Dans ce guide, vous trouverez toutes les informations sur l’arbre à cames – des types, du temps de remplacement, du principe de fonctionnement, du matériau de fabrication, des causes de défaillance, entre autres aspects critiques.
Plongeons-y directement.
Qu’est-ce que l’arbre à cames dans les moteurs ?
L’arbre à cames est un système particulier dans les moteurs automobiles ayant la capacité de réguler le carburant, l’air et les gaz d’échappement.
Fonctions principales de l’arbre à cames
Arbre à cames
L’arbre à cames remplit des fonctions intégrales dans le moteur telles que :
- Réguler le flux d’air dans le moteur
- Réguler le flux de carburant dans le moteur
- Aider à évacuer les gaz déjà brûlés de la chambre de combustion d’un moteur.
Types d’arbres à cames dans les entraînements de moteurs ?
Pour un fonctionnement approprié du moteur, l’entrée d’air et de carburant dans la chambre de combustion doit être régulée. De plus, après une combustion complète, les gaz brûlés doivent être évacués. Ce processus est entièrement réalisé par un arbre à cames.
Par conséquent, il existe deux principaux types d’arbres à cames dans différents entraînements de moteurs, à savoir :
- Arbre à cames à culbuteur
- Arbre à cames à rouleaux
Arbre à cames à culbuteur
Dans cet arbre à cames, les poussoirs sont de forme plate et ont également leur face avec une légère couronne. La construction de leurs parois est conique. Pour un bon fonctionnement, il doit y avoir une adéquation de rotation entre les cames et les poussoirs.
Par conséquent, la rotation entre les deux composants permet un bon fonctionnement. Ces arbres à cames sont le plus souvent fabriqués en acier, ce qui les rend durables et plus légers par rapport aux autres types d’arbres à cames.
Arbre à cames à culbuteur
Certains avantages incluent les éléments suivants ;
Ces types d’arbres à cames sont plus abordables par rapport aux arbres à cames à rouleaux.
Il y a une usure uniforme sur la came car le poussoir effectue des cycles légèrement sur les côtés de la came.
Arbre à cames à rouleaux
L’arbre à cames se compose de ;
- Un axe
- Roue
- Roulements à aiguilles
Les roues sont maintenues en position par le roulement à aiguilles. Les poussoirs à rouleaux sont liés ensemble, empêchant ainsi leur rotation.
Les avantages de cet arbre à cames incluent ;
Ces cames produisent plus de puissance pour le moteur en raison d’une réduction du frottement.
Ils durent plus longtemps car ils s’usent lentement.
Étant donné qu’ils ont des cames plus abruptes, il y a un flux d’air accru dans la chambre de combustion, d’où une augmentation de la puissance de sortie.
Arbre à cames à rouleaux
Comparaison entre l’arbre à cames et le vilebrequin
Un arbre à cames dans un moteur à combustion interne assure la régulation de l’air et du carburant dans la chambre de combustion tout en évacuant les gaz brûlés de la chambre.
D’autre part, un vilebrequin est un composant dans un moteur à pistons qui convertit les hautes pressions et températures en un mouvement rotatif.
À l’intérieur du moteur, il existe des bielles. Elles relient les pistons du moteur au vilebrequin. À partir de là, les roues sont faites pour tourner car le volant est entraîné par le mouvement rotatif du piston à travers la bielle.
