Domaine : Liaison au sol.

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1 Institut Supérieur des ormations Automobiles. Bordeaux ormation : BTS AVA Nature du document : RESSOURCES 2 Technologie Professionnelle Version : ormateur Domaine : Liaison au sol. Le freinage. 1. Organisation structurelle. Vue fantôme Légende 1 Pédalier 6 Partie opérative arrière : mâchoires 2 Assistance 7 Partie opérative arrière : tambour 3 Commande hydraulique + réserve de fluide 8 Régulateur de pression de freinage 4 Partie opérative avant : disque 9 Commande mécanique : levier 5 Partie opérative avant : étrier 10 Commande mécanique : câbles 2. La commande hydraulique. Principe : Relation entre Pression, orce et Surface. Il s appuie sur le Théorème de Pascal : «toute pression exercée en un point quelconque de la surface d un liquide se transmet dans toutes les directions sans perdre de son intensité, car les liquides sont incompressibles». La pression exercée sur une surface produit une force tel que : = P x S : force (dan) P : pression (bar), (1 bar = 10 5 Pa) S : surface (cm²) Application: 1 : Emetteur 2 : Récepteur 3 : Canalisation : force appliquée sur le piston émetteur S : surface du piston émetteur : force transmise au piston récepteur S : surface du piston récepteur P : pression dans le circuit = P x S et = P x S, Donc : P = /S et P = /S D où : /S = /S, Par consequent : = x S /S La force exercée par le piston récepteur est égale au produit de la force appliquée sur le piston émetteur par le rapport des surfaces piston récepteur sur piston émetteur. On fait cette constatation visuelle lorsque l on observe les dimensions d un piston de maître-cylindre et celles d un piston d étrier. Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 1/14

2 Les circuits hydrauliques. Cylindre récepteur avant Maître-cylindre tandem Cylindre récepteur arrière Canalisation souple Canalisation rigide Les circuits sont doubles, d où le terme «Tandem». En cas de perte de pression sur un des deux circuits, le deuxième reste opérationnel et agit sur deux cylindres récepteurs au moins. Le maître-cylindre. Rappel de la fonction à remplir : Transformer l effort de conducteur en énergie hydraulique. Constitution du maître-cylindre «tandem» à trou de dilatation. Position REPOS Piston primaire 9 Coupelle primaire du piston secondaire 2 Piston secondaire 10 Coupelle secondaire du piston secondaire 3 Tige de poussée 11 Coupelle d étanchéité entre les 2 circuits 4 Vis de butée du piston secondaire 12 Vis de butée du piston primaire 5 Ressort de rappel 13 Trou de compensation 6 Ressort précontraint 14 Trou de dilatation 7 Coupelle primaire du piston primaire 15 Chambre de ré alimentation 8 Coupelle secondaire du piston primaire 16 Circlips Position REINAGE. Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 2/14

3 Phases de fonctionnement. Position Piston 1 Trou dilatation 1 Piston 2 Trou dilatation 2 Circuit 1 Circuit 2 Remarques Illustrations Repos En appui sur 16 O En appui sur 14 O Pa Pa reinage Se déplace sous l action de 3 Se déplace sous l action de la pression dans la chambre 1 Pression Pression Défreinage Se déplace sous l action de 6 Se déplace sous l action de 5 Pression Pression Retour position repos En appui sur 16 O En appui sur 4 O Retour de liquide au réservoir par 14 Retour de liquide au réservoir par 14 Légende : O : ouvert : fermé Pa : pression atmosphérique : augmente : diminue Constitution du maître cylindre «tandem» à clapet. Position REPOS. Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 3/14

4 1 Piston primaire 7 Clapet central du piston secondaire 2 Piston secondaire 8 Coupelle d étanchéité entre les 2 circuits 3 Goupille mécanindus 9 Ressort de rappel 4 Coupelle primaire du piston primaire 10 Tige de poussée 5 Coupelle primaire du piston secondaire 11 Chambre de réalimentation 6 Clapet central du piston primaire Position REINAGE. Phases de fonctionnement. Position Piston 1 Clapet 6 Piston 2 Clapet 7 Circuit 1 Circuit 2 Remarques Illustrations Repos En appui sur 3 O En appui sur 3 O Pa Pa reinage Se déplace sous l action de 10 Se déplace sous l action de la pression dans le circuit 1 Défreinage Se déplace sous l action de 9 Se déplace sous l action de 9 Retour position repos En appui sur 3 Puis O En appui sur 3 Puis O Retour de liquide au réservoir par 3 Retour de liquide au réservoir par 3 Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 4/14

