Fig. 1 Banc d’essai de sièges FCS avec mannequin
Fig. 2 Vérin hydraulique avec accumulateur à vessie et à membrane dans le banc de test FCS
Fig. 3 Le régulateur numérique Smartest peut être utilisé en mode stand alone et avec son propre disque dur de 20 GO pour programmes, cycles de test et protocoles

Le contrôle est réalisé au moyen d'un vérin d'essai Hänchen de la série 328 en guise d'activateur. Ce vérin synchrone utilise la conception brevetée du joint flottant à fente annulaire de Hänchen dont le nom de marque est Servofloat®. Une boîte en acier suit ici la déviation radiale de la tige du piston et crée ainsi un interstice d'étanchement de quelques 1/100e de mm pratiquement constant sur toute la plage de pression. Cette série se différencie du piston à guidage de tige hydro-statique seulement par sa plus haute sensibilité aux forces latérales, mais offre un avantage coût d'environ 30%. Car seuls les joints d'huile de fuite permettent d'obtenir un frottement minimal négligeable. Grâce à leur frottement négligeable justement, les vérins de qualité Servofloat® fournissent la plus haute précision de positionnement et de repro-ductibilité, ne présentent pas d'effet stick-slip et conviennent aussi bien à des mouvements extrêmement lents qu'à des mouvements extrêmement rapides. Le banc d'essai pour sièges travaille en mode standard avec une force de contrôle de 28 kN maximum pour une fréquence de 20 Hz maximum, une course dynamique allant jusqu'à 35 mm, une vitesse maximum de 1,3 m/s ainsi qu'une accélération pouvant atteindre 50 m/s². En dépit de cela, il dispose de réserves de sécurité encore importantes qui assurent un fonctionnement optimal : la vitesse maximum techniquement admise est par exemple de 4 m/s. Ce dispositif permet de tester non seulement des structures complètes de siège mais aussi des mécanismes de réglage, des dossiers, des supports lombaires, des ressorts, des glissières ainsi que des pièces d'habillement et en mousse. Il permet en outre de vérifier la présence de fissures et de ruptures sur les pièces en mousse et de calculer également, dans un test de longue durée, la mesure du tassement que l'on peut dériver du décalage de l'hystérésis.

Dès que le système démarre, un flux d'huile hydrodynamique se forme dans le joint flottant à fente annulaire de manière à ce que celui-ci se déplace en un mouvement radial autour de la tige du piston en "flottant" sans contact métallique et avec un centrage automatique. L'huile de fuite qui sort est reconduite sans pression via un raccord collectif dans le circuit fluidique. L'absence d'un joint sous pression avec contact réduit le frottement par adhérence et de glissement à l'intérieur du vérin. Etant donné qu'aucun film lubrifiant hydrodynamique n'est nécessaire en raison du mouvement relatif des combinaisons d'étanchéité, un mouvement sans stick-slip est possible même dans une fourchette d'amplitudes et de vitesses minimales. Le joint flottant à fente annulaire a pour unique fonction de faire monter la pression lorsque la fuite est faible, c'est pourquoi la tige de piston est guidée par des bandes à frottement optimisé. Malgré tout, un vérin équipé d'un joint flottant à fente annulaire peut aussi absorber certaines forces transversales. Concrètement, des forces de 1,2 kN peuvent être absorbées par les bandes de guidage en plastique. La série 328 dispose également, grâce à des surfaces de piston et de palier revêtues de bronze spécial, de qualités en marche forcée qui augmentent également la sécurité de fonctionnement.

L'alimentation en huile est d'une importance capitale pour l'efficacité du joint flottant à fente annulaire. Plus l'huile est propre en effet, plus le système travaille fiablement. Si les particules dans l'huile ne sont pas supérieures à 3/4 de la plus petite hauteur de fente, les bagues à fente ne se ferment pas. C'est la raison pour laquelle Hänchen recommande d'utiliser la classe de pureté 13/11 conforme à la norme ISO 4406. Dans les systèmes de test et de contrôle, les vérins hydrauliques proposent avec le joint flottant à fente annulaire un vérin vraiment très performant avec un avantage certain côté prix par rapport aux vérins équipés d'un piston à guidage de tige hydrostatique. Hänchen propose également ces vérins High-End qui sont capables de compenser un maximum de forces transversales. Etant donné qu'il n'y a pas de frottement au démarrage, un fonctionnement avec un effet stick-slip faible est assuré même lorsque la tige de piston se déplace à très faible vitesse. On constate un faible frottement résiduel, constant sur tout le champ de pression, dû uniquement aux éléments étanchéifiants qui râclent sans pression. C'est d'ailleurs ce qui permet d'éviter d'aspirer l'huile de fuite, procédure compliquée et salissante sur le lieu de travail.

