On remarque, en inclinant les soupapes par rapport à l’axe piston, qu’on peut leur donner un diamètre plus grand, donc faciliter l’entrée des gaz à haut régime.

Les queues de soupapes étant ainsi écartées, il faut pour les commander prévoir de longs culbuteurs, ce qui peut d’ailleurs se faire soit avec un arbre à cames latéral (comme pour les Peugeot 203 et 403) soit avec un seul arbre à cames en tête (comme sur les Ferrari Grand Tourisme et les BMW de l’époque).

Mais sur les voitures de course, à très haut régime, l’inertie des culbuteurs devient gênante ; on préfère (voir dessin ci-contre) placer un arbre à cames au-dessus de chaque rangée de soupapes ; cette solution est la meilleure et la plus chère. On la rencontre à cette époque sur quelques voitures de tourisme : Alfa Roméo Giulietta et 2 600, Jaguar 3,8 litres, par exemple.

Le double arbre à cames est souvent associé aux distributions utilisant 4 soupapes par cylindre, mais ce n’est pas une obligation.

On trouve des traces de double arbre dès 1912, chez Fiat.

Le double arbre à cames en tête a commencé à se généraliser dans les années 1960 en automobile.