5 Condition de bon fonctionnement. Pour les 2 montages, il est nécessaire d avoir, en position repos, un jeu J entre la tige de poussée 10 et le piston 1 Défaut de fonctionnement. Position Piston 1 Piston 2 reinage sans défaillance reinage avec défaillance sur circuit 1 reinage avec défaillance sur circuit 2 Comprime le liquide dans la chambre 1 Vient en appui sur 2 Comprime le liquide dans la chambre 1 Comprime le liquide dans la chambre 2 Comprime le liquide dans la chambre 2 Vient en appui sur le corps du MC Pression circuit 1 Pression circuit 2 Course pédale courte longue longue Appui mécanique 3. L assistance. Rappel de la fonction à remplir : Amplifier l effort du conducteur. Détail des clapets a et b et du piston plongeur 10 Clapet b Clapet a Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 5/14

6 1 Piston moteur 8 Orifice de vide 2 Membrane 9 Tige de commande 3 Ressort de rappel 10 Piston plongeur 4 Tige de poussée 11 Disque de réaction 5 Aspiration avec clapet de retenue 12 Joint de piston moteur 6 iltre 13 Joint de tige de poussée 7 Orifice de mise à la Pa 14 Maître-cylindre Phases de fonctionnement. Position Action Conducteur Clapet a Clapet b Chambre A Chambre B Remarques Illustrations Repos (moteur tornant) non fermé ouvert Pression < à la P atm reinage Phase 1 oui fermé fermé Pression < à la P atm Pression tend vers la P atm En amont du point S sur la courbe reinage Phase 2 oui ouvert fermé Pression < à la P atm Pression = à la P atm En aval du point S sur la courbe Défreinage non se referme s ouvre Pression redevient < à la P atm Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 6/14

7 Evolution de la force en sortie d assistance en fonction de la force appliquée par le conducteur sur la pédale Courbe 1 : Sans assistance (moteur à l arrêt) Courbe 2 : Avec assistance (moteur tournant) Remarque : A l arrêt du moteur, la pédale reste souple et devient dure après 2 ou 3 maneuvres. C est un moyen rapide de contrôler un critère de bon fonctionnement sans pour cela conclure à un diagnostic complet. 4. La commande mécanique. rein principal. Rappel de la fonction à remplir : Transformer l effort du conducteur en énergie mécanique Rapport d amplification = A/B Tige de poussée Pédale rein de parking. Rappel de la fonction à remplir : Assurer le maintien du véhicule à l arrêt. 1 Levier de commande à main 5 Palonnier 2 Secteur denté 6 Câble 3 Carter de protection 7 Levier de commande des mâchoires 4 Tige réglable Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 7/14

8 5. La régulation de pression hydraulique des freins arrières. Rappel de la fonction à remplir : Limiter ou compenser la pression hydraulique sur les freins arrières. Le transfert des charges des essieux en phase de freinage. Posons les hypothèses et définitions suivantes : G : centre de gravité du véhicule P : poids du véhicule en kg M : masse du véhicule en Newton g : accélération de la pesanteur : 9,81 m.s -2 P = M. g e : empattement du véhicule h : hauteur du centre de gravité par rapport au sol γ : décélération en m.s -2 α : coefficient d adhérence entre le sol et l enveloppe de pneumatique Q : transfert dynamique de charge av et ar : les forces de freinage maxi au contact sol/enveloppe sans blocage du pneumatique P av et P ar : les charges verticales appliquées sur chacun des essieux 1 : phase avant freinage 2 : phase freinage Au freinage la décélération produit une force = M. γ Avec M = P / g, d où = P γ / g D autre part. h = Q. e Par conséquent Q =. h / e Ou Q = P γ / g. h / e Le transfert de charge est lié: - à la décélération - au poids du véhicule - à la hauteur de centre de gravité - à l empattement phase avant freinage phase freinage Les actions P1 av et P1 ar correspondent aux charges statiques sur les essieux définies par la position du centre de gravité du véhicule et par sa masse de celui-ci. Le coefficient d adhérence α détermine alors les forces de freinages maxi 1 av et 1 ar Effectivement tg α = 1 / P1 En phase de freinage, il y a transfert de charge de l essieu arrière sur l essieu avant. Par conséquent : P2 av = P1 av + Q Et P2 ar = P1 av - Q Conclusion : Il y a risque de blocage des roues arrières entraînant une absence de guidage latéral du véhicule. Solution : Pour réduire la force de freinage admissible sur l essieu arrière il convient de limiter ou de compenser la pression de freinage arrière en fonction de la pression de freinage avant. Cette correction de pression peut se faire en fonction de la variation de charge sur l essieu. Cela veut dire que le correcteur de freinage est relié mécaniquement à la suspension arrière. Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 8/14

