Zeroshift ¿la alternativa al doble embrague?

Hacía bastante tiempo que había oído hablar de Zeroshift pero no le había dedicado el tiempo que se merece a un “invento” de este calibre. Deja que me explique:

¿Qué es el Zeroshift?

Zeroshift es un “cambio manual automatizado”. Si eres aficionado a la técnica que rodea el mundo del automóvil te puede sonar a la conocida caja SMG (I, II y III) de BMW, Selespeed de Alfa, a las primeras F1 de Ferrari o a la R-Tronic de Audi por citar algunos ejemplos. Es decir, cajas de cambio que en su estructura interna son manuales pero que son accionadas, no por el conductor – que tan sólo actúa sobre una leva o palanca – sino por un sistema electro-hidráulico. Digamos que eran la alternativa deportiva al convertidor de par y que son las precursoras de lo que hoy es una caja de doble embrague.

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Entonces, ¿qué hay de interesante en Zeroshift?

Según ellos, su sistema es más rápido que un cambio de doble embrague, tanto, que no existe interrupción de par ni al subir marchas ni al bajarlas. Que no es poco decir.

Al mismo tiempo, el sistema es también más compacto y ligero que una caja de doble embrague que, a grosso modo, son dos cajas convencionales unidas y con sus respectivos embragues.

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Caja de doble embrague.

Hablando de consumos, simplemente por concepto, la caja de cambio manual tradicional es más simple y tiene un rendimiento mecánico superior a la de doble embrague. Esto redunda en un menor coste de producción y en una reducción de los consumos y de las emisiones contaminantes, lo que puede ser interesante a la hora de comprar un coche en países en las que las tasas fiscales vengan determinadas por las emisiones. Dato importante ya que se tiene la falsa creencia de que el cambio de doble embrague reduce el consumo respecto a su homólogo manual, pero como podemos leer en este elaborado artículo de Km77, no es oro todo lo que reluce y las cajas de cambio de doble embrague no consiguen los resultados que anuncian y homologan (otro gran truco: el de las homologaciones de consumos).

Como Zeroshift aprovecha – más o menos, luego nos adentraremos en ello – una caja de cambios manual ya existente y la mayoría de sus componentes (con toda la oferta de marcas y modelos de cajas existentes en el mercado), no se ve limitada por el par del motor como sucedía en las primeras cajas DSG (entendiéndose DSG como doble embrague ya que es el nombre más extendido), que solo podían ser utilizadas en motores de potencias intermedias y no en aplicaciones con mucho par como deportivos y grandes cilindradas. Zeroshift se puede aplicar a vehículos pesados como camiones y autobuses.

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Por otro lado, además de la diferencia de tamaño y peso, otra gran ventaja es que no es necesario ningún tipo de refrigeración adicional como sucede con las cajas de doble embrague, que como bien es sabido, adolecen de una temperatura de trabajo muy superior debido a mayores rozamientos y a la menor capacidad de disipar calor debido al uso de dos embragues independientes.

Tampoco es necesario, o por lo menos no en todas las aplicaciones, un sistema hidráulico que actúe sobre los mecanismos de la propia caja ya que las piezas móviles que engranan una y otra relación no soportan ningún tipo de par, y por tanto pueden ser desplazadas con pequeños motores eléctricos.

Zeroshift

Por último, y más importante para nosotros, al reducirse los tiempos de transición entre marchas a cero, la aceleración del coche es más rápida y en reducciones no hay pérdida de freno motor ya que en ningún momento se engrana el punto muerto.

La mejora en aceleración es tal que equiparan las prestaciones de un motor 1.2 litros directamente a las de un motor 1.4 litros, con lo que indirectamente favorecen el tan famoso y de actualidad “downsizing

Aceleracion¿Y cómo funciona?

Lo primero que tenemos que tener en cuenta es que, como bien decíamos al principio, aunque es un cambio automático está basado sobre una caja manual y conserva el embrague – aunque este sólo se utiliza para arrancar y parar – que al igual que los cambios de marcha, van gestionados por una centralita o ECU que la propia Zeroshift implementa en el vehículo.

