KUNDENHERAUSFORDERUNG
Das National Tire Research Center (NTRC) in Alton, Virginia, bietet ein breites Spektrum an Reifentests, um die Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Fahrzeug- und Reifenherstellern auf der ganzen Welt zu unterstützen. Laut Jonathan Darab, dem Betriebsleiter der Einrichtung, bietet das NTRC Testeinrichtungen und internes Fachwissen, das Hersteller nirgendwo anders finden. So erwartet er, dass die Anlage einen enormen Einfluss auf die Zukunft der Reifentests und der virtuellen Fahrzeugentwicklung haben wird.
„Am ehesten kann man es mit der Umstellung von Bias auf Radial vergleichen“, so Darab. „Es war einfach ein riesiger Sprung, sowohl in Bezug auf die Technologie, die zur Herstellung der Reifen verwendet wird, als auch in Bezug auf die Leistung der Reifen selbst. So sehe ich unsere Möglichkeiten.“
Um dieses Niveau zu erreichen, musste das NTRC Testgeräte finden, die es noch nicht gab. Insbesondere benötigte die Anlage ein System, das eine größere Vielfalt an Betriebsbedingungen und Fahrereignissen nachbilden konnte, einschließlich des doppelten Spurwechsels, bei dem ein Fahrer ausweicht, um einen Unfall zu vermeiden, und dann in die Gegenrichtung überkorrigiert. Dieses Manöver, das eine häufige Ursache für Überschläge ist, muss nachgebildet werden, um den Test nach Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) Nr. 126 zu bestehen. Diese Norm schreibt vor, dass alle Pkw und Lkw mit einem Gewicht von weniger als 10.000 Pfund bis 2013 über ein elektronisches Stabilitätskontrollsystem verfügen müssen.
„Im Moment gibt es kein Reifentestsystem, das das 126-Manöver im Labor genau nachbilden kann“, so Darab. „Um sicherzustellen, dass neue Designs den Test bestehen, müssen Fahrzeug-OEMs und Reifenhersteller Daten extrapolieren, die auf anderen ähnlichen Ereignissen basieren. Anstatt also 95 Prozent Zuversicht zu haben, dass ein neues Modell bestehen wird, sind sie eher 80 Prozent zuversichtlich.“
MTS-LÖSUNG
Das 126-Manöver stellt ein ernsthaftes Problem für OEMs dar, die Fahrzeuge so abstimmen müssen, dass bestimmte Frequenzpegel vermieden werden, und die virtuelle Entwicklung mit zusätzlichen, ressourcenintensiven physischen Tests ergänzen müssen. Die OEMs haben jedoch keine Wahl, denn jedes Fahrzeug, das den FMVSS 126-Test in der Produktion nicht besteht, zieht erhebliche finanzielle Strafen nach sich und schadet dem öffentlichen Image der Marke. Genau aus diesem Grund hat sich das NTRC auf die Suche nach einem Reifentestsystem gemacht, das unter anderem das 126-Manöver durchführen kann.
Dies veranlasste das NTRC zur Zusammenarbeit mit MTS. Seit mehr als 30 Jahren sind die MTS Flat-Trac® Reifentestsysteme branchenführend in der Messung von Kräften und Momenten auf flachen Oberflächen. Dieses Erbe machte MTS zur natürlichen Wahl. Nach der Zusammenarbeit mit dem NTRC bei den Systemanforderungen entwickelte MTS den Flat-Trac LTRe, ein Reifentestsystem, das exklusive Funktionen bietet und eine fortschrittliche virtuelle Entwicklung unterstützt.
„Die Spezifikationen der Maschine wurden so gewählt, dass sie alle Fahrmanöver nachbilden, die ein Pkw- oder Leicht-Lkw-Reifen in der realen Welt erleben wird, einschließlich des 126-Manövers“, so Darab. „Deshalb haben wir u. a. auf 90°/s Schlupf und 38°/s Sturzwinkel bestanden. Wir wollten sicherstellen, dass 95 Prozent der OEM-Produkte auf dieser Maschine getestet werden können.“
Das größte Unterscheidungsmerkmal des Flat-Trac LTRe ist sein elektrischer Permanentmagnetmotor bzw. Spindel-Drehmomentantrieb. Dieser Motor liefert die hohe Leistungsdichte und die ultrahohe Leistungsbandbreite, die für das Antriebs- und Bremsmoment bei voller Fahrbahngeschwindigkeit und unter physikalischen Belastungen von bis zu 30.000 N in allen drei Kraftrichtungen erforderlich ist. Weitere wichtige Merkmale sind ein spezielles Wasserlager, das den Fahrbahnriemen über den gesamten Geschwindigkeits- und Lastbereich des Systems flach hält, und ein zweiter Elektromotor, der die Fahrbahn bis zu 320 km/h antreibt, um die im Motorsport üblichen Kurvenmanöver nachzubilden.
KUNDENVORTEILE
Mit all diesen Fähigkeiten ermöglicht der Flat-Trac LTRe Fahrzeugherstellern und Reifenherstellern, eine breitere Palette von Reifendesigns bis zu ihren physikalischen Grenzen und darüber hinaus zu testen.
„Wir schaffen eine völlig neue Art von Tests“, sagt Frank Della Pia, Executive Director des NTRC. „Es wird keine Peer-Einrichtung für das NTRC geben. Wenn man alle Möglichkeiten, die der NTRC bietet, zusammenzählt, wird es ein großer Sprung in der Reifentechnologie sein.“
Wichtig für die Hersteller ist, dass der Flat-Trac LTRe Reifentests unter Bedingungen ermöglicht, die bisher in einer kontrollierten Laborumgebung nicht möglich waren. OEMs werden nicht nur in der Lage sein, Reifen auf neue Art und Weise zu testen, sondern auch die Wechselwirkungen zwischen Reifen und anderen Komponenten und Subsystemen mittels hybrider Simulation oder Hardware-in-the-Loop-Tests zu bewerten. In diesem Zusammenhang läuft das LTRe-System gemeinsam mit einem Vollfahrzeug-Computermodell. Wenn das virtuelle Fahrzeug ein Manöver ausführt, repliziert das LTRe-System dieses auf einem realen Reifen. Die Reaktion des Reifens wird dann wieder in das Modell eingespeist, um die Genauigkeit der Simulation zu verbessern.
„Wenn OEM-Testteams zum NTRC kommen, können sie einen einzelnen Reifen testen, anstatt ein ganzes Fahrzeug zu instrumentieren“, sagte Darab. „Sie können Tausende von Simulationen in zwei Tagen durchführen, anstatt diese zwei Tage mit einem einzigen Test mit einer potenziellen Fehlerquote von 20 Prozent zu verbringen.“
Bislang ist die Implementierung des LTRe-Systems gut verlaufen. Della Pia führt dies darauf zurück, wie gut die beiden Teams bei der Entwicklung des LTRe zusammengearbeitet haben.
„Bei der Arbeit mit MTS hatte ich definitiv das Gefühl, dass wir alle im selben Team sind“, so Della Pia. „Wir haben alle versucht, die Wissenschaft richtig anzuwenden. Es war eine tolle Erfahrung.“
