Bloc de vannes / mécatronique

Genèse et application.

Le bloc de soupapes (également appelé corps de soupape, contrôleur hydraulique ou, plus récemment, mécatronique) est un élément clé du système de commande des transmissions automatiques. Son histoire est étroitement liée à l'évolution de la transmission automatique elle-même, qui a commencé à se développer au début du XXe siècle.

Les premières transmissions automatiques sont apparues dans les années 1930. En 1939, General Motors a introduit la transmission Hydra-Matic, considérée comme la première transmission automatique produite en série. À cette époque, le bloc de soupapes faisait déjà partie intégrante de la transmission et servait à contrôler le flux d'huile hydraulique.

Au cours des décennies suivantes, les transmissions automatiques sont devenues de plus en plus perfectionnées. Les engrenages se sont multipliés et les blocs de soupapes sont devenus plus complexes. Dans les années 1950, les blocs de soupapes ont commencé à contenir un plus grand nombre de soupapes qui contrôlaient la pression du fluide hydraulique dans différentes parties de la boîte de vitesses, ce qui permettait des changements de vitesse plus souples et plus précis.

Dans les années 1960 et 1970, les premiers composants électroniques ont été introduits dans les boîtes de vitesses automatiques. Les modules de commande électronique ont commencé à fonctionner en conjonction avec les blocs de soupapes, permettant un contrôle plus précis et plus efficace du fonctionnement de la boîte de vitesses. À cette époque, les blocs de soupapes sont devenus de plus en plus complexes, contenant davantage de soupapes et des canaux de circulation des fluides hydrauliques plus compliqués.

Dans les années 1980 et 1990, le développement de la technologie des microprocesseurs a conduit à une intégration encore plus poussée de l'électronique dans les transmissions automatiques. Les unités de contrôle électronique (TCU - Transmission Control Unit) ont commencé à prendre en charge la plupart des fonctions de contrôle qui étaient auparavant assurées par des soupapes et des ajusteurs mécaniques ou pneumatiques. Les blocs de soupapes ont continué à jouer un rôle clé, mais leur conception a dû être adaptée pour fonctionner avec des systèmes électroniques avancés.

Les transmissions automatiques d'aujourd'hui sont des systèmes complexes dans lesquels les blocs de soupapes fonctionnent avec des modules de contrôle électronique ou sont intégrés à ceux-ci. Un bloc de soupapes intégré à l'unité de commande électronique d'une transmission automatique est appelé mécatronique. Les blocs de soupapes et les mécatroniques modernes sont dotés d'un certain nombre de capteurs et d'électrovannes à commande précise, qui sont utilisés pour contrôler le débit d'huile hydraulique en fonction des signaux émis par l'unité de commande électronique. Cela permet d'obtenir des changements de vitesse très souples et rapides, ainsi qu'une réduction de la consommation de carburant et une plus grande fiabilité.

Construction et principe de fonctionnement.

Le bloc de soupapes est l'un des composants les plus importants d'une transmission automatique. Il est chargé de contrôler le débit du fluide hydraulique et donc de commander le changement de vitesse. 

Le bloc de soupapes est généralement fabriqué en aluminium moulé pour sa légèreté et sa résistance à la corrosion. Certains des composants les plus sollicités peuvent être fabriqués dans des alliages métalliques plus robustes. Le boîtier contient de nombreux canaux et trous qui dirigent le flux de fluide hydraulique vers les endroits appropriés à l'intérieur de la transmission automatique. À l'intérieur du bloc de soupapes, on trouve de nombreuses soupapes de différents types - soupapes à bille, soupapes à tiroir, électrovannes. Elles sont chargées d'ouvrir et de fermer les canaux hydrauliques en réponse à la pression du fluide ou à des signaux électriques. Certaines valves sont équipées de ressorts de taille et de résistance variables qui les maintiennent dans la position requise ou les ramènent à leur position initiale lorsque la pression ou le courant hydraulique s'interrompt. Chaque vanne a une fonction spécifique, par exemple les vannes de changement de vitesse, les vannes de contrôle de la pression, les vannes d'arrêt. Grâce aux électrovannes commandées par l'UTC, il est possible de contrôler avec précision la pression du fluide dans les différents circuits. Les différentes sections du bloc hydraulique sont séparées et scellées, entre autres, par une plaque de séparation. Il s'agit de l'un des principaux éléments assurant l'étanchéité des canaux à l'intérieur du bloc de vannes. Les blocs de soupapes et les collecteurs d'aujourd'hui sont également équipés de filtres de différentes conceptions, dont la tâche est de retenir les impuretés présentes dans l'huile. Les blocs de soupapes et les unités mécatroniques de conception récente sont équipés d'un certain nombre de capteurs tels que les capteurs de vitesse d'entrée et de sortie, les capteurs d'engagement de la boîte de vitesses et de l'embrayage (DCT/DSG), la pression et la température de l'huile, etc.