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Por lo demás, podríamos empezar imaginando una caja de cambios manual convencional, con un eje de entrada o primario (que viene desde el motor a través del embrague) en el que giran solidarios a él los engranajes conductores de las relaciones y un eje de salida o secundario (hacia las ruedas) en el que giran locos – en contacto con los engranajes del eje de entrada – los engranajes conducidos.

CAJAEntre los engranajes de este segundo eje – de salida – estaría situado el conjunto de horquillas y sincros, que son los encargados de, desplazándose hacia un engranaje o hacia otro, hacerlos solidarios al eje de salida y por tanto engranar una relación. Algo que debe hacerse sin transmisión de par, es decir, con el embrague pisado.

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El planteamiento de Zeroshift consiste en eliminar del eje de salida el sistema de sincros y sustituirlos por un sistema de “crabots” iguales a los que se emplean en una caja de cambios de moto o en un cambio secuencial de coche de carreras. Este sistema permite cambiar sin embrague y reduce enormemente los tiempos muertos entre relaciones, pero sigue existiendo interrupción de par entre cambios de marcha y son sistemas bastante bruscos, que necesitan grandes tolerancias y juego libre para funcionar y que, además, son también muy ruidosos.

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Zeroshift introduce un interesante sistema que consta de un engranaje central solidario al eje de salida y de dos anillos con levas o dientes desplazables mediante sendas horquillas, que son los encargados de bloquear el engranaje con crabots.

Para seleccionar la primera marcha uno de los anillos se desplaza hasta bloquear la relación y el segundo anillo se desplaza en la misma dirección para rellenar el espacio disponible y eliminar así el juego libre que se produce si no aplicamos par motor (al soltar el acelerador por ejemplo).

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Lo inteligente de este sistema es que este segundo anillo desplazado no soporta ningún tipo de par y por tanto puede ser movido con un pequeño motor eléctrico hacia la segunda relación de cambio.

Al girar esta segunda relación de cambio más rápido de lo que está girando la primera, cuando este segundo anillo engrana y es arrastrado por la mayor velocidad de esa relación, la primera se desengrana sola (por la forma de la leva o diente). Por tanto, hemos engranado otra marcha sin interrupción de par y sin necesidad de usar el embrague. El sistema para reducir se basa en el mismo concepto ya que las levas tienen forma inversa.

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Para los que, visto esto en un texto técnico, pueda ser difícil de entender, sería como ir montados en un tren que va 100 Km/h por una vía y cuando otro tren circulando a 110 Km/h por una vía contigua nos adelanta, montarnos. No hay necesidad de parar en la estación para cambiar de tren.

Y esto, ¿por qué no se usa?

Lo primero es decir que sí se usa. En 2011 HRC lo introdujo la MotoGP de Casey Stoner en el GP de Portugal. La ganancia ese año se sitúo entre 0,3 y 0,5 segundos por vuelta dependiendo del circuito.

Entre otras de las ventajas que se destacaba del sistema es que se podía cambiar de marcha en curva sin comprometer la estabilidad del vehículo (coche o moto). Ese mismo año Stoner fue campeón del mundo. Al año siguiente Ducati también lo incorporaba a sus moto GP y es de suponer que el resto de equipos habrán ido incorporando este sistema u otro similar es sus motos.

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También el “supercoche” australiano Joss JP1 lo incorporó, aunque a tenor de las búsquedas realizadas todo parece indicar que la marca ha terminado desapareciendo.

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A la pregunta de por qué no se ha generalizado este sistema tanto como las cajas de doble embrague tan solo me atrevo a contestar con suposiciones:

1- Que el sistema no sea tan bueno como lo ponen (cosa que no parece muy probable a tenor de los resultados en competición).

2- Que al no ser Zeroshift una empresa que construya transmisiones, hayan encontrado dificultades a la hora de trabajar con empresas que sí las construyan por desconfianza, por falta de acuerdos, problemas de patentes o por cualquier otra razón similar. Cierto es que las empresas pueden ser reacias a incorporar elementos externos que tengan acceso a sus instalaciones y de las que no puedan obtener un “know how”. ¿Quizá les hubiera ido mejor vendiendo la patente en vez de tratando de incorporar su tecnología?

La cierto es que el concepto Zeroshift ya lleva unos años en el mercado y que otras grandes marcas ya están anunciando sus transmisiones sin interrupción de par, como X-trac.

