Tout vĆ©hicule automobile doit ĆŖtre muni, suivant les dispositions lĆ©gales, de deux systĆØmes de freinage. Lāun est dit dispositif principal et lāautre est dit dispositif de secours. Chacun des deux dispositifs doit avoir des commandes indĆ©pendantes lāune de lāautre.
Le dispositif principal doit agir sur lāensemble des roues du vĆ©hicule. Par contre, le dispositif de secours peut agir indiffĆ©remment sur les roues arriĆØre ou sur les roues avant.
Ce mode de commande nāest plus utiliseĢ sur les veĢhicules modernes.
Le frein
Sur la pieĢce fuseĢe (roue avant) ou sur lāextreĢmiteĢ de la trompette de pont (roue arrieĢre) est riveĢe une plaque de toĢle circulaire ou flasque de frein. Sur cette dernieĢre sont fixeĢs deux axes sur lesquels sont articuleĢs deux segments de forme semi-circulaire, dont la section a la forme dāun T.
Sur la face externe de chaque segment est riveĢe (ou colleĢe) une bande ou garniture, constitueĢe par un treillis meĢtallique enrobeĢ dāune composition incombustible, et ayant un coefficient de frottement treĢs eĢleveĢ.
fileteĢe de la tige de commande. Les deux segments sont maintenus constamment en contact avec la came par un ressort qui rameĢne les segments dans leur position de repos apreĢs le freinage.
Le tambour de la roue vient coiffer tout lāensemble du frein de manieĢre aĢ ce que la face interne de la peĢripheĢrie du tambour froĢle, sans les toucher, les garnitures des segments, lorsque le frein est au repos.
Note : A la partie infeĢrieure du flasque est fixeĢ un conduit dāeĢcoulement deĢbouchant aĢ lāexteĢrieur du tambour afin que lāeau ou lāhuile qui pourrait peĢneĢtrer accidentellement dans celui-ci ne reste pas aĢ lāinteĢrieur.
En exerçant une traction sur la tige de commande (vers la droite de la figure), le levier de la came pivote autour de son axe en faisant tourner la came. Celle-ci eĢcarte les deux segments quāelle appuie contre lāinteĢrieur du tambour, assurant ainsi le freinage avec dāautant plus de force que lāaction sur la commande est plus eĢnergique.
LāeĢnergie utiliseĢe pour le freinage est transformeĢe en chaleur qui se dissipe dans lāair ambiant. Pour que le frein soit efficace, il faut que la chaleur produite par le frottement se dissipe rapidement afin de ne pas causer de deĢformation du tambour ou des segments. Pour ce faire, les segments sont geĢneĢralement en alliage leĢger couleĢ, aĢ bonne conductibiliteĢ calorifique et les tambours, qui sont en fonte, doivent avoir une certaine eĢpaisseur. Ces derniers sont parfois nervureĢs sur leur face externe pour avoir une plus grande rigiditeĢ et en vue dāune meilleure dissipation de la chaleur. Ils sont parfois fabriqueĢ en alliage leĢger, bon conducteur de chaleur, et la bande de frottement, en fonte, est alors rapporteĢe aĢ lāinteĢrieur.
Note : Lors du freinage, les extreĢmiteĢs des garnitures auraient tendance, si elles eĢtaient aĢ areĢtes vives, aĢ brouter aĢ lāinteĢrieur du tambour. Pour supprimer cet inconveĢnient, les extreĢmiteĢs des garnitures sont leĢgeĢrement chanfreineĢes. On dit, dans la pratique, quāelles sont deĢtalonneĢes.
La peĢdale de frein agit par une tige sur un palonnier aux extreĢmiteĢs duquel sont fixeĢs des leviers doubles qui, en pivotant avec le palonnier, exercent une traction sur les tiges de commande des leviers de cames.
Note : En agissant sur les eĢcrous des extreĢmiteĢs des tiges, lāaction du freinage peut eĢtre eĢquilibreĢ sur les deux roues opposeĢes dāun meĢme essieu.
Sur certains veĢhicules les tiges de commande sont remplaceĢes par des caĢbles sous gaine dont les extreĢmiteĢs sont constitueĢes par une tige fileteĢe.
Dans ce type de freins, la force de freinage est fournie par le conducteur. Elle deĢpend de lāeffort exerceĢ par celui-ci ainsi que des rapports des longueurs des diffeĢrents leviers mis en oeuvre. Ces freins peuvent eĢtre ameĢlioreĢs en efficaciteĢ sans que le conducteur ait aĢ fournir un effort plus grand. Les freins ainsi ameĢlioreĢs sont deĢsigneĢs sous le nom de freins auto- serreurs.
