Par définition, un frein est un système permettant de ralentir, voire d’immobiliser, les pièces en mouvement d’une machine ou d’un véhicule en cours de déplacement.

Son fonctionnement repose sur la dissipation de l’énergie cinétique du véhicule en énergie thermique. Le frottement de pièces mobiles (rotors) sur des pièces fixes (stators) est généralement utilisé. Le frein est donc un système d’absorption de chaleur. Son efficacité est liée à la capacité de ses constituants d’absorber de la chaleur et d’y résister, et au coefficient de frottement entre eux.

(Wikipédia)

Principes

Nous nous intéresseront seulement aux freins à disques.

Le principe est simple: il s’agit d’un disque fixé sur le moyeu de la roue et des plaquettes venant frotter de chaque côté du disque.

Ci-dessous un exemple de disque avec son étrier (provient d’une E36).

Vous remarquerez que l’étrier ne se compose que d’un seul piston, est-ce suffisant pour arrêter 1.5t lancé à plus de 200km/h sur une Autobahn? réponse ici…

L’étrier

Il existe 2 types d’étriers: flottant ou fixe.

– L’étrier flottant: le plus commun, généralement composé de 1 ou 2 pistons (voir image ci-dessus).

Lors du freinage, le piston est poussé par le liquide contre la plaquette intérieure, qui elle-même s’appuie sur le disque, et l’autre plaquette vient à son tour s’écraser sur l’autre côté du disque. Cette action permet de pincer le disque.

– L’étrier fixe: composé de 2, 4, 6 ou 8 pistons, disposés symétriquement par rapport au disque.

Le principe est le même que le précédent sauf que là, les pistons étant chacun opposés à un autre, nous avons plus de mordant. Ce système est donc plus performant (ci dessous un exemple, on remarquera les 6 pistons).

Le disque

Il s’agit là de la pièce fixée au moyeu de la roue, en rotation.

Deux principales caractéristiques: le matériau et la taille.

Nous trouverons comme matériaux: l’acier inoxydable, la fonte (le meilleur rapport qualité/prix, le plus utilisé), le carbone (cher, extrêmement léger, très endurant, efficace essentiellement à hautes températures, réservé à la compétition) et la céramique (cher, relativement léger, très endurant, efficace même à basses températures contrairement aux disques carbone, utilisé sur des véhicules de très haut de gamme).

La taille varie beaucoup, plus il est grand, plus le système est performant.

Vous avez aussi des disques « ventilés », reconnaissables à leurs trous ou rayures, qui permettent un meilleur refroidissement et une meilleures évacuation de l’eau pouvant s’y déposer.

Les plaquettes

Il s’agit des l’élément qui entrent en friction  sur la surface du disque afin de le stopper.

Il existe une large variété de plaquettes de freins, au matériau plus ou moins agressif et plus ou moins durable.

A savoir aussi…

Deux choses aussi à savoir, qui jouent sur les performances du freinage: la qualité du liquide de frein ainsi que des durites qui le transportent.

Plus le liquide est de meilleure qualité, plus il supportera la pression de l’effort (moins de compression).

Idem pour les durites, meilleures elles sont, moins elles seront « déformées ».

Un peu de sécurité

A ce jour, le principal outil de sécurité est l’ABS (vient de l’Allemand Bosch: Antiblockiersystem).

Ce dispositif de frein anti-blocage est simple : un calculateur électronique gère un bloc d’électrovannes sur le circuit de freinage et surveille individuellement la rotation de chacune des roues à l’aide d’un capteur implanté sur chacune d’elles. Si le calculateur détecte le blocage (ralentissement significatif par rapport aux autres roues) d’une roue, le frein de celle-ci est relâché immédiatement (sans que le conducteur n’ait à modifier son action sur la pédale de frein). Le calculateur va permettre la pression de freinage la plus forte possible tout en évitant un blocage des roues.

– ATTENTION – Le but principal de l’ABS est de permettre de garder le véhicule manœuvrable lors d’un freinage d’urgence et non de réduire la distance de freinage.

L’efficacité de l’ABS sur les distances de freinage dépend de beaucoup de facteurs comme le poids du véhicule, sa vitesse, ses pneus, la surface de la route, la quantité d’eau présente sur celle-ci etc. C’est pourquoi il serait faux de dire que l’ABS réduit les distances de freinage, tout comme il serait faux de dire qu’il ne les réduit pas. Généralement, l’ABS diminue très peu les distances de freinage sur bitume sec, légèrement sur bitume humide ou mouillé et les augmente sur graviers ou sur neige. En effet sur ces surfaces meubles un blocage des roues peut aider à la formation d’un monticule au-devant des pneus, permettant ainsi un freinage plus court qu’avec l’ABS. Cependant, certains ABS modernes prennent en compte ce genre de particularité.