Au-delà des débats et de la polémique concernant leur utilisation en compétition de haut niveau, les freins à disque dominent le marché du cyclisme. Si vous voulez vous vanter d’avoir un vélo entièrement moderne, il doit être équipé de freins à disque.
Dans ce guide, nous vous dirons tout sur leur fonctionnement et les technologies actuelles. Nous partagerons également des conseils simples (mais efficaces) pour leur entretien et leur maintien.
Éléments et fonctionnement des freins à disque, un système de freinage
Commençons par revoir quelques notions de base : quels sont les éléments qui composent les freins à disque ?
Levier
Sa construction sera différente, selon que le circuit de freinage est hydraulique ou mécanique. S’il est hydraulique, il aura un petit réservoir ou une pompe contenant du liquide de frein (huile minérale ou synthétique, selon la marque ou le modèle) à l’intérieur. Au moyen de la commande sur le levier, une pression est appliquée à ce fluide, le déplaçant pour activer les étriers de frein.
Si le circuit est mécanique, il n’y a pas de pompe ou de réservoir. La même action du fluide est réalisée par le biais d’un câble en acier torsadé, qui gagne ou perd de la tension en fonction de la force avec laquelle on appuie sur le levier.
Étriers
Avant que le liquide ne dirige cette pression sur l’étrier de frein et le disque, il s’écoule à travers le tuyau ou le câble de frein jusqu’au piston de l’étrier. Celui-ci, à son tour, se déplace pour appuyer sur les plaquettes de frein, l’autre élément interne de l’étrier de frein. Actuellement, on distingue deux types d’étriers :
- De 2 pistons. Ce sont les plus courants dans toutes les disciplines du cyclisme. Les deux pistons sont situés de chaque côté de l’étrier, derrière la plaquette correspondante.
- De 4 pistons. Ils sont surtout utilisés dans les disciplines VTT les plus radicales, comme l’Enduro ou la descente, bien qu’il soit de plus en plus courant de les voir dans le Cross Country, les vélos rigides, etc. Dans ce cas, le nombre de pistons est doublé : deux de chaque côté de l’étrier pour appliquer plus de puissance de freinage avec une modulation identique ou similaire.
De chaque côté, le premier piston positionné selon le sens de rotation du disque est plus petit que le second. Cela permet de compenser la force de freinage plus élevée qui s’exerce dans cette zone. Cela évite que la plaquette de frein ne s’use plus d’un côté que de l’autre et élimine les oscillations du disque.
Les étriers de frein à 4 pistons augmentent la puissance de freinage jusqu’à 20 %.
Les étriers à quatre pistons sont plus grands et environ 20 à 40 grammes plus lourds que les étriers à deux pistons. Ils ne sont compatibles qu’avec des modèles spécifiques de freins à 4 pistons et sont plus chers : environ 50 € en moyenne.
Plaquettes
Quand on parle de plaquettes de frein, on parle de la partie métallique chargée de retenir la rotation du disque et de freiner la roue. C’est une pièce d’équipement qui a une durée de vie limitée et dont l’usure doit être surveillée fréquemment.
On peut distinguer deux grands types, en fonction de la garniture utilisé pour la surface de freinage : organique (meilleur freinage mais de courte durée) et métallique (freinage un peu plus imparfait, mais de plus longue durée).
Article en lien : Plaquettes de frein pour vélo : types, matériaux et entretien
Disques
Selon leur taille (diamètre) et leur construction (une pièce ou deux pièces), ils mettront en valeur certaines propriétés ou d’autres.
1.- Le diamètre des disques
Il détermine la capacité de freinage. Un disque de plus grand diamètre minimisera, en règle générale, le temps entre l’actionnement du levier et l’arrêt de la roue.
En revanche, une augmentation du diamètre du disque est recommandée pour faire face à la puissance accrue d’un frein particulier. Par exemple, un frein à quatre pistons nécessitera des disques de grand diamètre pour faire face à cette puissance et mieux la gérer.
Examinons les différents diamètres disponibles sur le marché.
- 140 mm : le standard le plus petit aujourd’hui. Le plus souvent utilisé sur les vélos de route ou de cyclocross.
- 160 mm : taille intermédiaire, la plus utilisée et la plus polyvalente : VTT cross country, route ou gravel.
