Guide rapide de l'arbre à cames

L'arbre à cames est l'un des éléments essentiels au bon fonctionnement d'un moteur à combustion. L'arbre à cames et le vilebrequin doivent fonctionner de manière synchronisée pour assurer le contrôle mécanique approprié des systèmes d'allumage. En raison de son rôle vital, l'usinage d'un arbre à cames est toujours un travail à tolérances serrées.

Mais savez-vous ce qu'est précisément un arbre à cames ? Et quelle est la fonction d'un arbre à cames ? Existe-t-il différents types d'arbres à cames ?

Nous avons rédigé un guide rapide de l'arbre à cames pour vous donner toutes les réponses dont vous avez besoin. Commençons par le commencement.

Qu'est-ce qu'un arbre à cames ?

L'arbre à cames d'un moteur à combustion L'arbre à cames est la partie de la commande des soupapes qui régule l'entrée du carburant et la sortie ou l'échappement des fumées. L'arbre à cames est généralement situé en haut du moteur (au-dessus du cylindre). L'arbre à cames est relié au vilebrequin par une courroie et une chaîne.

L'une des fonctions les plus fondamentales et les plus importantes d'un arbre à cames est d'actionner la fermeture et l'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement.

Un arbre à cames est composé de différents types de métaux et a la forme d'un arbre cylindrique ou d'une tige avec des cames en forme d'œuf qui tournent pour produire de la puissance. Dans une large mesure, les arbres à cames influencent les performances de votre moteur lorsque vous accélérez.

Quelle est la fonction d'un arbre à cames ?

L'arbre à cames est un composant utilisé dans les moteurs à combustion interne. La fonction principale de l'arbre à cames est d'ouvrir et de fermer les soupapes du moteur à l'aide de ses nombreuses cames (lobes ovoïdes).

Un arbre à cames a plusieurs applications et utilisations - dans les moteurs à combustion interne, les systèmes d'allumage à commande mécanique et les premiers contrôleurs de vitesse des moteurs.

En outre, les arbres à cames sont composés de quatre parties différentes : les lobes de cames, les tourillons principaux, les extrémités et les paliers de cames. Chacune de ces pièces est essentielle à la fabrication d'un arbre à cames doté d'un couple maximal considérable.

Types d'arbres à cames

D'une manière générale, il existe trois types d'arbres à cames : l'arbre à cames en tête simple (SOHC), l'arbre à cames en tête double (DOHC) et l'arbre à poussoirs ou à soupapes en tête (OHV). Examinons chacun d'entre eux.

Simple arbre à cames en tête (SOHC)

Le moteur à simple arbre à cames en tête possède un arbre à cames par tête (banc de cylindres). C'est la conception la plus ancienne des moteurs à arbre à cames en tête. La majorité des moteurs à SACT ont deux soupapes par cylindre.

Le vilebrequin est la pièce qui entraîne le SACT par l'intermédiaire de la chaîne de distribution qui lui est reliée. Cette chaîne ou courroie doit être alignée et examinée régulièrement. Une courroie de distribution endommagée ou mal alignée peut se rompre et causer de graves problèmes.

Double arbre à cames en tête (DOHC)

Comme leur nom l'indique, les moteurs à double arbre à cames en tête possèdent deux arbres à cames par banc. Les moteurs à double arbre à cames en tête sont également connus sous le nom de moteurs à double came. Les moteurs qui ont plus de quatre soupapes par cylindre utilisent généralement des arbres à cames en tête doubles.

L'utilisation d'un double arbre en tête au lieu d'un simple permet d'augmenter la puissance du moteur. La logique est simple : avec un moteur à double arbre à cames en tête, on peut utiliser plus de soupapes d'admission et d'échappement, ce qui signifie qu'il y a plus d'ouvertures pour le flux de gaz. Au début des années 2000, la majorité des voitures étaient déjà équipées de moteurs à double arbre à cames en tête.

