La distribution, arbre à cames, soupapes et commandes, types !

Les divers modes d'entraînements des arbres à cames.
* + Guide de remplacement facile de la courroie de distribution *
Au cours de son développement, le moteur à 4 temps à distribution par soupapes a connu plusieurs types de dispositions de celles-ci et d'entraînement du ou des arbres à cames.
Les différents moyens les plus courants sont détaillés ci-dessous il est intéressant de noter que le Ø du pignon de l'arbre à cames est toujours 2 fois le Ø du pignon du vilebrequin car il tourne à mi-vitesse.
Dans le cas d'entraînement par pignons (le plus grand généralement en Céloron pour une atténuation du bruit) il est bon de se rappeler que le pignon de l'arbre à cames tourne toujours dans le sens inverse du sens de rotation du moteur sauf, cas particulier par exemple des RENAULT 4 CV et Dauphine qui ont un entraînement par pignons et dont l'arbre à cames tourne dans le même sens que le moteur car il s'agit en fait, d'une "cascade" de pignons, le pignon Céloron étant placé entre les 2 pignons principaux.
Dans le cas de transmissions par chaînes ou courroies il tourne toujours dans le sens de rotation du moteur.
NB : Les transmissions par courroies synchrones se sont actuellement généralisées et s'il faut leurs reconnaître des qualités de silence de fonctionnement, un prix de revient peu élevé et une relative simplicité de montage il est conseillé de les remplacer régulièrement car leur rupture sont souvent la cause de dégâts très importants sur nos moteurs modernes qui voient souvent une fameuse salade de pistons/soupapes généralement très indigeste pour le porte-feuille.
Le calage (synchronisation des mouvements) dans tous les cas est une opération à effectuer avec grand soin et précision. Il est plus ou moins étrange que les mécanos d'aujourd"hui (garagistes) ne soient jamais prêts à remplacer cette pièce sortie tout droit des enfers !
Il est certain que les mécaniques "modernes", n'encouragent vraiment pas le travail, c'est du "Monté à vie", simplement par manque de courage, de concurrence, de gains faciles et de conscience professionnelle de ceux qui se permettent de vendre des véhicules neufs et soi-disant en assurer l'entretien !!
C'est tout bonnement impossible car le client n'acceptera jamais le montant d'une facture pour le remplacement d'une pièce qui lui semble inutile puisque son véhicule fonctionne bien ! Je serais surpris de voir le nombre de véhicules, mis au rebut pour une simple rupture de courroie synchrone, c'est effarant, car avec un entretien régulier, ce même véhicule ferait le double de sa vie, voire le triple mais ??? Mais c'est anéantir notre société de gaspillage, rassurez-vous nous sommes enfin au bout de cette honte !!!

