Brevet FR2681397A1 — publié le 19930319

L'invention a pour objet un tiroir pour une soupape à tiroir, notamment pour des commandes hydrauliques. L'invention concerne en outre un procédé de fabrica- tion d'un tiroir pour une soupape à tiroir. Des soupapes à tiroir de ce genre sont utilisées, par exemple, dans des boites de vitesses hydrauliques o, afin d'obtenir une densité élevée de fonctions, plusieurs tiroirs doivent être disposés dans un corps de soupape. Dans le cas des propositions de solution connues, les tiroirs sont généralement réalisés en aluminium, à savoir au cours d'au moins une opération de tournage et de deux opéra- tions de rectification Dans ce cas, l'application d'une couche dure anti-usure ou un traitement d'anodisation est nécessaire entre les deux opérations de rectification Afin d'obtenir une stabilité suffisante des arêtes de commande malgré une vitesse d'écoulement élevée et le risque de cavitation qui en résulte, l'on doit créer, lors de l'anodisation, un revêtement de sur- face qui soit dur et par conséquent résistant à l'usure, ce re- vêtement dépendant, entre autres choses, de l'intensité du cou- rant, de la durée et de la température du bain De ce fait, la fabrication requiert des moyens et un temps particulièrement importants. Le but de l'invention est de mettre au point un ti- roir dont la fabrication soit plus simple. Ce but est atteint selon l'invention grâce au fait que le tiroir consiste en une matière thermoplastique moulée par injection, armée de fibres de verre, à charge minérale, présentant une grande stabilité dimensionnelle à chaud, une résistance à la pression 2 110 M Pa et une dureté Rockwell 2 R-117, et présente, comme uniques surfaces usinées, des surfaces périphériques rectifiées formant les surfaces d'étanchéité des différentes sections du tiroir et présentant une structure homogène intacte. Il est alors utile que la matière plastique soit une matière moulable par injection à base de polyphénylène-sulfure (PPS). La matière plastique utilisée sera avantageusement la matière moulable par injection proposée par la Société Philips sous la désignation commerciale "Ryton R-7 "', qui présente les caractéristiques suivantes: résistance à la traction: 95 à 96 M Pa allongement à la rupture: 0,7 t module E de flexion: 17000 à 17500 M Pa résistance à la flexion: 158 à 175 M Pa résistance à la pression: 158 M Pa dureté Rockwell: R-121 stabilité dimensionnelle à chaud (à 1,81 M Pa, après étuvage 4 heures à 260 'C): 260 'C absorption d'eau ( 24 heures à 25 'C): 0,03 3 masse volumique: 1,9 g/cm 3 Le corps de soupape peut en outre être réalisé en aluminium, car la matière synthétique choisie présente à peu près le même coefficient de dilatation que l'aluminium La ma- tière plastique choisie a un comportement satisfaisant face à l'usure, garantit une résistance à l'érosion aux arêtes de com- mande et la stabilité dimensionnelle pendant le fonctionnement; elle peut être recyclée; grâce à son poids qui est inférieur à celui de l'aluminium, on obtient un comportement de commande plus dynamique. L'usinage mécanique de l'ébauche du tiroir moulée par injection est réduit à une seule opération de rectification. Afin de ne pas altérer substantiellement la structure des surfaces, et afin de maintenir ainsi la structure de la surface résistante à l'usure, les surfaces à rectifier sont élaborées avec quelques centièmes de mm seulement de surépaisseur De cette manière, l'on garantit en outre que l'opération de rectification ne crée pas de tensions ou ne les modifie pas dans la pièce en matière plastique, ce qui pourrait conduire à une déformation de la pièce en cette matière Du fait que très peu de matière est enlevée par rectification, l'on obtient une résistance très élevée à l'abrasion et à l'usure. La réalisation exacte de l'ébauche du tiroir requiert un remplissage uniforme et complet du moule à injection, et des paramètres réglables de moulage, afin de respecter notamment une pression constante et une température constante. De même, grâce à l'enlèvement réduit de matière, le temps de rectification est très court Toute déformation axiale résultant de variations importantes de température et, par con- séquent, un coincement ultérieur de la soupape à tiroir, sont ainsi évités. Afin d'atteindre un remplissage uniforme du moule à injection, et afin d'éviter la formation de bulles ou simi- laires, le tiroir est conçu de telle façon qu'il présente des sections de matière à peu près équivalentes Ainsi par exemple, la tige du tiroir peut présenter une section en forme de croix. La fabrication du tiroir dans un procédé de moulage par injection offre la possibilité de transférer des fonctions supplémentaires de distribution ou de commande du corps de sou- pape vers le tiroir Ainsi par exemple, il est possible de fa- çonner sur ou dans le tiroir des canalisations de dérivation, des perçages longitudinaux et transversaux, des arêtes de com- mande ayant une forme spéciale, et similaires, sans que cela nécessite un traitement de retouche ultérieur Aussi, les canalisations, arêtes ou perçages de commande peuvent-ils être omis dans le corps de soupape, que l'on peut donc réaliser en des dimensions d'autant plus faibles ou qui a de la place pour assumer d'autres fonctions. La stabilité dimensionnelle est assurée de préférence par une saturation d'humidité ajustée de l'ébauche du tiroir. De cette manière, on évite pendant le fonctionnement un gonfle- ment