Courroie de distribution : ce que tout conducteur devrait savoir

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Courroie de distribution

Le système de distribution des voitures est l’un de leurs principaux composants. Il assure non seulement le bon contrôle des éléments alimentant le moteur en carburant et évacuant les gaz d’échappement, mais aussi la synchronisation parfaite du système vilebrequin-piston avec le système de commande des soupapes. Un défaut de synchronisation peut entraîner une défaillance grave et coûteuse du système. Pour que la distribution fonctionne efficacement, tous les composants doivent fonctionner de manière fiable.

Types de distribution

De nos jours, les composants les plus couramment utilisés pour transférer la puissance du vilebrequin à la commande des soupapes sont les suivants :

  • courroies dentées,
  • chaînes,
  • pignons.

Les pignons sont bruyants, lourds et coûteux pour le constructeur, ce qui est considéré comme un inconvénient dans le cadre de la tendance actuelle à « alléger » les véhicules. En raison du frottement entre les roues, un tel système nécessite une lubrification constante. Son avantage est en revanche sa durabilité.

La chaîne de distribution est une solution fiable et durable. Sur certains moteurs, elle peut même tenir un kilométrage de 300 000 à 500 000 kilomètres. Pour un automobiliste lambda, cela signifie que les coûts de remplacement sont pratiquement nuls pendant toute la durée de vie du système. En revanche, elle est plus coûteuse pour le constructeur automobile que, par exemple, une courroie dentée.

La courroie dentée est une solution de compromis. Elle est peu coûteuse à produire, légère, silencieuse et ne nécessite aucune lubrification. La conception des courroies est constamment améliorée pour prolonger leur durée de vie.

Aujourd’hui, la majorité des moteurs modernes sont équipés d’une courroie dentée. On ne peut toutefois pas nier la proportion croissante de distributions réalisées au moyen d’une chaîne.

Composants de la distribution

La distribution ne se limite pas au vilebrequin, aux arbres à cames avec pignons ou aux composants de la transmission. Elle comprend également tous les composants supplémentaires qui travaillent avec le système, tels que :

  • les galets tendeurs,
  • les galets enrouleurs,
  • les pompes à eau
  • les pompes à injection,
  • les patins (dans les systèmes à chaîne), etc.

Un système contenant les composants ci-dessus est appelé une distribution.

Un exemple de distribution par courroie est présenté ci-dessous (Fig. 1).

Distribution par courroie
Fig. 1. Distribution par courroie (VW Polo 1.4 16V – AUA)
  1. courroie de distribution
  2. pignon du vilebrequin
  3. galet tendeur
  4. pompe à eau
  5. galet enrouleur
  6. pignon d’arbre à cames d’admission
  7. courroie d’entraînement de l’arbre à cames d’échappement
  8. pignon de l’arbre à cames d’échappement
  9. galet tendeur pour la courroie d’entraînement de l’arbre à cames d’échappement
  10. galet enrouleur

Composants de la distribution par courroie

Ci-dessous, un expert de ContiTech présente les différents composants de la distribution par courroie.

Courroie de distribution

La courroie de distribution est l’un des composants les plus importants de la distribution par courroie.. Sa tâche consiste non seulement à transmettre le mouvement du vilebrequin à l’arbre ou aux arbres à cames, mais aussi à entraîner d’autres composants tels que la pompe à eau ou la pompe à injection. Le fonctionnement de la courroie est en principe silencieux, régulier et fiable.

Les éléments constituant la courroie de distribution assurent une longévité et une fiabilité optimales. La figure 2 montre la structure de base d’une courroie.

Structure de la courroie de distribution
Fig. 2. Structure de la courroie de distribution
  1. dos de la courroie
  2. cordes en fibre de verre
  3. denture de la courroie
  4. Téflon ou tissu renforçant la denture

 

 

 

Le dos de la courroie est en caoutchouc synthétique. Ce matériau se caractérise par une très bonne élasticité. Il est également très glissant, de sorte qu’il n’y a pas de forte résistance (friction) au point de contact entre le dos de la courroie et, par exemple, le galet enrouleur ou tendeur. Le frottement génère en effet une quantité considérable de chaleur, qui peut même faire fondre la courroie ou le galet si le chemin de roulement de celui-ci est en plastique.

