Les disques de frein : Comment ça marche ?

Les systèmes de disques de frein d’une voiture sont composés d’un disque de frein, de plaquettes de frein, de pistons et d’un étrier. Les pistons poussent les plaquettes contre le disque de frein pour faire ralentir ou arrêter le véhicule.

Les véhicules les plus modernes utilisent un système de freinage qui comporte des disques de frein. Ils sont nommés ainsi parce qu’ils utilisent une force appliquée sur les disques attachés aux roues pour ralentir et arrêter une voiture. Comparés aux freins à tambour, les disques de frein disposent d’une plus grande puissance de freinage et ne surchauffent pas aussi vite en cas d’utilisation intensive.

Alors que certains véhicules d’entrée de gamme utilisent des freins à tambour sur les roues arrière, les disques de frein sur les 4 roues se retrouvent sur la plupart des véhicules, des berlines familiales aux camions, en passant par les puissantes voitures de sport.

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Les composants de l’ensemble du disque de frein

Disque de frein : Disque circulaire relié par des boulons au moyeu de la roue et qui tourne avec cette dernière. Les disques de frein sont le plus souvent fabriqués en fer ou en acier, bien que certaines voitures haut de gamme utilisent des disques de frein en carbone et céramique. Les disques de frein peuvent être à fente ou percés pour une meilleure dispersion de la chaleur.

Plaquette de frein : Composant qui presse le disque de frein, créant la friction qui ralentit et arrête la voiture. Les plaquettes se composent d’une partie métallique appelée un sabot et d’une garniture de frein attachée à ce sabot. La garniture est le composant qui entre en contact avec le disque de frein et qui s’use au fil de l’utilisation. Les garnitures de frein sont composées de plusieurs matériaux et sont réparties en 3 catégories : les matériaux naturels, semi-métalliques, et en céramique. Le matériau choisi aura un impact sur la durée de vie du frein, le volume de bruit émis quand les freins sont utilisés et la performance de freinage pour arrêter plus ou moins vite la voiture.

Piston : Cylindre connecté au système de freinage hydraulique. Le piston est ce qui pousse les plaquettes de frein contre le disque de frein quand le conducteur presse la pédale de frein. Certains systèmes de frein disposent d’un seul piston qui fait bouger les plaquettes tandis que d’autres comportent 2 pistons qui poussent les plaquettes de frein de chaque côté du disque de frein. D’autres sont composés de 4, 6 voire 8 pistons pour une meilleure performance de freinage, en contrepartie d’un coût plus élevé et d’un fonctionnement plus complexe.

Étrier : Boîtier qui s’adapte au disque de frein et maintient les plaquettes de frein et les pistons, et qui contient un conduit pour le liquide de frein. Il existe 2 types d’étriers de frein : flottants (ou coulissants) et fixes. Les étriers flottants « flottent » au-dessus du disque de frein et ne comportent des pistons que sur un seul côté. Quand le conducteur actionne les freins, les pistons pressent les plaquettes sur un côté du disque de frein, ce qui fait coulisser l’étrier afin que les plaquettes du côté sans piston de l’étrier entrent aussi en contact avec le disque de frein. Les étriers fixes sont boulonnés et ont quant à eux des pistons sur les 2 côtés du disque de frein, qui s’actionnent quand le conducteur freine. Les étriers fixes exercent une pression de façon plus uniforme sur les freins et serrent plus fermement le disque de frein, alors que les étriers flottants se retrouvent sur la plupart des véhicules et conviennent tout à fait pour une conduite quotidienne.

Capteurs : Certains véhicules ont des freins qui comportent des capteurs incorporés dans les plaquettes de frein et qui permettent au conducteur de savoir quand les plaquettes sont usées. D’autres capteurs jouent un rôle dans le système ABS du véhicule.

Le fonctionnement des disques de frein

Les freins doivent réagir de manière instantanée. Quand le conducteur appuie sur la pédale, un piston situé à l’intérieur du maître-cylindre fait pression pour diffuser le liquide hydraulique dans le conduit hydraulique de frein, ce qui fait bouger les pisons et pousse les plaquettes contre le disque de frein. Plus forte est la pression exercée sur la pédale de frein, plus la pression à l’intérieur du conduit hydraulique sera importante, et plus les plaquettes vont presser fortement le disque de frein. La distance sur laquelle les plaquettes bougent est minime – seulement quelques millimètres – et ils doivent se rétracter des étriers dès que le conducteur relâche la pédale.

L’usure normale des disques de frein

Même dans des situations normales de conduite, les systèmes de disque de frein sont confrontés à une grande tension et à une forte chaleur, et certains composants ont besoin d’être remplacés de temps en temps. Les plaquettes de frein doivent être changées encore plus fréquemment. Le moment où il faut remplacer ces éléments dépend de vos habitudes de conduite ainsi que des matériaux utilisés dans la fabrication des plaquettes, mais on estime généralement qu’il faut les faire changer tous les 40 000 à 112 000 kilomètres. Les disques de frein durent souvent entre 80 000 et 112 000 kilomètres (et parfois plus), mais peuvent s’endommager s’ils surchauffent ou si les plaquettes de frein ne sont pas remplacées à temps. Le liquide de frein est l’élément vital de l’ensemble du système de freinage, c’est pourquoi il faut le vérifier tous les 38 000 à 58 000 kilomètres, ou immédiatement si vous suspectez une fuite. Les pistons et les étriers doivent normalement durer aussi longtemps que votre véhicule, à moins qu’il ait un problème mécanique, qu’ils soient endommagés par des débris ou un accident ou qu’ils ne soient pas utilisés durant une longue période.

Les signes d’un problème avec les disques de frein

Quelques signes évidents peuvent permettre au conducteur de remarquer qu’il y a un problème avec ses freins :

Bruit grinçant : Quand le matériau de la plaquette de frein s’use, un indicateur d’usure métallique commence à entrer en contact avec le disque de frein, produisant un sifflement aigu. Le remplacement des plaquettes suffit généralement à faire cesser ce bruit, mais il peut aussi être causé par des débris pris dans l’étrier.

Vibration ou tremblement de la pédale : Si la pédale de frein vibre ou tremble quand vous l’actionnez, il y a des chances pour que les disques de frein soient déformés. Les disques de frein sont censés être parfaitement plats, et une déformation peut apparaître à cause d’une utilisation excessive ou d’une surchauffe. La surface des disques de frein peut parfois être réparée à l’aide d’un revêtement pour les rendre lisses à nouveau, même si un remplacement complet est souvent une option plus sûre, sans coûts supplémentaires.

Pédale « spongieuse » ou détendue : La pédale de frein doit offrir de vraies sensations, avec une force de freinage cohérente par rapport à la pression appliquée sur la pédale. Si la pédale semble spongieuse ou moins ferme que d’habitude, c’est souvent le signe que le liquide de frein est contaminé ou qu’il y a une fuite dans le système. De l’air ou de l’eau dans le liquide réduit son efficacité, et une fuite est synonyme d’un problème sérieux. Faites nettoyer le fluide par un mécanicien ou demandez-lui d’inspecter le système pour déceler des fuites, afin de restaurer une puissance de freinage optimale.

Les freins sont sans aucun doute la partie la plus importante pour la sécurité de toute voiture, et les disques de frein procurent une forte performance de freinage, fiable et durable. Il y a des risques pour que votre voiture les abîme, alors soyez attentif aux signaux inhabituels qui pourraient indiquer qu’un élément a besoin d’être remplacé.

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