Un aller-retour pour la Lune, s’il vous plaît ! Ce qui ressemble à un scénario tout droit sorti d’un roman de science-fiction fait maintenant partie du quotidien des conducteurs sur les routes allemandes : les autobus de ce pays parcourent environ 800 000 kilomètres avant d’être mis hors service. Un voyage vers notre satellite ne poserait donc aucun problème. À l’avenir, les autobus électriques devraient durer tout aussi longtemps. Cela représente un défi majeur pour les fabricants, qui va bien au-delà des batteries et des motopropulseurs. Pour pouvoir offrir l’équivalent d’un voyage sur la Lune à leurs passagers, les constructeurs comptent sur l’expérience de Continental dans les domaines de supports moteur et de suspensions pneumatiques.
Tous les ressorts ne sont pas identiques
Le principal moteur de l’innovation pour les autobus a toujours été le secteur des camions. Même en ce qui concerne le passage aux entraînements électriques, les autobus peuvent apprendre beaucoup des camions, car la conception de base est similaire et les moteurs utilisés sont généralement les mêmes. Il est donc tout à fait naturel de penser qu’il soit possible d’adapter individuellement d’autres composants, comme les supports et les ressorts pneumatiques. Toutefois, ce n’est pas aussi simple que cela, car les exigences sont très différentes.
Fondamentalement, les suspensions pneumatiques des autobus et des camions garantissent que le véhicule, le chargement et les passagers voyagent en toute sécurité et confortablement, en particulier sur des routes en mauvais état. L’air comprimé contenu dans le manchon en caoutchouc du ressort pneumatique amortit le véhicule en circulation et l’élève à la bonne hauteur de caisse. Voici l’une des principales différences qui séparent les camions et les autobus : les ressorts de camions sont généralement conçus pour accepter de grandes déformations afin de compenser les différences de hauteur, par exemple au niveau des rampes de chargement ou lors du chargement des conteneurs. Quant aux autobus urbains, ils nécessitent des ressorts plus courts. Un effet secondaire positif est que le compartiment passager au-dessus peut être conçu avec plus d’espace et de liberté, et le défi du développement technique réside davantage dans les exigences de confort qui sont plus élevées.
Dans le cas de l’autobus entièrement électrique, des facteurs supplémentaires sont à prendre en compte : à cause des batteries, il est plus lourd qu’un bus diesel. Et parce qu’elles sont situées sur le toit, le centre de gravité est beaucoup plus élevé.
Fabriqué sur mesure à partir d’un système modulaire
Bien qu’il ne soit pas possible d’utiliser directement les ressorts pneumatiques des camions, Continental n’a heureusement pas besoin d’en concevoir de nouveaux. En effet, comme pour un système modulaire, toutes les modifications nécessaires aux composants existants peuvent être apportées rapidement et facilement au cours du développement pour garantir une durée de vie, un confort de conduite et une sécurité adaptés. Par exemple, cela signifie que la structure des ressorts pneumatiques et les matériaux peuvent être adaptés individuellement à l’autobus urbain, que le manchon peut être ajusté en conséquence et que le contour du piston peut être modifié. Des simulations informatiques sont également utilisées pour tester les performances des suspensions pneumatiques adaptées, ce qui permet de gagner un temps de développement précieux dans le processus d’électrification complète des transports publics.
Concilier les divergences
Dans ce domaine, les moteurs électriques sont des précurseurs et leurs supports ont donc un rôle important à jouer. Cependant, combiner autobus et moteurs électriques n’est pas une mince affaire. En effet, comme pour les suspensions pneumatiques, les exigences relatives aux supports moteur des autobus électriques sont assez différentes de celles imposées aux autobus à moteur à combustion ou aux camions électrifiés. Par exemple, dans un moteur à combustion interne, la tâche principale du support moteur consiste à fixer l’unité dans le véhicule de sorte que ses vibrations ne soient pas transmises à la carrosserie, sans quoi la conduite deviendrait rapidement très inconfortable.
