frein - transports.

frein - transports. 1 PRÉSENTATION frein, dispositif servant à ralentir un mouvement, et notamment le mouvement de rotation d'un arbre ou d'une roue. 2 MODES D'ACTION Le frein agit le plus fréquemment par effet mécanique de dissipation du mouvement sous forme de chaleur, par frottement d'une pièce en prise avec la surface de l'arbre, de la roue ou d'un disque. Le frein comporte souvent une semelle constituée d'une garniture résistant à la chaleur et à l'usure, qui donc ne deviendra ni lisse ni glissante. D'autres types de freins font appel à des effets hydrodynamiques, aérodynamiques ou électromagnétiques. 3 TYPES DE FREIN Les freins à sabot agissent en appliquant un bloc de métal ou d'un matériau, actionné par un système de câbles et de leviers, contre la jante d'une roue ou d'un autre organe solidaire de son mouvement. Un frein à ruban comporte un ruban flexible s'enroulant à la circonférence d'une roue ou d'un arbre, ce qui le serre sur la roue. Il est utilisé sur les treuils, certains véhicules automobiles (ralentisseur) et certains types de cycles. Le frein à tambour équipe de nombreux véhicules automobiles. On l'appelle aussi frein à mâchoires : il se compose de mâchoires (deux, en général) venant s'appliquer à l'intérieur d'un tambour actionné par un levier mécanique ou par commande hydraulique. 4 TYPES DE FONCTIONNEMENT La force nécessaire pour serrer les mâchoires d'un frein à tambour peut être importante, surtout dans le cas d'un véhicule lourd se déplaçant à grande vitesse. Cette force peut être d'origine manuelle, comme pour le frein à main d'un véhicule automobile. Souvent, cependant, la force humaine est amplifiée (notamment pour le freinage du matériel ferroviaire) par un piston pneumatique et un maître-cylindre (frein à air comprimé) ou un piston actionné par le vide (frein à vide). Dans le frein à air comprimé, inventé par George Westinghouse en 1869, le sabot et le tambour sont tenus écartés par la pression de l'air comprimé, tant que le véhicule est en mouvement. Quand la pression diminue, les freins entrent en action. Cette méthode élimine le risque d'une défaillance du système de freinage par suite de fuite d'air : si l'air comprimé fait défaut, les freins entrent automatiquement en action. Dans leur ensemble, les matériels ferroviaires, de même que certains véhicules lourds de transport routier, en particulier les poids lourds à remorques ou semi-remorques, sont équipés de freins à air comprimé. 5 FREINS AUTOMOBILES Les automobiles étaient, initialement, dotées de freins à commande mécanique, et ce, uniquement sur les roues arrière. Le freinage sur les quatre roues s'est généralisé, pour des raisons de sécurité, dans les années vingt. Avec les freins à commande mécanique, une légère usure d'un levier de frein peut provoquer le déport du véhicule par répartition inégale de la force de freinage. Le freinage à commande hydraulique sur les quatre roues, qui équipe désormais presque tous les véhicules routiers, s'auto-équilibre automatiquement. Quand le conducteur appuie sur la pédale de frein, le fluide quitte le maître-cylindre pour agir, avec la même pression, sur tous les sabots ou mâchoires de freins, appliquant la même force de freinage sur les quatre roues. Dans les véhicules modernes, les freins à disque ont progressivement remplacé les freins à tambour. Dans le frein à disque, deux patins de friction commandés par un étrier hydraulique enserrent de chaque côté un disque de freinage solidaire de l'arbre ou de la roue. Les freins à disque ont une puissance de freinage plus constante que celle des freins à tambour, et ils résistent mieux à l'effet d'atténuation du freinage, c'est-à-dire la perte d'efficacité du freinage en cas de freinage violent. 6 ABS De nombreux véhicules automobiles sont désormais dotés d'un système antiblocage (ABS, Antiblockiersystem) pour éviter le blocage des roues sous l'effet d'un freinage trop important, ce qui peut provoquer un dérapage du véhicule. Dans un système antiblocage, des capteurs relèvent le mouvement de rotation des roues du véhicule en cas de freinage. Dès qu'une roue est sur le point de se bloquer, les capteurs détectent la chute brutale de la vitesse de rotation de la roue, et la force de freinage sur cette roue est, temporairement, atténuée pour en éviter le blocage. En comparaison des systèmes de freinage classiques, le système antiblocage assure une meilleure tenue de route en cas de freinage violent, particulièrement sur route mouillée ou enneigée. 7 FREIN MOTEUR ET FREIN ÉLECTROMAGNÉTIQUE Le frein moteur, quant à lui, fait appel à l'effet de masse du moteur en prise sur l'arbre, avec le changement de vitesse au point mort : le freinage est dû à l'inertie et au frottement des différents organes en mouvement, notamment des pistons dans les cylindres, et à la dépression due au vide apparaissant dans les cylindres. Dans les matériels ferroviaires à traction électrique, on emploie également des freins électromagnétiques qui convertissent le mouvement de la roue entre les fers d'un électroaimant en courants induits (courants de Foucault) soumettant la roue à une force opposée à son déplacement, avec dégagement de chaleur ; une variante du frein moteur en ce cas est le freinage rhéostatique, où les moteurs fonctionnent en génératrices, le courant produit étant dissipé dans des résistances prévues à cet effet. Signalons encore le freinage linéaire, mécanique (frein d'urgence actionnant un patin s'abaissant sur le rail) ou magnétique (par courants de Foucault dans un troisième rail glissant dans l'entrefer d'un électroaimant). 8 FREINS D'ESSAI On mentionnera enfin les freins d'essai, servant à calibrer la puissance sur l'arbre d'un moteur, et qui dans leur principe font appel aux dispositifs évoqués ci-dessus : frein à sabot (frein de Prony), aérodynamique (à moulinette : frein de Renard), hydrodynamique (frein de Froude), magnétique (à courants de Foucault). Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.