Pièces de frein de voiture et leur fonction

Le système de freinage de votre voiture est un ensemble de plusieurs composants. Il s'agit notamment d’un maître-cylindre, de conduites de frein, de disques, de tambours de frein , etc. L'objectif de ces composants est de convertir l'énergie cinétique de votre voiture (l'énergie cinétique est une forme d'énergie qu'un objet possède en raison de son mouvement) en énergie thermique (chaleur) en générant un frottement entre les surfaces mobiles - disque/tambour de frein, et les surfaces fixes - plaquettes/semelles de frein, ce qui permet d'arrêter ou de ralentir votre voiture. Lorsque vous appuyez sur la pédale de frein, les plaquettes ou les sabots de frein frottent contre le disque ou le tambour. Cela génère un frottement et ralentit ou arrête la rotation des roues, ce qui immobilise votre voiture.

Le système de freinage hydraulique est un type de système de freinage. Dans ce système, la force exercée par la pédale de frein est transférée aux mâchoires du tambour ou aux plaquettes du disque, à l'aide d'un fluide hydraulique, pour produire un freinage. Il fonctionne selon le principe de la loi de Pascal. Dans ce type de système de freinage, une force est générée lorsque vous appuyez sur la pédale de frein. Cette force est ensuite amplifiée par la pédale, le servomoteur et le maître-cylindre. Le liquide de frein contenu dans le maître-cylindre est poussé vers le cylindre récepteur par le réseau de conduites de frein. Le mouvement des pistons du cylindre récepteur actionne les plaquettes ou les segments et génère la friction nécessaire pour ralentir ou arrêter les roues.

Il existe deux types de freins hydrauliques basés sur le contact par friction :

1. Freins à tambour (expansion interne) 

Il s'agit d'un système de freinage dans lequel les mâchoires de frein sont logées dans un tambour monté sur le moyeu de la roue.  Lorsque la partie extérieure du tambour tourne avec la roue, la partie intérieure reste immobile. Lorsque les freins sont actionnés, le système d'actionnement (cylindre de roue) force les sabots de frein à se dilater, ce qui fait que la surface de friction extérieure des sabots de frein entre en contact de friction avec la partie tournante du tambour. Le véhicule s'arrête ou décélère alors.

2. Freins à disque (contraction externe)

Dans ce système de freinage, un rotor à disque est couplé au moyeu de la roue de telle sorte qu'il tourne avec la roue. Un disque est serré entre l'étrier qui est relié au porte-fusée du véhicule. L'étrier abrite les plaquettes de frein ainsi que le système d'actionnement (cylindre/piston de l'étrier). Lorsque les freins sont actionnés, le système d'actionnement contracte les plaquettes de frein fixées, ce qui provoque un contact par friction avec le  disque en rotation et entraîne le freinage du véhicule.

Il existe deux types de freins hydrauliques basés sur la répartition de la force de freinage :

1. Freins hydrauliques à simple effet

Dans ce type de frein hydraulique, on utilise un maître-cylindre à un seul cylindre. Ce cylindre produit une pression hydraulique limitée qui ne peut être délivrée que dans un seul sens.

2. Freins hydrauliques à double effet

Dans les freins hydrauliques à double effet, on utilise un maître-cylindre double ou tandem qui fournit une force de freinage plus élevée. Cette force générée peut être transférée à la fois vers l'arrière et vers l'avant.

Différents composants, disposés dans un arrangement, travaillent ensemble et forment le système de freinage. Ces composants sont capables de provoquer l'effet de freinage dans un véhicule. Voici les pièces de freinage que l'on trouve dans un système de freinage hydraulique.

• Servofrein
• Maître-cylindre
• Liquide de frein
• Réservoir de liquide de frein
• Conduites de frein
• Frein à disque
• Frein à tambour
• Frein de stationnement / frein à main
• ABS (système de freinage antiblocage)
  

Le liquide de frein est un type de liquide hydraulique qui est utilisé dans l'application du frein hydraulique et de l'embrayage hydraulique de votre voiture. Il sert à transférer la force en pression et amplifie la force de freinage. Voici les propriétés du liquide de frein : 

Viscosité constante : Le liquide de frein doit avoir une viscosité constante dans une large gamme de températures (la viscosité est la mesure de la résistance à l'écoulement d'un fluide).

