Brevet FR2705754A1 — publié le 19941202

La présente invention concerne des soupapes actionnées par solénoïde. Elle est plus particulièrement relative à des soupapes actionnées par solénoïde qui sont utilisées pour commander une boîte de vitesses automatique, les soupapes s'ouvrant soit dans le mode marche-arrêt, soit dans le mode à modulation par impulsions de largeur variable. On peut commander les soupapes d'une boîte de vitesses hydraulique du type utilisé dans les véhicules par un microprocesseur qui comporte des capteurs détectant des variables telles que la vitesse du véhicule, la position du papillon, le nombre de tours du moteur, etc. Ces microprocesseurs fonctionnent pour fournir des impulsions à des soupapes modulées par impulsions de largeur variable ainsi que pour alimenter des soupapes de marche-arrêt à l'instant approprié. Ces soupapes peuvent commander des soupapes à bobine pour faire fonctionner les embrayages de la boîte de vitesses ou bien peuvent commander directement les embrayages. On utilise généralement des soupapes modulées par impulsions de largeur variable lorsqu'on souhaite commander avec précision la pression du fluide fourni par l'intermédiaire de la soupape. On connaît dans la technique des soupapes actionnées par solénoïde, celles-ci pouvant fonctionner de manière convenable dans une boîte de vitesses de véhicule automobile à la fois dans le mode à modulation par impulsions de largeur variable et dans le mode marche-arrêt. Les soupapes de la technique antérieure comportent en général un logement en une pièce qui contient une bobine. Un élément polaire s'étend dans le logement en passant par le centre de la bobine. Une bille est incorporée, qui est déplacée par l'application d'énergie à la bobine pour ouvrir ou fermer des passages fluidiques afin de commander la circulation du fluide. Le logement associé à ces soupapes de la technique antérieure est généralement une pièce forgée ou une pièce extrudée qu'on usine. L'usinage de cette pièce 2 2705754 forgée ou de cette pièce extrudée augmente sensiblement les coûts de fabrication de la soupape actionnée par solénoïde. Par conséquent, on a besoin d'une soupape actionnée par solénoïde qui permette l'usinage à un coût plus faible du logement et des autres composants de la soupape. La soupape doit de plus satisfaire toutes les caractéristiques de performance des soupapes réalisées avec un logement usiné en une pièce. La présente invention fournit une soupape actionnée par solénoïde qui comporte un logement extérieur en deux pièces, celles-ci étant soudées ensemble par projection. Le couvercle de la soupape est un composant en métal en poudre ayant un siège durci par induction. Un corps de forme tubulaire est soudé par projection au couvercle de manière à former le logement extérieur à deux pièces. Les composants internes du solénoïde sont assemblés dans le corps et des pattes s'étendant à partir du corps sont roulées sur celui-ci afin de maintenir les composants internes de la soupape à l'intérieur de l'ensemble. On règle l'entrefer nécessaire au fonctionnement du solénoïde en utilisant un élément fileté, auquel on accède de l'extérieur, qui est immobilisé en place par poinçonnage pour maintenir l'entrefer dès que la valeur correcte de ce dernier a été établie. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue longitudinale en coupe d'unes soupape actionnée par solénoïde selon la présente invention. La figure 2 est une vue en bout de la soupape actionnée par solénoïde de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la figure 1. On peut utiliser la soupape actionnée par solénoïde de la présente invention soit dans le mode à modulation par impulsions de largeur variable soit dans 3 2705754 le mode marche-arrêt. Bien que n'étant pas limitée à des applications automobiles, la soupape de la présente invention peut être employée dans un dispositif de commande dans lequel un microprocesseur reçoit des signaux provenant de divers capteurs