Conception et évaluation expérimentale d'un actionneur linéaire entraîné par embrayages magnétorhéologiques(MR) pour suspension automobile active
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Publication date
2020Author(s)
East, William
Subject
AutomobileAbstract
Les fonctions principales d’une suspension automobile sont d’assurer le confort et la sécurité des passagers, tout en améliorant les performances dynamiques du véhicule. Toutefois, il n’est pas possible de rencontrer toutes ces fonctions à la fois, puisqu’ils demandent des paramètres d’ajustement de suspension opposés. Ce sont ces compromis de design, couplés aux profils irréguliers et non prévisibles des routes, qui induisent des mouvements et des vibrations indésirables dans l’habitacle. De plus, selon la norme ISO-2631, ces vibrations induites aux passagers peuvent causer des problèmes de santé, en plus d’être le principal facteur du mal des transports. Ces problèmes peuvent être résolus par un système de suspension active qui permettrait des corrections de l’assiette du véhicule et une atténuation des vibrations pour augmenter le confort, tout en maximisant la sécurité des passagers et les performances dynamiques du véhicule. Toutefois, les technologies actuelles d’actionneurs actifs pour des applications de suspension automobile ne sont pas encore adoptées commercialement à grande échelle compte tenu de leur grand coût et des lacunes au niveau de leurs performances.
Ce mémoire présente une étude de faisabilité évaluant le potentiel des actionneurs à embrayages magnétorhéologiques (MR) glissants pour une application de suspension active pour les automobiles. D’abord, un état de l’art présentant les différentes technologies de suspension active actuelles ainsi que les propriétés intrinsèques des actionneurs MR est présenté. Ensuite, une application représentative est sélectionnée, soit un actionneur avant pour une berline de gamme moyenne (BMW 330ci 2001). Un modèle dynamique complet de la voiture, monté dans le logiciel Siemens Amesim et validé par des tests routiers sur un véhicule instrumenté, est utilisé pour définir des requis de design représentatifs. Un design d’actionneur linéaire possédant un moteur électrique à haute vitesse entraînant deux embrayages MR en rotation opposée est proposé. Ceux-ci permettent de générer les forces nécessaires au mouvement de la roue grâce à un système de doubles pignons et crémaillère supporté par un arbre cannelé à billes. L’actionneur est construit et testé expérimentalement. Les résultats démontrent que tous les requis de design sont atteints, et que l’actionneur peut générer des forces maximales de ±5300 N, une vitesse maximale de ±1.97 m/s et une bande passante de 92 Hz en utilisant un filtre de mise en forme sur la commande. En comparaison avec la jambe de suspension standard du véhicule, l’actionneur MR a une masse ajoutée de 14 kg, avec une masse non suspendue ajoutée de 3 kg. Lorsque comparée à d’autres technologies pertinentes de suspension active, l’approche MR présente simultanément une meilleure densité de force et une meilleure vitesse (bande passante), tout en ajoutant une masse suspendue minime. Les résultats expérimentaux de ce premier prototype non optimisé suggèrent que l’actionnement par glissement d’embrayages MR est prometteur pour les applications de suspensions actives dans le domaine de l’automobile.
Collection
- Moissonnage BAC [5192]
- Génie – Mémoires [2162]