résultant de la diffusion d'huile, qui modifie les dimensions; l'étanchéité et la capacité de commande de la soupape équipée du tiroir selon la présente invention sont ainsi maintenues. Quelques formes de réalisation de 1 'invention servant d'exemple sont représentées schématiquement sur les dessins an- nexés Sur ces dessins: Les figures l A et 1 B représentent en coupe longitudinale une soupape à tiroir en position active (l A) et en position passive ( 1 B); la figure 2 est une vue de dessus d'un tiroir, à une échelle agrandie par rapport à celle de la figure 1; la figure 3 représente deux vues en coupe transversale du tiroir selon les lignes A-A et B-B de la figure 2, et la figure 4 donne sept exemples (A à G) différents de fonctions de distribution et de commande prévues au niveau du tiroir. La figure l A montre une soupape à tiroir comprenant un tiroir 1 réalisé en une matière plastique logé de façon cou- lissante dans un corps 2 de soupape Le tiroir 1 est représenté dans sa position active La figure 1 B correspond à la figure l A, par contre, elle montre le tiroir 1 dans sa position passive. Le tiroir représenté sur la figure 2 se révèle comme présentant des sections de matière à peu près équivalentes A cette fin, différentes sections de la tige 3 du tiroir présen- tent une section en forme de croix, comme le montrent claire- ment les coupes transversales selon les lignes de coupe A-A et B-B La référence 4 désigne les faces d'étanchéité des diffé- rentes surfaces périphériques formant des sections du tiroir, qui constituent les seules surfaces usinées par rectification du tiroir 1 Par ailleurs, la figure 2 montre qu'afin d'éviter des amas de matière et d'améliorer ainsi l'écoulement de la matière au cours de l'opération de moulage par injection, et afin d'éviter la formation de bulles, la face périphérique 4 de la section médiane du tiroir est divisée par une entaille 5. La figure 3 montre des exemples de fonctions de dis- tribution et de commande intégrées dans différentes sections du tiroir et qui, dans le cas de soupapes à tiroir classiques, doivent être prévues au niveau du corps de soupape, mais qui, dans le cas du tiroir réalisé selon l'invention, peuvent être intégrées dans celui-ci lors de sa fabrication et ne nécessitent aucun traitement de retouche. Sur la figure 4, l'exemple A représente des arêtes 6, 7, de formes particulières, de pré-commande ou de commande re- tardée L'exemple B illustre des canalisations 8 de dérivation ménagées dans une face périphérique 4, qui s'étendent pa- rallèlement à l'axe et servent à assurer une montée ou une di- minution ajustables de la pression, ou encore à définir un débit ajustable L'exemple C montre une canalisation hélicoï- dale 9 formant un meilleur espace hydraulique La caracté- ristique D met en évidence un perçage transversal 10 formé au moulage, créant un passage de dérivation défini. Selon l'exemple E, plusieurs rainures circonféren- tielles il destinées à former des espaces hydrauliques uni- formes sont prévues dans une face périphérique 4 L'exemple F montre un perçage moulé longitudinal et transversal 12 qui rem- place une canalisation autrement ménagée dans le corps de sou- pape L'exemple G montre des bords étagés 13, 14 de commande placés en amont et en aval d'une surface périphérique 4, qui forment sur le tiroir des faces d'écoulement facilitant l'écoulement de manière à réduire les forces transversales. REVENDICATIONS 1 Tiroir pour une soupape à tiroir, notamment pour des commandes hydrauliques, caractérisé en ce que le tiroir ( 1) est constitué d'une matière thermoplastique moulée par injec- tion, armée de fibres de verre, à charge minérale, présentant une grande stabilité dimensionnelle à chaud, une résistance à la pression 2 110 M Pa et une dureté Rockwell > R-117, et en ce qu'il présente, comme uniques surfaces usinées, des surfaces périphériques rectifiées ( 4) formant les surfaces d'étanchéité des différentes sections du tiroir et présentant une structure homogène intacte. 2 Tiroir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique est une matière à mouler par injection à base de polyphénylène-sulfure (PPS). 3 Tiroir selon l'une des revendications 1 et 2, ca- ractérisé par des sections de matière à peu près équivalentes. 4 Tiroir selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par des fonctions supplémentaires de distribution et de commande, se présentant par exemple sous forme de canalisations ( 8, 9) de dérivation, de perçages longitudinaux et transversaux ( 10, 12), ou d'arêtes de commande ( 6, 7, 13) présentant des formes particulières, ou similaires. Tiroir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige ( 3) du tiroir présente une section réalisée en forme de croix. 6 Procédé de fabrication d'un tiroir d'une soupape à tiroir, notamment selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par les étapes opératoires suivantes: a) réalisation de l'ébauche de tiroir selon un procédé de moulage par injection, avec quelques centièmes de mm de surépaisseur au niveau des faces à usiner; b) mise en oeuvre de matières à injecter thermo- plastiques, armées de fibres de verre, à charge minérale; c) remplissage uniforme et complet du moule à in- jecter, avec des paramètres de moulage réglables afin de respecter notamment une pression constante et une température constante; d) rectification des surfaces réalisées en surépais- seur pour obtenir la cote de consigne.