Arbre à cames en tête - Définition et Explications

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Dans un moteur à soupapes en tête, il est d'usage de transmettre la commande d'ouverture des soupapes par un mouvement rotatif prélevé sur le vilebrequin et transmis à un arbre à cames.

Arbre à cames en tête
Arbre à cames en tête

Pour éviter l'affolement de soupapes (Dans un moteur à combustion interne, l'affolement de soupapes est un phénomène mécanique où...) à de hauts régimes (environ 4000 t/mn et plus), il convient de réduire au minimum les pièces soumises à un mouvement alternatif, comme les poussoirs, les tiges de culbuteurs et les culbuteurs eux-mèmes. La suppression de ces pièces éliminant d'autant les jeux mécaniques parasites, la précision de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un...) des soupapes s'en trouvera améliorée. Pour cela, on place le ou les arbre(s) à cames directement au-dessus des soupapes.

Chaîne de distribution
Chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de distribution

La transmission de la rotation du vilebrequin vers l'arbre à cames (Un arbre à cames est un dispositif mécanique permettant de transformer un mouvement rotatif en...) se fait par une chaîne, une courroie crantée, une cascade de pignons, une bielle ou un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en...) avec couples coniques, voire exceptionnellement une bielle (NSU). Il faut simplement maintenir une stricte synchronisation avec un rapport de 2 tours de vilebrequin pour 1 tour d'arbre à cames.

Lorsqu'on a plusieurs rangées de soupapes, on peut utiliser un arbre à cames par rangée de soupapes (double arbre à cames en tête), ou un seul arbre à cames, actionnant les diverses soupapes par l'intermédiaire de petits culbuteurs.

Lorsque toutes les soupapes sont sur une même ligne, un simple arbre à cames suffit à actionner toutes les soupapes sans avoir besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) de culbuteurs ni d'un deuxième arbre.

Longtemps, les industriels ont boudé l'arbre à cames en tête pour les automobiles de grande série, à cause des coûts de maintenance , des problèmes de lubrification qu'il posait et des modifications des chaînes de fabrication des moteurs. En fait, les arbres à cames en tête n'ayant d'intérêt que pour atteindre les hauts régimes, il était d'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) de les réserver à des moteurs sportifs. Désormais, la majorité les moteurs d'automobiles sont équipés d'arbre à cames en tête, souvent double, pour actionner les 16 soupapes courantes sur les moteurs modernes à 4 cylindres en ligne. Les moteurs en V utilisant cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) occupent plus d'espace dans le compartiment moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) des voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) que les moteurs à soupapes latérales ou à soupapes en tête avec culbuteurs.

Les moteurs à arbre à cames en tête atteignent leur couple et leur puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) maximale à des régimes-moteurs supérieurs à ceux des moteurs à soupape (Une soupape est un organe mécanique servant à fermer et ouvrir une chambre ou un conduit à la...) en tête avec culbuteurs. Pour maximiser le rendement, les constructeurs automobiles doivent donc les jumeler à des transmissions ayant un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) élevé de rapports.

Parmi les dernières évolutions il faut signaler les moteurs à distribution variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle...), la technologie camless, différents dispositifs permettent de modifier la position ou le profil de l'arbre à cames en cours du fonctionnement du moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...). Cette caractéristique permet d'améliorer le rendement du moteur à haut comme à bas régime. Malheureusement, le coût de ces dispositifs les réserve aux haut de gamme et aux modèles sportifs.

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