BAC PRO Conducteur Routier
Transport de Marchandises
POLE TRANSPORT Louis Armand Chambéry (73)
SÉANCE 22 :
FREINS A DISQUE OU A TAMBOUR
Objectif de cette séance : développer les connaissances permettant de conduire rationnellement et en sécurité le véhicule, et d'en exploiter les caractéristiques techniques.
Le conducteur doit être capable d'exploiter les caractéristiques techniques du véhicule en toutes circonstances, et d'identifier les principaux composants des circuits de freinage de son véhicule.
Le coin du prof'...
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1 - Rôle des Freins :
Dès que le conducteur lâche l’accélérateur, le véhicule à tendance à ralentir : c’est le frein moteur.
Pour des raisons évidentes de sécurité, il est nécessaire d’installer un mécanisme permettant d’arrêter le véhicule dans un délai aussi bref que possible : c’est le rôle des freins...
Un véhicule qui roule emmagasine une très grande quantité
d’ énergie : c'est l'énergie cinétique. Pour l’arrêter il faut donc que le mécanisme absorbe le plus rapidement possible cette énergie. L'énergie absorbée sera alors transformée en chaleur.
Vidéo : BREMBO - Différents types de freinage
2 - Qualités attendues du freinage :
Qualité attendues d'un "bon" freinage :
- Permettre l’arrêt dans les meilleures conditions, c’est-à-dire la distance de freinage la plus courte possible.
- Être progressif et précis, il doit permettre un dosage
- Être puissant pour pouvoir éliminer un maximum de chaleur et d’énergie
En effet, le système de freinage doit répondre à plusieurs exigences, il doit :
- être puissant mais aussi assurer une bonne évacuation de la chaleur,
- garantir un bon équilibrage ; la puissance de freinage doit être identique sur les roues d’un même essieu,
- modérable : il doit être proportionnel à l’effort demandé par le conducteur sur la pédale de frein,
- souple : il doit assurer un confort minimal au conducteur, ses passagers ou la marchandise transportée.
- être adapté aux conditions de chargement du véhicule,
- tenir compte du transfert de charge qui s’opère durant le freinage ( transfert de l’arrière vers l’avant ),
Vidéo : BREMBO - notion de couple de freinage
L’efficacité d’u freinage dépend de :
- L’ état de la route
- L’ état du véhicule ( freins, suspensions … )
- L’ état des pneus ( type, usure, pression … )
- Du conducteur ( dosage de l’effort sur la pédale, anticipation … )
- De l’usage éventuel du ralentisseur…
L’efficacité d’un freinage dépend du poids du véhicule, de la vitesse, de la force exercée et des matériaux de friction (disques et plaquettes) utilisés sur les surfaces de freinage. La puissance de freinage est environ 7,5 fois plus importante que celle du moteur.
Avec une force de 14kg exercée sur la pédale de frein, la force de freinage appliquée sur une roue avant peut dépasser les 2 tonnes et 1,4 tonnes sur une roue arrière.
La température des éléments en friction peut atteindre les 800° et 70% du freinage s’effectue sur les freins avant.
Dans un système de freinage tous les composants sont liés les uns aux autres, c’est la pression hydraulique qui permet de les faire fonctionner.
Vidéo : BREMBO - Forces de freinage
3 - Les freins à disque :
3.1 Description :
Le frein à disque est un système utilisant un disque, fixé sur le moyeu de la roue, et des plaquettes, venant frotter de chaque côté du disque.
Les plaquettes sont maintenues dans un étrier (frein fixe) ou une chape (frein coulissant), fixés au véhicule.
Un ou plusieurs mécanismes poussent sur les plaquettes, en général un ou plusieurs pistons soumis à une pression hydraulique (véhicules de tourisme, VUL… ) ou à une pression pneumatique (PL).
Vidéo : BREMBO - La plaquette de frein
Vidéo : BREMBO - Le disque de frein
Vidéo : BREMBO - L'étrier
3.2 Fonctionnement :
lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, la pression, hydraulique et/ou pneumatique, met en mouvement les pistons qui viennent écraser les plaquettes contre le disque, freinant ainsi sa rotation.
L'effort ainsi généré provoque le serrage puis le frottement des plaquettes sur le disque.
La force de frottement entre les plaquettes et le disque crée le couple de freinage mais aussi de la chaleur, qui doit être évacuée le plus rapidement possible pour éviter une déformation (voire une destruction) du disque.
