Comparateur assurance auto

350€ d’économies en moyenne pour les mêmes garanties

100% gratuit, Sans engagement

Entraînement de l’arbre à cames de voiture

<< Retourner au Guide

 

Le cycle complet du moteur à quatre temps s’effectue sur deux tours de vilebrequin, pendant lesquels la soupape d’admission et la soupape d’échappement s’ouvrent et se ferment une fois chacune, commandées par un tour complet de l’arbre à cames. On voit donc la nécessité d’employer une démultiplication entre le vilebrequin et l’arbre à cames ; démultiplication qui aura obligatoirement le rapport 1/2.

 

01 Entrainement arbre cames 21002 Entrainement arbre cames 210
1 Entraînement par engrenages sur des moteurs à arbre à cames latéral. À gauche, celui de la Volvo 144, à droite, celui de la Renault R4. Bien que ce type d’entraînement soit assez précis, il est relativement peu utilisé. Ford l’emploie cependant sur la plupart de ses moteurs en V qui équipent les grosses voitures.2 À gauche, entraînement par chaîne sur un moteur à arbre à cames latéral. À droite, la très longue chaine munie d’un tendeur sur un moteur à arbre à cames en tête.

 

De nombreux moyens sont employés pour entraîner l’arbre à cames. Le plus courant est la chaîne, que ce soit pour les moteurs à arbre à cames latéral ou à arbre(s) à cames en tête, bien que ces derniers soient de plus en plus équipés de courroies crantées. Des entraînements par engrenages, arbre vertical, bielles, chaîne silencieuse ont été, ou sont encore employés sur des voitures de grande série.

 


L’entraînement par engrenages

Les moteurs à arbre à cames latéral dont l’entr’axe vilebrequin-arbre à cames est réduit sont nombreux à employer un entraînement direct par pignons, généralement à taille oblique. Tous les moteurs Ford en V sont équipés de la sorte. L’avantage d’un tel système est son extrême simplicité, liée à une fiabilité à toute épreuve. De plus, le prix de revient est modéré (schéma 1).

 

Lorsque l’entr’axe entre le vilebrequin et l’arbre à came est plus important, la distribution peut alors comporter un troisième pignon assurant la liaison entre les deux premiers. Ce pignon peut être en bronze ou en scéloron, les deux autres étant en acier traité (Renault 4 CV, Dauphine, etc.). Cette disposition (schéma 1) est employée sur les moteurs à arbre à cames surélevé, étudiés en vue d’une réduction de la longueur des tiges de culbuteurs, ceci afin de les rendre plus légères et de diminuer leur tendance au « flambage » (fléchissement de la tige sous l’effort, surtout aux régimes élevés).

 

Certains moteurs à arbre à cames en tête d’avant-guerre possédaient une distribution par cascade d’engrenages, des pignons en acier alternant avec des pignons en bronze. Bien qu’assez précis, ce genre d’entraînement avait le double inconvénient d’être coûteux et extrêmement bruyant (Bugatti, Alfa Roméo). Il est maintenant supplanté par la chaîne duplex et la courroie crantée en caoutchouc armé.

 


L’entraînement par chaîne

C’est actuellement le système le plus répandu, que ce soit pour les moteurs à culbuteurs ou à arbre(s) à cames en tête, car il s’adapte aussi bien à l’un comme à l’autre. On peut, lors de l’étude d’un moteur à culbuteurs, placer l’arbre à cames assez haut dans le bloc moteur sans avoir à utiliser de pignon intermédiaire comme dans l’entraînement par engrenages. De nos jours, à part certains moteurs britanniques de conception ancienne qui utilisent encore une chaîne simple (Triumph), la quasi totalité des constructeurs font appel aux chaînes duplex (double rangée de maillons) en raison de leur meilleure longévité.

 

Ces chaînes sont munies de tendeurs agissant soit par l’intermédiaire d’un ressort, soit par pression d’huile, ou les deux à la fois (tendeur Renold) (schéma 2). lis peuvent se constituer d’une lame d’acier souple maintenue sous tension par un ressort (tendeur Weller), d’un patin en acier garni de caoutchouc pivotant sur un axe, et poussé par un piston muni d’un ressort (BMW) ; ou encore d’une roulette montée au bout d’un piston (Alfa Roméo). Il est à noter que certains moteurs à culbuteurs dont l’entr’axe arbre à cames - vilebrequin est faible ne possèdent pas de tendeur (OS, Renault 4) (schéma 2).

