Principe de freinage des plaquettes de frein

Le principe de fonctionnement des freins repose principalement sur la friction. La friction entre les plaquettes et les disques de frein (tambours) et les pneus et le sol est utilisée pour convertir l'énergie cinétique du véhicule en énergie thermique après frottement pour arrêter la voiture. Un système de freinage efficace et performant doit être capable de fournir une force de freinage stable, suffisante et contrôlable, et avoir de bonnes capacités de transmission hydraulique et de dissipation de chaleur pour garantir que la force appliquée par le conducteur à partir de la pédale de frein puisse être entièrement et efficacement transmise au maître-cylindre et à chaque sous-cylindre, et pour éviter les pannes hydrauliques et la dégradation des freins causées par une chaleur élevée. Le système de freinage de la voiture est divisé en deux catégories : les freins à disque et les freins à tambour. Cependant, outre l'avantage de coût, l'efficacité des freins à tambour est bien inférieure à celle des freins à disque.
Friction
Le terme « frottement » désigne la résistance au mouvement entre les surfaces de contact de deux objets en mouvement relatif. L'amplitude du frottement (F) est proportionnelle au produit du coefficient de frottement (μ) et de la pression normale (N) dans la direction verticale sur la surface de la force de frottement, exprimée par la formule physique : F=μN. Pour le système de freinage : (μ) désigne le coefficient de frottement entre la plaquette de frein et le disque de frein, et N est la force appliquée par le piston de l'étrier de frein sur la plaquette de frein (force de la pédale). Plus le coefficient de frottement est élevé, plus la force de frottement générée est importante. Cependant, le coefficient de frottement entre la plaquette de frein et le disque changera en raison de la chaleur élevée générée après le frottement. En d'autres termes, le coefficient de frottement (μ) change avec la température. Chaque plaquette de frein a une courbe de changement de coefficient de frottement différente en raison de matériaux différents. Par conséquent, différentes plaquettes de frein ont des températures de fonctionnement optimales différentes et des plages de températures de fonctionnement applicables différentes. C'est ce que tout le monde doit savoir lors de l'achat de plaquettes de frein.
Transmission de la force de freinage
La force appliquée par le piston de l'étrier de frein sur la plaquette de frein est appelée : force de la pédale de frein (force de la pédale). La force appliquée par le conducteur sur la pédale de frein est amplifiée par le levier du mécanisme de la pédale, puis amplifiée par le servomoteur à dépression en utilisant le principe de la différence de pression sous vide pour entraîner le maître-cylindre de frein. La pression hydraulique du maître-cylindre de frein utilise l'effet de transmission de puissance incompressible du liquide pour être transmise à chaque cylindre récepteur via le tuyau d'huile de frein, et utilise la « loi de Pascal » pour amplifier la pression et pousser le piston du cylindre récepteur pour appliquer une force sur la plaquette de frein. La « loi de Pascal » signifie que la pression du liquide à n'importe quelle position dans un récipient fermé est la même.
La pression est obtenue en divisant la force appliquée par la surface d'appui de la force. Lorsque la pression est égale, nous pouvons obtenir l'effet d'amplification de puissance en modifiant le rapport de taille des zones appliquées et reçues (P1=F1/A1=F2/A2=P2). Lorsqu'il est utilisé dans le système de freinage, le rapport de pression du maître-cylindre sur le cylindre récepteur est le rapport de la surface du piston du maître-cylindre sur la surface du piston du cylindre récepteur.