placés dans un véhicule, lesquels surveillent des paramètres tels que la vitesse du véhicule, la position du papillon du moteur et le nombre de tours de ce dernier. Le microprocesseur peut alors commander la ou les soupapes actionnées par solénoïde pour qu'elles fonctionnent en soupapes pilotes pour commander des soupapes à bobine actionnées par pilote ou en soupapes de commande agissant directement sur les composants hydrauliques d'une boîte de vitesses d'automobile, tels qu'un embrayage. En liaison maintenant avec les dessins dans lesquels les mêmes numéros de référence désignent des pièces identiques ou correspondantes dans les différentes vues, on a représenté en figures 1 à 3 une soupape 10 actionnée par solénoïde selon la présente invention. La soupape 10 comprend un corps 12, un couvercle 14, un ensemble à bobine 16, un chapeau d'extrémité 18, et une armature 20. Le corps 12 est un élément cylindrique creux ayant une paroi cylindrique 22 présentant une partie 24 à l'une de ses extrémités qui s'étend dans la direction radiale de l'intérieur. La partie de paroi 24 comporte une multitude de bossages (quatre dans le mode de réalisation préféré) qui seront utilisés pour le soudage à bossages du corps 12 au couvercle 14 comme on le décrira ultérieurement. La partie de paroi 24 définit en outre une ouverture circulaire 28 qui a généralement le même axe que la paroi cylindrique 22. La paroi cylindrique 22 comporte une multitude d'ouvertures 30 s'étendant radialement (quatre dans le mode de réalisation préféré) qui servent de passages pour un fluide comme on le décrira ultérieurement. L'extrémité de la paroi cylindrique 22, opposée à la partie de paroi 24, comporte une multitude 4 2705754 de pattes 32 s'étendant axialement qui servent à maintenir les composants internes de la soupape comme on le décrira également plus tard. Le couvercle 14 est un élément ayant la forme générale d'un cylindre, qui comporte deux oreilles 34 diamétralement opposées qui servent au montage de la soupape 10 dans la boîte de vitesses, ou autre dispositif. Le couvercle 14 est de préférence en acier et est obtenu par un procédé de traitement des métaux en poudre. Chaque oreille 34 présente un trou circulaire 36 qui traverse complètement le couvercle 14. Les trous 36 reçoivent un boulon de montage (non représenté) pour positionner et fixer la soupape 10 dans la position correcte. Une face radiale 38 du couvercle 14 définit une cavité annulaire 40 qui renferme un joint torique 42 pour rendre étanche la face 38 lors du montage de la soupape 10 dans la boîte de vitesses, etc. La face 38 définit en outre une cavité cylindrique 44 qui s'étend partiellement dans le couvercle 14. Un filtre 46 est placé à l'intérieur de la cavité 44 et les bords de la cavité 44 peuvent être fixés par poinçonnage par des procédés connus dans la technique pour le maintien du filtre 46. La face radiale 48 opposée à la face 38 du couvercle 14 comporte une extension axiale 50. Le diamètre de l'extension 50 est légèrement inférieur à celui de l'ouverture circulaire 28 ménagée dans le corps 12 et sert à positionner le corps 12 par rapport au couvercle 14 lors du montage de la soupape 10. Une ouverture centrale 52 s'étend à travers le couvercle 14. La jonction entre la face 38 et l'ouverture 52 est assurée par une surface 54 de forme conique qui aide à guider le fluide à travers l'ouverture 52. La jonction entre la face 48 et l'ouverture 52 comporte un premier siège 56 pour soupape, de forme conique. De manière à assurer une durée de vie convenable de la soupape 10, le siège 56 est durci par induction. L'ensemble à bobine 16 comporte une carcasse qui présente une paroi cylindrique 62 définissant une 2705754 cavité interne 64 qui s'étend à travers elle. Une paroi annulaire 66 s'étend radialement vers l'extérieur à partir d'une extrémité de la paroi cylindrique 62. La paroi annulaire 66 comporte une multitude d'entailles 68 espacées circonférentiellement les unes des autres qui