齒輪式差速器專利技術(shù)分析

王磊

（國(guó)家知識(shí)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(guó)家知識(shí)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(guó)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(duì)國(guó)內(nèi)外的申請(qǐng)總量和分布以及國(guó)內(nèi)各技術(shù)分支的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，并對(duì)齒輪式差速器的發(fā)展進(jìn)行展望。

齒輪；差速器；專利；發(fā)展趨勢(shì)

汽車差速器的主要作用是保證車輪線速度在轉(zhuǎn)向時(shí)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(dòng)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(duì)于齒輪式差速器來說，由于需要達(dá)到輸出端的兩個(gè)半軸的運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)左右車輪以不同轉(zhuǎn)速滾動(dòng)的效果。因此，使用帶有做軌道運(yùn)動(dòng)的齒輪的差速器是該領(lǐng)域最常用的類型。做軌道運(yùn)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)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(dòng)齒輪工業(yè)有限公司申請(qǐng)的專利（CN203979322U）中涉及的一種用于中小型機(jī)動(dòng)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(qǐng)的專利（US2015/0038280A1）中涉及的具有差速器的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)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(shì)

2.1國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)總量及其趨勢(shì)

從圖1中的國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)總量年度發(fā)展趨勢(shì)來看，齒輪式差速器專利申請(qǐng)自1991年在中國(guó)出現(xiàn)以來，其技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：①1991-1998年為第一階段，該階段尚未出現(xiàn)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)，國(guó)外的申請(qǐng)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(guó)內(nèi)申請(qǐng)穩(wěn)步增長(zhǎng)，齒輪式差速器的種類和功能日趨完善，同時(shí)國(guó)外申請(qǐng)人開始在中國(guó)提出專利申請(qǐng)；③2007年后為第三階段，該階段國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量開始呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)，這符合國(guó)內(nèi)汽車差速器最常使用齒輪式差速器的特點(diǎn)。市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，不僅促使國(guó)內(nèi)企業(yè)和個(gè)人積極進(jìn)行齒輪式差速器的研發(fā)和設(shè)計(jì)，而且吸引了很多歐美企業(yè)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，它們集中申請(qǐng)了一系列專利，以迎合中國(guó)市場(chǎng)的需求；國(guó)內(nèi)高校也進(jìn)行了大量技術(shù)研究。總體而言，由于齒輪式差速器屬于機(jī)械式差速器，在性價(jià)比上更適合國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)，因此專利申請(qǐng)總量上國(guó)內(nèi)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于國(guó)外。

圖1　國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)總量趨勢(shì)

2.2國(guó)外專利申請(qǐng)分布

圖2為國(guó)外申請(qǐng)人在中國(guó)的專利申請(qǐng)分布情況，在齒輪式差速器領(lǐng)域，國(guó)外申請(qǐng)人主要集中在德國(guó)、美國(guó)和日本。由于差速器研究在國(guó)外起步早，因此國(guó)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(guó)外申請(qǐng)進(jìn)入中國(guó)較晚，并隨著中國(guó)齒輪式差速器的需求增長(zhǎng)而增多。

圖2　國(guó)外專利申請(qǐng)分布

2.3國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)分布

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

2.4國(guó)內(nèi)各分支發(fā)展趨勢(shì)

圖4為國(guó)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(shì)。1999年以前，齒輪式差速器的相關(guān)專利申請(qǐng)量較少，發(fā)展較為緩慢，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)差速器市場(chǎng)基本通過購(gòu)買國(guó)外產(chǎn)品來填補(bǔ)空白。1999年以后，國(guó)內(nèi)差速器相關(guān)技術(shù)開始進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段，其中軌道圓錐齒輪的專利申請(qǐng)量一直高于另外兩個(gè)分支，表明該類型差速器占據(jù)了國(guó)內(nèi)差速器市場(chǎng)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(jìn)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(qǐng)量一度超過了軌道圓錐齒輪，表明國(guó)內(nèi)市場(chǎng)開始接受和研究更為先進(jìn)的差速器技術(shù)，而不僅僅停留在既有的對(duì)稱式錐齒輪差速器上。

圖3　國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)分布

圖4　國(guó)內(nèi)各分支發(fā)展趨勢(shì)

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(shì)可歸納為：①進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)稱式錐齒輪差速器的結(jié)構(gòu)，提升該類差速器的性價(jià)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(jìn)行有機(jī)交叉和結(jié)合，設(shè)計(jì)出功能更強(qiáng)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(dòng)齒輪工業(yè)有限公司.用于中小型機(jī)動(dòng)車的鎖止式差速器：中國(guó)，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(shí)習(xí)研究員，研究方向：傳動(dòng)和動(dòng)力裝置的發(fā)明專利實(shí)質(zhì)審查。