基于專利的液壓缸技術現狀分析和專利布局研究

摘要：液壓缸作為關鍵的機械部件，在工業自動化和智能制造中發揮著不可或缺的重要作用。隨著技術的不斷進步，液壓缸領域的專利申請活動日益增多。專利為行業提供了豐富的技術信息和法律信息，揭示市場的動態和發展方向。文章通過對液壓缸領域專利的檢索，收集整理出該領域申請量、授權量、技術分類、地域分布、申請人構成、法律狀態等基礎信息，再通過對基礎信息的分析、加工，推測出液壓缸技術的發展趨勢、專利趨勢、關鍵技術變化趨勢。文章從專利的視角，為相關企業和研究機構提供決策信息支持以及專利布局建議。

關鍵詞：液壓缸；專利數據；法律狀態；技術分類；專利布局

中圖分類號：TH137.7，D923.42" 文獻標志碼：A

0 引言

鑒于液壓缸^［1］結構簡單、工作可靠、運行平穩，能夠將液壓能高效、平穩地轉變為機械能等諸多優點，其已發展出活塞缸、柱塞缸、擺動缸、伸縮套筒缸、單作用缸、雙作用缸、串聯缸和雙聯缸等結構。液壓缸的應用領域也由最初的工程機械，逐步拓展到加工機床、農業機械、鋼鐵工業中，并在建筑、汽車、航天、船舶、醫療、軍事等領域的液壓系統中發揮不可或缺的作用^［2］。

專利，是經過國家知識產權局審查通過后，正式授權的、具有在一定期限內排他性獲利的法律文件^［3］。而專利申請的審查授權制度，從程序上確保了創新成果從情報技術信息向確權的法律文件的轉變，且在該過程中明確了專利權利范圍、確保了專利文件的質量、維護了科研競爭公平、促進技術信息的傳播^［4］。

因此，有必要對液壓缸所涉及的專利信息進行全面收集整理，為相關方更清晰地識別專利壁壘^［5］、預測發展趨勢^［6］、發現創新機會^［7］、規避侵權風險^［8］、優化創新資源^［9］、構建高價值專利^［10］提供必要的參考與借鑒，為提升企業競爭力、整合新質生產力^［11］、促進產業創新發展提供多維價值。

1 研究設計

為探究我國液壓缸領域的關鍵核心技術突破路徑，本文從知識產權的視角出發，選擇中國申請的全部液壓缸專利作為研究樣本，分析相關上下游企業院校如何通過專利申請與布局提高創新活動、保護研發成果，從而實現關鍵核心技術的突破。

1.1 確定研究對象

明確研究的焦點是液壓缸技術領域，包括其子領域如液壓缸設計、制造、材料、應用等。

1.2 收集專利數據

利用商用專利檢索數據庫，以“液壓缸”為檢索關鍵詞、“Hydraulic cylinders”等為擴展相關同義詞進行專利信息檢索，從全球專利數據庫收集液壓缸相關的專利數據，包括：專利號、申請日期、授權日期、類型、所涉及的技術領域、法律狀態、申請人等原始信息。

1.3 數據清洗降噪

對收集到的數據進行清洗，排除重復和無效數據，篩選、分類和標引數據，確定數字和趨勢的來源。再用數據分析軟件對處理后的專利數據進行定量和定性分析，并提取其中高價值信息進行分析解讀。

1.4 文字圖表展示

利用多樣的圖表展示液壓缸技術的申請趨勢、技術熱點、發展趨勢等信息，得出本研究的研究結論與建議。

2 國內專利現狀

2.1 全國專利申請與授權量

通過對2015—2024年已公開的本領域專利申請、授權情況進行收集，統計結果如圖1所示（數據截至2024年12月21日）。其中，近十年累計申請專利655446件，其中512907件已獲得授權，平均授權率78.49%。2015—2016年、2019—2022年的授權率均高于平均授權率。2023年，本領域的專利申請量達到近十年的最高值，為100779件，當年的專利授權率也達到77.99%，略低于平均授權率。而在2024年，已公開的本領域專利申請量為34037件，授權率僅有51.45%，低于平均授權率。2023—2024年度授權率偏低的原因主要是由于發明專利的公開具有延后性而引起的周期性誤差。從發明申請提交到公布進實審，一般需要半年左右，而實審并獲得授權一般需要一年半甚至更長的時間，這就使得發明專利的公開時間至少延遲半年，而授權公告時間需要延遲更久。由此導致最近兩年的數據存在較為明顯的誤差，該誤差將隨著申請專利數據在后續年度的陸續公開得到修正。

