Explication détaillée des types et caractéristiques courants des plaquettes de frein

La classification des plaquettes de frein repose principalement sur deux dimensions principales : la méthode de freinage adaptée et le matériau de friction du noyau. Différents types de plaquettes de frein présentent des différences significatives dans la conception structurelle, les performances et les scénarios d'application, qui affectent directement l'effet de freinage, le confort et la durée de vie du véhicule. Ce qui suit est une analyse détaillée de ces deux dimensions de classification :​

I. Classification par méthode de freinage adaptée​

Les systèmes de freinage automobile sont principalement divisés en deux types : le « freinage à disque » et le « freinage à tambour ». Les plaquettes de frein correspondantes sont également divisées en plaquettes de frein à disque et plaquettes de frein à tambour. Ces deux types sont conçus pour répondre à des besoins de freinage différents en termes de structure et de performances.​

(I) Plaquettes de frein à disque​

1. Caractéristiques structurelles​

Composition du noyau : composé de deux blocs de friction indépendants, installés à l'intérieur de l'étrier de frein. L'arrière de chaque bloc de friction est fixé à une plaque de support métallique (pour améliorer la résistance structurelle).​

Coordination de travail : lors du freinage, le piston à l'intérieur de l'étrier de frein est poussé par la pression hydraulique, pressant fermement les blocs de friction des deux côtés contre le disque de frein rotatif (exposé à l'extérieur de la roue, visible à l'œil nu), et le freinage est obtenu grâce à une friction de type « serrage -.​

Conception auxiliaire : le disque de frein est exposé et principalement équipé de rainures de ventilation/trous de dissipation thermique pour une dissipation rapide de la chaleur ; la surface des blocs de friction de certains-modèles haut de gamme est rainurée ou chanfreinée pour réduire la poussière et le bruit lors du freinage.​

2. Avantages en termes de performances​

Réponse de freinage rapide : la zone de contact entre les blocs de friction et le disque de frein est uniforme et le flux d'air est fort lorsque le disque de frein tourne, ce qui peut rapidement augmenter la force de freinage. Le retour de « réponse instantanée » lors d’un freinage d’urgence est plus évident.​

Bonne résistance à la décoloration : dans des environnements à température élevée-(comme une conduite en descente continue ou un freinage d'urgence à grande vitesse-), l'efficacité de dissipation thermique du disque de frein peut efficacement empêcher le matériau de friction de se briser en raison d'une surchauffe, et la plage d'atténuation de la force de freinage est petite (généralement inférieure à 15 %).​

Entretien pratique : le disque de frein et les blocs de friction sont exposés, de sorte que l'état d'usure peut être directement observé à travers l'espace de la roue, et il n'est pas nécessaire de démonter le moyeu de roue pour déterminer si un remplacement est nécessaire.​

3. Scénarios d'application​

Adaptation principale : plus de 90 % des voitures particulières (berlines, SUV, monospaces), en particulier les modèles de milieu-à-haut de gamme-et les voitures de sport hautes-performances (telles que la BMW Série 3, la Porsche 911).​

Besoins particuliers : véhicules utilitaires légers (tels que les camionnettes, les micro-fourgonnettes) qui nécessitent une stabilité de freinage élevée, et les véhicules qui roulent souvent sur des routes de montagne ou des autoroutes.​

(II) Plaquettes de frein à tambour​

1. Caractéristiques structurelles​

Composition de base : composée d'une paire de mâchoires de frein en forme d'arc- (matériau de friction fixé à un cadre de chaussure métallique), installées à l'intérieur du tambour de frein fermé (le tambour de frein tourne de manière synchrone avec la roue).​

Coordination de travail : lors du freinage, le piston du cylindre de roue pousse les mâchoires de frein pour qu'elles « se dilatent » vers l'extérieur, ce qui permet au matériau de friction de s'adapter étroitement à la paroi interne du tambour de frein, et la force de freinage est générée par une friction de type « expansion-".​

Conception auxiliaire : la structure fermée du tambour de frein est sujette à l'accumulation de poussière, c'est pourquoi certains modèles sont équipés de cache-poussière sur les freins à tambour ; la zone de contact entre les mâchoires de frein et le tambour de frein est plus grande, ce qui convient à la transmission d'un couple important.​

2. Avantages en termes de performances​

Couple de freinage important : la zone de contact entre les mâchoires de frein en forme d'arc-et le tambour de frein est 30 à 50 % plus grande que celle des plaquettes de frein à disque, ce qui peut fournir une force de freinage plus forte dans des scénarios de -vitesse et de charge lourde- (par exemple lorsqu'un camion descend une pente avec une charge complète).​

