bras de manivelle

Un maneton est le bras solide d'un vilebrequin qui relie le tourillon principal (l'axe rotatif traversant le bloc moteur) au maneton, où la bielle est fixée. Dans un moteur à quatre cylindres, il y a généralement quatre manetons et quatre tourillons disposés autour de l'arbre principal. Le maneton supporte la pleine charge latérale générée par la combustion et les forces d'inertie lorsque le piston se déplace, il doit donc être suffisamment épais et rigide pour résister à la flexion et à la fatigue.

Les manetons font partie intégrante du forgeage du vilebrequin; ils ne sont pas boulonnés. Pendant le forgeage, le métal est travaillé pour aligner le sens des fibres le long des chemins de contrainte, qui va du maneton à travers le bras et dans le tourillon principal. Cet alignement des fibres est crucial car il augmente la résistance à la fatigue sans ajouter de masse. Un vilebrequin automobile typique a des manetons fabriqués en fonte ductile ou en acier allié, souvent d'une épaisseur de 30 à 50 mm à la racine où le bras rejoint le tourillon principal.

Le maneton n'est pas symétrique. D'un côté du maneton, le matériau s'étend vers l'extérieur; du côté opposé, un contrepoids est souvent coulé ou forgé comme faisant partie du bras lui-même. Ce contrepoids réduit les vibrations en compensant la masse du maneton et de la bielle. L'angle entre les manetons adjacents suit l'ordre d'allumage du moteur; dans un moteur quatre temps à quatre cylindres disposé à des intervalles de 90 degrés, les bras alternent d'avant en arrière pour optimiser l'équilibre et réduire les vibrations de torsion.

Les fissures dans les manetons commencent généralement au niveau du congé (le rayon où le bras rencontre le tourillon principal) sous charge cyclique. C'est pourquoi les vilebrequins modernes sont souvent grenaillés à ces concentrations de contraintes pour introduire une contrainte résiduelle de compression et prolonger la durée de vie. Le rayon du congé lui-même est un compromis de conception: trop aigu, et les fissures de fatigue commencent tôt; trop grand, et l'encombrement devient difficile.

Dans les gros moteurs diesel, les manetons peuvent être séparés du maneton et du tourillon, goupillés ou ajustés par frettage, pour permettre le remplacement ou la réparation. Dans les moteurs automobiles, la conception monobloc est standard car le coût et l'efficacité de l'encombrement l'emportent sur l'avantage de la remplaçabilité. La résistance du maneton limite directement la puissance de sortie du moteur et le régime maximal, ce qui en fait l'un des composants les plus analysés dans la conception des moteurs.