Les freins à disque

De plus en plus de vélos sont équipés de freins à disque. Comment fonctionnent-ils ? Comment les entretenir ? Toutes les réponses dans cette FAQ !

Précautions

  • Santé : Ne jamais souffler, brosser à sec les dépôts de freins quels qu’ils soient, pour nettoyer des étriers, des plaquettes ou des disques. La poussière n’enlève pas d’efficacité de freinage. Plus globalement pour tout les systèmes à frictions (embrayage par exemple), évitez de remettre en suspension les particules. Historiquement c’était pour éviter de remettre en suspension les particules d’amiante, depuis on ne fait plus de plaquettes à l’amiante mais entre temps on a découvert les particules fines. Actuellement et selon les sources il est admis qu’environ 40% de la part des particules fines dû au trafic routier sont à cause des freins et des pneus.
  • Toujours sur la santé les produits dégraissants de type Acétone, ou nettoyants freins sont à utiliser le plus possible en extérieur ou dans un local très aéré.
  • Ne jamais appliquer d’huile ou de n’importe quel corps gras sur les disques ou les plaquettes, ce qui inclut le pétrole dés-aromatisé, liquides de freins (huile minérale ou DOT), auquel cas les plaquettes s’en imbibent et elles seront bonne à jeter.
  • Les disques ont un sens de montage, le sens de rotation est indiqué par une ou plusieurs flèches. Monter un disque à l’envers est très risqué, il peut tout simplement « imploser ».
  • Se laver les mains avant (pour enlever le gras de mains) et après une opération sur les étriers pour éviter d’ingérer particules, huiles etc.

Le principe

Le principe de base reste le même que les freins à patins ; faire appuyer des garnitures sur une surface de freinage. La principale différence réside dans le fait que le jeu entre la plaquette et le disque est réduit, souvent il reste moins d’un millimètre entre chaque plaquette et le disque.

Ce jeu très fin est permis par l’utilisation d’un disque qui sert uniquement au freinage. A contrario, régler un freinage à patin avec un tel jeu est compliqué car la roue est rarement parfaite, elles sont souvent voilées très légèrement.

Vu que le jeu est très fin entre le disque et les plaquettes alors on peut se permettre d’avoir plus « d’effet levier ». Le conducteur, lorsqu’il appuie sur les freins de son vélo à disque va effectuer un débattement de quelques centimètres sur le levier pour bouger d’a peine 1 mm chaque plaquette contre le disque.

Les « familles » de frein à disque

A ma connaissance il en existe trois, les voici avec leurs avantages et inconvénients :

  • Hydrauliques :
    Puissance de freinage et confort difficile à égaler, permet une grande progressivité dans le freinage, en revanche lorsqu’une purge est nécessaire, il faut un kit de purge, si la conduite hydraulique est à remplacer il faut de quoi la couper correctement (pas avec une pince coupante d’électricien), parfois des raccords à usage unique. Globalement le système reste très fiable. Le jeu se rattrape automatiquement sans qu’il n’y ai aucun réglage à effectuer. Ils sont reconnaissable avec l’absence de câble et la présence d’un écrou autour de la conduite hydraulique près de l’étrier.
  • Mécaniques:
    L’avantage de ce système est qu’il est facile à maintenir car ne nécessite pas d’outils particuliers. En revanche il nécessite un réglage assez régulier sous peine de perdre la puissance de freinage doucement mais sûrement. Au sujet de la puissance de freinage, les freins type V-Brake égalent facilement les performance d’un disque mécanique en conditions sèches. Ils sont reconnaissable par le câble qui actionne une des deux garnitures, le point de rotation du bras est juste au dessus de la plaquette.
  • Hydraulique-mécanique :
    Beaucoup plus rare que les deux précédents, mais existe. Il a une puissance de freinage bien plus importante qu’un mécanique mais moins qu’un hydraulique. Il bénéficie de l’avantage du rattrapage automatique d’usure des plaquettes, au même titre qu’un hydraulique « normal ». La gaine et le câble sont les mêmes que pour un frein classique et ne nécessite pas de purge lors du remplacement. Il y a des subtilités, on ne peut pas diminuer la course du levier sous peine d’annuler le rattrapage automatique, et à terme diminuer la force du freinage. Ils sont reconnaissable car plus gros que les autres, et une petite tige « rentre » dans l’étrier.