Arbres à cames à soupapes en tête (OHV)

Les arbres à cames des moteurs à soupapes en tête sont également connus sous le nom de moteurs à poussoirs. Comme le moteur à double arbre à cames en tête et le moteur à double arbre à cames en tête, le moteur à soupapes en tête possède également des soupapes au-dessus du cylindre, dans la culasse du moteur. Mais, contrairement au DACT et au SACT, où l'arbre à cames se trouve dans la culasse, le moteur à soupapes en tête possède un arbre à cames à l'intérieur du bloc-moteur.

Dans les moteurs à poussoirs, l'arbre à cames est entraîné par une chaîne à engrenages. Grâce à ces entraînements par engrenages, les moteurs à poussoirs sont moins susceptibles de se briser. Cependant, leur potentiel de vitesse est limité.

Comment fonctionne un arbre à cames dans un moteur ?

L'arbre à cames est situé à l'extrémité supérieure du moteur, au-dessus du cylindre. En général, l'arbre à cames est relié au vilebrequin par une courroie de distribution. Pour contrôler correctement la combustion, le constructeur doit synchroniser les engrenages de l'arbre à cames et du vilebrequin. Cette procédure s'appelle le calage des soupapes.

Déclenché par le vilebrequin, l'arbre à cames cylindrique commence à tourner, et les lobes de cames sur toute sa longueur commencent à exercer une pression sur les leviers, qui ouvrent les soupapes du moteur.

Qu'est-ce qui tourne le plus vite - l'arbre à cames ou le vilebrequin ?

Pour expliquer la vitesse de l'arbre à cames et du vilebrequin et la manière dont ils fonctionnent ensemble, il faut commencer par expliquer le cycle de combustion. Un cycle typique comporte quatre points : l'admission, la compression, la puissance et l'échappement. Pour que ce cycle de combustion à quatre étapes se mette en place, l'arbre à cames et le vilebrequin, reliés par une chaîne de distribution, commencent à travailler ensemble.

Au cours d'un cycle de combustion, le vilebrequin effectue deux tours complets tandis que l'arbre à cames n'en fait qu'un. Cela signifie que le vilebrequin tourne plus vite, deux fois plus vite. Par rapport au piston, chaque soupape s'ouvre une fois tous les deux tours de vilebrequin.

De quel matériau est fait un arbre à cames ?

Pour des raisons de stabilité, de durabilité et de résistance à la température, les arbres à cames sont généralement fabriqués à partir de certains types de métaux. Le plus souvent, les fabricants utilisent deux types de matériaux pour produire des arbres à cames : la fonte et l'acier forgé.

Fonte

La fonte est l'un des matériaux les plus courants pour la fabrication des arbres à cames et constitue généralement le premier choix pour les commandes de gros volumes.

La fonte est généralement utilisée pour les arbres à cames en raison de sa durabilité et de sa résistance à l'usure. Les arbres à cames en fonte sont fabriqués selon un processus de refroidissement qui leur confère la dureté nécessaire. En général, les fabricants mélangent d'autres éléments avant de couler la fonte. Cela leur permet d'obtenir les caractéristiques requises en fonction de l'application de l'arbre à cames.

Acier forgé

Également connus sous le nom d'acier brut, les arbres à cames en acier forgé peuvent avoir une qualité supérieure, mais sont généralement plus adaptés à la fabrication de faibles volumes. Toutefois, en raison de leur qualité supérieure, les arbres à cames en acier forgé sont souvent mieux adaptés à des applications spécifiques.

Pour produire des arbres à cames en acier forgé, les fabricants ont recours au forgeage ou à l'usinage à l'aide d'une fraiseuse. Généralement, les fabricants utilisent des barres d'acier de différents matériaux pour produire des arbres à cames. Lorsqu'ils utilisent un acier tel que l'EN40b, l'arbre à cames doit également subir un traitement thermique.

Quelles sont les causes des problèmes d'arbre à cames ?

En tant que composant intégral du moteur, l'arbre à cames doit toujours être en parfait état. Bien sûr, il est possible d'utiliser un moteur dont l'arbre à cames est endommagé, mais cela peut entraîner un problème plus grave. Il existe plusieurs problèmes courants liés aux arbres à cames :

Usure des lobes de came

L'usure des lobes de came est l'un des problèmes les plus courants nécessitant la réparation ou le remplacement de l'arbre à cames. En tant que composants mobiles, les lobes de came sont fréquemment en contact avec des débris, de la saleté et une mauvaise lubrification. Avec le temps, ils peuvent donc être endommagés et nécessiter un remplacement.

