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Sep 17, 2023

Pourquoi la taille et la force sont importantes avec les poussoirs

Les moteurs Pushrod sont le choix préféré de beaucoup dans la performance et la course

Les moteurs Pushrod sont le choix préféré de beaucoup dans le monde de la performance et de la course en raison de leur conception simple et de leur capacité de puissance bas de gamme. Les moteurs OHV offrent de nombreux avantages en raison de leur emballage plus petit et de leurs cylindrées plus importantes par rapport à leurs homologues OHC. Une grande partie de l'avantage se résume à un composant - la tige de poussée. Bien que relativement simple à l'extérieur, il y a plus dans une tige de poussée qu'il n'y paraît. Ils peuvent être un maillon faible de votre valvetrain si vous ne les configurez pas correctement ou ne choisissez pas le bon matériau et la bonne taille pour votre construction.

Lorsque vous commencez à modifier des moteurs OHV à partir de leur forme d'origine - c'est-à-dire une faible vitesse, une charge légère et des régimes dans la plage de 6 000 à 6 500 - la dynamique change. L'installation d'une came chaude avec plus de portance et de durée signifie que vous devrez également mettre à niveau les tiges de poussée et les ressorts de soupape pour gérer les vitesses et les charges plus élevées du moteur. Mais de quelle quantité de mise à niveau avez-vous besoin ?

"Généralement, chaque fois que la pression des ressorts dépasse le stock, le constructeur du moteur doit envisager de mettre à niveau les tiges de poussée", explique Roger Borer de Engine Parts Group. "Dans les applications plus anciennes où des plaques de guidage sont ajoutées, les tiges de poussée doivent être mises à niveau vers un matériau durci, même avec des pressions de ressort d'origine. Toutes les tiges de poussée Engine Pro sont durcies et utilisent une conception monobloc."

Selon Brier Dieckman, responsable qualité chez Elgin Industries, l'une des défaillances les plus courantes des tiges de poussée est le manque de lubrification et l'augmentation de la pression des ressorts. "Il est utile de considérer les poussoirs comme des" fusibles "dans le train de soupapes. Les causes les plus courantes de défaillance sont la surcharge, entraînant une pièce pliée, et le manque de lubrification, qui accélère l'usure de l'extrémité."

Dieckman fait écho à Borer pour savoir quand vous devriez passer à une tige de poussée plus forte : "Vous devriez envisager de mettre à niveau chaque fois que vous augmentez les charges qui seront exercées sur la tige de poussée. Donc, si vous augmentez le régime ou modifiez le timing, pensez à passer à une tige de poussée plus forte."

Avec des pressions de ressort élevées, les tiges de poussée peuvent dévier et perturber le calage des soupapes, selon Steve Rhodey, responsable de la marque Trend Performance. "La déformation est l'un des plus gros problèmes qui conduisent à la fatigue et aux harmoniques - ce qui est principalement dû au fait que l'épaisseur de paroi de diamètre n'est pas appropriée pour l'application. En ce qui concerne le train de soupapes, de nombreux constructeurs de moteurs ont le poids à l'esprit. C'est ce grand mot dont tout le monde a peur, et ils doivent réaliser de ce côté du point d'appui, il est beaucoup plus logique d'avoir un train de soupapes plus grand et plus stable. Cela indique qu'un train de soupapes plus fort augmente la puissance. "

De nombreuses défaillances de la tige de poussée peuvent être attribuées à une inadéquation avec une pression de ressort élevée ou un régime excessif, selon Borer. De plus, une géométrie incorrecte du train de soupapes, une mauvaise lubrification et un rodage insuffisant contribuent chacun à une défaillance. "Le contrôle du contact métal sur métal est tout aussi important avec l'interface poussoir/culbuteur qu'avec l'interface came/poussoir. L'utilisation de lubrifiants de montage hautes performances (avec du zinc) est importante."

Borer dit que leurs poussoirs haut de gamme sont livrés avec une paroi de 0,094˝ et de l'acier au carbone 1010 trempé. "La conception monobloc utilise des extrémités embouties pour éliminer la pointe sphérique soudée. Ils sont durcis à 58 Rockwell C, ce qui est une belle mise à niveau par rapport aux poussoirs OEM. Ils sont également bien adaptés aux applications à faible performance où la pression du ressort ouvert est inférieure à 400 psi."

