RU2270389C2

RU2270389C2 - Gearbox

Info

Publication number: RU2270389C2
Application number: RU2003128352/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Становский (RU); Виктор Владимирович Становский; Тать на Андреевна Ремнева (RU); Татьяна Андреевна Ремнева; вичюс Сергей Матвеевич Казак (RU); Сергей Матвеевич Казакявичюс; Антон Геннадьевич Петракович (RU); Антон Геннадьевич Петракович; нов Хамис Магсумович Мах (RU); Хамис Магсумович Махянов; Эдуард Александрович Дудка (RU); Эдуард Александрович Дудка
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Томские трансмиссионные системы"; Хамис Магсумович Махянов; Эдуард Александрович Дудка
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2006-02-20
Also published as: RU2003128352A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; agricultural engineering; machine-tool building.

SUBSTANCE: invention relates to step speed change mechanisms. Proposed gearbox has input shaft 1 and output shaft 2 installed in housing 3, transmitting modules and gearshift controlled members. Each module 1-IV is provided with through input shaft and output shaft coaxial to input shaft. Gearshift controlled members are made as shifters, and they connect input of following module either with through input shaft or with output shaft of preceding module. Driven shaft of gearbox is connected by shifter either with through input shaft or with output shaft of last module.

EFFECT: increased number of speeds at one and the same number of transmitting modules and control members, reduced overall dimensions of gearbox.

12 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам ступенчатого переключения скоростей, и может использоваться в транспортном, сельскохозяйственном машиностроении, в станкостроении и др. отраслях.The invention relates to mechanical engineering, and in particular to mechanisms for step-speed switching, and can be used in transport, agricultural engineering, machine tool and other industries.

Обычно коробка передач состоит из простых зубчатых или планетарных передач, размещаемых в общем корпусе и снабженных управляемыми механизмами переключения (см. Дымшиц И.И. Коробки передач. Машгиз, 1960). Переключатели обычно выполняются в виде скользящих зубчатых колес, муфт, муфт с синхронизаторами, либо в виде тормозов.Typically, a gearbox consists of simple gear or planetary gears housed in a common housing and equipped with controlled gears (see Dymshits II, Transmissions. Mashgiz, 1960). Switches are usually made in the form of sliding gears, couplings, couplings with synchronizers, or in the form of brakes.

Известна коробка передач, содержащая корпус и установленные в нем три планетарных ряда, связанных друг с другом определенным образом, и в качестве управляемых механизмов переключения две фрикционные муфты и три тормоза (US 3067632). Связь звеньев планетарных рядов друг с другом предполагает сложную конструкцию соединений, что усложняет всю коробку передач.Known gearbox containing a housing and installed in it three planetary gears connected to each other in a certain way, and as controlled gears, two friction clutches and three brakes (US 3067632). The connection of the links of the planetary gears with each other involves a complex design of connections, which complicates the entire gearbox.

В коробке передач (RU 2064872) изменена связь звеньев друг с другом, что упростило конструкцию. Та и другая передачи на трех планетарных механизмах с пятью элементами управления дают возможность получать шесть передач: четыре передачи переднего хода и две - заднего.In the gearbox (RU 2064872), the connection of the links with each other is changed, which simplified the design. Both gears on three planetary gears with five control elements make it possible to receive six gears: four forward gears and two reverse gears.

Для увеличения числа передач в коробке передач по патенту RU №2093734 используются пять планетарных рядов с семью элементами управления, что позволяет получить десять передач.To increase the number of gears in the gearbox according to patent RU No. 2093734, five planetary gear sets with seven control elements are used, which makes it possible to obtain ten gears.

Планетарная коробка передач RU №2053137, содержащая пять простых зубчатых передач, один планетарный механизм и четыре переключающие муфты, позволяет получить шестнадцать передач.Planetary gearbox RU No. 2053137, containing five simple gears, one planetary gear and four gearshift clutches, allows you to get sixteen gears.

Таким образом, увеличение числа передач в коробках требует значительного увеличения как числа передающих узлов, так и элементов управления, что усложняет коробку и увеличивает ее габариты. Кроме того, все коробки передач, реализованные на зубчатых колесах, громоздки, имеют большой вес и габариты.Thus, an increase in the number of gears in boxes requires a significant increase in both the number of transmitting units and control elements, which complicates the box and increases its dimensions. In addition, all gearboxes implemented on gears are bulky and have a large weight and dimensions.

Меньшими габаритами обладают коробки передач с планетарными шариковыми передающими узлами. Так, фрикционная коробка передач в патенте RU 2126304 содержит корпус, установленные в нем ведущий и ведомый валы и соединенные последовательно фрикционные планетарные шариковые ступени, являющиеся самостоятельными передающими модулями. Каждый модуль составлен из внутреннего и наружного колец и сепаратора с шариками между ними. Наружное кольцо каждого модуля соединено с корпусом коробки передач, внутреннее кольцо является входным, а сепаратор - выходным валом каждого модуля. Модули соединены друг с другом последовательно, то есть выход каждого предыдущего модуля соединен со входом последующего. Последний модуль выполнен реверсирующим, поэтому входным звеном является наружное кольцо, выходным - внутреннее, а сепаратор соединен с корпусом. Реверсирующий модуль служит для получения в коробке передач заднего хода. Ведущий вал коробки передач замыкается со входом первого модуля с помощью скользящей втулки. Ведомый вал коробки передач с помощью управляемого элемента переключения - второй скользящей втулки может соединяться с выходным валом любого модуля или с ведущим валом напрямую. Коробка передач обеспечивает кроме прямой передачи число скоростей, равное числу передающих модулей. Она имеет несколько основных недостатков, связанных с двумя обстоятельствами. Первая группа недостатков определяется планетарной фрикционной шариковой передачей, применяемой в коробке в качестве модуля. Как все фрикционные передачи, этот модуль имеет небольшой диапазон возможных передаточных отношений и невысокий передаваемый момент, ограничиваемый силами трения. Вторая группа недостатков обусловлена схемой соединения модулей в коробке передач, которая ограничивает число возможных передач. Максимальное число передач равно числу модулей.Smaller dimensions have gearboxes with planetary ball transmitting units. So, the friction gearbox in patent RU 2126304 contains a housing, drive and driven shafts installed in it, and planetary friction ball stages connected in series, which are independent transmitting modules. Each module is composed of inner and outer rings and a separator with balls between them. The outer ring of each module is connected to the gearbox housing, the inner ring is the input ring, and the separator is the output shaft of each module. The modules are connected to each other in series, that is, the output of each previous module is connected to the input of the next. The last module is reversible, so the input ring is the outer ring, the output is the inner ring, and the separator is connected to the housing. The reversing module is used to obtain reverse gear in the gearbox. The drive shaft of the gearbox is locked to the input of the first module using a sliding sleeve. The driven shaft of the gearbox can be connected to the output shaft of any module or directly to the drive shaft using a controlled switching element - the second sliding sleeve. The gearbox provides in addition to direct transmission the number of speeds equal to the number of transmitting modules. It has several main disadvantages associated with two circumstances. The first group of disadvantages is determined by the planetary friction ball gear used in the box as a module. Like all friction gears, this module has a small range of possible gear ratios and a low transmitted torque limited by friction forces. The second group of disadvantages is due to the connection scheme of the modules in the gearbox, which limits the number of possible gears. The maximum number of gears is equal to the number of modules.

