I.12 CRITERES D'EVALUATION D'UN SYSTEME DE
FREINAGE
Le frein à disque doit répondre à
différents types d'exigence, dont les principaux sont :
l'efficacité de freinage, l'endurance du système et le confort
d'utilisation.
I.12.1 Efficacité
L'efficacité du frein se mesure par son aptitude
à arrêter un véhicule en mouvement, sur une distance
minimale, quelles que soient les conditions extérieures. L'effort qui
sert à ralentir la rotation du disque doit donc être le plus
élevé possible. En d'autres termes, il faut optimiser l'effort
tangentiel issu du frottement des plaquettes sur le disque. Ainsi, plusieurs
paramètres interviennent : la pression de contact, la surface de
frottement et le coefficient de frottement. Plus ces
valeurs sont élevées, plus la distante d'arrêt du
véhicule est faible.
La pression de contact disque/garnitures dépend
essentiellement de la pression hydraulique dans le piston. Celle-ci varie entre
0 bar et 80 bars pour une voiture particulière. La
pression de contact dépend aussi de l'état de surface des deux
pièces frottantes, de l'usure, des rigidités des
matériaux, des dilatations thermiques, etc.
Chapitre I Etude Bibliographique
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Le coefficient de frottement, noté , doit aussi rester le
plus stable possible, afin
d'assurer un freinage constant, quelles que soient les
conditions de freinage. Or, une fois les matériaux choisis, va
dépendre de la pression de contact, de la vitesse de rotation mais
aussi
de l'hygrométrie et de la température de
fonctionnement. En effet, la valeur de baisse par temps de pluie. De
même, quand la température atteint 400° C environ,
chute brutalement.
C'est ce qu'on appelle le fading.
Kennedy et Ling [11] pour l'aéronautique puis Day [12]
pour l'automobile ont mis en évidence que la surface réelle de
contact peut être très différente de la surface potentielle
de contact (surface totale des garnitures) avec des variations permanentes dues
au couplage entre les dilatations thermiques, les pressions de contact et
l'usure. Ces investigations ont été menées pour des
géométries simples de type annulaire avec l'hypothèse de
matériaux à comportement élastique linéaire.
I.12.2 Confort
Les problèmes de confort rencontrés avec le
frein à disque résident dans l'apparition de bruits et de
vibrations dans certaines configurations de freinage. Théoriquement, les
vibrations et les bruits sont reliés puisque le bruit est toujours
engendré par des vibrations. Cependant, on appelle communément
vibrations les vibrations qui sont ressenties autrement que
par les bruits. Dans le problème du frein, il s'agit principalement des
vibrations de la pédale de frein et du volant. Elles sont
essentiellement dues aux chocs entre le disque et les plaquettes et sont donc
liées à la vitesse de rotation de la roue. Les fréquences
de ces vibrations varient de quelques hertz à quelques centaines de
hertz.
Les bruits sont générés
par les instabilités du frottement des plaquettes contre le disque. Le
frottement est donc ce qu'on appelle l'excitation du bruit. Le
résonnateur (la pièce vibrante) est le plus souvent le disque,
mais il peut arriver que ce soit la plaquette ou l'étrier ou encore une
autre pièce de l'assemblage
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