Pièces d'arbre à cames Perkins : le profil des lobes et le type de poussoir doivent correspondre

Un arbre à cames peut entrer parfaitement dans les alésages de palier d’origine et son pignon peut engrener correctement avec celui du vilebrequin — tout en étant malgré cela le mauvais arbre à cames.

La correspondance d’un arbre à cames comporte deux dimensions distinctes. Physiquement, l’arbre doit être correctement supporté, lubrifié et positionné. Cinématiquement, il doit fonctionner avec les poussoirs et le système de distribution afin de produire la relation de phase prévue.

Une erreur dans l’une ou l’autre de ces dimensions peut provoquer du bruit dans la distribution, une usure prématurée ou un calage incorrect des soupapes. Sur les moteurs où l’entraînement du système de carburant partage une partie de la même chaîne cinématique, l’erreur peut également affecter l’entraînement ou le calage du système de carburant.

Une même série de moteurs peut utiliser plusieurs versions officielles d’arbre à cames

Un modèle de moteur identifie une plateforme générale, mais ne détermine pas une version précise d’arbre à cames.

Une même série de moteurs peut utiliser plusieurs versions officielles de service avec des profils de cames, des éléments d’entraînement ou des détails de positionnement différents. Ces différences peuvent être liées à la configuration du moteur, à la conception du système de carburant, au stade de production ou à l’application. Sans la Build List et les données officielles de pièces, elles ne doivent toutefois pas être attribuées automatiquement à une puissance nominale ou à un niveau d’émissions précis.

Certains arbres à cames font plus que commander les soupapes d’admission et d’échappement. Selon la conception du moteur, un excentrique peut entraîner une Lift Pump mécanique à membrane, tandis que les systèmes à pompe unitaire ou pompe-injecteur peuvent utiliser des cames dédiées de l’arbre à cames comme partie de l’entraînement du système de carburant.

Une pompe d’injection centrale fonctionne différemment. Elle est normalement entraînée depuis le vilebrequin par un train d’engrenages de distribution, une chaîne ou une courroie crantée pouvant également entraîner l’arbre à cames. Il est incorrect de décrire toutes les pompes d’injection centrales comme étant entraînées directement par une came.

La relation réelle d’entraînement doit être confirmée à partir de la conception du moteur.

Deux arbres à cames peuvent avoir une longueur totale, un nombre de tourillons et une apparence extérieure similaires tout en utilisant des profils de cames différents. La ressemblance visuelle n’est pas une méthode fiable de sélection. Une identification précise nécessite le Engine Serial Number complet, la Build List et les marquages officiels de l’ancien composant.

L’arbre à cames définit l’entrée du mouvement, mais l’ensemble de la distribution détermine le mouvement réel des soupapes

La différence de hauteur entre le nez de came et le cercle de base fournit des informations utiles sur la levée, mais ne décrit pas le profil complet de la came.

Deux cames peuvent avoir une hauteur maximale similaire tout en utilisant des rampes d’ouverture, des rayons de nez ou des durées différents. Le mouvement des soupapes qui en résulte peut donc être différent.

La levée de came n’est pas non plus toujours égale à la levée finale de la soupape. Dans les systèmes utilisant des poussoirs, des tiges de culbuteur et des culbuteurs, le mouvement final est influencé par la géométrie des culbuteurs, le jeu aux soupapes et l’état de chaque composant de la chaîne cinématique.

Le mouvement réel de la soupape est donc produit par l’ensemble complet de la distribution.

Mesurer uniquement le point le plus élevé de la came, sans contrôler le cercle de base, le profil complet, l’état du poussoir et le jeu aux soupapes, ne prouve pas que le mouvement d’origine des soupapes ait été restauré.

Bagues d’arbre à cames : la position d’alimentation en huile et le jeu après installation doivent être confirmés ensemble

L’arbre à cames tourne sur ses tourillons dans le bloc moteur ou dans des bagues montées.

Sur les conceptions utilisant des bagues d’arbre à cames alimentées sous pression, le trou ou la rainure d’huile de la bague doit être correctement raccordé à la galerie d’huile du bloc moteur. Des positions de bague différentes peuvent utiliser des références, des configurations de trous d’huile ou des conceptions de rainures différentes. Une même bague peut également nécessiter une orientation différente après installation selon sa position.