Coût inférieur : structure simple, faible difficulté dans le processus de production, moins de consommation de matières premières et le prix est 20 % à 40 % inférieur à celui des plaquettes de frein à disque de même spécification.​

Bonne résistance à la poussière : le tambour de frein fermé peut réduire l'érosion des matériaux de friction par le sable, la boue et l'eau de pluie, ce qui le rend adapté à une utilisation dans des conditions routières difficiles avec de la boue et de la poussière.​

3. Scénarios d'application​

Adaptation principale : véhicules utilitaires moyens et lourds-(tels que les camions, les bus, les camions de fumier) et-voitures particulières bas de gamme sensibles au coût (telles que certaines micro-voitures,-fourgonnettes à l'ancienne).​

Besoins spéciaux : motos (en particulier les motos de croisière, les motos lourdes-) et certains véhicules d'ingénierie (tels que les chariots élévateurs et les tracteurs).​

II. Classification par matériau de friction de base​

Le matériau de friction est le noyau qui détermine les performances des plaquettes de frein. Différentes formules de matériaux affectent directement la résistance à l'usure, la résistance aux températures élevées et le confort de freinage. Ils sont principalement divisés en quatre catégories : organiques, semi-métalliques, céramiques et NAO (non-amiante organique).​

(I) Plaquettes de frein organiques​

1. Composition du matériau​

Composants de base : Avec des fibres organiques (fibres de verre, fibres d'aramide, fibres de lin) comme structure de renforcement, de la résine phénolique comme liant et des modificateurs de friction tels que le graphite et les sulfures ajoutés (teneur en métal < 5 %).​

Caractéristiques environnementales : Ne contient pas de substances nocives telles que l'amiante et les métaux lourds, et présente de faibles émissions de composés organiques volatils (COV) pendant le processus de production.​

2. Caractéristiques de performances​

Avantages :​

Faible bruit de freinage : le matériau de friction est relativement doux et la « sensation d'impact » au contact du disque de frein est faible. Le bruit lors du freinage quotidien est inférieur à 50 décibels (semblable au son d'une conversation normale).​

Protection du disque de frein : faible taux d'usure du disque de frein, ce qui peut prolonger la durée de vie du disque de frein (30 % à 50 % de moins que celui des plaquettes de frein semi-métalliques).​

Bonnes performances à basse-température : dans la plage de température basse-de -20 degrés à 150 degrés, le coefficient de friction est stable (0,35 à 0,45), adapté aux déplacements urbains sur de courtes distances (démarrages et arrêts fréquents).​

Inconvénients :​

Mauvaise résistance aux températures élevées : lorsque la température dépasse 200 degrés, le coefficient de friction diminue de 20 à 30 % et un « évanouissement des freins » est susceptible de se produire (comme un freinage d'urgence continu à grande vitesse).​

Faible résistance à l'usure : la durée de vie en conduite normale n'est que de 30 000 à 50 000 kilomètres, soit 40 à 60 % plus courte que celle des plaquettes de frein en céramique.​

3. Scénarios d'application​

Modèles adaptés : voitures particulières ordinaires pour les déplacements urbains (telles que Toyota Corolla, Volkswagen Lavida), en particulier pour les femmes propriétaires de voitures et les propriétaires de voitures novices (sensibles au bruit).​

Scénarios de conduite : conduite principalement sur des routes urbaines, avec un kilométrage annuel < 10 000 kilomètres et aucune habitude de conduite agressive (peu de freins d'urgence, peu de conduite à grande vitesse-).​

(II) Plaquettes de frein semi-métalliques​

1. Composition du matériau​

Composants de base : Avec des fibres métalliques (fibres d'acier, fibres de cuivre, fibres de fer) comme principal matériau de renforcement (teneur en métal 30 % ~ 60 %), de la poudre céramique et du graphite comme modificateurs de friction, et de la résine phénolique toujours utilisée comme liant.​

Caractéristiques structurelles : Les fibres métalliques sont entrelacées pour former un « cadre rigide », qui améliore la résistance et la conductivité thermique des plaquettes de frein.​

2. Caractéristiques de performances​

Avantages :​

Forte résistance à l'usure : la résistance à l'usure des fibres métalliques est 2 à 3 fois supérieure à celle des fibres organiques, et la durée de vie en conduite normale peut atteindre 50 000 à 70 000 kilomètres.​

Bonne résistance aux -températures élevées : dans la plage de températures moyennes et élevées-de 200 à 400 degrés, le coefficient de frottement est stable (0,4 à 0,5), adapté à la conduite à grande vitesse-et aux routes de montagne (freinage fréquent).​

Rentabilité élevée- : meilleures performances que les plaquettes de frein organiques, et leur prix ne représente que 50 à 70 % de celui des plaquettes de frein en céramique, ce qui en fait le choix courant sur le marché actuel.​

