Qu'est-ce qu'un arbre à cames dans une voiture et à quoi sert-il ?

L'arbre à cames d'un moteur de voiture est un élément essentiel. Il ouvre les soupapes des cylindres au moment opportun, assurant ainsi leur fonctionnement synchronisé. Sans lui, votre voiture ne bougerait pas. Cependant, son emplacement caché dans le moteur en fait une pièce peu connue. Apprenez-en plus sur cette pièce cruciale du moteur ci-dessous.

Qu'est-ce qu'un arbre à cames dans une voiture ?

L'arbre à cames d'un moteur de voiture est l'arbre cylindrique mis en rotation par le vilebrequin. Il se caractérise par des renflements elliptiques sur toute sa longueur, disposés à des intervalles et à des angles spécifiques.

Son emplacement varie en fonction de la la conception ou l'agencement du moteur. Dans les configurations à soupapes en tête, il se trouve dans le bloc-cylindres (à côté du vilebrequin). Dans la plupart des moteurs modernes, il se trouve plutôt dans la culasse.

Quelles sont les principales pièces d'un arbre à cames ?

L'arbre à cames est appelé ainsi parce qu'il présente des profils en relief ou des lobes sur toute sa longueur. Il comporte également d'autres sections, énumérées ci-dessous, ainsi que leurs fonctions.

• Arbre : la structure principale. Elle contient (et soutient) toutes les autres parties
• Arbre de transmission : le vilebrequin s'y raccorde, permettant le transfert de la puissance
• Cams : les profils ovales qui poussent contre divers composants pour ouvrir les vannes
• Suiveurs de came : les parties que les cames actionnent
• Roulements : supportent l'arbre et lui permettent de tourner efficacement en réduisant les frottements

Les pièces de l'arbre à cames mentionnées ci-dessus sont constamment lubrifiées pour réduire l'usure, en particulier au niveau des roulements.

Quelle est la fonction d'un arbre à cames dans un moteur de voiture ?

La fonction de l'arbre à cames est d'actionner les soupapes des cylindres du moteur. Pour ce faire, il les ouvre dans une séquence minutée à l'aide de pièces en relief.

Lorsqu'il tourne, les points surélevés (cames) appuient sur des composants mécaniques qui sont reliés à la soupape. Chaque lobe correspond à une soupape spécifique sur les cylindres.

En plus du fonctionnement temporisé, il détermine la période pendant laquelle chaque soupape reste ouverte, ce qui garantit les performances optimales de votre voiture. La période pendant laquelle la soupape reste ouverte et l'importance de la levée déterminent le degré d'ouverture de la soupape. puissance du moteur.

Comment fonctionne un arbre à cames ?

Les cames sont responsables du processus qui aboutit à l'ouverture ou à la fermeture de la soupape. Elles poussent contre les poussoirs, les tiges, les culbuteurs et, enfin, la tige de soupape. Chaque lobe est composé des éléments suivants :

• Le nez ou le point le plus haut qui ouvre complètement la valve
• La rampe qui commence progressivement à ouvrir ou à fermer la vanne
• La section la plus basse, appelée cercle de base, assure la fermeture complète de la valve.

Voici le principe de fonctionnement de l'arbre à cames qui ouvre et ferme les soupapes des cylindres :

• Le vilebrequin tourne et pousse le piston vers le haut. En même temps, les lobes de l'arbre à cames poussent les soupapes d'admission à s'ouvrir.
• Le mélange air-carburant est maintenant prêt pour l'allumage. Entre-temps, l'arbre tourne toujours et les lobes n'exercent plus de pression.
• Les soupapes se ferment, tirées par le ressort. Le mélange de carburant et d'air brûle, libérant de l'énergie qui pousse le piston vers le bas.
• La rotation de l'arbre entraîne alors l'ouverture de la soupape par les lobes d'échappement. Le processus se répète, assurant un fonctionnement synchronisé des soupapes.

Types de mécanismes d'entraînement de l'arbre à cames

Les mécanismes de rotation de l'arbre à cames varient d'un moteur à l'autre. En fonction de leur distance de séparation, l'entraînement est une courroie dentée, une chaîne métallique ou un jeu d'engrenages.

Ceinture

La courroie est généralement constituée de fibre de verre et du caoutchouc au dos de la toile renforcée. L'un des côtés est denté pour assurer l'adhérence nécessaire. Les courroies s'usent rapidement mais fonctionnent presque sans bruit. En outre, elles ne nécessitent pas de lubrification.

Chaîne

La chaîne repose sur des pignons situés sur l'arbre à cames et le vilebrequin, avec des repères de calage pour assurer son installation correcte. La plupart des moteurs modernes utilisent une chaîne de distribution. Elle nécessite peu d'entretien et dure longtemps. Cependant, elle produit plus de bruit que les courroies.

Engrenages

Dans les cas où l'arbre est proche du vilebrequin, il est courant d'utiliser un jeu d'engrenages à la place. L'engrenage de l'arbre à cames est généralement deux fois plus grand que celui du vilebrequin. Ce rapport permet à l'arbre de tourner à la moitié de la vitesse du vilebrequin.

Types d'arbres à cames

Les arbres à cames sont classés en fonction, d'une part, de la forme de leur arbre d'entraînement et, d'autre part, du type de poussoirs qu'ils utilisent.

Par forme d'arbre

• Cylindrique - ils sont cylindriques avec des rainures pour le suiveur
• Sphérique - ils ont une forme sphérique avec des rainures pour guider le suiveur
• Radial - les cames radiales utilisent des plaques de contour pour déplacer les suiveurs
• Cale - Ces types sont pointus à une extrémité et ont une base large.
• Conjugué - ils ont deux rouleaux reliés au suiveur pour un fonctionnement plus silencieux

Par type de poussoirs et de culbuteurs

Un poussoir, un lifter ou un suiveur est la pièce qui est en contact direct avec les profils en relief de l'arbre. Il existe deux types de construction : plate et à rouleaux.

• Poussoir plat Came - a un alésage plat que les lobes poussent. Bien qu'il s'agisse d'une option moins coûteuse, le type plat s'use davantage. Il offre également une levée limitée.
• Came à rouleaux - ce type utilise un rouleau. Il coûte plus cher mais réduit l'usure et les frottements, ce qui améliore les performances et permet d'obtenir une portance plus élevée.

Les deux types de poussoirs peuvent être mécaniques ou hydrauliques et autoréglables. Les types hydrauliques utilisent un assemblage de poussoirs, tandis que les poussoirs mécaniques sont solides et ne comportent aucun composant mobile.

De quoi sont faits les arbres à cames ?

Les arbres à cames sont fabriqués à partir de fonte ou acier trempé. Compte tenu de leur mouvement constant, ils doivent être suffisamment robustes pour résister à l'usure et aux dommages.

Arbre à cames en fonte

On utilise généralement de la fonte refroidie ou ductile. Bien que plus coûteuse, la fonte présente des caractéristiques supérieures, telles que la résistance à l'usure et aux dommages, ce qui rend les arbres plus fiables au fil du temps.

Arbre à cames en acier forgé

Les arbres en acier sont fabriqués en acier trempé ou en acier nitruré. L'acier nitruré est un matériau de meilleure qualité, dont les propriétés sont proches de celles de la fonte à froid.

Conclusion

L'arbre à cames d'un moteur de voiture a pour fonction essentielle d'actionner les soupapes d'admission et d'échappement. Ces composants sont disponibles dans de nombreuses constructions différentes, vous devez donc choisir le bon type.

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