Equipement : ABS
ABS : Anti-lock Brake System, comme son nom l'indique, est un « système de freinage antiblocage ». Tout le monde sait que le plus grand effet de freinage se produit au moment où le pneu se bloque. Si la force de freinage peut être maintenue en équilibre avec le frottement du pneu, alors le plus grand effet de freinage sera obtenu. Lorsque la force de freinage est supérieure au frottement du pneu, le pneu se bloque. Une fois le pneu bloqué, le frottement entre le pneu et le sol passera de « frottement statique » à « frottement dynamique », ce qui réduira non seulement considérablement le frottement mais perdra également la capacité de tourner et de suivre. Étant donné que le blocage du pneu est le résultat de la comparaison entre la force de freinage et le frottement entre le pneu et le sol, la limite de blocage ou non du pneu pendant que la voiture roule « changera à tout moment » en fonction des caractéristiques du pneu lui-même, de l'état de la route, de l'angle de positionnement, de la pression du pneu et des caractéristiques du système de suspension. L'ABS utilise des capteurs de vitesse installés sur les quatre roues pour déterminer si le pneu est bloqué ou non, éliminant ainsi l'incertitude des sens humains, contrôlant avec précision la libération opportune de la pression hydraulique du cylindre de frein pour atteindre l'objectif d'empêcher le blocage du frein. La plupart des ABS actuels adoptent une conception qui peut être actionnée et relâchée 12 à 60 fois par seconde (12 à 60 Hz), ce qui représente un niveau de performance très élevé par rapport aux 3 à 6 fois des pilotes de course professionnels de haut niveau. Plus la fréquence d'actionnement et de relâchement est élevée, plus la force de freinage peut être maintenue près du bord de la limite. La précision et la fiabilité que l'ABS peut atteindre ont dépassé les limites humaines, c'est pourquoi nous disons : l'ABS est l'équipement le plus précieux lors de l'achat d'une voiture. En particulier, le danger relatif de l'airbag l'est encore plus.
Des doutes sur l'ABS
Récemment, de nombreux rapports ont souligné que la probabilité d'un accident de voiture avec ABS est plus élevée que sans ABS, ce qui a amené de nombreuses personnes à remettre en question l'efficacité de l'ABS. Cela est dû au manque de connaissances des propriétaires de voitures en général sur le système de freinage et l'ABS. De nombreuses personnes croient à tort qu'après l'installation de l'ABS, la force de freinage ou la limite de frottement entre le pneu et le sol peuvent être augmentées. En fait, bien que l'ABS puisse maintenir la force de freinage à la limite maximale autant que possible, il ne peut pas augmenter la limite. Nous le répétons ici : la limite de frottement entre le pneu et le sol est déterminée par les caractéristiques du pneu lui-même, l'état de la route, l'angle de positionnement, la pression des pneus et les caractéristiques du système de suspension, mais pas par l'ABS. L'ABS peut exercer pleinement et efficacement la capacité du système de freinage, mais il est inutile d'augmenter la force de freinage ou le frottement. De plus, lorsque vous utilisez l'ABS pour esquiver à grande vitesse en cas d'urgence, n'oubliez pas de décélérer en ligne droite avant de tourner le volant. Ne relâchez pas la pédale de frein lorsque vous tournez le volant et ne paniquez pas à cause du retour d'information de l'ABS de la pédale. De nombreuses personnes pensent également que l'ABS doit être appliqué avec un frein à pied lourd pour fonctionner, ce qui est une autre erreur de compréhension de l'ABS. Le système de freinage antiblocage n'est bien sûr efficace que lorsque les roues sont bloquées. Si vous conduisez sur une route verglacée, l'ABS peut ne pas s'arrêter tant que vous freinez légèrement ; et si vous changez pour un jeu de pneus thermofusibles de grande taille avec super adhérence et conduisez sur une route plate et sèche, si votre système de freinage n'a pas été renforcé, même si vous appuyez de toutes vos forces sur la pédale de frein, l'ABS peut toujours ne pas bouger, car votre force de freinage n'est pas suffisante pour bloquer les pneus. Si les concessionnaires automobiles peuvent informer pleinement et efficacement les consommateurs sur les deux points ci-dessus lors de la vente de voitures équipées d'ABS, alors l'ABS peut vraiment devenir un équipement de « sécurité active ». Sinon, si les consommateurs n'ont pas peur d'appuyer sur les freins, la probabilité d'accidents peut augmenter au lieu de diminuer.
