Les avancées progressives dans le secteur de l'industrie automobile ont également eu pour conséquence de sans cesse augmenter les exigences envers les systèmes de freinage des véhicules.
Les raisons en sont multiples. D'une part, les véhicules sont de plus en plus puissants et donc rapides et, d'autre part, le nombre croissant d'éléments visant à augmenter la sécurité et le confort les rend également plus lourds. Les systèmes de freinage doivent donc supporter des charges de plus en plus élevées. Les châssis modernes des véhicules actuels représentent un autre aspect à ne pas négliger. Ceux-ci offrent un confort supplémentaire et une dynamique améliorée lors des mouvements du véhicule, mais rendent les tolérances envers les différents composants de plus en plus faibles.
Si un véhicule doté d'un train avant de type Mc Pherson avec un seul triangle inférieur présentait, par le passé, une tolérance d'environ 100 μm (0,10 mm) pour le voile du disque, celui-ci est réduit de moitié sur les essieux multibras.
Outre l'usure normale d'un disque de frein, les défauts suivants sont possibles :
- Broutage des freins (vibrations) – broutage thermique, broutage à froid, différences d'épaisseurs
- Broutage causé par des tâches
- Bruits
- Effet de freinage insuffisant
- Fissures au niveau des disques de frein
- Stries au niveau des disques de frein
Nous souhaitons, dans cet article, aborder le thème des vibrations au freinage.
Certains véhicules ont tendance à vibrer en cas de sollicitation élevée du système de freinage.
Ce phénomène peut avoir plusieurs causes. C'est pourquoi un examen plus précis du véhicule, mais aussi du système de freinage est requis pour localiser le problème et l'éliminer durablement.
Une erreur courante est de penser que le disque de frein doit être légèrement voilé pour que les plaquettes puissent à nouveau s'en éloigner après un freinage. Ceci n'est cependant pas du tout vrai.
Pour éviter tout déséquilibre dans la répartition des masses aux régimes les plus élevés et donc ne pas solliciter encore plus le châssis, tous les disques de frein produits par TRW sont calibrés et équilibrés individuellement.
On désigne par le terme « broutage » les vibrations au niveau du volant ; celles-ci surviennent pendant le freinage et sont généralement accompagnées d'un bruit vrombissant. En fonction de leurs causes, ces phénomènes sont appelés « broutage thermique », lorsqu'ils apparaissent lors des freinages à vitesse élevée, ou « broutage à froid », lorsqu'ils peuvent apparaître quelle que soit la vitesse.
Conseils et astuces
Disque de frein avec transfert de matière
Le « broutage thermique » peut être décrit comme suit :
- Bruit vrombissant dans une gamme de fréquence comprise entre 100 et 250 Hz. Le vrombissement peut varier en intensité pendant le freinage et ce phénomène ne nuit en rien à l'effet de freinage.
- Vibrations dans le volant et pulsations dans la pédale de frein.
L'intensité du broutage dépend de la force de freinage momentanée pendant le freinage (force exercée sur la pédale). Les effets du broutage thermique prennent, en règle générale, la forme de taches disposées en cercle sur les surfaces de frottement des disques de frein. En raison des pointes de température localisées lors du freinage, il existe un transfert de matière entre la plaquette de frein et le disque de frein et/ou une modification de la structure du matériau du disque de frein. Les transferts de matière peuvent, le plus souvent, être éliminés par des freinages dans la plage de sollicitations normale. Une modification ponctuelle de la structure, caractérisée par la formation de martensite, est plus dure que la structure initiale et ne peut être éliminée que par un processus d’usinage. Il faut ici veiller à ce que la structure durcie soit totalement éliminée sans que la dimension minimale du disque de frein ne soit atteinte. Pour exclure tout risque, il est donc recommandé de procéder au remplacement du disque de frein.
Disque de frein avec « points chauds »
Le broutage peut résulter de différentes causes associées ; c'est pourquoi il n'est pas simple de les définir clairement. Il est donc nécessaire de procéder étape par étape pour la recherche des causes :
- Déterminer tout d'abord clairement si les influences perturbatrices proviennent de l'essieu avant ou de l'essieu arrière.
- Les pièces de freinage doivent alors être contrôlées en commençant par la pédale de frein, puis le servofrein, les canalisations de frein, les flexibles de frein et, pour finir, les étriers . En principe, lorsqu'un remplacement est nécessaire, les plaquettes, disques, tambours et mâchoires de frein doivent, pour des raisons de sécurité (effets de freinage différents), tous être remplacés sur l'essieu. Les roues doivent également être contrôlées afin d'exclure la présence de tout défaut d'équilibrage ou battement latéral ou vertical et de vérifier l'état de la bande de roulement des pneus.
- La géométrie, la suspension, les éléments de direction et les roulements doivent finalement également être contrôlés et, le cas échéant, réglés ou réparés.
Défaut au niveau de la suspension de roue
Le « broutage à froid » est identifiable à des pulsations au niveau de la pédale de frein, des variations du couple de rotation du volant et/ou des vibrations et oscillations au niveau des pièces des essieux et de la carrosserie pendant les freinages normaux.
Les caractéristiques permettant de faire la différence par rapport au « broutage thermique » sont le fait que la plage de fréquence est nettement plus basse (de 5 à 50 Hz env.) ici et que les effets du broutage à froid peuvent se faire sentir indépendamment de la température, lors de n'importe quel freinage.
Ces bruits peuvent être plus ou moins forts en fonction de la vitesse
La principale cause du broutage à froid est les différences d'épaisseurs au niveau des disques de frein (cf. XZS107). Les roulements défectueux et défauts d'équilibrage au niveau des roues peuvent également renforcer ces effets, comme dans le cas du broutage thermique.