Первого недостатка лишена коробка передач по патенту US №5016487, в которой модулем является шариковый планетарный передающий узел с периодическими дорожками качения. Изображенная на фиг.6 к описанию этого патента коробка передач выбрана нами в качестве прототипа. Она содержит корпус с установленными в нем ведущим и ведомым валами и передающими модулями. Передающий модуль представляет собой ведущий и ведомый диски с замкнутыми периодически изогнутыми дорожками качения и промежуточное звено - сепаратор с радиальными прорезями. Сепараторы всех модулей соединены с корпусом. В прорезях сепаратора расположены шарики, взаимодействующие с дорожками качения ведущего и ведомого дисков. Таким образом, каждый модуль является передающим механизмом с входным и выходным звеньями. Ведущим валом коробки передач является входной вал первого передающего модуля. Модули соединены последовательно, т.е. входной вал последующего модуля соединен с выходом предыдущего через реверсирующий диск. Диск необходим в связи с тем, что модули меняют направления вращения. Последний модуль связан с предыдущим без реверсирующего диска и служит для получения заднего хода. Ведомый вал коробки передач с помощью управляемого переключателя соединяется поочередно с выходом каждого модуля. Переключатель выполнен в виде стержня с ребордами, проходящего сквозь полый ведомый вал. При осевом перемещении стержня реборды сдвигают шарики, находящиеся в прорезях ведомого вала, и они зацепляют полый ведомый вал с выходным звеном одного из модулей. Описанная схема соединения модулей в коробке передач полностью идентична с предыдущей, поэтому недостатки, обусловленные схемой, остаются прежними. А именно ограниченное число переключаемых передач, равное числу передающих модулей, ухудшает условия работы двигателя при изменяющейся внешней нагрузке, т.е. снижает коэффициент загруженности двигателя. Кроме того, конструкция управляемого переключателя скоростей позволяет переключать скорости только в определенном порядке, и при необходимости переключения скоростей в другом порядке это можно будет сделать только путем последовательного переключения нескольких скоростей.The first drawback is deprived of the gearbox of US patent No. 5016487, in which the module is a ball planetary transmitting unit with periodic raceways. Shown in Fig.6 to the description of this patent, the gearbox is selected by us as a prototype. It contains a housing with drive and driven shafts and transmitting modules installed in it. The transmitting module is a master and slave disks with closed periodically curved raceways and an intermediate link - a separator with radial slots. Separators of all modules are connected to the housing. In the slots of the separator are balls interacting with the raceways of the leading and driven discs. Thus, each module is a transmission mechanism with input and output links. The drive shaft of the gearbox is the input shaft of the first transmitting module. The modules are connected in series, i.e. the input shaft of the subsequent module is connected to the output of the previous one through the reversing disk. The disk is necessary due to the fact that the modules change the direction of rotation. The last module is connected to the previous one without a reversing disk and is used to obtain reverse gear. The driven shaft of the gearbox is connected alternately with the output of each module using a controlled switch. The switch is made in the form of a rod with flanges passing through a hollow driven shaft. With the axial movement of the rod, the flanges shift the balls located in the slots of the driven shaft, and they engage the hollow driven shaft with the output link of one of the modules. The described connection diagram of the modules in the gearbox is completely identical to the previous one, therefore, the disadvantages due to the scheme remain the same. Namely, a limited number of gear changes equal to the number of transmitting modules worsens the operating conditions of the engine under a changing external load, i.e. reduces engine load factor. In addition, the design of the controlled speed switch allows you to switch speeds only in a certain order, and if you need to switch speeds in a different order, this can only be done by sequentially switching several speeds.

Задачей изобретения является создание простой, малогабаритной, высокоэффективной многоступенчатой коробки передач.The objective of the invention is to provide a simple, small-sized, highly efficient multi-stage gearbox.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в увеличении числа передач без увеличения числа передающих модулей и в обеспечении возможности переключения передач в любом порядке.The technical result achieved by the present invention is to increase the number of gears without increasing the number of transmitting modules and to enable gear changes in any order.

Поставленная задача решается следующим образом. Коробка передач, как и прототип, содержит расположенные в корпусе ведущий и ведомый валы, передающие модули и управляемые элементы переключения передач. Ведущий вал коробки передач соединен с входным валом первого модуля. В отличие от прототипа, каждый модуль выполнен со сквозным входным валом и коаксиальным ему выходным валом, а элементы управления выполнены как переключатели, соединяющие вход последующего модуля либо со сквозным входным валом, либо с выходным валом предыдущего модуля, и ведомый вал коробки передач соединен таким же переключателем либо со сквозным входным, либо с выходным валом последнего модуля.The problem is solved as follows. The gearbox, like the prototype, contains drive and driven shafts located in the housing, transmitting modules and controlled gear shifting elements. The drive shaft of the gearbox is connected to the input shaft of the first module. Unlike the prototype, each module is made with a through input shaft and an output shaft coaxial to it, and the control elements are designed as switches connecting the input of the subsequent module to either the through input shaft or the output shaft of the previous module, and the transmission output shaft is connected to the same a switch with either a through input or output shaft of the last module.

Каждый передающий модуль (или любой из модулей) может быть выполнен в виде простой зубчатой передачи, на сквозном входном валу которой закреплено входное зубчатое колесо и свободно посажено выходное зубчатое колесо, связанное с выходным валом. С обоими колесами взаимодействует дополнительное двухвенцовое зубчатое колесо, свободно посаженное на дополнительной оси.Each transmitting module (or any of the modules) can be made in the form of a simple gear transmission, on the through input shaft of which the input gear is fixed and the output gear connected to the output shaft is freely set. An additional two-crown gear wheel, freely set on an additional axis, interacts with both wheels.

Коробка передач последнего варианта может быть легко модернизирована в коробку с дополнительными валами отбора мощности, которые необходимы в различных видах самоходной специализированной техники. Для этого двухвенцовое зубчатое колесо, по меньшей мере, одного модуля жестко посажено на дополнительный вал, являющийся валом отбора мощности. Если этот модуль крайний, то вывести дополнительный вал за пределы коробки достаточно просто. Если мощность отбирается от средних модулей, то соседние модули можно развернуть друг относительно друга вокруг общей оси, чтобы получить доступ к дополнительному валу для отбора мощности.The gearbox of the latter option can be easily upgraded to a box with additional power take-off shafts, which are necessary in various types of self-propelled specialized equipment. For this, a two-crown gear of at least one module is rigidly mounted on an additional shaft, which is a power take-off shaft. If this module is extreme, then removing the additional shaft outside the box is quite simple. If power is taken from the middle modules, then adjacent modules can be rotated relative to each other around a common axis to gain access to the additional shaft for power take-off.

Лучшими удельно-весовыми и массогабаритными характеристиками обладает коробка передач, каждый передающий модуль которой выполнен в виде планетарной передачи с промежуточными телами качения.The best specific gravity and overall dimensions are possessed by a gearbox, each transmitting module of which is made in the form of a planetary gear with intermediate rolling bodies.