Vilebrequin
| Variable | Arbre à cames | Vilebrequin |
| Mécanisme d’exploitation | Régule le carburant et l’air vers le moteur. De plus, une fois que les gaz sont entièrement brûlés par le moteur, ils sont évacués par l’arbre à cames | Ce composant dans le moteur à pistons convertit les hautes pressions et températures en un mouvement rotatif, ce qui fait tourner le volant et donc entraîne les roues à continuer à bouger. |
| Vitesse de cycle | Sur la base d’un moteur à quatre temps, l’arbre à cames effectue une seule révolution par temps moteur | Dans un moteur à quatre temps, le vilebrequin effectue deux révolutions en un seul temps moteur. |
| Position du moteur | Ce composant est monté au-dessus du cylindre du moteur | Le vilebrequin est monté sous le cylindre du moteur |
| Type de moteur | Adapté à la fois aux moteurs à 2 et 4 temps. | Le vilebrequin est utilisé dans un moteur à quatre temps. |
| Structure du composant | Le composant utilise des engrenages et des cames intégrées dans ses fonctionnalités. | Le composant se compose de roulements, d’un trou d’huile, d’un tourillon de vilebrequin et d’une manivelle. |
| Matériau de fabrication | Les arbres à cames ne peuvent être fabriqués qu’à partir de fonte et d’acier | Les vilebrequins sont fabriqués à partir d’alliages d’acier uniquement |
| Nombre de composants dans le moteur | On peut utiliser un ou deux arbres à cames | Un moteur n’utilise qu’un seul vilebrequin |
| Taille du composant | Un arbre à cames est léger | Un vilebrequin est plus lourd |
| Quantité de force requise dans son fonctionnement | Moins de force est requise pour actionner les soupapes pendant le processus de travail | Plus de force est requise pour que le vilebrequin entre en fonctionnement |
| Emplacement du composant | Selon la conception du moteur, on peut le trouver soit au carter, soit à la culasse | Il est situé dans le carter |
Principe de fonctionnement de l’arbre à cames dans les moteurs automobiles
Le mécanisme de la chaîne aide les engrenages ou pignons dans le fonctionnement de l’arbre à cames.
Généralement, cet arbre aide à :
- Mouvement des engrenages
- Mouvement des pignons
Généralement, le rapport d’alignement est de 1 à 2. Bien sûr, cela devrait être entre les engrenages du vilebrequin et le système de l’arbre à cames.
Par conséquent, avec une seule course, le vilebrequin effectuera deux cycles tandis que l’arbre à cames ne pourra compléter qu’un cycle.
Tout au long du processus, une durabilité temporelle fixe doit être maintenue entre ces deux composants par rapport aux positions des pistons. Cela doit être fait pour garantir que les engrenages et les pignons ferment et ouvrent les soupapes de l’arbre à cames au moment approprié.
Meilleur matériau pour la fabrication de l’arbre à cames
Le meilleur matériau pour la fabrication de l’arbre à cames est un alliage d’acier car ils sont légers et solides.
Il existe également ceux fabriqués en fonte. C’est parce que la fonte a une grande résistance à l’usure.
De plus, ces derniers temps, les fabricants de moteurs automobiles ont essayé d’autres matériaux tels que des alliages d’aluminium.
Meilleur moment pour le remplacement de l’arbre à cames
Le remplacement de l’arbre à cames doit être fait lorsque :
Dans le cas où le témoin lumineux du moteur d’une voiture s’allume ou reste constamment allumé, alors, il pourrait y avoir un problème avec l’arbre à cames. Il devrait donc être vérifié et remplacé.
L’arbre à cames doit être vérifié lorsque le moteur de la voiture ne démarre pas normalement. L’arbre à cames de la voiture devrait être remplacé pour déterminer si la voiture démarrera ou si c’est un autre problème mécanique qui l’affecte.
Un changement dans la manière dont la voiture se déplace sur la route est également critique car cela détermine l’état de fonctionnement de l’arbre à cames. Par exemple, si la voiture accélère lentement et a un ralenti rugueux, il y a un problème avec l’arbre à cames. Sur cette observation, ils devraient se procurer un remplacement.
Facteurs déterminant le prix de l’arbre à cames
Le prix de l’arbre à cames est affecté par les facteurs suivants ;
Coût de production
Pendant leur fabrication, ces composants subissent de nombreux processus qui doivent être supportés lors de leur vente. Certains des coûts probables comprennent le coût des matières premières, le coût logistique et le coût de traitement par le fabricant. Plus les coûts sont élevés, plus le prix final de l’arbre à cames sera élevé et vice versa.