Vidéo : BREMBO - Sollicitation du disque au freinage
Vidéo : BREMBO - Sollicitation des plaquettes au freinage
Vidéo : BREMBO - Sollicitation de l'étrier au freinage
3.3 Avantages / Inconvénients :
Inconvénients :
- Difficulté d’ajouter un frein à main,
- Prix ( les plaquettes sont sollicitées 3 fois plus que des garnitures ).
Avantages :
- Refroidissement optimal, la dilatation n’affecte pas la qualité de freinage,
- Bonne progressivité,
- Rattrapage automatique du jeu d’usure,
- Remplacement des plaquettes rapide
Vidéo by Th. SCHWENKE - Comment fonctionne le frein à disque
4 - Les freins à tambour :
4.1 Description :
Un frein à tambour est un système de freinage constitué d'une cloche (le tambour - solidaire de la roue), à l'intérieur de laquelle se trouvent un mécanisme (solidaire de l'essieu) comportant au moins deux mâchoires en forme d'arc de cercle munies de garnitures en matière spéciale
( avec un coefficient de frottement très élevé ).
Pour info : Les déformations des tambours et leur faible endurance à l'échauffement entraînent la disparition progressive de ce type de frein sur les véhicules récents
4.2 Fonctionnement :
Sous l'action de cames ou de pistons les garnitures des mâchoires viennent frotter sur l'intérieur du tambour.
Les cames sont actionnées par une commande mécanique (câble, tirant) et les pistons sont les récepteurs d'une commande hydraulique et/ou pneumatique.
• Lorsque le frein n’est pas actionné : le piston est rentré sous la pression d'un ressort, les mâchoires ne frottent pas l’intérieur du tambour lui permettant de tourner librement ( on dit que le frein est "desserré" ).
• Lorsque le frein est actionné : Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, la pression par l’intermédiaire de 2 pistons, plaque les garnitures sur le tambour. La roue est donc freinée. le piston repousse les mâchoires vers le tambour. Cela entraîne un frottement très important qui réduit la rotation du tambour ( on dit que le frein est " serré " ).
L’effort de freinage est très important sur un véhicule poids-lourd. Les températures des tambours peuvent atteindre des valeur de l’ordre de 600°C.
• Lorsqu’on relâche le frein le ressort de rappel permet aux mâchoires de revenir à leur position de repos, libérant le tambour
Vidéo : fonctionnement freins à tambour
4.3 Avantages / Inconvénients :
Inconvénients :
• La chaleur s’évacue mal,
• Nécessité d’un mécanisme de rattrapage d’usure,
• Freinage irrégulier.
Moins de progressivité : par rapport au frein à disque caractérisé par sa progressivité, le frein à tambour a tendance à freiner en tout ou rien, car lorsque les mâchoires sont écartées, elles se trouvent comme « aspirées » par le tambour (effet du aux formes et forces en jeu).
Plus d’encrassement : Un autre inconvénient du frein à tambour est sa faculté à parfois s'encrasser de manière importante, chose qui n'arrive pas avec un frein à disque, car les poussières issues du freinage sont automatiquement évacuées vers l'extérieur par la force centrifuge.
Avantages :
• Facilité pour adjoindre un frein à main.
Plus de puissance : lorsque le frein à tambour est puissant, cela provoque facilement des blocages de roues dangereux pour la stabilité du véhicule, d'autant plus avec les commandes par câbles, dont le réglage était délicat.
Lorsque les mâchoires sont écartées par une seule came, le frein est peu efficace mais le risque de blocage est faible.
Lorsqu'elles sont écartées en plusieurs points (frein double came, ou plus), le nombre de points d'aspiration des garnitures augmente, et avec lui, la force de freinage et le risque de blocage.
Plus d’étanchéité : sur le plan technique, le frein à tambour est étanche aux poussières et à l'eau. Cette étanchéité lui confère un inconvénient, le refroidissement, qui n'est pas très efficace et peut entraîner une surchauffe en cas de freinages longs ou répétés.
Un frein à tambour se refroidit généralement par son pourtour extérieur, muni d'ailettes pour dissiper la chaleur. Certains modèles disposent d'ouïes de refroidissement qui forcent l'air à circuler à l'intérieur, mais au détriment de l’étanchéité, donc de la poussière et de l'usure mais aussi de l'introduction d'eau et du risque de gel de la mâchoire et des patins.
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