4.2 Composant du système de friction-Frein à disques et freins à tambours

Composition du système de freins à disque

Les freins à disque sont utilisés sur la plupart des automobiles, camions légers et camions lourds. Vos clients associeront souvent le système de freins à disque en avant du véhicule. Sachez que les véhicules des dernières années sont souvent équipés de système de freins à disque aux 4 roues, soit avant et arrière.

Puisqu'un frein à disque peut absorber davantage de chaleur qu'un frein à tambour, la majorité des véhicules d'aujourd'hui utilisent des freins à disque dans leurs systèmes de freinage avant et arrière. Lorsque vous appuyez sur la pédale de frein, le fluide hydraulique contenu dans le maître-cylindre est envoyé sous pression aux étriers et le ou les pistons compriment les plaquettes de frein contre le disque. La friction entre les plaquettes de frein et le disque ralentit et arrête les roues du véhicule.

Le système de freins à disque est composé de plusieurs pièces principales :

Plaquettes (brake pads)

Les plaquettes de frein sont vendues en ensemble 4 pour les deux roues avant ou les deux roues arrière.

Ils peuvent être fabriqués de plusieurs matériaux : céramique, semi-métallique et les moins populaires métallique et organique.

Les véhicules fabriqués à partir de 2010 sont pour la plupart équipés originalement de freins en céramique.

Les véhicules fabriqués entre les années 2000 et 2010 étaient majoritairement équipés d'origine avec des freins semi-métalliques.

Les véhicules importés des années 1990 à 2005 étaient principalement équipés d'origine de freins organiques.

Étrier

Avez-vous déjà freiné à bicyclette?

Le principe de fonctionnement est semblable, des plaquettes sont poussées sur une surface pour freiner.

Étrier (caliper)

Photo d'un étier flottant, par Danny Lemay

La plupart des véhicules sont équipés d'étriers fixes ou flottants/coulissants.

Fixe 

Les plaquettes sont poussées contre le disque par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs pistons situés de chaque côté du disque et dédiés à chaque plaquette. Ce concept est généralement utilisé sur des voitures performantes, car sa fabrication est coûteuse, notamment en raison de l'étanchéité à réaliser entre les deux chambres hydrauliques qui alimentent les pistons de part et d'autre du disque.

Flottant ou coulissant 

Seule la plaquette intérieure est poussée contre le disque par un ou plusieurs pistons. La pression de la plaquette extérieure contre le disque est réalisée par l'intermédiaire de l'étrier monté sur un système coulissant dans la chape (pièce de fonderie supportant les plaquettes et fixant le frein complet sur le véhicule). C'est le concept le plus répandu.

Tiges guides d'étrier (guide pins / caliper bolts)

Photo de Danny Lemay

Les tiges guides sont importantes pour le système de freins à disque. Elles guident l'étrier lors de son déplacement quand le conducteur applique les freins. Elles doivent être sans corrosion, propres et graissées avec du lubrifiant à frein haute température. Elles se vendent en ensemble, par exemple, deux par côté.

Disques (disc brakes, rotor)

Photo par Danny Lemay

Le disque est boulonné avec la roue au moyeu (roulement). Donc, il tourne avec la roue. Quand le conducteur applique les freins, l'étrier pousse les plaquettes contre le disque de frein pour ralentir et arrêter le véhicule.

Il existe plusieurs types de disque : ventilé, plein, percé, traité et rainuré.

Il y a plusieurs gammes de produits. Les points les plus importants lors de leur vente sont le poids, l'épaisseur et la qualité de l'acier. Des disques économiques sont offerts. Ils sont souvent plus minces, plus légers et avec un mélange d'acier moins résistants à la corrosion et à la chaleur. Leur durée de vie en est écourtée.

Les boulons et écrous (studs and nuts)

Photo par Danny Lemay

Sur la photo ci-dessus, deux types de boulons (studs) sont représentés. Celui de gauche est boulonné directement à la roue, sans écrou. Le boulon de droite a des cannelures au bas. Il est installé sous pression aux disques ou aux moyeux de roue.

La photo dessus représente un écrou (noix) ouvert ordinaire. Il en existe plusieurs dimensions, par exemple M12 X1,5.

L'écrou fermé est utilisé pour obtenir une meilleure esthétique. Il est vendu avec des jantes d'aluminium.

Ensemble de quincaillerie d'étrier (hardware kit)

Petites cales métalliques installées en arrière des plaquettes ou au bout de celles-ci pour empêcher les vibrations et les grincements lors du freinage. L'ensemble est complété avec des caches poussière de tiges guides et des caches poussière de vis de purge.

Vis de purge (bleeder screw)

La vis de purge est située sur l'étrier dans le système de freins à disque. Le technicien dévisse celle-ci avec une clé à frein, pour purger l'air et le liquide de frein.

