La transmisión del Toyota Prius ahora en un revolucionario motor para bicicletas eléctricas sin cadena

El Orbit Drive de Driven incluye, en el mismo empaquetamiento, un motor eléctrico y una caja de cambios con engranajes cónicos y sistema planetario. Además, añade una transmisión por barra que elimina por completo la clásica cadena.

Los engranajes planetarios que se encuentran en la transmisión de los coches híbridos pasan ahora al motor de las bicicletas eléctricas.
Los engranajes planetarios que se encuentran en la transmisión de los coches híbridos pasan ahora al motor de las bicicletas eléctricas.
02/08/2023 13:07
Actualizado a 28/08/2023 08:02

CeramicSpeed se dio a conocer en el mundo de la bicicleta en 2018 con una tecnología revolucionaria de transmisión para bicicletas que prescindía de la cadena. Los primeros prototipos reales, una versión con cambio y una versión de una sola velocidad que se podía montar con carga limitada, se presentaron en septiembre de 2019 durante la feria Eurobike en una Specialized Venge especialmente modificada para ello. Tras paralizar su progreso por la pandemia del coronavirus, Driven Technologies anunciaba su separación de CeramisSpeed para convertirse en la propietaria de Driven, un sistema de transmisión sin cadena para bicicletas.

En la principal feria de la bicicleta, Eurobike, celebrada en Frankfurt, Driven ha mostrado esta misma tecnología acompañada de un motor central que la hace todavía más innovadora: su transmisión Orbit Drive. Al sistema Drive se une ahora un motor eléctrico con engranajes planetarios y caja de cambios automática que completa una transmisión totalmente revolucionaria.

El prototipo de trabajo de peso 4,6 kg, incluidos todos los engranajes, la electrónica y la transmisión de potencia a la rueda trasera. Esta se puede configurar en diferentes montajes para enviar un par motor de hasta 90 Nm.

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Transmisión mediante varilla desde el motor a la rueda trasera.

El diseño está inspirado en los sistemas que pueden encontrar en automóviles híbridos tan fiables como el que monta el Toyota Prius híbrido. Para lograr un sistema eficiente y funcional, se utilizan engranajes planetarios para acoplar la entrada del motor de combustión con la entrada de un motor eléctrico y suministrar potencia al vehículo.

Driven ha recogido este concepto y lo ha modificado. En lugar de usar engranajes planetarios planos, el Orbit Drive se basa en un mecanismo giratorio similar a una esfera que forma un 'diferencial cónico' de velocidad variable. Mientras que en el sistema de Toyota son planetas planos y engranajes solares, en el de Driven todo encaja para implementarlo en el buje del pedalier, logrando un factor con el que se obtiene una proporción de 1:1. Es decir, no es necesario reducir la marcha del motor, “por lo que podemos rebajar su tamaño, funcionando mejor que un sistema planetario plano”.

Aunque el diseño no es novedoso, su aplicación a la tecnología de una bicicleta eléctrica sí lo es. “Esta arquitectura, utilizada ahora en el segmento de bicicletas eléctricas, brinda un alto nivel de eficiencia (y, por lo tanto, más kilómetros de asistencia) y una experiencia de conducción más placentera que apenas necesita mantenimiento”, asegura la compañía.

Además de la mayor eficiencia, Orbit Drive también incluye una función de frenado regenerativo que ayuda a recuperar una parte de energía consumida para volver a introducirla en la batería.

Ventajas de la transmisión de engranajes planetarios

El jefe de ingeniería de Driven, Ryan Norris, explica de manera accesible, el mecanismo utilizando un modelo impreso en 3D del concepto, aunque el prototipo real está un poco más avanzado en su desarrollo de lo que sugiere esta maqueta. El sistema es significativamente más eficiente energéticamente (hasta un 85%) que cualquier motor de los que actualmente se montan en las bicicletas eléctricas del mercado.

Este diseño supone algunas ventajas claras sobre los sistemas habituales que dependen de un motor de engranajes normal y un tren de transmisión operado por un desviador separado. En primer lugar, Driven establece intervalos de mantenimiento de 10.000 millas (16.000 kilómetros) que, además, tan solo requieren un cambio de aceite en los engranajes.

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El motor se encapsula en el eje del pedalier y la transmisión recorre las vainas, de manera que todo el conjunto está herméticamente cerrado.

Según Driven, su sistema también ofrece una experiencia de conducción más suave. El modo automático ofrece cambios continuos con engranajes que ajustan automáticamente la velocidad, con el motor de asistencia complementando la entrada del ciclista a través de los pedales. Además, se añade un modo manual que permite cambiar de marcha de la misma forma que se hace en las bicicletas convencionales.

A diferencia de la mayoría de los motores del mercado actual, el de Driven no incorpora un sensor de par que informe al sistema de la fuerza ejercida por el ciclista para responder a sus necesidades. Driven ha desarrollado otra patente para lograr la misma función.

Su CEO, Brian Baker, explica que la empresa “ha desarrollado un algoritmo basado en la cantidad de par que está poniendo en el sistema y, por lo tanto, la cantidad de par que va el motor. A partir de eso puede calcular la velocidad de salida sin ni siquiera necesitar sensores”. La electrónica del motor detecta que se presiona el pedal aproximadamente 40 ms, aunque asegura que lo reducirán a 20 ms, tan rápido como lo es un sensor de par normal. Con este algoritmo, se reduce el coste del motor, puesto que los sensores de par son elementos bastante costosos. Al igual que los engranajes, esta idea está basada en un diseño mecánico ya existente, pero que, hasta ahora, nadie había aplicado a la industria de las bicicletas”.

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Maqueta del Orbit Drive de Driven.

Montajes y configuraciones

Driven planea ofrecer tres variaciones de Orbit Drive que pueden ser implementados por los fabricantes de bicicletas eléctricas en función de la gama.

  • Transmisión directa: utiliza eje para trasladar la potencia desde la transmisión orbital a la rueda trasera. Esta es la opción más eficiente de la marca y se monta completamente cerrada.
  • Transmisión por cadena: el motor de engranajes planetarios y una cadena de transmisión convencional. En este caso el sistema va parcialmente cerrado.
  • Transmisión por correa: idéntico al anterior, sustituyendo la cadena de eslabones por una correa que precisa menos mantenimiento y es menos ruidosa, además de ofrecer una vida más larga.

Hoja de ruta y precio

El precio del Orbit Drive dependerá de la configuración elegida. De media, supondrá un ahorro de unos 800 dólares (733 €) sobre los motores convencionales en su versión más sencilla. En el caso de la variante más alta, el ahorro de costes puede alcanzar los 1.500 dólares (1.375 €).

Baker confía en que este diseño de motor más caja de cambios se convertirá en el más común en el mercado en los próximos 10 años. Estos sistemas integrados, electrónicos y automáticos están adquiriendo mucha notoriedad en la industria, como se demuestra con la reciente presentación del Motor.Gearbox.Unit o MGU de Pinion que une una caja de cambios automática a un motor desarrollado internamente por la compañía.

Sobre la firma
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Gonzalo García

Redactor y probador especializado en vehículos eléctricos y movilidad sostenible. Escribe en Híbridos y Eléctricos desde 2017. Es ingeniero de Caminos por la Universidad Politécnica de Madrid y Técnico especialista en vehículos híbridos y eléctricos por la SEAS. Ha trabajado en medios como Movilidad Eléctrica y Km77.