Modification des freins
Contrôle avant modification : Pour les véhicules routiers généraux ou les voitures de course, un système de freinage efficace est indispensable. Avant la modification des freins, une confirmation complète du système de freinage d'origine doit être effectuée. Vérifiez le maître-cylindre de frein, le cylindre récepteur et le tuyau d'huile de frein pour détecter tout signe de fuite d'huile. S'il y a des signes suspects, vous devez aller au fond des choses. Si nécessaire, remplacez le cylindre récepteur, le maître-cylindre ou le tuyau de frein problématique. Le facteur le plus important affectant la stabilité des freins est la planéité de la surface du disque de frein ou du tambour de frein. Un bruit anormal ou des freins déséquilibrés en proviennent souvent. Pour les systèmes de freins à disque, il ne doit pas y avoir de rainures d'usure ni de rainures de ligne sur la surface, et l'épaisseur des disques gauche et droit doit être la même, afin que la même force de freinage puisse être répartie. De plus, il est nécessaire de s'assurer que le disque est protégé des chocs latéraux. L'équilibre du disque et du tambour de frein affectera également sérieusement l'équilibre de la roue, donc si vous avez besoin d'un excellent équilibrage de la roue, vous devez parfois effectuer un équilibrage dynamique du pneu.
Liquide de frein
La modification la plus élémentaire du système de freinage consiste à le remplacer par un liquide de frein haute performance. Lorsque le liquide de frein se détériore en raison de la température élevée ou absorbe l'humidité de l'air, le point d'ébullition du liquide de frein diminue. L'ébullition du liquide de frein provoque le vide de la pédale de frein, ce qui se produit soudainement lorsque les freins sont utilisés fréquemment et en continu. L'ébullition du liquide de frein est le plus gros problème auquel est confronté le système de freinage. Le liquide de frein doit être remplacé régulièrement. Lors du stockage après ouverture, le goulot du flacon doit être scellé pour éviter que l'humidité de l'air n'entre en contact avec le liquide de frein. Certains modèles de voitures limiteront la marque de liquide de frein utilisée, car certains liquides de frein corrodent les produits en caoutchouc. Il est nécessaire de se référer aux avertissements du manuel d'utilisation pour éviter toute mauvaise utilisation, en particulier lors de l'utilisation de liquide de frein contenant des ingrédients à base de silicone. Plus important encore, ne mélangez pas différents liquides de frein. Pour les véhicules routiers généraux, le liquide de frein doit être remplacé au moins une fois par an, et pour les voitures de course, il doit être remplacé après chaque course.
Les plaquettes de frein
Les plaquettes de frein hautes performances sont le moyen le plus direct, le plus efficace et le plus simple d'améliorer la force de freinage. Les plaquettes de frein hautes performances sont principalement constituées de fibres de carbone et de matériaux métalliques comme matières premières principales, et mettent l'accent sur des formules respectueuses de l'environnement qui ne contiennent pas d'amiante. Étant donné que le savoir-faire des plaquettes de frein réside dans la formule du matériau, les consommateurs ne peuvent pas connaître le matériau réel à partir de l'étiquette du produit. Par conséquent, en plus de la courbe coefficient de frottement-température et de la température de fonctionnement applicable fournies par le fabricant (le cas échéant), la sélection des plaquettes de frein ne peut être basée que sur les rapports de test ou l'expérience utilisateur des médias professionnels comme référence. Certains propriétaires de voitures ont utilisé par erreur des plaquettes de frein purement concurrentes, ont dépensé un prix élevé mais ont obtenu un effet de freinage pire que les plaquettes de frein d'origine. La raison en est que son style de conduite docile rend les plaquettes de frein incapables d'atteindre la température de fonctionnement la plus basique, donc l'effet est bien sûr médiocre. Le problème le plus courant rencontré lors du changement des plaquettes de frein est le bruit qui l'accompagne. Si le disque est plat, il n'y a pas de solution. Acceptez-le ou essayez une autre personne.
