Arbre à cames

Qu'est-ce qu'un arbre à cames moteur ?

L'arbre à cames moteur est une pièce mécanique des camions et autocars qui détermine le moment d'ouverture et de fermeture des soupapes. Grâce à ses profils de cames, il transforme le mouvement de rotation en mouvement de poussée. Il occupe une place centrale dans la distribution du moteur et coordonne l'admission de l'air dans le cylindre avec l'évacuation des gaz d'échappement. Sur le terrain, cette pièce est aussi appelée « arbre de distribution ». Avec le temps, les surfaces qui s'usent le plus sont les profils de cames au contact des poussoirs de soupapes, ainsi que le corps de l'arbre au contact des paliers. Lorsque les cames perdent de la matière, la levée des soupapes diminue, ce qui se traduit par une perte de puissance, un ralenti irrégulier et un bruit de soupapes.

Comment fonctionne un arbre à cames moteur et quelles pièces comprend-il ?

La rotation du vilebrequin est transmise à l'arbre à cames par le pignon de distribution, la chaîne ou la courroie. L'arbre commande ensuite le mécanisme des soupapes selon cette rotation. Les pièces suivantes fonctionnent ensemble dans l'ensemble arbre à cames.

Arbre à cames : Arbre principal portant un profil de came pour chaque cylindre, qui transmet la rotation.
Profils de cames : Surfaces incurvées de l'arbre qui poussent les poussoirs de soupapes et fixent le moment et la durée de l'ouverture.
Pignon, chaîne ou courroie de distribution : Transmet la rotation du vilebrequin à l'arbre à cames dans le bon rapport et empêche le décalage de la distribution.
Paliers et coussinets : Surfaces qui permettent à l'arbre de tourner sans à-coups sur un film d'huile dans le bloc moteur.
Couvercle, bouchon et joints : Éléments qui ferment les extrémités de l'arbre et la zone du couvercle contre les fuites d'huile.
Capteur de position et fixations : Pièces qui informent le calculateur moteur de la position angulaire de l'arbre et assurent son maintien.

Les différents types d'arbre à cames moteur

Arbre à cames complet : Profils de cames, paliers et pignon livrés ensemble, à privilégier lorsque plusieurs cames ou l'arbre sont usés.
Jeu de cames : Utilisé lorsque l'arbre est en bon état, pour remplacer uniquement les cames et les parties associées.
Arbre à cames à surface renforcée : Cames dont la surface a été traitée contre l'usure, recommandées pour les moteurs soumis à de fortes charges et à une utilisation intensive.
Arbre conforme au dessin d'origine : Correspondance exacte de la pièce démontée, de type standard adapté au moteur.

Comment choisir le bon arbre à cames moteur ?

Le bon choix repose sur l'examen conjoint des repères relevés sur la pièce démontée, du type de moteur et du calage des cames. Chez des marques telles que Mercedes-Benz, MAN, Scania, Volvo et DAF, des configurations différentes peuvent exister au sein d'une même série de modèles, il est donc erroné de choisir uniquement d'après le nom du modèle. Avant le démontage, il faut relever le type de moteur et la configuration du système, puis comparer l'ordre des cames, les repères de distribution et la surface des paliers de l'ancienne pièce avec la nouvelle.

Critère	Points à vérifier	Pourquoi c'est important
Type de moteur	Disposition des cylindres et structure des soupapes	Le calage des cames varie selon le type, une mauvaise pièce fausse la distribution
Référence de l'ancienne pièce	Repères de cames et de pignons de l'arbre démonté	Le sens de rotation et l'ordre des cames doivent rester identiques à l'ancienne pièce
Surface des cames	Rayures, piqûres et traces d'usure	La perte de matière réduit la levée des soupapes et décale la distribution
Paliers et surface de l'arbre	Rayures dans le palier, ovalisation de l'arbre	Un palier détérioré fait vibrer l'arbre à cames
Pignon et éléments d'entraînement	État des pignons, de la chaîne ou de la courroie	Un jeu dans la transmission peut décaler la distribution
Capteur et support de position	Intégrité du repère et de la connexion du capteur	Une position erronée entraîne un mauvais fonctionnement du calculateur moteur

Points d'attention pour le montage et l'entretien

Repères de distribution : Les repères des pignons du vilebrequin et de l'arbre à cames doivent être alignés avant la pose.
Lubrification : Les paliers et les profils de cames doivent être enduits d'huile moteur avant le montage, sans jamais monter à sec.
Chapeaux de paliers : Les chapeaux doivent être serrés dans l'ordre et au couple prescrits par le constructeur, car un serrage lâche provoque fuites et vibrations.
Joint et joint spi : Le joint de couvercle et le joint spi d'arbre doivent être remplacés, un ancien joint ne doit jamais être réutilisé.
Tension de la chaîne ou de la courroie : La tension de l'élément d'entraînement doit être contrôlée, une chaîne détendue décale la distribution.
Vidange : L'huile et le filtre doivent être changés régulièrement, car une huile encrassée accélère l'usure des paliers et des cames.

Pannes courantes et solutions

Bruit de soupapes et cliquetis : Usure des profils de cames ou dérive du jeu aux soupapes ; contrôler l'arbre à cames et remplacer la came ou l'arbre usé.
Perte de puissance : Décalage de la distribution ou baisse de la hauteur des cames ; vérifier les repères, retendre l'élément d'entraînement ou remplacer l'arbre à cames.
Ralenti instable : Rayure du palier ou vibrations ; examiner la surface du palier et remplacer le coussinet et le palier usés.
Fuite d'huile : Usure du joint de couvercle ou du joint spi ; remplacer le joint et le joint spi, puis nettoyer les surfaces.
Voyant de défaut : Défaut du capteur de position ou décalage de distribution ; contrôler la connexion du capteur et l'alignement des pignons.

Questions fréquentes

Quand faut-il remplacer l'arbre à cames moteur ?

Un remplacement doit être envisagé en cas d'usure nette des profils de cames, d'augmentation du bruit des soupapes, de perte de puissance ou de décalage de la distribution. Avant de décider, les paliers et les éléments d'entraînement doivent aussi être examinés.

L'arbre de distribution et l'arbre à cames sont-ils la même pièce ?

Oui, sur le terrain, les deux appellations désignent le même composant. Pour trouver la bonne pièce, le type de moteur et l'ordre des cames de l'arbre démonté doivent servir de référence.

Faut-il régler les soupapes après le remplacement de l'arbre à cames ?

Un contrôle du jeu aux soupapes peut être nécessaire après le remplacement. Le réglage varie selon le type de moteur, il faut donc suivre les consignes du constructeur.

Peut-on monter un arbre à cames provenant d'un autre moteur ?

Si les profils de cames et l'ordre des pignons ne sont pas compatibles, la distribution est faussée et le moteur peut subir de graves dommages. Avant le montage, les repères de la pièce démontée et le type de moteur doivent être vérifiés ensemble.

Quelles autres pièces faut-il remplacer lors du changement de l'arbre à cames ?

Le joint de couvercle, le joint spi, les coussinets de paliers ainsi que la chaîne ou la courroie sont des pièces recommandées au même moment. Si les anciennes pièces sont conservées, l'usure peut rapidement se transmettre au nouvel arbre.