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Un système de freinage doit pouvoir dissiper l'énergie accumulée en un temps le plus court possible.
La limite de puissance est liée à la température que peuvent emmagasiner les disques. Pour augmenter de façon considérable la puissance et le temps de réponse de freinage, le changement des disques et/ou des plaquettes est le plus important. Il peut intervenir suite à une mauvaise chute ou parce que les disques sont voilés par l'usure. Les disques adaptables sont bien souvent d'un prix équivalent aux modèles d'origine. Attention tout de même à bien respecter le diamètre des disques d'origine à + ou - 2 mm. En effet, de plus grands disques peuvent entraîner la modification des points d'ancrage des étriers sur les fourreaux de fourche.

Pour éliminer les risques d'échauffement de la partie centrale qui n'est pas en contact avec les plaquettes, les constructeurs ont conçu les disques flottants et semi-flottants. Ceux-ci sont composés de la "frette" (moyeu du disque), de la "piste" et des "douilles" de fixation. La différence entre les flottants et les semi réside dans l'adjonction de rondelles élastiques au niveau des douilles pour les "semi" qui annulent le jeu axial et les "bruits" qui en résultent. La distinction entre la frette et la piste permet à cette dernière de s'échauffer et de se dilater à volonté sans induire de transfert thermique vers le moyeu.De plus, la piste devient un élément d'usure qui peut être remplacé à peu de frais, car conservant la frette initiale. Le second intérêt des disques flottants par rapport aux fixes, est d'obtenir un poids moindre pour un diamètre pouvant être plus important grâce à l'utilisation de frettes en alliage léger. Les constructeurs travaillent d'arrache-pied pour réduire au maximum le poids des disques. Ils innovent en réalisant des frettes dans des matériaux de plus en plus légers et résistants. De plus, ils réduisent le nombre de points de fixation donc de douilles et de matière, en décalant les points d'appui entre la frette et la piste. L'intérêt premier de cette réduction de poids est de limiter l'effet gyroscopique, qui influe sur la maniabilité de la moto, tout en ne négligeant pas le côté esthétique.

Il existe 3 choix de matière pour les pistes de freinage : la fonte, l'acier/inox et la fibre de carbone. Pour ce dernier matériau, seuls les modèles flottants peuvent en être munis, ils sont un peu marginalisés, délicats en utilisation urbaine (sauf mixés) et limités aux GP pour la compétition. Les pistes en carbone sont généralement d'un diamètre plus petit de 20 à 30 mm par rapport aux modèles acier ou en fonte et d'une épaisseur de 8 à 10mm minimum. Ceci devient obligatoire car le coefficient de frottement du carbone peut atteindre 0,58 (0,40 pour la fonte) en plus du gain de poids important de l'ordre de 700 à 800g par disque, le tout créant un freinage très efficace, voire beaucoup trop. Si la fibre de carbone présente autant d'avantages, elle n'est pas exempte de défauts : son prix, son inadaptabilité à la pluie (problème de montée en température), et surtout son temps de réponse.

  • Malgré l'emploi de piste étroite pour faciliter la montée en température, le seuil de fonctionnement reste d'environ 200°C, qui ne peut être atteint qu'avec des plaquettes en carbone.
    Il est possible de ne monter qu'un seul disque carbone, en complément d'un modèle acier ou fonte afin d'avoir un freinage optimal en toutes circonstances.


Des deux matériaux restants, seul l'acier/inox est utilisé en grande production, car ayant un coût moindre (inférieur de 20 à 40 % par rapport à la fonte; le détourage et les perçages sont réalisés par découpe dans une tôle d'épaisseur calibrée) et suffisamment efficaces pour les sportives et l'utilisation routière.
Leur durée de vie est de l'ordre de 50000km, soit équivalente à la fonte. Les alliages d'acier et les traitements de surfaces utilisés pour la réalisation des disques permettent l'adoption d'épaisseurs plus fines (4 à 4,5 mm) que la fonte (5 à 6 mm), d'où un gain de poids substantiel au niveau de la piste. Malgré le poids théoriquement plus important des disques en fonte, ceux-ci sont utilisés par la plupart des teams privés et usines car apportant les meilleurs résultats. En effet, l'atout de la fonte par rapport à l'acier est de permettre une dissipation thermique très rapide de la chaleur et d'homogénéiser cette dernière en surface et sur son épaisseur. Ainsi, pour un même freinage, la température sera plus faible avec de la fonte et les déformations causées par les écarts de température, presque nulles. De plus, cela garantit une constance de freinage et une parfaite planéité, une des qualités de la fonte, car après moulage des pistes, celles-ci sont usinées et rectifiées pour obtenir une planéité presque parfaite à + ou -0,05 mm.

