Bielle

La bielle est la pièce élancée qui assure la liaison entre un piston et le vilebrequin au sein d'un moteur à combustion interne alternatif. Elle existe pour résoudre un problème géométrique fondamental : le piston se déplace en ligne droite, de haut en bas dans l'alésage du cylindre, alors qu'un moteur doit fournir un mouvement de rotation pour entraîner les roues. Sans dispositif capable de convertir l'un en l'autre, l'énergie libérée par la combustion ne pourrait pas être exploitée sous forme de couple utile. Chaque cylindre d'un moteur classique possède sa propre bielle : un quatre-cylindres en compte donc quatre et un V8 en compte huit.

Sur le plan mécanique, la bielle comporte trois régions. Le pied de bielle reçoit l'axe de piston qui l'articule au piston, le long corps ou fût supporte les efforts, et la tête de bielle, plus large, enserre un maneton du vilebrequin. Cette tête est fendue en deux demi-coquilles boulonnées ensemble afin de pouvoir être montée autour du maneton décalé, un coussinet lisse mince s'intercalant entre la bielle et le tourillon, alimenté en huile sous pression. Lorsque le piston descend pendant la course motrice, la bielle pousse le maneton latéralement ; comme ce maneton est décalé par rapport à l'axe du vilebrequin, la poussée linéaire se transforme en couple de rotation. La même liaison fonctionne en sens inverse lors des autres temps, l'inertie du vilebrequin ramenant le piston vers le haut de l'alésage.

Les charges que subit une bielle sont sévères et constamment alternées. À chaque cycle, elle est tour à tour comprimée pendant la combustion puis étirée lorsqu'elle freine le piston en haut de sa course, cette dernière sollicitation croissant fortement avec le régime moteur. Une bielle doit donc être très résistante et rigide en compression pour éviter le flambage, tout en restant aussi légère que possible, car sa masse s'ajoute aux forces alternatives et rotatives que le moteur doit contenir. Cette tension entre résistance et légèreté régit toute sa conception.

La plupart des bielles sont forgées en acier, pour un excellent rapport résistance/poids ; les moteurs de performance et de compétition recourent souvent à l'aluminium ou au titane forgé afin de réduire la masse alternative, et certains moteurs essence de grande série emploient des bielles frittées ou à chapeau fracturé, pour une fabrication économique et précise. La section caractéristique en I ou en H maximise la rigidité pour un minimum de matière.

Parce qu'elle se trouve au cœur du chemin des efforts du moteur, la rupture d'une bielle compte parmi les avaries les plus catastrophiques. Une bielle cassée ou éjectée, souvent due à un surrégime, à un manque d'huile au coussinet de tête ou à un coup de bélier hydraulique, peut transpercer le carter, accident que l'on décrit familièrement comme un moteur qui « coule une bielle ». De tels dégâts imposent presque toujours une réfection complète ou un remplacement du moteur, ce qui explique pourquoi l'alimentation en huile des coussinets et le respect des limites de régime importent autant dans la pratique.