9 Les limiteurs fixes. Constitution 1 Bouchon 2 Ressort Piston 4 3 Corps 4 Piston 5 Joint d étanchéité 6 Siège de clapet Phases de fonctionnement Position Pression Entrée (Pe) Pression Sortie (Ps) Piston 4 Repos Aucune Repos reinage Phase 1 reinage Phase 2 Défreinage Se soulève sous l effet de Pe. S erme le siège de clapet Revient en position repos sous l action T Tarage du ressort 2 (T) Repousse le piston 4 T > Pe. S T > Pe. S T < Pe. S T > Pe. S Siège de clapet 6 ouvert ouvert fermé ouvert Position REPOS Position REINAGE phase 2 Graphe d évolution des pressions en fonction de la force appliquée à la pédale Les limiteurs asservis à la charge. Constitution Il diffère du limiteur non asservi par l adjonction d un levier (relié à la suspension du véhicule) et d un ressort à lame agissant sur le piston Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 9/14

10 Phases de fonctionnement Le fonctionnement est identique à celui du limiteur non asservi. Cependant la pression qui détermine la fermeture du clapet dépend du tarage du ressort donc de la charge sur l essieu Graphe d évolution des pressions en fonction de la force appliquée à la pédale et de la charge sur l essieu arrière Les compensateurs asservis à la charge. Constitution 2 Levier 3 Piston étagé 5 Joint 6 Corps 7 Ressort 8 Siège 10 Bouchon avec poussoir 11 Capuchon de protection Phases de fonctionnement Position Pression Entrée (P1) Pression Sortie (P2) Piston 3 Clapet 4 Repos Aucune En appui sur 10 sous l action 1 Ouvert Soumis aux actions 1 et 2 = P1. S2 reinage P1. S3 = P2. S3 donc s annulent Phase 1 P2 = P1 2 devient > à 1, Se ferme le piston monte reinage Phase 2 P2 < P1 Equilibre des forces sur S2 rompu P1. S3 > P2. S3, le piston descend S ouvre Phase 1 P2 = P1 Retour à la phase 1 Se ferme Phase 2 P2 < P1 Retour à la phase 2 S ouvre Défreinage En appui sur 10 sous l action 1 Ouvert Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 10/14

11 Pendant la phase de montée en pression, le piston oscille autour d une position d équilibre. Par une succession d ouverture et de fermeture du clapet 4, la pression arrière augmente moins que la pression avant. Le point de compensation de la pression arrière est déterminée par la force du ressort, donc par la valeur de charge sur l essieu. L inclinaison de la courbe de pression arrière est donnée par le rapport de surface entre S2 et S3 Graphe d évolution des pressions en fonction de la force appliquée à la pédale et de la charge sur l essieu arrière Les compensateurs fixes. Constitution 3 Piston étagé 4 Clapet à bille 5 Joint 6 Corps 7 Ressort du clapet à bille 9 Ressort 12 Joint Phases de fonctionnement Le fonctionnement est identique à celui du compensateur asservi. Le point de compensation de la pression arrière est donné par la valeur de tarage du ressort Graphe d évolution des pressions en fonction de la force appliquée à la pédale Montage particulier : Les compensateurs intégrés aux cylindres récepteurs arrières. Constitution 1 Piston du cylindre récepteur 2 Piston étagé 3 Clapet 4 Siège de clapet 5 Ressort de clapet 6 Ressort du piston étagé 7 Poussoir 8 Joint d étanchéïté A B Chambre hydraulique à la pression avant Chambre hydraulique à la pression arrière Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 11/14