Это может быть фрикционная планетарная шариковая передача, в которой момент передается за счет сил трения. Для расширения диапазона передаточных отношений и увеличения передаваемого момента планетарную передачу с промежуточными телами качения целесообразно выполнить на основе зацепления шариков с периодическими дорожками качения.It can be a friction planetary ball gear, in which the moment is transmitted due to friction forces. To expand the range of gear ratios and increase the transmitted moment, it is advisable to perform planetary gearing with intermediate rolling bodies on the basis of gearing of balls with periodic raceways.

Вполне работоспособна коробка передач, в которой передающий модуль выполнен в виде планетарного зубчатого механизма. Здесь следует отметить, что, как и в других планетарных коробках передач, в этом случае появляется возможность дополнительного увеличения количества передач введением только дополнительных элементов управления. Это возможно в связи с тем, что любое из звеньев планетарного механизма: солнечное колесо, водило или эпицикл могут быть входным, выходным или корпусным звеном, а сам планетарный механизм имеет в зависимости от этого несколько передаточных отношений. Для реализации этих режимов нужно ввести управляемые тормоза и снабдить переключатели модуля дополнительными положениями переключения.The gearbox is fully operational, in which the transmission module is made in the form of a planetary gear mechanism. It should be noted here that, as in other planetary gearboxes, in this case it becomes possible to further increase the number of gears by introducing only additional control elements. This is possible due to the fact that any of the links of the planetary mechanism: the sun wheel, carrier or epicycle can be an input, output or body link, and the planetary mechanism itself has several gear ratios depending on this. To implement these modes, you need to enter controlled brakes and provide the module switches with additional switching positions.

Наиболее простая конструкция управляемых переключателей представляет собой скользящие вдоль оси передачи втулки с внутренними и/или наружными шлицами, находящимися в зацеплении со шлицами на входном валу последующего модуля, и имеющими возможность зацепления с ответными шлицами либо на сквозном входном валу, либо на выходном валу предыдущего модуля.The simplest design of controlled switches is a sleeve sliding along the transmission axis with internal and / or external slots meshed with slots on the input shaft of the next module and capable of engaging with reciprocal slots either on the through input shaft or on the output shaft of the previous module .

Для получения заднего хода один из модулей выполнен с дополнительным реверсирующим выходом, а соответствующий переключатель выполнен с дополнительной позицией переключения.To obtain reverse gear, one of the modules is made with an additional reversing output, and the corresponding switch is made with an additional switching position.

В случае модуля на основе простой зубчатой передачи реверсирующий выход можно получить введением дополнительного колеса внутреннего зацепления, свободно посаженного в корпусе и зацепляющегося с любым из венцов двухвенцового колеса. Переключатель на входе последующего модуля в этом случае имеет еще одну позицию переключения для связи с этим дополнительным колесом.In the case of a module based on a simple gear transmission, a reversing output can be obtained by introducing an additional internal gear wheel, freely fitted in the housing and meshing with any of the crowns of the double-crown gear. The switch at the input of the subsequent module in this case has another switching position for communication with this additional wheel.

Если за основу брать планетарный зубчатый модуль, то реверсирующий выход может быть получен переключением входа с солнечного колеса на водило, соответственно выходным звеном станет солнечное колесо. Дополнительную позицию переключения должен в этом случае иметь переключатель на входе реверсирующего модуля.If we take the planetary gear module as the basis, then the reversing output can be obtained by switching the input from the sun wheel to the carrier, respectively, the sun wheel will become the output link. In this case, an additional switching position should have a switch at the input of the reversing module.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на фиг.1 приведена принципиальная схема коробки передач, на фиг.2 схематически представлено осевое сечение коробки передач с модулем в виде простой зубчатой передачи, а на фиг.3 - зубчатой коробки передач с дополнительными валами отбора мощности. На фиг.4 представлена схема коробки передач с задним ходом, в которой первый-третий модули выполнены в виде простой зубчатой передачи, а четвертый модуль - планетарная зубчатая передача. На фиг.5 схематически изображено осевое сечение коробки передач с увеличенным числом ступеней за счет использования планетарных зубчатых модулей и переключателей с дополнительными позициями. На фиг.6 в увеличенном виде показана конструкция переключателя в виде муфты, используемого в коробке скоростей на фиг.5. На фиг.7 показано осевое сечение одной из модификаций коробки передач на основе шарикового модуля с периодическими дорожками качения, а на фиг.8 - на основе фрикционной шариковой планетарной передачи.The invention is illustrated by graphic materials, in which Fig. 1 shows a schematic diagram of a gearbox, Fig. 2 schematically shows an axial section of a gearbox with a module in the form of a simple gear transmission, and in Fig. 3 - a gear transmission with additional power take-off shafts. Figure 4 presents a diagram of a gearbox with reverse gear, in which the first or third modules are made in the form of a simple gear transmission, and the fourth module is a planetary gear transmission. Figure 5 schematically shows the axial section of the gearbox with an increased number of stages due to the use of planetary gear modules and switches with additional positions. Figure 6 in an enlarged view shows the design of the switch in the form of a clutch used in the gearbox in figure 5. In Fig.7 shows an axial section of one of the modifications of the gearbox based on a ball module with periodic raceways, and Fig.8 is based on a friction ball planetary gear.

Коробка скоростей построена на основе передающих модулей I, II, III, IY, число которых выбирается исходя из требований количества переключаемых передач в коробке. На фиг.1 показана 16-ступенчатая коробка, реализуемая на 4 модулях. Ведущий вал 1 коробки передач и ведомый вал 2 установлены в корпусе 3 на подшипниках. Каждый модуль, независимо от его внутреннего построения, для внешних цепей выступает как передающий узел со сквозным входным валом 4 и коаксиальным ему выходным валом 5. Цифрами 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11 обозначены входные и выходные валы соответственно модулей II, III, IY. Ведущий вал 1 коробки передач соединен с входом 4 первого модуля.The gearbox is based on the transmitting modules I, II, III, IY, the number of which is selected based on the requirements of the number of gears in the box. Figure 1 shows a 16-speed gearbox, implemented on 4 modules. The drive shaft 1 of the gearbox and the driven shaft 2 are mounted in the housing 3 on bearings. Each module, regardless of its internal construction, for external circuits acts as a transmitting unit with a through input shaft 4 and an output shaft coaxial to it 5. The numbers 6 and 7, 8, 9, 10, and 11 denote the input and output shafts of modules II, III, respectively , IY. The drive shaft 1 of the gearbox is connected to the input 4 of the first module.

Вход каждого последующего модуля связан с управляемым переключателем. Управляемые переключатели 12, 13 и 14 имеют два положения включения: либо со сквозным входным валом, либо с выходным валом предыдущего модуля. Т.е. входной вал 6 второго модуля переключателем 12 может соединяться либо со сквозным входным валом 4, либо с выходным валом 5 первого модуля. Входной вал 8 третьего модуля переключателем 13 может быть связан с валами 6 или 7 второго модуля и т.д. Ведомый вал 2 коробки скоростей таким же переключателем 15 связан либо со сквозным входным валом 10, либо с выходным валом 11 последнего модуля.The input of each subsequent module is associated with a controllable switch. The controlled switches 12, 13 and 14 have two switching positions: either with a through input shaft or with the output shaft of the previous module. Those. the input shaft 6 of the second module with a switch 12 can be connected either with a through input shaft 4, or with the output shaft 5 of the first module. The input shaft 8 of the third module with a switch 13 can be connected with the shafts 6 or 7 of the second module, etc. The driven shaft 2 of the gearbox by the same switch 15 is connected either with the through input shaft 10 or with the output shaft 11 of the last module.

