汽车制动器专利分析.pdf

科技与创新Science and Technology&Innovation1442023 年 第 17 期文章编号：2095-6835（2023）17-0144-03汽车制动器专利分析郑晨居，黄 容（国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心福建分中心，福建 福州 350001）摘要：汽车制动器是汽车制动系统的关键部件，为了进一步提升制动器的整体性能，对汽车制动器的设计、开发以及理论研究需重点关注。基于汽车制动器的发展历程，从专利分析的角度，对制动器的国内外专利申请量、主要申请人等进行梳理分析，探讨了汽车制动器的主要研究方向，为汽车制动器的技术改进提供参考。关键词：制动器；专利分析；汽车；制动系统中图分类号：U463.5文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.17.043随着汽车的更新换代和人们对安全性、舒适性的需求日益增长以及国家对环境保护要求的提高，人们对车辆制动器的性能也提出了更高的要求1-2。本文拟通过检索世界范围内的车辆制动器的专利，来分析不同地域和年代的专利发展特点，分析世界著名的车辆制动器企业以及了解和跟踪国内外车辆制动器领域的发展现状，为中国车辆制动器的发展提供参考。1全球专利申请量趋势和国内专利申请量趋势分析全球范围内和中国国内的申请量年度变化趋势如图 1 所示。图 1汽车制动器专利申请量趋势1.1全球专利申请量趋势分析通过对全球范围的车辆制动器的申请进行统计发现，全球专利申请趋势，其大致可以分为以下 3 个阶段。早期阶段：从 19801994 年，这一时期的全球申请量相对较少，每年的申请量基本在 5001 000 件之间波动，未持续性显现出规模。成长期阶段：从 19942010 年，在这段期间每年的申请量总体呈波动上升的趋势，申请量也从 1994 年的每年将近 1 000 件上升到 2010 年的每年大约 2 000件，申请量翻了一倍左右。快速发展期阶段：从 20102020 年，在这一期间申请量猛增，特别是在 20102016 年之间申请量持续快速上升，并在 2016 年达到最高年申请量，为 4 000件左右，相比于 2010 年的申请量翻了一倍左右。19942010 年申请量的翻倍用了 16 年的时间，而20102016 年的申请量翻倍只用了 6 年的时间，可见这段期间的申请处于快速发展的状态。从 20162020年，全球申请量呈逐年下降的趋势，2020 年申请量下降了很多，应该是受全球新型冠状病毒疫情的影响，所以剔除掉 2020 年的数据，20162019 年的全球申请量虽然略微下跌，但整体上还是维持在一个很高的申请量水平。1.2国内专利申请量趋势分析中国国内是从 1985 年开始申请制动器的相关专利，1985 年一共申请了 10 件专利，而同期全球范围内的申请量为 706 件，中国国内申请占全球申请的比例非常小，为 1.42%；在 19852012 年之间，中国申请量逐年增长，并于 2012 年达到 1 176 件，与同期的全球申请量 2 904 件相比，占比约为 40.50%；在 20122013 年期间，中国申请量有微小幅度的下降；在20132018 年之间中国申请量逐年增长，并于 2018年达到顶峰 2 208 件，与同期的全球申请量 3 556 件相比，占比约为 62.09%；在 20182020 年期间，中国申请量大幅下降，2020 年的申请量与 2019 年相比减少了将近一半，然而，与同期的全球申请量相比，占比约为 79.46%。从图 1 中可以看出，中国汽车起步虽然比较晚，但是发展迅速，在全球车辆制动器专利申请和布局中逐渐占据主要地位，体现了国内外对中国汽车市场的重视程度越来越高。2全球申请量前十名的申请人各国申请量的分布情况在一定程度上反映了该国全球申请量年份5 0004 0003 0002 0001 0000中国申请量Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 17 期145企业、研究团体、个人等的技术创新能力和活跃程度，申请数量排名越前，其掌握关键技术与核心专利的可能性也就越大。如图 2 所示，制动器领域的专利申请前十名申请人主要是来自德国、日本、美国和韩国。