Quiconque a déjà passé son doigt sur le bord d’un verre à vin sait le son que cela fait. A peine perceptible, il fait vibrer le verre. La vibration constante du verre produit ces ondes sonores que nous entendons. La même chose se produit en permanence dans notre vie de tous les jours : de petites vibrations rendent les objets sonores, de façon plus ou moins perceptible.
« Ce phénomène se produit également dans les voitures : le moteur vibre et fait osciller d’autres surfaces résonnantes dans le véhicule », explique Peter Koch, responsable du développement des supports moteur chez Continental. « Dans le cas des moteurs à combustion interne, de telles discordances n’ont pas été un problème majeur jusqu’à présent, en particulier à bas régime et dans la plage des hautes fréquences. Le groupe motopropulseur, déjà bruyant, couvrait tout simplement la plupart des autres bruits. C’est une autre histoire avec le moteur électrique : si ses vibrations font osciller des pièces du véhicule, cela se traduit généralement par un bourdonnement, un sifflement ou un vrombissement gênant. » Avec la voiture électrique, le défi consiste donc à monter le moteur de manière à ce qu’il ne transmette aucune vibration gênante au véhicule.
Dans leur parcours vers l’électrification des systèmes d’entraînement, les constructeurs ont reconnu très tôt l’importance des supports moteur optimisés pour les vibrations pour le confort acoustique des voitures électriques, et le groupe BMW ne fait pas exception. En ce qui concerne la plate-forme actuelle de véhicules à propulsion purement électrique, l’entreprise basée à Munich s’appuie sur le soutien de Continental. Le modèle BMW iX a été lancé durant l’été 2021 : ce SUV de luxe dispose de deux moteurs électriques, un à l’avant et l’autre à l’arrière.
Une coopération franco-allemande qui fonctionne à l’unisson
C’est en 2018 que l’équipe Continental de Rennes, en France, a commencé à développer des supports antivibratoires pour ces moteurs. Peter Koch a servi d’intermédiaire entre ses collègues français et le client bavarois. « Ce type d’échange culturel est toujours enrichissant : sur un tel projet, les philosophies et les approches diffèrent naturellement d’une région à l’autre. Et lorsque le résultat final est un produit de qualité, nous sommes bien évidemment tous fiers du travail accompli », déclare Koch avec un clin d’œil.
Atteindre les objectifs plus rapidement de manière virtuelle
À Rennes, le développement de cet excellent produit a commencé de manière virtuelle. Les ingénieurs ont d’abord créé des prototypes virtuels à l’aide d’un logiciel d’IAO. IAO signifie ingénierie assistée par ordinateur. Cependant, ces experts ont créé bien plus qu’un simple modèle numérique : les prototypes peuvent être testés presque aussi intensivement que de vrais modèles à l’aide de simulations informatiques. Cette approche est appelée méthode par éléments finis, ou MEF. Le temps de développement est énormément raccourci car de vrais prototypes sont désormais construits sur la base des modèles virtuels, qui ont pu prouver lors du test de résistance réalisé numériquement qu’ils maîtrisent les vibrations à haute fréquence.
En effet, les modèles virtuels peuvent également être utilisés pour clarifier des questions importantes à un stade précoce : comment les différents composés de caoutchouc du support réagissent-ils aux différentes vitesses du moteur électrique ? À quels points la charge causée par les vibrations est-elle particulièrement élevée ? Quel mélange de matériaux modifiés contrecarrerait ces contraintes et permettrait ainsi de prolonger la durée de vie du support ? Comment le poids pourrait-il être réduit de manière efficace ? Et, bien sûr, quelle structure holistique (conception et matériau) serait particulièrement efficace pour bloquer les vibrations à haute fréquence ?
« L’approche virtuelle est pratique pour les développeurs : s’ils modifient le design ou les matériaux à un moment donné, par exemple, ils peuvent observer en temps réel quelles sont les conséquences de ce changement. Cela leur permet d’essayer une voie qu’ils n’auraient peut-être pas empruntée avec un vrai prototype », explique Koch. « Cette approche est plus viable tant en termes de temps que d’économie, ce qui profite en fin de compte autant aux fabricants qu’à leurs clients finaux. »
Supports assortis au système modulaire
Les supports Continental seront également utilisés dans d’autres modèles de la génération E actuelle du groupe BMW, tels que l’i4. Pour cela, l’équipe rennaise a développé un système modulaire permettant d’assembler rapidement des supports adaptés selon le modèle.
En principe, un moteur est généralement soutenu par trois à quatre supports. Chacun se compose d’un noyau en aluminium et d’un élément en caoutchouc enveloppant. Le tout est ceint dans un manchon stable. Le noyau est fixé au moteur, tandis que le manchon extérieur (pour le dire simplement) est fixé au reste du véhicule. L’élément en caoutchouc entre les deux soutient élastiquement le moteur et l’isole acoustiquement du véhicule. Côté matériaux, plusieurs composés de caoutchouc et de plastique constituent ici la base, et il est possible de les combiner ou de les adapter de différentes manières selon les besoins.
Cependant, l’accent n’est pas seulement mis sur le comportement à haute fréquence et la durée de vie, mais aussi sur le poids. « Dans l’ingénierie automobile, chaque gramme compte de nos jours », explique Koch. « C’est pourquoi nous avons systématiquement remplacé les boitiers métalliques des supports par des éléments plus légers mais tout aussi résistants en polyamide haute performance. » Environ 80 % des différents composants du système modulaire peuvent être utilisés sur tous les modèles. Les 20 % restants peuvent être personnalisés : pour certains véhicules, par exemple, la rigidité du caoutchouc joue un rôle plus important, tandis que pour d’autres, le matériau doit être plus flexible.
Tout réunir en un seul endroit : de l’idée à la production
L’équipe française de Continental a non seulement fourni les services d’ingénierie pour la conception des supports, mais elle est également responsable de leur production. Une usine de production entièrement automatisée a été développée en interne à cet effet et tourne à plein régime depuis des mois. « Le développement et la production sont réunis au même endroit à Rennes. De plus, la plupart des matériaux utilisés pour les supports (en particulier le caoutchouc et le polyamide) sont fabriqués par Continental. Le degré d’intégration verticale est très élevé. Pour nos clients, cela représente un avantage : nous permettre de répondre encore plus rapidement et de manière plus flexible à leurs souhaits, même pour les projets futurs », déclare Koch. Ainsi, la sonorité des voitures modernes viendra de France, tout comme le plaisir du son de deux verres à vin qui s’entrechoquent.