Les freins à disque dans une voiture : Comment ils fonctionnent, problèmes courants
Toutes les voitures modernes ont des freins à disque sur les roues avant et des freins à disque ou à tambour sur l’essieu arrière. Comment fonctionnent les freins à disque ?
Le composant principal de l’installation de frein à disque est un étrier de frein. Le ou les pistons hydrauliques à l’intérieur de l’étrier peuvent appliquer une force de serrage sur le disque de frein à l’aide de deux plaquettes de frein. La force de serrage peut ralentir ou arrêter la rotation du disque et de la roue ; voir le schéma.
Les voitures de tourisme, les VUS et les camionnettes sur la route aujourd’hui ont un système de freinage hydraulique rempli de liquide de frein. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, il pousse le piston à l’intérieur du maître-cylindre de frein qui crée une pression dans le système de freinage hydraulique. Le liquide de frein transfère la pression aux étriers de frein qui appliquent les freins aux roues. Examinons les pièces du frein à disque.
Disque de frein (rotor) : Le disque de frein (rotor) est monté sur le moyeu et tourne en même temps que la roue.
Disque de frein et plaquettes.
Lors du freinage, l’énergie cinétique du véhicule se transforme en chaleur en raison du frottement entre les plaquettes et le disque. Pour mieux dissiper cette chaleur, la plupart des véhicules sont équipés de disques ventilés sur les roues avant. Les disques arrière sont également ventilés dans les véhicules plus lourds. Les voitures plus petites ont des disques pleins (non ventilés).
Plaquettes de frein : Les plaquettes de frein sont installées à l’intérieur de l’étrier de frein, de part et d’autre du disque de frein, de sorte qu’elles puissent glisser latéralement, vers et à l’écart du disque.
Nouveau jeu de plaquettes de frein arrière d’origine.
Une plaquette de frein se compose d’une plaquette de matériau de friction moulée sur une plaque de support en métal, voir la photo des plaquettes de frein avant Toyota. Dans de nombreuses plaquettes de frein, des cales réduisant le bruit sont fixées à la plaque de support.
Les plaquettes de frein s’usent avec le kilométrage. Pour fonctionner correctement, les plaquettes doivent avoir suffisamment de matériau de friction. Les constructeurs automobiles spécifient l’épaisseur minimale du matériau de friction (garniture). Si l’une des plaquettes est usée près de cette limite, ou si les plaquettes sont endommagées, toutes les plaquettes de frein de l’essieu doivent être remplacées. Voir la photo d’une plaquette de frein usée au-delà de la limite.
Etrier de frein : Il existe deux types d’étriers de frein : les étriers fixes et les étriers flottants. Les étriers fixes sont souvent installés sur les voitures de luxe et de sport. La plupart des véhicules en circulation aujourd’hui ont des étriers de frein flottants semblables à celui de la photo. Un étrier de frein flottant typique possède un ou deux pistons sur le côté intérieur.
Etrier de frein flottant.
Etrier de frein fixe.
Les voitures et les VUS compacts ont généralement des étriers à un piston, tandis que les VUS et les camions plus grands ont des étriers à deux pistons sur l’essieu avant et des étriers à un piston à l’arrière.
Les étriers de frein avant sont montés sur les fusées d’essieu. Les étriers arrière sont boulonnés sur les broches arrière ou sur l’essieu arrière. Dans la conception la plus courante, les goupilles de guidage lubrifiées de l’étrier permettent un mouvement latéral de l’étrier. Ce mouvement est essentiel au bon fonctionnement des freins. Le grippage des goupilles de l’étrier entraîne de nombreux problèmes.
Combien de temps durent normalement les freins à disque ?
En raison de la friction, les plaquettes de frein et les rotors s’usent. Dans une voiture moyenne, les freins à disque durent normalement de 30 000 à 50 000 miles. Les plaquettes usées doivent être remplacées. Les rotors peuvent être resurfacés ou remplacés en fonction de leur état. Le remplacement des freins (plaquettes et rotors) sur un essieu coûte entre 410 et 650 dollars pour une voiture moyenne. Bien sûr, il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les freins peuvent s’user prématurément.
Problèmes courants des freins à disque
Les freins sont essentiels à une conduite sécuritaire. Des problèmes avec les freins rendent le véhicule dangereux à conduire. Les problèmes courants des freins à disque comprennent :
Bruits : Les freins à disque peuvent causer une variété de bruits. Les plaquettes de frein ont des indicateurs d’usure en métal qui sont conçus pour faire un bruit de grincement métallique lorsque les plaquettes de frein s’usent près de la limite. L’accumulation de rouille sur les bords des surfaces de travail des rotors peut provoquer des grincements. S’il est confirmé que le bruit est causé par l’accumulation de rouille, l’entretien des freins pourrait suffire si les plaquettes et les rotors sont encore en bon état.
Des plaquettes de frein de mauvaise qualité peuvent également produire des grincements lors du freinage. Dans certains cas, le grincement peut être réduit en appliquant une fine couche de pâte ou de graisse spéciale réduisant le bruit à l’arrière des plaquettes de frein. Bien entendu, cela doit être fait en suivant les instructions du fabricant et avec un produit approuvé. Avec n’importe quel bruit de frein, nous conseillons de faire vérifier vos freins dès que possible pour garder votre voiture en sécurité.
Des rotors déformés ou usés de manière inégale : En raison de la chaleur excessive, les rotors peuvent se déformer. La plupart du temps, cela arrive aux rotors avant dans les véhicules plus lourds.