Veremos hacia donde evolucionan las transmisiones en los próximos años. Yo, por el momento, sigo prefiriendo un buen cambio manual.

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6 comentarios en “Zeroshift ¿la alternativa al doble embrague?”

  • arribi

    18 de febrero de 2015 a las 12:34

    todo este tema de las cajas de cambios me resulta muy interesante (sobre todo desde que tuve que diseñar una como proyecto de diseño mecánico, para el cual, por cierto, me informé de vuestros artículos).

    la verdad es que este nuevo sistema pinta muy bien, a ver si llega a más coches de calle.

    PD: le daré otro repaso al artículo el fin de semana, para asimilar bien todo lo que explicáis.

  • Sr.Kiwi

    18 de febrero de 2015 a las 14:15

    Correcto, es el cambio “seamless” tan famoso de Honda en MotoGP, pero lo curioso es que lo sacaron de la F1 cuando Honda abandonó ese circo… Yamaha lo introdujo a finales de la temporada 2013 creo recordar, pero ni por asomo es como el Honda, sigue siendo más lento según leí, el seamless de Yahama consiguió (según ellos mismos) reducir esos 0,5s por vuelta a 0,3, y es un gran logro… la todopoderosa Honda les lleva unos cuantos años de F1 de ventaja.
    Si yo fuese la compañía Zeroshift, trataba de vender mi producto o patente a alguna marca pasional como puede ser Pagani, Koenisegg, etc., o incluso KTM para sus X-Bow (seguro que los austriacos le sacan más partido también para sus preciosas motos), porque realmente tiene muy buena pinta.
    PD. yo también me quedo con mi manual, haciendo punta-tacón y jugando con la palanca, si me quitan eso que me den el coche de google y una almohada…

  • drunken_clam

    19 de febrero de 2015 a las 13:43

    Pasa también que hay que ver cómo se comporta ante situaciones reales, y la competición y la calle poco tienen que ver, en referencia a vuestro comentario de “que no sea tan bueno como lo ponen”. Fiabilidad, resistencia, facilidad de construcción, costes, etc., las cosas del mundo real que se encargan de echar a perder miles de inventos milagrosos y revolucionarios.

    Si tan bueno fuera, ya estaba implementado. O si se puede desarrollar y llevar al mundo real investigando y mejorándolo, estarán en ello, lo mismo que cuando llevaron las DSG desde la competición a la calle.

    Además, en mi opinión, sinceramente, no parecen una ganancia tan brutal con respecto a las DSG, así que no tendrán tanta, tanta prisa por llevarlas al mercado, y más cuando las DSG todavía tienen mucho recorrido.

    Pasa que el mundo de la ingeniería es tan complicado, que las noticias mejor tomárselas con mucha cautela y saber que nada puede ser inmediato.

  • Staff

    delarosa

    19 de febrero de 2015 a las 17:38

    @drunken_clam
    Como dices que no esté extendida no significa que no sea buena, quizá necesite un fuerte desarrollo para llevarla al mercado . Recuerda que el DSG no se comercializó hasta 2003 (Golf R32) y llevaba 20 años de desarrollo, desde que Porsche compitió con esa caja en el Porsche 956 (1983).

    Yo no tengo claro que este sistema funcione o no pero que no esté extendido en el mercado puede no significar nada.

  • CROMMAD

    20 de febrero de 2015 a las 20:26

    Muy curioso. Tengo serias dudas respecto a la suavidad en la transición de una marcha a otra, porque, siguiendo el ejemplo del tren, si te subes a un tren que va 10km/h más rápido, estás notando una sacudida bastante fuerte con ese cambio de velocidad. Imagino que tendrán algo similar a un volante bimasa (en miniatura, dentro de los piñones), cierta libertad angular o algun sistema de embragues que lo haga patinar un poco, porque sino para uso diario lo veo un poco heavy! Aparte que el viaje que le mete al motor será bueno con esa reducción de RPM…supongo que estará todo pensado (y solucionado) pero me mata la curiosidad el cómo lo han hecho.

    En esencia me parece un secuencial muy mejorado, las marchas no entrarán tan a capón. Investigaré un poco.

    Un saludo!

  • Zeroshift ¿la alternativa al doble embrague?

    22 de febrero de 2015 a las 20:14

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