..... 6 ème Fête de la moto de Liancourt du 01 juin 2008 ...................................................... 1480 motos ont relevé le défi et participé aux dons ...............
 
 
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Roulez est un plaisir mais s'arrêter peu devenir, parfois, un soulagement.

Si l'optimiste a inventé la vitesse le pessimiste a, lui, inventé les systèmes de freinages.

Et, parfois, le pessimisme est de bon ton.

A méditer, cette remarque, pleine de bon sens, vue sur un site: Il vaut mieux freiner trop tôt et passer pour un con que trop tard et ne laisser aucun doute sur le sujet !

    
                         
 

Un frein est un système permettant de ralentir, voire d'immobiliser, les pièces en mouvement d'une machine ou un véhicule en cours de déplacement.
Les freins constituent un organe de sécurité important : sur les véhicules, ils permettent de réguler la vitesse, et de s'arrêter, donc notamment d'éviter une collision. Le pilote exerce un effort sur un levier dans le cas d'un deux roues, et cet effort est transmis au(x) frein(s).

Cette transmission peut se faire : par câble, par système ou par circuit hydraulique.

  
 
 
Les motos furent parfois équipées de frein à patins ou de freins à gorges mais les deux grandes tendances furent les freins à tambour puis les freins à disque(s)
 
 
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Les freins à tambours

 
 

Les tambours sont construits en alliage d'aluminium (légèreté et bonne conductibilité thermique) ou en fonte (grande résistance à l'abrasion). La résistance à l'abrasion de l'alliage léger étant faible, on prévoit généralement, dans le premier cas, une couronne intérieure rapportée en fonte.

Les segments devant être légers (afin de réduire les masses non suspendues) tout en étant rigides (pour éviter les déformations élastiques au freinage) sont généralement réalisés en alliage d'aluminium ou en tôle d'acier soudée. Ils sont revêtus d'une garniture de frottement à base d'amiante dans laquelle sont noyés des éléments métalliques (fils ou copeaux d'alliage de cuivre ou d'aluminium) qui lui confèrent une résistance mécanique élevée (charge de rupture à la compression 560 kgp/cm2) et une bonne conductibilité thermique.

Les garnitures de freinage doivent présenter les caractéristiques suivantes :
- Un coefficient de frottement élevé et peu sensible à la température ;
- Une bonne résistance à l'abrasion et au cisaillement.

   
La fixation au segment est réalisée au moyen de rivets en alliage de cuivre ou d'aluminium, dont la tête doit être en retrait par rapport à la surface extérieure de la garniture pour assurer une certaine marge d'usure.
Très souvent, surtout dans les applications les plus modernes, les garnitures sont collées : la fixation est ainsi supérieure, l'évacuation de la chaleur plus efficace et enfin, toute l'épaisseur de la garniture peut être utilisée puisque le problème de l'encombrement des têtes de rivets n'existe plus.
                         
 

Il faut aussi considérer le refroidissement. Etant donné l'influence de la température sur le coefficient de frottement et la qualité des garnitures. La pression doit être limitée pour ne pas user trop vite les surfaces de contact. On exige en principe des tambours les caractéristiques suivantes :

  • - La légèreté, afin de réduire les masses non suspendues là cet effet, on monte parfois les tambours en sortie de différentiel ;
  • - La résistance à l'abrasion ;
  • - Une bonne conductibilité thermique, afin d'évacuer rapidement la chaleur produite pendant le freinage et de réduire la température des garnitures

Pour dissiper plus rapidement la chaleur, on augmente souvent la surface de déperdition en munissant le tambour d'une série d'ailettes extérieures, accroissant en même temps sa rigidité
  
 
                       
 
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Les freins à disque(s)

               
     
 

Les freins à disques apparurent pour la première fois en 1902 sur une Lanchester 18 HP, mais avec des résultats peu satisfaisants faute de matériaux adéquats Au début des années vingt, les freins à disques trouvèrent quelques applications sur les tramways de quelques villes européennes. Pendant la Seconde Guerre mondiale, quelques projets furent conçus pour des véhicules blindés ou des avions. En 1953, après des années de recherches et d'essais, les techniciens de Dunlop réussirent à mettre au point des freins à disque. Utilisés pour la première fois aux 24 Heures du Mans, ils connurent la victoire avec une Jaguar.