Causes des différences d'épaisseurs
Les problèmes de battement radial liés au montage causent, à chaque rotation de la roue, un contact ponctuel entre la plaquette et le disque, même lorsque le frein n'est pas actionné. Même si, ici, les forces de contact restent relativement faibles, de la matière est emportée au point de contact du disque de frein (différences d'épaisseurs), ce qui entraîne un broutage lorsque la différence atteint une certaine importance.
Disque de frein présentant des différences d'épaisseurs 1 Plaquette de frein 2 Disque de frein 3 Usure / Différences d'épaisseurs
Facteurs d'influence causant l'apparition de différences d'épaisseurs
Des différences d'épaisseurs peuvent apparaître durant la rotation en raison d'« érosions », causées en partie par des plaquettes de frein collées. Des plaquettes ou pistons légèrement bloqués en sont souvent les déclencheurs.
D'autres causes peuvent être un montage inapproprié (saleté, corrosion, couple de rotation trop élevé causé par un tournevis à frapper, etc.), les conditions d'utilisation, le comportement de conduite du conducteur, ainsi que les conditions de circulation.
Lors de longs trajets sur l'autoroute avec de très légers freinages, des différences d'épaisseurs peuvent apparaître et causer des broutages ; sur la plupart des disques de frein, quelques freinages plus forts permettent de régler le problème.
Pour le conducteur, ce broutage se traduit par des pulsations au niveau de la pédale de frein, indépendamment des températures (broutage à froid).
Les conséquences de différences d'épaisseurs peuvent être très différentes en fonction du type de véhicule et dépendent des facteurs de transmission décrits, ainsi que des capacités d'amortissement des pièces de l'essieu, de la direction et du châssis.
Mesure d'un disque de frein
Le contrôle du battement latéral des disques de frein se fait sur les disques de frein monté sur le véhicule et est réalisé au moyen d'un calibre à cadran (précision de mesure d'au moins 0,01 mm), env. 10 à 15 mm sous le rayon extérieur du disque.
La valeur de mesure, mesurée sur plusieurs rotations de la roue, ne peut pas dépasser 50 μm (0,05 mm), ou 100 μm (0,10 mm) sur les véhicules plus anciens.
Il est possible d'obtenir un résultat satisfaisant en positionnant le disque de frein sur le moyeu et en serrant les vis de fixation de manière à obtenir la valeur de mesure la plus faible possible. Le cas échéant, ce résultat peut également être optimisé en remplaçant / combinant les éléments influençant le résultat (moyeu, disque de frein, suspension).
Mesure d'un moyeu de roue
Le plus grand soin est également de mise en ce qui concerne la propreté et l'absence de défaut sur les surfaces d'appui et ajustements (cf. XZS103). Comme mentionné plus haut, le moyeu peut également être responsable d'un battement trop important du disque et doit être mesuré afin d'exclure la présence éventuelle d'un battement radial. Une valeur maximale de 30 μm (0,03 mm), basée sur le rayon extérieur mesurable, peut ici être prise comme référence. En cas d'écarts plus importants, le moyeu et le roulement de roue doivent être contrôlés et, si nécessaire, remplacés.
Mesure des différences d'épaisseurs sur un disque de frein
Lors de la production, la mesure des différences d'épaisseurs de la piste de freinage d'un disque de frein ne peut être réalisée avec précision qu'au moyen d'appareils spéciaux. En atelier, une précision suffisante ne peut être garantie que par un micromètre de précision, présentant une précision de mesure de +/- 0,001 mm. La mesure doit ici être réalisée sur huit points placés sur la circonférence du disque, avec des écarts d'env. 10 mm par rapport au rayon de frottement extérieur. En fonction du type de véhicule, des différences d'épaisseurs de 12 à 15 μm (0,012 à 0,015 mm) peuvent déjà causer des broutages. Ces valeurs ne peuvent donc pas être dépassées. Le calcul des différences d'épaisseurs est décrit dans l'information de service XZS107.
Moyeu de roue sans interstice visible
Des moyeux de roue voilés et rouillés causent :
- une déformation des disques de frein,
- un broutage des freins,
- des disques de frein usés sur une seule face,
- une répartition irrégulière des températures,
- une usure accrue des rotules et roulements,
- un risque de desserrage des boulons bruts à tête fraisée (cf. XZS103)
Moyeu de roue avec interstice visible
Un autre contrôle consiste à vérifier la surface d'appui du moyeu de roue.
Une règle de précision permet de contrôler rapidement et aisément la surface d'appui du moyeu de roue.
Le moyeu de roue doit immédiatement être remplacé en cas d'interstice. Ce n'est que lorsque le moyeu de roue présente une surface plane que le disque de frein peut être monté sans aucune réserve.
Moyeu de roue exagérément graissé
L'effet est le même lorsque les disques de frein sont remplacés et lorsqu'une trop grande quantité de graisse est appliquée sur le moyeu de roue après le nettoyage. Le disque de frein n'est pas à plat sur le flasque et il en résulte un léger battement du disque. Ceci augmente sans cesse au fil du temps jusqu'à ce que les symptômes mentionnés plus haut alertent le conducteur.
Il est en outre recommandé d'également procéder à certains contrôles, comme décrit au point « Broutage thermique ». En font partie le contrôle de l'état fonctionnel des freins à disque, les roulements de roue, la suspension et les éléments de direction, ainsi que la géométrie de l'essieu avant. Les explications ci-dessus montrent clairement que les causes d'un battement radial trop important et donc d'une apparition de différences d'épaisseurs ne sont pas aisées à déterminer. Sur les véhicules touchés, il arrive souvent que seuls les disques et plaquettes de frein soient remplacés alors que la vérification des éléments et, le cas échéant, leur remplacement pourraient largement limiter le problème, voire même l'éliminer.
Bon à savoir
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