Модули коробки передач на фиг.2 выполнены в виде простых зубчатых передач. Каждый модуль здесь имеет отдельные корпуса 16, 17, 18 и 19, связанные с общим корпусом 3 коробки скоростей (корпус 3 показан условно). Ведущим валом коробки передач является сквозной входной вал 4 первого модуля, установленный в корпусе 16 на подшипниках 20. На соответствующих подшипниках установлены сквозные входные валы 6, 8 и 10 последующих модулей в корпусах 17, 18 и 19. Ведомый вал 2 коробки передач установлен в корпусе 3 на подшипниках 21. На сквозных входных валах 4, 6, 8 и 10 каждого модуля закреплены входные зубчатые колеса 22, 23, 24 и 25 соответственно. На этих же валах с помощью подшипников 26, 27, 28 и 29 свободно посажены выходные зубчатые колеса 30, 31, 32 и 33, жестко связанные с выходными валами 5, 7, 9 и 11. Выходные валы 5, 7, 9 и 11 коаксиальны сквозным входным валам 4, 6, 8, 10 и охватывают их снаружи. На дополнительных осях 34, 35, 36 и 37, установленных в корпусах 16, 17, 18, 19, на подшипниках 38, 39, 40 и 41 посажены двухвенцовые зубчатые колеса с венцами 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 и 49. Венцы 42 и 43 первого зубчатого колеса зацепляются со входным 22 и выходным 30 колесами первого модуля. Аналогично, венцы 44, 45 находятся в зацеплении со входным 23 и выходным 31 зубчатыми колесами второго модуля и т.д. Выходные валы 5, 7, 9 и 11 каждого модуля посажены в корпусах 16, 17, 18 и 19 на подшипниках 50. Для осевого центрирования входных валов 4, 6, 8 и 10 всех модулей друг относительно друга на входе каждый входной вал выполнен в виде стакана 51, 52, 53, в отверстиях которого на подшипниках 54 посажены концы сквозных входных валов предыдущих модулей. Каждый из переключателей 12, 13, 14 и 15 представляет собой скользящую втулку 55, охватывающую противолежащие концы соединяемых валов. Внутренняя поверхность втулки выполнена со шлицами на концах. Шлицы на одном конце втулки (на фигурах это правая часть втулки) находятся в постоянном зацеплении с ответными шлицами на входном валу последующего модуля. Шлицы на другом конце втулки могут зацепляться с ответными шлицами либо на выходных валах, либо на дисках 56, закрепленных на сквозных входных валах каждого модуля. Втулка 55 последнего модуля соединяет ведомый вал 2 коробки передач со сквозным входным валом 10 последнего модуля или с его выходным валом 11. На верхней части рисунка втулка 55 показана в положении, соединяющем модули последовательно, а на нижней части рисунка втулки соединяют последовательно входные валы всех модулей, т.е. дают прямую передачу.The gearbox modules in figure 2 are made in the form of simple gears. Each module here has separate housings 16, 17, 18 and 19 connected to a common gearbox housing 3 (housing 3 is shown conditionally). The drive shaft of the gearbox is the through input shaft 4 of the first module, mounted in the housing 16 on the bearings 20. The corresponding bearings are equipped with through input shafts 6, 8 and 10 of the subsequent modules in the housings 17, 18 and 19. The drive shaft 2 of the gearbox is installed in the housing 3 on bearings 21. On the through input shafts 4, 6, 8, and 10 of each module, input gears 22, 23, 24, and 25 are fixed. On the same shafts with the help of bearings 26, 27, 28 and 29, the output gears 30, 31, 32 and 33 are freely fitted, rigidly connected to the output shafts 5, 7, 9 and 11. The output shafts 5, 7, 9 and 11 are coaxial through input shafts 4, 6, 8, 10 and cover them from the outside. On the additional axles 34, 35, 36 and 37 installed in the housings 16, 17, 18, 19, on the bearings 38, 39, 40 and 41, two-crown gears with crowns 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 are planted and 49. The rims 42 and 43 of the first gear are engaged with the input 22 and output 30 wheels of the first module. Similarly, the crowns 44, 45 are engaged with the input 23 and output 31 gears of the second module, etc. The output shafts 5, 7, 9 and 11 of each module are seated in the housings 16, 17, 18 and 19 on the bearings 50. For the axial centering of the input shafts 4, 6, 8 and 10 of all the modules relative to each other at the input, each input shaft is made in the form cup 51, 52, 53, in the holes of which on the bearings 54 the ends of the through input shafts of the previous modules are planted. Each of the switches 12, 13, 14 and 15 represents a sliding sleeve 55, covering the opposite ends of the connected shafts. The inner surface of the sleeve is made with slots at the ends. The slots at one end of the sleeve (in the figures this is the right part of the sleeve) are constantly engaged with the mating slots on the input shaft of the subsequent module. The slots at the other end of the sleeve can engage with mating slots either on the output shafts or on discs 56 mounted on the through input shafts of each module. A sleeve 55 of the last module connects the driven shaft 2 of the gearbox with the through input shaft 10 of the last module or with its output shaft 11. On the upper part of the figure, the sleeve 55 is shown in the position connecting the modules in series, and on the lower part of the figure of the sleeve, the input shafts of all modules are connected in series , i.e. give direct transmission.

Коробка передач с дополнительными валами отбора мощности на фиг.3 конструктивно оформлена в общем корпусе 3 (показаны только его опорные элементы). В отличие от предыдущей модификации коробки передач, зубчатые венцы 42-43, 44-45, 46-47, 48-49 неподвижно посажены на дополнительные валы 57, установленные в элементах корпуса 3 на подшипниках 58. Каждый из дополнительных валов 57 может служить валом отбора мощности. Число модулей с дополнительными валами определяется требуемым числом дополнительных валов отбора мощности. Такие механизмы необходимы в устройствах, где от одного привода работает несколько исполнительных механизмов с разными скоростями движения. Для того, чтобы можно было получить доступ к валам 57 для отбора с них мощности, соседние модули необходимо повернуть друг относительно друга вокруг общей оси.The gearbox with additional power take-off shafts in figure 3 is structurally decorated in a common housing 3 (only its supporting elements are shown). In contrast to the previous gearbox modification, gear rims 42-43, 44-45, 46-47, 48-49 are fixedly mounted on additional shafts 57 mounted in the elements of the housing 3 on bearings 58. Each of the additional shafts 57 can serve as a selection shaft power. The number of modules with additional shafts is determined by the required number of additional power take-off shafts. Such mechanisms are necessary in devices where several actuators with different speeds are running from a single drive. In order to be able to access the shafts 57 to take power from them, adjacent modules must be rotated relative to each other around a common axis.