Capteur d'arbre à cames défectueux

La deuxième cause des problèmes d'arbre à cames est un capteur d'arbre à cames défectueux. Le rôle du capteur d'arbre à cames est de surveiller la synchronisation de l'arbre à cames et du vilebrequin. Sur la base des rapports de ce capteur, nous contrôlons les systèmes d'allumage et d'injection de carburant. Il va sans dire que si ce capteur est défectueux, le véhicule peut connaître des problèmes de performance ou d'allumage.

Désynchronisation de la courroie de distribution

Enfin, la troisième et plus grave cause de problèmes d'arbre à cames est un déséquilibre entre l'arbre à cames et le vilebrequin, généralement causé par une courroie de distribution défectueuse.

Une courroie de distribution endommagée ou désynchronisée peut être préjudiciable à l'arbre à cames et à l'ensemble du moteur. Par exemple, elle peut endommager les pistons, les soupapes, les lobes, les culbuteurs, voire casser l'ensemble de l'arbre à cames.

Que faut-il remplacer lors du changement d'un arbre à cames ?

Si vous devez changer l'arbre à cames de votre moteur, vous pouvez également remplacer d'autres pièces.

Par exemple, vérifiez et remplacez si nécessaire les composants suivants : ressorts de soupapes, joints de soupapes, chaîne ou pignons de distribution, joint de distributeur, joint de collecteur, équilibreur harmonique, boulons de came, joint de carburateur, joint de pompe à eau, joint de T-stat, joint de pompe à carburant, boulon de vilebrequin du moteur, joint de carter d'huile, goupilles cylindriques, etc.

Outre les composants ci-dessus, nous vous recommandons de procéder à une vidange d'huile et à un contrôle complet du moteur.

Combien coûte un arbre à cames ?

Le remplacement d'un arbre à cames est un service financièrement difficile. Bien entendu, le coût du remplacement ou de la réparation d'un arbre à cames dépend du type d'arbre à cames et des dommages causés.

Par exemple, si vous ne remplacez que le capteur d'arbre à cames, cela peut vous coûter entre $150 et $250. En revanche, si vous remplacez l'ensemble de l'arbre à cames, les coûts de main-d'œuvre et de matériel peuvent aller de $1500 à $3000.

Les arbres à cames sont conçus pour durer aussi longtemps que le moteur, et ne devraient donc pas causer de problèmes à court terme. Toutefois, si vous remarquez des signes d'endommagement de l'arbre à cames, tels que des problèmes d'accélération, le clignotement du voyant "check engine" ou une réduction de la consommation de carburant, un remplacement de l'arbre à cames s'impose.

Pouvez-vous proposer des arbres à cames personnalisés ?

Oui ! Dans le passé, les processus de fabrication des arbres à cames n'étaient pas aussi avancés, de sorte que la fabrication de haute qualité n'était réservée qu'aux commandes coûteuses et de faible volume. Aujourd'hui, nos technologies de pointe en matière d'usinage et de fraisage nous permettent d'offrir des arbres à cames personnalisés sans limite de quantité.

Si vous avez besoin d'un type particulier d'arbres à cames, n'hésitez pas à nous contacter. Nos services de qualité, à la demande Services d'usinage CNC permettent d'offrir une équipe de fabrication dédiée et de produire des arbres à cames personnalisés, quelle que soit la quantité.

Conclusion

Au final, nous espérons sincèrement que notre guide sur les arbres à cames et leur fonction a été pratique et a répondu à toutes les questions que vous vous posiez sur le sujet. Sachant que l'arbre à cames fait partie intégrante des moteurs à combustion interne, on comprend l'importance de sa fabrication précise et de sa durabilité.

Si vous avez besoin d'aide pour concevoir votre arbre à cames personnalisé, prendre contactet nous créerons votre prototype d'arbre à cames. Quel que soit le type d'arbre à cames, le principe reste le même : la qualité et la sécurité avant tout ! Nous espérons que ce guide complet sur l'arbre à cames et sa fonction vous a permis d'apprendre beaucoup de choses.