La nécessité d’un outil d’installation spécifique et la position angulaire correcte du trou d’huile doivent être déterminées à partir des informations de service du moteur concerné. Une position de trou d’huile couramment utilisée sur un autre moteur ne doit pas être transposée à l’application Perkins actuelle.

Le montage serré peut également modifier le diamètre intérieur final, la circularité ou l’alignement de la bague. Le serrage par interférence, l’accumulation des tolérances et le déplacement ou soulèvement de matière pendant l’installation peuvent tous modifier le jeu de fonctionnement réel.

Le diamètre intérieur mesuré à l’état libre avant installation ne remplace donc pas la mesure après montage. Sur les moteurs concernés, l’alésage de la bague, le jeu avec le tourillon et l’alignement doivent être contrôlés après installation.

Les poussoirs à face plane et les poussoirs à rouleau utilisent des principes de contact différents

Les poussoirs coulissants à face plane et les poussoirs à rouleau sont deux conceptions courantes de distribution, même si d’autres systèmes de transmission du mouvement peuvent également être utilisés.

Leurs principes de contact et de guidage sont fondamentalement différents, et ils ne doivent pas être interchangés simplement parce que leurs dimensions d’installation semblent similaires.

Dans de nombreux systèmes à poussoirs plats, la came présente une très légère conicité transversale. La face du poussoir peut également être légèrement bombée, tandis que l’alésage du poussoir peut être décalé par rapport au centre de la came. Ensemble, ces caractéristiques favorisent une rotation lente du poussoir et répartissent l’usure sur la surface de travail.

La conicité, le bombé et le décalage exacts sont des paramètres de conception propres au moteur concerné et ne doivent pas recevoir une valeur universelle.

Un poussoir à rouleau fonctionne différemment. Le rouleau tourne autour de son propre axe et suit la came par contact roulant. Un guide, une goupille anti-rotation, une rainure de clavette ou un mécanisme similaire limite la rotation du corps du poussoir dans son alésage afin que l’axe du rouleau reste correctement aligné avec la came.

Le guide n’empêche pas le rouleau lui-même de tourner.

Sans approbation explicite du fabricant du moteur ou du système de distribution, les systèmes à poussoirs plats et à rouleaux ne doivent pas être substitués l’un à l’autre. Leurs profils de cames, leurs géométries de contact et leurs dispositifs de guidage reposent sur des logiques de conception différentes.

La réutilisation des poussoirs dépend également du fait que l’arbre à cames d’origine ou un arbre neuf soit installé.

Si l’arbre à cames d’origine et ses poussoirs plats d’origine ont été inspectés, jugés aptes à poursuivre leur service et approuvés pour remontage, chaque poussoir doit retrouver la position de came avec laquelle il fonctionnait à l’origine.

Lorsqu’un arbre à cames neuf est installé, les poussoirs coulissants tels que les poussoirs plats doivent normalement être remplacés conformément à la procédure de service applicable. Remettre un ancien poussoir à sa position de cylindre d’origine ne suffit pas à justifier son utilisation avec un arbre à cames neuf, car sa surface de contact s’est déjà usée selon le profil de l’ancienne came.

La possibilité de réutiliser un poussoir à rouleau doit être déterminée d’après l’état de son rouleau, de son roulement et de son mécanisme de guidage.

Une rotation correcte ne prouve pas un positionnement axial correct

L’arbre à cames ne doit pas seulement tourner ; il doit également être maintenu dans une position axiale définie.

Une plaque de butée, une bride, une face de butée ou une autre structure de positionnement contrôle le jeu axial de l’arbre à cames. Un jeu axial excessif peut permettre à l’arbre de se déplacer vers l’avant et l’arrière pendant le fonctionnement, affectant l’engrènement des pignons et la position de contact des poussoirs. Un jeu axial insuffisant peut provoquer un grippage, un échauffement ou une usure des surfaces de butée.

Après confirmation de la longueur totale de l’arbre et des dimensions des tourillons, le processus de réparation doit également vérifier :

• l’emplacement des surfaces de référence axiales ;
• si le composant de butée est inclus ;
• l’état des surfaces de butée ;
• le jeu axial réel après assemblage.

Un arbre à cames nu et un arbre à cames fourni avec un pignon peuvent ne pas inclure les mêmes composants de butée ou de positionnement. Le titre du devis ne définit pas la nomenclature complète.