Point d'ébullition élevé : Le point d'ébullition du liquide de frein doit être élevé. En effet, le frottement des plaquettes de frein génère beaucoup de chaleur. Si le liquide autour des freins atteint son point d'ébullition, il s'évapore, rendant les freins inefficaces.

Additifs spéciaux : Le liquide de frein nécessite des additifs spéciaux qui empêchent la corrosion dans les conduites de frein.

La meilleure façon de déterminer le type de liquide de frein qui convient à votre voiture est de consulter le manuel du propriétaire.

Il existe deux types de conduites de frein utilisées dans les automobiles, les conduites de frein rigides et les flexibles de frein :

Les conduites de frein : Ce sont des conduites rigides en acier qui relient le maître-cylindre et les flexibles. Elles ne peuvent pas supporter les déplacements de la suspension et les mouvements latéraux lors des virages.  C'est pourquoi des tuyaux flexibles sont utilisés à cette fin : acier inoxydable, acier, acier doux et alliage nickel-cuivre. L'acier doux galvanisé est le matériau le plus couramment utilisé pour les conduites de frein.

Tuyaux de frein :  Les flexibles de frein sont des tubes flexibles qui transportent le liquide de frein d'une conduite de frein fixée à la carrosserie de la voiture à l'étrier de frein ou au cylindre de roue. Ils sont également connus sous le nom de conduites de frein souples. En fonction du matériau, il existe deux types de flexibles de frein :

Tuyaux en caoutchouc : Comme le caoutchouc est flexible, durable et a une longue durée de vie, il est parfait pour les tuyaux de frein. Bien que de nombreux constructeurs automobiles fournissent des flexibles en caoutchouc car ils sont moins chers et offrent des performances satisfaisantes, les flexibles en caoutchouc ont tendance à se dilater sous la pression élevée du liquide de frein. 

Tuyaux en acier inoxydable tressé : Dans ce cas, le tube intérieur est enveloppé dans une maille en acier inoxydable. Le tuyau en acier inoxydable est beaucoup plus résistant que le caoutchouc. Elle est plus chère et est généralement utilisée dans les applications à haute performance.

Les freins à disque, qui étaient initialement destinés à l'industrie aéronautique, sont largement utilisés en raison de leur résistance à la dégradation, malgré leur coût plus élevé.  Bien que certains systèmes à quatre roues existent, les disques sont généralement placés sur les roues avant et les unités à tambour standard sont conservées à l'arrière. Un frein à disque se compose de trois parties principales : le disque, les plaquettes et l'étrier de frein.

Dans les automobiles, les disques sont en métal et de forme  circulaires qui sont fixés aux roues. La principale fonction des disque est d'utiliser la friction pour ralentir la rotation des roues de la voiture. Lorsque vous appliquez les freins, une énorme quantité de chaleur est générée entre le disque  et les plaquettes de frein, ce qui peut diminuer l'efficacité du freinage. C'est pourquoi le disque  est pourvu de trous de ventilation percés qui dispersent la chaleur.

Les plaquettes de frein sont des bandes métalliques auxquelles sont fixées des garnitures de frein. Les étriers de frein comportent deux plaquettes de frein de chaque côté du disque. Une substance absorbant la chaleur est utilisée dans les plaquettes de frein car une grande quantité de chaleur est générée entre les plaquettes de frein et le disque  en raison de la friction. En raison de cette chaleur et de ce frottement, les plaquettes de frein s'usent avec le temps.

L'étrier de frein abrite des pistons et des plaquettes de frein dans un assemblage de type pince et recouvre partiellement le disque  de frein. Les roues sont fixées à  disques métalliques qui tournent en même temps que les roues. Lorsque vous appliquez les freins, les étriers de frein poussent les plaquettes de frein contre la surface du rotor de frein pour ralentir les roues.

Un frein à tambour est un type de frein que l'on trouve dans les freins arrière de nombreuses voitures. Un frein à tambour est un type de frein qui dépend de la friction créée par un ensemble de segments ou de plaquettes qui exercent une pression vers l'extérieur contre une pièce rotative en forme de cylindre appelée tambour de frein. Les freins à tambour des automobiles utilisent souvent un système de freinage hydraulique, car la pression hydraulique est utilisée pour appliquer une pression sur les plaquettes de frein.