從圖1可觀察到，除2021—2022年外，本技術領域專利申請的整體趨勢為上升狀態，反映出本領域市場比較活躍，企業對本領域的研發投入和專利申請較為積極且呈上升趨勢。盡管2024年的專利數據尚未完全公開，結合專利申請的趨勢來看，2024年度的申請量將與往年持平或略有增加。2019年起，本領域的專利授權呈下降趨勢。導致這一現象的首要原因是國家知識產權局逐步提高對專利授權的“三性”審查要求，而審核尺度的從嚴，對授權量有一定的抑制^［12］。

2.2 三類專利申請逐年趨勢

將2015至今的本領域的發明、實用新型、外觀設計專利按年度進行整理，統計結果如圖2所示。自2020年以來，本領域發明專利的申請量比較穩定，年均2.6萬件。實用新型的申請量有小幅波動，約為發明申請量的2.16倍。外觀設計的申請量始終較低，不足發明申請量的1%，且有進一步下降的趨勢。這表明本領域的研發活動集中在高價值發明上，且小創新小改進的熱度旺盛；科研創新活動及專利保護需求均保持在一個相對穩定的水平。由于液壓缸屬于中間設備，不直接面對最終客戶，故外觀設計的需求比較少。

2.3 專利法律狀態逐年趨勢

專利的法律狀態主要包括有效專利、審中專利、失效專利三類^［13］。截至2024年12月，液壓缸技術領域已公開專利的法律狀態情況如表1所示。所謂有效專利，是獲得授權且處于維護狀態的專利，企業既可以用于保護自有產品與服務，也可以用于侵權訴訟的維權。目前，液壓缸領域的有效專利占全部申請量的50.87%，說明大量授權專利處于維護的狀態。有效專利是企業維權、開展許可、規避侵權的基礎。有效專利中的“部分無效”專利值得關注。造成專利部分無效的前提條件是專利授權后被人申請無效，其部分無效理由被專利復審委認同采信，間接說明這些被申請無效的專利是具有市場價值的。因此，對這類專利及訴訟情況開展分析，能快速識別出本領域市場競爭態勢、技術分布情況、訴訟策略傾向、商業價值空間等有價值的信息。

所謂審中專利，是指專利申請已提交，正在接受國家知識產權局審查的專利。審中專利包括實質審查、公開、申請權恢復3類。目前，液壓缸領域的審中專利占全部申請量的8.41%，且實質審查占全部審中專利的92.78%，說明絕大多數企業傾向于讓申請的專利盡快授權。

失效專利包括未繳年費、駁回、撤回、期限屆滿和撤回五種情況^［14］。本領域失效專利合計占全部申請量的40.72%，占比較大，說明本領域的技術迭代比較快，存在大量低技術或低市場價值的專利被放棄。企業可以適當對失效專利進行識別與分析，因為失效專利自失效日起便失去了專利法的保護，進入公有技術領域，任何企業均可以自由使用。故有效篩選出該類專利，可以在避免繳納專利使用許可費的同時，合法規避專利侵權的訴訟風險。

2.4 專利法律事件統計分析

專利法律事件，是指與專利相關的各種法律活動，包括專利的申請、授權、有效期限、轉讓或失效等。本文對液壓缸技術領域專利的不同法律事件進行匯總，收集了一案雙申、權利轉移、專利質押、專利許可、專利復審、專利保全、無效程序、專利訴訟、海關備案、國防解密的相關數據（見表2）。通過對特定法律事件的收集與識別，不但能夠明確專利權的歸屬和效力，避免市場糾紛，維護公平競爭的市場秩序，還能通過了解專利的法律狀態和事件，預見專利的未來走向，為商業決策提供法律依據。