- 180 mm : plus classique pour le VTT (comme disque de frein avant) et dans les disciplines nécessitant un freinage important : XC/trail ou enduro.
- 203 mm : principalement utilisé dans les disciplines radicales du VTT : trail, enduro et descente.
- 220 mm : disque spécifique pour les vélos d’enduro et de descente, notamment sur la roue avant.
Un disque de plus grand diamètre tend à minimiser le temps entre le moment où vous actionnez le levier de frein et celui où la roue s’arrête.
2.- La conception et la construction des disques
Selon sa conception et sa structure, le disque peut être plus lourd ou plus léger et mieux résister à la chaleur et à la fatigue du freinage. À cet égard, on peut distinguer deux catégories : les disques rigides et les disques flottants ou en deux parties.
Les disques rigides sont constitués d’une seule pièce d’acier inoxydable. Ce sont les plus courants, que l’on trouve dans les vélos de premier prix et de milieu de gamme. On les trouve également sur les vélos haut de gamme, avec des conceptions spéciales pour dissiper la chaleur.
Les disques flottants ou en deux pièces ont une partie externe ou surface de freinage en acier, ainsi qu’un noyau en matériau plus léger et résistant à la chaleur (aluminium ou carbone). Ils sont plus chers que les disques rigides et sont installés sur les vélos de route et de VTT de milieu et haut de gamme.
En revanche, il faut tenir compte du type de fixation au moyeu de la roue, car il n’en existe pas d’universel et il est important de déterminer sa compatibilité avec le vélo. Il existe deux standards différents : 6-bolt ou 6 trous (principalement SRAM) et Center Lock (standard propriétaire Shimano). La plupart des marques proposent des modèles avec des versions pour l’un ou l’autre système.
Types de freins à disque
Les freins à disque peuvent être classés selon deux critères : en fonction de leur actionnement et en fonction de la discipline cycliste.
En fonction de leur actionnement
Nous avons déjà mentionné qu’il existe deux systèmes de freins à disque universels en fonction de leur technologie d’actionnement : hydraulique et mécanique.
1.- Freins à disques hydrauliques
Il s’agit du système le plus répandu. Le circuit de freinage est rempli de liquide de frein (une huile minérale ou synthétique) qui est acheminée du levier à l’étrier. Parmi ses points forts, un freinage plus progressif et modulé, du moins au plus, qui évite le blocage des roues pour favoriser un meilleur contrôle.
2.- Freins à disque mécaniques
Les freins à disque mécaniques utilisent un câble de freinage traditionnel. Le freinage est un peu plus brusque, moins progressif. En outre, ils ont tendance à se désajuster et à perdre leur sensation. Cependant, les réparations et les réglages sont plus simples que sur un frein hydraulique. Plus besoin de purger le système et de remplacer les fluides.
Article en lien : Freins à disque hydrauliques ou mécaniques : quelles sont les différences ?
Selon la discipline
Un autre critère de classification des freins à disque consiste à prendre en compte le type de cyclisme que vous pratiquez.
1.- Mountain Bike
Les freins à disque sont arrivés en VTT il y a plus de 20 ans, en réponse à des parcours de plus en plus techniques et à la nécessité d’un freinage plus efficace et contrôlé. Le frein à disque standard s’étend de 160 à 220 mm, et le levier est droit et réglable en portée (sans besoin d’outils sur les modèles supérieurs). En outre, il est également possible d’améliorer la puissance avec des modèles à quatre pistons.
2.- Route
Les freins à disque de route, plus récemment apparus, ont leurs propres particularités, en termes de leviers, de taille d’étrier et de diamètre de disque. Ils sont plus petits que les freins de VTT (140 et 160 mm) et le type flottant gagne du terrain sur les freins rigides, avec une pièce centrale plus étendue et opaque, ainsi que des ailettes pour mieux dissiper la chaleur (technologie Ice de Shimano).
3.- Gravel
Les freins à disque de gravel ont des similitudes en termes de taille et de technologie avec les freins de route, utilisant le même type de levier pour le guidon à crochet. Mais le diamètre du disque est généralement plus important, on opte pour 160 ou 180 mm. En outre, les leviers de frein ont un design et une ergonomie différents qui permettent une meilleure prise en main, tout en sacrifiant un peu de poids.
