Allègement du vilebrequin

Un des objectifs principaux de la team EcoMotion 6 est la réduction du poids du prototype. Le poids est en effet un élément prépondérant dans la consommation de carburant.

Notre groupe de travail s’est donc vu attribuer la réduction du poids du vilebrequin (qui était initialement de 1792g, roulements compris). Le vilebrequin est le composant du moteur qui convertit les mouvements linéaires du piston produits par la combustion du mélange air/carburant en rotation. Il se compose principalement de deux flasques et d’un maneton lié à une bielle.

La tâche fût pas des plus simple car le vilebrequin devait bien entendu rester équilibré après son allègement.

Nous avons commencé par représenter l’ensemble du vilebrequin le plus fidèlement possible via la CAO (Inventor), puis étudié son équilibrage.

L’équilibrage d’un vilebrequin monocylindre reste un compromis : il n’est pas possible d’équilibrer totalement ce composant (sauf bien entendu en utilisant des arbres supplémentaires). Il y a un compromis à trouver entre la présence d’un balourd en « pilon » (selon l’axe du cylindre) et en « tamis » (dans le plan de rotation de la bielle). Cf. ce document particulièrement intéressant, qui nous a bien aidés dans nos recherches :

http://197.14.51.10:81/pmb/MECANIQUE/MOTEURS%20ET%20MACHINES.%20UTILISATION/Equilibrage%20des%20machines%20alternatives.pdf

La littérature fait souvent état d’un facteur de déséquilibre qui tourne aux alentours des 60%. Mais un spécialiste de l’équilibrage (www.dynamequil.com) auquel nous avons fait appel nous a également indiqué que de petits moteurs tels que le nôtre avaient un facteur de 30%… De manière pratique, le facteur idéal dépend de chaque moteur, mais également de sa position et de ses fixations dans le châssis, et est déterminé par tests.

Nous avons donc prévu de pouvoir faire varier facilement (c’est-à-dire sans démontage) entre 30 et 60 % le facteur de notre vilebrequin grâce à des taraudages sur chaque flasque, dans lesquels nous aurons le loisir de placer des vis, ou non.

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Ensuite a commencé la partie pratique !

Le vilebrequin a été démonté par un spécialiste de la préparation des monos 4 temps, Jean-Marc Gaillard, de JMG Racing ( www.jmgracing.be ).

Suleyman s’est chargé de la reprise en tournage des portées de roulements (nous avons également décidé d’utiliser des roulements plus petits car les roulements d’origine sont surdimensionnés).

Bernard Fancon de Technifutur a allégé le maneton de bielle en l’alésant par électro érosion.

Et c’est Fabien Cadet, de Joalar Design, qui a réalisé la découpe jet d’eau des flasques elles-mêmes.

Les portées de roulements dans les carters moteur ont quant à elles reçu des bagues, tournées par Guillaume Ruwet de www.ruwetmechanics.com, qui ont ensuite été alésées à l’école polytechnique de Herstal.

Un travail d’équipe donc, puisque pas moins de six personnes nous ont aidé dans notre travail d’allégement !

Nous en profitions donc pour remercier tous les intervenants cités ci-dessus pour leur aide précieuse, ainsi que Frédéric Weber pour ses conseils et Lucien Ricci pour le coup de main. Sans compter notre partenaire SKF qui a fourni les nouveaux roulements !

Grâce à eux tous, nous sommes arrivés à un poids final (roulements compris) de 1128g, 664g gagnés, c’est-à-dire 37% !

Johan et Suleyman

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2 commentaires pour Allègement du vilebrequin

  1. attila dit :

    Bonjour,
    Sur un mono, le volumineux vilebrequin est également un facteur de régularité cyclique.
    En effet ce volant emmagasine l’énergie nécessaire pendant le seul temps moteur pour le restituer pendant les trois temps morts.
    D’autre part, ce même volant « lisse » les vibration du premier et du second ordre.
    Si c’est la chasse au poids que vous rechercher, j’aurai conservé le même moment d’inertie mais sur un plus grand diamètre. Ainsi vous diminuez le poids mais conserver l’inertie et en corolaire, la régularité cyclique. Comme vous expliquiez , a juste titre, que l’équilibrage d’un mono est un compromis, mais vous devez gardez à l’esprit que les vibrations sont des sources de pertes d’énergies. Or les masses en rotations emmagasinent cette énergie perdue.
    Ne pas comparer ce moteur et celui d’un Kart 2T tournant à 18000trm!
    Bon courage, je lis tout vos articles
    Attila

  2. Web Master dit :

    Bonjour Attila, et merci pour ton intervention! Ce que cet article ne dit pas, c’est que l’embrayage centrifuge qui sera fixé sur ce vilebrequin va voir son poids augmenter considérablement. Un article sera publié prochainement à ce sujet. Et en gros, les différences d’inertie vont se compenser.
    Encore merci pour tes commentaires avisés, et à bientôt !

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