12 6. La partie opérative. Le frein à disque. Différents types de frein à disque à étrier flottant étrier multi pistons à étrier fixe à disque non ventilé étrier mono piston à disque ventilé Avantages du frein à disque : Bonne évacuation de la chaleur Supporte les sollicitations intensives Conserve son efficacité malgré les fortes températures de fonctionnement Constitution et fonctionnement : Etrier 8 Axe de verrouillage 2 Joint de piston 9 il témoin d usure 3 Piston 10 usée 4 Colonnette 11 Moyeu 5 Chape 12 Disque 6 Plaquettes 13 Arrivée de pression 7 Capuchon de piston c Course du piston correspondant à la déformation du joint Etrier fixe Position Repos Position freinage Détail de la déformation du joint d étanchéité Sous l effet de la pression les pistons compriment les plaquettes sur le disque. Tout en assurant l étanchéité entre pistons et étrier, les joints de déforment. C est cette déformation qui ramène en partie les pistons en position repos lors du défreinage. Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 12/14

13 Etrier flottant Position Repos Position freinage Sous l effet de la pression, le piston comprime la plaquette sur le disque et l étrier coulisse, comprimant à son tour la 2 ème plaquette sur le disque. Le frein à tambour Constitution et fonctionnement : 1 Cylindre récepteur 9 Ressorts de rappel des segments 2 Biellette de frein à main 10 Ressorts de maintien de la biellette de frein à main 3 Segment primaire 11 Levier de frein à main 4 Levier d ajustement 12 Ressorts d ancrage des segments 5 Loquet de réglage 13 Segment secondaire 6 Ressort de loquet 14 Câble de frein à main 7 Ressort de maintien des segments 15 Tambour 8 Plateau ou flasque Sous l effet de la pression hydraulique les pistons du cylindre récepteur 1 poussent les segments 3 et 13 qui entrent en contact avec le tambour 12 ce qui tend à créer des forces de frottement. Lorsque la pression cesse, le ressort 9 rappelle les segments en position repos. onctionnement du rattrapage automatique : Les segments s éloignant, on rattrape dans un premier temps le jeu J. Le levier 4 pivote autour de l axe. Si l usure des garnitures est suffisante le loquet laisse échapper une dent sur le secteur denté du rattrapage. Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 13/14

14 onctionnement du frein à main : Le câble 14 tire sur le levier 11. Celui-ci s articule autour de son axe, plaque le segment 13 sur le tambour et repousse la biellette 2 sur le levier 4. Celui-ci prenant appui sur son point d articulation et sur le loquet 5 plaque le segment 3 sur le tambour Les liquides hydrauliques. La température : Origines : L hydroscopie : - Accroissement du trafic, utilisation intensive des freins - Style de conduite, - Dessin aérodynamique des véhicules et accessoires (roues ), limitation du refroidissement naturel. Ordres de grandeur : - Disques : 500, - Tambour : 300 à 400, - Liquide : 220 (par conductibilité). Températures d ébullition : - Température à laquelle le liquide passe en phase vapeur. Définition : Contamination progressive(dans le temps) du liquide de freins par l humidité de l air. Ordre de grandeur : - Liquide neuf (- de 0.4%), - de 2 à 4% suivant les conditions atmosphériques, la conduite, le kilométrage parcouru. - 3% d humidité diminue la température d ébullition de 90 C. Le vapor-lock : Définition : Libération des bulles de gaz (vapeur d eau issue de l hydroscopie) dans le circuit de freinage. Conséquences : - Pédale de frein «élastiques», - reinage défectueux...ou plus grave : plus de frein. Qualités requises : aible agressivité : éviter la corrosion et la détérioration des organes. Etanchéité : malgré sa neutralité, le liquide agit sur le «gonflement» des joints en caoutchouc. Lubrification : - assurer le bon glissement des pièces en phases freinage et défreinage, - limiter l usure, Basse viscosité et Onctuosité élevée: le liquide doit être efficace même aux basses températures. ( point de congélation < à 40 C) Repérage de la classification DOT. La miscibilité entre deux produits D une manière générale, ne pas mélanger plus de 2 produits entre eux. Consulter la miscibilité préconisée sur l étiquetage du produit. Dominique raysse BTS AVA\Support de cours\technologie Professionnelle\ Le freinge\ressources 2. Page 14/14