Las transmisiones más comunes de hoy día, se pueden esquematizar como un par de engranajes en el que para cambiar la relación de velocidades, uno de los piñones se sustituye por otro de mayor o menor diámetro. Una importante limitación que presentan es que esta relación de velocidades solo se puede modificar de forma discreta. Si por ejemplo pensamos en  los coches, habitualmente hay 5 marchas. Esto no permite aprovechar bien las posibilidades del motor, fundamentalmente porque no se obtiene el máximo rendimiento de la curva par-rpm.

Ejemplo de la curva par-rpm de un motor (concretamente de una moto Ducati)

El motor debería trabajar siempre en su punto óptimo de funcionamiento, es decir, con el máximo par o el mínimo consumo. En cambio al tener un sistema de marchas esto es imposible. En la gráfica se indica de forma aproximada como varía el giro del motor en función de la velocidad del vehículo.

El punto óptimo de funcionamiento de este ejemplo podría ser de 25 mil rpm. Y aunque se intenta estar en una franja cercana, no se aprovechan las posibilidades del  motor todo lo que se podría. Con un ejemplo quedará más claro: es evidente que para ir a 80 km/h la mejor manera no es ir en primera. O que el ir en 5ª a 80 km/h y también a 140 hace trabajar al motor en muy diferentes regímenes, como se ve en la gráfica

Esto lleva implícito un descenso del rendimiento del motor y como consecuencia un aumento del consumo del coche.

Se plantea una transmisión en la que la relación de velocidades no es discreta sino continua. No tiene solo unas pocas relaciones de velocidades sino también todas las intermedias. De esta forma se puede conseguir que le motor solo trabaje en un punto de la gráfica par-rpm, en su punto óptimo. Esto se consigue porque las revoluciones del motor no dependen de la velocidad del coche, en cierta forma quedan desacopladas.

          Se compone básicamente de 9 piezas.

          El eje motor (gris claro) es el eje que va unido al motor y por tanto al que transmite la potencia.

          El graduador (amarillo claro)según se desplaza inclina la barra (azul verdoso) y hace desplazarse a la deslizadera (marrón) cambiando el recorrido que hace la biela (rojo) y por tanto el de la cremallera (gris oscuro). Ésta solo puede desplazarse a lo largo de un eje y hace que gire el piñón (verde)  , formando un engranaje piñón-cremallera. La rueda libre (rosa) permite que aunque el piñón gire en ambos sentidos el eje de salida (azul) lo haga solo en uno, es decir cuando la omega del piñón es positiva éste transmite par al eje de salida y cuando es negativa estén desacoplados (es igual que la rueda libre que llevan la bicicletas)

El video muestra el arranque de la transmisión y trabajando después a una velocidad constante.

En este otro video se aprecia como el motor puede trabajar a una velocidad independiente de la de salida. Al inicio aunque el motor está girando el eje de salida está en reposo (situación de punto muerto)

           Esto se suaviza con volantes de inercia, siendo inapreciable en el movimiento del coche porque cada vuelta de rueda el motor da miles de revoluciones.    

Una ventaja inmediata de la transmisión es que no hace falta embrague. El motor puede estar girando sin transmitir el movimiento a la salida, posición de punto muerto, y el cambio de la relación de velocidades se hace sin necesidad de embragar.          

La posición del graduador se controla con un tornillo en forma de husillo con autotrabado. Girando ese tornillo  se puede acercar o alejar el graduador y si no se actúa sobre él quedará fijado en su posición debido al autotrabado. El par que hay que ejercer sobre el tornillo para controlar su giro se tomará del mismo motor y se regulará por medio de la electrónica. Esa parte no se va a estudiar.      

En posición de punto muerto, en el que la deslizadera está en el centro del eje motor, la barra está ya inclinada. Esto se ha hecho para evitar una posición singular que se daba en caso de que la barra no estuviese inclinada desde el principio. La inclinación inicial de esta barra podría aumentarse más si el par que hay que ejercer sobre el tornillo que mueve el graduador en posición de punto muerto siguiese siendo excesiva. 