Type de matériau brut utilisé
Le type de matériau utilisé dans la fabrication de ces composants a un impact direct sur la tarification finale du composant. Par exemple, lors de l’utilisation de fer, les coûts seront relativement faibles. C’est parce que le fer est bon marché et nécessite moins d’énergie et de main-d’œuvre pendant sa fabrication.
D’autre part, lorsque des alliages d’acier sont utilisés dans la fabrication des arbres à cames, les coûts seront élevés. L’acier est coûteux à l’achat et son processus de fabrication complet consomme beaucoup de temps, de main-d’œuvre et d’énergie.
Par conséquent, lorsque du fer a été utilisé, l’arbre à cames coûtera moins cher par rapport à lorsque des alliages d’acier ont été utilisés.
Longévité de l’arbre à cames
Pour une plus longue longévité, l’arbre sera plus cher que celui dont on s’attend à ce qu’il ait une faible longévité.
Avancées technologiques
Récemment, il y a eu des modifications sur l’arbre à cames en termes de leur technologie, comme le capteur d’arbre à cames. Le capteur communique la vitesse de l’arbre à cames au module de commande moteur. Avec ce type de composant technologiquement avancé, il est évident que la tarification sera élevée par rapport à celui qui n’est pas avancé technologiquement.
Réaction avec les facteurs environnementaux
Ces arbres à cames sont fabriqués de manière à ce qu’ils ne soient pas affectés par les facteurs environnementaux externes tels que l’humidité et les températures élevées. Pour cette raison, leurs prix sont augmentés.
Concurrence d’autres fabricants
Différents fabricants de composants ont des prix différents sur leurs composants d’arbre à cames. Cette différence est provoquée par les sources de matières premières, la logistique et d’autres coûts de production tels que la main-d’œuvre. Pour une meilleure survie sur le marché, vous devez suivre leurs prix et les égaliser.
Par conséquent, les concurrents déterminent les prix des arbres à cames sur le marché.
Variables déterminant les performances de l’arbre à cames
Les variables suivantes déterminent les performances du composant ;
La taille et le positionnement des cames déterminent toutes les caractéristiques du moteur de compression et de ralenti. L’arbre à cames échouera si le moteur tourne fort en mode ralenti. De plus, le moteur échouera si la compression est faible.
Les révolutions par minute déterminent les capacités du moteur à créer plus de puissance et à accélérer rapidement en peu de temps.
Plus les tr / min du moteur sont élevés, plus l’arbre à cames fait plus de cycles, donc plus il fonctionne. Si le moteur met du temps à accélérer les tr / min et à accélérer rapidement en raison d’un raté de cylindre, alors l’arbre à cames pourrait être défaillant.
La durée de levée de l’arbre à cames détermine combien de temps les soupapes resteront ouvertes pour que plus d’air et de carburant entrent dans la chambre de combustion. Des durées de levée plus longues entraîneront plus de combustion dans le moteur, créant ainsi plus de puissance. Par conséquent, plus la durée de levée des arbres à cames est longue, plus les performances du moteur sont élevées.
Causes de défaillance de l’arbre à cames
Ces facteurs comprennent ;
Manque de lubrification suffisante
La lubrification à l’aide du bon lubrifiant doit être respectée pour prévenir la défaillance de l’arbre à cames. Une lubrification insuffisante entraînera un contact métal sur métal et, par conséquent, une défaillance. De plus, les lubrifiants contaminés utilisés sur les arbres à cames entraînent une rupture.
Procédures de configuration pauvres
Pendant le processus d’installation, la bonne procédure indiquée dans le manuel doit être respectée pour éviter les ruptures de l’arbre à cames.
Réutilisation de composants usés
Lors de l’installation de nouveaux cames plates, des composants comme les poussoirs doivent également être installés au lieu d’utiliser les anciens. La réutilisation de composants usés entraîne la défaillance de l’arbre à cames.
Utilisation de pièces de qualité inférieure
L’utilisation de pièces qui ne sont pas recommandées par le fabricant entraînera une défaillance de l’arbre à cames. Seules les pièces spécifiées par le fabricant doivent être utilisées.