德国的申请人有 4 名，分别是罗伯特博世有限公司、克诺尔商用车制动系统有限公司、zf 腓特烈斯哈芬股份公司和大陆集团有限公司；日本的申请人有 4 名，分别为丰田汽车公司、爱信精机株式会社、本田汽车公司和日产汽车株式会社；美国和韩国的申请人各有 1 名，分别为通用汽车公司和现代汽车株式会社。其中申请量最高的申请人为德国的罗伯特博世有限公司，申请了 3 763 件专利，占全球申请量的 4.16%；德国的克诺尔商用车制动系统有限公司、zf 腓特烈斯哈芬股份公司和大陆集团有限公司分别排在第 4 名、第 5 名和第 9名，申请量全球占比分别为 3.48%、2.96%和 2.24%；第 2 名、第 3 名、第 6 名和第 8 名分别为日本的丰田汽车公司、爱信精机株式会社、本田汽车公司和日产汽车株式会社，申请量全球占比分别为 3.85%、3.55%、2.69%和 2.04%；现代汽车株式会社和通用汽车有限公司分别排在第 7 名和第 10 名，申请量全球占比分别为2.37%和 2.04%。汽车制动器领域专利的申请量排名全球前十的均为外国申请人，并且主要集中在德国、日本和韩国和美国这 4 个国家，并且德国和日本申请人的申请量远大于其他国家申请人的申请量，展现了其在汽车制动器研发方面掌握的核心技术占比较高。全球前十大制动器申请人中，中国申请人的申请量约占14.79%，排第 4 位。排名前三的国家分别是德国21.72%、日本 17.37%、美国 15.88%。相比于中国，这些国家每年有巨大的汽车制造数量，在汽车制动器研发制造领域积累了很多经验，其技术更加成熟和完善，系统性更强，在创新力上也比中国的起点高。图 2全球申请量前十申请人3中国申请量前十名的申请人如图 3 所示，前十名中国国内申请人中以企业和院校申请为主，其中，吉林大学的申请量最大，为 176件；院校申请还有排名第 6 名的江苏大学和排名第 10名的浙江师范大学，申请量分别为 79 件和 66 件。企业申请中比亚迪股份有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、西安航空制动科技有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、浙江亚太机电股份有限公司、安徽江淮汽车股份有限公司、南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，申请量分别为 131 件、106 件、102件、90 件、79 件、69 件、67 件。中国国内申请量前十名的申请人的申请量与全球申请量前十名的申请人相比，差距非常大，主要原因是中国汽车行业起步比较晚，而国外较早起步的汽车企业在制动器领域的布局和申请已经建立起了较高的技术壁垒。图 3中国申请量前十申请人4申请的主要技术功能方向图 4 显示了制动器领域申请的主要技术功能，围绕着结构简单、成本低、操作方便、可靠、延长使用寿命、结构紧凑、制动效果好、安装方便、安全、使用方便、稳定、节能和轻量化这些功能进行申请。图 4主要技术功能申请比例结构简单的申请量相对来说最多，占比约为3.08%，其次技术功能为成本低、操作方便、可靠的申请量位列第 2、第 3 和第 4 名，占比都超过 1.00%，分别为 1.65%、1.17%和 1.09%；技术功能为延长使用寿命、结构紧凑、制动效果好、安装方便、安全、使用方便、稳定、节能和轻量化的申请量分别为 0.90%、0.85%，0.82%、0.69%、0.65%、0.47%、0.45%、0.32%和 0.31%。3 7634 0003 5003 0002 5002 0001 5001 00050002 0342 1432 4322 6793 1453 2103 480丰田汽车公司2 023罗伯特博世有限公司1 848爱信精机株式会社克诺尔商用车制动系统有限公司zf 腓特烈斯哈芬股份公司浙江师范大学南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司安徽江淮汽车股份有限公司浙江亚太机电股份有限公司江苏大学中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司西安航空制动科技有限公司奇瑞汽车股份有限公司比亚迪股份有限公司吉林大学通用汽车有限公司大陆集团有限公司日产汽车株式会社现代汽车株式会社本田汽车公司主要技术功能结构简单 3.08%成本低 1.65%操作方便 1.17%可靠 1.09%延长使用寿命 0.90%结构紧凑 0.85%制动效果好 0.82%安装方便 0.69%安全 0.65%使用方便 0.47%稳定 0.45%节能 0.32%轻量化 0.31%科技与创新Science and Technology&Innovation1462023 年 第 17 期申请主要集中在结构简单、降低成本、方便使用、节能环保、安全可靠、使用寿命长、轻量化等方面。