Embrayages magnétorhéologiques : performances dans un groupe motopropulseur et limites d'opération liées à la centrifugation
- Date :
- Vendredi 4 décembre 2026
- Heure :
- À 13 h
- Type :
- Soutenance de thèse
- Lieu :
- Local P2-1002 de l’Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT)
Description :
Doctorant: Félix Palardy
Directeur de recherche: Jean-Sébastien Plante
Codirecteur de recherche: David Rancourt
Président du jury: Céderick Landry
Résumé: Les embrayages magnétorhéologiques (MR) permettent de transmettre et de moduler rapidement un couple par l'application d'un champ magnétique à un fluide contenant des particules ferromagnétiques. Leur rapidité de réponse et leur contrôlabilité présentent un intérêt particulier pour les groupes motopropulseurs, mais leur comportement demeure peu documenté lorsqu'ils sont intégrés à un véhicule complet. De plus, le fonctionnement à vitesse de rotation élevée, typique des groupes motopropulseurs, peut provoquer une redistribution centrifuge des particules et modifier fortement leur réponse mécanique. Cette thèse vise donc à évaluer expérimentalement le potentiel des embrayages MR dans un groupe motopropulseur et à caractériser les limites d'opération associées à la centrifugation. Un premier volet porte sur le développement d'une transmission manuelle automatisée à crabots intégrant un embrayage MR sur un véhicule fonctionnel. Les essais montrent que la rapidité et la modulation du couple de l'embrayage peuvent être exploitées à l'échelle du véhicule. Des temps moyens de changement de rapport de 24,5~ms, avec un minimum mesuré de 9~ms, sont obtenus. Une dissipation intermédiaire d'énergie par glissement permet également d'obtenir un compromis favorable entre rapidité et plusieurs métriques de confort. Ces essais révèlent toutefois une augmentation importante du couple hors champ sous certaines conditions de rotation, associée à la centrifugation du fluide MR. Un second volet est consacré à la caractérisation de ce phénomène. Une plateforme expérimentale reconfigurable est développée afin de reproduire des conditions contrôlées de centrifugation et d'en mesurer la résistance mécanique subséquente. Une campagne de 740 essais permet d'étudier l'influence de l'accélération radiale, du temps d'exposition, de la température, de l'excitation magnétique et du cisaillement induit par le glissement. Les résultats montrent que la sévérité de la centrifugation dépend de l'historique combiné des conditions d'opération. L'accélération radiale et la durée d'exposition favorisent le développement d'une structure riche en particules, tandis que l'excitation magnétique en limite fortement la résistance. L'effet du glissement est fortement non monotone : un cisaillement intermédiaire peut amplifier la résistance après centrifugation, alors qu'un cisaillement plus élevé favorise la réhomogénéisation. Des enveloppes d'opération sont finalement proposées afin d'identifier les conditions associées à une faible influence de la centrifugation. Ces travaux démontrent ainsi le potentiel réel des embrayages MR dans les groupes motopropulseurs, tout en montrant que leur utilisation à haute vitesse nécessite de considérer l'état du fluide et son historique d'opération comme des éléments à part entière de la conception et de la commande.
Doctorant: Félix Palardy
Directeur de recherche: Jean-Sébastien Plante
Codirecteur de recherche: David Rancourt
Président du jury: Céderick Landry
Résumé: Les embrayages magnétorhéologiques (MR) permettent de transmettre et de moduler rapidement un couple par l'application d'un champ magnétique à un fluide contenant des particules ferromagnétiques. Leur rapidité de réponse et leur contrôlabilité présentent un intérêt particulier pour les groupes motopropulseurs, mais leur comportement demeure peu documenté lorsqu'ils sont intégrés à un véhicule complet. De plus, le fonctionnement à vitesse de rotation élevée, typique des groupes motopropulseurs, peut provoquer une redistribution centrifuge des particules et modifier fortement leur réponse mécanique. Cette thèse vise donc à évaluer expérimentalement le potentiel des embrayages MR dans un groupe motopropulseur et à caractériser les limites d'opération associées à la centrifugation. Un premier volet porte sur le développement d'une transmission manuelle automatisée à crabots intégrant un embrayage MR sur un véhicule fonctionnel. Les essais montrent que la rapidité et la modulation du couple de l'embrayage peuvent être exploitées à l'échelle du véhicule. Des temps moyens de changement de rapport de 24,5~ms, avec un minimum mesuré de 9~ms, sont obtenus. Une dissipation intermédiaire d'énergie par glissement permet également d'obtenir un compromis favorable entre rapidité et plusieurs métriques de confort. Ces essais révèlent toutefois une augmentation importante du couple hors champ sous certaines conditions de rotation, associée à la centrifugation du fluide MR. Un second volet est consacré à la caractérisation de ce phénomène. Une plateforme expérimentale reconfigurable est développée afin de reproduire des conditions contrôlées de centrifugation et d'en mesurer la résistance mécanique subséquente. Une campagne de 740 essais permet d'étudier l'influence de l'accélération radiale, du temps d'exposition, de la température, de l'excitation magnétique et du cisaillement induit par le glissement. Les résultats montrent que la sévérité de la centrifugation dépend de l'historique combiné des conditions d'opération. L'accélération radiale et la durée d'exposition favorisent le développement d'une structure riche en particules, tandis que l'excitation magnétique en limite fortement la résistance. L'effet du glissement est fortement non monotone : un cisaillement intermédiaire peut amplifier la résistance après centrifugation, alors qu'un cisaillement plus élevé favorise la réhomogénéisation. Des enveloppes d'opération sont finalement proposées afin d'identifier les conditions associées à une faible influence de la centrifugation. Ces travaux démontrent ainsi le potentiel réel des embrayages MR dans les groupes motopropulseurs, tout en montrant que leur utilisation à haute vitesse nécessite de considérer l'état du fluide et son historique d'opération comme des éléments à part entière de la conception et de la commande.