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Vélos de route : tout savoir sur les freins à disques

Il est aisé de différencier visuellement les freins à disques des freins à patins sur jantes. Les freins à patins exercent une pression directement sur les jantes afin de ralentir leur rotation. Des patins spécifiques doivent être utilisés en fonction de la matière de la jante. La principale contrainte technologique du frein à patin réside dans la construction de la jante qui est généralement en matériau aluminium ou en carbone et de la proximité de la bande de freinage avec le pneu. Il est extrêmement difficile dans faire …

Il est aisé de différencier visuellement les freins à disques des freins à patins sur jantes. Les freins à patins exercent une pression directement sur les jantes afin de ralentir leur rotation. Des patins spécifiques doivent être utilisés en fonction de la matière de la jante. La principale contrainte technologique du frein à patin réside dans la construction de la jante qui est généralement en matériau aluminium ou en carbone et de la proximité de la bande de freinage avec le pneu. Il est extrêmement difficile dans faire une surface de freinage optimale tout en conservant les propriétés de rendement et de confort qu’on lui demande.
 


 

Le système de freinage à disques s’effectue sur un disque (généralement en acier) qui est fixé au moyeu de la roue. Il existe différentes technologies pour activer les pistons de l’étrier afin de mettre en contact les plaquettes de frein avec le disque et ainsi réaliser l’opération de freinage. S’il existe des systèmes mécaniques et même mécano-hydraulique, c’est l’hydraulique qui est aujourd’hui la solution la plus répandue sur les vélos de route équipés du freinage à disques.
 
 
Avantages des freins à disques :
 
 


 
Puissance de freinage :

L’utilisation d’un disque en acier pour surface de freinage entraîne une puissance de freinage bien supérieure aux patins. Ceci est d’autant plus vrai pour les systèmes de freinage à disques hydrauliques. Ainsi, l’effort à fournir sur la manette est moins important, permettant au cycliste d’être plus relâché. La distance de freinage est également réduite, ce qui peut être un avantage à l’entrée des virages dans une optique de performance. La puissance est évidemment très appréciée pour la sécurité et la sérénité car le cycliste n’est jamais à l’abri de mauvaises surprises qui demandent une grande réactivité. La distance de freinage est 40% plus courte avec les freins à disques. Cela demande effectivement des pneus de bonne qualité et suffisamment larges pour apporter assez de grip au moment du freinage : 25 mm de section au minimum, 28 mm fortement recommandé.
 
Freinages plus homogènes :
Le freinage sur disque ne se contente pas d’être plus puissant, il est aussi plus progressif. Le touché au niveau du levier est plus constant, les surfaces et matériaux en contact sont de bien meilleure qualité qu’un patin sur une jante. Cela engendre alors un confort d’usage et une plus grande sérénité pour le cycliste.
C’est déjà le cas lorsque les conditions climatiques sont bonnes mais sous la pluie ou sol humide la différence est considérable. Plus besoin d’espérer que l’eau s’évacue des jantes pour obtenir un freinage convenable, le freinage à disque est efficace et sans surprises.
 
Jantes de meilleure qualité :
Des jantes spécifiques disques sont rapidement apparues aux catalogues des marques de roues. Libérées des contraintes liées au freinage, aux matières utilisées, à la chaleur produite notamment, les jantes ont pu se passer de bandes de freinage et ainsi être optimisées pour satisfaire davantage ses autres fonctions. Le poids périphérique, la rigidité, l’aérodynamisme ou encore le confort ont pu être optimisés.
 
Pas d’usure des jantes :
Effectivement, sous l’effet des freinages répétés, les jantes en aluminium vont se creuser petit-à-petit. Pour les cyclistes assidus, la qualité des freinages se détériore alors après plusieurs saisons. Alors que pour le freinage à disques, l’usure s’effectue sur un consommable : le disque de frein.
 
Pas de changement de plaquettes si changement de matière de jante :
Avec le freinage à disques, on oublie le changement de patins si l’on passe d’une jante carbone à une jante aluminium ou inversement.
 
 
Inconvénients :
 
 
Le poids :
Le surplus de poids généré par un groupe à disque est d’environ 300 à 400 gr, même si les systèmes de freinage ont tendance à s’alléger et à se perfectionner. Il faut rajouter un cadre et une fourche généralement plus lourds ainsi que des pneus souvent plus larges : on préconise souvent du 28 mm. Les roues prennent également un peu de poids avec des moyeux plus lourds et davantage de rayons. La différence de poids total globale s’élève au final entre 500 et 600gr. Il faut tout de même relativiser ce surpoids puisqu’à pneu identique, la partie périphérique (qui influe le plus sur l’inertie du vélo) est plus légère sur les roues pour freins à disques.
 