5技术发展路线及重要专利技术对全球和国内申请的相关专利进行了分析，基本掌握了本领域的专利技术发展方向。首先来看鼓式制动器的发展路线，1910 年英国的 WERNER ANTONTRIER 申请了一个用于电机道路车辆制动器改进的专利 GB191015412D，通过凸轮带动制动鼓进行制动，1920 年美国的 VINCENT BARNINGHAM 申请一种自动鼓式制动器 US1346628A，其通过机械结构实现自动制动；1992 年罗伯特博世有限公司开始通过电动马达的传动来带动鼓式制动器进行电动制动；2016 年大陆集团有限公司申请了一种电动鼓式制动器。而盘式制动器的发展路线与鼓式制动器的发展路线类似，1921 年美国的申请人申请了一个专利 US13805840D，其公开了一种机械盘式制动器，1998 年本田汽车公司申请了一种通过棘爪机构与盘式制动器联动以达到省力目的的专利，2008 年克诺尔商用车制动系统有限公司申请了一种用于商用电机车辆上的盘式制动器，2019 年罗伯特博世有限公司申请了一种通过制动电机调节活塞以推动制动盘进行制动的专利。从鼓式制动器和盘式制动器的技术发展演进路线来看，鼓式制动器从原来的机械形式逐渐向电子形式、智能化形式发展，与当今汽车领域的自动化发展趋势相符合。未来制动器的发展方向还会继续朝着电动控制领域发展。技术发展路线如图 5 所示。图 5技术发展路线6结束语专利技术的申请在一定程度上体现该国在相关领域的技术实力，通过对专利技术分析帮助大家了解过去、现在以及未来制动器领域专利发展的实况。目前，国内外主要专利申请方向和国内外在制动器方面开展的相关研究是一致的，主要集中在结构简单、降低成本、方便使用、节能环保、安全可靠、使用寿命长、轻量化等几个方面，当前汽车制动器行业发展正处于技术革新阶段，随着智能制造技术、新材料和新工艺的不断发展，汽车制动器技术必然会迎来进一步的发展3，专利申请量势必还会持续增长。现在既是机遇期又是挑战期，中国企业和科研院校应当抓住这个机会，争取在汽车制动器的研发方面率先取得新的技术突破和专利布局。同时，国外在专利布局方面没有忽视中国市场的专利申请，并且比较重视在中国的专利布局，说明国外很看重中国的汽车产业发展，同时对中国的汽车市场很有信心。因此，这对国内本土汽车的发展既是一个机遇，也是一个挑战。如果国内本土汽车企业不注重在制动器领域的技术研发和布局，未来的市场还是会被国外垄断。通过上述的分析，不仅能够帮助审查员了解国内外该技术领域的发展概况，还有利于在今后的审查工作中提高检索效率，从而提高审查意见的准确性。在最后给出的实际案例可佐证专利综述的撰写在实际审查中能够起到提高检索效率、准确审查的作用。参考文献：1赵华山，胡红峰.现代汽车制动系统的发展历程和前景展望J.重型汽车，2017（1）：22-25.2李国秋，范晓婷.新能源汽车全球专利分析J.现代情报，2017，37（7）：123-130.3杨许.汽车电子机械制动系统关键技术及前景分析J.内燃机与配件，2019（17）：45-46.作者简介：郑晨居（1992），男，硕士研究生，知识产权师，主要从事发明专利审查工作。黄容（1992），男，工学学士，知识产权师，主要从事发明专利审查工作（等同于第一作者）。（编辑：张超）1994 年之前20102020 年19942010 年JP2712660B2本田汽车1998年 棘爪机构与盘式制动器联动US13805840D1921 年 机械盘式制动器US20200001852A1罗伯特 博世有限公司2019 年 制动电机调节活塞推动制动盘进行制动盘式制动器US20180345937A1大陆集团有限公司2016 年 电动鼓式制动器DE10248948C5克诺尔商用车制动系统有限公司2008 年 用于商业电机车辆上的盘式制动器EP372219B1罗伯特博世有限公司1992年 电动马达传动带动鼓式制动器US1346628AVINCENT BARNINGHAM1920 年 自动鼓式制动器GB191015412DWERNER ANTON TRIER1910 年 通过凸轮带动制动鼓鼓式制动器