Pour s'arréter le freinage utilse le principe de la friction qui crée une résistance à l'avancement. On utilise cette force sur chaque roue du véhicule (disque ou tambour) en le commandant d'un seul endroit ( la pédale), avec le moins d'effort possible (assistance / servofrein / master vac ) mais simultanément (maitre-cylindre / circuits) de façon adapté à l'endroit considéré (répartiteur AV-AR). On veillera à garder du freinage dans le temps (liquide et réglages) même si il y a une fuite (circuits croisés) et sans bloquer les roues (ABS) voir même en aidant la voiture à rester sur la route (ESP). Quand ce n'est pas la voiture qui freine toute seule (freinage d'urgence automatique).

Vue d'ensemble de la base :

En appuyant sur la pédale on pousse une tige qui pousse le maitre cylindre. Pour l'assistance en VL on utilise la dépression pour "aspirer" une membrane (diaphragme) de grand diamétre dit master-vac (master vaccum : dépression principale) en essence atmo dépression d'admission, en essence turbo et en diesel pompe de dépression ). La force va être proportionnelle à la dépression et à la surface. Plus la surface est grande à une certaine dépression et plus on aura de force. C'est un peu le principe des voiles sur un bateau, plus il y a de voiles tendues sur un même vent et plus le bateau a de force pour avancer.

Avant d'appuyer sur la pédale, la force de dépression est identique des 2 cotés de la membrane et elle s'annule. Mais dés qu'on appuit sur la pédale on ferme un clapet (on bouche un orifice de dépression) qui laisse la dépression d'un seul coté: on aspire la membrane et on crée donc une force supplémentaire à l'appuit de la pédale dans le même sens.

En avançant la tige du servofrein va pousser des pistons dans le maitre-cylindre et transformer la force mécanique en force hydraulique. Si on sépare l'avant de l'arriére on parlera de tandem ( 2 pistons vont bouger en même temps avec chacun une sortie hydraulique différentes).

Lorsque la tige avance le piston avance aussi, ferme la liaison avec son réservoir et pousse le liquide frein dans la sortie. Le liquide de frein est incompressible, c'est à dire que la force appliquée à un bout du circuit se répercutera obligatoirement partout ailleurs (sauf fuite ou liquide qui boue, voir plus loin). Lorsqu'on relache la pédale le piston remet en liaison le réservoir pour récupérer le liquide.

En freinant la voiture plonge du nez, transfert de masse, on peut donc freiner plus fort sur l'avant que sur l'arriére. Si on met trop de freinage à l'arriére les roues vont se bloquer et glisser (donc perte de freinage). C'est pourquoi on met souvent un dispositif de freinage avant plus performant (disques) qu'à l'arriére (tambour) et on mettra une force de freinage plus basse mais proportionelle à l'arriére. Ensuite, comme il y a déjà 2 circuits séparés ( le maitre-cylindre à 2 sorties), on va comparer à l'entrée du répartiteur si il existe bien une force hydraulique sur les 2 circuits. Si rien d'un coté fuite suspectée, un piston central va coulisser puis un capteur va être activer pour allumer un voyant danger frein au tableau de bord. A ne pas confondre avec le compensateur de charge voir plus bas .

Il existe plusieurs modéles en fonction des années et des équipements : le plus simple tambours partout sans proportionnel / puis avec proportionnel / ensuite mixte: disques avants et tambours arriéres ( le plus fréquent) / enfin 4 disques. Les références ne seront pas les mêmes, en générale commencent par PV (proportional Valve) puis un chiffre : PV2 mixte et PV4 4 disques. Certains sont spécifiques car le proporrtionnel peut être séparé du répartiteur. Ci-dessous le plus courant : un combiné pour mixte .

Chaque sortie produit une force hydraulique qui sera transmise à la roue considérée par le circuit de freinage mais pas n'importe comment. En pensant à la sécurité on à déja séparé l'avant de l'arriére mais on peut faire mieux dans certains cas. Si une fuite apparait on pourrait perdre tout l'avant ou tout l'arriére. Pour éviter cela on peut croiser les circuits.

En arrivant aux roues la force hydraulique est reçue soit par des tambours soit par des freins à disque. Sur un tambour ce sera au cylindre récepteur et sur un disque à l'étrier. Ils produiront de la friction en poussant des garnitures sur un tambour ou des plaquettes sur un disque. Cela va générer de la chaleur qu'il faudra évacuer.

LE TAMBOUR:

Le tambour recoit donc au cylindre récepteur (c'est un double piston) qui va pousser des garnitures (brake shoes) vers un tambour (drum) en rotation et créer de la friction. La chaleur va dans un temps être stockée dans la masse du tambour puis évacuée par le passage d'air autour. Il peut être strié à l'extérieur pour avoir plus de surface d'échange avec l'air et mieux refroidir.

