樓道電梯專利技術綜述

李梅 羅珊

摘要：對樓道電梯的相關專利申請情況進行了研究，分析了樓道電梯領域的全球和中國申請趨勢、專利申請地域分布，以及重要分支的技術演進路線，大致梳理了其發展方向。

關鍵詞：樓道電梯;專利;技術分支

中圖分類號：TH 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）18-0059-03

Abstract： The related patent applications of stairlift were studied. The trend of patent applications， the area of patent applications and the development of technical branches in stairlift field was analyzed. The development direction of stairlift was sorted out.

Key Words： stairlift; patent; technical branches

1 引言

隨著老齡化社會的到來，居住在沒有安裝電梯的多層住宅樓內的老年人出行困難的問題日益嚴重。目前，部分城市出現了一些在既有建筑物外加裝轎廂式電梯的成功案例，但是，在樓梯外部加裝電梯，成本高，安裝完成后占用空間大，影響低層住戶的通風和采光，同時，轎廂式電梯屬于特種設備，需要各個部門審批才能加裝，而且需要安裝轎廂式電梯的建筑物的建筑結構應該符合相關規劃和質監標準，所以成功案例不多，推廣困難。因此，現在較為合理的解決方案是在樓道內設置緊靠墻壁或樓梯護欄的樓道電梯，其不需要專門的安裝空間，因此，在不影響樓道正常使用的情況下，也解決了老人的上下樓困難的問題。國內外應用的樓道電梯從服務功能上可大致分為站立式樓道電梯和座椅式樓道電梯[1-4]。

2 專利分布總體情況

選擇中國專利文摘數據庫（CNABS）以及德溫特世界專利數據庫（DWPI）的專利數據進行檢索，檢索對象為公開日或公告日在2018年5月前的發明和實用新型專利申請。對樓道電梯中國及全球專利申請量、行業地域分布、主要技術分支演進情況等方面進行標引和分析。

2.1 專利申請量年度統計分析

如圖1是樓道電梯中國及全球專利申請量年度分布統計圖，其中，第一件關于樓道電梯的申請專利為美國在1972年提出。隨后，在1972—1980年，全球整體范圍內的專利年申請量穩定保持在年均10件以下，屬于該領域的萌芽期，主要申請國家為美國、德國和英國。而1981年，日本開始進入樓道電梯領域，隨后，在1981-1993年期間，該領域全球專利年申請量穩定保持在年均20件以內，屬于該領域緩慢發展期。在1994—2013年期間，該領域全球專利年申請量進入到20～50的區間，屬于該領域的穩步發展期，在該階段日本起到了中流砥柱的作用，申請量占比40%;美國和德國在此階段穩步發展，英國年申請量處于低迷狀態，中國也開始進入樓道電梯領域。2014年，由于中國專利事業的蓬勃發展，樓道電梯領域的全球年專利量開始迅速增長，從2015年開始全球年專利量均超過100件，2015年達到頂峰，其中，中國成為該領域的主要申請國家。

2.2 專利申請地域分布

專利申請原創國的地域分布可以一定程度上反映出該國所掌握的專利申請，以及該國在該領域技術的研發能力和技術水平。通過對樓道電梯的所在國家和地區產權組織的分布進行統計，得到了如圖2所示的樓道電梯專利申請原創國地域分布圖。

從圖2可以看出，中國、日本、美國、德國和英國占據了排名前五，其申請量的總和達到了全球專利申請的93%，是樓道電梯技術最主要的技術產出。在19世紀70年代，美國、德國和英國是該領域的領頭羊，三個國家的專利申請量的總和達到了全球專利申請的89%，且三個國家申請量均衡。在19世紀80年代，日本開始進入樓道電梯領域后，在較長的時間內專利申請量領先全球，其次為美國和德國，英國在該領域的研究熱度明顯減退。結合圖1年專利申請量分析可以得出，樓道電梯技術領域在我國的專利保護雖然起步落后于全球其他國家，但是在國家大力發展知識產權事業的背景下，我國該領域專利在數量上已經領先全球，成為該領域專利申請量第一大國。中國近年來在該領域的本國專利申請突飛猛進地發展，主要有以下幾方面因素：一是國人的專利意識有所提高;二是中國老齡化問題日益嚴重，而未安裝電梯的老舊住宅樓較多;三是國家科技研發能力的提升。在其他工業化程度較高的國家，如日本、美國、德國和英國，近幾年在該領域的研究熱度均處于較低水平，而中國在該領域的研究熱度高，則有機會突破一些常年不能突破的技術壁壘，搶先布局該領域先進技術的專利市場。

