[La Clé de 13] Les freins, de la pédale à la route

On ne le répétera sans doute jamais assez, mais n’oubliez pas qu’il n’y a que trois éléments qui vous permettent de rester sur la route, vos pneus, vos suspensions et vos freins. Il est temps pour nous de nous pencher sur ces derniers.

Dès les débuts de l’automobile, il est rapidement devenu évident que rester en roue libre et utiliser ses semelles pour s’arrêter est insuffisant. Il a donc fallu trouver d’autres solutions.

Le principe du freinage

En soi, c’est on ne peut plus basique. On dégrade l’énergie cinétique (liée au mouvement) en générant d’énormes frottements.

Pour cela rien de plus simple, on vient faire appuyer une pièce sur l’élément en rotation, lui-même en prise avec la route. Les frottements ainsi générés vont faire ralentir la pièce tournante, jusqu’à l’arrêt, et c’est réglé… en plus ou moins de temps.

Les différentes commandes

On ne va pas être exhaustif, car la liste est assez longue. Cependant nous allons nous pencher sur quelques systèmes assez communs.

La commande par câble

C’est la commande la plus simple, et celle qui a été utilisée aux débuts de l’automobile. Rien de bien compliqué, la pédale (ou parfois le levier) tire sur un câble, qui vient lui même actionner les freins.

De nos jours, on la retrouve surtout pour la commande du frein à main, ou encore, sur nos vélos. Facile à mettre en œuvre, elle souffre cependant d’un petit défaut, avec le temps, les câbles ont tendance à se détendre, et il convient de réajuster de temps en temps.

La commande hydraulique

C’est la commande à laquelle nous sommes tous habitués. La pédale déplace un piston qui génère une forte pression dans un circuit hydraulique. Au bout de ce circuit, les étriers transmettent la pression au système de freinage, garantissant un mordant plus important, à effort équivalent.

L’avantage de cette commande, c’est qu’elle est plus simple à doser puisque la force exercée sur la pédale sera proportionnellement appliquée aux roues… sans pour autant dégrader la commande.

La commande pneumatique

C’est plus généralement celle qu’on retrouve sur les trains ou les poids lourds (il existe cependant d’autres applications). Cependant, il y a une différence assez importante en ce qui concerne ce genre de système.

Au repos, les freins sont serrés, et la mise en route du moteur vient générer une pression permettant d’écarter les mâchoires. Appuyer sur la pédale permet de relâcher la pression d’ouverture, et donc d’activer le système de freinage (d’où le pschitt d’un camion qui s’arrête).

Les types de frein

Bon, abordons le sujet que l’on croit tous connaitre, et pourtant, en faisant un peu de recherches, je suis tombé des nues, car la chronologie n’est pas vraiment celle qu’on croit !

Le frein à sabot

On ne le trouve plus aujourd’hui dans les applications automobiles, mais c’est pourtant avec lui que tout à commencé. C’est en effet ce système qui a été utilisé sur les quadricycles Benz, au tout début de l’histoire de l’automobile.

Le frein à sabot est relativement simple dans son fonctionnement. Un bloc vient appuyer sur l’extérieur de la roue, la faisant décélérer. C’est rustique mais terriblement efficace… du moins avec les vitesses de rotation de l’époque.

Le frein à tambour

En seulement dix ans, les performances des automobiles ont drastiquement augmenté, et le système à sabot montre déjà ses limites depuis quelques années. C’est Louis Renault (cocorico !) qui développera le système de freins à tambours. Il en équipera ses voitures dès 1902.

Le principe est simple, la roue est solidaire d’une cloche (le fameux tambour) et à l’intérieur de celui-ci, la commande de frein vient écarter deux mâchoires qui viennent frotter contre la paroi du tambour.

Ce système, bien qu’efficace (il aura fallu attendre que le XXIe siècle soit bien entamé pour que le système ne se raréfie avant de revenir sur des autos populaires, souvent à faible coût) souffre de deux problèmes : de par sa géométrie, il peut facilement amener au blocage lors du freinage et surtout, il est très difficile d’évacuer la chaleur, ce qui diminue les performances du freinage lorsque le système est fortement sollicité.

Le frein à disque

Bon, le frein à disque, c’est la révolution des années 50, lorsque Jaguar a monté des disques conçus par Girling pour courir au Mans. Ou pas. Aussi surprenant que cela puisse paraitre, les disques sont contemporains des tambours. On retrouve en effet les premiers systèmes de frein à disque chez le constructeur anglais Lanchester… en 1902. Cependant, vu les possibilités techniques de l’époque, ce sont des disques très fins, en cuivre, qui ne s’avèrent pas durables. La technologie reste donc en veille, le temps de la faire progresser.

