le vilebrequin, parfois de façon désinvolte Abrégé en manivelle, est la partie d’un moteur qui traduit le mouvement linéaire du piston alternatif en rotation.,

exigence

il se connecte typiquement à un volant d’inertie, pour réduire la pulsation caractéristique du cycle à quatre temps, et parfois à un amortisseur de torsion ou de vibration à l’extrémité opposée, pour réduire les vibrations de torsion souvent provoquées le long de la longueur du vilebrequin par les cylindres les plus éloignés de l’extrémité,

conception

Les gros moteurs sont généralement multicylindres pour réduire les pulsations des coups de feu individuels, avec plus d’un piston attaché à un vilebrequin plus complexe; mais de nombreux petits moteurs, tels que ceux que l’on trouve dans les cyclomoteurs ou les machines de jardin, sont monocylindres et n’utilisent qu’un seul piston, simplifiant Le vilebrequin a un axe linéaire autour duquel il tourne, généralement avec plusieurs tourillons de roulement montés sur des roulements remplaçables maintenus dans le bloc moteur, les roulements principaux., Comme le vilebrequin subit beaucoup de charge latérale de chaque cylindre dans un moteur multicylindre, il doit être soutenu par plusieurs roulements de ce TYPE, pas seulement un à chaque extrémité; ce fut également un facteur dans la montée des moteurs V8 automobiles avec leurs vilebrequins plus courts, de préférence à straight-8. Les moteurs haute performance auront souvent plus de roulements principaux que leurs cousins moins performants, pour cette raison.,

de plus, pour convertir le mouvement alternatif en rotation, le vilebrequin comporte des « lancers de manivelle » ou « Manivelles », surfaces d’appui supplémentaires dont l’axe est décalé par rapport à celui de la manivelle, auxquelles se fixent les « grosses extrémités » des bielles de chaque cylindre. La distance de l’axe de la manivelle de lève de l’axe du vilebrequin détermine la course du piston de mesure, et donc la cylindrée du moteur; un bon moyen d’augmenter la puissance d’un moteur est d’augmenter la course., Cela augmente également la vibration alternative, cependant, limitant la capacité de régime élevé du moteur; en compensation, cela améliore le fonctionnement à basse vitesse du moteur, car la course d’admission plus longue via des soupapes plus petites entraîne une plus grande turbulence et un mélange de la charge d’admission. Pour cette raison, même les moteurs de production à grande vitesse tels que les moteurs Honda actuels sont classés comme à longue course, en ce sens que la course est supérieure au diamètre de l’alésage du cylindre., Dans les moteurs V ou plats de production, les bielles voisines se fixent côte à côte au même lancer de manivelle, simplifiant ainsi la conception de la manivelle.

la configuration et le nombre de pistons les uns par rapport aux autres et la manivelle conduit à des moteurs droits, en V ou à plat., Le même bloc moteur de base peut cependant être utilisé avec différents vilebrequins pour modifier l’ordre de mise à feu; par exemple, la configuration du moteur V6 à 90 degrés, généralement dérivée en utilisant six cylindres d’un moteur V8 avec ce qui est essentiellement une version raccourcie du vilebrequin V8, produit un moteur avec une pulsation inhérente au flux de puissance due aux deux cylindres « manquants », souvent réduits par l’utilisation d’arbres d’équilibrage., Le même moteur, cependant, peut être conçu pour fournir des impulsions de puissance uniformément espacées en utilisant un vilebrequin avec un lancer de manivelle individuel pour chaque cylindre, espacé de sorte que les pistons soient espacés de 60 degrés, comme dans le moteur GM 3800. De même, alors que les moteurs V8 de production utilisent 4 lancers de manivelle espacés de 90 degrés, les moteurs de course utilisent souvent un vilebrequin « plat » avec des lancers espacés de 180 degrés, ce qui explique le son plus aigu et plus doux des moteurs IRL par rapport aux moteurs NASCAR, par exemple., Dans les moteurs autres que la configuration plate, il est nécessaire de prévoir des contrepoids pour la masse alternative de chaque piston et bielle; ceux-ci sont généralement coulés dans le cadre du vilebrequin, mais parfois sont des pièces boulonnées. Cela ajoute considérablement au poids du vilebrequin; les vilebrequins des moteurs à plat Volkswagen, Porsche et Corvair, dépourvus de contrepoids, sont facilement transportés à la main, par rapport aux vilebrequins des moteurs en ligne ou en V, qui doivent être manipulés et transportés sous forme de gros morceaux de métal.,

premier moteur d’avion

de nombreux premiers moteurs d’avion (et quelques-uns dans d’autres applications) avaient le vilebrequin fixé à la cellule et à la place les cylindres en rotation, connu sous le nom de conception de moteur rotatif.

moteur Wankel

Dans le moteur Wankel, les rotors en voiture de l’arbre d’excentrique, qui peut être considéré comme l’équivalent du vilebrequin dans un moteur à piston.

fabrication

les vilebrequins peuvent être forgés ou coulés à partir d’acier doux ou d’acier à haute résistance, ou usinés à partir d’une seule billette d’acier forgé., L’acier doux n’est utilisé que pour les moteurs des modèles ou d’autres applications de ce type, où le moteur tourne mais ne fournit pas d’énergie. Les vilebrequins coulés se trouvent généralement dans les moteurs de production, les vilebrequins forgés et en billettes étant plus chers mais fiables pour des performances plus élevées. Le moulage brut ou le forgeage est usiné à la taille et à la forme, les trous sont percés, les journaux de roulement de bielle et de bielle sont rectifiés avec précision et cémentés, et les trous appropriés sont filetés.,

analyse des contraintes du vilebrequin

le vilebrequin est soumis à diverses forces mais il doit être vérifié dans deux positions.Premièrement, une défaillance peut survenir à la position de flexion maximale. Dans un tel état, la défaillance est due à la flexion et la pression dans le cylindre est maximale. Deuxièmement, la manivelle peut tomber en panne en raison de la torsion, de sorte que le vilebrequin doit être vérifié pour le cisaillement à la position de torsion maximale. La pression à cette position n’est pas la pression maximale, mais une fraction de la pression maximale.,

Voir aussi

• manivelle (mécanisme)
• Brace (outil)
• moteur à Combustion contrôlée

• discussion bien détaillée des caractéristiques du vilebrequin, de Mustang & Magazine Fords, avec de nombreuses photographies
• représentations animées des vibrations caractéristiques de diverses configurations de moteur et de vilebrequin à deux cylindres
• moteurs d’équilibrage

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