载敏感系统的国际申请量开始呈下降趋势，而此时的国内申请量开始增长，到了2010年以后，数量上产生了较大的增长。

3 总结

纵观负载敏感系统的国际专利申请，国内的申请量已经超过50%，日本、德国、美国也是申请量较多的国家；经过1981—2000年的技术探索期，从2001年起负载敏感系统的专利申请量开始攀升，到2010年申请量在全球进入一个快速增长状态，尤其是中国的申请量，从2011年开始至2015年有了大幅提升；从数量上来看，负载敏感技术在近5年趋于成熟，近5年显示出很高的研发活跃度。近5年的申请量整体呈增长状态，且2015年达到近5年最高，单年度47件。随着我国企业自主创新能力的提升，科研院所与高校科研水平的进步，负载敏感技术在我国逐步成为企业、研究单位的研究热点。

负载敏感技术的发展趋势主要可以归纳为以下2点：

(1)产品集成化。随着负载敏感技术的日趋成熟，行业标准逐渐成形，例如换向装置、切断装置、压力补偿装置等多模块的集成化、一体化设计能够方便负载敏感系统嵌入执行装置，节约成本，减小产品体积，顺应了产品升级的需要。

(2)控制精准化。随着计算机控制技术的发展，负载敏感系统已经从单一的流体液压控制发展为与计算机匹配得更为精准的电子控制，通过传感器与控制器的结合，能够使负载敏感系统的反馈更加精准，反应更加迅速，提高了产品的品质。

【1】刘顺安.液压传动与气压传动[M].长春：吉林科学技术出版社，2000.

【2】朱玉田，唐兴华.脉宽调制中的颤振算法[J].机械工程学报，2009,45(4):214-218. ZHU Y T,TANG X H.Dither Algorithm in Pulse Width Modulation[J].Journal of Mechanical Engineering,2009,45(4):214-218.

【3】董立队.ZL50装载机变速液压系统仿真分析[D].长春：吉林大学,2009.

【4】胡宁,陈真.基于AMESim的AT液压控制系统可靠性分析[J].机床与液压,2011,39(3)：145-147. HU N,CHEN Z.Reliability Analysis for Hydraulic Controlled System of AT Based on AMESim[J].Machine Tool & Hydraulics,2011,39(3)：145-147.

【5】张小宇.基于AMESim的液压控制系统建模及仿真[J].煤矿机械,2011,32(2):71-73. ZHANG X Y.Modeling and Simulation of Hydraulic Control System Based on AMESim[J].Coal Mine Machinery,2011,32(2):71-73.

【6】ZEFIROV A L,SKOINKIN A I,HAFIZOV K F,et al.Differences between Spontaneous and Evoked Monquantum Signals in the Frog Neuromuscular Junction[J].Neurophysiology,2002(2):267-269.

【7】KAMOOPP D C,MARGOLIS D L,ROSENBERG R C.System Dynamics:A Unified Approach[M].New York:Wiley INC,1990.

【8】RAZZAQUE M M,KATO T.Effects of Groove Orientation on Hydrodynamic Behavior of Wet Clutch Coolant Films[J].Journal of Tribology,1999,121(1):56-61.

【9】HOLGERSON M.Optimizing the Smoothness and Temperatures of a Wet Clutch Engagement through Control of the Normal Force and Drive Torque[J].Journal of Tribology,2000,122(1):119-123.

【10】ANSOURI M,SADEGHI F,KROUSGRILL C M.A Simplified Approach to Modeling Thermal Effects in Wet Clutch Engagement with Provision[J].ASME,2001,123:313-324.

Development Analysis for Load Sensitive Technology Based on Global Patent Application

LIU Yang,LIU Tengda,GAO Yujiang

(Patent Examination Cooperation Tianjin Center of the Patent Office SIPO,Tianjin 300000,China)

The development situation of load sensitive technology based on the application of patent between 1980 and 2015 years was analyzed. According to the statistics of the main applicant in the field, the main applicants and companies which had technical advantages were summarized. The applicants in domestic in recent 5 years which focused on the load sensitive technology were analyzed also.From the point of patent application, the development and evolution process of the load sensitive system in recent 35 years were analyzed and summarized, and the future development trend of the technology was predicted.

Patent applicant; Load sensitive technology; Development analysis

2016-08-04

刘洋(1988—)，男，硕士，实习研究员，研究方向为液压控制、流体传动。E-mail：chandlerly@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.12.020

U461

A

1674-1986(2016)11-077-03