Lorsque la pression du ressort et le régime augmentent, Borer recommande d'utiliser un matériau en chrome-molybdène 4130 plus résistant, disponible dans les modèles de diamètre 5/16˝ et 3/8˝. "Le tube sans soudure à paroi de 0,083˝ est traité au nitrure de carbone selon Rockwell 60-62 "C." Et les extrémités de cette conception monobloc sont usinées à un rayon de 0,156 degré."

Lorsque la puissance devient plate ou diminue en raison de la "séparation du train de soupapes", le plus grand coupable est souvent la déviation de la tige de poussée. Lors de tests effectués par un fabricant de cames de premier plan, ils affirment avoir trouvé 12 ch sur un SBC avec une came 204/214 @ .050 (levée de soupape .420/.443) simplement en passant d'une tige de poussée murale de .065˝ à une tige de poussée murale de .080˝, et les ressorts ne pesaient que 110 livres. sur le siège et 245 lbs. ouvrir.

Certains fabricants de poussoirs utilisent une paroi de 0,094˝ avec du carbone 1010 à performance douce, mais iront avec une paroi encore plus fine de 0,083˝ pour les applications de performance 4130 chrome molybdène. Vous pouvez vous gratter la tête pourquoi, mais Borer dit que puisque le 4130 est un matériau plus résistant, il est souvent utilisé là où une résistance accrue et un poids inférieur sont essentiels. Il peut empêcher plus efficacement la déformation avec un diamètre de paroi plus mince en raison de la résistance inhérente du matériau.

À mesure que la pression des ressorts et le régime augmentent, le besoin de tiges de poussée plus rigides entre en jeu. Les fabricants de poussoirs proposent plusieurs épaisseurs de paroi conçues pour gérer une variété d'applications de performance. "Une fois que le client dépasse la capacité des tiges de poussée à paroi épaisse, il est temps d'augmenter le diamètre de la tige de poussée", ajoute Borer.

Dieckman d'Elgin dit d'utiliser le plus grand diamètre de tige de poussée possible qui fournit toujours le dégagement nécessaire. "L'application dictera généralement la taille qui conviendra. Le principe directeur est que plus le mur est lourd, moins vous ressentirez de mouvement ou de flexion avec la pièce. Cela signifie également que vous aurez une raideur de ressort plus constante dans toutes les conditions de fonctionnement."

Alors que des tiges de poussée plus épaisses et de plus grand diamètre ajoutent du poids au train de soupapes, nos experts disent que le poids du côté de la tige de poussée a beaucoup moins de conséquences négatives que le poids du côté soupape des culbuteurs.

Le rapport de levage du culbuteur multiplie la force du ressort lorsqu'il repousse contre le culbuteur lorsque la soupape se ferme. Le mouvement et la distance parcourue du côté soupape du culbuteur sont également plus importants que du côté poussoir et tige de poussée. Il est préférable de réduire le poids du côté soupape du culbuteur avec des ressorts plus légers et des dispositifs de retenue légers que de se soucier d'ajouter du poids du côté de la tige de poussée avec des tiges de poussée plus épaisses et plus lourdes.

À mesure que les régimes augmentent, le besoin de ressorts de soupape plus rigides, de tiges de poussée plus rigides et de composants de soupapes plus légers (soupapes, dispositifs de retenue et culbuteurs) augmente également. Les poussoirs sous charge à haut régime vacillent et fléchissent. Ce n'est pas bon pour la stabilité du train de soupapes, le calage des soupapes ou la puissance constante. L'augmentation du diamètre et de l'épaisseur de paroi des poussoirs les rend plus solides et plus rigides, et plus stables.

Selon Rhodey, une grande partie du travail de jambe a été fait concernant la sélection en raison de son programme Spintron. Trend a l'habitude de vérifier ses poussoirs à l'aide de Spintronics depuis ses débuts. "Nous continuons à faire des tests Spintronic ici à ce jour avec de nouvelles plates-formes de style comme le moteur LS. En raison des gros moteurs LS en pouces cubes qui ont un train de soupapes réglable, de nombreuses entreprises comme Jesel ont sorti d'excellentes configurations de culbuteurs réglables qui utilisent de très longues tiges de poussée à partir des grosses culasses qui ont beaucoup de place. Ce n'est rien de mettre une tige de poussée d'un demi-pouce ou de 9/16" dans ces choses. Avec l'aide du Spintron, nous avons déjà de nombreux packages mis en place pour deviner s'entraîner."

