essieu coudé

Un essieu coudé est un essieu moteur qui intègre un ou plusieurs déports coudés, chaque déport recevant un entraînement mécanique direct d'un cylindre de moteur correspondant. Contrairement à un essieu conventionnel, qui est droit ou simplement courbé, l'essieu coudé contient des courbures ou des manivelles délibérées qui s'alignent avec les points d'allumage des bielles, transférant la puissance directement des bielles à l'essieu lui-même. Cette architecture était caractéristique des premières locomotives à vapeur et de certains premiers véhicules à moteur à combustion interne, où les roues motrices étaient montées sur l'essieu lui-même plutôt que connectées par un engrenage.

Les sections déportées, ou manivelles, sont analogues à celles d'un vilebrequin mais remplissent une fonction différente. Dans une locomotive à vapeur, par exemple, un essieu coudé peut avoir deux manivelles positionnées à 90 degrés l'une de l'autre pour recevoir les bielles de deux cylindres situés à l'extérieur du châssis. Les manivelles convertissent le mouvement alternatif des pistons en mouvement de rotation des roues. L'essieu doit supporter non seulement le couple transmis, mais aussi les contraintes de flexion imposées par les forces déséquilibrées agissant sur les manivelles lors de chaque course motrice, ce qui rend la sélection des matériaux et l'épaisseur de la paroi critiques.

Construction et variantes

Les essieux coudés étaient généralement forgés en acier doux ou en acier allié, les manivelles étant intégrées au corps de l'essieu plutôt que boulonnées. Le diamètre des sections de tourillon principales (où les roues sont montées) variait en fonction de la charge et de la vitesse de l'application, allant de 100 mm à 300 mm ou plus dans les moteurs ferroviaires lourds. La course de la manivelle, la distance de déport entre l'axe principal et le tourillon de maneton où la bielle se fixe, déterminait la course du cylindre et influençait directement la cylindrée du moteur et les caractéristiques de couple. Une course typique pouvait mesurer entre 200 mm et 500 mm selon la taille du moteur.

Cette configuration est devenue obsolète dans les applications modernes. Les véhicules routiers sont passés à des moteurs entraînés par vilebrequin avec un engrenage externe vers les roues ; les locomotives ferroviaires ont adopté des essieux conventionnels avec des bielles d'accouplement et des manetons séparés. La principale limitation était la complexité mécanique et les contraintes élevées concentrées dans le matériau de l'essieu coudé, en particulier dans les zones de concentration de contraintes à la transition entre le tourillon principal et la section coudée. Ces zones étaient sujettes à la fissuration par fatigue sous la charge cyclique du fonctionnement normal.

Le terme reflète l'héritage historique du composant. Il a été nommé pour sa ressemblance structurelle avec le vilebrequin d'un moteur, mais adapté comme essieu porteur. Les archives industrielles conservent des exemples de locomotives et de machines de traction de la fin du 19e et du début du 20e siècle, où l'essieu coudé représentait le lien mécanique direct entre le moteur et les roues. Les étudiants en ingénierie modernes rencontrent les essieux coudés principalement dans les études historiques et les travaux de restauration sur les locomotives à vapeur anciennes et les premiers équipements agricoles.