Le système de freinage et ses améliorations
Publié : 03 Nov 2021, 16:28
Hello
J'ai vu ça sur un forum de BMW (forum.motorsport-passion.com), mais c'est tout à fait utilisable pour nos autos, alors je partage!
J'ai vu ça sur un forum de BMW (forum.motorsport-passion.com), mais c'est tout à fait utilisable pour nos autos, alors je partage!
LE SYSTÈME DE FREINAGE
Un peu d'histoire :
Dans le domaine automobile, on doit à Jaguar, le développement dans les années 50 du frein à disque pour son type C, en collaboration avec les ingénieurs de Dunlop. Cette véritable nouveauté allait d'ailleurs constituer l'arme secrète de Jaguar lors de son retour sur le circuit des 24 Heures du Mans en 1953.
Les freins à disques ont ensuite commencé à se généraliser dans les années 60 sur les véhicules haut de gamme, avant de s'étendre à tous les véhicules sur le train avant.
En France, la première voiture à adopter les freins à disques à l'avant, de série fut la Citroën DS en 1955. La première voiture équipée de freins à disques sur les quatre roues fut la Renault Dauphine, dans les années 1960.
En 2003, Mercedes Benz innove en proposant des disques de freins en céramique sur un de ces modèle.
En 2005, seules les petites automobiles utilisent encore les frein à tambours sur l'essieu arrière.
Principe de fonctionnement :
Les freins hydrauliques fonctionnent sur le principe suivant :
[li]La pédale de frein actionne un amplificateur, qui actionne le maître-cylindre. 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.[/li]
[li]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 (tambour ou disque selon le type de frein).[/li]
[li]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[/li]
[li]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[/li]
Calcul théorique du couple de freinage d'un frein à disque :
[center]2.p.s.f.r (en daN)[/center]
p = pression dans le circuit de freinage
s = surface de contact plaquette/disque en cm² (pour un coté du disque)
f = coefficient de frottement plaquette disque
r = rayon d'action moyen des plaquettes en mètre
Les différentes solutions pour améliorer son système de freinage :
Avant de commencer, et avant de déterminer quel niveau d’amélioration apporter à son freinage, mettons-nous d’accord sur la définition sur un freinage qui freine fort.
Un freinage qui freine fort c’est celui qui va utiliser très vite le coefficient d’adhérence des pneus (puissance des freins), autant de fois qu’on le désire sans baisse de puissance (endurance des freins).
Evidemment, nous sommes tous d’accord avec cette définition. On aimerait tous avoir un freinage aux qualités parfaites !!
Ce qui va nous différencier, ce sont les points de comparaisons.
Quelques exemples :
1. Prenons Fernando Alonso, pilote de F1 connu de nous tous.
Le freinage idéal, il le connaît grâce à ses freins carbone, qui lui permet de faire des distances de freinage hors normes !!
Pour lui, c’est ce qu’il appellera freiner fort.
2. Prenons toujours Fernando et nous le faisons monter dans une ///M3 E46 avec ses freins d’origine. Il effectue des freinages des plus violents, et vous lui demandez : « alors ça freine fort ? ». Il vous répondra que non, ce n’est pas vraiment ce qu’il appellerait freiner fort !!
3. Prenons mon voisin, qui roule en Chrysler Voyager (c’est la vérité en plus ), vous le faites monter toujours dans notre ///M3 E46 et vous lui montrez ce que c’est un freinage "d’homme" !!! Il sera renversé par la puissance incroyable de la ///M3 !!
Normal, son seul point de comparaison étant son Voyager, il est logique qu’il soit impressionné.
Prenons un autre exemple : freiner en arrivant sur un rond point à très haute vitesse, dit d’un pilote qu’il est un « freine tard ».
Nous n’allons pas tous freiner au même moment (point de freinage). Si nous reprenons notre Fernando, vu sa très grande expérience en sport auto, il freinera à 20 mètres du rond point.
Certains d’entre nous arriveraient à freiner à 40 mètres pour les meilleurs, d’autres à 50 mètres et d’autres à 60 mètres ........ ect......... et ce en arrivant tous à la même vitesse, bien entendu !!
Les différences au final, peuvent être très importantes, mais pour autant peut-on douter de celui qui freine à 60 mètres quand il dit qu’il freine très fort ??? Bien sûr que non. Pour lui, il a freiné le plus tard de ce qu’il sait faire, donc sa réponse est totalement sincère !! Et pourtant il y a plus court !
