L’arbre à cames
Appelé aussi arbre de distribution, l’arbre à cames commande l’ouverture des soupapes. Il est composé d’une pièce de métal longiligne entraîné par une roue dentée et il y a une ou deux cames par soupape dépendamment du type de moteur. Ils se divisent en trois types principaux :
- 1- Arbre à cames latérales (position dans le carter),
- 2- Arbre à cames en tête (position dans la culasse)
- 3- Double arbre à cames en tête (un pour les soupapes d’admission et l’autre pour les soupapes d’échappement).
Dans les commandes desmodromiques (ouverture et fermeture des soupapes commandées mécaniquement par des cames ou excentriques), on retrouve un dispositif qui permet d’éviter l’affolement des ressorts en cas de sur-régime, mais ce système plus coûteux n’est pas pour les voitures de grande série. Ce système fut utilisé en F1 pendant un certain temps mais il est maintenant insuffisant en raison de l’affolement des ressorts (on utilise maintenant un système à air comprimé).
Le double arbre à cames en tête et plus ont l’avantage d’éliminer des éléments susceptibles de fléchir, comme les tiges et les culbuteurs, de réduire les forces d’inertie dues aux masses en mouvement alternatif et de permettre une meilleure disposition des soupapes avec des chambres de combustion ramassées. Il est fréquent d’y retrouver des pignons pour la commande de la pompe à l’huile et du distributeur, et une came spéciale pour la commande de la pompe à essence mécanique.
De par la forme de la came, l'ouverture de la soupape se fait de manière progressive :
La came C’est la partie la plus délicate dans la conception d’un arbre à cames car son profil détermine le mouvement d’ouverture et de fermeture, la durée d’ouverture et la levée des soupapes. Le profil de la came est normalement différent pour les soupapes d’admission et d’échappement car les lois que doivent suivre ces deux pièces sont différentes.
Le profile de la came se compose de trois parties :1- La zone de repos qui est un arc de cercle auquel correspond la fermeture de la soupape,
2- Un arc de cercle de rayon plus petit qui correspond à la zone d’ouverture maximale de la soupape et
3- Deux segments rectilignes ou curvilignes, tangents aux deux cercles et correspondant respectivement à la levée et au retour de la soupape.