Technologies : nouvelles tendances
Vous voulez connaître certaines des nouvelles technologies qui s’installent dans les freins à disque pour le cyclisme d’aujourd’hui ?
Leviers : réglables en portée et en contact
C’est un système que l’on trouve sur les freins à disque de montagne, comme le SRAM G2. Outre le réglage plus habituel de la position du levier par rapport au guidon (au moyen d’une petite molette), une autre molette ou cadran intégré au corps du levier permet de régler le point de contact avec la plaquette de frein. Il influe sur la course du mécanisme, ce qui permet d’obtenir une sensation plus ferme ou plus douce sans modifier la position des plaquettes.
Étriers : à quatre pistons et rigides
Les freins avec étriers à quatre pistons ont franchi les limites de la compétition et du VTT extrême. Les grandes marques proposent désormais des modèles pour tous les types de VTT, et dans toutes les gammes de prix.
L’émergence des vélos électriques, qui nécessitent des freins plus puissants, a également contribué à cette expansion. Les étriers présentent des conceptions qui offrent une plus grande intégration et une plus grande rigidité, favorisant un freinage uniforme sans vibration et évitant tout mouvement ou désalignement de l’étrier.
Fixation : Flat Mount
Les étriers de frein avant et arrière de nombreux vélos moyens et haut de gamme, tant sur route qu’en VTT, sont déjà fixés avec le système Flat Mount. Il est ainsi possible de se passer de l’adaptateur de l’étrier pour le fixer au cadre Post Mount, ce qui permet de gagner quelques grammes, d’obtenir une meilleure intégration au vélo et une plus grande rigidité de la zone de freinage.
Refroidissement des étriers et des disques
La surchauffe des freins à disque due à une utilisation continue (surtout dans les descentes) entraîne une fatigue du système, une perte de sensation et une perte de puissance. Les fabricants travaillent constamment sur des technologies permettant de mieux dissiper la chaleur des disques et des étriers, les zones où la température augmente le plus.
Dans les étriers, les pistons en aluminium gagnent du terrain comme solution à la surchauffe.
Shimano a perfectionné sa technologie Ice, désormais appelée Ice Freeza pour ses freins les plus avancés (Dura-Ace, Ultegra, XT en VTT, etc.). Elle se concentre principalement sur les disques, ajoutant dans la partie centrale des ailettes en acier ou en aluminium (selon le modèle) qui dissipent la chaleur.
Elle ajoute également une fine couche d’aluminium sur le corps et la piste de freinage, un matériau qui retient moins la chaleur que l’acier, ainsi qu’une peinture spéciale en guise de revêtement, capable de réduire la température de 10ºC.
De son côté, SRAM a lancé ses disques HS2 pour les vélos de montagne en 2021. Ils sont de type flottant et ont la particularité d’avoir des rebords avec un revêtement spécial de peinture noire qui parvient à abaisser la température jusqu’à 40ºC dans les conditions de freinage les plus exigeantes.
De même, l’augmentation de l’épaisseur du disque, de 1,85 à 2 mm dans ce cas, entraîne toujours une réduction de l’échauffement en raison de l’utilisation de plus de matériau.
Entretien : maintenance de base pour éviter les pannes
La purge du liquide est l’une des opérations les plus importantes pour un bon entretien des freins à disque, sans oublier le remplacement des plaquettes, bien sûr.
La purge
Elle doit être effectuée une fois par an, que vous utilisiez beaucoup votre vélo ou non. Le liquide de frein perd ses propriétés avec et sans utilisation, il sera donc nécessaire d’éliminer l’ancien liquide en injectant du nouveau liquide par le levier dans la sortie de l’étrier.
À première vue, il s’agit d’une opération simple que vous pouvez faire chez vous, mais vous aurez besoin de deux petits tubes, d’un entonnoir et de liquide de frein pour effectuer la purge.
Remplacement des plaquettes
La garniture des plaquettes de frein est éliminée par la friction avec le disque. Son état doit être vérifié fréquemment, tous les deux ou trois mois. Si son épaisseur est inférieure à 1 mm, vous devez penser à la remplacer ; si son épaisseur est inférieure à 0,5 mm, vous devez la remplacer immédiatement, car le support métallique de la plaquette (plus dur) commencera à frotter contre le disque, ce qui endommagerait sa piste de freinage.
