Combien de temps durent les plaquettes de frein?

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Les deux tampons en haut de la photo ont une épaisseur d'environ 2 millimètres et sont très usés. Le coussin inférieur, fraîchement sorti de la boîte, mesure 12 millimètres d'épaisseur. Le vitrage des anciennes plaquettes (un problème typique), a réduit leur capacité de frottement. Voir plus de photos de freins. Photo par Eric Baxter

La durée de vie d'un ensemble donné de plaquettes de frein dépend d'un ensemble très large de variables allant du style de conduite personnel aux lois impersonnelles de la physique. Les mécaniciens et les fabricants ont une plage de kilométrage vaguement convenue allant d'environ 30000 à 70000 miles (48280 à 112654 kilomètres), mais les histoires de plaquettes d'une durée d'à peine 160,9 kilomètres à 160934 kilomètres (100000 miles).

Ces chiffres très variés sont compréhensibles. Les plaquettes sont disponibles dans une gamme de types et de compositions - du composite au métal en passant par la céramique - et sont attachées à une gamme encore plus déconcertante de systèmes de freinage et de rotors, qui affectent tous la durée de vie de la plaquette. À ce mélange s'ajoutent la chaleur, la pression et le frottement dans des quantités qui surprendraient la plupart des conducteurs. En effet, les freins, en particulier les plaquettes, sont parmi les composants les plus durs de votre voiture.

Pour les besoins de cet article, nous traiterons uniquement des plaquettes de frein, c'est-à-dire des plaquettes utilisées dans les freins à étrier plutôt que dans les freins à tambour. Les patins utilisés dans les freins à tambour sont appelés «patins». Ils ont le même objectif et sont souvent construits avec le même matériau ou un matériau similaire, mais ils fonctionnent d'une manière légèrement différente.

Commençons par aborder la question de la longévité en examinant la composition des plaquettes de frein ou leur matériau de friction. Les coussinets sont généralement de quatre types: organiques, semi-métalliques, métalliques et synthétiques. Chacun de ces types a ses propres caractéristiques qui doivent être mises en balance avec la durée de vie des plaquettes de frein:

  • Biologique: Fabriqué à partir de fibres non métalliques liées à un matériau composite. Le matériau est ensuite traité avec des modificateurs de friction comprenant du graphite, des métaux en poudre et même des coquilles de noix. Des charges sont ajoutées pour réduire le bruit et affecter le transfert de chaleur, entre autres facteurs.
  • Semi-métallique: Ce tampon est un mélange de matière organique et de métaux - allant de l'acier et du fer au cuivre - moulé et collé pour former le tampon. Ces coussinets sont plus durs et plus résistants à la chaleur.
  • Métallique: Ce matériau, formé d'une variété et d'un mélange de métaux liés par pression, était autrefois largement utilisé dans les courses. Les progrès de la composition des coussinets organiques et semi-métalliques ont rendu les coussinets métalliques presque obsolètes.
  • Synthétique: C'est ce que l'on appelle souvent des tampons en céramique. Ces coussinets sont fabriqués à partir d'un composite de matériau non organique et non métallique, généralement des fibres de verre et d'aramide. Ces coussinets pèsent environ la moitié du poids d'un coussin moyen, ils sont plus solides, ont un meilleur pouvoir d'arrêt à froid et à chaud et ils durent beaucoup plus longtemps que le coussin moyen. Ils coûtent également environ deux fois plus cher.

Pour les matériaux de coussin ci-dessus, le meilleur pouvoir d'arrêt se trouve dans les coussinets organiques. Mais cette même puissance d'arrêt signifie qu'une plus grande partie du matériau du tampon est usée lors d'un arrêt. Pour cette raison, les coussinets organiques durent le moins de temps en moyenne. Les coussinets semi-métalliques, les coussinets qui sont maintenant sur la plupart des voitures, sont plus durs et durent plus longtemps, mais ils ne s'arrêtent pas aussi efficacement que les coussinets organiques. Il en va de même pour les tampons en céramique, bien que ces tampons durent souvent plus longtemps si le conducteur est prêt à en payer le prix et à avoir une distance d'arrêt légèrement plus longue..

Et comme les coussinets visent à arrêter, il est temps de jeter un œil à la masse. La réalité de la masse ou l'arrêt spécifique d'une masse donnée - comme une voiture - nous amène à la physique derrière l'usure des plaquettes.

Cette photo montre un ensemble de frein à disque typique avec rotor, plaquettes et étrier. Cet ensemble a été remplacé après le gel de l'étrier et l'usure des plaquettes presque sans épaisseur. La chaleur a déformé le rotor et a empêché les freins de fonctionner efficacement. Photo par Eric Baxter

À la base, un système de freinage convertit l'énergie cinétique d'une voiture en énergie thermique grâce à des dispositifs de friction - à savoir les plaquettes. La quantité d'énergie cinétique à l'œuvre dans une voiture est déterminée par son poids (je l'utilise de manière interchangeable avec la masse en pensant que les deux ne sont pas exactement les mêmes), sa vitesse et les changements de vitesse. D'un point de vue physique, l'énergie cinétique est calculée en multipliant le poids de la voiture par le carré de sa vitesse. Le produit est ensuite divisé par 29,9 et le résultat est la quantité d'énergie cinétique en pieds-livres.

