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Le freinage est un vecteur important de la sécurité et de la performance (plus on freine tard, plus on va vite). D'abord à tambours, les freins vont connaître de nombreuses améliorations pour être aujourd'hui à disque et sont toujours développés afin d'améliorer la sécurité, notamment lors des freinages d'urgence.
Histoire
La première utilisation de freins à disque sur une voiture remonte à 1953. C'est Jaguar (en collaboration avec Dunlop) qui développa en premier un système de freinage avec des disques. Ce système remplace les tambours et permet un freinage plus efficace tout en diminuant le risque de blocage lors des forts freinages. C'est la Jaguar Type C qui utilisa la première ce système lors des 24H du Mans 1953. L'avantage dû à ce système se révèle très important, puisque le pilote peut se permettre de freiner beaucoup plus tard que les voitures équipées de freins à tambours, ce qui se traduit par un gain de temps considérable.
La première voiture de grande série à se voire équiper de frein à disque est la Citroën DS, qui fut présentée en 1955. Équipée de frein à disque à l'avant et de tambours à l'arrière, elle sera très vite rejointe par d'autres voitures qui reprendront le même système. A partir des années 1960 et 1970, de plus en plus de modèles seront équipés de cette technologie en lieu et place des freins à tambours. D’abord réservé aux voitures haut de gamme, le freinage par disque va progressivement se démocratiser en étant adopté sur l’ensemble des voitures. Depuis le milieu des années 1980, le système de freinage par disque est désormais accouplé à diverse aides électroniques (ABS, AFU, …) afin d’améliorer sa performance et ainsi la sécurité.
La première utilisation de freins à disque sur une voiture remonte à 1953. C'est Jaguar (en collaboration avec Dunlop) qui développa en premier un système de freinage avec des disques. Ce système remplace les tambours et permet un freinage plus efficace tout en diminuant le risque de blocage lors des forts freinages. C'est la Jaguar Type C qui utilisa la première ce système lors des 24H du Mans 1953. L'avantage dû à ce système se révèle très important, puisque le pilote peut se permettre de freiner beaucoup plus tard que les voitures équipées de freins à tambours, ce qui se traduit par un gain de temps considérable.
La première voiture de grande série à se voire équiper de frein à disque est la Citroën DS, qui fut présentée en 1955. Équipée de frein à disque à l'avant et de tambours à l'arrière, elle sera très vite rejointe par d'autres voitures qui reprendront le même système. A partir des années 1960 et 1970, de plus en plus de modèles seront équipés de cette technologie en lieu et place des freins à tambours. D’abord réservé aux voitures haut de gamme, le freinage par disque va progressivement se démocratiser en étant adopté sur l’ensemble des voitures. Depuis le milieu des années 1980, le système de freinage par disque est désormais accouplé à diverse aides électroniques (ABS, AFU, …) afin d’améliorer sa performance et ainsi la sécurité.
La Citroën DS, première voiture de grande série dotée de freins à disque.
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Les matériaux évolueront également, avec l’apparition des disques en carbone. Ce sera McLaren qui sera à l’origine de cette innovation en 1984 avec sa monoplace de Formule 1, la MP4/2. L'utilisation de ce matériau permet une plus grande efficacité par rapport à l’acier car ils peuvent fonctionner à plus haute température et ainsi réduire les distances de freinage à hauteur de 40 %. En série, ce ne sont pas des disques en carbone qui vont être utilisé mais des disques en carbone-céramique. Les avantages sont similaires aux disques en carbone, mais leur utilisation est plus adaptée au monde de la grande série (sensation à la pédale, bruits, …) et leur prix est bien moins élevé (trois fois moins cher). Ce sera la Venturi 400 GT lancée en 1994 qui sera la première voiture de série dotée de freins en carbone-céramique. L’ensemble des voitures de série est désormais doté de freins à disque, avec des technologies et des matériaux plus ou moins élaborés suivant la catégorie du véhicule. Le freinage à tambours reste cependant utilisé sur les voitures les moins puissantes et uniquement sur les roues arrière.
La Venturi 400 GT, première voiture de série recevant des disques en carbone-céramique.
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Principe de fonctionnement
Le disque est fixé sur le moyeu de la roue et lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, les plaquettes (une de chaque côté du disque) viennent frotter contre ce dernier pour faire ralentir le véhicule. Les plaquettes sont placées dans un étrier de frein (fixé au véhicule) doté d’un ou plusieurs pistons. Le piston est actionné de manière hydraulique, qui vient pousser la plaquette contre le disque, créant l’effort de serrage. Le refroidissement du système est très important, car le frottement entre le disque est les plaquettes peut créer une surchauffe dégradant l’efficacité du freinage et peut entraîner une déformation du disque.
Dans la plupart des voitures les disques sont en acier-fonte et les plaquettes combinent l’acier et un matériau composite. Sur les voitures de série très performantes, certaines sont dotée de disques en carbone-céramique, très efficace, endurant et léger. Il ne faiblit pas à haute température, ce qui est particulièrement appréciable sur les véhicules très performants. Enfin, dans la compétition automobile est utilisé des disques exclusivement en carbone qui ont besoin d’être à haute température pour fonctionner correctement.
Le disque est fixé sur le moyeu de la roue et lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, les plaquettes (une de chaque côté du disque) viennent frotter contre ce dernier pour faire ralentir le véhicule. Les plaquettes sont placées dans un étrier de frein (fixé au véhicule) doté d’un ou plusieurs pistons. Le piston est actionné de manière hydraulique, qui vient pousser la plaquette contre le disque, créant l’effort de serrage. Le refroidissement du système est très important, car le frottement entre le disque est les plaquettes peut créer une surchauffe dégradant l’efficacité du freinage et peut entraîner une déformation du disque.
Dans la plupart des voitures les disques sont en acier-fonte et les plaquettes combinent l’acier et un matériau composite. Sur les voitures de série très performantes, certaines sont dotée de disques en carbone-céramique, très efficace, endurant et léger. Il ne faiblit pas à haute température, ce qui est particulièrement appréciable sur les véhicules très performants. Enfin, dans la compétition automobile est utilisé des disques exclusivement en carbone qui ont besoin d’être à haute température pour fonctionner correctement.
Détails des freins à disque en carbone-céramique de la Porsche 918 Spyder.
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