Types, dispositif et principe de fonctionnement des freins à disque
Freins de voiture,  Dispositif de voiture

Types, dispositif et principe de fonctionnement des freins à disque

Les freins à disque hydrauliques sont l'un des types de freins à friction. Leur partie tournante est représentée par un disque de frein, et la partie fixe est représentée par un étrier avec des plaquettes de frein. Malgré l'utilisation généralisée des freins à tambour, les freins à disque sont toujours les plus populaires. Nous comprendrons le dispositif d'un frein à disque, ainsi que les différences entre les deux freins.

Dispositif de freins à disque

La conception du frein à disque est la suivante:

  • support (support);
  • cylindre de frein de travail;
  • les plaquettes de frein;
  • disque de frein.

L'étrier, qui est un corps en fonte ou en aluminium (en forme de support), est fixé à la fusée d'essieu. La conception de l'étrier lui permet de se déplacer le long des rails dans le plan horizontal par rapport au disque de frein (dans le cas d'un mécanisme à étrier flottant). Le boîtier de l'étrier contient des pistons qui, lors du freinage, pressent les plaquettes de frein contre le disque.

Le cylindre de frein de travail est fabriqué directement dans le boîtier de l'étrier, à l'intérieur se trouve un piston avec une lèvre d'étanchéité. Pour éliminer l'air accumulé lors de la purge des freins, un raccord est installé sur le corps.

Les plaquettes de frein, qui sont des plaques métalliques avec des garnitures de friction fixes, sont installées dans le boîtier de l'étrier des deux côtés du disque de frein.

Le disque de frein rotatif est monté sur le moyeu de roue. Le disque de frein est boulonné au moyeu.

Types de freins à disque

Les freins à disque sont divisés en deux grands groupes selon le type d'étrier (étrier) utilisé:

  • mécanismes avec un support fixe;
  • mécanismes avec un support flottant.

Dans la première version, le support a la capacité de se déplacer le long des guides et possède un piston. Dans le second cas, l'étrier est fixe et contient deux pistons montés de part et d'autre du disque de frein. Les freins à étrier fixe sont capables de créer une plus grande force de pression des plaquettes contre le disque et, par conséquent, une plus grande force de freinage. Cependant, leur coût est supérieur à celui des freins à étrier flottant. Par conséquent, ces freins sont principalement utilisés sur les voitures puissantes (utilisant plusieurs paires de pistons).

Comment fonctionnent les freins à disque

Les freins à disque, comme tout autre frein, sont conçus pour modifier la vitesse du véhicule.

Fonctionnement étape par étape des freins à disque:

  1. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, la GTZ crée une pression dans les tuyaux de frein.
  2. Pour un mécanisme à manille fixe: la pression du fluide agit sur les pistons des cylindres de frein de travail avec les deux côtés du disque de frein, qui à leur tour appuient les plaquettes contre celui-ci. Pour le mécanisme de support flottant: la pression du fluide agit à la fois sur le piston et le corps de l'étrier, forçant ce dernier à se déplacer et à presser le patin contre le disque de l'autre côté.
  3. Un disque pris en sandwich entre deux plaquettes réduit la vitesse en raison de la force de frottement. Et cela, à son tour, conduit au freinage de la voiture.
  4. Une fois que le conducteur a relâché la pédale de frein, la pression est perdue. Le piston revient à sa position d'origine en raison des propriétés élastiques du collier d'étanchéité, et les patins sont rétractés à l'aide d'une légère vibration du disque pendant le mouvement.

Types de disques de frein

Selon le matériau de fabrication, les disques de frein sont divisés en:

  1. Fonte;
  2. Disques en acier inoxydable;
  3. Carbone;
  4. Céramique.

Le plus souvent, les disques de frein sont en fonte, qui présente de bonnes propriétés de friction et de faibles coûts de production. L'usure des disques de frein en fonte n'est pas grande. Par contre, avec un freinage intensif régulier, qui provoque une augmentation de la température, le disque en fonte peut se déformer, et si de l'eau pénètre dessus, il peut se fissurer. De plus, la fonte est un matériau assez lourd et, après un long séjour, elle peut rouiller.

Disques connus et acier inoxydable, qui n'est pas si sensible aux changements de température, mais a des propriétés de frottement plus faibles que la fonte.

Les disques en carbone sont plus légers que les disques en fonte. Ils ont également un coefficient de friction et une plage de travail plus élevés. Cependant, en termes de coût, ces roues peuvent concurrencer le coût d'une petite voiture. Oui, et pour un fonctionnement normal, ils doivent être préchauffés.