Une application plus pratique est la suivante: deux voitures roulent à 30 miles par heure (48,3 kilomètres par heure). L'un pèse 2 000 livres (907,2 kilogrammes), l'autre 4 000 livres (1 814 kilogrammes). La voiture plus légère génère 60200 pieds-livres (81620 newtons-mètres) d'énergie cinétique, la voiture plus lourde génère 120400 pieds-livres (163240 newton-mètres) d'énergie cinétique..

Notre voiture théorique roule et génère du couple et pratiquement rien ne se passe jusqu'à ce que le conducteur appuie sur le frein. Puis tout un tas de choses se produisent. Les freins doivent vaincre l'inertie dynamique (la voiture en mouvement) et imposer une inertie statique (faire s'arrêter la voiture). Il le fait en changeant l'énergie cinétique en énergie thermique ou en chaleur - et cela génère beaucoup. Les coussinets de la petite voiture parcourant 96,6 kilomètres à l'heure atteindront environ 450 degrés Fahrenheit (232,2 degrés Celsius) lors d'un arrêt d'urgence. Ceci, bien sûr, peut affecter la durée de vie du tampon. Ou, plus simplement, chaque fois qu'un conducteur s'arrête ou utilise les freins, les plaquettes s'usent, chauffent et meurent un peu.

La dernière partie de cette longue équation sur la durée de vie des pads n'a rien à voir avec les pads directement. N'oubliez pas que les plaquettes doivent appuyer contre un rotor pour ralentir la voiture. Ceci est accompli à l'aide d'un ensemble d'étriers, et les plaquettes sont pressées contre un rotor.

Un rotor peut ressembler à un simple morceau de métal, mais il est conçu très spécifiquement pour fonctionner avec les étriers et les plaquettes. La masse du rotor, ainsi que les ailettes chauffantes intégrées, aident à dissiper une partie de l'énergie thermique développée pendant le freinage et à prolonger la durée de vie des plaquettes. La surface a également une finition spécifique suffisamment lisse pour prolonger la durée de vie du patin, mais suffisamment rugueuse pour permettre un freinage efficace.

De même, les étriers doivent fonctionner pour appliquer correctement le piston et appuyer sur les plaquettes si nécessaire, et les relâcher lorsque cela n'est pas nécessaire. Un pied à coulisse coincé ou collant peut signifier qu'un patin est en contact sous pression constant ou trop fréquent avec un rotor. Cela augmente l'énergie thermique et l'usure prématurée du coussin.

Les variables de la durée de vie d'une plaquette de frein sont si larges qu'il est presque impossible de définir une durée de vie spécifique - bien que 30 000 à 50 000 milles (48 280 à 80 467 kilomètres) pour les plaquettes semi-métalliques soit une bonne estimation. Même le type de transmission d'une voiture peut affecter la durée de vie des plaquettes. Les conducteurs à transmission manuelle qui savent comment passer pour contrôler la vitesse verront une durée de vie des freins plus longue que les conducteurs à transmission automatique. À l'autre extrémité du spectre, les personnes qui utilisent les freins ou qui freinent très fort voient souvent la durée de vie de leurs plaquettes divisée par deux lorsqu'un simple changement de style de conduite pourrait leur faire économiser de l'argent..

Compte tenu de cette variété, la meilleure façon de gérer la durée de vie des plaquettes est de les faire vérifier lors des changements d'huile de routine. Un ensemble de jauges de plaquettes de frein peut être utilisé pour mesurer l'usure, et un bon magasin peut vous dire combien de matériau de friction vous avez laissé sur la plaquette et combien de temps ils devraient durer. De nombreuses électrodes ont également des indicateurs sonores. Un petit morceau de métal, généralement un clip à ressort, attaché à l'un des coussinets. Lorsque le coussin s'use, les clips frottent contre le rotor et font un grincement.

Quelle que soit la durée de vie des plaquettes de frein typiques, faites toujours attention aux signes de dysfonctionnement des freins - puissance de décoloration, perte de puissance lorsque les freins deviennent chauds ou traction d'un côté ou d'un autre pendant le freinage. Tous ces signes indiquent que les plaquettes de frein fonctionnent mal, et les freins sont essentiels au bon fonctionnement d'une voiture.

Pour plus d'informations sur les plaquettes de frein et d'autres sujets connexes, suivez les liens sur la page suivante.

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Sources

  • Baxter, Eric. Technicien de freins certifié Chrysler - Niveau 3. Juillet 2010.
  • Chamberlain, Kenneth. Technicien de freins certifié Chrysler - Niveau 4. Entrevue personnelle. Réalisé du 6 au 8 juillet 2010.
  • Erjavec, Jack. «Automotive Brakes». Delmar Learning. 2004. (juillet 2010)



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