Performances aérodynamiques :
 


 

On sait combien l’aérodynamisme est important dans une optique de performance. DT Swiss a effectué des tests entre une roue à disque et la même en version à patins. A une vitesse de 45 km/h, le vélo à disque consomme alors 4w supplémentaires. Notons qu’à 25 km/h ou 30 km/h, la différence est moindre. Il faut relativiser ces chiffres car si une perte existe sur les roues il devient désormais possible d’optimiser cadres et fourches. Cannondale annonce d’ailleurs que le système de freinage à disque a permis d’obtenir un gain aérodynamique sur le nouveau System Six grâce à l’optimisation rendue possible par l’absence d’étriers de freins : les formes du cadre et de la fourche ont été améliorées. L’aérodynamisme est en fait multifactoriel, la perte au niveau des disques peut certainement être rattrapée ailleurs avec une conception bien étudiée.
 
Entretien :
La facilité d’entretien est quasiment équivalente entre le disque et le patin. Changer des plaquettes est comparable au remplacement des patins. La purge hydraulique s’avèrera un peu plus complexe qu’un remplacement de câble pour le novice. Toutefois, l’opération reste relativement simple à effectuer. Autrement, vous trouverez de nombreux mécanos capables de le faire, une fois par an ou tous les 2 ans suivant la fréquence d’utilisation, le poids du cycliste ainsi que le dénivelé.
On se rend compte que les freins à disques sur un vélo possèdent de nombreux atouts. Pour tout pratiquant loisir, le freinage à disque est sans aucun doute le choix qu’il faut faire. Il apporte un niveau de sécurité et un confort d’utilisation bien supérieur aux patins sans grosse différence sur le rendement. Pour le compétiteur dans l’optique de performance pure, le choix est discutable selon le matériel utilisé et le profil terrain. Il est difficile aujourd’hui d’affirmer quel système est plus rapide que l’autre.
 
Surchauffe et glaçage des plaquettes (si matériel inadapté) :
Les fabricants et utilisateurs ont été rapidement confrontés à ce problème. Le transfert de la technologie du disque du VTT à la route n’est pas si simple puisque les contraintes sont bien différentes. Lors d’une descente d’un col sur route, certains cyclistes vont effectuer de très longs freinages, ce qui va avoir pour effet d’augmenter la température des disques, de l’huile hydraulique, des plaquettes. Dans le cas extrême, les plaquettes peuvent finir par se glacer et le système hydraulique peut perdre de son efficacité.
On peut dire qu’aujourd’hui les principaux constructeurs tel Sram ou Shimano apportent des solutions sérieuses et que les risques sont très faibles si l’on utilise du matériel préconisé pour sa pratique et son gabarit.
Shimano étend l’utilisation de sa technologie Ice Tech déjà présente sur les plaquettes aux disques afin d’améliorer la dissipation de la chaleur. L’utilisation de ce type de technologie permet de réaliser d’importants gains au niveau de la température.
Sram s’y prend différemment en utilisant du liquide de frein DOT 5.1 supportant une plus haute température que l’huile minérale. Aussi, les étriers Sram sont équipés de petites pièces pare chaleur afin de protéger l’huile. Enfin, Sram préconise l’utilisation de disques de diamètres plus importants que Shimano : 160mm et non 140mm.
 


 

D’autres solutions intéressantes apparaissent comme sur ce Mérida Scultura Disc, dont la base est équipé d’une ailette de refroidissement au niveau de l’étrier de frein, réduisant d’environ 35% la température au niveau de l’étrier.
 
 
Tendances :
 


 

Chez les fabricants de vélo, l’offre s’est largement élargie ces deux dernières années. Sur le segment des vélos cyclosportifs et compétition, il y a au moins autant de choix en disques qu’à patins. Specialized envisage même de se passer intégralement du freinage à patins sur ses vélos de route. Un modèle comme le Roubaix, vélo cyclosportif endurance est d’ores et déjà disponible uniquement en freinage à disques. Clairement, les ventes de vélo à freinage à disques augmentent fortement et il y a fort à parier que ce n’est que le début.
Au niveau des roues et des groupes l’offre est désormais conséquente, ne représentant plus un frein à l’achat de ce type de vélo. Les grandes marques telles que Mavic, DT Swiss ou encore Campagnolo possèdent une gamme bien étoffée.
Il en est de même pour les groupes (voir le point sur les groupes disponibles en dernier chapitre de cet article). Shimano, Sram, Campagnolo déclinent la grande majorité de leur groupe pour freinage à patins en version freinage à disques.
 