Les freins en céramique ne peuvent pas correspondre à la fibre de carbone en termes de coefficient de frottement, mais ils présentent un certain nombre de leurs avantages:

  • résistance à haute température;
  • résistance à l'usure et à la corrosion;
  • haute résistance;
  • faible densité;
  • la durabilité

La céramique a aussi ses inconvénients:

  • mauvaise performance des céramiques à basses températures;
  • grincer pendant le travail;
  • coût élevé.

Les disques de frein peuvent également être subdivisés en:

  1. Ventilé;
  2. Perforé.

Les premiers se composent de deux plaques avec des cavités entre elles. Ceci est fait pour une meilleure dissipation thermique des disques, dont la température de fonctionnement moyenne est de 200 à 300 degrés. Ces derniers présentent des perforations / encoches le long de la surface du disque. Les perforations ou encoches sont destinées à drainer les produits d'usure des plaquettes de frein et à maintenir un coefficient de frottement constant.

Types de plaquettes de frein

Les plaquettes de frein, en fonction du matériau des garnitures de friction, sont réparties dans les types suivants:

  • amiante;
  • sans amiante;
  • biologique.

Les premiers sont très nocifs pour le corps, par conséquent, pour changer de tels coussinets, toutes les mesures de sécurité doivent être respectées.

Dans les tampons sans amiante, la laine d'acier, les copeaux de cuivre et d'autres éléments peuvent jouer le rôle de composant de renforcement. Le coût et la qualité des coussinets dépendront de leurs éléments constitutifs.

Les coussinets en fibres organiques ont les meilleures propriétés de freinage, mais leur coût sera élevé.

Entretien des disques et plaquettes de frein

Usure et remplacement du disque

L'usure des disques de frein est directement liée au style de conduite de l'automobiliste. Le degré d'usure est déterminé non seulement par le kilométrage, mais aussi par la conduite sur de mauvaises routes. De plus, la qualité des disques de frein affecte le degré d'usure.

L'épaisseur minimale autorisée du disque de frein dépend de la marque et du modèle du véhicule.

La valeur moyenne de l'épaisseur de disque minimale autorisée pour les freins avant est de 22-25 mm, pour les arrière - 7-10 mm. Cela dépend du poids et de la puissance du véhicule.

Les principaux facteurs indiquant que les disques de frein avant ou arrière doivent être remplacés sont:

  • faux-rond des disques lors du freinage;
  • dommages mécaniques;
  • augmentation de la distance d'arrêt;
  • abaisser le niveau de fluide de travail.

Usure et remplacement des coussinets

L'usure des plaquettes de frein dépend principalement de la qualité du matériau de friction. Le style de conduite joue également un rôle important. Plus le freinage est intensif, plus l'usure est forte.

Les plaquettes avant s'usent plus rapidement que celles arrière en raison du fait que lors du freinage, elles subissent la charge principale. Lors du remplacement des plaquettes, il est préférable de les changer en même temps sur les deux roues, que ce soit à l'arrière ou à l'avant.

Les plaquettes installées sur un essieu peuvent également s'user de manière inégale. Cela dépend de l'aptitude au service des cylindres de travail. Si ces derniers sont défectueux, ils compressent les coussinets de manière inégale. Une différence d'épaisseur des coussinets de 1,5 à 2 mm peut indiquer une usure inégale des coussinets.

Il existe plusieurs façons de déterminer si les plaquettes de frein doivent être remplacées:

  1. Visuel basé sur la vérification de l'épaisseur de la garniture de friction. L'usure est indiquée par une épaisseur de doublure de 2-3 mm.
  2. Mécanique, dans laquelle les tampons sont équipés de plaques métalliques spéciales. Ces derniers, au fur et à mesure que les garnitures s'usent, commencent à entrer en contact avec les disques de frein, c'est pourquoi les freins à disque craquent. La raison du grincement des freins est l'usure de la garniture jusqu'à 2-2,5 mm.
  3. Électronique, qui utilise des tampons avec un capteur d'usure. Dès que le patin de friction est effacé vers le capteur, son noyau entre en contact avec le disque de frein, le circuit électrique se ferme et le voyant sur le tableau de bord s'allume.

Avantages et inconvénients des freins à disque par rapport aux freins à tambour

Les freins à disque présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux freins à tambour. Leurs avantages sont les suivants:

  • fonctionnement stable avec entrée d'eau et pollution;
  • fonctionnement stable lorsque la température augmente;
  • refroidissement efficace;
  • petite taille et poids;
  • facilité d'entretien.

Les principaux inconvénients des freins à disque par rapport aux freins à tambour sont les suivants:

  • coût élevé;
  • moins d'efficacité de freinage.

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