Tiges de culbuteurs (tiges de poussée)

Les tiges de culbuteurs sont de fines tiges métalliques dont le rôle est de transmettre le mouvement de l'arbre à cames jusqu'aux soupapes dans une architecture de moteur particulière et de longue tradition. Elles existent à cause de l'emplacement de l'arbre à cames. Dans un moteur à soupapes en tête, les soupapes sont logées dans la culasse, au sommet du moteur, mais l'arbre à cames qui décide du moment d'ouverture de ces soupapes est monté bas dans le bloc-moteur, près du vilebrequin qui l'entraîne. Il faut bien franchir la distance considérable qui sépare les deux, et c'est la tige de culbuteur qui assure ce relais.

Le fonctionnement constitue une chaîne de pièces agissant les unes après les autres. Lorsque l'arbre à cames tourne, chaque came soulève un poussoir qui repose sur sa surface. Le poussoir repousse vers le haut l'extrémité inférieure de la tige. La tige, qui remonte par un conduit traversant le bloc et la culasse, transmet ce mouvement à un culbuteur pivotant au sommet du moteur. Le culbuteur appuie alors sur la queue de soupape, ouvrant celle-ci contre son ressort ; quand la came s'écarte, le ressort referme la soupape et toute la chaîne redescend en suivant le mouvement. Telle est l'architecture à soupapes en tête, ou OHV, distincte des conceptions qui placent l'arbre à cames dans la culasse.

L'attrait durable de l'architecture à tiges de culbuteurs tient à sa compacité et à sa simplicité. Comme seules les soupapes et les culbuteurs logent dans la culasse, tandis que l'arbre à cames unique reste dans le bloc, la culasse peut être réduite et le moteur d'ensemble remarquablement étroit et court pour sa cylindrée. C'est la raison pour laquelle cette architecture a dominé le V8 américain, où un moteur de forte cylindrée peut s'intégrer proprement entre les roues avant. L'arbre à cames unique placé bas, entraîné par une chaîne courte et robuste ou par des pignons, maintient aussi la distribution économique et mécaniquement simple par rapport aux solutions à plusieurs arbres à cames.

Le compromis apparaît à haut régime. La distribution à tiges de culbuteurs comporte davantage de masses mobiles et de maillons que celle à arbre à cames en tête, et à haut régime cette masse tend à fléchir, à rebondir et à provoquer l'affolement des soupapes, qui ne suivent alors plus fidèlement le profil de la came. Les moteurs à arbre à cames en tête, qui agissent bien plus directement sur les soupapes, montent généralement plus haut en régime et respirent plus librement, ce qui explique que la plupart des conceptions à haut régime et à quatre soupapes par cylindre aient abandonné les tiges de culbuteurs. Les ingénieurs ont néanmoins maintenu cette architecture compétitive grâce à des composants allégés, des poussoirs hydrauliques et une conception soignée.

Dans le panorama plus large des distributions, les tiges de culbuteurs occupent une extrémité d'un spectre qui passe par les architectures à simple et à double arbre à cames en tête. Elles restent prisées là où une délivrance large et coupleuse, des dimensions compactes et un faible coût importent davantage que le régime maximal. Loin d'être un simple vestige, le moteur à tiges de culbuteurs survit dans les gros V8 de performance précisément parce que son alliage de simplicité, d'encombrement réduit et de force à bas régime convient encore très bien à certaines applications.