Protège disque/ Back plate

Ça fonction est de protéger les disques et les pièces environnantes des éclaboussures d'eau, neige, glace, débris ce trouvant sur la chaussée. Il se situe, juste derrière le disque de frein.

Identifier par les chiffres 7 et 8 sur le schéma ci-dessous.

FONCTIONNEMENT DES FREINS À TAMBOUR

Les roues arrière de la plupart des anciens véhicules et certains véhicules aujourd’hui sont équipées de freins à tambour. Le maître-cylindre envoie du liquide hydraulique sous pression à chacun des cylindres de roue arrière. Les cylindres sont dotés de petits pistons qui poussent sur les sabots pour les appuyer contre le tambour. La friction entre les sabots (2) et le tambour ralentira et arrêtera les roues du véhicule.

Les garnitures de frein seront appelées sur la marché, sabots, bandes, linning, shoe. 

Le système de frein à tambour est composé:

Les sabots de frein

Les sabots sont fabriqués d'un mélange semi-métallique et/ou organique. La garniture de frein sera collée et parfois collée et rivetée.

On les vendra en ensemble de quatre, soit deux sabots par côté. Il existera plusieurs gammes de produits, la qualité supérieure sera plus durable et réduira la distance de freinage. Le mélange composant un frein économique sera moins durable, et la chaleur sera souvent plus élevée et la distance de freinage sera plus longue. Il existe des certifications de qualités dans le frein, par exemple on dira qu'un frein est de fabrication d'équivalence à l'original OEM et/ou supérieure à la qualité d'origine.Par exemple, Raybestos fabrique des freins pour les manufacturiers tels que, Honda, Ford, Chrysler et des freins après marché.

Voici un lien qui explique la certification des freins Raybestos, même les véhicules d'urgence pourront être équipés de cette qualité de frein après marché.

D3EA

Le cylindre de roue

Le cylindre de roue est un comme un petit vérin hydraulique. Lors du freinage la pression du liquide hydraulique créée par le maître-cylindre sera envoyée au cylindre de roue et transformée en énergie mécanique. Celui-ci appliquera une pression sur une partie des sabots. Les sabots seront alors poussés sur le tambour de roue, ce qui fera ralentir la vitesse des roues. Le cylindre de roue sera composé d'un ressort, des coupelles, de pistons, de caches poussières et d'une vis de purge. Avec l'usure, les cylindres de roues finiront par couler, donc il y aura une perte de liquide de frein, la corrosion, l'assèchement des caches-poussière et les intempéries causeront leurs détériorations. Souvent nous les vendront en paires, car si un est usé, l'autre devrait avoir le même âge.

Les ressorts de rappel

Dans le système de frein à tambour, les ressorts de rappel ont comme fonction de rapporter les sabots à leur position initiale lors du relâchement de la pédale de frein. Les ressorts de rappel de bonne qualité seront identifiés par des couleurs pour faciliter le remplacement. Il sera très important que le technicien installe les ressorts aux bons endroits pour s'assurer que les ressorts jouent correctement leur rôle.

Plusieurs outils seront utilisés pour la pose et la dépose des ressorts de rappel, vous aurez des lectures plus tard concernant l'outillage des freins.

L'ajustement automatique

Le réglage automatique est un dispositif pour tenir la pédale de frein constamment haute. Lorsque les segments de frein auront de l'usure, la distance entre ceux-ci et le tambour s'accroîtra. L'ajustement automatique compensera la perte de garniture avec l'usure au fur et à mesure que les sabots s'useront. La vente de cet ensemble sera souvent lors de la vente de sabots et ressorts de rappel.

Pour certains modèles de véhicule, l'ajustement sera vendu en ensemble avec un petit câble pour le frein d'urgence, des leviers pour celui-ci, situé à l'intérieur du mécanisme et du tambour de frein.

Le tambour

Le tambour est la pièce qui recouvrira les sabots et ses composantes. Il absorbera et dissipera la chaleur lors des freinages. Un tambour qui surchauffera se déformera et deviendra ovale. Certains seront ventilés avec des ailettes extérieures et d'autres non ventilés sans ailettes. La plaque de montage des tambours est fabriquée en acier ou d'aluminium. La surface de friction est en fonte et doit être lisse et ronde.

Le tambour est boulonné au moyeu de roue ou à l'essieu.

Photo du tambour et en bas les sabots et ressorts de rappel.

Plateau de montage de frein à tambour

Le plateau de montage est pour fixer tout le mécanisme de frein à tambour. De plus, il protégera les pièces de l'eau, de la neige ou toute autre impureté. Il est situé sous le tambour et fixé au pont d'essieux ou aux portes-fusées.

Les boulons et écrous de roue

Vous avez déjà fait des lectures des boulons et écrous de roue dans la section frein à disque.