Les pistes des disques d'origine sont systématiquement parées de trous (7 mm maxi), plus ou moins nombreux et de formes ayant également un attrait esthétique. Le seul intérêt des perçages est encore la réduction du poids. Ces trous sont à angles vifs pour les pistes d'acier et chanfreinés pour la fonte (car usinés). Le perçage des pistes fait surtout figure d'argument marketing qui peut être remis en question, surtout lors de l'emploi de pistes en fonte, car ceux-ci génèrent des fissures au niveau des trous malgré les chanfreins, causées par une concentration thermique à leur périphérie.

La durée de vie d'un disque est dépendante de la nature des plaquettes. Pour surveiller l'usure, il suffit de contrôler visuellement l'absence de fissures aux niveau des trous, tout particulièrement pour les modèles en fonte, et de mesurer l'épaisseur des pistes au moyen d'un pied à coulisse. Cette dernière ne doit pas être inférieure à la dimension gravée sur leur périphérie. Attention, prendre soin de mesurer les parties actives de la piste et non le bord; les épaisseurs mini sont souvent comprises entre 4 et 4,5 mm.

Etriers
  • Un étrier se compose :

    - un corps, le plus souvent composé de deux parties identiques et symétriques, se fixant au fourreau inférieur de fourche.
    - des pistons qui, lorsqu'ils sont opposés, sont toujours en nombre égal de part et d'autre du disque et dans le même axe pour garantir l'homogénéité du freinage.
    - des joints assurant l'étanchéité du circuit hydraulique interne au niveau des pistons, seule partie mobile de l'étrier.
    - une vis de purge pour vidanger le liquide de frein et l'air du circuit hydraulique.
    - le ou les axes de plaquettes ainsi que les vis permettant l'assemblage des deux parties du corps.
    - une plaque de protection des projections externes, non systématique, se plaçant perpendiculairement aux plaquettes et au disque.


Le système de freinage dans son ensemble se compose d'un bocal contenant un liquide approprié appelé DOT lui-même transféré dans un maître-cylindre qui n'est rien d'autre qu'une pompe reliée, par l'intermédiaire de durits aux étriers. En position repos (sans action sur le levier de frein, moto en roulement libre), le bocal doit être presque rempli du liquide (si les plaquettes sont neuves) tout comme le maître-cylindre, les durits et les étriers. Quand le levier est actionné, le liquide contenu dans le maître-cylindre est transféré vers les étriers, ce qui provoque une surpression plus ou moins importante, en fonction de la pression exercée sur le levier et du diamètre du maître-cylindre. L'une des caractéristiques du DOT étant de ne pas être compressible - tout surplus dans les étriers devant pouvoir être absorbé par un volume supplémentaire - c'est lui qui pousse les pistons vers l'extérieur provoquant le déplacement des plaquettes vers le disque. Une fois le levier relâché, la pression disparaît et les plaquettes sont repoussées par l'effet de rotation des disques et par la dépression au niveau du maître-cylindre. Le niveau du DOT revient à son niveau initial, moins l'infime volume qui compense l'épaisseur d'usure des plaquettes restée dans le circuit hydraulique.