Les avantages présentés par ces nouveaux freins étaient de nature à les faire rapidement imposer malgré des tentatives d'amélioration des freins à tambour Dès la fin des années soixante dix, les freins à disque équipèrent un nombre toujours croissant de motos.

Ils sont normalement réalisés en fonte spéciale au chrome/ molybdéne , très résistante à l'usure. A chaud, en présence de projection d'eau, les disques en fonte ne présentent pas d'inconvénients, tandis que ceux en acier sont sujets à des phénomènes de trempe qui ont pour conséquence leur fragilisation.
Les étriers doivent être être légers et rigides ; ils sont habituellement construits en alliage d'aluminium, quelquefois en alliage de magnésium ou encore en fonte. Les matériaux de frottement des freins à disque ont des caractéristiques analogues à celles des matériaux de frottement retenus pour les freins à tambour.
Il ne faut cependant pas oublier qu'ils sont soumis à des pressions plus élevées , la surface de contact étant plus petite (une garniture a, en moyenne, une surface 2 fois plus faible que les freins à tambour) et que le rayon de frottement est plus faible

  
                         
 

 

Un frein à disque se compose d'une partie fixe : l'étrier, solidaire des structures du véhicule, et d'une partie mobile : le disque, entraîné par la roue. L'étrier supporte les deux plaquettes qui, sous l'action d'une commande généralement hydraulique, pressent le disque, empêchant ainsi sa rotation. Les plaquettes sont toujours maintenues en léger contact ou à très courte distance du disque.
Le fait que les plaquettes soient en léger contact avec le disque n'entraîne aucun inconvénient puisqu'elles sont parallèles à sa surface et qu'une faible pression est suffisante pour exercer l'action de freinage.
Dans les tambours, au contraire, la mise en contact entre les segments et le tambour se produit avec seulement une légère rotation.
Les garnitures ne doivent donc pas lécher le tambour à l'arrêt.

En ce qui concerne le système de fixation du disque et de l'étrier, on peut rencontrer les cas suivants :

  
  - Montage axial. La pression du circuit hydraulique de commande pousse les deux plaquettes contre le disque.  
  - Une des deux plaquettes est fixée rigidement sur l'étrier, tandis que l'autre est commandée par un piston hydraulique. Lorsque la poussée s'exerce sur la plaquette mobile, la réaction fait déplacer axialement l'étrier du côté opposé, conduisant l'autre plaquette au contact du disque. Un tel étrier est dit flottant.  
                         
 
Positions des étriers
               
     
  Chaque solution correspond à des conditions de charge précises pour les roulements des roues.
Dans le cas d'un étrier disposé en avant, la réaction due au frottement étrier-disque est dirigée vers le haut et s'ajoute par conséquent à la réaction verticale due au poids, ce qui surcharge les roulements.
Si, au contraire, l'étrier est disposé en arrière, la réaction est dirigée vers le bas et se soustrait de la réaction verticale due au poids, ce qui soulage les roulements.		  
                   
 
Caractéristiques des freins à disques
               
                         
 

Les disques de freins doivent présenter, en règle générale, des caractéristiques analogues à celles des tambours :
- légèreté,
- résistance à l'usure  et bonne conductibilité thermique.

  
                         
 
Comparaison entre les freins à tambour et à disque
                
                         
 

Malgré la supériorité des freins à disque, les freins à tambour présentent certains avantages :
Leur rayon de frottement est généralement supérieur au rayon géométrique du tambour, tandis que dans les freins à disque il est inférieur au rayon du disque : par conséquent, pour une même force de frottement, le couple de freinage sera plus grand dans les freins à tambour ;
Pour une même force de serrage, il est possible d'augmenter le couple de freinage en montant, par exemple, deux segments à enroulement, alors que, pour compenser l'infériorité mécanique des freins à disque, la pression de freinage doit être plus forte.

