Formula Student est un concours international de design étudiant dans le cadre duquel des équipes universitaires du monde entier développent, construisent, présentent et exploitent leurs propres voitures de course. L'équipe Formula Student ELBFLORACE de l'université technique de Dresde est l'une d'entre elles. Fondée en tant qu'association enregistrée en 2006, environ 80 étudiants participent activement au projet chaque année et construisent déjà leur 18e véhicule pour la saison 2025/26. Ce véhicule roulera entièrement à l'électricité sur les circuits de course d'Europe. En comparaison mondiale, leurs performances les placent depuis des années parmi les 10 % les plus performants. Ces résultats seraient impossibles sans le soutien de l'université et des sponsors industriels, dont ACE.

Le véhicule de la saison précédente, EFR17ed05, également connu sous le nom de "ZoE", ne pèse qu'environ 168 kg et est passé de l'arrêt à 100 km/h en moins de 2,3 secondes au cours de l'été 2025 grâce à quatre moteurs de moyeu de roue refroidis par eau de 35 kW chacun, à des onduleurs développés en interne et à une monocoque en plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP). Pour contrôler la vitesse de la voiture de course, le conducteur dispose d'une pédale d'accélération et d'une pédale de frein. En outre, la conduite est assistée par plusieurs commandes développées en interne qui, par exemple, surveillent le glissement des pneus ou permettent un virage plus agile grâce à la vectorisation du couple.

Conception de la pédale et ressorts à gaz pour des exigences particulières

Par rapport à une voiture de tourisme standard, les pédales sont reliées au véhicule d'une manière très différente, ont une course différente et répondent à des exigences plus élevées afin d'offrir au conducteur une expérience de conduite appropriée. Par exemple, il faut tenir compte des vibrations plus importantes, de la réponse dynamique du véhicule et de la fatigue physique la plus faible possible pour le conducteur. Les deux pédales sont montées sur leurs propres chariots afin que leur position puisse être ajustée de manière optimale en fonction du changement de conducteur.

Pour accélérer la voiture de course, le conducteur dispose d'une pédale en PRFC, qui est montée sur un chariot imprimé en 3D, également en PRFC, pour se déplacer sur les rails du tube en PRFC. Le point de pivot de la pédale se trouve au niveau du talon du conducteur, sous la forme d'un boulon à dopage magnétique. La rotation de la pédale et donc du boulon est déterminée de manière redondante par deux capteurs à effet Hall de conception différente. Deux ressorts à pression de gaz industriels parallèles stabilisent la course de la pédale et offrent au conducteur une résistance mécanique supplémentaire pour l'expérience de conduite. Cette résistance peut être adaptée en fonction des réactions du conducteur. ACE Stoßdämpfer GmbH est un soutien important dans ce domaine de la conception de voitures de course, ayant sponsorisé ELBFLORACE e.V. pendant plusieurs années avec des ressorts à gaz industriels GS-10-20-AD-100N et GS-12-20-AD-100N. Les contacts avec l'entreprise sont toujours simples, courtois et riches en informations précieuses, ce dont l'équipe est très reconnaissante.

Des éléments de machine compacts et légers pour une intégration optimale

En raison du règlement de la Formula Student et des exigences de sécurité qui en découlent, la liberté de conception de la pédale de frein est limitée. Par conséquent, la pédale, le chariot et le rail sont fabriqués en alliage d'aluminium EN-AW-7075 et seuls les guides-pieds sont en PRFC. Lorsque l'on appuie sur la pédale de frein, un capteur de force à membrane monté en série est actionné jusqu'à la force définie par le ressort à gaz individuel. La voiture de course est freinée et l'énergie récupérée via le signal de sortie de la cellule de charge et la récupération des quatre moteurs électriques. Le freinage mécanique n'est déclenché par les deux maîtres-cylindres pour les circuits de freinage avant et arrière que lorsque la force de rupture est dépassée et que le ressort à gaz se déplace de manière significative.

La force d'insertion définie lors de l'extension de la tige de piston et la distance négligeable jusqu'à ce qu'elle soit atteinte justifient en particulier l'utilisation de ressorts à gaz pour la Formula Student Team ELBFLORACE. Cela permet de garantir que le processus de freinage mécanique et la perte d'énergie qui en découle ne sont déclenchés qu'à la pression de la pédale prévue. Outre ELBFLORACE, les véhicules de Formula Student de nombreuses autres équipes sont équipés de vérins à gaz. Toutes ces équipes profitent du fait que les ressorts à gaz sont compacts et légers par rapport à d'autres types de ressorts. Cela leur permet d'être utilisés dans l'avant étroit des voitures de sport automobile de formule.

Grâce à la pression de gaz réglable individuellement par le biais d'une soupape de remplissage et au remplacement simple de l'ensemble du ressort, ELBFLORACE est flexible lorsqu'il s'agit d'adapter les pédales. La dimension du ressort à gaz est indépendante de la force d'extension et de rétraction dans le cadre de l'application. Les ressorts à gaz de la société ACE Stoßdämpfer GmbH ne nécessitent aucun entretien et leur durée de vie dépasse largement la durée d'une saison, même en cas d'utilisation intensive.

Des ressorts à gaz en matériaux légers à l'avenir ?

En résumé, l'ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. montre comment une technologie innovante et des processus de développement ciblés peuvent permettre d'atteindre des performances de pointe dans un environnement étudiant. Grâce à une équipe très motivée et à l'utilisation de matériaux et de technologies de pointe, des véhicules sont développés chaque année, qui établissent des normes en termes de construction légère, de technologie d'entraînement et d'ingénierie de contrôle. La combinaison de connaissances théoriques et d'applications pratiques permet non seulement de préparer au mieux les étudiants à leur avenir professionnel, mais aussi de promouvoir le progrès technologique dans le domaine du sport automobile électrique et autonome.

Afin d'optimiser davantage la construction légère, il serait souhaitable qu'ELBFLORACE e.V. participe au développement de ressorts à gaz en matériaux légers et les mette en œuvre dans les véhicules à l'avenir. Le soutien continu et la coopération étroite avec des partenaires industriels tels que ACE soulignent l'importance du projet pour l'éducation et l'esprit d'innovation dans les universités du monde entier.