Technique : Le vilebrequin

Équilibrage

On l'obtient en montant des contrepoids sur les manivelles. Les buts de l'équilibrage sont, d'une part, la réduction des vibrations du moteur, causées par les forces et moments produits par la pression des gaz dans les cylindres et par les pièces en mouvement alternatif et de rotation (pistons, bielles, vilebrequin) et, d'autre part, la diminution des charges exercées sur les coussinets de la ligne d'arbre.

- Forces centrifuges

Le vilebrequin est équilibré statiquement lorsque la résultante des forces centrifuges est nulle, c'est-à-dire quand le centre de gravité se trouve sur l'axe de rotation.

Un vilebrequin équilibré statiquement n'est pas nécessairement équilibré dynamiquement, c'est-à-dire qu'il peut donner lieu, lorsqu'il est en rotation, à un moment de flexion dû aux forces centrifuges situées dans des plans différents. Il se peut, parfois, que dans les moteurs polycylindriques le moment résultant par rapport à un point quelconque de l'axe soit nul.

La chose se conçoit plus clairement en se référant au cas du vilebrequin à deux manivelles d'un moteur quatre temps à deux cylindres opposés. Les forces centrifuges s'exercent ici dans des plans différents, séparés par une distance égale à la distance des axes des cylindres. Le moment résultant est égal au produit de la force centrifuge par cette distance. Il peut être équilibré par un moment égal et opposé, au moyen de contrepoids.

Dans les vilebrequins possédant un nombre de manivelles supérieur à deux, celles-ci ont une disposition angulaire telle que les combustions se produisent à distances égales les unes des autres, de manière à obtenir ainsi une régularité maximale du couple moteur et, dans ces conditions, dans la majeure partie des cas, la disposition des manivelles est telle que la condition d'équilibre statique se trouve automatiquement satisfaite sans l'adjonction de contrepoids, puisque le vilebrequin admet un plan de symétrie passant par son axe.

En ce qui concerne l'équilibre dynamique, ces vilebrequins se trouvent automatiquement équilibrés si, étant déjà équilibrés statiquement, ils admettent un plan de symétrie perpendiculaire à l'axe de rotation, par rapport auquel les manivelles sont symétriques en nombre, position et dimensions. Tous les autres types de vilebrequins ne peuvent être équilibrés que par l'adjonction de contrepoids. Toutefois, beaucoup de vilebrequins tout en étant équilibrés dynamiquement dans leur ensemble, même sans contrepoids, ont leurs manivelles équilibrées individuellement par des contrepoids.

Ce type d'équilibrage complémentaire sert à réduire la charge appliquée aux coussinets des paliers. En effet, en munissant de contrepoids chacune des manivelles, on réduit ou annule les moments de flexion individuels qui, en agissant sur les diverses parties du vilebrequin, tendraient à le faire fléchir, ce qui en appliquant des charges supplémentaires sur les paliers de la ligne d'arbre compromettrait leur graissage.