Malheureusement, le caoutchouc synthétique dont sont également constituées les dents de la courroie ne résiste pas aux produits chimiques, notamment ceux à base d’hydrocarbures (huiles, graisses, carburants, solvants, etc.) et aux silicones. Ces substances provoquent la dégradation de la courroie. Les composants de la courroie se désolidarisent alors et la courroie commence à « gonfler », ce qui réduit sa résistance. C’est pourquoi il ne faut en aucun cas recourir à des agents chimiques pour remédier aux « grincements de courroie ». Bien souvent, cela entraîne une panne grave du moteur et l’impossibilité de faire valoir la garantie.

Des cordes en fibre de verre sont incorporées à la courroie. Cela confère celle-ci une grande résistance à la traction (elle est pratiquement inextensible à la température de fonctionnement du moteur) et à la chaleur (aucun phénomène de dilatation thermique). Cela prévient le risque qu’elle saute ou se rompe, ce qui pourrait alors entraîner une détérioration des performances du moteur ou une panne.

Malheureusement, les cordes en fibre de verre présentent un inconvénient fondamental. Elles ne supportent pas un fléchissement trop important. Elles risquent alors de se rompre, ce qui réduit fortement leur résistance à la traction. Pour cette raison, il ne faut jamais sortir inutilement les courroies de distribution de leur emballage d’usine afin de ne pas les endommager par inadvertance. Si vous retirez la courroie de son emballage, n’essayez pas de l’y insérer à nouveau. Vous pourriez alors l’endommager. Si la courroie est constituée de cordes en fibre de verre, les fabricants y apposent un avertissement spécial, généralement en anglais et/ou en allemand, au dos de la courroie : « Ne pas plier » (« Nicht knicken », « Do not crimp »).

Un autre élément de la structure de la courroie est la denture. Comme mentionné précédemment, elle est généralement en caoutchouc synthétique. Elle ne se compose toutefois pas que de caoutchouc. Des additifs spéciaux y sont également incorporés. Il s’agit notamment de filtres UVA et UVB, d’additifs anti-âge et d’additifs pour améliorer la résistance à la température. La mission de la denture de la courroie est de transmettre les forces motrices du vilebrequin à tous les composants entraînés par la courroie de distribution.

On peut distinguer 3 profils (formes) de base de la denture (Fig. 3) :

  1. arrondi,
  2. trapézoïdal,
  3. curviligne modifié (STD).
Profils de la denture de la courroie de distribution
Fig. 3. Profils de la denture de la courroie de distribution 1. arrondi, 2. trapézoïdal, 3. STD

Sur certaines courroies, dont le profil des dents est trapézoïdal, on peut voir des rainures spéciales sur toute la longueur de la face de la dent. Elles servent à évacuer complètement l’air entre les dents lorsque le moteur tourne à haut et très haut régime. Cette solution permet un fonctionnement encore plus silencieux de la courroie et du système de distribution.

Le dernier composant de la courroie de distribution est un tissu spécial ou téflon, dont la denture est recouverte. Ce procédé vise à renforcer davantage la structure de la dent (la renforcer et la rigidifier) et à réduire le frottement entre la denture de la courroie et le pignon (téflon). Dans certains cas, le tissu est cousu ou superposé avant la vulcanisation.

Afin de solidariser de manière efficace et permanente tous les composants de la courroie, ceux-ci sont vulcanisés, c’est-à-dire soumis à un traitement thermique à une température et une pression spécifiques. Ce traitement augmente la résistance de la courroie, à la température ou à la rupture par exemple.

La plupart des fabricants placent également un autocollant spécial vulcanisé au dos de la courroie de distribution, où figurent généralement les données suivantes :

  1. Nom du fabricant,
  2. Référence de la pièce
  3. Pays de fabrication
  4. Avertissement « Ne pas plier »
  5. Date de fabrication

La figure 4 présente un exemple de marquage de courroie de distribution Continental ContiTech.