Tuyau d'huile de frein
En général, une partie du système de freinage est constituée d'un tube en caoutchouc souple qui coopère avec le mouvement de la suspension, mais le caoutchouc lui-même est élastique. Il se déforme lorsqu'il supporte la pression hydraulique du système de freinage, ce qui entraîne des changements dans le diamètre du tube, réduit l'effet de transmission de la pression hydraulique de l'huile de frein et rend impossible la génération d'une force de freinage stable par le cylindre de frein. Cette situation augmente le degré de déformation avec l'âge et le fonctionnement violent du système de freinage. Utilisés à l'origine dans les systèmes hydrauliques des avions, les tubes d'huile métalliques qui peuvent résister à une pression et à une température élevées peuvent améliorer cette situation. La partie intérieure est en téflon et la couche extérieure est recouverte de bobines métalliques. Les caractéristiques de non-déformation offrent un excellent effet de transmission hydraulique, de sorte que la pression hydraulique transmise par le maître-cylindre de frein peut être pleinement utilisée pour pousser les pistons des sous-pistons afin de fournir une force de freinage stable. De plus, le matériau métallique n'est pas non plus facile à casser, ce qui peut réduire considérablement la probabilité de défaillance des freins causée par des dommages aux tubes d'huile. Les tuyaux d'huile de frein sont une modification nécessaire pour les voitures de course (en particulier les voitures de course RALLYE), et ils offrent une autre garantie de sécurité pour les voitures de route générales.
Augmenter la force de la pédale de frein
Si vous appuyez fort sur les freins mais que vous ne parvenez pas à bloquer les pneus, cela signifie que la force de freinage générée par la pédale est insuffisante, ce qui est très dangereux. Si la force de freinage d'une voiture est trop faible, même si elle se bloquera quand même en cas d'appui urgent, elle perdra également la capacité de contrôler la piste. La limite de freinage se produit au moment où les freins se bloquent, et le conducteur doit être capable de maintenir le contrôle de la pédale de frein à cette force. Pour augmenter la force de la pédale de frein, vous pouvez commencer par augmenter le dispositif d'assistance au freinage et passer à un réservoir d'air plus grand, mais l'augmentation est limitée car une force d'assistance à dépression excessive fera perdre au frein sa progressivité, et le frein sera poussé jusqu'au fond. De cette façon, le conducteur ne peut pas contrôler efficacement et de manière stable le frein. L'idéal est de modifier le maître-cylindre et le cylindre récepteur, et d'utiliser en outre le principe Pascal pour augmenter la force de la pédale de frein. Lors de la modification du cylindre récepteur et de la pince, vous pouvez également augmenter la taille du disque en même temps. La force de freinage est la distance de force exercée par la force de frottement générée par la plaquette de frein sur l'axe de la roue, donc plus le diamètre du disque est grand, plus la force de freinage est grande.
Refroidissement des freins
La température excessive est la principale raison de la dégradation des plaquettes de frein, le refroidissement des freins devient donc particulièrement important. Pour les freins à disque, l'air de refroidissement doit être soufflé directement sur la pince. Étant donné que la principale raison de la dégradation des freins est l'ébullition de l'huile de frein dans la pince, si l'air de refroidissement peut être introduit dans la pince par des tuyaux appropriés ou des jantes spécialement conçues pendant la conduite. De plus, si l'effet de dissipation thermique de la jante elle-même est bon, elle peut également partager une partie de la chaleur du disque et de la pince. Les disques ventilés avec des lignes, des trous ou des conceptions de ventilation peuvent maintenir un effet de freinage stable et éviter l'effet de glissement causé par la limaille de fer à haute température entre les plaquettes de frein et le disque, assurant ainsi efficacement la force de freinage.
Coefficient de friction
L'indicateur de performance le plus important des plaquettes de frein est le coefficient de frottement. La norme nationale stipule que le coefficient de frottement des freins est compris entre {{0}}.35-0.40. Les plaquettes de frein qualifiées ont un coefficient de frottement modéré et stable. Si le coefficient de frottement est inférieur à 0,35, la distance de freinage de sécurité sera dépassée ou même les freins tomberont en panne. Si le coefficient de frottement est supérieur à 0,40, les freins sont sujets à des blocages soudains et à des accidents de retournement.
Inspecteur du Centre national de contrôle et d'inspection de la qualité des produits minéraux non métalliques : Les normes nationales stipulent que le coefficient de frottement à 350 degrés doit être supérieur à 0,20