Les nouvelles capacités d’essais du National Tire Research Center (NTRC) redéfinissent les possibilités de conception de pneus et de développement de véhicules virtuels
L’industrie automobile traverse une période de changements réglementaires sans précédent et cette nouvelle réalité suscite une forte demande de conceptions de pneus révolutionnaires, optimisés du point de vue de la sécurité et de l’économie de carburant. Pour répondre à cette demande, les équipementiers ont besoin d’une technologie d’essais tout aussi révolutionnaire.
Aussi, les directeurs du National Tire Research Center (NTRC) d’Alton, en Virginie, qui ouvrira ses portes en janvier 2013, s’attendent-ils à ce que cette installation devienne le nouveau centre de la filière des essais de pneus.
Pourvu du talent et des outils dont les équipementiers ont besoin pour optimiser rapidement et avec précision la conception des véhicules et des pneus de manière tout à fait inédite, le NTRC offrira une expérience exclusive qui pourrait réécrire les règles 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, directeur des opérations du NTRC. « 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. »
Réalisé avec un degré élevé de précision et de reproductibilité, le développement de véhicules virtuels devient l’un des outils les plus essentiels dont disposent les équipementiers pour concevoir des véhicules sûrs, performants et économes en carburant et les mettre rapidement sur le marché. Le problème, cependant, est que l’équipement de laboratoire doit être capable de reproduire une grande variété de conditions de fonctionnement et d’événements de conduite. La complexité croissante de la conception des véhicules complique considérablement la tâche.
L’un des meilleurs exemples de cette réalité est la norme FMVSS (norme fédérale de sécurité des véhicules automobiles) no 126, qui exigera que tous les véhicules particuliers, les véhicules particuliers à usage multiple et les camions dont le poids total autorisé en charge est inférieur ou égal à 10 000 livres soient équipés d’un correcteur électronique de trajectoire d’ici 2013. Le test FMVSS 126 implique de reproduire un événement de conduite spécifique : le double changement de voie qui se produit lorsqu’un conducteur fait une embardée dans une direction pour éviter une collision, puis revient à droite du véhicule, ce qui est une cause fréquente de tonneaux.
« 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 %. »
Ce compromis oblige les équipementiers à procéder à des réglages différents du véhicule pour éviter certains seuils de fréquence, ainsi qu’à renforcer le développement virtuel par des essais physiques longs et coûteux. Evidemment, si un produit d’un équipementier échoue au test FMVSS 126 après la mise en production du véhicule, de lourdes amendes viendront s’ajouter à ce qui serait certainement un cauchemar en termes de relations publiques.
Cependant, les équipementiers pourront bientôt résoudre ce problème d’une nouvelle manière : ils pourront se rendre au NTRC et réserver un créneau sur un nouveau système d’essais de pneus conçu et développé par MTS Systems Corporation, dont le siège social se situe à Eden Prairie, dans le Minnesota.
Le NTRC proposera une gamme complète d’essais de pneus avancés pour soutenir la recherche et le développement des fabricants mondiaux de véhicules et de pneus. Il est entièrement détenu et géré par Virginia Tech (VT) et est étroitement associé au Southern Virginia Vehicle Motion Laboratory (SoVa Motion), un centre de recherche de VT qui se consacre au développement de véhicules virtuels grâce à des techniques d’essais innovantes.
| Son but étant de devenir le centre le plus complet et le plus performant de sa catégorie, le NTRC souhaite fournir des capacités d’essais de pneus que les équipementiers ne peuvent trouver nulle part ailleurs aux Etats-Unis, voire dans le monde. | |
| Cette ambition a incité le NTRC à travailler avec MTS, le fabricant des systèmes d’essais de pneus Flat-Trac, qui est la référence du secteur pour la mesure de la force et du moment sur une surface plane depuis plus de 30 ans. 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 une gamme exclusive de capacités conçues pour soutenir 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 différence du Flat-Trac LTRe, c’est un moteur électrique à aimant permanent conçu par MTS, qui sert d’entraînement de couple au moyeu du système. Ce moteur fournira 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 très élevées dans les trois directions de force. Au final, ce système offrira aux équipementiers et aux fabricants de pneus la possibilité de tester une gamme beaucoup plus large de conceptions de pneus allant même au-delà de leurs limites physiques.
Le système sera également équipé d’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 200 mph, une vitesse suffisante pour reproduire les manœuvres en virage effectuées dans les sports automobiles.
Aucun autre système au monde ne propose toute la gamme de capacités d’essais dynamiques du LTRe, qu’il s’agisse des taux de positionnement dynamique, de la capacité de force maximale ou de l’application du couple.
« 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. »
Le NTRC autorisera les essais de pneus dans des conditions jusqu’ici impossibles dans un environnement de laboratoire. Cela permettra de tester les pneus de manière inédite et d’examiner les interactions des pneus avec d’autres composants et sous-systèmes à l’aide de la simulation hybride. Egalement connue sous le nom d’essai Hardware-in-the-Loop (HIL), la simulation hybride implique que le système LTRe fonctionne en tandem avec un modèle informatique de véhicule complet. Le véhicule virtuel exécute une manœuvre, que le LTRe reproduit sur un pneu réel et la réponse du pneu est 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 %. »
Ces capacités s’inscrivent dans la mission du NTRC, dont les experts en essais poussent les essais de pneus vers des territoires inexplorés, au point où la précision et la reproductibilité des essais et de la modélisation des pneus redéfinissent ce qu’il est possible de réaliser grâce au développement de véhicules virtuels.