Culbuteur (rocker arm)

Le culbuteur est un levier pivotant qui constitue l'un des derniers maillons de la chaîne de pièces chargées d'ouvrir les soupapes d'un moteur. Logé dans la culasse, il oscille sur un axe fixe : l'une de ses extrémités est entraînée par le mécanisme de commande des soupapes, l'autre appuie sur la queue d'une soupape. Son rôle est de convertir le mouvement fourni par l'arbre à cames en une ouverture et une fermeture précises des soupapes d'admission et d'échappement, qui permettent au moteur de respirer.

La manière dont le culbuteur reçoit son mouvement dépend de l'architecture du moteur. Dans un moteur à soupapes en tête commandées par tiges (OHV), où l'arbre à cames se trouve bas dans le bloc, une tige de culbuteur monte depuis un poussoir et soulève une extrémité du culbuteur, qui pivote et ouvre la soupape par son autre extrémité. Dans un moteur à arbre à cames en tête (OHC), l'arbre à cames est monté directement au-dessus des soupapes dans la culasse, et ses cames agissent sur le culbuteur sans tige intermédiaire, parfois par l'intermédiaire d'un galet pour réduire le frottement. Dans les deux cas, le culbuteur est la pièce qui appuie en définitive sur la queue de soupape et qui, lorsque la came s'efface, laisse le ressort de soupape refermer celle-ci.

L'une des propriétés les plus utiles du culbuteur est sa capacité à faire office de levier mécanique et donc à amplifier le mouvement. Comme l'axe partage le levier en deux côtés, les distances entre l'axe et chaque extrémité peuvent être rendues inégales, ce qui crée un rapport de démultiplication. Un agencement courant donne un rapport supérieur à un, de sorte qu'une levée de came donnée à l'entrée est amplifiée en une levée de soupape plus importante à la sortie. Les motoristes obtiennent ainsi l'ouverture de soupape voulue avec un profil de came plus modéré, et les préparateurs montent parfois des culbuteurs à rapport plus élevé pour augmenter la levée et améliorer le remplissage.

Le culbuteur fonctionne au sein d'un ensemble qui doit absorber de faibles variations dimensionnelles et l'usure. Le jeu entre le culbuteur et la queue de soupape, le jeu aux soupapes, doit être maintenu correctement : trop faible, la soupape risque de ne pas se refermer complètement ; trop important, la distribution devient bruyante et la soupape s'ouvre moins que prévu. De nombreux moteurs gèrent cela automatiquement grâce à des rattrapeurs de jeu hydrauliques, souvent intégrés aux culbuteurs ou à leurs axes, qui utilisent l'huile sous pression pour reprendre le jeu sans bruit et supprimer tout réglage manuel périodique. D'autres conservent des dispositifs mécaniques à vérifier et à caler aux intervalles d'entretien.

Les matériaux et la conception ont beaucoup évolué. Les culbuteurs traditionnels étaient emboutis dans l'acier ou en fonte, tandis que les moteurs modernes peuvent recourir à l'acier forgé, à l'aluminium ou à des modèles à galet qui réduisent le frottement et l'usure aux points de contact. Quelle que soit sa construction, le culbuteur reste une petite pièce déterminante, agissant de concert avec l'arbre à cames, les tiges de culbuteur le cas échéant, les ressorts et les soupapes, en accomplissant en silence des milliers de courses par minute pour que le moteur admette et expulse les gaz proprement.