2.3 專利技術發展演進

通過對樓道電梯技術各個時期的專利文獻進行梳理和分析，可以得到該領域的專利技術演進線路圖，如圖3所示。圖3展示了樓道電梯領域中非懸掛式樓道電梯驅動機械和控制系統技術分支為發展軸線的技術演進過程。非懸掛式樓道電梯的驅動機械通常會采用齒條和齒輪、摩擦輥驅動，螺桿和螺母驅動，以及牽引鋼纜、牽引鏈驅動三種驅動方式中的一種，在2000年以前主要為驅動機械的機械結構改進，在2000年以后三種驅動機械方式的改進方向轉變為控制系統的改進，以進一步提高裝置的安全性、舒適性和效率等。

通過對齒條和齒輪、摩擦輥驅動的樓道電梯的相關專利文獻的統計和梳理發現，最早的專利由德國1980年提出（DE3001298A），沿樓梯方向設置齒條，在齒條下方平行設置導軌，齒輪與齒條嚙合，進而驅動座椅上下樓。在后續的專利中相繼出現了對齒條和齒輪、摩擦輥驅動的樓道電梯進一步優化，如（DE4122855A1）解決了目前樓道電梯通過設置與導軌平行的齒條，齒條與齒輪嚙合帶動座椅上下樓，進而導致生產和組裝的價格昂貴的技術問題;如（JP特開2000-62657A）其提供了一種由齒輪齒條驅動，且可以同時輸送多人的樓道電梯，進而提高了效率;如（US2005/0279580A1）進一步提出一種由齒輪齒條驅動，使用角傳感器來保證座椅平衡的樓道電梯。

通過對螺桿和螺母驅動的樓道電梯的相關專利文獻的統計和梳理發現，最早的專利由德國1971年提出（DE2746268A），沿樓梯方向設置螺桿，螺母與座椅固定連接，螺桿與螺母嚙合，進而驅動座椅上下樓。在后續的專利中相繼出現了對螺桿和螺母驅動的樓道電梯進一步優化，如（FR2571036A1）進一步提出一種由螺桿和螺母驅動，使用兩個可移動的軸承減小螺桿跨度的樓道電梯;如（JP特開2008-239268A）其進一步提高了螺桿螺母驅動的樓道電梯的運行速度。

通過對牽引鋼纜、牽引鏈驅動的樓道電梯的相關專利文獻的統計和梳理發現，最早的專利由德國1970年提出（DE2719120A），沿樓梯方向設置鏈條，在樓梯兩端設置鏈輪，鏈條與鏈輪嚙合，進而驅動座椅上下樓。在后續的專利中相繼出現了對牽引鋼纜、牽引鏈驅動的樓道電梯進一步優化，如（GB2480674A）其提供了一種由卷揚機驅動，鋼絲繩帶動座椅可沿環形軌道運行的樓道電梯;如（CA2996478A1）進一步提出曳引鋼索因疲勞折斷，軌道車會突然向下加速，容易發生意外，因此在樓道電梯上增設了超速自動制動機構。

通過對樓道電梯控制系統的相關專利文獻的統計和梳理發現，最早的專利由美國1992年提出（US5228538A），在可移動座椅上設置安全連鎖裝置，安全連鎖裝置包括塔扣和安全帶，塔扣里面設有常開電氣開關，當乘客坐上可移動座椅必須將安全帶與塔扣扣緊，否則爬樓機不能啟動。在后續的專利中相繼出現了對樓道電梯控制系統多元化的發展，如（GB2480674A）其提供了一種由卷揚機驅動，鋼絲繩帶動座椅可沿環形軌道運行的樓道電梯;如（GB201418307A）在樓道電梯中增設防撞功能以進一步提高安全性。

從圖3可以看出，樓道電梯三種驅動方式均起源于1970—1980年，在1970年就提出了牽引鋼纜、牽引鏈的驅動方式;隨后，在1971年就提出了螺桿和螺母驅動;齒條和齒輪、摩擦輥的驅動方式發展稍晚一點，在1980年才提出。三個技術分支的技術發展主要圍繞在相應驅動方式缺點上的改進優化。至于樓道電梯的控制系統起步相對較晚，在1992年提出設置安全連鎖裝置提高安全性后，后續發展較為多元化，涉及使用角傳感器確保座椅平衡，提高螺桿螺母驅動的樓道電梯的運行速度，超速自動制動，面部和指紋識別以及樓道電梯的監控系統等。

3 結語

本文梳理了樓道電梯技術領域的相關專利申請，對樓道電梯領域的專利申請進行相關數據分析，得到樓道電梯領域的全球和中國申請趨勢、專利申請地域分布、以及對重要分支的技術演進路線進行了分析，大致梳理了技術發展方向。

參考文獻：

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