L'action des plaquettes sur les pistes des disques entraîne un échauffement des disques, des plaquèttes mais aussi des étriers. En effet, les plaquettes, sous la pression et le frottement avec les disques, chauffent et transmettent aux points de contacts (au niveau des pistons) une partie de l'échauffement. Contrairement aux disques, la montée en température des pistons n'est pas bénéfique à la qualité ni à l'efficacité du freinage. Sous l'action de la chaleur les pistons se déformant, on constate une quasi annulation du jeu nécessaire au bon coulissement dans le corps de l'étrier. Les zones de contacts entre les pistons et le corps étant plus importantes, l'échauffement du corps de l'étrier est favorisé par transfert. Cet échauffement ainsi que la pression interne font perdre à l'étrier une certaine partie de ses caractéristiques mécaniques. Pour améliorer la qualité du freinage, il faut donc limiter dans un premier temps le transfert d'énergie calorifique entre plaquettes et étrier. Pour ce faire, la totalité des fabricants ulilisent des pistons en inox creux. Ainsi, en plus d'un allègement considérable, les points de contact avec les plaquettes se limitant à la périphérie du piston sur 1 à 2mm d'épaisseur, le transfert thermique est énormément réduit. Une autre solution, qui peut d'ailleurs être complémentaire de la précédente, est d'isoler la plaquette des pistons au moyen d'une très fine plaque ou d'un matériau peu conducteur.
Des constructeurs tels que Brembo ou Beringer ont opté, pour leurs modèles destinés à la compétition, pour des pistons en titane, matériau beaucoup plus léger et deux fois moins conducteur que l'inox. Ainsi, avec des pistons en titane, le transfert thermique vers le DOT étant quasiment nul, la température de l'ensemble de l'étrier est abaissée de 20°C soit d'environ 10%. Enfin, quel que soit leur matériau de fabrication, les pistons sont toujours usinés afin d'obtenir des dimensions très précises pour obtenir un guidage optimum dans l'étrier. On constate que sur la totalité des motos de série, les étriers sont réalisés en fonderie puis usinés au niveau des plans de joints ainsi que des alésages qui guident les pistons. Ce procédé de fabrication peut varier légèrement d'un constructeur à l'autre, injecté pour Nissin, par gravité pour Brembo. Cependant, ils doivent être systématiquement surdimensionnés, des épaisseurs de parois minimum étant nécessaires pour atteindre des critères mécaniques convenables. En effet, en phase de freinage, une forte pression s'exerce au niveau des parois internes de l'étrier créant des contraintes tendant à l'ouvrir en deux. L'une des solutions pour combattre ces contraintes est la réalisation d'étriers monoblocs. (d'une seule pièce au lieu de deux)

Les pistons sont montés par l'extérieur, l'étrier fermé au moyen de gros bouchons usinés puis vissés (1 par piston). La deuxième solution est d'usiner les étriers dans la masse en plus d'élargir le choix des matériaux. Cette technique produit des étriers aux qualités mécaniques nettement supérieures à celles des modèles issus de la fonderie, d'épaisseurs moindres et donc plus légers. Ce type d'étrier se destine surtout à la compétition, non pas qu'il soit interdit en utilisation routière, mais du fait de son surcoût, fabriqué à l'unité par les centres d'usinage. Les modèles en fonderie sont eux réalisés par l'intermédiaire d'un moule qui comporte plusieurs empreintes identiques, ce qui permet dans un même cycle, de fabriquer simultanément "n" pièces, d"un coût unitaire moindre. Enfin, la troisième et dernière solution est celle retenue par le fabricant suédois ISR qui produit des étriers monoblocs taillés dans la masse une alternative réunissant les avantages des deux premières solutions, à savoir un gain de poids par l'absence des vis de bridage entre les deux demi-coquilles, des parois fines car usinées dans des matériaux plus nobles et un gain en rigidité par procédé monobloc.

On recense des variantes allant de 2 à 8 pistons par étrier. Dans l'absolu, on peut dire que plus il y a de pistons, meilleur est le freinage. Mais, en pratique, il s'avère que la surface active d'une plaquette poussée par deux ou trois pistons ne dépasse guère les 65% de celle-ci, la plaquette étant surtout active en entrée de disque et au niveau de la surface des pistons. En plus, de par la grande dimension d'une plaquette de ce type, l'échauffement et les déformations sont plus importants, alors qu'avec une plaquette permettant un montage unitaire par piston, la surface active passe à 80, voire 85%. Cependant. il faut admettre, hormis les intérêts marketing esthétiques et la règle du toujours plus, qu'un étrier à 6 pistons apporte une plus grande surface de plaquette, donc de contact qu'un 4 pistons, soit un freinage plus efficace. Mais cet argument peut être contré en fonction du fabricant:Brembo, par exemple, glane depuis des années la quasi totalité des titres mondiaux en vitesse 2 et 4 temps avec des étriers munis de 4 pistons seulement. Leur système de freinage complet prévoit un maître-cylindre radial dont le gros diamètre permet l'emploi de pistons de grands diamètres convenant parfaitement aux pilotes. Mais l'arme absolue est de disposer d'une plaquette par piston.
Ceci permet d'amoindrir l'usure, la température et la déformation des plaquettes pour un gain d'efficacité de 5% par rapport à une seule grande plaquette. Les fabricants utilisant cette solution sont entre autres, Beringer, ISR ou AP Racing.

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