Des kits gros freins avant et arrière, permettent de freiner très tard et ce à chaque rond point !!!!
Donc nous autres conducteurs, nous n’avons pas le même passé automobile, nous n’avons pas le même nombre de kilomètres au compteur, nous n’avons pas tous conduit les mêmes véhicules et nous n’avons pas le même niveau de pilotage. Même si aujourd’hui le fruit du hasard fait que l’on se retrouve dans les mêmes voitures siglées ///M, nos valeurs de conduites sont très différentes entre les uns et les autres.
Chacun roule à des vitesses moyennes différentes, donc chacun freinera à des distances de freinage différentes.
Nous n'aurons donc pas la même définition du terme « freiner fort ».
Ce qui m’amène à dire qu’un freinage d’origine peut tout à faire convenir à certains et pour d’autres, il va être très vite dépassé.
Par déduction, ceux qui sont satisfaits de leur freinage d’origine, l’amélioreront que pour augmenter l’endurance, et d’autres changeront tout le système de freinage de la voiture pour augmenter la puissance et l'endurance de celui-ci.
Pourquoi améliorer son freinage ?
Au moins pour deux raisons :
- réduire ses distances de freinage.
- améliorer l’endurance de son freinage.
En règle générale, si l’on solutionne un des deux objectifs, on solutionne quasiment l’autre objectif en même temps.
Le problème d’un freinage d’origine, à un certain niveau de conduite, donc de freinage, les freins sont surexploités et ils se mettent à surchauffer, car pas étudiés à cet effet. Je ne relancerai pas le débat ici, sur le fait que nous sommes tous surpris et surtout tous déçus, que BMW n’installe pas sur leurs modèles ///M, un freinage digne de ce nom. Triste constat, mais constat.
Alors chacun doit analyser objectivement ses besoins en freinage, selon son niveau de pilotage, selon l’utilisation de sa ///M, que du routier ou routier + circuit, ses finances….……etc.
Pour des ///M-istes qui ne font que du run en ligne droite, il n'y a rien à changer, le freinage d'origine sera amplement suffisant.
Pour des ///M-istes qui arsouillent grave, quelque soit le type de route rencontrée, sinueux, grandes courbes, ligne droite, rond-point à l'attaque..... là c'est sûr qu'il faudra revoir son freinage !!
Je dirai qu’une chose : si vous hésitez à investir dans un kit 6 pistons en 355 x 32, qui est pour nos ///M, un des meilleurs kits, si vous avez des doutes au vu du prix et au vu de l’utilisation de votre ///M, comme vous dire : « je mets mes roues qu’une ou deux fois par an sur circuit pas plus », si vous en avez quand même les moyens, n’hésitez pas !! Un adage que je répète souvent et convient très bien à ce que je veux vous faire comprendre : qui peut le plus peut le moins.
C'est-à-dire, même si vous pensez que ce kit vous servira que une ou deux fois dans l’année sur circuit, sur la route, en usage juste un peu sportif, ce kit vous permettra de diminuer, d’une manière importante, vos distances de freinage.
La puissance, les temps de réaction diminués et l’endurance seront vos amis et vous ne pourrez plus jamais vous en passer, au point même que vous oublierez vos freins, puisqu'ils ne vous décevront plus jamais.
Lorsque l'on arsouille, c'est toujours très déstabilisant et fait perdre de la concentration, donc de la précision de conduite, d'avoir dans un coin de son cerveau, des doutes sur son freinage.
On est sans cesse en train de déclencher plus tôt nos points de freinage du fait de la perte d'efficacité des freins. Pas génial pour avoir un pilotage serein et efficace tout au long d'une arsouille ou pour accumuler des tours de circuits rapides et surtout constants.
Il y a deux facteurs très importants qui rentrent en compte pour un freinage optimum :
1. le pilote
Il doit savoir freiner !! Et oui celà peut paraître comique, mais tout le monde ne sait pas freiner correctement. Avoir un système complet ultra performant, n'apprendra pas à freiner !!!
Il faut connaître parfaitement la puissance et l’endurance de son freinage pour savoir à tout moment où on en est du potentiel de son freinage.