 
Plusieurs standards :
 
Systèmes de freinage :
Le système mécanique actionne les pistons de l’étrier par le biais d’un câble de frein classique. Des leviers conventionnels sont alors utilisés. Il s’agit du système le plus économique.
Le système hydraulique actionne les pistons de l’étrier par le biais d’une durite hydraulique remplie d’huile Dot ou minérale (selon les freins). Il s’agit du système le plus performant. Shimano, Campagnolo, Magura, Hope et d’autres fonctionnent à l’huile minérale alors que Sram fonctionne avec du Dot 5.1.
 


 

Enfin, le système mécano-hydraulique actionne l’étrier hydraulique par le biais d’un câble de frein. Ce système est intéressant pour conserver des leviers standards tout en améliorant la puissance de freinage.
 
Fixation du disque :
 


 

Sur route, on retrouve comme en VTT : du 6 trous et du Center-lock. Le Center-Lock est le standard que l’on retrouve les plus sur les vélos de route il car très simple et facile d’utilisation et plus facile à convertir en 6 trous au besoin.
Il existe également le système AFS : Axial Fixing System de Fulcrum, qui est très proche et d’ailleurs compatible avec les disques Center-lock.
 
Fixation de l’étrier :
Il existe deux types de fixation pour un étrier de frein à disque de vélo de route : le postmount et le flatmount.
Le Postmount : l’étrier possède une patte que l’on vient serrer par le biais de deux vis dans les filetages du cadre (frein arrière) ou de la fourche (frein avant).
 


 

Le Flatmount : les filetages se situent dans l’étrier. Pour le frein arrière, les vis passent dans le cadre puis se vissent dans l’étrier. Le montage d’un étrier avant Flatmount sur la fourche s’effectue par le biais d’un adaptateur Postmount. Il n’existe pas de fourches en Flatmount car la conception les rendrait trop fragiles.
 
Disques :
 


 

Shimano et Sram proposent les diamètres de 140 et 160mm pour la route. Il est courant d’utiliser un disque de 160mm à l’avant et un 140mm à l’arrière.
Pour autant, Sram préconise l’utilisation d’un disque de 160mm à l’arrière pour une meilleure dissipation de la chaleur. Pour Sram, le disque 140mm est compatible avec les gabarits légers et pour le Cyclocross.
Du côté de chez Shimano, un gros effort de R&D a été effectué dans l’objectif d’améliorer la dissipation de la chaleur produite par le freinage. Les disques Shimano évacuent la chaleur grâce à la technologie Ice Tech Freeza : des ailettes en aluminium (dissipant mieux la chaleur que l’acier) depuis la surface de freinage vers le centre du moyeu. Il en résulte une réduction de 50° de la température lors des freinages ainsi qu’une durée de vie des plaquettes supérieure de 20%. De ce fait, Shimano recommande ses disques en 140mm de diamètre à l’arrière et même à l’avant pour les gabarits légers.
 
Plaquettes de freins :
Comme en VTT, le choix peut se porter sur différentes garnitures : organique, semi-métallique, métallique.
Garniture organique, également appelée résine : les plaquettes freinent fort même à froid dès le premier coup de frein (une fois rodées). Elles sont particulièrement silencieuses et performantes. Elles s’usent plus rapidement que les autres et résistent également un peu moins bien à la chauffe.
Garniture métallique : les plaquettes possèdent une longue durée de vie. Elles émettent davantage de bruit par temps humide. Elles restent moins performantes que les plaquettes organiques. Campagnolo et Sram vont même jusqu’à les déconseiller pour le vélo de route.
Garniture semi-métallique : il s’agit d’un mélange des deux types de garnitures organique et métallique. Certaines marques de plaquettes proposent ce type de garniture qui peut combiner plusieurs avantages selon sa composition.
Le support de la plaquette est parfois négligé, il joue pourtant un rôle important dans l’évacuation de la chaleur produite au moment du freinage. Souvent en acier, on retrouve également des supports en aluminium plus efficaces. Chez Shimano on retrouve la technologie Ice-tech : une ailette en aluminium sur le dessus de la plaquette toujours dans le but d’évacuer la chaleur produite.
Les plaquettes Shimano Ice-tech avec garniture aluminium représentent un excellent choix pour de nombreux utilisateurs, combinant efficacité maximale au freinage et bonne évacuation de la chaleur.
 
 
Groupes disponibles :
 
L’offre est désormais vaste et permet à tout type de pratiquant de trouver son bonheur.
Chez Shimano, l’option disque est disponible du groupe Tiagra au groupe Dura-Ace, en passant par les groupes de gamme intermédiaire 105 et Ultegra. Les manettes Ultegra et le Dura Ace possèdent la technologie Free Stroke ayant déjà fait ses preuves sur les leviers VTT, permettant de régler l’attaque des plaquettes. Shimano a pris le parti de l’hydraulique en se concentrant à 100% sur cette technologie.
 