Comme lāindique leur nom, ces freins sont aĢ serrage partiellement automatique, graĢce un montage particulier. Cāest le tambour lui-meĢme qui, en tournant, augmente lāintensiteĢ du freinage, par action sur les segments.
Ce frein, en plus dāeĢtre auto-serreur, peut comporter un dispositif de centrage automatique des segments, combineĢ avec un systeĢme de rattrapage de jeu des garnitures.
Le frein auto-serreur est monteĢ sur un flasque fixeĢ comme un frein ordinaire. Les segments ne preĢsentent aucune particulariteĢ mis aĢ part leur mode dāarticulation sur le flasque. Cāest dans la forme et le montage de la came que reĢside lāoriginaliteĢ de ce type de frein.
GraĢce aĢ ce dispositif, les segments presseĢs contre le tambour centrent automatiquement aĢ lāinteĢrieur de celui-ci.
Note : Lors du freinage, le systeĢme auto-centreur permet aux segments de se placer dāeux- meĢmes dans le tambour. Toutefois, lāensemble du dispositif doit eĢtre reĢgleĢ auparavant une fois pour toutes.
Le frein aĢ main ou frein de parcage doit eĢtre capable de maintenir aĢ lui seul le veĢhicule aĢ lāarreĢt dans une deĢcliviteĢ de 18%. Sa commande doit eĢtre purement meĢcanique.
Le frein aĢ main agit geĢneĢralement par caĢbles tireĢs par le levier de commande, soit sur les freins avant, soit sur les freins arrieĢre.
Ceci dit, le frein aĢ main peut eĢtre du type aĢ ruban, agissant sur un tambour solidaire en rotation de lāarbre de transmission. Le tambour est placeĢ aĢ la sortie de la boiĢte de vitesses. Le ruban, en toĢle dāacier flexible, entoure le tambour sur presque tout son pourtour. Ses extreĢmiteĢs peuvent eĢtre rapprocheĢes par un systeĢme de tige et de leviers, actionneĢ par le caĢble de commande, ce qui a pour reĢsultat le serrage du ruban sur le tambour. Ce type de frein sāeĢchauffe treĢs rapidement et il est vivement conseilleĢ de ne pas lāutiliser pour lāarreĢt du veĢhicule lorsque celui-ci est en marche.
La commande hydraulique a remplaceĢ sur la totaliteĢ des voitures de tourisme moderne la commande par caĢbles, cette dernieĢre nāeĢtant plus employeĢe que pour le frein de secours.
Principe
La commande hydraulique est baseĢe sur le principe de lāincompressibiliteĢ des liquides et sur la transmission des pressions au sein de ces derniers.
Dans le cylindre C1 coulisse un piston eĢtanche P1 et dans le cylindre C2 un piston P2 eĢgalement eĢtanche. Un liquide quelconque remplit les deux cylindres et le conduit T.
Si le piston P1 est pousseĢ dans le sens de la fleĢche, celui-ci exerce sur le liquide une pousseĢe qui se transmet au sein du liquide jusquāau piston P2 qui se deĢplace sous lāaction de cette pousseĢe.
Note : Les forces qui sāexercent sur les deux pistons sont du meĢme rapport que celui des surfaces des deux pistons. Il est en de meĢme pour le rapport de deĢplacement des deux pistons.
Un systeĢme de freinage hydraulique se compose de trois parties :
- Ā Une pompe de commande ou maiĢtre-cylindre
- Ā Des cylindres reĢcepteurs
- Ā Des canalisations
Le maƮtre-cylindre ou pompe de commande
Il est placĆ© sous le tablier du vĆ©hicule, derriĆØre la pĆ©dale de frein. Cāest un cylindre, en fonte, ouvert Ć une extrĆ©mitĆ© et percĆ© Ć lāopposĆ© dāun trou dans lequel se visse le raccord du conduit du liquide. Sur la partie supĆ©rieure du cylindre est raccordĆ© un tuyau venant du rĆ©servoir de liquide. Parfois le rĆ©servoir est directement fixĆ© sur la partie supĆ©rieure du cylindre.
A lāintĆ©rieur du cylindre, on y trouve le piston formĆ© dāune partie cylindrique, et dāune partie tronconique Ć©vidĆ©e intĆ©rieurement dans laquelle sāengage la tige de poussĆ©e du piston. Des coupelles assurent lāĆ©tanchĆ©itĆ© de chaque extrĆ©mitĆ© du piston et un jonc dāarrĆŖt empĆŖche le piston de sortir du cylindre. Un soufflet de caoutchouc ou cache poussiĆØre protĆØge lāintĆ©rieur du cylindre de la boue et de la poussiĆØre.