Les repères de distribution ne constituent qu’une partie de la relation de calage

Les rainures de clavette de l’arbre à cames, les pions de positionnement, le déport du pignon et la relation officielle entre arbre à cames et pignon déterminent tous la phase réelle de l’arbre à cames par rapport au vilebrequin.

Une mauvaise version d’arbre à cames ou de pignon peut s’assembler mécaniquement et même sembler correctement alignée sur les repères visibles de distribution, tout en produisant un calage des soupapes différent de la conception d’origine.

Lorsque le même train d’engrenages de distribution entraîne également une pompe d’injection centrale, le calage de la pompe doit être confirmé séparément du calage de l’arbre à cames.

La procédure applicable peut exiger la vérification de la position de blocage de la pompe d’injection, de l’indexation du pignon de pompe, du point mort haut compression du cylindre numéro un ainsi que du jeu d’engrènement ou de la méthode d’installation des pignons spécifiés.

L’alignement correct des repères de distribution de l’arbre à cames ne prouve pas automatiquement que le calage d’injection soit également correct.

Le bruit de la distribution et la faible pression d’huile suivent des voies de diagnostic distinctes

Le bruit de la distribution, un jeu aux soupapes anormal ou une modification des performances du moteur peuvent provenir de la came, du poussoir, de la tige de culbuteur, du culbuteur, du ressort de soupape ou, sur les moteurs entraînés par chaîne ou courroie crantée, de l’état des éléments de tension et de guidage.

Le bruit seul ne prouve pas que l’arbre à cames lui-même soit défaillant.

Une faible pression d’huile relève d’un diagnostic distinct du système de lubrification. Elle ne doit pas être expliquée par une fatigue des ressorts de soupapes ou des problèmes de tendeur de distribution.

Un jeu excessif au niveau des tourillons ou des bagues d’arbre à cames peut constituer une voie de fuite interne d’huile, mais une valeur de pression faible ne permet pas d’identifier l’arbre à cames comme le composant défaillant.

Pendant le démontage, les directions d’inspection utiles comprennent :

• si les trous d’huile des bagues ou les galeries du bloc moteur sont obstrués ;
• si le lubrifiant contient des particules abrasives ou des débris d’usinage ;
• si le lubrifiant d’assemblage requis a été utilisé ;
• si le positionnement axial ou l’engrènement des pignons crée une résistance anormale.

L’emplacement des dommages peut aider à déterminer où la lubrification, le contact ou le positionnement ont commencé à devenir incontrôlés. Il ne doit pas conduire automatiquement à la conclusion unique que seul l’arbre à cames doit être remplacé.

Comparaison des arbres à cames neufs, remanufacturés et rectifiés

La rectification d’un arbre à cames peut restaurer ou modifier le profil d’une came en usinant ses flancs et son cercle de base.

Certains procédés réduisent le diamètre du cercle de base. Cela peut affecter le jeu aux soupapes, la position du poussoir ou la géométrie des tiges de culbuteur et des culbuteurs. Rectifier un arbre à cames ne consiste donc pas simplement à produire une came d’apparence neuve.

D’autres méthodes officielles de réparation peuvent ajouter du matériau sur la came avant de la réusiner et de restaurer l’état de surface requis. Tous les arbres à cames rectifiés ne suivent pas le même procédé.

Les cames utilisent normalement une couche de travail durcie ou traitée en surface, mais une rectification ne détruit pas automatiquement cette couche dans tous les cas.

Les bonnes questions sont :

• quel matériau est utilisé pour l’arbre à cames ;
• quelle quantité de matière a été enlevée ou restaurée ;
• quelle est la dureté finale de surface ;
• si un procédé de renforcement de surface ou un traitement thermique compatible avec le matériau de l’arbre à cames, sa méthode de fabrication d’origine et la spécification de réparation a été réalisé.

Pour les moteurs industriels et les groupes électrogènes destinés à fonctionner selon la calibration d’origine, l’acheteur doit confirmer qu’un arbre à cames remanufacturé ou rectifié restaure ou maintient le profil des cames, la relation du cercle de base, les dimensions des tourillons et la dureté de surface exigés par la spécification de service d’origine.

Une rectification orientée performances et non vérifiée ne doit pas être considérée comme un arbre à cames de remplacement standard.

Alignez le périmètre du devis avant de comparer les prix

Un devis « camshaft » peut couvrir uniquement un arbre nu, sans bagues, poussoirs ni pignon de distribution. Un autre devis peut couvrir un ensemble de réparation plus large.

