齒輪式差速器專利技術(shù)分析

王磊

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北　武漢　430070）

齒輪式差速器專利技術(shù)分析

王磊

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北武漢430070）

齒輪式差速器是國內(nèi)汽車上最常用的差速器類型，其中應(yīng)用較廣泛的軌道行星正齒輪式差速器主要由行星齒輪、行星輪架和半軸齒輪等零件組成。基于此，分析齒輪式差速器的關(guān)鍵技術(shù)及其分類，對國內(nèi)外的申請總量和分布以及國內(nèi)各技術(shù)分支的發(fā)展趨勢進行分析，并對齒輪式差速器的發(fā)展進行展望。

齒輪；差速器；專利；發(fā)展趨勢

汽車差速器的主要作用是保證車輪線速度在轉(zhuǎn)向時能與汽車的輪心速度相協(xié)調(diào)，通過使外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速要比內(nèi)側(cè)車輪快來避免車輪拖動或打滑，從而避免出現(xiàn)功率循環(huán)不平衡或者汽車不能正常行駛的問題。現(xiàn)代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類［1］。

1　齒輪式差速器關(guān)鍵技術(shù)

對于齒輪式差速器來說，由于需要達到輸出端的兩個半軸的運動獨立性，實現(xiàn)左右車輪以不同轉(zhuǎn)速滾動的效果。因此，使用帶有做軌道運動的齒輪的差速器是該領(lǐng)域最常用的類型。做軌道運動的齒輪傳動靈活、結(jié)構(gòu)緊湊，是比較好的差速器齒輪結(jié)構(gòu)。

根據(jù)齒輪的類型，可以將齒輪式差速器分為兩大類：①軌道圓錐齒輪，如株洲聯(lián)動齒輪工業(yè)有限公司申請的專利（CN203979322U）中涉及的一種用于中小型機動車的鎖止式差速器［2］；②軌道正齒輪，如舍弗勒技術(shù)有限兩合公司申請的專利（US2015/0038280A1）中涉及的具有差速器的行星齒輪傳動機構(gòu)［3］。行星齒輪屬于軌道正齒輪中最常見的類型，因此又可將軌道正齒輪細(xì)分為軌道行星正齒輪。軌道行星正齒輪式差速器主要由行星齒輪、行星輪架（即差速器殼體）、半軸齒輪等零件組成。

2　齒輪式差速器發(fā)展趨勢

2.1國內(nèi)外申請總量及其趨勢

從圖1中的國內(nèi)外專利申請總量年度發(fā)展趨勢來看，齒輪式差速器專利申請自1991年在中國出現(xiàn)以來，其技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了3個階段：①1991-1998年為第一階段，該階段尚未出現(xiàn)國內(nèi)申請，國外的申請量也較小，且主要體現(xiàn)在齒輪式差速器技術(shù)的摸索和應(yīng)用等方面；②1999-2007年為第二階段，該階段國內(nèi)申請穩(wěn)步增長，齒輪式差速器的種類和功能日趨完善，同時國外申請人開始在中國提出專利申請；③2007年后為第三階段，該階段國內(nèi)申請量開始呈現(xiàn)井噴式增長，這符合國內(nèi)汽車差速器最常使用齒輪式差速器的特點。市場需求的擴大，不僅促使國內(nèi)企業(yè)和個人積極進行齒輪式差速器的研發(fā)和設(shè)計，而且吸引了很多歐美企業(yè)進入中國市場，它們集中申請了一系列專利，以迎合中國市場的需求；國內(nèi)高校也進行了大量技術(shù)研究。總體而言，由于齒輪式差速器屬于機械式差速器，在性價比上更適合國內(nèi)汽車市場，因此專利申請總量上國內(nèi)要遠遠多于國外。

圖1　國內(nèi)外專利申請總量趨勢

2.2國外專利申請分布

圖2為國外申請人在中國的專利申請分布情況，在齒輪式差速器領(lǐng)域，國外申請人主要集中在德國、美國和日本。由于差速器研究在國外起步早，因此國外的技術(shù)研究現(xiàn)在多集中在防滑差速器領(lǐng)域；在齒輪式差速器領(lǐng)域，國外申請進入中國較晚，并隨著中國齒輪式差速器的需求增長而增多。

圖2　國外專利申請分布

2.3國內(nèi)專利申請分布

圖3為國內(nèi)專利申請分布，山東、浙江、江蘇和重慶等汽車制造業(yè)發(fā)達省市在齒輪式差速器領(lǐng)域的申請量較多。

2.4國內(nèi)各分支發(fā)展趨勢

圖4為國內(nèi)的軌道圓錐齒輪、軌道正齒輪和軌道行星正齒輪技術(shù)分支的發(fā)展趨勢。1999年以前，齒輪式差速器的相關(guān)專利申請量較少，發(fā)展較為緩慢，當(dāng)時國內(nèi)差速器市場基本通過購買國外產(chǎn)品來填補空白。1999年以后，國內(nèi)差速器相關(guān)技術(shù)開始進入穩(wěn)步發(fā)展階段，其中軌道圓錐齒輪的專利申請量一直高于另外兩個分支，表明該類型差速器占據(jù)了國內(nèi)差速器市場的最大份額。2008年開始，齒輪式差速器的各技術(shù)分支開始進入高速發(fā)展階段，發(fā)展較快的是軌道圓錐齒輪和軌道行星正齒輪，其中軌道行星正齒輪在2013-2014年間的申請量一度超過了軌道圓錐齒輪，表明國內(nèi)市場開始接受和研究更為先進的差速器技術(shù)，而不僅僅停留在既有的對稱式錐齒輪差速器上。

圖3　國內(nèi)專利申請分布

圖4　國內(nèi)各分支發(fā)展趨勢

3　結(jié)語

縱觀齒輪式差速器的技術(shù)現(xiàn)狀，今后的發(fā)展趨勢可歸納為：①進一步優(yōu)化對稱式錐齒輪差速器的結(jié)構(gòu)，提升該類差速器的性價比；②加大軌道行星正齒輪差速器的研究力度，注重專利布局；③在橫向領(lǐng)域上，嘗試將齒輪式差速器與防滑差速器進行有機交叉和結(jié)合，設(shè)計出功能更強大的差速器。

［1］凌秋妮，尹曦林，吳潔霞，等.汽車差速器專利技術(shù)現(xiàn)狀研究［J］.汽車工業(yè)研究，2015（5）：52-57.

［2］株洲聯(lián)動齒輪工業(yè)有限公司.用于中小型機動車的鎖止式差速器：中國，201420328293.1［P］2014-12-03.

［3］T Biermann，H Martini.Planetary gearbox comprising a differential：US，EP2013/057947［P］2013-10-24.

Analysis on the Patent Development Trend of Gear-type Differential

Wang Lei
（Patent Examination Cooperation Hubei Center of the Patent Office，SIPO，Wuhan Hubei 430070）

Gear-type differential is the most commonly used differential in domestic vehicles，and the orbit planetary spur gear-type differential which is applied more widely contains planet gear，planet carrier，differential gear and other components.Based on this，this paper analyzed the critical technology and category of gear-type differential；Then the integral dose and distribution of patent application at home and abroad，and the development trend of technical branch at home were analyzed，and the prospect of development of gear-type differential was prospected.

gear；differential；patent；development trend

U463.218.4

A

1003-5168（2016）05-0066-02

2016-04-15

王磊（1987-），男，碩士，實習(xí)研究員，研究方向：傳動和動力裝置的發(fā)明專利實質(zhì)審查。