 

Marquages sur la courroie de distribution
Fig. 4. Marquages sur la courroie de distribution Continental ContiTech CT 909 : 1. Nom du fabricant, 2. Référence de la pièce, 3. Pays de fabrication, 4. Avertissement « Ne pas plier » en anglais et en allemand, 5. Date de fabrication au format « jjmmaaaa »

Pour les utilisateurs de voitures et les mécaniciens, la date de fabrication de la courroie est une information très importante. Selon les recommandations de la plupart des fabricants de courroies, la durée de conservation maximale des courroies (dans des conditions de stockage appropriées) ne doit pas dépasser 5 ans à compter de la date de fabrication. Une fois ce délai dépassé, la bande doit être mise au rebut. Il faut toutefois, comme indiqué précédemment, veiller à ne pas sortir les courroies de distribution de leur emballage afin de ne pas endommager les cordes en fibre de verre.

Où trouver la date limite d’utilisation de la courroie ? Des marquages spéciaux figurent sur les emballages des courroies et des kits de distribution de ContiTech, afin que le revendeur et l’acheteur sachent immédiatement si la courroie ou le kit en question peut encore être utilisé ou non. La figure 5 présente un exemple d’un tel marquage.

Marquage sur la boîte de la courroie de distribution
Fig. 5 : Marquage sur la boîte de la courroie de distribution Continental ContiTech CT909
  1. Référence de la pièce
  2. Date limite d’utilisation (Install ˂ à installer avant le …)
  3. Pays de fabrication
  4. Nombre de dents

Lors du choix d’une courroie de distribution, il est important de prendre en compte le modèle de voiture et le moteur pour lesquels elle est prévue, en tenant également compte, par exemple, de la période de fabrication du moteur ou du numéro de carrosserie. Il est conseillé d’utiliser les guides de sélection des courroies, disponibles sur papier ou sous forme électronique, par exemple en ligne sur le site web du fabricant.

Galet tendeur

Le galet tendeur ou tendeur est un élément indispensable du système de distribution. Il assure la bonne tension de la courroie de distribution, quel que soit le régime ou la charge du moteur. En outre, il a pour fonction d’amortir les vibrations de la courroie. C’est pourquoi il est souvent placé comme l’élément suivant derrière le vilebrequin et oriente la courroie vers la roue dentée la plus proche selon un angle précis afin qu’un nombre de dents optimal transmette le couple requis. Il existe deux types de tendeurs, en fonction de la méthode de tension :

Galet tendeur à réglage automatique : le tendeur maintient automatiquement la bonne tension de la courroie, au moyen d’un ressort ou d’un vérin hydraulique par exemple. Il n’est pas nécessaire de régler la tension ou de vérifier la tension de la courroie après un remplacement (à l’exception, notamment, du moteur Fiat 1.2i (type 188 A4), pour lequel il est obligatoire de vérifier la tension de la courroie au niveau de la pompe à eau).

Galet tendeur à réglage manuel : la tension de la courroie est généralement définie par le mécanicien qui règle le tendeur en conséquence. Dans le cas des tendeurs à réglage manuel, les constructeurs de moteurs ou de voitures imposent très souvent des contrôles périodiques de la courroie de distribution pour régler, si nécessaire, la force de tension.

Une défaillance du galet tendeur entraîne une mauvaise tension de la courroie. La courroie peut alors sauter sur les pignons ou se rompre ou encore sa denture peut être endommagée avec pour conséquence des réparations coûteuses du moteur. La figure 6 illustre une courroie grillée à la suite d’un blocage du galet tendeur.

Fig. 6, Courroie de distribution brûlée (a) à cause d’un galet tendeur bloqué (b)

 

La figure 7 présente d’autres types d’endommagement du tendeur.

Défaillances typiques des tendeurs
Fig. 7. Défaillances typiques des tendeurs : a) palier du tendeur endommagé, b) élément de blocage endommagé en raison d’une tension insuffisante de la courroie, c) élément de réglage du tendeur endommagé en raison d’un couple de serrage excessif du boulon de fixation.

Pompe à eau

La pompe à eau assure la circulation continue du liquide de refroidissement dans le système à la bonne pression. Si le liquide ne circule pas correctement, la température du moteur augmente en peu de temps et le moteur risque de gripper. Il n’est donc pas surprenant que le bon fonctionnement de la pompe et du circuit de refroidissement soit une priorité pour la plupart des automobilistes et des mécaniciens.