Avant de comparer les prix, confirmez :

• si le devis concerne un seul arbre à cames nu ou un kit ;
• si les bagues d’arbre à cames sont incluses, avec la référence et la forme du trou ou de la rainure d’huile clairement identifiées pour chaque position ;
• si le type de poussoir correspond au profil des cames ;
• si les composants de butée et de positionnement sont inclus ;
• si le pignon de distribution ou le pignon de chaîne est fourni.

Un périmètre de fourniture mal défini peut laisser manquer des pièces supplémentaires même lorsque la version de l’arbre à cames elle-même est correcte.

Informations nécessaires pour définir la version de l’arbre à cames

Les éléments utiles comprennent :

• le modèle complet du moteur, le Engine Serial Number et la Build List ;
• la référence officielle de l’ancien arbre à cames, les marques de fonderie, marques de forge, numéros frappés et autres identifiants lisibles ;
• des photographies de l’arbre à cames complet, des différentes cames, des tourillons, de l’extrémité du pignon et des surfaces de butée ;
• la confirmation du type de poussoir ;
• des photographies de toute structure d’entraînement associée au système de carburant lorsque l’arbre à cames participe à cet entraînement ;
• les constatations physiques issues du démontage, notamment l’usure des tourillons, l’état de contact des poussoirs et l’alignement des trous d’huile des bagues d’arbre à cames.

Lorsque ces informations sont incomplètes, le fournisseur peut uniquement fournir une référence budgétaire plutôt qu’une confirmation de commande définitive.

Le rôle de ZEB Power dans ce type d’achat n’est pas de diagnostiquer toute la distribution à partir des symptômes. Il consiste à organiser l’identité du moteur, la version officielle de l’arbre à cames, le type de poussoir et la structure de positionnement axial en un périmètre de fourniture pouvant être comparé avec précision.

La conformité du profil des cames, du jeu des bagues après installation et de la phase de distribution doit toujours être établie à partir des mesures et des informations de service applicables.

Questions fréquemment posées

Les poussoirs à face plane et à rouleau peuvent-ils être interchangés ?

Pas simplement parce que leurs dimensions de montage sont similaires. Leur conception de profil de came, leur méthode de contact et leur logique de guidage présentent des différences fondamentales. Une combinaison incorrecte peut produire un mouvement anormal des soupapes, une charge sur les bords ou des dommages aux composants.

Les anciens poussoirs peuvent-ils être utilisés avec un arbre à cames neuf ?

Lorsqu’un arbre à cames neuf est installé, les poussoirs plats et autres poussoirs coulissants doivent normalement être remplacés conformément à la procédure de service applicable.

Lorsque l’arbre à cames d’origine et les poussoirs d’origine sont remontés, qu’ils ont tous passé les contrôles et que la procédure de service permet leur réutilisation, chaque poussoir doit revenir sur sa came d’origine.

La possibilité de réutiliser les poussoirs à rouleau dépend de l’état mesuré du rouleau, du roulement et du mécanisme de guidage.

Des repères de distribution corrects sur l’arbre à cames prouvent-ils que tout le calage est correct ?

Pas nécessairement.

Si le même train d’engrenages de distribution entraîne également une pompe d’injection centrale, la position de blocage de la pompe, l’indexation de son pignon et le point mort haut compression du cylindre numéro un doivent être confirmés séparément conformément à la procédure de service.

Une faible pression d’huile prouve-t-elle que l’arbre à cames est usé ?

Non.

Une faible pression d’huile nécessite de contrôler l’état de l’huile, la pompe à huile, le système d’aspiration, la soupape de décharge, les jeux des coussinets et l’ensemble du système de lubrification. Un jeu excessif des bagues d’arbre à cames peut constituer une voie de fuite interne, mais la valeur de pression seule ne peut pas prouver une défaillance de l’arbre à cames.

Un arbre à cames rectifié peut-il être utilisé dans un moteur industriel ?

Cela nécessite une évaluation attentive.

Confirmez que la rectification restaure ou maintient le profil des cames, la relation du cercle de base, les dimensions des tourillons et la dureté de surface exigés par la spécification de service d’origine, et que tout traitement de surface ou traitement thermique compatible nécessaire a été documenté.

Tous les arbres à cames rectifiés ne sont pas produits selon le même procédé.