 

Les moteurs à arbre à cames en tête, possédant de ce fait une chaîne très longue, sont souvent munis de guides en plus du tendeur. Ils servent à empêcher la chaîne de flotter à haut régime. Les moteurs à double arbre à cames en tête sont parfois équipés de deux chaînes reliées par un pignon intermédiaire (Jaguar) ; les deux chaînes, plus courtes, sont moins sujettes à flotter et à s’allonger (schéma 4).

 

La durée de vie d’une chaîne peut aller de 80 000 à 100 000 kilomètres pour une chaîne simple jusqu’à plus de 150 000 kilomètres pour une chaîne duplex. Avec l’âge, les rouleaux s’usent, les axes prennent du jeu et la chaîne doit alors être remplacée. Une chaîne exagérément usée peut battre tellement qu’elle viendra en contact avec le carter de distribution ; elle émettra alors un cliquetis caractéristique (surtout au ralenti) qui vous permettra de déceler cette usure et de prendre les mesures qui conviennent.

 


L’entraînement par courroie crantée

Si actuellement la transmission par chaîne est toujours la plus utilisée, surtout pour les moteurs à culbuteurs, les moteurs à arbre(s) à cames en tête viennent de plus en plus à la transmission par courroie crantée. Ces courroies, crantées intérieurement, ont une largeur de 20 à 30 mm et sont faites de caoutchouc synthétique armé de fils de nylon noyés dans la masse de la courroie à la fabrication. Elles tournent à l’air libre, n’ayant besoin d’aucune lubrification. Elle est simplement protégée par un carter en tôle ou en plastique. Ses avantages sont un prix de revient très bas ainsi qu’un fonctionnement extrêmement silencieux ; de plus, elle est maintenant d’une fiabilité comparable (voire même supérieure) à celle d’une chaîne. Autre point jouant en sa faveur, ses pignons sont quasi inusables et n’ont jamais besoin d’être remplacés, ce qui n’est pas le cas de l’entraînement par chaîne, même duplex.

 

Fiat utilise une courroie crantée pour le moteur de la 125, à double arbre à cames en tête. Les moteurs possédant des cylindres décalés (moteurs en V ou à plat) sont munis de deux courroies, comme celui de la Citroën GS. Tout comme les chaînes, les courroies sont équipées de tendeurs constitués d’une grosse roulette maintenue sous pression par un ressort.

 

Le seul inconvénient (mais de taille) des entraînements par courroie crantée est que lorsque celles-ci sont usées, elles cassent sans prévenir avec les conséquences désastreuses que l’on peut aisément imaginer (soupapes tordues, pistons percés, etc.).

 


L’entraînement par arbre vertical

03 Entrainement arbre cames 13504 Entrainement arbre cames 13505 Entrainement arbre cames 135
3 Lorsque la distance entre le vilebrequin et l’arbre à cames est importante, on emploie parfois deux chaînes chacune munie d’un tendeur, comme sur cette Rover 2000.4 Sur les moteurs à double arbre à cames en tête, comme ce Jaguar XJ6, deux chaînes constituent la solution la plus rationnelle, du point de vue silence et longévité.5 La majorité des constructeurs actuels font appel à la chaîne Duplex, plus résistante qu’une chaîne simple.

 

Bien qu’aujourd’hui complètement passé de mode en automobile, l’entraînement par arbre est toujours employé sur certains moteurs de motocyclettes (Ducati) ; il consiste en un arbre vertical comportant un renvoi d’angle par pignons à chacune de ses extrémités, et n’est employé que pour les moteurs à arbre(s) à cames en tête pour des raisons évidentes. Très fiable et précis, il a l’inconvénient d’être coûteux à fabriquer et d’avoir un fonctionnement relativement bruyant.

