Technologie et fonction des étriers de frein

Les étriers de frein sont des composants essentiels du système de freinage d'un véhicule. Leur principale fonction est de transformer l’énergie hydraulique en force mécanique. Cette transformation se produit lorsque la pression hydraulique du maître-cylindre agit sur les pistons de l'étrier, générant la force nécessaire pour pousser les plaquettes contre les disques et ralentir ou arrêter le véhicule.

Types d’étriers de frein : flottants et fixes

Étriers flottants

Les étriers flottants sont actionnés par des pistons (généralement un ou deux) situés d'un côté de l'étrier.

Les pistons poussent directement l’une des plaquettes contre le disque, tandis que l’autre plaquette est poussée par le corps de l'étrier flottant, qui glisse sur des guides spéciaux.

Les étriers flottants sont les plus répandus sur les véhicules d’entrée et de milieu de gamme ainsi que sur les véhicules utilitaires légers (VUL). Ils sont généralement fabriqués en fonte à graphite sphéroïdal.

Étriers fixes

Les étriers fixes se caractérisent par la rigidité de leur corps monobloc, qui est solidaire du système de suspension du véhicule.

Ils contiennent deux pistons opposés ou plus permettant l’actionnement des plaquettes de frein. Dans certains cas, ils disposent de « pistons différenciés », c’est-à-dire de pistons de tailles différentes dans le même logement.

Les pistons fixes s’utilisent sur les véhicules sportifs de milieu à haut de gamme et sont généralement fabriqués en alliage d’aluminium.

En d’autres termes, on peut dire que les étriers flottants sont moins coûteux et moins encombrants. Ils sont robustes et peuvent être actionnés par différents systèmes. Les étriers fixes sont plus légers et plus esthétiques, leur usure est plus régulière et leur couple résiduel est inférieur.

Étriers monoblocs ou en deux pièces

Les étriers fixes peuvent être monoblocs ou en deux pièces. Les étriers monoblocs, à savoir fabriqués en une seule pièce, offrent un meilleur rapport masse/déplacement du fluide et une plus grande flexibilité de forme grâce à l'absence de vis ou de boulons. Ils occupent également moins d'espace radial car ils n'ont pas de dépouille conique.

De plus, les étriers en deux pièces sont plus faciles à fabriquer et à assembler car aucun outil spécial n’est nécessaire.

Le bon fonctionnement des étriers de frein dépend de plusieurs facteurs, dont la qualité de fabrication des composants, le montage et le choix des matériaux. La fluidité du piston, la qualité des garnitures et l'absorption volumétrique (c'est-à-dire le volume de liquide de frein absorbé pendant le freinage suite à la déformation de l'étrier) sont d'autres facteurs décisifs pour obtenir une réponse rapide et précise du système de freinage.

Les principaux composants des étriers de frein

Les étriers de frein comprennent plusieurs composants :

Corps d’étrier : Il doit résister aux contraintes, assurer l'assise des plaquettes sur le disque et accueillir les sièges des pistons.
Cylindres : Ils abritent le piston et assurent l'étanchéité hydraulique, ce qui permet au piston de se déplacer en douceur pendant le freinage.
Pistons : Ils transforment la pression hydraulique en force mécanique, qui est directement appliquée aux plaquettes. Ils sont fabriqués dans une matière caractérisée par ses propriétés d’isolation thermique afin de limiter la transmission de la chaleur de la plaquette au liquide de frein. Ils sont également conçus pour ne pas se déformer à haute température et pour être compatibles avec le liquide de frein.
Guides coulissants : Ils permettent un mouvement relatif entre le corps de l'étrier et le support fixe, ce qui garantit une application uniforme de la force de freinage.
Joints d’étanchéité : Ils assurent l'étanchéité du liquide de frein et permettent au piston de revenir à sa position initiale après le freinage (fonction roll-back) bien qu'il soit soumis à des pressions allant jusqu'à 350 bars et à des températures comprises entre -40° et +200° C. De même, mais dans le sens inverse, ces joints spéciaux ramènent le piston en position de travail si la déformation latérale du disque le pousse vers l'arrière (fonction knock-back). Ainsi, la course de freinage n’est pas plus longue que la course nominale. Le joint de piston doit également être compatible avec le liquide de frein avec lequel il entre en contact lors du fonctionnement (EPDM liquides de frein DOT, HNBR pour huiles minérales).

Flasques anti-poussière : Ils protègent le cylindre du piston contre la saleté et l'humidité, évitant ainsi les dommages et la corrosion.
Ressorts de plaquettes de frein : Ils ramènent les plaquettes dans leur position de repos après le freinage. Les ressorts maintiennent également les plaquettes collées à leurs pistons respectifs. Ils sont en acier inoxydable ou en acier pour ressorts avec revêtement anticorrosion.
Vis de purge : Elle permet de purger le circuit en laissant s’échapper l'air de l'étrier.
Écrous à oreilles : Ces composants servent à fixer l’étrier de frein au porte-moyeu. Ils peuvent être appliqués radialement ou axialement, selon les exigences de la construction.
Perforations radiales : Elles permettent l'utilisation de disques de plus grand diamètre, limitent la déformation sous couple et favorisent une usure plus homogène des plaquettes.
Perforations axiales : Elles sont plus faciles à percer car elles sont parallèles et permettent également le montage d'étriers flottants.

Durites

Les durites utilisées pour l’alimentation des étriers de frein sont d’autres composants majeurs. Les durites peuvent être souples, en caoutchouc et en tresses métalliques et/ou peuvent être des tuyaux métalliques rigides.

Les durites sont choisies en fonction des exigences de construction et de performance. Par exemple, les durites de frein des véhicules haute performance peuvent être constituées d'un morceau de tuyau rigide près de l'étrier, suivi d'un tuyau souple. Cette solution a été retenue parce que le tuyau rigide assure l’isolation thermique nécessaire à la protection de la partie souple contre les hautes températures transmises par l’étrier.