Une bielle est la partie d'un moteur à piston qui relie le piston au vilebrequin. Avec la manivelle, la bielle convertit le mouvement alternatif du piston en rotation du vilebrequin.
La bielle est nécessaire pour transmettre les forces de compression et de traction du piston. Dans sa forme la plus courante, dans un moteur à combustion interne, il permet le pivotement côté piston et la rotation côté arbre.
Le prédécesseur de la bielle est une liaison mécanique utilisée par les moulins à eau pour convertir le mouvement de rotation de la roue hydraulique en mouvement alternatif. L'utilisation la plus courante des bielles est dans les moteurs à combustion interne ou sur les moteurs à vapeur.
Voici les pièces de la bielle :
La bielle convertit le mouvement linéaire de haut en bas du piston en mouvement circulaire du vilebrequin et est donc soumise à la tension, à la compression, à la flexion et au flambage.
La bielle crée la liaison entre le piston et le vilebrequin et transmet ainsi la puissance. Il convertit le mouvement linéaire de haut en bas du piston en mouvement circulaire du vilebrequin et est donc soumis à la tension, à la compression, à la flexion et au flambage.
La bielle est montée sur le maneton du vilebrequin avec un palier lisse. Le chapeau de palier de bielle est boulonné à la tête de bielle. Dans la plupart des cas, la bielle est creuse ou munie d'un conduit d'huile interne moulé pour alimenter l'axe de piston en lubrifiant.
Pour obtenir un poids minimal et une grande résistance, les bielles sont fabriquées dans les matériaux suivants :
Les bielles produites en série sont forgées, coulées ou frittées. Les bielles forgées présentent un meilleur rapport résistance/poids et des coûts inférieurs à ceux des bielles frittées. La fabrication des matrices est cependant relativement chère.
Voici les types de bielles utilisées dans divers types de moteurs :
Le type simple de bielle est utilisé dans les moteurs en ligne et opposés. La tête de bielle est fixée au maneton et équipée d'un chapeau de palier.
Le chapeau de palier est monté par un boulon ou un goujon à l'extrémité de la bielle. La bielle doit être remplacée dans le même cylindre et dans la même position relative pour maintenir un bon ajustement et un bon équilibre.
Ces types de bielles sont utilisés sur les moteurs de moto V-twin et les moteurs d'avion V12. Dans chaque paire de cylindres de moteur, une tige de "fourche" est divisée en deux parties à la tête de bielle et une tige de "lame" est effilée à partir du cylindre opposé pour s'adapter à cet espace dans la fourche.
Ce système élimine le couple de bascule qui se produit lorsque les paires de cylindres sont équilibrées avec le vilebrequin.
Dans le type d'arrangement de roulements à grande extrémité, la tige de fourche a un seul manchon large qui s'étend sur toute la largeur de la tige, y compris l'espace central.
La tige de pale passe alors directement à l'extérieur de ce fourreau, et non sur le maneton. Cela provoque un va-et-vient des deux tiges, ce qui réduit la force sur le roulement et la vitesse de surface. Mais, la vitesse du roulement est également alternative au lieu de tourner en continu, ce qui est un problème majeur pour la lubrification.
Les moteurs radiaux utilisent généralement des bielles maître et esclave. Dans ce système, le piston est constitué d'une bielle principale avec une fixation directe sur le vilebrequin. D'autres pistons relient leurs bielles aux anneaux entourant le bord de la tige maîtresse.
L'inconvénient des bielles maître-esclave est que la course du piston esclave est légèrement supérieure à celle du piston maître, ce qui augmente les vibrations dans le moteur de type V.
Les bielles à billettes sont conçues en acier ou en aluminium. Comparées à d'autres types de bielles, elles sont plus légères, plus solides et ont une durée de vie plus longue.
Il est couramment utilisé dans les véhicules à grande vitesse. Il est parfois conçu pour réduire les élévateurs de contrainte et faciliter le grain naturel du matériau de la billette.
Ces types de bielles sont préférés et conçus par les fabricants car ils peuvent supporter la charge d'un moteur d'origine.
Les tiges moulées nécessitent un faible coût de production et ne peuvent pas être utilisées dans des applications de grande puissance. Les tiges coulées ont une couture visible au milieu qui les sépare du type forgé.
Certaines des bielles sont fabriquées par forgeage. Ces types de bielles sont réalisées en forçant un grain de matière à la forme de l'extrémité. Selon les propriétés requises, le matériau peut être un alliage d'acier ou de l'aluminium.
Les alliages d'acier couramment utilisés sont le chrome et l'alliage de nickel. Le produit final n'est pas conçu pour être cassant. Ainsi, les alliages de nickel ou de chrome augmentent la résistance de la bielle.
Les bielles sont également conçues à partir de métal de puissance car c'est un choix approprié pour les fabricants. Il est préparé avec un mélange de poudres métalliques qui est pressé dans le moule et chauffé à haute température. Ce mélange est transformé en une forme solide.
Cela peut nécessiter un usinage léger, mais le produit sort essentiellement d'un moule de produit fini. Les bielles en poudre de métal sont moins coûteuses que l'acier et plus résistantes que les bielles en fonte.
Lors de chaque rotation du vilebrequin, une bielle est souvent soumise à des efforts importants et répétitifs :efforts de cisaillement dus à l'angle entre le piston et le maneton, efforts de compression lorsque le piston descend et efforts de traction lorsque le piston monte. Ces forces sont proportionnelles au carré du régime moteur (RPM).
La défaillance d'une bielle, souvent appelée "lancer une bielle", est l'une des causes les plus courantes de panne moteur catastrophique dans les voitures, entraînant fréquemment la bielle cassée à travers le côté du carter et rendant ainsi le moteur irréparable.
Les causes courantes de défaillance de la bielle sont une rupture de traction due à des régimes moteur élevés, la force d'impact lorsque le piston heurte une soupape (en raison d'un problème de soupape), une défaillance du roulement de bielle généralement due à un problème de lubrification ou une installation incorrecte de la bielle. /P>
