Freins à disque, fonctionnement et réglages

Cet article aborde plusieurs aspects des freins à disque de vélo: principes, entretien, réglages et nettoyage. Avant que d'expliquer comment faire le réglage d'un frein à disque , il peut être utile d'en expliquer le fonctionnement, car contrairement aux freins habituellement rencontrés sur les vélos, la mécanique du frein à disque n'est pas visible.

Cliquer sur les images pour agrandir.

Principe de fonctionnement :

principe du frein à disque sur velo principe du frein à disque sur veloLe frein à disque fonctionne selon le même principe que le classique freinage sur jante. Ici, ce sont 2 plaquettes qui viennent serrer un disque métallique (acier inoxydable), et non 2 patins de caoutchouc qui viennent serrer une jante en aluminium.

En quelques sortes, le freinage sur jante est untrès grand frein à disque, qui peut offrir une très grande puissante, mais reste limité par l'usage de patin en caoutchouc.

Sur les vélos, les freins à disques se divisent en 2 familles selon la commande:

  • - Mécanique: la commande se fait par un cable coulissant dans une gaine, très classique;
    - Hydraulique: la commande se fait par le déplacement d'un fluide, en l'occurrence de l'huile, dans un tube souple (durite);

Sur les systèmes mécaniques, une traction sur le cable entraine le levier. Le mouvement de rotation de ce dernier est transformé en un mouvement de translation de faible amplitude, quelques millimètres. Sur les systèmes hydrauliques, la poussée d'un fluide non compressible (huile) entraine la translation d'un ou plusieurs pistons, qui poussent une plaquette.

Ensuite, on distingue les étriers fixes ou flottants. Sur un étrier flottant (voitures, motos...), la poussée se fait sur une plaquette ou deux, et l'étrier se centre automatiquement, répartissant l'effort sur les 2 plaquettes opposées.

Sur les vélos, les étriers sont généralement fixes; La photo ci contre donne un exemple (Tektro Novela): L'étrier est fixe, une seule plaquette est mobile. L'autre plaquette reste fixe. L'astuce est alors d'utiliser la flexibilité du disque . La plaquette mobile poussera donc légèrement le disque pour venir le pincer contre la plaquette fixe.

Les flèches du schéma sont donc donc inexactes car la plaquette fixe (à droite), ne se déplace pas. On trouve 3 systèmes :

  • Etrier fixe avec une plaquette mobile (fréquent sur les commandes à cable)
  • Etrier fixe avec 2 plaquettes mobiles (fréquent sur les commandes hydrauliques)
  • Etrier flottant avec une plaquette fixe (rare sur vélo)

Sur vélo, les disques étant "souples", la solution montrée dans notre exemple est la plus répandue pour les commandes mécaniques.Elle ne peut pas s'appliquer sur motos et voitures, les disques etant épais et rigides.

Pourquoi le disque est-il perforé ? pour évacuer la chaleur, pour alleger le vélo et enfin pour éviter un encrassement des garnitures. Cependant, ces perforations ne sont pas indispensables. Elles peuvent générer un bruit caractéristique lors des freinages.

Commande par cable ou hydraulique

La commande par hydraulique offre beaucoup d'avantages, et son prix la rendant aujourd'hui nettement plus accessible (à partir de 90 euros le kit avant+arrière hors disque), elle devrait sous peu supplanter les systèmes à commande par cable, cantonnés aux entrées de gamme.

Avantages: Défauts:
  • freinage puissant
  • commande douce et sans effort
  • installation rapide
  • peu de réglage
  • entretien limité
  • non réparable en cas de fuite
  • sensible à toute trace grasse
  • prix

La commande par cable, plus basique,

Avantages Défaut
  • prix moindre
  • sans risque de fuite
  • freinage puissant
  • commande douce mais demande un effort
  • entretien cable/gaine
  • réglages nécessaires en compensation de l'usure des plaquettes
  • sensible à toute trace grasse

Avantages et inconvénients des freins à disque

Le premier avantage est bien sûr la puissance, mais aussi un bon contrôle. Ils ne sont pas sensible au voilage des roues, permettent un démontage aisée des roues, et le remplacement des plaquettes est facile. L'entretien est minime, et les réglages parfois simples selon les systèmes. Ils sont peu sensibles à la pluie, étant éloignés de la chaussée mouillée, et peu exposés à la boue..

Mais... les freins à disque sont plus chers, les plaquettes sont aussi plus onéreuses (15 euros la paire). Attention de choisir un modèle dont les plaquettes resteront facile à trouver dans quelques années. Egalement, faire attention à ne pas voiler les disques (rangement, transport). Uee paire de plaquette, pour un vvtistes, tient une année, et un disque 2 ans (à partir de 15 euros).