Le montage d'une plaque embase directement sur le vérin pour la servo-valve permet d'obtenir une combinaison complète de servo-vérins à même de répondre aux exigences dynamiques les plus strictes. Le vérin catalogue sélectionné par FCS et utilisé par IAV possède une platine de montage pour chaque vanne continue ainsi qu'un réservoir à membrane et à bulle pour compenser la pulsation de la pompe et d'autres perturbations dans le flux fluidique. Les vérins sont déjà équipés en série également de tenons à rotule à jeu minimal spécialement sélectionnés ainsi que d'un amortissement de fin de course de secours, dans cette application avec 10 mm. Deux capteurs de déplacement inductifs inductifs intégrés dans le vérin ainsi que des absorbeurs d'accélération rajoutés et des capteurs dynamométriques fournissent à la commande les données nécessaires.

Ce qui est ici décisif ici c'est l'axe Z déplacé par le vérin et qui est commandé par le régulateur numérique de FCS "SmarTEST One" via un circuit de réglage qui est activé au moyen de la course et de l'accélération. Un entraînement à manivelle déplace en revanche l'axe Y. Il déclenche des mouvements sinusoïdaux de translation convergents. "SmarTEST One" est un régulateur numérique universel qui peut être utilisé seul sans ordinateur et avec un disque dur propre de 20 Go pour des programmes, des cycles d'essai et des protocoles. Chaque unité peut activer jusqu'à quatre canaux simultanément et coordonnés entre eux. Les plus grands systèmes de FCS pilotent plus de 300 canaux. La plupart des fonctions peuvent être réglées via une commande ergonomique à un bouton et une unité d'affichage au format VGA. Un clavier d'ordinateur peut être branché simplement. Le régulateur peut déceler et calibrer automatiquement des transducteurs de mesures. Le cœur du plus petit système de FCS est l'unité de contrôle SmarTest qui a déjà fait ses preuves à plus de 1000 reprises dans des produits du spécialiste hollandais du réglage. Ce système processeur se distingue entre autres par une série de fonctions de sécurité comme par exemple les tests automatiques constants, le design protégé contre les erreurs et les tests indépendants de toutes les entrées selon des prescriptions définies par l'utilisateur. Outre des fonctions courantes, "SmarTEST One" permet d'éditer la forme des ondes. Le traitement et la préparation des signaux sont assurés par le logiciel "FasTEST Manager" de FCS. Il génère des courbes de contrainte/temps et les ajuste par une itération performante. En fonction des besoins, des données analogiques et numériques sont traitées. Il est possible ainsi de simuler en dépit des 20 Hz de l'activateur des contraintes dynamiques encore importantes au-delà des fonctions sinusoïdales dérivées, telles qu'on les rencontre sur une piste caillouteuse par exemple. Cela signifie pour la synchronisation du régulateur qu'elle doit répondre à des exigences tout aussi strictes que celles imposées aux vérins hydrauliques.
 
Le système d'essai IAV peut ainsi réaliser une grande partie des tests prévus par l'industrie automobile. Le deuxième axe est prévu pour permettre au mannequin de glisser dans les deux sens sur le siège comme dans des conditions réelles afin que le banc d'essai simule également l'usure du tissu par des mouvements horizontaux. Trois carcasses de dossier ou de siège avec une assise voire un dossier factice trouvent place sur le banc d'essai et peuvent ainsi être simultanément contrôlés. La société IAV apporte ici au système le savoir-faire proprement dit en matière d'essais : la programmation de test réalistes, la collaboration entre les composants et les prestations de conseil à l'utilisateur. Lorsque notamment, au cours du contrôle de la résistance en service, des points faibles apparaissent sous forme de fissures, de ruptures, d'usure ou de tassement, les spécialistes se consultent pour éliminer ce défaut. Avec son banc d'essai, l'entreprise propose un dispositif tout aussi performant qu'économique grâce auquel il est permis de contrôler la qualité des éléments dans des conditions aussi réalistes que possible. Andreas Hesse, ingénieur diplômé et chef d'équipe, a déclaré que "la collaboration flexible et engagée entre FCS et Hänchen qui leur a permis de mener parfaitement à bien des projets de moindre envergure" a été décisive pour le projet.
Jörg Beyer, mediaword
© Hänchen 2006
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