 

En freinage disque hydraulique avec une transmission à câble, le choix se porte sur les groupes suivant : les Dura Ace R9100, les Ultegra R8000 et Ultegra 6800, le 105 R7000 et 105 5800 ainsi que le Tiagra 4700 qui fait office d’entrée de gamme pour le route à disque.
L’option disque est également disponible avec la transmission Di2 sur les groupes Dura Ace R9170, Ultegra R8070 et Ultegra 6870.
 


 

Pour les triathlètes et les vélos de contre-la-montre, il faut se tourner vers les manettes Dura Ace R9180.
Chez Sram, l’offre est également bien étoffée en ce qui concerne le freinage hydraulique. Il existe 3 technologies chez Sram sur ce segment.
 

 
La plateforme Hydro R que l’on retrouve sur la majorité de la gamme : Red, Force 22, Rival 22, Apex 1 en 11 vitesses ainsi que sur le groupe S700 en 10 vitesses. Il est possible de régler la garde des leviers sur les manettes Hydro R.
 

 
La plateforme Hydro HC est disponible à ce jour uniquement sur le groupe Sram Red etap HRD (transmission électronique). Il s’agit du système haut de gamme chez Sram, permettant le réglage de la garde des leviers ainsi que du contact ainsi que le réglage du point de contact au niveau de l’étrier (technologie nommée Contact Point Adjustment).
 

 
Pour le triathlon et le contre-la-montre, Sram propose les freins S-900 Aero HRD.
Campagnolo, l’autre marque phare sur le secteur des transmissions a également emboîté le pas du disque sur route.
La gamme à transmission mécanique / freinage hydraulique s’étend du Super Record et Record en 12 vitesses au Chorus et Potenza 11.
Les groupes Super Record EPS et Record EPS 11 vitesses à transmission électrique possèdent sont également disponible en freinage à disque hydraulique.
 


 
Si les manettes diffèrent selon les groupes, les étriers des freins à disques Campagnolo sont identiques sur toute la gamme.
TRP est la 4ème marque à proposer différents produits.
 

 

Le Hylex RS est unique en son genre puisqu’il s’agit d’un frein à disque hydraulique avec des leviers type route pour transmission singlespeed. TRP offre la possibilité d’installer des boutons sur les leviers pour fonctionner avec une transmission Shimano Di2.
Hy-road est un étrier mécano hydraulique. La manette actionne l’étrier hydraulique par un câble de frein classique.
 


 

Les étriers Spyre et Spyre SLC constituent une excellente option pour un freinage à disque à câble mécanique.
Enfin, comme Sram et Shimano, TRP propose une solution pour le triathlon et le contre-la-montre avec le frein hydraulique HD-T910.
D’autres marques proposent des produits intéressants :
 


 

Rotor avec son groupe Uno : une transmission fonctionnant à l’hydraulique ainsi qu’un freinage hydraulique en partenariat avec Magura, la marque Allemande spécialiste. Pour la version disque, Rotor utilise l’étrier haut de gamme MT8 de Magura.
 


 

La firme Anglaise Hope a conçu un étrier dédié, nommé RX4. Il est doté de 4 pistons et décliné en 6 couleurs ainsi qu’en différentes versions compatibles avec leviers Sram ou Shimano ainsi que Postmount ou Flatmount.

 
 

Conclusion :
 

On peut dire qu’aujourd’hui le marché du vélo de route à disque est en pleine expansion. L’offre au niveau des composants est désormais conséquente avec de nombreuses alternatives pour le consommateur. Les éléments de freinage ont été adaptés à la pratique route suite aux premières expériences qui ont montré une chauffe plus importante qu’en VTT du fait des vitesses plus élevées et des freinages plus longs mais aussi dû à l’utilisation de disque très (trop parfois ?) petits. A l’utilisation, les freins à disques se montrent plus confortables et plus prévisibles que les freins à patins. Les fabricants de vélos et de composants travaillent fort sur ce segment où l’on s’attend à voir arriver d’autres produits innovants visant à améliorer encore le freinage à disque en vélo de route. Il y a fort à parier que de plus en plus de cyclistes en seront équipés à l’avenir bien que les freins à patins séduisent toujours davantage de pratiquants à l’heure actuelle.

 
 
 

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LE / LES COMMENTAIRES

  1. Le Leuliet

    Selon moi pour absorber la puissance de freinage les pneus de 28 sont indispensables . Sans cela gros blocages assurés . Autres aspects de ces gros pneus , l effet de pompage et le poids en périphérie de la roue qui viennent nuire à la performance surtout sur les montées . Les systèmes a patins sont très puissant et avec des pneus de 25 nous obtenons de bonnes performances de freinages , un poids raisonnable , et un ensemble efficace sur tout les terrains . Sur l aspect financier nous sommes gagnants aussi pour la maintenance vraiment plus simple .

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