Vilebrequin

Le vilebrequin est l'organe rotatif principal du moteur, la pièce qui rassemble les poussées séparées de chaque piston pour les fondre en une seule rotation continue. Il constitue le dernier maillon mécanique avant que la puissance ne quitte le moteur par le volant moteur ou le flexplate, puis vers l'embrayage ou le convertisseur de couple, et finalement vers les roues. En somme, c'est lui qui permet à une série de petites explosions de devenir une rotation régulière et exploitable.

Il y parvient grâce à sa forme coudée caractéristique. Les tourillons s'alignent le long de l'axe central de l'arbre et tournent dans des paliers boulonnés au bloc-moteur, définissant l'axe de rotation. Entre eux se trouvent les manetons, décalés de cet axe d'une distance fixe ; c'est à ces manetons décalés que se fixent les têtes des bielles. Lorsqu'un piston est poussé au fond de son alésage, sa bielle appuie sur le maneton et, le maneton étant décalé, applique un moment de rotation à l'arbre, à la manière d'un pied sur une pédale de vélo qui fait tourner le plateau. La distance de décalage est le rayon de manivelle, et le double de ce rayon égale la course du piston, l'une des deux dimensions qui, avec l'alésage, fixe la cylindrée du moteur.

La gestion de l'ordre et de l'espacement de ces impulsions est essentielle à l'agrément. Les manetons sont disposés selon des angles soigneusement choisis afin que les cylindres s'allument dans une séquence répartissant uniformément les courses motrices et équilibrant les forces. De lourds contrepoids sont forgés ou coulés à l'opposé des manetons pour compenser l'inertie des têtes de bielle en rotation et amortir les vibrations inhérentes à une machinerie alternative ; sans eux, un moteur vibrerait fortement. Un amortisseur harmonique placé sur la poulie avant atténue encore les vibrations de torsion qui, sinon, fatigueraient l'arbre.

Les vilebrequins sont généralement forgés en acier pour leur résistance dans les moteurs exigeants ou très puissants, ou coulés en fonte à graphite sphéroïdal lorsque le coût et des contraintes plus faibles le permettent. Leurs tourillons sont rectifiés avec précision et durcis en surface, et ils reposent sur de minces coussinets lisses alimentés en huile sous pression par des canalisations percées à l'intérieur de l'arbre. Le nez du vilebrequin entraîne aussi, le plus souvent, la courroie ou la chaîne de distribution qui maintient les arbres à cames et les soupapes synchronisés avec la position des pistons.

En service, le vilebrequin est extrêmement durable, mais il dépend entièrement d'une huile propre et sous pression ; une perte de pression d'huile détruit rapidement les coussinets de ligne et de tête de bielle, et peut rayer ou gripper les tourillons. Un jeu axial excessif, une butée usée ou une fissure de fatigue sont des défauts graves, et la rectification des tourillons en cote réparation avec des coussinets adaptés reste le remède traditionnel lorsque l'usure s'installe.