Reliez le piston et le vilebrequin, et transmettez la force exercée sur le piston au vilebrequin, convertissant ainsi le mouvement alternatif du piston en mouvement de rotation du vilebrequin.
Le groupe bielle est composé du corps de bielle, du chapeau de tête de bielle, de la bague de pied de bielle, de la bague de palier de tête de bielle et des boulons (ou vis) de bielle. Ce groupe est soumis à la force des gaz provenant de l'axe de piston, à son propre mouvement de balancier et à la force d'inertie du piston. L'amplitude et la direction de ces forces varient périodiquement. La bielle est donc soumise à des charges alternées, telles que la compression et la traction. Elle doit présenter une résistance à la fatigue et une rigidité structurelle suffisantes. Une résistance à la fatigue insuffisante peut entraîner la rupture du corps de bielle ou d'un boulon, provoquant un accident majeur et des dommages importants à la machine. Une rigidité insuffisante, quant à elle, engendre une déformation par flexion du corps de bielle et une ovalisation de la tête de bielle, provoquant une usure excentrée du piston, du cylindre, du palier et du maneton.
Structure et composition
Le corps de la bielle se compose de trois parties : la partie reliée à l’axe du piston est appelée petite extrémité de la bielle ; la partie reliée au vilebrequin est appelée grande extrémité de la bielle ; et la partie reliant la petite extrémité et la grande extrémité est appelée corps de la bielle.
L'extrémité de la bielle est généralement constituée d'un anneau à paroi mince. Afin de réduire l'usure entre la bielle et l'axe de piston, une bague en bronze à paroi mince est insérée à force dans l'alésage de l'extrémité. Des rainures sont percées ou fraisées dans la tête de bielle et la bague pour permettre à l'huile de lubrification de pénétrer dans les surfaces de contact entre la bague et l'axe de piston.
La bielle est une tige longue soumise à des forces importantes lors de son fonctionnement. Afin d'éviter sa flexion et sa déformation, le corps de la bielle doit présenter une rigidité suffisante. C'est pourquoi la plupart des bielles de moteurs automobiles utilisent des sections en I, qui permettent de minimiser la masse tout en assurant une rigidité et une résistance suffisantes. Les sections en H sont quant à elles utilisées dans les moteurs à haute résistance. Certains moteurs utilisent l'extrémité de la bielle pour lubrifier le piston, ce qui nécessite le perçage d'un trou traversant dans le sens longitudinal du corps de la bielle. Afin d'éviter les concentrations de contraintes, la jonction entre le corps de la bielle et les extrémités de la bielle présente une transition douce en arc de cercle.
Afin de réduire les vibrations du moteur, l'écart de masse entre les bielles de chaque cylindre doit être minimisé. Lors de l'assemblage du moteur en usine, les bielles sont généralement triées par masse (en grammes) en fonction de leurs extrémités (grande et petite).
Sur le moteur en V, les cylindres correspondants des rangées gauche et droite partagent un maneton, et les bielles sont de trois types : bielles parallèles, bielles fourchues et bielles principales et auxiliaires.
Principale forme de dommage
Les principaux types de dommages subis par les bielles sont la rupture par fatigue et la déformation excessive. Les ruptures par fatigue se produisent généralement dans trois zones de fortes contraintes sur la bielle. Les conditions de fonctionnement des bielles exigent une résistance et une tenue à la fatigue élevées, ainsi qu'une rigidité et une ténacité suffisantes. Dans les procédés de fabrication traditionnels, on utilise généralement des aciers trempés et revenus, tels que les aciers 45, 40Cr ou 40MnB, qui présentent une dureté élevée. C'est pourquoi les nouveaux matériaux utilisés pour les bielles par les constructeurs automobiles allemands sont des aciers non trempés et revenus à haute teneur en carbone comme le C70S6, les aciers forgés des séries SPLITASCO, FRACTIM et S53CV-FS (tous conformes aux normes DIN allemandes). Bien que l'acier allié possède une résistance élevée, il est très sensible à la concentration des contraintes. Par conséquent, des exigences strictes doivent être imposées quant à la forme de la bielle, au congé excessif, etc., et une attention particulière doit être portée à la qualité du traitement de surface afin d'améliorer la résistance à la fatigue, faute de quoi l'utilisation d'acier allié à haute résistance n'atteindra pas l'effet escompté.