表2中，一案雙申的專利申請占所有法律事件的45.14%。所謂一案雙申，是指企業申請人就相同的技術方案，同日申請發明和實用新型2件專利的做法。一案雙申體現出企業在專利申請策略、保護方式上的取舍。由于實用新型專利相對于發明專利的審查標準較低，可以更快授權，從而可以盡早地維權。一案雙申為申請人提供多選擇、多層次的專利保護方式，為申請人確定最終的專利保護策略提供了緩沖，但實用新型授權后，發明專利的審查周期反而會延期更久。

表2中，專利質押^［15］、權利轉移、專利許可共占所有法律事件的52.42%。其中，專利質押是企業將所擁有的專利權中的財產權設定質權的擔保方式。該方式為企業提供了一條以無形資產作為質押物實現擔保物權的融資途徑，有助于解決企業尤其是科技型中小企業融資難的問題。權利轉移是企業將所擁有的專利權轉讓給第三人。該方式允許企業通過購買或出售專利權，實現資源整合，優化資產配置，以提高企業的市場競爭力。專利許可是企業將所擁有的專利使用權在一定條件下授權給第三人使用。該方式使得企業可以通過專利許可獲取其他企業的專利技術，避免自行研發的高成本，提高產品競爭力。專利質押、權利轉移、專利許可都是無形資產貨幣化的重要途徑，三者的占有量合計超過一半，說明各企業單位都在積極嘗試從專利運營中獲得經濟利益。

2.5 專利申請國內省市分布

通過分析各省市的液壓缸專利的申請分布情況，可以評估不同地區的創新能力和科技發展水平。江蘇、廣東、山東、浙江等省市是專利研發的重要地區（見表3）。這些地區的液壓缸產業及上下游產業在國內發展活躍，具有發展潛力。相關方可以通過分析專利申請的地域分布，了解潛在競爭對手、合作伙伴的布局，制定相應的市場進入和技術研發戰略，以獲得市場競爭優勢。此外，專利申請量大的地域人才資源豐富，有助于各相關方的人才培養和引進，提升地區人才競爭力。

2.6 專利技術構成統計分析

國際專利分類（International Patent Classification，IPC）是一種以功能性為主、應用性為輔的分類原則及分類體系^［16］。采用IPC分類號對液壓缸技術領域進行專利分類，可以更好地識別該技術領域的發展現狀，評價該領域的技術發展狀況，為項目研發提供技術背景和趨勢分析。此外，通過IPC檢索分析可以為研發活動提供背景信息，通過避免重復研發已有技術或采取必要改進措施，從而減少研發資源浪費的情況發生。液壓缸領域專利數量排名前10的技術分支樹狀圖如圖3所示。在該樹狀圖中，專利數量越多的技術分支所對應的矩形塊的面積就越大，針對該技術分支的創新熱度相對越高。可以發現，目前研發的熱點主要集中在B23Q3（工件或刀具的夾固、支承、定位裝置，一般可從機床上拆下）、B21D43（連接于或配置于或專門適用于有關加工或處理金屬板、金屬管或金屬型材料的進給、定位或儲存裝置及其與切割裝置的連接）、B65G47（與輸送機有關的物件或物料搬運裝置，使用這些裝置的方法）、B24B41（磨削機床或裝置的部件，比如機架、床身、滑板、床頭箱）和F15B15（將一個部件從一個位置移到另一個位置的流體致動裝置及與其相連的傳動裝置）、G01N3（用機械應力測試固體材料的強度特性）、B26D7（用于切割、切下、沖裁、沖孔、打孔或用除切割以外的方法切斷的設備零件）、B21D37（作為本小類所包括的機器部件的工具）、B23K37（非專門適用于僅包括在本小類其他單一大組中的附屬設備或工藝）和B29C45（注射成型，即迫使所需成型材料容量通過注口進入閉合的模型及所用的設備）10個技術分支領域。

2.7 技術分支逐年趨勢分析

將主要技術分支所涉及的專利按年度進一步分析，可得到近10年（2015—2024年）主要技術分支的專利申請量動態變化，如圖4所示。圖中的氣泡大小，用來表示X軸所示的技術分支與Y軸所示的申請年度交叉關聯的專利申請數據量。氣泡越大，越體現出相關參數的數據大小、重要程度、增長速度。其中，由于專利公開滯后的制度問題，導致2024年度的數據失真。由圖4可知，2023年度及近10年累計申請量最高的技術分支是B21D43。