LE DISQUE:

Le disque va recevoir à l'étrier (caliper) qui contient un ou plusieurs piston (caliper piston). Il vont en sortant appuyer les plaquettes (pad) pour pincer le disque (disc). Cet étrier peut être fixe ou flottant. Si flottant l'étrier peut s'adapter à une usure différente entre plaquette extérieure et intérieure en se replacant. Il y a aussi des étriers spécifiques pour l'arriére avec des pistons tournants pour les freins à main.

6-LE LIQUIDE DE FREIN: essentiel dans la transmission de la force hydraulique il n'est pas éternel, normes et viellissement.

Le liquide de frein s'échauffe il doit donc résister pour rester liquide (incompressible) plutôt que de bouillir et de faire des bulles de gaz (le vapor lock, gaz compressible, Phénoméne de pédale molle). La norme DOT donne la tenue à la température: DOT3 DOT4 DOT5.1 puis les liquides de compétition RBF600 (racing brake fluid 600°c) etc..... . Attention il ne sont pas forcément compatibles entre eux.

Un liquide de frein absorbe l'eau de l'air ambiant au fil des années et se détériore, sa température d'ébullition baisse.

Les garnitures et les plaquettes s'usent , les sytémes compensent ( baisse du niveau de liquide coté disque et ratrappage de jeu coté tambour) puis vient le moment de l'usure maximum. On doit changer les plaquettes lorsque le voyant frein s'allume au tableau de bord si il y a une détection d'usure et lorsqu'il ne s'agit pas d'une fuite car c'est le même voyant. Sur certaines américaines seule une patte viendra frotter sur le disque ( tout à l'oreille). Les garnitures n'ont pas de détection, on s'en aperçoit souvent au bruit métallique (rivet sur tambour ou porte garniture metallique sur tambour) .

Pour allumer les feux on doit détecter le freinage, il y a 2 systémes. Soit détection mécanique de l'appuit sur la pédale, soit la détection d'une pression de freinage. Le plus courant est un capteur sur la pédale. A l'appuit on actionne mécaniquement un contact. Attention il peut y avoir plusieurs capteurs pour plusieurs fonctions : on peut aussi avoir besoin de l'info freinage pour désactiver un régulateur de vitesse, pour informer le correcteur de trajectoire ( ESP) . Dans la majorité des cas c'est un contact coulissant sur pédale coté habitacle. Sur les anciennes qui on un point de rotation et un maitre cylindre sous caisse ( style HOT ROD ) on peut utiliser un capteur rotatif. Sur certaines modernes on détecte une pression de freinage juste en sortie de maitre cylindre .

Sur les utilitaires légers on utilisera un compensateur de charge plutôt qu'un répartiteur de freinage. Comme les charges sur l'essieu arriére peuvent énormement changer ce dispositif adaptera à la charge plutôt que de donner une force proportionelle à l'avant ( adhérence sans blocage). Plus le véhicule est chargé et plus la caisse sera basse. on utilisera un levier entre caisse et essieu pour savoir combien de force hydraulique on peut laisser passer sans bloquer les roues.

Sur les modernes d'autres éléments assurent des fonctions plus complexes du freinage : détéction glissement - blocage de roue, éfficacité - amplification freinage, paramétres extérieurs ( sortie de courbe - obstacles) . Ils sont complémentaires entre eux et inter-agissent .

L'ABS , Anti Blocage Systéme ( adapté de l'allemand) , permet de détecter une ou plusieurs roues qui glissent ou se bloquent. Il est constitué d'un calculateur , d'un groupe hydraulique (pompe, électrovannes, accumulateurs hydrauliques) et de capteurs mesurant la vitesse de rotation de chaque roue à tout instant . Un calculateur gére les informations puis commande une centrale hydraulique. Dans la limite du possible car sur la neige les 4 roues peuvent se bloquer. L'ABS permet au conducteur d'aller au maximum du freinage tout en gardant la maitrise de la trajectoire du véhicule.

AVEC ABS : En freinage normal il n'intervient pas, les électrovannes A et B laissent passer toute la pression.

- Si début de glissement d'une roue détectée, l'électrovanne A de la roue concernée se ferme pour limiter la pression ( de la pression mais pas trop pour ne pas aller au blocage). On peut donc avoir une forte pression demandée aux autres roues mais une pression plus faible à la roue à la roue concernée.

Si le boitier perd le signal d'un de ses éléments il allumera un voyant au tableau de bord.