De l'énergie solaire pour traverser le désert

Fiche signalétique

• Solution requise : chapes igubal en iglidur J; paliers lisses en iglidur J, G et I3; réducteurs robolink
• Exigences : paliers légers et résistants à l'usure, installés en de nombreux points du véhicule solaire et fonctionnant de manière fiable sur la distance
• Secteur : automobile
• Avantage pour le client : des paliers lisses et nos chapes igus sont utilisés dans le mécanisme télescopique du toit solaire, dans le volant, dans la suspension des roues arrière et dans le mécanisme de direction , dans les charnières du verrouillage du toit et sur le toit du véhicule. Leur légèreté, leur résistance à l'usure et leur faculté d'amortissement des vibrations permettent d'optimiser le comportement de conduite du véhicule et d'atteindre une vitesse de 140 km/h, voire de la dépasser.

3.022 kilomètres de traversée du désert australien. Un défi qu'a relevé l'équipe Team Sonnenwagen avec son bolide solaire.

Problème

De Darwin à Adélaïde. 3.022 kilomètres au travers du désert australien, en longeant de splendides parcs nationaux. C'est ce qui est attendu des bolides solaires en lice pour le World Solar Challenge. Pour les parcourir, ils ont une semaine. Dans des voitures propulsées par la seule force du soleil. Les équipes d'étudiants venues du monde entier mettent au point à cet effet des concepts de véhicules très différents les uns des autres en termes de design aérodynamique, en termes de choix de la technologie des cellules solaires ainsi qu'en termes de hauteur et de largeur. Les véhicules incarnent ainsi toute la diversité des technologies durables. L'une des équipes engagées dans la course cette année vient d'Aix-la-Chapelle en Allemagne. L'équipe Team Sonnenwagen participait pour la deuxième fois à cette compétition ayant lieu tous les deux ans. Si la première participation avait permis à l'équipe de tirer de précieux enseignements, cette dernière est parvenue à faire toute la traversée en 2019.
En misant sur un concept totalement différent de celui de 2017. Des cellules solaires en arséniure de gallium ont remplacé les cellules courantes en silicium sur une superficie qui est passée de 4 mètres carrés à 2,6 mètres carrés. Les nouvelles cellules ont un rendement nettement supérieur à celui de la technologie auparavant employée. Elles ont donc dû être installées sur une surface plus petite conformément au règlement. Autre nouveauté : les paliers. Les paliers et les logements sont extrêmement importants puisque ce sont eux qui tiennent la voiture. Un problème de palier entraîne une réparation extrêmement longue. Les paliers utilisés doivent aussi être résistants à l'usure et légers. En effet, plus le bolide solaire est léger et plus il est facile à propulser. Et plus il a de chances de couvrir une longue distance. Les paliers lisses polymères de la société igus ont donc été plébiscités par l'équipe.

Solution

Nos paliers légers sont présents en très grandes quantités dans le bolide solaire. Des chapes igubal auto-alignantes en iglidur J sont par exemple utilisées dans le mécanisme télescopique du toit de la voiture et dans le volant. Et des paliers lisses en iglidur J sont utilisés dans la suspension arrière et dans le mécanisme de direction. Ce palier résistant à l'usure a un très faible coefficient de frottement sur tous les arbres, notamment à sec, et amortit les vibrations. Un avantage qui se fait surtout sentir dans la direction. Comme tous les matériaux iglidur, l' iglidur J est  sans graisse et sans entretien grâce aux lubrifiants solides incorporés aux paliers. Les charnières du verrouillage du toit font appel à des paliers lisses en iglidur G. Ce tribo-polymère est économique et possède une grande résistance à l'usure.
Un réducteur robolink, mis au point à l'origine pour les robots à bras articulé, est utilisé  dans la direction avec des segments de glissement en polymère. Inhabituel, mais efficace et léger. La direction des quatre roues est en effet assurée par l'intermédiaire de quatre câbles. Le réducteur robolink, l'arbre d'entraînement flexible et la molette permettent en conduisant d'orienter les deux roues arrière de manière optimale par rapport au vent afin de l'utiliser comme force motrice supplémentaire. Avec à la clé des vitesses de 140 kilomètres/heure, voire plus.
Des paliers sont aussi utilisés dans le toit du bolide solaire. Le pilote devant assurer lui-même l'ouverture et la fermeture du toit avec ses 25 kilos de cellules solaires pour monter dans le bolide et en sortir, les paliers imprimés par l'équipe en un polymère standard posaient problème en raison du manque de fluidité du mouvement. Ils ont été remplacés par des paliers lisses iglidur I3 se distinguant par un faible coefficient de frottement et une insensibilité à la poussière et à la saleté.  L'accès au bolide et la sortie ne prennent plus que quelques secondes.

Des paliers appliques igubal auto-alignants ainsi que des paliers lisses en iglidur G sont utilisés dans le mécanisme télescopique du toit solaire.

Des embouts à rotule igubal de la société igus sont aussi utilisés dans le volant.

La direction fait appel à une structure très particulière. Un réducteur robolink permet l'alignement manuel des roues arrière avec un arbre d'entraînement flexible et une molette.

La direction comporte également de nombreux logements équipés d' iglidur J. Ce matériau endurant à longue durée de vie garantit des mouvements sans graissage et sans entretien sur le bolide.

La suspension des roues arrière, point névralgique en matière de logement. Les jeunes ingénieurs ont fait appel au matériau endurant iglidur J.

Des paliers imprimés en tribo-polymère iglidur I3 sont utilisés dans le mécanisme du toit pour monter dans le bolide et en sortir rapidement.