Comment freinait-on il y a mille ans ? L'évolution du système de freinage
Il y a mille ans, les anciens conduisaient des calèches à cheval, et ils se fiaient essentiellement à l'effort manuel pour tout : ils pompaient pour faire le plein, tiraient pour tourner, klaxonnaient avec leur bouche et freinaient avec leurs jambes, enfin, les jambes du cheval. Finalement, après d'innombrables leçons apprises dans le sang et les larmes, les gens ont compris que dans les descentes, compter uniquement sur les jambes du cheval non seulement épuisait le cheval mais mettait également en danger le conducteur.
C'est ainsi qu'est né le premier système de freinage. Les hommes utilisaient un morceau de bois comme plaquette de frein pour créer une friction avec la roue, ce qui produisait une force de freinage. Même si le bois fumait parfois lorsque les freins étaient appliqués, cela suffisait pour les voitures qui se déplaçaient lentement. En fait, des systèmes de freinage avec des structures similaires sont encore visibles aujourd'hui. Les freins sur jante de vélo, par exemple, ont évolué du meulage de la surface du pneu au meulage de la jante de la roue, mais le principe reste similaire.
Depuis l’apparition de la machine à vapeur au XVIIIe siècle, la puissance des véhicules est passée de l’homme et de l’animal à la machine, et les vitesses ont augmenté, mais les systèmes de freinage n’ont guère changé. Au début du XXe siècle, qu’il s’agisse d’une calèche, d’un train ou d’une des premières automobiles, le système de freinage fonctionnait de la même manière que celui utilisé sur les voitures plus anciennes. Le résultat ? Même sur terrain plat, des accidents se produisaient encore. Heureusement, en 1900, un génie du nom de Wilhelm Maybach a conçu le premier frein à tambour pour automobile. Cela vous rappelle-t-il quelque chose ? Aujourd’hui encore, certains camions et voitures de tourisme bas de gamme utilisent des freins à tambour.
Par coïncidence, seulement deux ans plus tard, en 1902, un autre génie, Frederick William Lanchester, a conçu le premier frein à disque, qui est le système de freinage utilisé dans plus de 80 % des voitures actuelles, y compris la Xiaomi SU7. On pourrait penser que les freins à disque sont apparus bien plus tard que les freins à tambour, mais ce n'est pas le cas. Les freins à disque ont des exigences plus élevées en matière de matériaux de plaquettes de frein. Les premiers disques étaient en fer et les plaquettes en cuivre, qui s'usaient rapidement. Imaginez-vous partir en voyage en famille avec des collations, de la bière, des cartes à jouer et trois jeux de plaquettes de frein : décevant, n'est-ce pas ? Ainsi, en raison des limites de la technologie des matériaux, les freins à disque ne sont pas devenus populaires.
Les freins à tambour ont cependant aussi leurs inconvénients. Leur conception limite intrinsèquement la dissipation de chaleur, ce qui les rend sujets à la dégradation thermique. Cela reste vrai même pour les freins à tambour modernes. Mais avec l'amélioration de la technologie des matériaux, les freins à disque ont commencé à attirer à nouveau l'attention. Les premières plaquettes de frein étaient en amiante, mais l'amiante avait un défaut fatal : il n'était pas respectueux de l'environnement. Les fibres d'amiante provenant de l'usure pouvaient être inhalées et provoquer des lésions pulmonaires irréversibles, c'est pourquoi les tuiles en amiante, autrefois courantes dans mon enfance, ne sont plus utilisées. De plus, l'amiante est un mauvais conducteur de chaleur, il était donc difficile de refroidir après le frottement du freinage.
Plus tard, des plaquettes de frein semi-métalliques ont été développées, remplaçant l'amiante par de la laine d'acier pour augmenter la dureté. Mais la conduction thermique était trop bonne. La température montait rapidement et le système de freinage restait chaud, ce qui accélère le vieillissement des pièces en caoutchouc, comme les joints et les flexibles. Les températures élevées vaporisaient également l'eau du liquide de frein, ce qui rendait les freins mous. De plus, le frottement métal sur métal provoquait du bruit à basse vitesse et les freins rouillent facilement sous la pluie.
En raison de ces inconvénients, une nouvelle génération de plaquettes de frein a été développée : des matériaux à faible teneur en métal. Comme leur nom l'indique, ces plaquettes avaient moins de métal. Bien qu'elles ne soient pas aussi durables, leurs performances de freinage étaient meilleures que celles des plaquettes semi-métalliques et elles étaient plus silencieuses, souvent utilisées dans les voitures qui privilégient le confort. Finalement, des plaquettes de frein à base de céramique sont apparues, utilisant des fibres de céramique pour le renforcement. Ces plaquettes haut de gamme sont résistantes à la chaleur, offrent une friction stable et un bruit réduit. De plus, comme elles ne contiennent pas de métal, elles ne laissent pas de poussière de frein difficile à nettoyer sur les roues. L'inconvénient ? Elles sont chères.
Mais les freins en céramique ne sont pas les plus chers. Il existe une option encore plus haut de gamme : les freins à base de carbone. Ils sont disponibles en deux variétés : carbone-céramique et carbone-carbone. L'un est un composite de fibres de carbone et de céramique, tandis que l'autre est entièrement en carbone. Tous deux offrent une excellente conductivité thermique, une résistance aux températures élevées, une forte force de freinage et un poids léger, ce qui les rend plus durables. C'est pourquoi les freins à base de carbone sont généralement présents sur les voitures de course, les voitures de sport haut de gamme et les avions. Pour les conducteurs de tous les jours, cependant, ils ne sont pas vraiment pertinents en raison de leur coût.
Après toutes ces discussions sur les freins à disque, vous vous demandez peut-être si les freins à tambour ont encore une chance de faire leur retour. La réponse est non, ils sont tout simplement surclassés. Les freins à tambour sont lourds, ont une mauvaise dissipation de la chaleur et sont moins efficaces pour assurer un freinage rapide et continu. Ils ne sont pas non plus compatibles avec les technologies modernes comme l'ABS. Cela dit, les freins à tambour ont leurs points forts. L'un de leurs avantages est leur forte force de freinage. Des deux mâchoires de frein, l'une suit la rotation du tambour de frein tandis que l'autre va à son encontre. Lors du freinage, la mâchoire qui se déplace contre la rotation crée un effet d'auto-freinage, resserrant le frein lorsque vous appuyez plus fort. C'est un avantage structurel. Les freins à tambour sont également rentables, car leur conception n'a pas nécessité de changements significatifs ces dernières années. Hormis les mises à jour des matériaux de friction, ils sont restés relativement peu coûteux à produire.
