Comment fonctionnent les freins de voiture et comment savoir quand ils vont mal

Les freins sont les plus importants de votre véhicule Système de sécurité. Dans des conditions normales, un conducteur exerce environ 70 livres de force sur la pédale de frein (environ la même quantité d'effort qu'il faut pour mordre dans un steak) pour amener des milliers de livres de métal et de plastique en mouvement à un arrêt rapide et contrôlé. Un système de freinage sans défaut est absolument crucial pour la sécurité du conducteur, des passagers et des piétons.

Lisez la suite pour savoir comment fonctionne un système de freinage automobile moderne et certains des plus courants problèmes de système de freinage.

Quels sont les différents types de freins de voiture ?

• Tous les véhicules modernes sont équipés de freins hydrauliques. Les systèmes de freinage hydrauliques pressurisent et transfèrent liquide de frein aux ensembles de freins de roue. Les ensembles de freinage (disque ou tambour) utilisent le fluide sous pression pour appliquer le matériau de friction de frein qui génère la friction nécessaire au freinage.
• Les freins antiblocage utilisent des capteurs de vitesse de roue, un module de commande informatique et un actionneur électrohydraulique pour empêcher le blocage des systèmes de freinage hydraulique lors d'un freinage brusque.
• Travaillant en conjonction avec des freins hydrauliques, les véhicules hybrides sont dotés d'un système de freinage régénératif qui utilise la transmission électrique pour ralentir initialement une voiture. Les freins hydrauliques finissent par arrêter le véhicule.
• Freins de stationnement, indépendants du système de freinage hydraulique ou régénératif, sont utilisés pour appliquer des ensembles de frein arrière.

Quelles sont les principales parties du système de freinage hydraulique ?

Maître cylindre

Lorsque vous appuyez sur la pédale de frein, la tringlerie de frein (tige) pousse sur les joints de piston internes du maître-cylindre, pressurisant et forçant le liquide de frein dans les conduites de frein, Étriers de frein et les cylindres de roue. Cela provoque une pression des plaquettes de frein vers l'intérieur contre les rotors et force les mâchoires de frein à appuyer vers l'extérieur contre les tambours de frein.

Servofrein

Servofreins aider les conducteurs en multipliant la force qu'ils appliquent à la pédale de frein. Ces boosters utilisent le vide du moteur, une pompe électrique (moteurs diesel produire peu ou pas de dépression du moteur) ou la pression hydraulique (généralement la pression du direction assistée pompe). Cela augmente les performances de freinage tout en diminuant l'effort sur la pédale, ce qui rend la conduite plus sûre et plus agréable.

Conduites et flexibles de frein

Fabriqués en acier à double paroi et en caoutchouc multicouche et composés synthétiques, les conduites et flexibles de frein transfèrent le liquide sous pression du maître-cylindre aux ensembles de roues de frein.

Ensembles de freins à disque

UNE frein à disque L'ensemble se compose d'un étrier de frein, de plaquettes de frein, d'un disque de disque et de matériel de montage.

Ensembles de freins à tambour

UNE frein à tambour L'ensemble se compose d'une plaque d'appui, d'un cylindre de roue, de mâchoires/garnitures de frein, de ressorts de retenue et de rappel, d'un tambour de frein et d'un mécanisme de réglage automatique des freins.

Commutateurs de frein

Les systèmes de freinage modernes comprennent un interrupteur de témoin de freinage qui indique au conducteur si le maître-cylindre manque de liquide de frein ou s'il y a un problème avec le système de freinage. Il y a aussi un voyant d'avertissement de frein de stationnement qui vous permet de savoir si le frein de stationnement est engagé.

Frein à main

L'application du frein de stationnement verrouille mécaniquement les ensembles de frein arrière pour maintenir une voiture à l'arrêt lorsqu'elle est garée sur une colline. Il permet également d'arrêter un véhicule en raison d'une panne du système hydraulique.

Les freins hydrauliques d'un hybride comprennent les mêmes pièces qu'un système de freinage hydraulique standard.

Comment fonctionne le système de freinage ?

Les systèmes de freinage hydrauliques convertissent l'énergie mécanique (les roues qui patinent) en énergie thermique en transformant et en amplifiant la force exercée sur la pédale de frein. La pédale de frein agit comme un levier. Avec le servofrein, il multiplie considérablement la force appliquée sur le liquide de frein dans le maître-cylindre.

Le maître-cylindre augmente également la pression du liquide de frein, puis envoie du liquide de frein sous pression, via les conduites et les flexibles de frein, aux étriers de frein et aux cylindres de roue. Le fluide sous pression agit sur le piston de l'étrier, serrant les plaquettes de frein à disque vers l'intérieur, serrant les plaquettes contre le disques de frein.