2.8 專利人的技術偏好分析

將主要技術分支涉及的專利，按各技術分支內領先申請人進一步分析，得到主要技術分支的主要申請人的分布情況，如圖5所示。觀察可知，各專利權人的專利分布是不均勻的：高校所覆蓋的技術分支相對全面，但每個技術分支內的專利申請量相對較少；企業僅在其業務所覆蓋的技術分支進行大量的專利布局與申請，在未開展業務的技術分支則無專利申請。企業通過對液壓缸技術領域專利權人及技術分支的篩選，可以及時地識別出潛在競爭對手與合作伙伴，并根據企業實際需要與發展規劃，在與競爭對手存在業務交集的技術領域開展研發、布局專利、規避侵權；與此同時，與技術互補的友商及高校合作，通過授權、購買、聯合研發等形式補齊短板，構建技術優勢。例如，主業在F15B15領域的某甲企業，想進入尚未開展專利布局的B65G47領域，但該領域已有多家潛在競爭企業的專利，貿然進入該領域，存在專利侵權訴訟的風險。某甲企業可在自行開展研發的同時，通過與在該領域已有專利布局的企業或高校開展項目合作、專利許可、轉讓等方式，在該領域迅速獲得技術與專利，快速且合規地進入市場、爭取主動。

3 專利布局建議

在對全國范圍內液壓缸領域的專利進行系統性搜集與深入分析的基礎上，本研究提出了以下建議，以期進一步提升本產業整體競爭力，促進產業可持續發展。

3.1 加強專利布局

鑒于專利在液壓缸產業中的核心競爭力，建議本領域的企業在加大研發投入的同時，結合專利導航等項目研判市場需求與技術發展趨勢，提前進行擬進入市場的專利布局。此外，可結合各地政府的專利引導政策，通過對液壓缸領域的高價值專利、專利密集型產品的技術挖掘與規劃，在保護技術創新成果的同時，進一步提升我國液壓缸制造企業的整體競爭力^［17-18］。

3.1.1 核心專利布局

核心專利布局是指經過內外部分析明確所持有的技術在行業內具有顛覆性或突破性，但因人力、物力或財力等因素的制約，不能全范圍覆蓋該技術時，對該技術的核心方案不被模仿或規避而采取的保護措施，包括：識別該技術的核心技術或基礎技術特征；圍繞核心技術或基礎技術進行專利布局，保護企業的核心技術和競爭優勢，形成技術壁壘，防止競爭對手進入相關領域。在液壓缸技術領域，例如新型密封結構、高效能材料或獨特的控制算法等都可能為基礎技術或關鍵創新點。對這些技術點進行專利申請，可以阻止競爭對手進入相關技術領域，形成排他性的技術優勢。其在知識產權訴訟中，能起到威懾競爭對手、直接打擊侵權行為、爭取高額賠償和爭取禁令等支持。

3.1.2 外圍專利布局

外圍專利布局是指在識別出核心技術并已布局核心專利基礎上，在核心專利的周圍申請大量改進型、應用型專利，形成“專利網”，限制競爭對手的規避設計空間。同時，由于外圍專利之間、外圍專利與核心專利之間均具有一定的相關性，因此其與核心專利組合起來，可以實現限制規避設計，擴大技術保護范圍；獲取訴訟籌碼，支持核心專利訴訟；增加無效成本，增大對方訴訟開支；降低訴訟風險，促進雙方達成和解等效果。

3.1.3 技術標準專利布局

技術標準專利布局是指將專利與技術標準結合，使專利成為行業標準的一部分，從而獲得更大的市場影響力和收益。該布局方法適用于技術領域對標準化需求較高的場合。需要技術領域的專利能與技術標準緊密結合，公司可通過標準必要專利（Standard Essential Patent，SEP）獲取許可費。例如手機通信領域的高通，通過將大量通信技術專利納入3G、4G標準，獲得了巨大的市場優勢，每年通過專利許可獲得的收入高達數十億美元。但該方案也存在投入偏高、技術公開、專利受限等不足。首先，參與標準制定和申請標準必要專利需要投入大量的人力、物力、財力和時間。其次，技術標準專利布局需要公開部分技術細節，可能導致技術泄露或被競爭對手模仿。最后，標準必要專利通常需要以公平、合理、無歧視（Fair， Reasonable， and Non-Discriminatory，FRAND）原則進行許可，因此限制了企業自由定價的權利。