servent à fournir un accès à des fils 70 reliés aux spires d'une bobine annulaire 80. Une seconde paroi annulaire 72 espacée de la paroi annulaire 66 s'étend aussi radialement vers l'extérieur à partir de la paroi 62. La seconde paroi 72 définit une première cavité annulaire 74 qui supporte et positionne une paire de rondelles d'étanchéité 76. Les rondelles 76 sont des rondelles semi-circulaires en acier qui complètent le trajet du flux magnétique lors de l'excitation du solénoïde. La paroi annulaire 66, la paroi cylindrique 62 et la paroi annulaire 72 forment une seconde cavité annulaire 78. La cavité 78 reçoit la bobine annulaire 80. Une multitude de bras 82 s'étendent radialement à partir de la paroi cylindrique 62 ainsi qu'axialement à partir de la seconde paroi annulaire 72, comme représenté en figure 1, pour le positionnement de l'ensemble à bobine 16 à l'intérieur du corps 12. Un chapeau d'extrémité 18 comprend une paroi annulaire 84 ayant une partie cylindrique 86 qui s'étend axialement. Une cavité cylindrique 88 s'étend axialement à travers la paroi 84 et la partie cylindrique 86. La surface interne de la cavité 88 est filetée de manière à permettre le réglage de l'armature 20. La face radiale du chapeau d'extrémité 18 comporte une multitude d'entailles 92 espacées circonférentiellement les unes des autres pour fournir des surfaces d'accouplement afin de positionner la multitude de pattes 32 du corps 12 pendant le montage de la soupape 10. L'armature 20 est un ensemble à trois pièces qui comprend une armature supérieure 94, une armature inférieure 96 et un ressort de sollicitation 98. L'armature supérieure 94 comprend une première section cylindrique 100 ayant une seconde section cylindrique 6 2705754 102 qui s'étend axialement à partir d'elle. Une cavité cylindrique 104 s'étend axialement à travers les première et seconde sections cylindriques 100 et 102. La surface extérieure de la seconde section cylindrique 102 est filetée de manière à permettre l'accouplement avec la surface interne filetée de la cavité 88 et permettre le réglage nécessaire de l'armature 20. L'extrémité de la seconde section cylindrique 102 opposée à la première section 100 présente une fente 106 qui sert à faciliter le réglage de l'entrefer pendant le montage de la soupape 10. L'armature inférieure 96 est un élément de forme cylindrique qui comporte une cavité cylindrique 108 s'étendant axialement à travers elle. Une extrémité de l'armature inférieure 96 définit un second siège de soupape 112, de forme conique. Une cavité cylindrique 114 est formée entre le siège 112 et l'extrémité 110 de l'armature 96 pour fournir le nid d'une bille 116. La périphérie de l'extrémité 110 de l'armature 96 est chanfreinée comme en 118, de manière à faciliter la circulation du flux magnétique lors de l'excitation du solénoïde. L'extrémité de l'armature 96, opposée à l'extrémité 110, comporte une cavité cylindrique élargie pour le positionnement du ressort 98. Le ressort 98 est un ressort à boudin placé dans la cavité 120 et qui s'étend dans une cavité cylindrique 122 formée dans l'armature supérieure 94. La cavité 122 a un diamètre semblable à celui de la cavité 120 mais, comme représenté en figure 1, la cavité 122 est moins profonde. La profondeur des cavités 120 et 122 peut varier tant que la profondeur totale des deux cavités ne dépasse pas la longueur de travail du ressort 98. Le ressort 98 appuie contre l'armature supérieure 94 et sollicite l'armature inférieure 96 pour l'éloigner de l'armature supérieure 94. L'assemblage de la soupape 10 actionnée par solénoïde commence avec le montage du corps 12 sur le couvercle 14 en plaçant l'ouverture circulaire 28 autour de l'extension axiale 50 et avec le soudage à bossage du 7 2705754 couvercle 12 sur la face radiale 48 en utilisant la multitude de bossages en faisant appel à des techniques connues. Ensuite, l'ensemble à bobine 16 est placé à l'intérieur du corps cylindrique creux 12, avec la multitude de