Composants de frein légers

Sep 12, 2023

s techs, je pense que nous aimons tous nous moquer des ingénieurs. Mais que nous voulions l'admettre ou non, ils n'en ont pas vraiment "pour nous, les techniciens". La vérité est simple : ils ont simplement un ensemble de priorités et/ou d'objectifs différents des nôtres. Les équipes d'ingénierie ont certains objectifs qu'elles doivent atteindre ou dépasser. Certains de ces objectifs sont le résultat de réglementations gouvernementales telles que les normes d'économie de carburant. D'autres objectifs sont imposés par les constructeurs automobiles eux-mêmes. Ceux-ci incluent, mais sans s'y limiter, la dynamique de conduite, le poids à vide, les contraintes de taille et bien plus encore.

La réduction du poids à vide d'un véhicule pourrait bien être l'un des principaux moteurs de l'ingénierie automobile moderne. Plus le véhicule est léger, plus il peut être efficace. Les constructeurs automobiles ont fait de grands efforts pour réduire le poids total du véhicule. Tout, de la réduction de l'épaisseur de la tôle à l'adoption de bras de suspension en alliage léger et même à l'enlèvement de matière des moyeux de roue et autres ensembles rotatifs (Figure 1).

Pour nous, il peut sembler fou que les constructeurs automobiles essaient de perdre du poids de manière aussi agressive, mais au cours des 40 dernières années, nous avons constaté une augmentation constante du poids des véhicules en raison d'un simple facteur : la demande des consommateurs. C'est vrai, c'est à cause de nous. Depuis les années 1980, les acheteurs de voitures exigent de plus en plus de confort dans nos véhicules. Vitres électriques, serrures électriques, sièges et volants chauffants, roues et pneus plus gros, pour n'en nommer que quelques-uns. Ces fonctionnalités ont un coût, un poids et une complexité supplémentaires. Ainsi, si les constructeurs automobiles peuvent économiser quelques onces sur un certain nombre de composants, ils peuvent réduire le poids total du véhicule.

Lorsqu'il s'agit de réduire le poids du véhicule, il y a deux choses à considérer : le poids suspendu et le poids non suspendu. Le poids suspendu est le poids du véhicule supporté par le système de suspension. Cela comprend le châssis, la carrosserie et les occupants du véhicule. Le poids non suspendu est le poids qui n'est pas supporté par la suspension. Cela inclut les roues, les pneus, les moyeux, les articulations, etc.

La réduction du poids suspendu peut entraîner une meilleure économie de carburant, mais la réduction du poids non suspendu peut améliorer la réponse de l'amortisseur et améliorer la maniabilité du véhicule. Bien que ce type d'ingénierie soit généralement réservé aux circuits, il a tout de même un certain mérite pour les voitures de rue.

Alors, qu'ont fait les constructeurs automobiles pour réduire le poids des systèmes de freinage ? Les boîtiers d'étrier en aluminium léger et les pistons en céramique n'étaient que le début. Les voitures de sport et exotiques des dernières décennies ont vu l'avènement des rotors semi-flottants (Figure 2 ) qui comportent des chapeaux centraux légers pour réduire le poids. Des goupilles sont utilisées pour fixer le disque et le chapeau qui permettent l'expansion et la contraction lorsque les températures changent. Cette caractéristique de conception est la raison pour laquelle ce type de rotor est capable de dissiper si bien la chaleur, ce qui en fait une option de performance solide pour les véhicules sportifs.

Ce type de rotor de frein n'est pas si différent d'une unité monobloc conventionnelle du point de vue de l'entretien. La surface du rotor peut être usinée normalement, en supposant qu'elle dépasse la spécification d'épaisseur minimale. Un comparateur à cadran est le meilleur outil pour vérifier le faux-rond si votre client se plaint de pulsations de freinage. Ils viennent à un prix plus élevé par rapport à un rotor coulé conventionnel, mais leur capacité à dissiper la chaleur en vaut bien le coût.

Arriver au sommet de l'échelle des prix serait les systèmes de freinage en carbone-céramique (figure 3 ). Ces systèmes sont incroyablement coûteux et sont généralement réservés aux voitures de course ou aux voitures exotiques ultra haut de gamme, mais vous les rencontrerez dans certaines voitures de rue, notamment les Chevy Camaro ZL1, Corvette Z06 et ZR1, BMW M3/M4, Audi R8, et plus encore.

Les rotors en céramique de carbone sont extrêmement durables. En fait, les fabricants affirment qu'ils n'auront jamais besoin d'être remplacés, du moins en conduite « normale ». Ils sont également résistants au type de distorsions et d'usure qui conduisent à la pulsation de la pédale - simplement une gêne dans le "monde réel", mais un problème de performance notable sur la piste.

Les disques de frein sont formés à partir d'un composé de fibre de carbone spécialement traité qui est silicaté dans un processus sous vide poussé à des températures plus élevées que n'importe quel arrêt pourrait produire. Non seulement les disques obtenus sont beaucoup plus durs que les disques standards, mais ils sont également plus résistants à la chaleur. Le processus utilisé pour produire les disques est complexe, long et coûteux par rapport à la fonte.

Les fibres de carbone sont mélangées avec une résine de carbone et de silicium. Le mélange est pressé dans un moule pour créer la forme de base du disque, y compris ses évents de refroidissement internes. En utilisant de la chaleur jusqu'à 3 000 °F, la résine est convertie en carbure de silicium, un matériau presque aussi dur que le diamant. C'est de la "céramique" en "carbone-céramique". Si vous essayiez d'usiner ces rotors, vous auriez besoin de mèches à pointe de diamant dans votre tour à freins.

Lorsque vient le temps d'entretenir ces systèmes de freinage, la propreté doit primer. Nettoyez la saleté, la corrosion ou les contaminants de la face du moyeu où le rotor reposera. Cela aidera à prévenir le risque de voile latéral et un retour potentiel de la pulsation de la pédale de frein.

Assurez-vous que tous les points de contact métal sur métal sont propres et exempts de tout contaminant. Lubrifiez tous les points coulissants conformément aux informations de service OEM. Et, bien sûr, assurez-vous de vérifier les informations de service OEM pour toutes les spécifications de couple pertinentes. Si vous êtes à la recherche d'une plainte d'un client, n'oubliez pas de vérifier les TSB qui peuvent vous aider à résoudre le problème rapidement et efficacement.

Enfin, nous vous recommandons de toujours utiliser des pièces de rechange équivalentes aux pièces d'origine dans la mesure du possible. Par exemple, si le véhicule est équipé de freins en carbone-céramique, faites de votre mieux pour les remplacer par le même type de composants. Si le véhicule est livré avec des rotors semi-flottants, ne les remplacez pas par des unités en fonte solide. Si votre client n'est pas disposé à investir dans son véhicule, assurez-vous de lui expliquer à quel point les performances du système de freinage peuvent être entravées par ce type de changement.