Si les disques craignent peu l'eau et la boue, il n'en va pas de même avec les corps gras. La moindre trace d'huile ou graisse rendant le freinage aussi inefficace que bruyant.

Nettoyage d'un disque ou de plaquettes grasses

Les freins à disque nécessitent peu d'entretien; Cependant, veillez à ne jamais projeter d'huile ou tout matière lubrifiante sur le disque ou les plaquettes, par exemple lors de l'entretien de la chaine ou du dérailleur. Si cela se produisait, il faudrait changer les plaquettes, ou les dégraisser (eau bouillante + détergent). Les garnitures des plaquettes sont poreuses, un simple coup de chiffon ne peut donc pas suffire à les dégraisser.

Même en l'absence d'accident "gras", il convient de nettoyer plaquettes et disque régulièrement.

Le nettoyage des plaquettes implique leur dépose. Par contre, le disque restera en place sur son moyeu. Pour dégraisser, les méthodes sont diverses:

  • White Spirit, alcool à bruler: à éviter, laissent une pellicule grasse
  • Wd40 ou tout dégrippant: à proscrire, laissent une pellicule grasse
  • liquide vaisselle
  • acétone
  • aérosol de nettoyant pour frein (en centre auto)
  • eau bouillante

dégraissage des plaquettes de frein à disque à l'eau bouillantePour les disques: déposer la roue; Nettoyer le disque avec un chiffon propre imbibé d'acétone. A défaut, mettre quelques gouttes de liquide vaisselle sur un doigt et enduire les 2 faces du disque; faire mousser avec une éponge, rincer.

Pour les plaquettes: En simple entretien, frotter avec de l'acétone. En récupération de plaquettes contaminées, enduire la garniture d'une goutte de liquide vaisselle, et plonger dans une casserole d'eau bouillante pendant quelques minutes. L'eau bouillante dissoudra les graisses qui iront flotter en surface. Ceci est sans risque d'échauffement, la température étant alors limitée à 100°.

Autre solution, non testée: poser une les plaquettes sur une plaque vitro-céramique en intercalant une feuille de papier essuie-tout, face garniture vers le bas. Faire chauffer. Cela fait fondre les graisses qui seront absorbée par le papier.

deglacage des plaquettes pour frein à disqueDéglaçage des plaquettes

Eventuellement, si on observe un glaçage des garnitures, un déglaçage peut être opéré à l'aide d'un papier de verre fin: faire glisser la plaquette à plat sans appuyer jusqu'à retrouver un aspect mat. Attention, frotter doucement et bien à plat sans appuyer ni insister, les plaquettes s'usent très vite sur l'abrasif.

Dysfonctionnements et perte d'efficacité

  • Bruits hors freinage: Vérifier le centrage étrier/disque
  • Bruit important au freinage, perte d'efficacité: nettoyage-dégraissage plaquettes et disque. Vérification usure des plaquettes.
  • Présence d'huile au niveau du levier (maitre-cylindre) ou de l'étrier: remplacement de l'ensemble;
  • Faible efficacité, levier spongieux: présence d'air dans le circuit; purger.
  • Freinage brutal, par à-coups: disque voilé

Vos freins à disque sont bruyants et ont perdu de leur mordant ? Avant de songer à les remplacer, démonter les plaquettes pour vérifier l'absence de fuite d'huile sur l'étrier.

Ensuite, nettoyage sérieux des disques et plaquettes.

Remplacement du liquide de frein

Comme pour les autres véhicules (motos, voitures...), le liquide de frein peut être changé. Cependant, je déconseille cette opération. Vous n'y gagnerez rien, et risquez même un moins bon fonctionnement par l'introduction d'air dans le circuit. A moins d'un usage très intensif des freins, par exemple en VTT de descente en montagne, le liquide d'origine est à même s'assurer son rôle pendant les quelques décennies de la vie du vélo.

Si cependant vous tenez à faire cette opération:

  • respecter le type de liquide, tel qu'il est indiqué généralement sur le corps du maitre-cylindre (levier de frein):: Minéral (Shimano) ou DOT4 (Avid); Toute inversion résultera en la destruction des joints;
  • retirer la roue et les plaquettes, pour les mettre à l'abri de toute coulure d'huile
  • protéger vos vêtements, les parties métalliques et la peinture du vélo: les liquides de freins sont corrosifs.