Le fonctionnement et la commande des blocs de soupapes et des unités mécatroniques actuels reposent sur l'utilisation de signaux d'entrée provenant d'un certain nombre de capteurs qui surveillent l'état de fonctionnement de la transmission automatique, du moteur et des demandes du conducteur. En fonction de ces signaux, le contrôleur électronique de la boîte de vitesses TCU envoie des signaux de commande aux électrovannes afin d'engager le rapport approprié. Selon le type de boîte de vitesses, les électrovannes peuvent gérer d'autres fonctions telles que le contrôle des embrayages individuels (DCT/DSG), l'activation de l'embrayage de verrouillage dans le convertisseur, l'ouverture ou la fermeture du circuit de refroidissement de l'huile ou l'activation du verrou de stationnement. En dirigeant de manière appropriée le flux d'huile à travers les différents canaux et valves, la pression dans les différentes sections de la boîte de vitesses change. Les variations de pression hydraulique entraînent le déplacement des actionneurs (pistons, embrayages, fourchettes, etc.), ce qui permet de changer de vitesse ou d'activer d'autres fonctions. 

Processus de régénération.

Le bloc de vannes ou la mécatronique est démonté et soumis à un nettoyage préliminaire. Tous les composants sont inspectés visuellement à la recherche de dommages visibles tels que des fissures, de l'usure ou de la corrosion. En l'absence de tels dommages, le bloc/la mécatronique est assemblé(e) avec de nouveaux joints, puis testé(e) sur un banc d'essai spécial. Si l'écart par rapport aux valeurs requises est trop important, le bloc ou la mécatronique est démonté en ses différents composants pour une vérification approfondie. Les vannes et les canaux du bloc hydraulique sont minutieusement vérifiés et l'étanchéité des circuits hydrauliques individuels est contrôlée. S'il n'y a pas de fuite, il est possible de la rétablir en usinant un trou dans le boîtier du bloc et en utilisant une vanne de contrôle surdimensionnée. Une autre solution consiste à remplacer la partie endommagée du carter du bloc ou à utiliser un bloc de vannes/mécatronique complet et neuf. L'une de ces solutions s'impose en cas d'endommagement mécanique ou électronique grave du bloc de soupapes/de la mécatronique.

Les défaillances électriques/électroniques constituent un autre type de dommage. Il n'est pas rare de rencontrer des problèmes avec les composants électroniques du système, tels que les capteurs ou le contrôleur de la transmission automatique. Dans certains cas, il est possible de remplacer ou de réparer les composants défectueux. Si ce n'est pas possible, la seule solution consiste à remplacer le contrôleur ou l'ensemble du bloc de vannes/mécatronique par un tout nouveau. Après avoir remplacé le contrôleur par un autre, nous effectuons une opération de clonage du logiciel, de sorte que le contrôleur suivant soit immédiatement programmé correctement et prêt à fonctionner.

Le bloc de soupapes/mécatronique remis à neuf est testé sous pression pour vérifier que toutes les soupapes et tous les canaux fonctionnent correctement sous la bonne pression hydraulique. Le test a lieu dans des conditions réelles de fonctionnement, en simulant différents scénarios de conduite, afin de s'assurer que le bloc fonctionne correctement dans toute sa plage de fonctionnement.

Causes et types de dommages

Symptômes pouvant indiquer un bloc de vannes/mécatronique défectueux :

1. Manque de fluidité des changements de vitesse - retards, à-coups ou changements de vitesse trop brusques.
2. Pas de changement de vitesse ou changement de vitesse limité, pas de vitesse.
3. Pas de réponse ou réponse retardée lors du passage d'un mode à l'autre (P-R-N-D).
4. Secousses ou bosses lors du passage d'un mode à l'autre (P-R-N-D).
5. Absence de transmission - le moteur tourne mais le véhicule ne démarre pas.

Les défaillances les plus courantes du bloc de vannes et de la mécatronique sont les suivantes :

1. Vannes, électrovannes endommagées ou usées.
2. Joints non étanches, usés ou endommagés.
3. Dommages mécaniques - rayures, fissures, déformations.
4. Problèmes liés au logiciel de pilotage.
5. Problèmes liés aux composants électroniques.