Les freins à disques sont, dans l’absolu, plus simples à mettre en œuvre que les freins à tambour. La roue est solidaire d’un disque qui vient de faire pincer par des plaquettes logées dans un étrier (fixe ou mobile, suivant la configuration).

Par rapport aux freins à tambour, ils offrent une bien meilleure dissipation de la chaleur (en même temps, le disque étant à l’air libre, on pourrait dire que c’est tricher). Leur géométrie les rend également moins prompts au blocage. Cependant, leur maintenance est plus lourde car il faut changer et les plaquettes et les disques, là où les tambours ne nécessitent (normalement) que le changement des garnitures.

Pensez à les entretenir !

Cela peut sembler évident, et pourtant… Certains ont tendance à laisser ce poste de coté. Si les freins à tambours sont plutôt protégés des éléments du fait de leur architecture, il n’en va pas de même avec les freins à disque et comme la plupart des pièces automobiles, le changement sera forcément à faire à un moment donné. Faites donc attention à ces derniers si vous roulez très peu avec votre auto.

Les plaquettes / garnitures

Ce sont les pièces qui s’usent en premier, et heureusement car c’est ce qu’on leur demande. Constitués de matériaux « doux », les copeaux métalliques alliés à la résine ont remplacé l’amiante, ces pièces doivent frotter et surtout, garder un bon coefficient de frottement malgré la chaleur qu’elles génèrent.

Comme beaucoup de pièces de ce genre, le revêtement de friction se désagrège petit à petit et il vient un moment où il faut les changer. Exactement comme le pneu. D’ailleurs, si les deux organes fatiguent en même temps, vous aurez du mal à décider lequel est en cause, mais le résultat sera le même : l’allongement des distances de freinage !

Attention d’ailleurs à certains réflexes : non, un grincement ne veut pas forcément dire que vous êtes arrivés au moment où il faut les changer. Certaines plaquettes ont des revêtements qui résistent mieux à la chaleur mais créent naturellement ces grincements.

Quand changer le disque de frein ?

Normalement, vous pouvez changer plusieurs fois vos plaquettes avant de vous intéresser au disque. Mais cela dépend également des plaquettes que vous utilisez. Plus elles sont dures et résistantes, plus elles finiront par endommager le disque. Car lui aussi ne se sort pas indemne de ces frottements. C’est d’ailleurs pour cela que les sportives les ventilent ou les rainurent.

Au bout d’un moment donc, il faudra y passer. De toute façon, que vous fassiez l’opération vous même ou qu’un mécano vous aide, au moment de changer les plaquettes il faudra jeter un coup d’œil aux disques.

On en profite pour signaler qu’il n’y a pas que la perte d’épaisseur du disque qui puisse déclencher son changement. Soumis à des fortes chaleurs, et encore plus en cas de refroidissement brutal (sur chaussée mouillée par exemple), le disque pourra se voiler. Son efficacité sera alors impactée… et il se peut que vous vous en rendiez compte avec de fortes vibrations dans la pédale !

Les commandes ? À surveiller !

Dernier point : les commandes. Et oui, il n’y a pas que les pièces de friction qui s’usent.

Pour les câbles, on vous l’a dit, ils peuvent se détendre petit à petit… voir carrément se rompre s’ils sont trop ancien ou qu’ils se sont oxydés (ça arrive rarement, mais ça arrive). Il faudra les surveiller, tout comme il faudra surveiller le jeu dans les mécanismes de commande.

Les freins hydrauliques vieillissent également. Là, le souci viendra souvent des joints de l’émetteur. Toujours en contact avec le liquide de frein, dont la corrosivité n’est plus à démontrer, ils vieillissent. Par conséquent, ils laissent s’échapper du liquide qui ne transmet plus aussi bien la force vers le système de freinage. Alors on vérifiera régulièrement que l’émetteur ne soit pas gras. Et puis, c’est tout bête, mais pensez à vérifier le niveau du liquide !
Le souci d’étanchéité sera d’ailleurs un gros souci des systèmes pneumatiques, mais, au moins, l’air n’attaquera pas les joints !

Conclusion :

Comme de nombreuses pièces automobiles, les freins ont évolué et se sont standardisés. Mais sur nos anciennes adorées, les cas de figure sont nombreux et il faudra faire attention à l’état du système et à son efficacité. En fait, il en va… de votre vie !

Article en partenariat avec Daparto