 

Il connut une grande vogue avant guerre sur les voitures de grande marque (Hispano-Suiza, Bugatti, Bentley) à simple arbre à cames en tête. Certains constructeurs l’adoptèrent également pour entraîner deux arbres à cames en tête, au moyen de pignons à taille hélicoïdale (Salmson). L’entraînement par arbre était préféré aux chaînes de l’époque qui n’étaient pas encore suffisamment fiables. 0e plus, l’entraînement par arbre présentait l’énorme avantage d’être beaucoup plus silencieux que celui par chaîne, d’où ce choix.

L’entraînement par chaîne silencieuse

Une chaîne silencieuse se constitue de maillons sans rouleaux, et dentés intérieurement. Elle travaille sur des pignons en acier traité ; ressemblant à des engrenages classiques. Elle est extrêmement robuste et rigide, ce qui permet son utilisation pour entraîner des arbres à cames de moteurs à grand nombre de cylindres, où les efforts sont importants. Cadillac employait ce type d’entraînement sur ses 16 cylindres en V à culbuteurs des années 30. II n’est plus employé de nos jours.

L’entraînement par bielles

Nous finirons par le système le plus complexe et le plus original jamais employé sur unevoiture : l’entraînement par bielles. Il se compose d’un petit vilebrequin à 3 portées et à 2 paliers entraîné à demi-vitesse du vilebrequin moteur par deux pignons à taille oblique, de trois longues bielles reliant le premier vilebrequin à un deuxième, similaire, en bout d’arbre à cames en tête. De plus, pour compliquer le tout, les trois longues bielles sont munies d’un dispositif corrigeant leur dilatation dû à la température de fonctionnement du moteur. Cet extraordinaire système possédait une précision totale dûe à un jeu quasiment nul entre les divers composants ; un silence de fonctionnement étonnant ; et une longévité à toute épreuve. Il va sans dire que son coût de fabrication et son encombrement étaient considérables.

 

Ce type d’entraînement ne fut employé que sur les 6 cylindres Bentley 6,5 litres et 8 litres entre 1926 et 1931, lorsque W.O. Bentley était maître chez lui.

 


La lubrification de l’arbre à cames

Une bonne lubrification de l’arbre à cames est primordiale, car les efforts et les frottements auxquels il est soumis sont considérables, surtout lors de l’ouverture des soupapes.

 

Les arbres à cames situés dans le bloc moteur tournent sur des paliers dont le diamètre est légèrement supérieur au cercle décrit par la rotation d’une came, et sont graissés sous pression par des conduits les reliant au circuit de lubrification de l’embiellage.

 

Les moteurs à arbre(s) à cames en tête voient ceux-ci tourner directement dans l’aluminium de la culasse (Alfa Roméo, Maserati), ou dans des coussinets minces semblables à des coussinets de bielle, mais de plus petite faille (Jaguar). La lubrification des arbres à cames en tête peut se faire sous pression, au moyen d’une canalisation amenant la pression d’huile de l’embiellage jusqu’à des perçages pratiqués dans le corps de l’arbre à cames (Jaguar) ; ou bien s’effectuer par projection d’huile à l’aide d’un conduit parallèle à l’arbre à cames, et muni de perçages (Mercedes). Un arbre à cames moderne et correctement lubrifié a une durée de vie qui peut aller jusqu’au double de la vie du moteur lui-même.

Autres fonctions de l’arbre à cames

En plus de la commande des soupapes, l’arbre à cames a souvent d’autres fonctions. Un pignon hélicoïdal taillé dans sa masse vers le tiers de sa longueur entraîne un arbre qui commande la pompe à huile, et le distributeur d’allumage. De plus, l’arbre à cames commande la pompe à essence mécanique au moyen d’un excentrique.

 



Le saviez-vous ?
Il existe des assurances auto à partir de 11€ / Mois ! En 2 minutes, nos internautes économisent 350€ / an. Obtenez immédiatement le meilleur prix en utilisant notre comparateur d'assurances auto

Voir aussi :
Entraînement de l’arbre à cames de voiture
Réparer des joints de cardan sur une voiture
Refaire la boîte de vitesses d’une voiture


Retrouvez nos 6 grandes catégories :
- Equipements de voiture
- Mécanique
- Modèles de voitures
- Prototypes
- Réglementation
- Voitures anciennes
- Voitures électriques