Il faut connaître ses points de freinage par rapport à un virage à négocier ou lors d’un ralentissement. Si ce n’est pas acquis, on peut freiner trop tôt et rester plus qu’il ne faut sur la pédale de frein qui surchauffera anormalement les freins. Souvent, on commence à freiner, dès que l’on voit une difficulté à aborder par excès de sécurité. En freinant aux bons points de freinage, on exploite correctement ses freins, en les mettant immédiatement en températures, et les freinages seront peut-être plus appuyés, mais plus courts donc moins exigeants pour les disques par exemple.
Il faut apprendre le freinage dit « dégressif ».
Il permet d’être plus efficace tout en maîtrisant la température maxi de ses freins.
Pour appliquer cette méthode, il faut bien entendu connaître sur le bout de ses pieds le mordant, la puissance et l’endurance de ses freins.
Je n’aborde pas le problème des reflex et l’état physique du conducteur qui influent bien évidemment sur le comportement de la voiture.
2. La taille et la qualité des pneus.
Nous savons tous qu’ils sont les seuls contacts avec le sol, donc primordiaux dans la qualité d’un freinage.
La taille : plus elles seront larges, plus il y aura de surface d’appui avec le sol, plus cela freinera.
La qualité : ne pas prendre des pneus trop vieux qui auront alors des gommes dures, détail indiqué sur tous les pneus, mais auquel beaucoup d’entre nous ne portons pas attention, et pourtant très important. Au-delà d’une durée de fabrication (environ 1 an), les solvants qui sont dans les pneus, s’évaporent et la gomme durcie. Donc si l’on achète des pneus qui n’ont que quelques semaines, ils seront tendres donc très accrocheurs et inversement.
Détail qui a donc son importance pour réduire les distances de freinage.
D’une marque de pneus à une autre, les distances de freinage peuvent varier de 5 à 10 %.
En chiffre : un bon pneu met 110 mètres à 120 km/h sur sol sec. Un mauvais pneu mettra 121 mètres, soit 11 mètres de plus, soit la longueur d’un car !!!
En mettant toutes les chances de votre côté, apprendre à bien freiner et mettre toujours de très bons pneus, sans modifier vos freins, vous pourrez déjà mettre hors d’état de nuire sans problème le premier kéké avec sa ///M3 qui lui ne tiendra pas compte de ses points cruciaux.
Si en plus, vous améliorez votre freinage, c’est tout bénèf sur toute la ligne.
Les solutions pour améliorer son freinage pour des roues en 18" :
1. Freins d’origine + plaquettes compétition + durites aviation + liquide de frein DOT 5.1 + boas de refroidissement.
Fourchette : entre 450 et 550 €. Selon les marques utilisées.
2. Freins en taille d’origine de fabrication type Zimmermann ou Tarox. Fabrication avec plusieurs traitements de surface pour mieux résister aux hautes températures + plaquettes compétition + durites aviation + liquide de frein DOT 5.1 + boas de refroidissement.
Fourchette : entre 640 et 740 €. Selon les marques utilisées.
3. Freins type compétition de plus grand diamètre que l’origine, en 330 x 28 – 4 pistons + plaquettes compétition + durites aviation + liquide de frein DOT 5.1 + boas de refroidissement.
Solution qui ne nécessite pas de changer le freinage arrière, sauf de mettre des plaquettes compétition plus tendre que l’origine.
Fourchette : entre 1800 et 2500 €. Selon les marques utilisées.
4. Freins type compétition gros freins en 355 x 32 – 6 pistons + plaquettes compétition + durites aviation + liquide de frein DOT 5.1 + boas de refroidissement.
Solution qui nécessite de changer les freins arrière pour rétablir l’équilibre de la voiture lors de gros freinages en courbe.
Fourchette que pour l’avant : entre 2500 et 4000 €. Selon les marques utilisées.
Fourchette avant et arrière : entre 4400 et 6600 €. Selon les marques utilisées.
Vous aurez remarqué que dans les 4 solutions, les points communs sont les plaquettes compétition, les durites aviation, son liquide frein et les boas de refroidissement. Ce sont les modifications minimum pour avoir une amélioration minimum.
Je tiens à préciser que je vous fait part de mon expérience sur chacune de ces solutions car j’ai eu 4 ///M3, et que j’ai essayé ces 4 solutions et que j’en connais très bien les avantages et les inconvénients par rapport à l’origine.
