Visite à domicile / Vélo électrique : Le développement de moteurs de vélos électriques compacts et légers a profondément transformé le marché ces dernières années. L'entreprise bavaroise TQ, acteur majeur de ce segment, a joué un rôle déterminant dans l'essor des VTT électriques légers, notamment grâce à son moteur HPR50, et poursuit sur cette lancée avec les modèles HPR60 et HPR40. Nous avons visité leurs installations à Inning am Ammersee, rencontré les ingénieurs pour discuter des concepts de transmission et des technologies de capteurs, et examiné en détail leur production locale.
L'histoire de TQ : de fournisseur de services électroniques à pionnier du vélo électrique
Le rôle prépondérant que joue aujourd'hui TQ dans le secteur du vélo était imprévisible lors de la création de l'entreprise en 1994. À ses débuts, la société, qui ne comptait que deux personnes, se concentrait sur les services électroniques et les premiers développements en robotique. Aujourd'hui, TQ emploie environ 2 000 personnes dans le monde, dont près de 200 travaillent au sein de la division vélos électriques sur le site d'Ammersee.
L'aventure des systèmes de propulsion pour vélos a débuté vers 2010 et est étroitement liée à Toni Rossberger. Cet ancien athlète de l'extrême et mécanicien, qui développait depuis longtemps des solutions pour TQ dans des secteurs comme l'aérospatiale, s'est impliqué personnellement dans une start-up de vélos électriques. Cependant, les prototypes de l'époque étaient lourds, encombrants et utilisaient des chaînes peu performantes. Rossberger recherchait une solution compacte et à symétrie de révolution. Les boîtes de vitesses industrielles existantes pour vélos électriques étant peu efficaces et trop coûteuses, il a développé son propre concept, qui a finalement jeté les bases de la gamme actuelle de produits TQ.
La technologie : L'engrenage harmonique à axe et couronne
Le cœur du système de transmission TQ est la transmission à anneau et goupille, également appelée « HPR » (Harmonic Pin-Ring Drive). Contrairement aux transmissions coaxiales classiques ou aux systèmes à engrenages multi-étages, cette conception permet une transmission de puissance extrêmement compacte, de forme annulaire. Il en résulte une densité de couple très élevée dans un encombrement minimal. Autre avantage technique : son intégration autour du boîtier de pédalier, qui permet un faible facteur Q (distance entre les pédales) et des bases courtes sur le cadre du vélo.
Le premier moteur de série de TQ, le HPR 120S, a été lancé en 2014. Avec un couple maximal de 120 Nm, il était très en avance sur son temps ; à titre de comparaison, un moteur Bosch Performance Line CX de deuxième génération délivrait alors 75 Nm, malgré un poids supérieur. Même si le 120S peut paraître obsolète aujourd'hui, il a démontré les performances fondamentales de la technologie à bagues et à ergots.
Innovation par le logiciel : mesure de la force au lieu d’un capteur classique
L'un des principaux défis de conception des moteurs à montage central réside dans l'intégration du capteur de couple. Celle-ci nécessite généralement un arbre creux et un espace supplémentaire, ce qui va à l'encontre de l'objectif d'un moteur extrêmement compact. TQ a donc opté pour une approche non conventionnelle : ses variateurs se passent de capteur de couple classique.
TQ utilise des jauges de contrainte éprouvées, fixées aux roulements de l'axe du boîtier de pédalier. Celles-ci mesurent avec précision les forces verticales et la torsion minimale qui se produit lors du pédalage. La véritable magie opère au niveau du logiciel : un algorithme très complexe traite ces données en temps réel et calcule non seulement le couple appliqué, mais analyse également la technique de pédalage, la répartition du poids (gauche/droite) et détecte même si le cycliste est en danseuse. Cette interaction entre une mécanique simplifiée et un logiciel avancé est un facteur clé de la compacité des moteurs TQ actuels.
Le changement de paradigme : De centrale électrique à assistance légère
Malgré leur intérêt initial pour la performance maximale, TQ a rapidement compris qu'une concurrence directe avec les géants du secteur comme Bosch, Shimano ou Brose sur le segment des moteurs haute puissance serait contre-productive. Des essais et l'analyse des données recueillies auprès de cyclistes critiques envers les vélos électriques conventionnels ont révélé une nouvelle exigence : un moteur doit préserver les sensations naturelles d'un vélo non motorisé, plutôt que de les masquer par une puissance brute.
De ce « projet sous-marin » est né un moteur à rapport de transmission nettement inférieur, offrant une puissance réduite, une inertie allégée et un niveau sonore minimal. C'est ainsi qu'est né le HPR50. Ce moteur a été conçu pour les cyclistes recherchant une assistance précise et performante sans compromettre la maniabilité d'un VTT de trail agile. Son intégration dans des modèles de grands fabricants comme Trek a finalement permis à TQ de réaliser une percée décisive sur le segment en pleine expansion des VTT électriques légers.
Évolution de la série HPR : HPR60 et HPR40
La stratégie produit de TQ est également intéressante. Le HPR60, successeur du HPR50, offre 10 Nm de couple supplémentaires et 50 watts de puissance de crête en plus dans le même boîtier, le tout associé à une gestion thermique optimisée. Cette rétrocompatibilité est un atout majeur pour les fabricants de cadres et les utilisateurs finaux, car le format reste identique.
Le concept d'assistance minimale atteint son paroxysme avec le HPR40. Ce moteur, d'un poids à peine supérieur à un kilogramme, est spécialement conçu pour les vélos de gravel et de route électriques. Visuellement, il disparaît complètement derrière le plateau, rendant ces vélos quasiment indiscernables des modèles conventionnels.
Un aperçu de la production à Ammersee
Le point fort de la visite a sans aucun doute été la découverte des installations de production à Inning. Ce qui, sur le marché actuel du cycle, n'est souvent qu'un simple argument marketing (« Conçu en Allemagne ») est ici une réalité tangible. L'intégration verticale de TQ est impressionnante. Une grande partie des composants de transmission, l'électronique de puissance complexe et l'assemblage final des moteurs sont réalisés au sein même du réseau de l'entreprise (Inning, Peiting, Delling).
Sur les chaînes de montage, les composants sont assemblés selon un processus semi-automatisé où robotique de précision et main-d'œuvre qualifiée collaborent étroitement. La proximité entre le département de recherche et développement et la production en série est particulièrement remarquable. Elle permet de tester et de mettre en œuvre des composants modifiés ou des prototypes en moins de 24 heures, un atout considérable dans un environnement technologique aussi dynamique.
L'innovation porte ses fruits
La visite chez TQ E-Bike a démontré que l'innovation ne se résume pas à la recherche de performances maximales. En se démarquant audacieusement sur le plan technologique grâce à sa technologie à bagues et à son système de mesure de puissance par logiciel, TQ s'est taillé une place de choix sur le marché, devenant ainsi l'une des tendances majeures de l'industrie du cycle. Le haut degré de production locale et le développement continu et évolutif des moteurs, tout en conservant un format identique, rendent ce système extrêmement attractif, non seulement pour les fabricants de vélos, mais aussi pour les cyclistes sportifs et férus de technologie.