Un tambour de frein est fixé aux roues et contient les segments de frein avec les garnitures de frein (matériau de friction) qui appuient sur le tambour de l'intérieur pour fournir une force de freinage. Lorsque l'on appuie sur la pédale de frein, les sabots de frein sont poussés vers l'extérieur contre la surface intérieure du tambour de frein, ce qui génère une friction qui ralentit la rotation des roues. Un tambour de frein est généralement fabriqué en fonte.

Une plaque d'appui est également connue sous le nom de plaque métallique ou de plaque de frein. C'est le composant des freins à tambour qui sert de base aux segments de frein et aux autres composants du frein à tambour. Les plaques d'appui servent de boucliers contre la chaleur et la poussière pour protéger  le disque de frein et l'ensemble du frein à tambour.

Un sabot de frein est une pièce métallique incurvée sur laquelle est fixée d'un côté une substance de friction. Lorsque vous appliquez les freins, un cylindre de roue dans le système de freinage à tambour presse le sabot de frein vers l'extérieur, contre l'intérieur du tambour. En raison de la friction entre la garniture et le tambour, votre voiture ralentit ou s'arrête.

Le cylindre de roue est un boîtier constitué de fer ou d'aluminium. Ce dernier matériau le rend beaucoup plus léger et est utilisé dans les versions plus récentes des véhicules. Il est situé sur chaque roue et se trouve généralement en haut de la roue, au-dessus des patins. Deux pistons se trouvent de chaque côté du cylindre de roue. La pression hydraulique agit sur ces pistons qui exercent une pression mécanique sur les sabots de frein. Le cylindre de roue exerce une pression sur les sabots de frein qui, lorsqu'ils sont pressés contre le tambour, ralentissent et arrêtent le véhicule.

Le ressort de rappel est un composant important du frein à tambour qui ramène le sabot de frein à sa position initiale avant que le levier de frein ou la pression de la pédale ne soit appliqué. Il existe deux variétés de ressorts de rappel, le ressort supérieur et le ressort inférieur, qui forment le mécanisme des ressorts de rappel.

Lorsque les mâchoires de frein sont en place sur le tambour, le mécanisme d'auto réglage joue un rôle crucial en assurant un équilibre optimal du frein. Pour que les freins à tambour fonctionnent correctement, les segments de frein doivent rester proches du tambour sans le toucher. Lorsqu'ils s'éloignent trop du tambour, le piston a besoin de plus de liquide pour parcourir la distance, et lorsque vous appuyez sur les freins, votre pédale de frein s'enfonce plus près du sol. C'est pourquoi la plupart des freins à tambour comportent des systèmes autoréglables.

Un frein de stationnement, souvent appelé frein de secours, est un mécanisme de freinage de secours activé par un levier mécanique à main ou une pédale. Le frein de stationnement est un composant distinct des freins hydrauliques classiques de votre véhicule. Il est chargé de maintenir un véhicule garé à l'arrêt, en l'empêchant de dévaler une pente ou de se déplacer. Le frein de secours tient son nom de sa capacité à arrêter une automobile en cas de défaillance des freins hydrauliques standard. Les freins de stationnement sont entièrement mécaniques et sont actionnés par des câbles et des leviers. Lorsque vous tirez le levier du frein de stationnement (ou que vous appuyez sur la pédale du frein de stationnement), ceux-ci fournissent la force nécessaire pour maintenir la voiture en position ou l'arrêter.

Un système de freinage antiblocage ou également connu sous le nom de système de freinage antipatinage est un système de freinage qui empêche les roues de se bloquer et améliore le contrôle de la direction lors du freinage. Dans les situations de freinage intense, l'ABS fonctionne en relâchant puis en appliquant ou en "pompant" les freins sur une roue du véhicule. Des capteurs situés sur chaque roue détectent le "blocage", c'est-à-dire le moment où une roue cesse de bouger et commence à déraper. Pour des connaissances approfondies, vous pouvez vous référer à notre guide d'achat du système ABS.

Grâce à ces informations sur les pièces du système de freinage et leur fonctionnalité, vous serez plus en phase avec le fonctionnement de votre véhicule. Cet article est une excellente référence pour l'avenir, nous vous recommandons de le mettre en signet et de le consulter en cas de besoin. Parcourez les produits concernés et lisez la FAQ pour plus d'informations. Soyez intelligent et en sécurité !