В коробке передач на схеме на фиг.4 первый модуль полностью аналогичен простому зубчатому модулю на фиг 2. Сквозной вал 4 первого модуля проходит сквозь всю коробку для осевого базирования на нем входных валов всех модулей. Второй модуль выполнен также в виде простой зубчатой передачи с входным колесом 23, выходным - 31 и двумя диаметрально противоположными двухвенцовыми колесами 59 с одинаковыми венцами 44 и 44', 45 и 45'. Модуль снабжен дополнительным колесом 60 внутреннего зацепления, свободно посаженным в корпусе 3 на подшипнике 61. Колесо 60 связано с дополнительным выходным валом 62, являющимся реверсирующим выходом второго модуля. Вал 62 имеет элементы для соединения с переключателем 13, т.е. у переключателя 13 появляется дополнительная позиция С его переключения. Четвертый модуль выполнен в виде планетарной передачи со входным солнечным колесом 63, выходным водилом 64, неподвижным эпициклом 65 и сателлитами 66.In the gearbox in the diagram of FIG. 4, the first module is completely similar to the simple gear module in FIG. 2. The through shaft 4 of the first module passes through the entire gearbox to axially base the input shafts of all modules on it. The second module is also made in the form of a simple gear transmission with an input wheel 23, an output 31 and two diametrically opposite two-crown wheels 59 with identical crowns 44 and 44 ', 45 and 45'. The module is equipped with an additional internal gearing wheel 60, freely fitted in the housing 3 on the bearing 61. The wheel 60 is connected to the additional output shaft 62, which is the reversing output of the second module. The shaft 62 has elements for connecting to the switch 13, i.e. the switch 13 appears an additional position With its switch. The fourth module is made in the form of a planetary gear with an input sun wheel 63, an output carrier 64, a stationary epicycle 65 and satellites 66.

В коробке на фиг.5 два первых модуля - простые зубчатые передачи, а два последних модуля - планетарные механизмы. Сквозной входной вал первого модуля для осевого базирования последующих модулей проходит сквозь всю коробку передач, и его конец установлен в подшипнике 67 в торце ведомого вала 2 коробки передач. Сквозные входные валы 6, 8 и 10 остальных модулей выполнены полыми и на подшипниках 68, 69 и 70 посажены на валу 4. Входным элементом третьего модуля является солнечное колесо 71 планетарной передачи, закрепленное на входном валу 8. Эпицикл 72 неподвижно закреплен в корпусе, а водило 73 с сателлитами 74 является выходным звеном третьего модуля. Соответственно четвертый модуль имеет солнечное колесо 75, водило 76 с сателлитами 77, зацепляющимися с неподвижным эпициклом 78. Водило 76 последнего модуля может использоваться как его входной или как выходной элемент. Для этого переключатель 14, выполненный в виде втулки 79 (см. фиг.6), имеет шлицы 80 и 81 на внутренней, 82, 82а и 83 на внешней боковой поверхности. При перемещении втулки 79 вдоль оси шлицами 80 и 81 она соединяет сквозной входной вал 8 третьего модуля со входным валом 10 четвертого модуля. Шлицами 82а и 81 выход третьего модуля соединяется с входным валом 10 и солнечным колесом 75 четвертого модуля. В этом положении входным элементом четвертого модуля является его солнечное колесо 75. Шлицами 82а и 82 втулка 79 соединяет выходное водило третьего модуля с водилом 76 четвертого модуля, делая его входом. Шлицами 80 и 83 сквозной входной вал 8 третьего модуля соединяется с водилом 76.In the box of FIG. 5, the first two modules are simple gears, and the last two modules are planetary gears. The through input shaft of the first module for axial mounting of subsequent modules passes through the entire gearbox, and its end is mounted in the bearing 67 at the end of the driven shaft 2 of the gearbox. The through input shafts 6, 8 and 10 of the remaining modules are hollow and mounted on the bearings 68, 69 and 70 on the shaft 4. The input element of the third module is the planetary gear sun 71, mounted on the input shaft 8. The epicyclic 72 is fixedly mounted in the housing, and carrier 73 with satellites 74 is the output link of the third module. Accordingly, the fourth module has a sun wheel 75, carrier 76 with satellites 77 engaged with a stationary epicycle 78. The carrier 76 of the last module can be used as its input or output element. For this, the switch 14, made in the form of a sleeve 79 (see Fig.6), has slots 80 and 81 on the inner, 82, 82a and 83 on the outer side surface. When moving the sleeve 79 along the axis of the slots 80 and 81, it connects the through input shaft 8 of the third module with the input shaft 10 of the fourth module. With the slots 82a and 81, the output of the third module is connected to the input shaft 10 and the sun wheel 75 of the fourth module. In this position, the input element of the fourth module is its sun wheel 75. Using splines 82a and 82, the sleeve 79 connects the output carrier of the third module with the carrier 76 of the fourth module, making it an input. Slots 80 and 83 through the input shaft 8 of the third module is connected to the carrier 76.

Втулка 84 переключателя 15 своими шлицами соединяет ведомый вал 2 коробки передач со входом 10 или выходным водилом 76 последнего модуля. Таким образом, водило 76 последнего модуля может работать либо как входной элемент, и тогда выходным элементом четвертого планетарного модуля будет служить солнечное колесо 75, либо как выходной элемент планетарной передачи со входным солнечным колесом 75.The sleeve 84 of the switch 15 with its slots connects the driven shaft 2 of the gearbox with the input 10 or output carrier 76 of the last module. Thus, the carrier 76 of the last module can operate either as an input element, and then the output wheel of the fourth planetary module will be the sun wheel 75, or as the output element of the planetary gear with the input sun wheel 75.