3.2 促進校企合作

高校及科研院所有著豐富的科研與專家資源，并對液壓缸技術的各個子課題均有深入的研究，且申請了較為全面的專利，但有部分高校專利成為沉睡專利，未投入市場、未實現轉化。企業可結合政府相關激勵政策，與周邊的高校、研究機構建立緊密的合作關系，共同開展液壓缸的基礎研究與應用開發，將機遇識別、概念提出、概念驗證、成果推廣有機組合，加速科技成果轉化，促進液壓缸產業的技術進步。在圖5中，山東科技大學、中國礦業大學、吉林大學在每個技術分支具有少量的專利布局。盡管這些零散的專利，無法對某一特定領域的核心技術形成專利的全覆蓋以及排他壟斷，但企業在進入這些技術分支時，若提前與這些高校進行項目合作、專利許可或專利轉讓，能夠避免完全暴露在無專利儲備的市場環境中，規避潛在的專利侵權風險。

3.3 培養專業人才

液壓缸產業的發展離不開專業人才的支撐，專利文件是結合技術與法律的交叉領域文件。建議企業結合國家專利密集型產品認定等項目加強液壓缸領域的復合人才培養、專利密集型產品培育，讓既懂得技術又知曉專利，且善于溝通的全面人才，協助企業領導做好知識產權的路線規劃與風險識別，確保企業能通過專利保護好科技創新，創造出更多市場價值。

4 結語

通過對液壓缸領域的專利進行深入分析，可以得出以下結論。

4.1 專利申請活躍

專利申請的數量和增長趨勢表明，液壓缸技術是一個活躍的研究領域。尤其是在2023年達到專利申請量的高峰，說明本技術領域在近10年處于穩定的發展期，技術進步顯著，市場對液壓缸的需求旺盛。

4.2 申請人多樣性

液壓缸專利的申請人包括內資企業、外資企業、高校及研究所，且覆蓋國內大多數省份，地域分布廣、類型多樣，表明在外部環境的激勵下，液壓缸技術一直處于研究的熱點領域，尤其是國內外企業在該領域的科研投入顯著。

4.3 合作伴隨競爭

液壓缸領域的專利技術重合度分析揭示了主要申請人之間的技術合作可能性和競爭態勢，這對于理解液壓缸技術領域的創新網絡和合作模式具有重要意義。

展望未來，隨著智能制造和自動化技術的不斷進步，液壓缸技術有望在更多領域得到應用。本研究提供了一個全面的視角來理解液壓缸技術發展狀況與趨勢，同時也提出了對未來發展的建議，為利益相關者提供了有價值的見解。

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（編輯 張碧雪編輯）

Patent-based analysis of hydraulic cylinder technology and patent layout research

HU" Zhizhong^1，2， YAO" Zhisheng2， WEI" Xiaofei2， WANG" Chenxu2

（1.Zhongzhi （Beijing） Certification Co.， Ltd.， Beijing 100089， China;

2.Sinomag Technology Co.， Ltd.， Hefei 230071， China）

Abstract： Hydraulic cylinders， as critical mechanical components， play an indispensable role in industrial automation and intelligent manufacturing. With the continuous advancement of technology， patent application activities in the field of hydraulic cylinders are increasingly growing. Patents provide a wealth of technical and legal information for the industry， revealing market trends and development directions. Through the retrieval of patents in the field of hydraulic cylinders， fundamental information such as the volume of applications， number of authorizations， technical classifications， geographical distribution， composition of applicants， and legal statuses within this domain has been compiled and organized. Subsequently， by analyzing and processing the fundamental information， the development trends of hydraulic cylinder technology， patent trends， and the evolution of key technological trends can be inferred. From the perspective of patents， it provides informational support for decision-making and suggestions for patent layout to relevant enterprises and research institutions.

Key words： hydraulic cylinder; patent data; legal status; technical classification; patent layout