Dieckman dit que la plupart des poussoirs OEM comportent des tubes et des extrémités en acier à faible teneur en carbone, mais il constate que la qualité des matériaux s'améliore pour les applications de performance. "Nous constatons une transition vers un acier allié de qualité roulement, tel que le matériau 52100 avec des extrémités en acier à outils. Dans la catégorie des performances, notre meilleure technologie est une conception monobloc comprenant des tubes et des extrémités sans soudure en chrome-molybdène 4130. La métallurgie des matériaux à faible teneur en carbone est essentiellement inchangée en raison de ses avantages éprouvés. L'acier 52100, plus récent, nécessite un meilleur contrôle, plusieurs trempes et différentes approches de traitement thermique."

Nos experts en tiges de poussée disent que la sélection de la bonne pointe (c'est-à-dire, acier à outils, style de cuvette, style de boule, etc.) dépend de l'application, notamment du type de dégagement requis entre la tige de poussée et le culbuteur, en particulier entre complètement ouvert et fermé. Un dégagement insuffisant, en particulier avec un régime élevé, entraînera une défaillance de la pointe. L'attention portée au rayon de pointe et à la conception est également essentielle.

Certains constructeurs préfèrent utiliser une pointe de rayon de 0,210 degré dans les applications de levage plus élevé, où l'interférence du culbuteur/de la tige de poussée peut être un problème. Étant donné que ces applications sont généralement à haut régime, à haute portance et à haute pression de ressort, Borer dit qu'elles n'offrent pas de rayon de 0,210 dans le matériau 1010 ou la gamme de performances de paroi de 0,083″. Cependant, ils l'offrent dans leur gamme de poussoirs Nitro Black haute performance avec des parois allant de 0,116˝ (diamètre 5/16˝) à 0,140˝ (diamètre 3/8˝).

Dieckman dit que la conception du moteur dicte la conception de la pointe. "Vos options viennent du matériau ; vous pouvez passer à un matériau de pointe qui offre une meilleure résistance à l'usure."

Alors que Rhodey dit que la tige de poussée en chrome moly 4130 de Trend est très populaire car elle répond bien au traitement thermique. C'est très facile à redresser. Il a une excellente résistance à la fatigue, à la fissuration ou à la chaleur élevée. Il dit qu'en ce qui concerne les pointes et les matériaux de la tige de poussée, vous voulez examiner la compatibilité entre tous les différents fabricants de régleurs de culbuteurs, en tenant compte de toute angularité ou d'une géométrie étrange.

"Les élévateurs à came de nos jours sont tout simplement incroyables. Si vous utilisez un élévateur décalé et que vous avez un rapport de culbuteur important, puis que vous utilisez un élévateur à came d'un pouce, vous pincez l'huile, vous êtes votre point de chargement ", dit-il," c'est pourquoi le graissage est si crucial. "

Une fois que vous avez chauffé les choses, Rhodey dit que le régleur et les surfaces de la tige de poussée sont traitées thermiquement différemment d'un fabricant à l'autre. "Ainsi, ils peuvent tous recuits à différentes températures également. Dans de nombreuses applications extrêmes, nous aimons utiliser une pointe en acier à outils, qui est un acier à outils trempé et nitruré H13. Nous avons également notre gamme de dispositifs de réglage, et ceux-ci sont également en acier à outils nitruré au carbone H13. Cependant, il y a une petite forme exclusive sur la surface de contact. Il y a donc une certaine science entre notre tige de poussée et notre dispositif de réglage qui rend tout très heureux."

Rhodey ajoute que la tige de poussée n'est pas seulement un lien entre le train de soupapes et la came ; c'est aussi une sécurité intégrée. "Vous avez plusieurs façons dont une tige de poussée peut se casser ; je veux dire, une détonation, une mise au point, un convertisseur de couple cassé, un surrégime dans la boîte d'épuisement. C'est fou la quantité de charge qui peut être transférée à ce petit morceau de métal."