Vérification d'usure

Les plaquettes sont couvertes d'une garniture; quand celle-ci est usée complètement, les plaquettes viennent frotter sur le disque, usant ce dernier. Il faut donc les changer avant ce stade. 3 façons de contrôler l'usure:

  • à l'oreille, le frottement du métal émet un son différent du frottement de la garniture
  • sans démontage: on aperçoit les garnitures par l'extérieur, en se plaçant devant l'étrier
  • avec démontage: retirer la roue, puis les plaquettes. Généralement, un témoin indique un usure totale. Par exemple, un trou au milieu des plaquettes, chez Tektro.

Si le disque est voilé

Les disques sont vulnérables aux chocs, surtout lors des transports et au rangement (disque écrasé par la pédale d'un autre vélo). Un voile peut donc se produire, difficile à éliminer parfaitement.

Dans le cas d'un voile léger sur système à commande par cable, reprendre les réglages en augmentant la distance disque-plaquettes.

Avant dévoilage, controler l'épaisseur du disque à l'aide d'un palmer ou d"un pied à coulisse. L'épaisseur limite est inscrite généralement sur le disque. Exemple: 1.5 mm En dessous de la cote limite, remplacer le disque.

Pour dévoiler le disque, sans démontage: utiliser un gros tournevis plat, et s'en servir de levier en le passant à l'intérieur du disque et en prenant appuie sur l'axe. Opérer empiriquement par pression de force croissante en controlant régulièrement le voile. On observe également la formation d'un voile par échauffement lors de freinages prolongés.

On considère comme acceptable un voile d'un demi-millimètre.

Réglages

Centrage étrier / disque:

Vérifier que les étriers sont bien alignés avec les disques. Frein relaché, la plaquettefixe doit être parallèlle à la surface du disque, à une distance de 0,3 mm.

  • Désserrer les 2 vis de fixation de 2 ou 3 tours: l'étrier doit pouvoir bouger transversalement quand on le secoue fermement.
  • Demander à un assistant de maintenir serré le levier de frein correspondant, sans excès;
  • Serrer les 2 vis de fixation
  • Relacher le frein

L'étrier est alors bien positionné. Visuellement, regler le recul de la plaquette fixe de façon à ce que, au repos, elle lèche le disque, avec un écart d'environ 0,3 mm. Agir sur la vis en dévissant, pour éloigner la plaquette du disque, ou en vissant, pour diminuer le jeu.

Plus faible sera cette distance, et meilleur sera le freinage. Au dela, il faudra tirer dur sur le levier de frein pour un freinage médiocre, du fait de l'effort de déformation du disque.

reglage de positionnement de l'étrier

Ceci se fait roue en place, au travers des rayons. Attention: sur le système Zoom, la grosse vis de réglage est bloquée par une petite vis alen transversale accessible par le dessous, desserrer cette vis préalablement à tout démontage ou réglage.

En profiter pour vérifier le serrage des 2 vis de fixation de la machoire, situées juste au dessous de la vis de reglage (sauf étrier monobloc)..

Enfin, il reste le reglage du cable, qui se fait comme tout reglagle de cable de frein.

vue sans machoire fixeNous avons démonté l'étrier fixe, par curiosité; sur la photo, on voit le disque, et la plaquette mobile.

En actionnant alors le levier, on observe facilement la déformation du disque sous la poussée de la plaquette.

Le léchage, s'il permet un freinage puissant, a des effets indésirables: bruit, frottement permanent, et ce d'autant plus que le disque sera voilé. C'est inévitable. Il faut l'accepter. On observera que la friction a peu de conséquences sur le rendement, en touchant le disque, à peine tiède.

Le remède: installer des étriers fixes avec 2 plaquettes mobiles.

Remplacement des plaquettes, commande par câble

* par la fente

Retirer la roue, et prendre les plaquettes à la main, l'une apres l'autre; replacer les nouvelles plaquettes, remonter la roue. C'est tout ?

remplacement des plaquettes de freinPresque tout, car le remplacement des plaquettes entraine l'obligation de régler la distance disque-plaquette mobile (dévisser), ainsi que de détendre le cable de frein (desserrer la butée mobile, soit coté levier de frein, soit coté étrier).

Dans notre cas, les plaquettes tiennent en place grace à 2 puissants aimants (néodyme), et se positionnent très facilement grace à leur forme. Ce système, simple, est très pratique.

Attention: il n'y a pas vraiment de standard dans les formes de plaquettes. Amenez vos plaquettes usées chez le revendeur pour éviter toute erreur.

* par l'arrière

Sur certains systèmes, les plaquettes se retirent par l'arrière.

Dans ce cas, dévisser complètement la large vis de réglage de la plaquette fixe, la plaquette vient avec. Sortir la plaquette mobile par le même orifice.