Entraînement par pignons de l'arbre à cames latéral de la «WILLYS MB»
(4 cylindres en ligne)
Entraînement par chaîne & pignons, de l'arbre à cames en tête de la «HILLMAN IMP»
(4 cylindres en ligne)
Entraînement par courroies synchrones des 2 arbres à cames de la «SUBARU 1800L»
(4 cylindres à plat).
Bon, c'est pas tout ça mais voici quelques conseils pour la remplacer anticipativement cette si prisée courroie synchrone et en définitive si coûteuse !!!
  • Si la courroie est toujours en place, il n'y a pas de difficultés particulières, il suffira d'aligner tous les repères après dépose des divers caches, à noter, parfois le repérage (blocage) se fait à l'aide de piges ou autres cales, se référer au manuel de réparation !
  • Si la courroie est rompue il y a certainement de gros dégâts au moteur, soupapes tordues, guides fêlés, culbuteurs cassés (linguets), pistons abîmés, arbres à cames brisés et/ou les paliers oui, de très gros dégâts en perspective, par contre, certains moteurs par exemple comme la Subaru Série L 1800, possède des dégagements dans les pistons ce qui sauve le moteur en cas de rupture, seules les courroies (2, c'est un flat four donc 2 ACT) seront à changer !
  • Tourner le moteur dans son sens de rotation pour amener les repères en ligne, le brin menant tendu, le brin mené (souvent côté roulement galet tendeur) flottant !
  • Les repères alignés il est bon d'engager le rapport de boîte le plus élevé et bien serrer le frein à main, cela empêchera le moteur de tourner le temps de l'échange des courroies !
  • Vérifier l'absence de fuite d'huile par les divers éléments, joints SPI vilebrequin - arbres à cames et autres !
  • Nettoyer soigneusement l'environnement, les courroies ont besoin de propreté et d'absence d'huile ou autre liquide de refroidissement !
  • Si la pompe à eau est entraînée par cette courroie synchrone, je conseille vivement son remplacement, le prix supplémentaire de cette élément sera toujours bien dérisoire comparé à le remise en état après une casse moteur et ce sera l'occasion de changer le liquide de refroidissement par un produit de qualité (surtout pas d'eau même à la bonne saison) !
  • Remplacer les roulements guides et tendeurs le cas échéant, ils sont souvent fournis avec le kit !
  • Déposer l'ancienne courroie et reposer la nouvelle après détente du mécanisme en déplaçant le roulement tendeur dans sa lumière, pousser pour détendre et bloquer dans cette position !
  • Veiller à ce que le côté menant soit djà tendu, le "mou" du côté du tendeur, vérifier le bon alignement des repères et lâcher le tendeur en déserrant puis resserrant la vis de celui-ci !
  • Il existe des outils pour mesurer la tension de la courroie synchrone, je ne m'en suis jamais pratiquement servi, simplement je vérifie lors du contrôle final, la rotation entre le pouce et l'index de la courroie au milieu de la partie la plus longue entre les deux points du brin mené, généralement situé à mi-distance entre le pignon de l'arbre à cames et le roulement du galet tendeur sans forcer, je dois juste pouvoir effectuer un quart de tour, aussi simple !!
  • Replacer le levier de vitesses au point mort, tourner le moteur à la main dans son sens de rotation de deux tours après avoir désserré et resserré de nouveau le galet tendeur tout en tournant toujours lentement le moteur dans son sens de rotation, et là, j'insiste, sans surtout revenir en arrière !
  • Revérifier une dernière fois le bon alignement des repères, le bon serrage du galet tendeur, remonter les accessoires et démarrer le moteur, laisser chauffer, vérifier le niveau de liquide de refroidisserment si la pompe a été changée et il ne restera plus qu'à vérifier le point d'allumage, le cas échéant le point d'injection !
Une bonne précaution : Profitez de cette opération pour remplacer les courroies d'accessoires et notez bien la date et le kilométrage de l'opération que vous venez d'effectuer et encore un bon conseil, achetez une courroie de la meilleure des qualités, les prix sont parfois du simple au double, importe peu, et n'oubliez pas, remplacez là AVANT les prescriptions du constructeur et pourquoi ne pas régler vos soupapes si pas commandées par poussoirs hydrauliques ?
Dernier rappel : Les conditions de conduite ne sont pas prises en compte dans l'évaluation de la durée de vie de ce genre de commande (fragile) de distribution et rappelez-vous, les rétrogradages à hautes vitesses, imposent un terrible effort à votre distribution par effet d'inertie et de montée en régime trop rapide et ce sont parfois des comportements de conduite dite "sportive" qui se paient cash, à bon entendeur, votre serviteur, Bill !
La soupape, cette inconnue.

La soupape, organe à priori très simple est en réalité très complexe, elle est en effet soumise à d'énormes contraintes thermiques et mécaniques.
Les soupapes "classiques" sont fabriquées à base d'alliages très durs souvent au nickel/chrome si destinées à un moteur peu sollicité avec cordon de stellite sur la portée du siège (alliage à base de cobalt et de chrome) elles sont également soumises à des traitements thermiques spéciaux comme par exemple le chromage ou la nitruration douce sur les portées, toujours afin d'en augmenter la dureté. D'autres traitement de plus en plus pointus sont maintenant appliqués lors de la fabrication des soupapes toujours dans le but d'en augmenter la résistance et la dureté surtout depuis l'emploi de carburant sans plomb, idem pour les sièges dans la culasse. Sans oublier les soupapes creuses contenant du sodium liquide ou des sels de lithium et de potassium pour améliorer les échanges thermiques donc le refroidissement de la soupape, voir la vue en coupe de ce type particulier ci-contre à droite.
Il est donc exclu d'envisager une fabrication artisanale mais par contre, ce qui se pratique lors de la révision d'un moteur ancien dont les pièces sont devenues introuvables, c'est la mise à la taille d'une soupape neuve existante, provenant d'un autre moteur plus moderne et dont la taille est fort approchante, quitte à modifier guides et sièges dans la culasse.


Soupape creuse au sodium.

Les divers modes de distribution par soupapes appliquées au moteur à quatre temps à travers les âges.

Un seul arbre à cames latéral
avec soupapes latérales
Deux arbres à cames latéral
avec soupapes latérales
Un seul arbre à cames latéral
avec soupapes en tête, tiges et culbuteurs
Un seul arbre à cames latéral
avec soupapes d'échappement latérales
et soupapes d'admission culbutées
Un seul arbre à cames
en tête
Un seul arbre à cames
en tête avec culbuteurs et soupapes en V
Un seul arbre à cames
en tête avec culbuteurs à doigts
Deux arbres à cames en tête
avec soupapes en V
"Twin Cam"

Le moteur à 4 temps ! La distribution, explications ! Le diagramme circulaire de la distribution, explications ! Remplacement d'un joint de culasse !
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