DÉFI DU CLIENT
Le National Tire Research Center (NTRC) d’Alton, en Virginie, offre une gamme complète de capacités d’essais de pneus, conçues pour soutenir les efforts de recherche et de développement des fabricants de véhicules et de pneus du monde entier. Selon le directeur des opérations du centre, Jonathan Darab, le NTRC propose des équipements d’essais et une expertise interne que les fabricants ne peuvent trouver nulle part ailleurs. A ce titre, il espère que le centre aura un impact considérable sur l’avenir des essais de pneus et du développement de véhicules virtuels.
« La meilleure comparaison que l’on puisse faire, c’est lorsque nous sommes passés du pneu à carcasse diagonale au pneu radial », a affirmé Jonathan Darab. « Il s’agissait tout simplement d’une avancée énorme, en termes de technologie de fabrication des pneus et de performances des pneus. C’est ainsi que je conçois nos capacités. »
Pour atteindre ce niveau, le NTRC a dû trouver des équipements d’essais qui n’existaient pas encore. Concrètement, le centre avait besoin d’un système capable de reproduire un plus grand nombre de conditions de fonctionnement et d’événements de conduite différents, y compris le double changement de voie lors duquel un conducteur fait une embardée pour éviter un accident, puis surcorrige dans la direction opposée. Cette manœuvre, qui est une cause fréquente de tonneaux, doit être reproduite pour réussir le test de la FMVSS (Norme fédérale de sécurité des véhicules automobiles) no 126. Cette norme exige que toutes les voitures et tous les camions pesant moins de 10 000 livres soient équipés d’un correcteur électronique de trajectoire d’ici 2013.
« A l’heure actuelle, il n’existe pas de système d’essais de pneus qui puisse reproduire avec précision la manœuvre 126 en laboratoire », a déclaré Jonathan Darab. « Pour s’assurer que les nouvelles conceptions réussissent le test, les équipementiers automobiles et les fabricants de pneus doivent extrapoler les données en fonction d’autres événements similaires. Autrement dit, au lieu d’avoir 95 % de confiance dans la réussite d’un nouveau modèle, ils sont plutôt à 80 %. »
SOLUTIONS MTS
La manœuvre 126 pose un sérieux problème pour les équipementiers, qui doivent modifier les véhicules pour éviter certains niveaux de fréquence et augmenter les efforts de développement virtuel par des essais physiques supplémentaires qui nécessitent beaucoup de ressources. Les équipementiers n’ont cependant pas le choix, car tout véhicule qui échoue au test de la FMVSS 126 en production implique des pénalités financières importantes et nuit à l’image publique de la marque. C’est exactement la raison pour laquelle le NTRC a entrepris de trouver un système d’essais de pneus qui pourrait effectuer la manœuvre 126, entre autres.
Le NTRC a donc décidé de travailler avec MTS. Depuis plus de 30 ans, les systèmes d’essais de pneus Flat-Trac® de MTS dominent le secteur de la mesure de la force et du moment sur les surfaces planes. Cette expertise a naturellement permis à MTS de devenir le partenaire idéal. Après avoir collaboré avec le NTRC sur les exigences du système, MTS a développé le Flat-Trac LTRe, un système d’essais de pneus qui offre des capacités exclusives et favorise le développement virtuel avancé.
« Les spécifications de la machine ont été choisies pour reproduire toutes les manœuvres de conduite auxquelles un pneu de voiture particulière ou de véhicule utilitaire léger sera confronté en situation réelle, y compris la manœuvre 126 », a déclaré Jonathan Darab. « C’est pourquoi nous avons insisté sur des angles de dérive de 90°/s et de carrossage de 38°/s, entre autres. Nous voulions être sûrs que 95 % des produits des équipementiers pouvaient être testés sur cette machine. »
La principale différence du Flat-Trac LTRe est son moteur électrique à aimant permanent, ou entraînement de couple au moyeu. Ce moteur fournit la forte densité de puissance et la bande passante à très haute performance nécessaires pour appliquer le couple d’entraînement et de freinage à pleine vitesse sur route, sous des charges physiques pouvant atteindre 30 000 N dans les trois directions de force. Parmi les autres caractéristiques clés, figurent un palier à eau adapté qui maintient la bande de roulement à plat sur toute la plage de vitesse et de charge du système, ainsi qu’un deuxième moteur électrique qui fait fonctionner la bande de roulement jusqu’à 320 km/h (200 mph) pour reproduire les manœuvres en virage, qui sont courantes dans les sports automobiles.
AVANTAGES CLIENTS
Grâce à toutes ces capacités, le Flat-Trac LTRe permet aux équipementiers automobiles et aux fabricants de pneus de tester une plus large gamme de conceptions de pneus allant même au-delà de leurs limites physiques.
« Nous sommes en train de concevoir un tout nouveau genre d’essai », a annoncé Frank Della Pia, directeur général du NTRC. « Il n’y aura pas de site comparable à celui du NTRC. Si l’on additionne toutes les capacités que le NTRC a à offrir, la technologie du pneu va connaître une véritable révolution. »
L’important pour les fabricants est que le Flat-Trac LTRe facilite les essais de pneus dans des conditions qui n’étaient pas réalisables auparavant dans un environnement de laboratoire contrôlé. Les équipementiers pourront non seulement tester les pneus de manière inédite, mais ils pourront également évaluer les interactions des pneus avec d’autres composants et sous-systèmes à l’aide de la simulation hybride ou des essais de type « hardware-in-the-loop ». Dans ce contexte, le système LTRe fonctionne en tandem avec un modèle informatique de véhicule complet. Lorsque le véhicule virtuel exécute une manœuvre, le système LTRe la reproduit sur un pneu réel. La réponse du pneu est ensuite réinjectée dans le modèle pour améliorer la précision de la simulation.
« Lorsque les équipes chargées des essais des équipementiers viendront au NTRC, elles pourront tester un seul pneu au lieu d’instrumenter un véhicule entier », a expliqué Jonathan Darab. « Elles pourront effectuer des milliers de simulations en deux jours, au lieu de passer ces deux jours à effectuer un seul essai avec un taux d’erreur potentiel de 20 %. »
Jusqu’à présent, la mise en œuvre du système LTRe s’est déroulée sans encombre. Frank Della Pia attribue cette réussite à l’excellente collaboration entre les deux équipes pendant le développement du LTRe.
« En travaillant avec MTS, j’ai vraiment eu le sentiment que nous faisions tous partie de la même équipe », a déclaré Frank Della Pia. « Nous tentions tous de mettre la science en pratique et de le faire correctement. Ce fut une expérience formidable. »