Par contre :
La surface de contact des plaquettes sur le disque est exposée à l'air.

 
Pour les freins à tambour, le refroidissement est beaucoup plus difficile, du fait que la partie extérieure seule est exposée à l'air, tandis que la chaleur est produite à l'intérieur.
Pour cette raison, les freins à disque étant plus facilement débarrassés de l'eau, de la poussière et de la boue seront beaucoup moins sensibles au fading.
Avec un disque, l'usure des garnitures de freinage est régulière ; toute la surface des plaquettes frottant sur le disque, la distribution des pressions sera uniforme.
Dans les freins à tambour, l'usure est irrégulière, atteignant sa valeur maximale vers l'extrémité libre du segment. Ceci s'explique par la rotation qui caractérise le mouvement d'approche du segment pour venir en contact avec le tambour. On pourra obtenir une distribution plus uniforme de l'usure avec des freins à segments flottants ou à double détente. Les pressions spécifiques et les forces de frottement plus élevées dans les freins à disque ont pour conséquence une plus grande production de chaleur.
Pour éviter la formation de bulles de vapeur dans le cylindre, il faut utiliser un liquide de frein au point d'ébullition élevé (200 à 220 °C contre 150 à 160 °C pour l'huile des freins à tambour).
La production de chaleur entraîne également des dilatations qui, bien que n'ayant aucune conséquence dans les freins à disque (le disque se dilate radialement), sont une source d'inconvénients dans les freins à tambour (la dilatation radiale du tambour est plus grande que celle des segments, ce qui, en augmentant le jeu tambour- segment, réduit l'effet de freinage).

Autre point positif pour les disques : les opérations de contrôle, d'entretien et le remplacement des plaquettes sont faciles.

 
                       
 
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Disques et plaquettes

                
                         
  Disques classiques                    
                         
 
Il existe deux types de matériaux de friction pour les plaquettes : les matériaux frittés et les matériaux organiques.
Seuls les matériaux frittés peuvent répondre à l'ensemble des sollicitations d'une voiture : freinages puissants, échauffement, utilisation sous eau, poussière et boue, réactivité à froid. Les plaquettes en métal fritté (sintered en anglais) sont fabriquées à partir de poudres. Le produit de friction contient au moins dix constituants (cuivre, bronze, fer, céramiques, graphites...). Chacun de ces constituants à un rôle essentiel au cours du frottement de la plaquette sur le disque (confort, bruit, performance).
Une fois mélangés, ces constituants forment le mélange de friction. Ce mélange est ensuite comprimé dans un outil qui lui donne sa forme finale.
La pièce obtenue est ensuite positionnée sur son support métallique cuivré puis introduite dans un four à 900°C. C'est le processus du frittage : un constituant du produit fond, consolide le matériau et le brase sur son support.
 
                         
  Disques en carbone                    
                       
 
Ce matériau de friction est utilisé en compétition (Grand Prix moto) en raison de sa légèreté et sa capacité à absorber la chaleur . Ce matériau est un composite. Il est composé d'un réseau de fibres qui lui donne sa résistance et d'une "matrice" de carbone qui lui procure ses propriétés de frottement. Ce matériau a une densité de 1.80 contre 7.85 pour l'acier. La fibre est introduite dans un moule puis comprimée pour donner une préforme prête à densifier. La préforme fibreuse est introduite dans un four où la température est de 1000° C. Un gaz est introduit dans le four et va libérer du carbone qui se déposera autour des fibres. Après 500 à 800 heures, le produit est entièrement dense. Il peut subir ensuite différents traitements thermiques. Il est usiné aux dimensions finales. Le disque et les plaquettes sont tous les deux en carbone/carbone. Les composites carbone/carbone peuvent subir des températures d'utilisation de 1600°C sans être détériorés. Le coefficient de frottement du carbone/carbone n'est pas plus élevé que celui des matériaux frittés mais il reste stable à très haute température.
 
