齿轮式差速器专利技术分析

王磊

（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北　武汉　430070）

齿轮式差速器专利技术分析

王磊

（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北武汉430070）

齿轮式差速器是国内汽车上最常用的差速器类型，其中应用较广泛的轨道行星正齿轮式差速器主要由行星齿轮、行星轮架和半轴齿轮等零件组成。基于此，分析齿轮式差速器的关键技术及其分类，对国内外的申请总量和分布以及国内各技术分支的发展趋势进行分析，并对齿轮式差速器的发展进行展望。

齿轮；差速器；专利；发展趋势

汽车差速器的主要作用是保证车轮线速度在转向时能与汽车的轮心速度相协调，通过使外侧车轮的转速要比内侧车轮快来避免车轮拖动或打滑，从而避免出现功率循环不平衡或者汽车不能正常行驶的问题。现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类［1］。

1　齿轮式差速器关键技术

对于齿轮式差速器来说，由于需要达到输出端的两个半轴的运动独立性，实现左右车轮以不同转速滚动的效果。因此，使用带有做轨道运动的齿轮的差速器是该领域最常用的类型。做轨道运动的齿轮传动灵活、结构紧凑，是比较好的差速器齿轮结构。

根据齿轮的类型，可以将齿轮式差速器分为两大类：①轨道圆锥齿轮，如株洲联动齿轮工业有限公司申请的专利（CN203979322U）中涉及的一种用于中小型机动车的锁止式差速器［2］；②轨道正齿轮，如舍弗勒技术有限两合公司申请的专利（US2015/0038280A1）中涉及的具有差速器的行星齿轮传动机构［3］。行星齿轮属于轨道正齿轮中最常见的类型，因此又可将轨道正齿轮细分为轨道行星正齿轮。轨道行星正齿轮式差速器主要由行星齿轮、行星轮架（即差速器壳体）、半轴齿轮等零件组成。

2　齿轮式差速器发展趋势

2.1国内外申请总量及其趋势

从图1中的国内外专利申请总量年度发展趋势来看，齿轮式差速器专利申请自1991年在中国出现以来，其技术发展经历了3个阶段：①1991-1998年为第一阶段，该阶段尚未出现国内申请，国外的申请量也较小，且主要体现在齿轮式差速器技术的摸索和应用等方面；②1999-2007年为第二阶段，该阶段国内申请稳步增长，齿轮式差速器的种类和功能日趋完善，同时国外申请人开始在中国提出专利申请；③2007年后为第三阶段，该阶段国内申请量开始呈现井喷式增长，这符合国内汽车差速器最常使用齿轮式差速器的特点。市场需求的扩大，不仅促使国内企业和个人积极进行齿轮式差速器的研发和设计，而且吸引了很多欧美企业进入中国市场，它们集中申请了一系列专利，以迎合中国市场的需求；国内高校也进行了大量技术研究。总体而言，由于齿轮式差速器属于机械式差速器，在性价比上更适合国内汽车市场，因此专利申请总量上国内要远远多于国外。

图1　国内外专利申请总量趋势

2.2国外专利申请分布

图2为国外申请人在中国的专利申请分布情况，在齿轮式差速器领域，国外申请人主要集中在德国、美国和日本。由于差速器研究在国外起步早，因此国外的技术研究现在多集中在防滑差速器领域；在齿轮式差速器领域，国外申请进入中国较晚，并随着中国齿轮式差速器的需求增长而增多。

图2　国外专利申请分布

2.3国内专利申请分布

图3为国内专利申请分布，山东、浙江、江苏和重庆等汽车制造业发达省市在齿轮式差速器领域的申请量较多。

2.4国内各分支发展趋势

图4为国内的轨道圆锥齿轮、轨道正齿轮和轨道行星正齿轮技术分支的发展趋势。1999年以前，齿轮式差速器的相关专利申请量较少，发展较为缓慢，当时国内差速器市场基本通过购买国外产品来填补空白。1999年以后，国内差速器相关技术开始进入稳步发展阶段，其中轨道圆锥齿轮的专利申请量一直高于另外两个分支，表明该类型差速器占据了国内差速器市场的最大份额。2008年开始，齿轮式差速器的各技术分支开始进入高速发展阶段，发展较快的是轨道圆锥齿轮和轨道行星正齿轮，其中轨道行星正齿轮在2013-2014年间的申请量一度超过了轨道圆锥齿轮，表明国内市场开始接受和研究更为先进的差速器技术，而不仅仅停留在既有的对称式锥齿轮差速器上。

图3　国内专利申请分布

图4　国内各分支发展趋势

3　结语

纵观齿轮式差速器的技术现状，今后的发展趋势可归纳为：①进一步优化对称式锥齿轮差速器的结构，提升该类差速器的性价比；②加大轨道行星正齿轮差速器的研究力度，注重专利布局；③在横向领域上，尝试将齿轮式差速器与防滑差速器进行有机交叉和结合，设计出功能更强大的差速器。

［1］凌秋妮，尹曦林，吴洁霞，等.汽车差速器专利技术现状研究［J］.汽车工业研究，2015（5）：52-57.

［2］株洲联动齿轮工业有限公司.用于中小型机动车的锁止式差速器：中国，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，硕士，实习研究员，研究方向：传动和动力装置的发明专利实质审查。