Le rĆ©servoir est un petit rĆ©cipient de tĆ“le, de verre, ou de plastique fixĆ© sur le tablier du vĆ©hicule et sur lequel se visse, Ć la partie infĆ©rieure, le tuyau dāalimentation du maĆ®tre cylindre.
Note : Un trou de petit diamĆØtre est percĆ© dans le bouchon du rĆ©servoir afin que lāintĆ©rieur reste Ć la pression atmosphĆ©rique, quelle que soit la hauteur du niveau du liquide.
Le cylindre de roue
Le cylindre de roue est fixeĢ aĢ lāinteĢrieur des flasques de freins, entre les extreĢmiteĢs des segments. Le cylindre est ouvert aĢ ses deux extreĢmiteĢs et porte, sur le coĢteĢ, deux orifices. Sur le premier se visse le raccord du tuyau dāarriveĢe du liquide et le deuxieĢme, se situant au dessus du premier, est destineĢ aĢ la purge du systeĢme.
Note : La purge consiste aĢ supprimer toute preĢsence dāair dans la commande.
A lāinteĢrieur du cylindre coulissent deux pistons garnis sur leur face interne dāune coupelle de caoutchouc assurant lāeĢtancheĢiteĢ. Chaque piston est relieĢ par une tige de pousseĢe au segment de frein. Un cache-poussieĢre en caoutchouc est fixeĢ aĢ chacune des extreĢmiteĢs du cylindre.
Les canalisations
On trouve dans une installation de freinage deux sortes de canalisations ; les unes sont rigides et les autres sont flexibles.
Les canalisations rigides sont fixeĢes sur le chaĢssis. Elles sont constitueĢes par des tubes de cuivre. Les conduits flexibles sont employeĢs entre les canalisations du chaĢssis et les roues afin de permettre le deĢbattement de celles-ci. ConstitueĢes de toile et de caoutchouc speĢcial, ils sont conçus pour reĢsister aĢ des pressions treĢs eĢleveĢes (jusquāaĢ 700 bars alors que la pression normale dans un systeĢme de freinage est de 70 bars) afin dāeĢliminer tout risque dāeĢclatement. Ils sont parfois gaiĢneĢs en plus de fil dāacier afin dāen accroiĢtre encore la seĢcuriteĢ.
Fonctionnement
Lorsque le conducteur appuie sur la peĢdale de frein, la tige de pousseĢe fait coulisser le piston du maitre-cylindre.
DeĢs que lāorifice (O2) est obtureĢ, le liquide contenu en avant du piston est refouleĢ. Il passe par les trous de la soupape aĢ double effet et appuie sur les bords de la coupelle souple qui sāincurvent vers lāinteĢrieur. La pousseĢe exerceĢe par le piston se transmet aux cylindres de roues sous lāeffet du liquide contenu dans les canalisations. Les pistons des cylindres de roue sont ainsi eĢcarteĢs et agissent sur les segments. Ceux-ci sont appliqueĢs contre le tambour et le freinage sāeffectue. DeĢs que lāaction de freinage est termineĢe, les segments se rapprochent lāun de lāautre sous lāaction du ressort de rappel et les pistons refoulent le liquide vers le maiĢtre-cylindre.
Sous lāaction du ressort de rappel, le piston du maitre-cylindre revient en arrieĢre mais plus vite que la colonne de liquide dont le retour est ralenti par le frottement aĢ lāinteĢrieur des canalisations. Pour empeĢcher quāune deĢpression se creĢe dans le maiĢtre-cylindre, compromettant ainsi lāefficaciteĢ dāune nouvelle action de freinage, une certaine quantiteĢ de liquide venant de la reĢserve par lāorifice (O1) et contenue en arrieĢre du piston, passe par les trous pratiqueĢs dans ce dernier en obligeant les bords de la coupelle aĢ sāincurver. Ce liquide supprime ainsi la deĢpression qui peut exister en avant du piston.
CaracteĢristique du liquide pour freins hydrauliques
Le liquide aĢ employer dans les freins hydrauliques est une huile speĢciale. Cette huile doit avoir des qualiteĢs bien deĢfinies. Elle doit avoir une fluiditeĢ sensiblement constante malgreĢ les variations de tempeĢrature et nāexercer aucune action dissolvante sur les pieĢces en caoutchouc (coupelles, flexibles) du systeĢme de freinage.
