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Vilebrequin : A quoi sert-il et à quelles forces doit-il résister ?

Le vilebrequin
Publié le Traduit avec l'aide de l'IA à partir de notre article original (source : autoride.io)

Le vilebrequin est la partie mécanique d'un moteur alternatif à combustion interne qui convertit le mouvement alternatif rectiligne des pistons en mouvement rotatif. C'est la partie de base du moteur à combustion à piston.

Dans cet article, nous allons vous éclairer sur la fonction du vilebrequin, de quoi il est fait et ce qu'il doit supporter.

Table des matières

Vilebrequin : comment ça marche ?

Le vilebrequin est constitué de broches cylindriques courtes reliées par des bras. Les goupilles sur l'axe de rotation de l'arbre sont appelées manetons et relient le vilebrequin à la bielle de chaque cylindre.

Le vilebrequin est relié au volant d'inertie, compensant le fonctionnement irrégulier du moteur à pistons. Cependant, un amortisseur de vibrations de torsion peut également être connecté au vilebrequin, ce qui réduit les vibrations de torsion et, par conséquent, les contraintes sur les roulements et le mécanisme de manivelle. L'amortisseur de vibrations de torsion est placé du côté opposé du vilebrequin au volant.

Dans certains moteurs, en particulier ceux qui ont moins de cylindres, il est nécessaire d'équiper le vilebrequin d'un contrepoids ou d'un arbre d'équilibrage pour le poids de rappel de chaque piston et de la bielle pour améliorer l'équilibre et la culture du moteur.

Les contrepoids sont généralement moulés dans le vilebrequin, mais peuvent également y être boulonnés.

Animation de vilebrequin

L'arbre d'équilibrage est, à son tour, relié au vilebrequin par un engrenage. Alors que les contrepoids et l'arbre d'équilibrage ajouteront un poids significatif au vilebrequin, ils donneront au moteur un meilleur équilibre et une course plus raffinée.

La production et la construction du vilebrequin dépendent des éléments suivants :

  • type de moteur à combustion à piston
  • conditions dans lesquelles le moteur fonctionnera
  • dimensions du vilebrequin

Le vilebrequin peut être fabriqué à partir d'une seule pièce de matériau ou de pièces individuelles spécialement fabriquées assemblées par pressage, soudage ou à l'aide de vis. Cependant, les moteurs à combustion à piston utilisent souvent un vilebrequin réalisé d'une seule pièce.

Dans la plupart des cas, le vilebrequin comprend également des canaux internes à travers lesquels s'écoule l'huile moteur qui lubrifie les roulements. Le plus souvent, on utilise des paliers lisses, qui sont plus durables et ont une durée de vie plus longue que les roulements à billes, qui sont très difficiles à monter sur l'arbre.

Le vilebrequin doit résister à diverses forces

  • les forces transmises par les bielles
  • les forces résultant d'une production imprécise, la déformation des roulements
  • effets d'inertie
  • vibration de torsion (oscillation)

De quoi est composé un vilebrequin ?

Le vilebrequin peut être en acier forgé, en fonte, en acier au carbone, en acier allié ou en fer. Les vilebrequins en fer sont principalement utilisés dans les moteurs moins chers, dont la charge est plus petite. Ces moteurs peuvent également être équipés d'un vilebrequin en fonte. Les versions hautes performances utilisent un arbre en acier forgé.

Cependant, de nombreux fabricants préfèrent utiliser des vilebrequins forgés en raison de leur poids plus léger et de leurs dimensions compactes.

Voir une démonstration du fonctionnement du vilebrequin :