Значительно снижены габариты в коробке передач на основе шариковых модулей. Существует огромное число конкретных конструкций таких передающих модулей, поэтому для примера рассмотрим два из них, изображенных на фиг.7 и 8. При этом изобретение никоим образом не ограничивается приведенными в заявке конкретными конструкциями. Ведущий вал 1 коробки передач на фиг.7 соединен со сквозным входным валом 4 первого модуля, который проходит сквозь всю коробку скоростей и своим концом базируется в отверстии на торце ведомого вала 2 с помощью подшипников 67. Входные валы 6, 8 и 10 следующих модулей выполнены полыми, так же как и в коробке на фиг.5, и посажены на вал 4 с помощью подшипников 68, 69, 70. Каждый модуль представляет собой три последовательно расположенных диска 85, 86, 87. Входным звеном каждого модуля является эксцентрик 88 на сквозном входном валу 4, 6, 8 или 10. На эксцентрике 88 на подшипниках 89 посажен средний диск модуля 86, являющийся плавающей шайбой. Два других диска 85 и 87 на обращенных друг к другу поверхностях имеют периодические дорожки качения 90 и 91, взаимодействующие с цепочкой шариков 92. Число периодов дорожек качения и число шариков отличаются друг от друга. Обе дорожки качения могут быть замкнутыми, или одна из них представляет собой радиальные канавки. Шарики 92 контактируют одновременно с периодическими дорожками 90 и 91 и с боковой поверхностью плавающей шайбы 86. Диск 85 каждого модуля неподвижен и закреплен в корпусе 3, а диск 87 посажен в корпусе с помощью подшипников 93 и является выходным звеном. Входной вал каждого последующего модуля соединен с переключателем в виде муфты 94 со шлицами на наружной и внутренней поверхностях. Шлицы на внутренней поверхности соединяют входные валы модулей, а шлицы на внешней поверхности муфты 94 соединяют выход предыдущего модуля со входом последующего. Ведомый вал 2 коробки установлен в корпусе на подшипниках 21 и также соединен с переключающей муфтой 94. Все модули имеют разное передаточное отношение и увеличивающиеся к выходному валу 2 размеры. Увеличение размеров определяется увеличением передаваемого от модуля к модулю момента. Величина передаточного отношения каждого модуля определяется требуемым диапазоном и шагом переключения скоростей в коробке.Significantly reduced dimensions in the gearbox based on ball modules. There are a huge number of specific designs of such transmitting modules, therefore, for example, consider two of them depicted in Figs. 7 and 8. However, the invention is in no way limited to the specific designs given in the application. The drive shaft 1 of the gearbox in Fig. 7 is connected to the through input shaft 4 of the first module, which passes through the entire gearbox and is based on its end in the hole on the end of the driven shaft 2 using bearings 67. The input shafts 6, 8 and 10 of the following modules are made hollow, as in the box in figure 5, and mounted on the shaft 4 using bearings 68, 69, 70. Each module consists of three disks 85, 86, 87 in series. The input link of each module is an eccentric 88 on the through input shaft 4, 6, 8 or 10. On the cam 88 on bearings 89 planted the middle disk of module 86, which is a floating washer. The other two disks 85 and 87 on the surfaces facing each other have periodic raceways 90 and 91 interacting with the chain of balls 92. The number of periods of the raceways and the number of balls are different from each other. Both raceways can be closed, or one of them is a radial groove. Balls 92 are in contact simultaneously with the periodic tracks 90 and 91 and with the side surface of the floating washer 86. The disk 85 of each module is stationary and secured in the housing 3, and the disk 87 is seated in the housing using bearings 93 and is an output link. The input shaft of each subsequent module is connected to a switch in the form of a clutch 94 with splines on the outer and inner surfaces. The splines on the inner surface connect the input shafts of the modules, and the splines on the outer surface of the coupling 94 connect the output of the previous module to the input of the next. The driven shaft 2 of the box is mounted in a housing on bearings 21 and is also connected to a switching clutch 94. All modules have different gear ratios and dimensions increasing to the output shaft 2. The increase in size is determined by the increase in the moment transmitted from module to module. The gear ratio of each module is determined by the required range and gearshift step in the box.

Аналогично устроена коробка передач с шариковым фрикционным планетарным передающим модулем на фиг.8. Каждый модуль состоит из входного диска 95 на сквозном входном валу 4, 6, 8, или 10, центрального колеса 96, связанного с общим корпусом 3 коробки передач, водила 97, в прорезях которого расположены шарики 98. Водило каждого модуля связано с выходным валом 5, 7, 9 или 11, соответственно. Остальные обозначения на фиг.8 соответствуют обозначениям предыдущих фигур, и функции деталей, имеющих одинаковые обозначения, одинаковы.Similarly arranged gearbox with ball friction planetary transmitting module in Fig.8. Each module consists of an input disk 95 on the through input shaft 4, 6, 8, or 10, a central wheel 96 connected to a common housing 3 of the gearbox, carrier 97, in the slots of which are located balls 98. The carrier of each module is connected with the output shaft 5 , 7, 9 or 11, respectively. The remaining symbols in Fig. 8 correspond to the symbols of the previous figures, and the functions of parts having the same symbols are the same.

Рассмотрим сначала работу коробки передач в общем виде, не вдаваясь в детали работы передающих модулей, т.к. принцип действия коробки определяется только принципиальной схемой и не зависит от конструкции модулей. Пусть каждый из модулей имеет передаточное отношение u₁, u₂, u₃,...u_n. Кроме того, благодаря тому что входной вал каждого модуля выполнен сквозным, то на выходе модуля мы имеем два вала: валы 4, 6, 8, и 10 с передаточным отношением, равным 1, и валы 5, 7, 9, 11 с передаточным отношением u₁, u₂, u₃,...u_n. Если все переключатели находятся в положении А, то на ведомом валу 2 коробки передач мы имеем прямую передачу. Если теперь переключатель 13 перевести в положение В, то передаточное отношение коробки передач будет u_к=u₂. Перевод переключателя 14 в положение В даст передачу u_к=u₂·u₃ и т.д. Пусть теперь переключатель 12 находится в положении В, а все остальные переключатели - в положении А. Модуль I будет работать с передаточным отношением u₁, а все остальные модули - с передаточным отношением, равным 1. Общее передаточное отношение коробки передач будет u_к=u₁. При переключении переключателя 13 в положение В передаточное отношение изменится как u_к=u₁·u₂. Переключение переключателя 14 в положение В даст передаточное отношение u_к=u₁·u₂·u₃. Таким образом, комбинация двух положений четырех переключателей дает 16 возможных скоростей для указанной коробки передач. Такого количества передач на 4 передающих модулях с четырьмя элементами управления не дает ни одна из известных нам схем коробок передач.We first consider the operation of the gearbox in general terms, without going into details of the operation of the transmitting modules, because the principle of operation of the box is determined only by the circuit diagram and does not depend on the design of the modules. Let each of the modules have a gear ratio u ₁ , u ₂ , u ₃ , ... u _n . In addition, due to the fact that the input shaft of each module is made through, then at the output of the module we have two shafts: shafts 4, 6, 8, and 10 with a gear ratio of 1, and shafts 5, 7, 9, 11 with a gear ratio u ₁ , u ₂ , u ₃ , ... u _n . If all the switches are in position A, then on the driven shaft 2 of the gearbox we have a direct transmission. If now switch 13 is moved to position B, then the gear ratio will be u _k = u ₂ . The transfer of the switch 14 to position B will give the transfer u _to = u ₂ · u ₃ , etc. Now, let switch 12 be in position B, and all the other switches in position A. Module I will work with a gear ratio u ₁ , and all other modules with a gear ratio of 1. The total gear ratio of the gearbox will be u _к = u ₁ . When you switch the switch 13 to position B, the gear ratio will change as u _to = u ₁ · u ₂ . Switching the switch 14 to position B will give a gear ratio u _to = u ₁ · u ₂ · u ₃ . Thus, the combination of the two positions of the four switches gives 16 possible speeds for the specified gearbox. Such a number of gears on 4 transmitting modules with four control elements does not give any of the transmission schemes known to us.