SysteĢme de reĢglage des freins hydrauliques
Les segments des freins aĢ commande hydraulique sont articuleĢs geĢneĢralement sur deux axes aĢ excentriques permettant le centrage des segments depuis lāexteĢrieur du tambour. Le jeu entre les garnitures des segments et le tambour se reĢgle graĢce aĢ des cames excentriques fixeĢes dans le flasque support de frein et sur lesquelles les segments viennent buter au repos.
Pour compenser lāusure des garnitures, il suffit donc dāagir depuis lāexteĢrieur du tambour sur les teĢtes carreĢes des axes de cames pour faire tourner celles-ci dans le sens qui rapproche les segments du tambour.
Note #1 : Sur certains freins de construction ameĢricaine, le reĢglage du jeu entre les garnitures et le tambour se fait par le cylindre de roue. Le cylindre est fermeĢ aĢ chaque extreĢmiteĢ par un chapeau visseĢ portant une denture dans les dents de laquelle on peut engager la lame dāun tournevis. On peut ainsi faire tourner les chapeaux dans le sens qui reĢduit le jeu entre les segments et le tambour.
Note #2 : Sur dāautres freins de marque Lockheed, la compensation de lāusure des garnitures se fait automatiquement.
Ce systeĢme fonctionne suivant le meĢme principe que les freins auto-serreurs aĢ commande meĢcanique (came flottante). La came est remplaceĢe par un cylindre de roue du modeĢle ordinaire. Le dispositif dāauto-centrage qui reĢunit les deux segments et transmet au secondaire la pousseĢe du primaire est remplaceĢ par une tige ouĢ sāengagent les extreĢmiteĢs des segments.
Dans les freins hydrauliques aĢ un seul cylindre de roue (tout comme dans les freins ordinaires aĢ came), les deux segments nāagissent pas avec la meĢme intensiteĢ. Le segment qui est situeĢ en avant de la came ou du cylindre de commande (dans le sens de rotation du tambour) freine plus fortement que le segment arrieĢre.
En effet, lorsquāil tend aĢ eĢtre entraiĢneĢ en rotation par le tambour, lors du freinage, le segment avant se trouve appliqueĢ avec plus de force contre le tambour. Le segment arrieĢre, au contraire, en raison de la position de son articulation par rapport aĢ la came ou au cylindre, a plutoĢt tendance aĢ sāeĢloigner du tambour lorsquāil est en contact avec celui-ci.
Pour cette raison, lāefficaciteĢ des freins se trouve sensiblement diminueĢe. Pour pallier aĢ cet inconveĢnient, certains constructeurs font commander les segments de freins par deux cylindres opposeĢs.
Chaque cylindre sāarticule sur lāextreĢmiteĢ dāun segment par un point fixe reĢglable (F). GraĢce aĢ cette disposition, les deux segments agissent comme le segment avant. Ils ont ainsi tendance tous deux aĢ se serrer contre le tambour en rotation deĢs que quāils viennent en contact avec lui.
Ce type de frein hydraulique ne ressemble quāaux preĢceĢdents que par le principe de leur commande. Le tambour de frein est remplaceĢ par un disque massif en acier. Ce disque est solidaire en rotation de la roue ou de lāarbre entraiĢnant celle-ci. Le dispositif de freinage, appeleĢ eĢtrier, agit sur le disque, aĢ la manieĢre des mors dāun eĢtau. Il est fixeĢ aĢ la peĢripheĢrie du disque sur la pieĢce fuseĢe de la roue.
Dans lāeĢtrier, deux pistons coulissent dans des cylindres sous la pousseĢe du liquide au moment du freinage et se serrent contre le disque par lāintermeĢdiaire de garnitures. Ces garnitures de friction, appeleĢes plaquettes de freins sont fixeĢes sur les pistons et procurent lāadheĢrence neĢcessaire. En dehors de lāaction de freinage, les garnitures froĢlent le disque sans geĢner sa rotation.
Les avantages de ce type de frein sont une grande efficaciteĢ, un eĢchauffement reĢduit, et la possibiliteĢ de loger les freins la sortie du diffeĢrentiel dans le cas ouĢ celui-ci est suspendu, ce qui alleĢge les roues et permet de donner aux disques un plus grand diameĢtre.
Article Ʃcrit par Alexandre Degrandcourt
Crédits photos : Documents Lockheed, Documents Dewandre-Repusseau, Documents Westinghouse, Documents Telma
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