Les « familles » de plaquettes

Il existe trois types de plaquettes vendues dans le commerce, les voici avec leurs caractéristiques principales :

  • Organique – Résine :
    Ce sont souvent les moins cher, c’est celles qui s’usent le plus rapidement. En revanche elles usent peu le disque. Le freinage est silencieux et progressif. Elles n’ont pas besoin de chauffer pour avoir leur pleine puissance de freinage.
  • Métalliques :
    Les plus cher, elles s’usent beaucoup plus lentement que les résines. En revanche elles usent le disque de manière plus importante. Très résistantes à la boue, mais nécessite une montée en température pour atteindre leur puissance de freinage maximale. Elles sont recommandées pour les longues descentes avec des freinages intensifs.
  • Semi-métalliques :
    Allient les caractéristiques des deux, tient un peu mieux face à la montée en température et freine mieux sous la pluie que des plaquettes résines et s’use plus lentement. En revanche use un peu plus le disque que les résines. La capacité de freinage est plus rapidement atteinte que des métalliques.

Choix des disques

Les disques ne sont pas identique, en diamètre et en fixation. Plus un disque tend à être grand plus le freinage sera fort.

Diamètres

  • 140 mm : souvent utilisé sur la roue arrière de vélos de route
  • 160 mm : très utilisé sur les VTT bas de gamme, les VTC, vélos électriques de ville, cyclocross ou gravel à l’avant comme à l’arrière
  • 180 mm : utilisés à l’avant des VTT haut de gamme, ou sur vélos cargos

A l’atelier la plupart des vélos que l’on voit arriver sont munis de disques de 160 mm

Les fixations possibles

A ce jour on connait deux types de fixation possibles entre la roue et le disque :

  • Disque 6 trous, le plus ancien, 6 vis viennent serrer le disque contre le moyeu l’inconvénient est qu’un disque est long à remplacer, et si les pas de vis ont été malmenés le moyeu peut être à remplacer.
  • Centerlock, le disque vient se placer sur le moyeu, la rotation du disque autour du moyeu est empéchée par des cannelures. Le tout est maintenu contre le moyeu grâce à un écrou de cassette.

Les liquides de freins

(valable uniquement pour les freins hydrauliques)

On pense souvent à « faire une purge » lorsque l’on perd de l’efficacité de freinage, mais avant toute chose il faut avoir le bon liquide de frein car in en existe plusieurs, le tout en deux familles :

  • Huile minérale
  • DOT

Ces deux types de liquides de frein ne doivent jamais être mélangés. Un frein prévu pour du DOT ne doit pas recevoir de l’huile minérale et inversement.

Huile minérale :

Utilisée sur tout les freins à disques Shimano, elle se trouve assez facilement sur les internet, l’originale se trouve autour de 22€ le litre. La température d’ébullition est de 280 °C.
On peut utiliser du LHM qui se procure chez la plupart des détaillants pièces auto et stations services pour 12 € du litre environ. En revanche la température d’ébullition est plus basse, 235°C. Attention, utiliser du LHM est à vos risques et périls et annule la garantie constructeur.

DOT :

Il y a plusieurs type de DOT, pour les différencier c’est un numéro, par exemple DOT4

C’est comme les liquides de frein de voiture, ça se trouve aussi chez les détaillants auto. Les acheter en boutique spécialisée vélo peut coûter très cher (de 22€ à 70€ le litre), autant prendre du Brembo qui est à… 11€ le litre.

Le DOT 3 et 4 sont interchangeable, en résumé si vous avez un système de frein DOT4 vous pouvez lui mettre du DOT3 et inversement. En revanche pour le DOT5 ce n’est pas valable

Pour mieux comprendre l’hydraulique

Vous avez certainement déjà vu ou utilisé un cric rouleur, avec la force de vos bras et sans trop forcer on parvient à lever une tonne sans problèmes. Voici un schéma et un texte explicatif qui décrit le fonctionnement :

 

Ce système fonctionne uniquement si le liquide est incompressible, à l’inverse de l’air. Par exemple pour l’air on peut le comprimer assez fort sans problème, on peut aisément le remplir avec 3-4 bars de pression. Si on tentait de le remplir d’eau ou de liquide de frein un pneu, admettons qu’il ai un volume de 1L, il sera impossible d’y faire loger 1.5L de liquide ou 2L.

C’est pour cette raison que les systèmes hydrauliques détestent avoir de l’air, dans le cas d’un vélo la manette de frein devient « spongieuse » car on compresse de l’air.

Texte de Aymeric Moulin

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