Рассмотрим более подробно работу коробки передач с модулем на основе простой зубчатой передачи и работу коробки с дополнительными валами отбора мощности, изображенных на фиг.2 и 3. При вращении ведущего вала 1 коробки передач вращается зубчатое колесо 22 первого модуля. В зацеплении с ним находится венец 42 зубчатого колеса, свободно посаженного на дополнительной оси 34. Вращение двухвенцового зубчатого колеса передается выходному зубчатому колесу 30, которое вращается со скоростью, определяемой соотношением чисел зубьев колес 22 и 42, 43 и 30. Если переключающая муфта 55 первого переключателя находится в крайнем левом положении, то на вход второго модуля передается вращение выходного вала 5, т.е. с передаточным отношением u₁. Если при этом все остальные муфты 55 находятся в крайнем правом положении, то ведомый вал 2 коробки будет вращаться с этим же передаточным отношением. При переводе муфты 55 первого переключателя в правое положение скорость на ведомом валу 2 будет равна скорости на входе коробки, т.е. передаточное отношение равно 1. Комбинация двух положений всех четырех муфт даст, как это было описано выше, 16 скоростей на выходе. В предлагаемой схеме коробки следует отметить щадящий режим работы переключающей муфты 55. Действительно, первоначально при подключении коробки передач к двигателю переключающие муфты 55 всех понижающих модулей находятся в левом положении. При переключении следующей скорости муфта 55 отключается от выходного вала какого-либо модуля и соединяется с его входным валом. В случае небольшого передаточного отношения модуля (а для коробки передач транспортного средства это условие соблюдается) выходная скорость модуля незначительно отличается от входной, и муфта соединяет две вращающиеся детали с небольшой разницей в скорости. В коробке отсутствуют режимы переключения, когда неподвижное звено соединяется со звеном, вращающимся с высокой скоростью, поэтому в коробках передач с небольшой разницей передаточных отношений модулей нет необходимости в синхронизаторах. Этот факт еще более упрощает конструкцию коробки.Let us consider in more detail the operation of the gearbox with the module based on a simple gear transmission and the operation of the gearbox with additional power take-off shafts shown in FIGS. 2 and 3. When the drive shaft 1 of the gearbox is rotated, the gear wheel 22 of the first module rotates. Engaged with it is the crown 42 of the gear wheel, freely set on the additional axis 34. The rotation of the two-gear gear is transmitted to the output gear wheel 30, which rotates at a speed determined by the ratio of the numbers of gear teeth 22 and 42, 43 and 30. If the switching clutch 55 of the first the switch is in the extreme left position, then the rotation of the output shaft 5 is transmitted to the input of the second module, i.e. with the gear ratio u ₁ . If at the same time all the other clutches 55 are in the extreme right position, then the driven shaft 2 of the box will rotate with the same gear ratio. When translating the clutch 55 of the first switch to the right position, the speed on the driven shaft 2 will be equal to the speed at the input of the box, i.e. the gear ratio is 1. The combination of the two positions of all four couplings will give, as described above, 16 output speeds. In the proposed box scheme, it should be noted the gentle operation of the switching clutch 55. Indeed, initially when connecting the gearbox to the engine, the switching clutches 55 of all the lowering modules are in the left position. When switching the next speed, the coupling 55 is disconnected from the output shaft of any module and connected to its input shaft. In the case of a small gear ratio of the module (and this condition is met for the vehicle gearbox), the output speed of the module is slightly different from the input, and the coupling connects two rotating parts with a small difference in speed. There are no switching modes in the box when the fixed link is connected to the link rotating at high speed, therefore, in gearboxes with a small difference in the gear ratios of the modules, there is no need for synchronizers. This fact further simplifies the design of the box.

Работа коробки передач на фиг.3 отличается от коробки на фиг.2 только тем, что двухвенцовое зубчатое колесо каждого модуля вращается вместе с дополнительным валом 57. Передаточное отношение на дополнительном валу 57 первого модуля равно Z₄₂/Z₂₂, где Z - число зубьев колеса 22 и венца 42 двухвенцового зубчатого колеса. На дополнительном валу отбора мощности 57 второго модуля будет две передачи в зависимости от положения переключателя 12. В крайнем правом положении переключающей муфты 55 передаточное отношение определяется только зубчатыми колесами 44 и 23 (на вход второго модуля подается вращение от сквозного входного вала первого модуля) и составит Z₄₄/Z₂₃, а в левом положении муфты передаточное отношение равно Z₄₂/Z₂₂·Z₄₄/Z₃₃. Соответственно, на дополнительном валу 57 третьего модуля в зависимости от положения переключателей 12 и 13 будут существовать четыре передачи и т.д.The operation of the gearbox in figure 3 differs from the box in figure 2 only in that the two-crown gear of each module rotates with the additional shaft 57. The gear ratio on the additional shaft 57 of the first module is Z ₄₂ / Z ₂₂ , where Z is the number of teeth wheels 22 and crown 42 of a two-gear gear. There will be two gears on the additional power take-off shaft 57 of the second module, depending on the position of the switch 12. In the extreme right position of the switch clutch 55, the gear ratio is determined only by gears 44 and 23 (rotation from the through input shaft of the first module is supplied to the input of the second module) and will be Z ₄₄ / Z ₂₃ , and in the left position of the coupling the gear ratio is Z ₄₂ / Z ₂₂ · Z ₄₄ / Z ₃₃ . Accordingly, on the additional shaft 57 of the third module, depending on the position of the switches 12 and 13, four gears will exist, etc.

Основное отличие коробки на фиг.4 состоит в том, что здесь второй модуль на основе простой зубчатой передачи снабжен дополнительным колесом 60 внутреннего зацепления, которое вращается в сторону, противоположную входному валу 6. Переключатель 13 имеет еще одну позицию переключения - положение С. Когда этот переключатель находится в положениях А или В, коробка работает точно так же, как и коробка на фиг.2. Переключение переключателя 13 в положение С дает еще 8 скоростей заднего хода.The main difference between the box in figure 4 is that here the second module based on a simple gear train is equipped with an additional internal gearing wheel 60, which rotates in the direction opposite to the input shaft 6. The switch 13 has another switching position - position C. When this the switch is in positions A or B, the box works exactly the same as the box in figure 2. Switching the switch 13 to position C gives another 8 reverse speeds.

Коробка передач на фиг.5 за счет использования в последнем модуле в качестве входа либо водила, либо солнечного колеса имеет 24 передачи.The gearbox in figure 5 due to the use in the last module as the input of either the carrier or the sun wheel has 24 gears.

