Qu’est-ce qu’un frein à disque ?
Un frein à disque est un système de freinage composé de trois éléments : le rotor du disque, l’étrier de frein et les plaquettes de frein qu’il contient.
L’ensemble des composants d’un frein à disque est situé à l’intérieur de la roue du pneu et est visible de l’extérieur, ce qui lui confère une grande capacité de dissipation de la chaleur.
La dissipation élevée de la chaleur signifie également que les freins sont moins sujets au phénomène d’évanouissement, dans lequel le freinage devient moins efficace après une utilisation continue, et plus résistants au phénomène d’évanouissement dû à l’eau, dans lequel le freinage devient moins efficace en raison de la présence d’eau. En revanche, ils présentent l’inconvénient d’être moins contraignants que les freins à tambour.
Utilisations des freins à disque
Les freins à disque se caractérisent par leur forte dissipation thermique, leur résistance aux phénomènes de fading et de water fade et leur puissance de freinage stable. Ils sont donc utilisés dans un large éventail d’applications où les roues doivent ralentir ou s’arrêter, notamment dans de nombreuses voitures particulières, motos, bicyclettes, chemins de fer, avions, machines de construction et machines agricoles.
Ces dernières années, l’utilisation généralisée des systèmes de freinage à commande électronique (EBS) a élargi la gamme d’applications, les freins à disque étant désormais également utilisés dans les véhicules utilitaires, où les freins à tambour sont la norme.
Principe des freins à disque
Un frein à disque se compose de trois éléments : le rotor du disque, l’étrier de frein et les plaquettes de frein qu’il contient. Le rotor du disque et l’étrier de frein prennent la roue en sandwich et le frottement ralentit et arrête le mouvement de rotation de la roue.
Le frottement convertit l’énergie de rotation (énergie cinétique) de la roue en énergie thermique, qui est ensuite libérée à l’extérieur, ce qui arrête le mouvement de rotation.
La première étape du processus d’activation d’un frein à disque consiste à appuyer sur la pédale de frein depuis le siège du conducteur, ce qui augmente la force exercée par le servofrein. La pression augmentée par le servofrein se transforme en pression hydraulique lorsqu’elle passe dans des tuyaux remplis d’huile de frein, ce qui pousse le piston dans l’étrier de frein.
Conjointement à la force de sortie du piston, les plaquettes de frein sont pressées contre le rotor du disque, et la force de friction générée à ce moment-là applique les freins à la voiture.
Types de freins à disque
Il existe deux principaux types de freins à disque :
1. Les freins à disque de type flottant
Les freins à disque dont le piston de l’étrier de frein se trouve d’un côté du rotor du disque sont appelés “freins à disque de type flottant”.
Ce type de frein est utilisé dans la plupart des voitures particulières en raison de sa structure simple, de son poids léger et de son faible coût.
2. Frein à disque de type opposé
Un système de freinage dans lequel les pistons des étriers de frein sont situés de part et d’autre du disque afin d’appliquer une pression uniforme est appelé “frein à disque à pistons opposés”.
Ils se caractérisent par leur puissance de freinage élevée, qui est l’une des plus importantes de tous les freins à disque. Le nombre de pistons peut également être augmenté, comme dans le type à 4 pistons opposés, qui en compte deux de chaque côté pour un total de quatre, ou le type à 6 pistons opposés, qui en compte trois de chaque côté.
Ils sont donc souvent utilisés dans les voitures de sport, où une plus grande puissance de freinage est requise, et dans les grands véhicules à hautes performances, où une plus grande surface de plaquettes de frein doit être utilisée.
Autres informations sur les freins à disque
1. Différences avec les freins à tambour
Les freins à tambour sont conçus pour ralentir et arrêter le mouvement de rotation de la roue par friction, les mâchoires de frein installées à l’intérieur de la roue exerçant une pression sur la roue en rotation depuis l’intérieur.
Le principe est le même que celui d’un frein à disque, à savoir que la friction convertit l’énergie de rotation de la roue en énergie thermique pour décélérer et arrêter la roue, mais la façon dont la friction est générée est très différente.
Les freins à disque génèrent le frottement en pinçant la roue, tandis que les freins à tambour génèrent le frottement en écartant la roue de l’intérieur. En raison de cette différence, les freins à tambour ont une plus grande surface de contact avec la roue et un effet d’auto-asservissement (la roue mord dans le matériau de friction à la surface de la mâchoire de frein lorsqu’elle tourne), ce qui signifie que les freins à tambour sont plus contraignants.
En revanche, les freins à tambour présentent l’inconvénient d’une mauvaise dissipation de la chaleur par rapport aux freins à disque et sont sujets aux phénomènes de décoloration et de décoloration par l’eau.
2. Durée de vie des freins à disque
Pour que les freins à disque fonctionnent correctement, les plaquettes de frein et les rotors de disque, qui sont sensibles à l’usure, doivent être en bon état. Les plaquettes de frein et les rotors de disque doivent être inspectés régulièrement, car leur durée de vie approximative est respectivement de 30 000 à 50 000 km et de 100 000 km.
Toutefois, dans le cas des freins à disque à haute performance de freinage, il est important de toujours vérifier la durée de vie du frein lui-même, car la charge et l’usure sont d’autant plus importantes et le frein peut atteindre la fin de sa durée de vie au bout de 20 000 à 30 000 km.
De plus, le composant le plus important du frein à disque pour ralentir le véhicule est la plaquette de frein. Si les plaquettes de frein s’usent, cela peut entraîner des bruits anormaux et une détérioration de la qualité du freinage.