La gran desventaja que incluye con respecto a una transmisión común es la pérdida de eficiencia que  tiene en forma de rozamiento. Esta limitación viene impuesta por el diseño y se podrá suavizar, pero no eliminar. Habrá rozamiento entre el tornillo y el graduador y entre la deslizadera y el eje motor, pero esto es despreciable frente al rozamiento existente entre la cremallera y la guía por la que se desliza.

          Para ver hasta que punto se pierde eficiencia se han hecho varios estudios con la aplicación Pro-mechanica. Se ha analizado el movimiento de la transmisión con una par motor de entrada constante poniendo coeficientes de rozamiento distintos entre las superficies de contacto de la cremallera con la guía por la que desliza. Para simular que el eje de salida transmite de alguna forma la potencia a las ruedas del coche, se ha puesto en el eje de salida un par proporcional y opuesto a la omega de salida (un amortiguador a torsión como se aprecia en los videos) Representa de forma aproximada la realidad porque la oposición del viento al coche también es proporcional a la velocidad (aunque a veces se tome como proporcional a la velocidad al cuadrado)  De cualquier forma esto último es lo de menos porque lo que interesaba medir era el rendimiento de la transmisión.

          Los datos que  se obtuvieron de la medición fueron básicamente la velocidad angular y el par en la entrada y la salida.

          Así una vez alcanzado el régimen estacionario se pudo obtener integrando el trabajo realizado por el motor en un ciclo y qué cantidad de esta energía se había conseguido transmitir sin que se perdiese en forma de rozamiento.

          La omega de salida en regimen estacionario no es constante porque la inercia que pueda tener el eje de salida no es comparable a la de un coche real. Es por eso que se diferencian los intervalos de tiempo en el que la rueda libre transmite par al eje de salida y le hace acelerar y en los que no, donde lógicamente reduce la velocidad.        

          Con un coeficiente de rozamiento estático de 0.14 y dinámico de 0.1  que se puede conseguir simplemente lubricando las dos superficies de contacto se obtuvo un rendimiento del 82%. Bastante pobre.

          Es evidente por tanto que es bastante importante el coeficiente de rozamiento que consigamos entre esas dos piezas. La mejor solución sería poner unos rodamientos. Si se reduce a 0.014 el estático y 0.01 el dinámico (10 veces menos) el rendimiento aumenta hasta el 98%.

          Otra forma con la que se conseguiría incrementar el rendimiento sería aumentando la longitud de la biela porque la fuerza que transmitiría tendría menor la componente horizontal y mayor la vertical, que es la única que realmente nos interesa, y así se reduciría la normal sobre la guía en la que se apoya.   

Otro punto a tratar es el lugar de colocación de la transmisión.

Una primera posibilidad es colocarla justo después del motor. La ventaja que se consigue es que si se ponen uno o dos cilindros se aprovecha el ciclo de expansión (de los cuatro tiempos del motor) haciéndolo coincidir con la subida de la cremallera. Es decir el tramo en el que la rueda libre transmite potencia al eje de salida.

En este caso si se ponen más de dos cilindros para querer conseguir un movimiento más continuo (cilindros desfasados) no se va a conseguir porque se transmitirá potencia en los períodos en los que la rueda libre no transmite potencia. Se podría solucionar en parte con volantes de inercia, pero no sé hasta que punto. Otra solución sería poner una transmisión de este tipo cada dos cilindros.

Otra posibilidad es colocarla en una etapa posterior, en la que las rpm del motor ya se han reducido por medio de unos engranajes.

El problema que trae es que ya no es posible sincronizar el motor y la transmisión para que el ciclo de expansión coincida con el tiempo en el que la rueda libre transmite potencia (la cremallera sube)

La ventaja es que en este caso no importaría el poner uno o diez cilindros, aunque de cualquier forma habría que recurrir de nuevo a los volantes de inercia.

Una estudio importante sobre la transmisión era el ahorro de consumo que se conseguía con ella frente a una normal. Este estudio no se ha hecho por falta de información, porque así como encontrar una gráfica par-rpm de un motor es bastante sencillo me ha sido imposible encontrar una gráfica rpm-consumo(litros de gasolina por minuto o similar)