bras 82 venant à reposer sur la paroi 24 du corps 12. Les diamètres extérieurs des parois annulaires 66 et 72 de l'ensemble à bobine 16 sont dimensionnés de manière à fournir un montage coulissant à l'intérieur de la paroi cylindrique 22 du corps 12. Les rondelles 76 complètent le trajet du flux magnétique entre le corps 12 et l'ensemble à bobine 16 lorsque le solénoïde est excité. Dès que l'ensemble 16 est mis en place, la bille 116, l'armature inférieure 96, le ressort 98 et l'armature supérieure 94 sont assemblés dans la cavité interne 64 de l'ensemble 16. Les diamètres extérieurs des armatures supérieure et inférieure 94 et 96 ont des dimensions permettant de fournir une relation librement coulissante avec la cavité interne 64. Les composants ci-dessus sont assemblés dans la cavité interne 64 de façon que la bille 116 soit placée entre le premier siège conique 56 du couvercle 14 et le second siège conique 112 de l'armature inférieure 96. Le ressort 98 est placé dans la cavité cylindrique 120 de l'armature inférieure 96, et l'armature supérieure 94 est mise dans la cavité interne 64 et placée de façon que l'extrémité supérieure du ressort 98 se trouve dans la cavité cylindrique 122 de l'armature supérieure 94. Le chapeau d'extrémité 18 est alors engagé par vissage dans l'armature supérieure 94 et est placé de façon que les pattes 32 du corps 22 puissent être serties dans les entailles associées 92 se trouvant sur la face radiale 90 du chapeau. Un élément d'étanchéité 124 est placé entre le chapeau d'extrémité 18 et l'ensemble à bobine 16 de manière à rendre étanches les composants internes de la soupape 10 vis-à-vis de l'environnement extérieur. Un entrefer spécifié 126 est fourni entre les armatures supérieure et inférieure 94 et 96 en ajustant la position de l'armature supérieure 8 2705754 94 en faisant appel à la connexion filetée entre l'armature 94 et le chapeau 18. Dès que l'entrefer 126 a été établi, l'armature supérieure 94 est poinçonnée en place par des procédés bien connus dans la technique de manière à maintenir un entrefer correct pendant le fonctionnement de la soupape actionnée par solénoïde. L'entrefer 126 permet ainsi un mouvement axial limité de l'armature inférieure 96 et de la bille 116. Avant le montage de la soupape 10 dans la boite de vitesses, etc., le filtre 46 est placé dans la cavité cylindrique 44 et poinçonné en place par des procédés connus dans la technique et le joint torique 42 est placé dans la cavité annulaire 40. En figure 1, on peut voir le trajet du flux magnétique. Le flux induit par la bobine 80 suivra un trajet passant par l'armature inférieure 96, la seconde paroi annulaire 72 de l'ensemble à bobine 16, la paire de rondelles 76, le corps 12, la première paroi annulaire 66 de l'ensemble 16, le chapeau d'extrémité 18, l'armature supérieure 94; il traversera l'entrefer entre l'armature supérieure 94 et l'armature inférieure 96 et reviendra dans l'armature inférieure 96. Le couvercle 14, qui est réalisé en matériau magnétique, n'aura pas un effet important sur le trajet du flux, car ce dernier aura tendance à être centré autour de la bobine 80, avec seulement une petite quantité passant dans le couvercle 14. Dès qu'elle est montée dans la boîte de vitesses soit dans le mode à modulation par impulsions de largeur variable, soit dans le mode marche-arrêt, la soupape actionnée par solénoïde 10 est normalement fermée. Cela est dû au fait que l'armature inférieure 96 et la bille 116 sont entraînées contre le siège 56 par la force exercée par le ressort 98 de la bobine. Lorsque la bobine 80 est mise sous tension, l'armature inférieure 96 et la bille 116 sont attirées par l'armature supérieure 94. Cela permet au fluide de s'écouler à partir de la cavité 44 du couvercle 14, de 9 2705754 traverser l'ouverture 52 et d'entrer dans le corps cylindrique creux 12. Le fluide s'écoule autour de la multitude de bras 82 de l'ensemble à bobine 16 et sort du corps cylindrique creux 12 en passant par la multitude d'ouvertures 30 s'étendant radialement dans la paroi 22. Lorsque la bobine n'est plus sous-tension, le ressort à boudin 98 sollicite l'armature inférieure 96 et la bille 116 contre le siège 56, fermant la soupape. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 2705754 REVENDICATIONS 1 - Soupape actionnée par solénoïde (10), caractérisée en ce qu'elle comprend: - un corps cylindrique (12) ayant une paroi extérieure qui définit une cavité interne, le corps comportant à l'une de ses extrémités une paroi s'étendant radialement vers l'intérieur, le corps définissant en outre une multitude d'ouvertures s'étendant radialement qui traversent sa paroi extérieure; - un couvercle (14) fixé à la paroi d'extrémité du corps, le couvercle présentant un passage axial qui s'étend à travers lui et communique avec la cavité interne du corps, le couvercle définissant un siège de soupape contigu à la cavité interne du corps, - un chapeau d'extrémité (18) fixé à l'extrémité opposée du corps, ce chapeau présentant un alésage disposé à son centre; - une armature supérieure (94) fixée dans l'alésage du chapeau, cette armature s'étendant dans la cavité interne; - une armature inférieure (96) disposée dans la cavité interne entre l'armature supérieure et le chapeau d'extrémité, les armatures supérieure et inférieure et le corps définissant entre eux un espace annulaire; - une bille (116) disposée dans la cavité interne entre l'armature inférieure et le chapeau d'extrémité; - un moyen de sollicitation (98) disposé entre les armature supérieure et inférieure, ce moyen sollicitant la bille pour qu'elle soit en contact avec le siège de soupape; - un ensemble à bobine (16) disposé dans l'espace annulaire de façon que lorsqu'un fluide est appliqué au passage axial du couvercle et que l'ensemble à bobine est désexcité, le moyen de sollicitation 11 2705754 maintienne la bille contre le siège de soupape et empêchent la circulation du fluide dans le passage axial, et lorsque l'ensemble à bobine est excité, la bille et l'armature inférieure soient entraînées vers l'armature supérieure pour permettre la circulation entre le passage axial et la cavité interne et à travers la multitude d'ouvertures du corps s'étendant radialement. 2 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps cylindrique est soudé au couvercle par bossages. 3 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le couvercle comporte un moyen pour monter la soupape sur un logement. 4 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'armature supérieure est reçue par vissage dans le chapeau d'extrémité. - Soupape selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'armature supérieure est positionnée par poinçonnage de manière à éviter sa rotation par rapport au chapeau d'extrémité. 6 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège pour soupape du couvercle est durci par induction. 7 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de sollicitation comprend un ressort à boudin disposé dans une alvéole pratiquée dans l'armature inférieure. 8 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble à bobine comprend: - une carcasse disposée à l'intérieur de l'espace annulaire et définissant une cavité annulaire entre la carcasse et le corps; - une bobine disposée à l'intérieur de la cavité annulaire; - une paire de rondelles placées entre la carcasse et le corps, les rondelles servant à compléter 12 2705754 le trajet du flux magnétique de la bobine lorsque celle- ci est excitée. 9 - Soupape selon la revendication 9, caractérisée en ce que la carcasse comporte une multitude de bras s'étendant à partir d'elle et venant en contact avec la paroi d'extrémité du corps, les bras fournissant un trajet pour le fluide entre le passage axial et la multitude d'ouvertures s'étendant radialement lors de l'excitation de la bobine. 10 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le couvercle comporte un filtre disposé à l'intérieur du passage axial.