Très souvent, ce composant est entraîné par la courroie de distribution, soit par des dents, soit par une section dorsale de courroie renforcée en conséquence. Une défaillance de la pompe peut également endommager le mécanisme de distribution et, en particulier, la courroie. Des roulements de pompe grippés ou endommagés, une rupture de poulie ou des fuites sont les dommages les plus courants qui affectent la durée de vie et le fonctionnement de la courroie. Les dommages à la courroie sont alors généralement les suivants : brûlures, raidissement du caoutchouc, rupture de la denture ou de la courroie entière. La figure 8 illustre quelques pannes typiques de pompe à eau.

Dommages typiques des pompes à eau
Fig. 8. Dommages typiques des pompes à eau : a) cassure de la roue de la pompe due à la vieillesse ou à une surchauffe, b) détérioration du palier de la pompe, en raison notamment d’une tension trop forte de la courroie, c) corrosion.

Galets enrouleurs

Les galets enrouleurs ont pour tâche de guider la courroie vers les poulies selon un angle précis (comme le galet tendeur), mais n’ont pas de fonction de tension. Ces galets sont très souvent équipés de chemins de roulement spéciaux avec des bords d’arrêt latéraux, qui guident en outre la courroie axialement dans le système. Leur défaillance se traduit généralement par une modification de la tension de la courroie ou par sa brûlure (en cas de grippage du roulement du galet). Il est facile d’en prévoir les conséquences à ce stade.

Autres composants

Les pompes d’injection, les pignons, les boulons de fixation, les joints, les boîtiers de distribution, etc. interviennent également dans le mécanisme de distribution. Tout type de dégradation, de fissures, d’usure excessive, de vieillissement ou de fuites peut affaiblir le système, contribuant à une usure précoce ou au disfonctionnement de la distribution. La figure 9 présente des exemples de pignons usés.

Exemples de pignons de distribution excessivement usés
Fig. 9. Exemples de pignons de distribution excessivement usés

Fréquence de remplacement de la courroie de distribution

Le calendrier de remplacement de la courroie de distribution est défini par le constructeur du véhicule. A quelle fréquence faut-il remplacer une courroie ? Il est difficile de donner une réponse précise à cette question. De nombreux facteurs influent en effet sur la durée de vie de la courroie de distribution.

Il s’agit notamment :

  • du style de conduite,
  • de l’utilisation du véhicule,
  • du lieu d’utilisation du véhicule (ville, longs trajets, etc.),
  • de l’usure des composants du moteur (les engrenages par exemple),
  • de la présence de fuites,
  • d’un remplacement partiel des composants,
  • de la qualité des pièces de rechange utilisées.

Très souvent, les mécaniciens automobiles, après une analyse des éléments ci-dessus, déterminent le kilométrage ou le temps au bout duquel il est recommandé de procéder au remplacement ou à l’entretien obligatoire indiqué par le constructeur automobile. Bien souvent, le kilométrage jusqu’au prochain remplacement de la courroie est bien inférieur aux données figurant, entre autres, dans le carnet d’entretien du véhicule. Il faut savoir que le constructeur automobile indique souvent uniquement un kilométrage ou un intervalle de temps maximal, non dépassable.

D’où viennent ces divergences entre le constructeur automobile et le mécanicien ? La réponse est simple : de l’expérience. Le constructeur automobile ignore les conditions dans lesquelles une voiture donnée sera utilisée. Sera-t-elle conduite par un chauffeur du dimanche, un livreur ou par un représentant commercial ? Sera-t-elle conduite en ville (embouteillages, trajets courts, déplacements domicile-lieu de travail, pour aller à l’école ou faire les courses) ou sur autoroute ? Le mécanicien en revanche, est en mesure de recueillir ces informations à l’issue d’une simple conversation avec l’utilisateur de la voiture.

Il ne faut donc pas s’étonner qu’un mécanicien réduise automatiquement le kilométrage si vous ne conduisez qu’en ville. En effet, il sait très bien que le kilométrage indiqué sur le compteur de la voiture n’a rien à voir avec celui du moteur et de la courroie de distribution, car personne ne coupe le moteur (hormis le système Start-Stop) lors des arrêts obligatoires dans les embouteillages et il tourne en continu, alors que le compteur kilométrique ne bouge pas. De même, les démarrages fréquents (système Start-Stop, activité d’un livreur, d’un chauffeur de taxi, etc.), entraînent une usure plus rapide des composants du système que lors d’un fonctionnement régulier sans contraintes excessives.