Le principal symptôme des rotors avant gauchis est le tremblement du volant qui est perceptible lors du freinage à des vitesses plus élevées.
La rouille sur les rotors peut causer les mêmes problèmes. Lorsque la voiture est stationnée pendant des jours sans rouler, des sections des rotors rouillent. Cela entraîne une usure inégale des rotors : les sections qui ont été endommagées par la rouille s’usent davantage et deviennent plus fines. Le résultat est le même : des secousses du volant et des vibrations ressenties dans la pédale de frein lors des freinages à grande vitesse.
La solution est de faire inspecter les freins. Les mécaniciens disposent d’outils spéciaux qui peuvent mesurer si le rotor de frein est déformé ou usé de manière inégale, voir la photo. Généralement, les rotors déformés ou usés de manière inégale doivent être remplacés ou usinés, en fonction de leur état. Les plaquettes de frein peuvent également devoir être remplacées si elles ne passent pas l’inspection. Si les plaquettes sont en bon état et passent les exigences, un mécanicien peut conseiller de remplacer uniquement les rotors et d’entretenir les composants des freins.
Dommages causés par la rouille sur le disque de frein.
Dommages causés par la rouille : Ce problème est très courant dans la ceinture de sel. Les rotors de frein et d’autres pièces ont tendance à rouiller lorsque la voiture est garée à l’extérieur pendant un certain temps. Le sel de voirie accélère le processus de corrosion et il n’y a pas grand-chose à faire pour l’arrêter. Par exemple, regardez cette photo : Les rotors de cette voiture ont rouillé pendant qu’elle était garée. Seule la moitié environ de la surface de travail du disque de frein présente un signe de contact avec la plaquette de frein. Ce disque échoue aux exigences d’inspection du fabricant et doit être re-surfacé ou remplacé.
Etriers ou plaquettes de frein collés ou grippés : Les étriers de frein (pistons ou axes de guidage) ont tendance à coller et à se gripper, surtout si les freins ne sont pas entretenus régulièrement. Les plaquettes de frein peuvent également se gripper à l’intérieur de l’étrier ou dans le support de l’étrier.
Nouveau étrier de frein arrière.
S’il est détecté tôt, l’entretien des freins peut suffire à rétablir le fonctionnement des étriers de frein. Dans certains cas, l’étrier devra être remplacé.
Les symptômes d’un étrier de frein ou de plaquettes qui coincent sont les suivants : freins qui traînent, grincement pendant la conduite, surchauffe d’une des roues ou poussière de frein excessive sur une des roues. Lorsque l’étrier de frein est coincé, les plaquettes de frein ont tendance à s’user de manière inégale : l’une des plaquettes peut être plus usée que les autres. Sur certaines voitures, les étriers de frein arrière qui collent peuvent faire en sorte que les freins de stationnement ne se desserrent pas complètement.
Souvent, un étrier de frein mauvais ou défaillant ne présente aucun symptôme et ne peut être détecté que lors d’une inspection.
Etrier de frein défectueux.
Par exemple, le soufflet de piston cassé dans l’étrier de frein sur cette photo a provoqué une corrosion interne du piston. Avec le temps, un piston corrodé se grippera ou commencera à fuir le liquide de frein. Cet étrier doit être remplacé par précaution, même s’il fonctionne encore. C’est l’une des raisons pour lesquelles les inspections régulières des freins sont importantes. Lors d’une inspection, votre mécanicien peut détecter le problème à un stade précoce, lorsqu’il suffit de réparer les freins sans remplacer aucune pièce. Si l’étrier de frein s’avère être défectueux, il doit être remplacé. Le remplacement d’un étrier de frein dans une voiture ou un VUS moyen coûte entre 320 et 650 dollars. Il y a eu plusieurs rappels liés à de mauvais étriers de frein, vérifiez auprès du concessionnaire ou sur le site Web de la NHTSA.
Combien coûte l’entretien des freins ?
L’entretien des freins à disque dans une voiture moyenne sans remplacer les pièces coûte de 90 à 170 $ pour un essieu. L’entretien des freins consiste à les démonter, à inspecter et à nettoyer l’excès de rouille et à lubrifier les zones qui doivent l’être avec une graisse spéciale. Si les rotors doivent être re-surfacés, cela coûtera plus cher. Les freins doivent être inspectés régulièrement et entretenus si nécessaire. Consultez le manuel du propriétaire de votre véhicule pour plus de détails. Dans la « ceinture de sel », les freins doivent être entretenus au moins une fois par an.
Inspections régulières des freins
Le bon fonctionnement des freins de votre voiture peut faire la différence entre s’arrêter à temps et avoir un accident. Même s’ils semblent fonctionner correctement, nous vous recommandons fortement de faire inspecter les freins au moins une fois par an ou plus tôt si cela est conseillé dans le programme d’entretien de votre véhicule. De nombreux problèmes de freins peuvent être détectés à temps. Par exemple, dans la voiture sur la photo, l’étrier de frein n’est pas installé correctement, ce qui entraîne une torsion du tuyau de frein. Pour éviter ce genre de situation, ne confiez vos freins qu’à un professionnel qualifié.
Vos freins doivent également être inspectés si vous soupçonnez un problème avec eux, par exemple, lorsque vous remarquez des bruits provenant des roues ou lorsque les freins ne fonctionnent pas comme ils le devraient ou lorsqu’une des roues semble plus chaude que les autres ou lorsque la voiture tire d’un côté lors du freinage.
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