Sur les freins à tambour, les cylindres de roue glissent vers l'extérieur, forçant les mâchoires de frein contre le tambour à l'aide d'une action de coincement et de blocage - similaire au fonctionnement d'un frein à rétropédalage de vélo. L'énergie des plaquettes de serrage contre les rotors et les mâchoires de frein poussant contre les tambours génère de la friction et de la chaleur. Cette friction thermique, ainsi que la friction générée entre le pneu et la surface de la route, ralentit la rotation du rotor et de l'essieu (et de la roue) et arrête finalement la voiture.

Sur un système de freinage régénératif, le fait d'appuyer sur l'accélérateur ou d'appuyer sur la pédale de frein fait reculer le moteur d'entraînement électrique d'une voiture hybride. Le moteur d'entraînement qui tourne vers l'arrière exerce une traînée sur les roues et ralentit la voiture, tout en produisant de l'électricité qui recharge les batteries haute tension d'un hybride. Alors que le freinage par récupération fournit pratiquement toute la puissance d'arrêt initiale, le système hydraulique s'engage lors d'arrêts d'urgence ou d'arrêt brutal à grande vitesse.

Signes que le système de freinage ne fonctionne pas correctement

Meulage (métal sur métal), freins bruyants

• Plaquettes de frein usées ou endommagées ou des patins (éventuellement creusant et incisant les rotors de disque ou les tambours de frein), ou plaquette de frein indicateur d'usure frottant contre le rotor.
• Matériel de frein usé, rouillé, manquant ou cassé, accumulation excessive de poussière de frein, accumulation de rouille sur les rotors ou des tambours, ou une pierre, de la rouille ou un autre objet étranger coincé entre un rotor et une plaquette.

Le volant ou la pédale de frein vibre à l'arrêt

• Un « faux-rond » excessif du rotor (l'épaisseur varie sur toute la face du rotor) ou les tambours sont « faux-ronds », rotors ou tambours très rouillés, garnitures de freins contaminées, rotors fissurés, endommagés ou émaillés ou tambours.

Pédale de frein spongieuse ou décolorée

• Faible niveau de liquide de frein, air emprisonné dans le liquide de frein ou fuite dans le système hydraulique.

Frein faible, course excessive de la pédale

• Mécanisme d'auto-réglage des freins ne fonctionnant pas, plaquettes de frein ou garnitures de patins basses, tige de poussée du maître-cylindre mal réglée.

Tirer d'un côté à l'arrêt

• Étriers de frein ou cylindres de roue grippés ou qui fuient, garnitures de frein contaminées, mécanisme de réglage des freins automatique défectueux, accumulation de poussière de frein en excès ou alignement de l'avant mal réglé.

Freins traînants

• Matériel de frein faible, endommagé ou rouillé, étriers de frein ou cylindres de roue grippés, flexible de frein effondré, câbles de frein de stationnement mal réglés ou tige de poussée de maître-cylindre mal réglée.

Saisir ou bloquer les freins

• Matériel de frein collant ou grippé, capteurs de vitesse de roue antiblocage défectueux ou défaillants, surfaces de friction des garnitures de frein contaminées par de la graisse ou du liquide de frein ou un mauvais servofrein.

Effort excessif sur la pédale de frein

• Étriers de frein ou cylindres de roue grippés, flexibles de frein obstrués ou affaissés, garnitures de frein contaminées ou maître-cylindre défectueux, ou dépression du servofrein, problèmes mécaniques ou électriques.

Un système de freinage régénératif a une sensation de pédale unique, mais peut présenter tous ces mêmes symptômes.

Les freins sont l'un des systèmes de sécurité les plus essentiels de votre voiture. Ne jamais licencier un voyant de frein ou des problèmes de système de freinage. Ne pas tenir compte des problèmes de freinage peut être dangereux et entraîner des réparations beaucoup plus coûteuses. En ce qui concerne les freins de votre voiture, il vaut toujours mieux prévenir que guérir.

Bob Lacivita est un technicien automobile, éducateur et rédacteur indépendant primé d'ASE et de General Motors qui a écrit sur des sujets liés aux réparations automobiles et à l'entretien des véhicules DYI. Son travail a été présenté dans The Family Handyman, un livre Reader's Digest et le magazine Classic Bike Rider. Il a été éducateur professionnel et technique pendant 25 ans, enseignant la technologie automobile et rédigeant des subventions de fondations d'État, fédérales et organisationnelles. Il a également aidé à concevoir un modèle de prestation de programme unique qui intègre de manière transparente des normes académiques rigoureuses et pertinentes dans l'enseignement professionnel et technique.