Solution 1
Avantages : plus de mordant, très légère réduction des distances de freinage et un peu plus d’endurance, le tout grâce aux durites avia, au liquide de frein et aux plaquettes compétition, tous ces éléments étant bien plus résistants aux hautes températures.
Inconvénients : les plaquettes étant plus agressives, elles useront plus vite les disques. Aucune puissance de freinage supplémentaire du fait que l’on garde tout le système d’origine, soit les disques, les étriers et la même surface de plaquette. Le risque de voilage des disques est toujours bien présent.
Remarque : absolument installer les boas de refroidissement, pour essayer de maîtriser le mieux possible les températures maxi des disques qui seront mis à rude épreuve par les plaquettes compétition.
Solution 2
Avantages : plus de mordant, légère réduction des distances de freinage et un peu plus d’endurance, un peu plus de puissance de freinage (grip des disques), le tout grâce aux durites avia, au liquide de frein, aux plaquettes compétition, tous ces éléments étant bien plus résistants aux hautes températures. Pour les disques, l’avantage vient qu’en général ils sont percés ou rainurés, ce qui permet un meilleur coefficient de frottement et un meilleur refroidissement (quand ils sont percés). Ils sont censés avoir subit divers traitements de surface qui normalement leurs permettent de mieux encaisser les pics de surchauffe et donc, limite le risque de voilage.
Inconvénients : les plaquettes étant plus agressives, elles useront plus vite les disques. Pour ces derniers, certains fabricants font les traitements de surface nécessaires, d’autres pas, c’est une question de prix.
A l’œil nu, impossible de faire la différence entre un disque qui a été traité et un autre qui n’a pas été traité.
Donc beaucoup de flou en ce qui concerne ces disques. On peut même trouver ces disques moins chers que ceux d’origine, alors qui devraient être plus chers.
Solution 3
Avantages : mordant plus important, réduction des distances de freinage, plus d’endurance et de puissance de freinage.
Comme pour les solutions précédentes, grâce aux plaquettes compétitions, durites avia, liquide de frein, et surtout grâce aux étriers 4 pistons et au plus grand diamètre des disques qu’il faut prendre percés pour un meilleur refroidissement et un grip supérieur dù aux trous qui rapent les plaquettes. Certains diront que les trous font perdre de la surface de frottement entre les disques et les plaquettes, mais c’est un choix à faire.
En usage routier à allures rapides mais pas plus, des disques pleins seront plus adaptés, mais dès que l’on élèvera le rythme ou dès la première sortie sur circuit, ce sont les disques percés qu’il faut, car dans ces moments là, l’objectif n&dégouté;1 sera de maintenir le système de freinage dans les températures maxi acceptable par le système. Donc il faut privilégier le refroidissement.
Inconvénients : le principal problème réside dans le fait que ce type de kit garde la même épaisseur que l’origine soit 28 mm.
C’est le principal problème des ///M. L’épaisseur des disques étant trop faible par rapport à l’utilisation que l’on peut faire de nos ///M, dès que ça surchauffe, les 28 mm ne suffisent pas pour résister à cette surchauffe et les disques se voilent immanquablement !!!
Ce kit reprenant la même épaisseur, le voilage est tout à fait possible surtout avec des plaquettes compétition plus agressives, des étriers 4 pistons qui pincent plus fort que ceux d’origine, les températures élevées sont plus souvent atteintes.
Remarque : idem que pour les autres solutions, les boas de refroidissement sont plus que jamais indispensables pour retarder ce phénomène de voilage.
Solution 4
Avantages : mordant bien plus important, réduction très importante des distances de freinage, et bien plus d’endurance et de puissance de freinage. Je précise que ces avantages correspondent à l’installation d’un kit gros freins avant et arrière.
Les avantages viennent du fait des étriers 6 pistons ont une puissance de freinage bien plus grande que l’origine, des disques grand diamètre qui éloignent les étriers du centre du moyeu, et plus épais pour résister aux températures élevées.
Ce freinage permet plusieurs sorties sur circuit où il excelle !!! Et si il peut être très satisfaisant sur circuit, il le sera obligatoirement sur la route. Vous finirez même par l’oublier, vu qu’il ne vous surprendra jamais en mal. Le top !!!
Inconvénients : coût des disques et des plaquettes plus chers que les autres solutions, lors de leurs remplacements. Donc prévoir un budget en conséquence.
Remarque : cette solution ne s’use pas plus vite que ceux d’origine, donc vous parcourrez autant de kilomètres.