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Comment fonctionne les freins d'une voiture

Comment fonctionne les freins d'une voiture

Systèmes de freinage


Alors que le moteur permet de mettre en mouvement l'automobile, le système de freinage permet à l'inverse de la ralentir de l'arrêter et de la maintenir à l'arrêt. Pour cela, trois options s'offrent au conducteur.

* La première consiste à utiliser le « frein moteur », technique utilisant l'inertie du moteur pour freiner le véhicule. N'étant plus alimenté en carburant, ce dernier se comporte en compresseur et utilise ainsi l'énergie cinétique de l'automobile pour comprimer l'air admis, ce qui engendre une résistance certaine à l'avancement. En changeant de rapport sur la boîte de vitesses, le régime-moteur augmente et offre une plus grande résistance.

* De façon habituelle, le conducteur ralentit et stoppe son automobile grâce au frein principal. Un appui sur la pédale de frein déclenche le fonctionnement des freins, lesquels transforment en chaleur l'énergie cinétique accumulée par le véhicule. Ces freins sont, pour la plupart du temps, à commande hydraulique bien que certains à commande électrique commencent à apparaître.

* Enfin, l'automobile peut être immobilisée à l'aide du frein à main. Un levier actionne un mécanisme spécifique — généralement à l'aide d'un câble — les freins avant ou plus souvent arrière bloquant les roues de cet essieu. Ce frein est uniquement utilisé pour le stationnement du véhicule. Depuis quelques années, les freins de stationnement à commande électrique se généralisent, remplaçant peu à peu le frein à main.

 

Principe des freins hydrauliques


Les freins hydrauliques fonctionnent sur le principe suivant :

* La pédale de frein actionne un amplificateur, lequel agit sur des pistons coaxiaux dans un cylindre alimenté en huile (liquide de frein) depuis un réservoir situé au dessus. L'huile sous pression sort du cylindre dans deux circuits croisés ; L'un commande la roue avant gauche et la roue arrière droite tandis que l'autre commande la roue avant droite et la roue arrière gauche. Ce système permet de préserver un minimum de freinage équilibré en cas de défaillance d'un des deux circuits.
* Sur chaque roue, un ou plusieurs récepteurs (sorte de vérin) montés sur les moyeux reçoivent la pression hydraulique et poussent des pièces solidaires du véhicule contre une pièce qui elle tourne avec la roue.
* Les parties fixes appelées garnitures ou plaquettes sont dans un matériau spécial s'usant progressivement, résistant à l'élévation de température et assurant un excellent contact mécanique.
* Les parties mobiles fixées sur les roues sont en acier renforcé ou en fonte, car elles doivent dissiper toute l'énergie thermique résultant de la perte d'énergie cinétique du véhicule.
* Dans le cas des freins à disque, des plaquettes sont serrées sur les deux faces d'un disque par un ou plusieurs pistons hydrauliques. Le disque est auto-ventilé sur les véhicules sollicitant beaucoup les freins.
* Dans le cas des freins à tambour, les garnitures sont forcées contre la face intérieure d'un cylindre ou tambour par un piston hydraulique.

 

Évolutions sécuritaires


Suite aux nombreux accidents survenus depuis la création de l'automobile, les constructeurs cherchent en permanence à améliorer les systèmes de sécurité. Le freinage fait l'objet de nombreuses attentions. La première innovation du genre est le système ABS. Ce système évite le blocage des roues lors de freinages violents et en condition de faible adhérence. Il relâche la pression dans le circuit de freinage d'une roue dès la détection d'une vitesse de rotation plus faible que celle des autres roues voire nulle. Ce dispositif permet au conducteur de garder le contrôle directionnel de son véhicule.

Le systèmes ABS (Antiblockiersystem) est de plus en plus couplé à d'autres systèmes tels que l'aide au freinage d'urgence (AFU), système permettant de freiner à la puissance maximale des freins dès les premiers instants d'un freinage d'urgence, l'ESP (Electronic Stability Program) qui permet de corriger sensiblement la trajectoire en ayant une action combinée sur le système de freinage et sur le contrôle de la puissance du moteur, ou encore le radar de régulation de distance qui mesure la distance et la vitesse d'approche d'un véhicule. Ce dernier système peut actionner seul les freins afin d'éviter une collision imminente.