Parmi les facteurs qui influent fortement sur le taux de défaillance du système ou sur la fréquence de remplacement, on trouve également :

  • le non-remplacement de tous les composants de la courroie correspondante,
  • le démarrage du moteur lorsque le véhicule est remorqué ou poussé.

Il arrive souvent que, à la demande du client, le mécanicien ne remplace que certains composants de l’entraînement et pas tous ceux indiqués entre autres dans la documentation de réparation du véhicule.

Des arguments typiques tels que : ne le remplaçons pas car : « le galet ne fait pas de bruit », « la pompe ne fuit pas », « les boulons sont encore bons », « une fuite comme celle-ci est sans danger », « je revends la voiture demain et je ne veux pas investir », ne sont que le prélude à des problèmes plus importants, souvent déjà imminents.

Si les dommages ne sont pas visibles à l’œil nu, il est difficile de déterminer la durée de vie d’un composant, c’est-à-dire la durée pendant laquelle il continuera à fonctionner correctement. Il se peut qu’aujourd’hui vous économisiez, disons, 50 euros sur une réparation, et que plus tard vous deviez dépenser au moins 10 fois le montant économisé pour la réparation du moteur. Chacun, bien sûr, est libre de ses choix. Mais de telles économies en valent-elles la peine ? C’est à vous d’y répondre.

Un autre problème est le démarrage du moteur lorsque le véhicule est remorqué ou poussé, c’est-à-dire lorsque la batterie de la voiture est « morte ». Ce geste peut malheureusement aussi nuire à la courroie de distribution.

Comment ? Lors d’un démarrage du moteur dans ces conditions, la courroie est très fortement secouée par le pignon du vilebrequin. Or, le tendeur est souvent incapable d’amortir complètement cette sollicitation. Lorsque la courroie passe sur une poulie, elle ne s’engrène pas complètement. Dans ce cas, soit les dents de la courroie se cassent, soit la courroie saute (la synchronisation entre le vilebrequin et les arbres à cames est alors altérée), soit la courroie se rompt complètement. Il peut également arriver que la courroie ne soit que légèrement endommagée, par exemple que les dents de la courroie se fissurent légèrement à leur base. La durée de vie et la fiabilité de la courroie diminuent alors rapidement. Et au moment où l’on s’y attend le moins, par exemple lors d’un démarrage, d’une accélération rapide ou d’une rétrogradation, la courroie « perd » d’un coup les dents précédemment endommagées ou se rompt.

Le mécanicien est en mesure de déterminer très rapidement la cause de ces défauts. Il s’agit en effet dommages typiques de la courroie et de ses dents. Quant aux conséquences, notamment financières, pour le propriétaire du véhicule, elles sont considérables.

Conclusion

La courroie de distribution est l’un des composants les plus importants du moteur. Elle a une incidence directe sur le bon fonctionnement de l’ensemble du mécanisme de distribution. Dès lors, ce système doit être soigneusement entretenu. Pour un fonctionnement impeccable du moteur, il faut respecter les règles de base relatives au remplacement des pièces du système de distribution et à l’utilisation du véhicule, à savoir :

  • remplacer tous les éléments de la courroie conformément aux prescriptions du constructeur du moteur et au savoir-faire des mécaniciens. Il convient ainsi de remplacer non seulement la courroie, mais aussi les galets tendeurs et enrouleurs, les pompes à eau, les boulons, les écrous ou les goupilles,
  • éliminer toutes sortes de fuites (huile, liquide de refroidissement) qui pourraient réduire la durée de vie de la courroie,
  • ne pas utiliser de pièces de rechange d’origine inconnue, non conditionnées dans leur boîte d’origine ou dont la date limite d’utilisation est dépassée,
  • ne pas démarrer le moteur lorsqu’il est remorqué ou poussé,
  • ne pas utiliser de produits chimiques censés améliorer les performances de la courroie ou éliminer les « grincements ».