Le moteur électrique produit également des vibrations, mais celles-ci sont à peine perceptibles. Au lieu de cela, il y a un phénomène différent : les vibrations à haute fréquence du moteur électrique peuvent faire vibrer les pièces de carrosserie dans son environnement. Si la vibration est suffisamment forte, le moteur peut produire des sifflements désagréables et des bruits de grondement. Ces bruits sont beaucoup plus perceptibles dans un moteur électrique silencieux que dans un moteur à combustion bruyant.
Contrainte continue dans le trafic urbain
Encore une fois, le premier réflexe pourrait être de prendre une pièce issue du camion pour résoudre ces problèmes. En réalité, les supports de moteur d’autobus électriques doivent puiser dans l’expertise des secteurs du camion, mais aussi de l’automobile. Le moteur électrique est fondamentalement le même que celui du camion, mais la cabine du conducteur est découplée. Par conséquent, le camion contient une couche intermédiaire supplémentaire entre le moteur et la carrosserie qui permet d’absorber les vibrations. Dans l’autobus électrique, le moteur et la cabine sont directement reliés au chassis. De plus, en raison des surfaces de résonance beaucoup plus grandes qui peuvent se mettre à vibrer dans l’autobus, même les grandes vitres latérales peuvent amplifier les bruits.
Outre les différentes conditions acoustiques, le moteur électrique est soumis à des sollicitations très différentes selon qu’il s’agisse d’un autobus ou d’un camion. Dans les autobus urbains notamment, les supports sont soumis à des charges particulièrement élevées en raison de la nature du trafic, constitué de nombreux ralentissements et accélérations. Dans le cas de l’autobus électrique, à cela s’ajoute la récupération d’énergie pendant la conduite. Au vu du couple très élevé des moteurs électriques, les supports moteur sont soumis à d’énormes exigences. Chaque mélange de caoutchouc réagit différemment sous une charge continue aussi élevée. Si la mauvaise association est utilisée, la durée de vie des supports sera fortement affectée. Mais sur ce terrain aussi, les fabricants tirent parti du très large portefeuille de produits de Continental et peuvent ainsi proposer rapidement de bons supports moteur, avec la géométrie exacte et l’association de matériaux idéale.
L’avenir est à la légèreté et à l’innovation rapide
À moyen terme, l’objectif n’est pas seulement de gagner du temps en développement, mais aussi de produire des véhicules plus légers. Après tout, chaque kilogramme en moins dans un autobus électrique équivaut à un gain d’autonomie. L’une des façons d’y parvenir consiste à repenser les matériaux, plus particulièrement le piston du ressort pneumatique. Celui-ci est généralement en acier, et le plastique en est une alternative possible. « Un piston du ressort pneumatique doit résister à de grandes forces. Lorsque l’on entend le mot ‹ plastique ›, on pourrait au premier abord penser à une pièce fragile. Mais nous parlons de pistons fabriqués en plastique haute performance renforcé de fibres de verre, qui sont tout aussi résistants que les pistons en acier », explique Axel Szyszka. « Dans le secteur des camions, le piston en plastique a fait ses preuves ces dernières années, il devient donc également une alternative de plus en plus intéressante pour les autobus. Le poids des suspensions pneumatiques des autobus électriques pourrait être réduit de 30 %. »
Dans les futurs autobus électriques, les supports devront étendre leur fonction : par le passé, les équipements auxiliaires tels que le compresseur d’air ou de climatisation étaient généralement fixées directement au moteur à combustion interne. Avec le moteur électrique léger, cela n’est guère possible. À l’avenir, les plus petits équipements devront être montés indépendamment. Il serait également judicieux de monter les batteries de façon à mieux contrôler les vibrations des packs de batteries, qui pèsent plusieurs centaines de kilogrammes. Cela offrirait non seulement un avantage certain en matière de sécurité, mais protégerait également la carrosserie. Ainsi, la durée de vie de l’autobus serait prolongée. Et après l’aller-retour entre la Terre et la Lune, on pourrait faire un ou deux tours du monde, à condition d’acheter son billet.