Vous pouvez démonter l’étrier et retirer la paire de plaquettes au moyen du pont métallique pour vérifier l’usure de la garniture. Cette opération peut être effectuée en même temps que la purge annuelle, afin de mieux organiser l’entretien de vos freins. Le coût des plaquettes n’est pas très élevé, puisqu’il se situe entre 10 et 20 euros. Vous pouvez les changer chez vous sans trop de difficultés, ce qui vous permet d’économiser beaucoup d’argent en main-d’œuvre d’atelier.
Centrage de l’étrier
Un freinage brutal, des chocs ou des chutes, ou une simple utilisation, peuvent provoquer un désalignement de la fixation de l’étrier sur le cadre ou sur la fourche (dans le cas du frein avant). Les plaquettes sont donc décentrées par rapport au disque, ce qui génère des frictions même lorsque le frein n’est pas actionné.
Pour éviter le bruit gênant qu’il génère, et pour réduire l’usure de la garniture due à ce frottement, desserrez les boulons de maintien de l’étrier. Déplacez-le et centrez-le légèrement, en serrant en même temps le levier pour le réaligner avec le disque, et serrez à nouveau les boulons, en alternant ce serrage pour qu’il soit uniforme des deux côtés.
Nettoyage : étriers, plaquettes et disques
Des freins dont les disques, les étriers et les leviers sont nettoyés avant chaque trajet fonctionneront plus efficacement et prolongeront leur durée de vie. Un nettoyage superficiel à l’eau et au savon, en évitant de pénétrer à l’intérieur de l’étrier, est indispensable après chaque sortie.
Pour nettoyer l’intérieur de l’étrier, ce qui doit être fait tous les mois, vous devez d’abord retirer les plaquettes. Ensuite, nettoyez l’intérieur avec de l’eau et du savon neutre, ou un nettoyant spécifique pour les freins à disque. Enfin, lubrifiez la surface des pistons avec le même liquide de frein que celui du circuit.
Les freins à disque doivent être vérifiés minutieusement une fois par an, et le liquide et les plaquettes doivent être remplacés.
Quant aux plaquettes, vérifiez que la garniture est exempte de saleté, d’huile, etc., sinon elles seront contaminées et devront être traitées à l’eau et à l’alcool, puis poncées légèrement pour éliminer ces résidus. Le non-respect de cette consigne compromet l’efficacité du freinage et la sensation de freinage.
Le nettoyage de la piste des freins à disque est également essentiel. Faites-le après chaque trajet avec un chiffon doux (microfibre), un peu d’eau et du savon neutre. Il existe également sur le marché des nettoyants à disques, qui possèdent également des propriétés anti-poussière ou anti-boue.
N’oubliez pas d’effectuer un essai préalable
Enfin, quelques conseils pour les cyclistes qui ne sont pas familiers avec les freins à disque.
Tout d’abord, la sensation, la puissance et la modulation du freinage sont différentes de celles d’un frein à mâchoires. Une adaptation et une formation préalables sont donc nécessaires.
En ce sens, lors de l’achat d’un nouveau vélo équipé de freins à disque, ou après chaque changement de plaquettes de frein, un processus d’essai ou d’acclimatation au système est nécessaire. Comme la surface de la garniture des nouvelles plaquettes est si ferme et polie, les plaquettes glisseront sur le disque et ne l’arrêteront pas, ce qui augmente le risque d’accident.
Après chaque changement de plaquette, il est conseillé d’effectuer une procédure d’adaptation sur le vélo.
Vous devez pédaler et toucher le frein de moins en moins fort de manière répétée, sur une route plate ou une rue sans grande circulation, de manière contrôlée. Nous vous recommandons de faire cela jusqu’à ce que vous sentiez que la sensation se durcit et que le vélo s’arrête de plus en plus vite. Vous pouvez également effectuer cette opération à l’arrêt, en mettant le vélo sur un pied, la roue suspendue en l’air, et en freinant à plusieurs reprises jusqu’à ce qu’il durcisse.
Cela garantit également que les plaquettes soient alignées avec le disque et s’usent uniformément sur toute la surface du disque.