                         
  Disques perforés                  
                         
 

Depuis quelques années sont apparus des disques de freins perçés et rainurés qui offrent pas mal d'avantage par rapport aux disques pleins:
Élimination d'eau: grâce aux trous percés dans le disque, l'évacuation d'eau se fait beaucoup plus facilement par les trous que par évaporation normale, donc, par temps pluvieux, les disques perforés sont beaucoup plus performants. Il en est de même pour l'élimination de graisse, de poussière causée par l'usure des plaquettes et ainsi que l'élimination des gaz dûs au freinage.
Surface de freinage: dûe à la déformation microscopique des plaquettes lors du freinage, la série de trous dans le disque va augmenter le coefficient de friction. Pour faire une comparaison, c'est la différence entre une surface lisse et une râpe à fromage .
Refroidissement: grâce aux disques perforés, le refroidissement se fait beaucoup plus facilement .
Poids suspendu: Le perçage réduit (un peu) le poids du disque ce qui veut dire moins de poids suspendu. Le moins de poids suspendu possible va amener à une réponse plus rapide lors du freinage grâce à l'inertie réduite de la pièce

 
                         
  Les plaquettes de frein                  
                         
 

Un disque s'use et se change normalement au bout de 3 à 5 jeux de plaquettes.
Les motos disposent maintenant d'excellent freinages d'origine, souvent hérités des modèles sportifs de la gamme. C'est pourquoi, il n'est plus vraiment utile d'investir dans le changement des étriers (pour des six pistons par exemple) comment cela pouvait encore se faire il y a quelques années.
En fonction des motos, il est possible d'opter pour des durites « aviation » qui améliorent le temps de réponse et procurent un meilleur feeling. Le principe de fonctionnement est simple: en réduisant la section elles permettent à l'huile d'arriver plus vite et d'augmenter la pression.
Prenez toujours des plaquettes de bonne qualité, gage de la qualité du freinage et de la durée de vie des disques.
Métal fritté ou organique
Les plaquettes organiques sont surtout préconisées pour une utilisation ville/route, où les freins sont moyennement sollicités.
Les plaquettes en métal fritté sont surtout préconisées dans le cas d'une utilisation intensive et sportive.
Attention ! Les plaquettes se choisissent en fonction des disques de freins. Un disque inox utilisera des plaquettes métal. Un disque de fonte utilisera des plaquettes organiques. A contrario, un disque de fonte supportera mal des plaquettes en métal fritté.
Disques
Pensez à vérifier leur aspect général et l'apparition de micro fissures éventuelles.
Lavez à l'eau savonneuse (pas la peine d'utiliser des produits spécifiques souvent chers et pas obligatoirement plus efficaces).
Changements des plaquettes:
Pensez à vérifier, ou faire vérifier, leurs états ; votre vie dépend aussi de l’efficacité du freinage.

 
                       
 
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A.B.S

                      
                         
 

De l'allemand Antiblockiersystem : un dispositif de frein anti-blocage (voir ABS). Le principe de fonctionnement est simple : un calculateur électronique est implanté sur chaque roue. Si l'appareil détecte un blocage, le frein se relache immédiatement (sans que le conducteur n'ait à modifier son comportement), et le calculateur va opérer la pression de freinage la plus puissante possible sans aller jusqu'au blocage des roues. ATTENTION : contrairement aux idées reçues, l'ABS ne réduit pas les distances de freinage, il permet uniquement d'éviter le blocage des roues afin d'éviter le dérapage.

Savoir l'utiliser, c'est aussi savoir le débrancher !! sur circuit bien entendu : dans certains cas, l'ABS ne comprends rien... il peut même se révéler dangereux dans certaines circonstances : suite à un délestage, si vous êtes sur les freins, l'ABS va se déclencher en empêchant carrément de freiner : la valeur analysée est celle d'une roue dans le vide. Il mettra près d'une seconde à refaire un calcul : juste le temps qu'il faut pour se retrouver à 10 cm du joli mur en face.
A 50 km/h : 14m/s, donc à 100 km/h : 28 m/s. Rien qu'à 100, une seconde peut représenter la distance de freinage avant une courbe ... c'est beaucoup, une seconde sans frein.