Для описания работы коробки передач на фиг.7 положим, что первый модуль имеет передаточное отношение U₁ меньше 1, т.е. является мультипликатором, а все остальные модули - понижающие, с U_n>1. Тогда при начале движения все муфты 94, кроме первой, должны находиться в крайнем правом положении. Первая муфта 94 соединяет входной вал 4 первого модуля со входом второго, т.е. повышающий скорость вращения модуль отключен. Работу передающего шарикового модуля рассмотрим на примере второго модуля. При вращении его входного вала 6 эксцентрик 88 вовлекает плавающую шайбу 86 в планетарное плоскопараллельное движение. Шайба 86 своей боковой поверхностью воздействует на шарики 92, которые начинают обкатываться по периодической дорожке 90 неподвижного диска 85. Число периодов дорожки 90 отличается от числа периодов дорожки 91 на диске 87 (Z₉₀≠Z₉₁). Поскольку шарики одновременно обкатывают и периодическую дорожку 91, то за один полный оборот эксцентрикового вала 6 они поворачивают диск 91 на угол, равный разнице угловых шагов дорожек 90 и 91. Таким образом, выходной диск каждого модуля вращается относительно входного диска с передаточным отношением, определяемым числами периодов соответствующих дорожек качения. На выходе коробки будет в этом случае первая передача с отношением u_к=u₂·u₃·u₄. Перевод одной из муфт 94 в крайнее левое положение включит следующую передачу. Когда все муфты 94 будут в левом положении, получим прямую передачу. При необходимости дальнейшего увеличения скорости вращения необходимо перевести в правое положение первую муфту 94, т.е. включить в работу первый модуль-мультипликатор.To describe the operation of the gearbox in Fig. 7, we assume that the first module has a gear ratio U ₁ less than 1, i.e. is a multiplier, and all other modules are step-downs, with U _n > 1. Then, at the beginning of the movement, all couplings 94, except the first, should be in the extreme right position. A first coupling 94 connects the input shaft 4 of the first module to the input of the second, i.e. the speed-boosting module is disabled. We consider the operation of the transmitting ball module using the example of the second module. As its input shaft 6 rotates, the eccentric 88 engages the floating washer 86 in planetary plane-parallel motion. The washer 86 with its lateral surface acts on the balls 92, which begin to run in on the periodic track 90 of the fixed disk 85. The number of periods of the track 90 differs from the number of periods of the track 91 on the disk 87 (Z ₉₀ ≠ Z ₉₁ ). Since the balls run around the periodic track 91 at the same time, in one full revolution of the eccentric shaft 6 they rotate the disk 91 by an angle equal to the difference in the angular steps of the tracks 90 and 91. Thus, the output disk of each module rotates relative to the input disk with a gear ratio determined by numbers periods of the corresponding raceways. The output of the box will be in this case the first gear with the ratio u _to = u ₂ · u ₃ · u ₄ . Moving one of the clutches 94 to the leftmost position will engage the next gear. When all couplings 94 are in the left position, we get a direct transmission. If it is necessary to further increase the rotation speed, it is necessary to put the first clutch 94 into the right position, i.e. turn on the first multiplier module.

В коробке передач на основе шарикового фрикционного модуля, изображенной на фиг.8, при вращении входного вала модуля под действие сил трения шарики 98 начинают катиться по внутренней поверхности неподвижного центрального колеса 96. При этом они вовлекают во вращение водило 97, в прорезях которого шарики находятся. Скорость вращения водила зависит от соотношения эффективных радиусов качения шарика 98 относительно поверхностей дисков 95 и 96.In the gearbox based on the ball friction module shown in Fig. 8, when the input shaft of the module rotates under the action of frictional forces, the balls 98 begin to roll along the inner surface of the fixed central wheel 96. At the same time, they engage the carrier 97 in the slots of which the balls are located . The carrier rotation speed depends on the ratio of the effective rolling radii of the ball 98 relative to the surfaces of the disks 95 and 96.

Выбор конкретных передающих модулей зависит от требуемых параметров коробки передач, таких как габариты, отработанность технологии изготовления, срок службы модуля и т.п. Т.е. конкретный вид модуля имеет свою область применения и придает коробке передач присущие ему достоинства и недостатки. Так, например, фрикционный шариковый модуль при простоте конструкции, низкой стоимости изготовления, малых габаритах имеет малый диапазон передаточных отношений и невысокий срок службы, ограничиваемый тем, что даже при небольшом износе дорожек качения появляются проскальзывания шариков. Применение специальных устройств поджатия шариков к дорожкам качения сразу резко усложняет устройство. Простая зубчатая передача при дешевизне и отработанности технологии изготовления обладает значительными габаритами и массой. Наиболее перспективны в коробке передач шариковые передающие узлы с периодическими дорожками качения, например, такие, как описаны в наших патентах RU 2179272, RU 2198330 и заявках WO 03/042579, 03/008841.The choice of specific transmitting modules depends on the required parameters of the gearbox, such as dimensions, sophisticated manufacturing technology, module service life, etc. Those. the particular type of module has its own field of application and gives the gearbox its inherent advantages and disadvantages. So, for example, the friction ball module, with its simplicity of design, low manufacturing cost, small size, has a small gear ratio range and low service life, limited by the fact that even with little wear on the raceways, ball slippage appears. The use of special devices for compressing the balls to the raceways immediately sharply complicates the device. A simple gear transmission with low cost and sophisticated manufacturing technology has significant dimensions and weight. The most promising in the gearbox are ball transmitting units with periodic raceways, for example, as described in our patents RU 2179272, RU 2198330 and applications WO 03/042579, 03/008841.

Таким образом, предлагаемая коробка позволяет реализовать на n модулях и n переключателях 2ⁿ скоростей, что недостижимо в аналогах и прототипе. Изобретение позволяет создать простую коробку передач с дополнительными валами отбора мощности, которая особенно необходима в различных специализированных машинах, например в дорожных, сельскохозяйственных, снегоуборочных и т.п.Thus, the proposed box allows you to implement on n modules and n switches 2 ⁿ speeds, which is unattainable in analogues and prototype. The invention allows to create a simple gearbox with additional power take-off shafts, which is especially necessary in various specialized machines, for example, road, agricultural, snow-removing, etc.

Claims

1. A gearbox comprising drive and output shafts installed in the housing, transmitting modules and controllable gearshift elements, the drive shaft of the gearbox is connected to the input link of the first module, characterized in that each module is made with a through input shaft and an output shaft coaxial to it, and the controlled gearshift elements are designed as switches connecting the input of the subsequent module to either the through input shaft or the output shaft of the previous module and the output shaft of the gearbox is connected the same switch with either a through input or output shaft of the last module.

2. The gearbox according to claim 1, characterized in that at least one of the transmitting modules is made in the form of a simple gear transmission, on the through input shaft of which the input gear is fixed and the output gear connected to the output shaft is freely fitted with both the wheels interact with an additional two-crown gear, freely mounted on an additional axis fixed in the housing.

3. The gearbox according to claim 1, characterized in that at least one transmission module is made in the form of a simple gear transmission, on the through input shaft of which the input gear is fixed and the output gear connected to the output shaft is freely mounted, interacts with both wheels an additional two-gear gear rigidly mounted on an additional power take-off shaft.

4. The gearbox according to claim 3, characterized in that the modules with additional shafts are rotated relative to each other around a common axis by an angle that provides access to the additional shaft for power take-off.

5. The gearbox according to claim 1, characterized in that the transmitting module is made in the form of a planetary gear with intermediate rolling bodies.

6. The gearbox according to claim 5, characterized in that the planetary gear with intermediate rolling bodies is made on the basis of ball gearing with periodic raceways.

7. The gearbox according to claim 5, characterized in that the planetary gear with intermediate rolling bodies is made in the form of a friction gear.

8. The gearbox according to claim 1, characterized in that at least one of the transmitting modules is made in the form of a planetary gear mechanism.

9. The gearbox according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the switches are made in the form of bushings sliding along the transmission axis with slots on its inner and / or outer surface, engaged with mating slots on the connected links.

10. The gearbox according to any one of claims 1 to 8, characterized in that one of the modules is equipped with an additional reversing output, and the corresponding switch is made with an additional switching position.

11. The gearbox of claim 10, characterized in that in the reversing module on the basis of a simple gear transmission, an internal gear wheel is additionally introduced, freely fitted in the housing and engages with any of the crowns of the two-gear wheel, and with an additional shift position for communication with this wheel made a switch at the input of the subsequent module.

12. The gearbox of claim 10, characterized in that in the reversing module based on a planetary gear transmission, an additional shift position has a switch at the input of the reversing module.