Usure des cames
Étant donné qu’ils sont constamment en mouvement, les cames entrent en contact avec des éléments tels que la saleté et les débris, perdant ainsi leur lubrification. Après un certain temps sans remplacement rapide, ils s’useront rapidement et causeront la défaillance de l’arbre à cames.
Comment entretenir l’arbre à cames dans un moteur automobile
Les manières suivantes sont utilisées pour entretenir un arbre à cames ;
Tous les composants d’un arbre à cames doivent être correctement lubrifiés à l’aide de lubrifiants spécifiés par les fabricants. Le lubrifiant doit être appliqué sur les surfaces des cames, tous les cames plats, les pignons d’entraînement et les fonds de poussoir.
Dans le cas où vous souhaitez réutiliser des cames plates qui sont encore en bon état, alors elles doivent être gardées dans leur ordre initial. Si un mélange se produit, alors elles devront être jetées et de nouvelles mises en place.
Après une mise en place réussie de l’arbre à cames, il devrait être testé avec attention pour éviter les interférences mécaniques qui pourraient conduire à la défaillance de l’arbre à cames. Les interférences courantes peuvent être dues à :
- Interférence soupape-piston
- Interférence de la bobine de ressort
Seulement les pièces recommandées par le fabricant doivent être utilisées sur l’arbre à cames pour améliorer la compatibilité. Cela maintiendra l’arbre à cames dans un moteur automobile.
L’opérateur doit suivre la procédure appropriée lors de l’installation de l’arbre à cames et de ses composants. Parfois, des erreurs sont commises où la procédure appropriée est négligée, ce qui entraîne la défaillance de l’arbre à cames. La procédure indiquée par le fabricant doit être utilisée à tout moment pour protéger l’arbre à cames.
Parties de l’arbre à cames pour les moteurs
Certains composants clés comprennent :
Pièces de l’arbre à cames[/caption>
Journaux de palier de came
Ils aident à la rotation des pièces dans l’arbre à cames. Généralement, la rotation est un mouvement linéaire.
Le mouvement linéaire qui a été converti à partir du mouvement rotatif permet aux pièces de tourner.
Coquilles de palier
Ce composant est situé au-dessus du palier de came. Cela rend la rotation plus douce, réduisant ainsi l’usure possible.
Cames
Ce sont des composants essentiels de l’arbre à cames car ils contrôlent le taux de combustion et d’échappement des matériaux.
Plaque de butée
Elle supporte la plaque.
Pignon de chaîne
Le pignon retient la courroie de distribution du moteur. Il est positionné à l’extrémité du moteur à l’endroit où l’arbre à cames a été fixé.
Clavette de bois
Ce composant fait en sorte que d’autres composants du moteur bougent simultanément.
Nouvelles avancées technologiques dans la conception et la fabrication de l’arbre à cames ?
Certaines des avancées comprennent ;
La conception d’un nouveau capteur d’arbre à cames assure la sécurité et l’efficacité. Il transmet la vitesse de l’arbre à cames au module de commande moteur. En même temps, ce capteur augmente la puissance du moteur.
Également, la conception d’une came différente pour les moteurs diesel et essence est une avancée technologique. Dans les moteurs diesel, les cames sont placées de manière plus différente pour créer un calage de soupape plus conservateur.
Conclusion
Comme vous pouvez le constater, l’arbre à cames joue un rôle intégral dans les moteurs automobiles. Nous pensons que les informations de ce guide vous ont donné une compréhension approfondie de ce précieux arbre de transmission.
Pour tous vos besoins en fabrication d’arbres à cames, contactez dès maintenant KDM.
Autres Ressources :
Vilebrequin – Source : KDM
Arbre à cames – Source : Wikipedia
Comment fonctionne l’arbre à cames – Source : HowStuffWork
Qu’est-ce qu’un arbre à cames et comment cela fonctionne – Source : Foundry Group
Arbre à cames contre vilebrequin – Source : The Handy Man