Inconvénients :​

Bruit de freinage élevé : lorsque les fibres métalliques frottent contre le disque de frein, il est facile de produire un « bruit anormal et aigu » (60 à 80 décibels, semblable au bruit de clous grattant le verre), ce qui est plus évident dans les environnements à basse température.​

Usure du disque de frein : La dureté élevée des composants métalliques entraîne un taux d'usure du disque de frein 40 à 60 % plus élevé que celui des plaquettes de frein organiques, et une utilisation à long terme-peut provoquer des "rainures" sur le disque de frein.​

3. Scénarios d'application​

Modèles adaptés : voitures particulières économiques (telles que Geely Emgrand, Changan Eado), SUV domestiques (tels que Haval H6, Changan CS75) et certains véhicules utilitaires légers (tels que Wuling Hongguang PLUS).​

Scénarios de conduite : kilométrage annuel de 10 000 à 30 000 km, combinant déplacements urbains et conduite à grande vitesse sur de longues-distances, avec un style de conduite "stable" (freins d'urgence occasionnels).​

(III) Plaquettes de frein en céramique​

1. Composition du matériau​

Composants de base : avec des fibres céramiques (céramiques d'alumine, céramiques de carbure de silicium) et des particules de céramique comme noyau, combinées à une petite quantité de fibres de cuivre (pour améliorer la conductivité thermique) et un liant de résine à haute -température (teneur en métal < 10 %).​

Caractéristiques du processus : il faut subir un traitement de « frittage à haute-température » (température de frittage de 800 degrés à 1 200 degrés) pour que les particules et les fibres de céramique s'intègrent étroitement pour former une structure à haute-densité.​

2. Caractéristiques de performances​

Avantages :​

Excellente résistance aux hautes-températures : dans la plage de températures élevées-de 400 à 600 degrés, le coefficient de friction n'a presque aucune atténuation (0,45 à 0,55), ce qui convient à une conduite agressive (telle que l'expérience sur piste, la dérive sur route de montagne).​

Faible bruit et faible poussière : le matériau céramique a une texture fine et la « résonance » lors du frottement contre le disque de frein est faible, avec un bruit inférieur à 45 décibels ; la quantité de poussière de friction est de 80 % à 90 % inférieure à celle des plaquettes de frein semi-métalliques, de sorte que le moyeu de roue n'est pas facile à salir.​

Durée de vie ultra- : la durée de vie en conduite normale peut atteindre 70 000 à 100 000 kilomètres, soit 2 à 3 fois celle des plaquettes de frein organiques ; le taux d'usure du disque de frein est faible (équivalent à celui des plaquettes de frein organiques).​

Inconvénients :​

Coût élevé : prix élevés des matières premières et processus de production complexes, et le prix est 80 % à 120 % plus élevé que celui des plaquettes de frein semi-métalliques de même spécification.​

Performances moyennes à basse-température : dans des environnements à basse-température inférieure à -20 degrés, le coefficient de friction diminuera de 10 à 15 % et la réponse du freinage est légèrement lente au stade initial du démarrage à froid.​

3. Scénarios d'application​

Modèles adaptés : voitures particulières haut de gamme (telles que Mercedes-Benz Classe E-, BMW Série 5), voitures de sport hautes-performances (telles que l'Audi RS6, Tesla Model S Plaid) et SUV de luxe ayant des exigences élevées en matière de qualité de freinage (telles que Porsche Cayenne).​

Scénarios de conduite : Conduire souvent à grande vitesse ou sur des routes de montagne, ou avoir des habitudes de conduite agressives (accélérations rapides fréquentes et freinages d'urgence), avec un kilométrage annuel de > 20 000 kilomètres.​

(IV) Plaquettes de frein NAO (plaquettes de frein organiques sans amiante)​

1. Composition du matériau​

Composants de base : Avec des fibres organiques hautes-performances (fibres d'aramide, fibres de polyester) comme matériau de renforcement, combinées à des fibres minérales et des fibres de verre (sans amiante), et des modificateurs de friction tels que le graphite et la silice ajoutés (teneur en métal < 10 %).​

Positionnement technique : il s'agit d'une « version améliorée des plaquettes de frein organiques ». En optimisant le taux de fibres et les additifs, il compense les défauts des plaquettes de frein organiques en termes de résistance à l'usure et de résistance aux températures élevées.​

2. Caractéristiques de performances​

Avantages :​

Bonne stabilité de freinage : dans la plage de température de -10 degrés à 300 degrés, le coefficient de frottement présente de petites fluctuations (0,38 ~ 0,48), ce qui répond à la fois aux déplacements à basse température-et aux besoins de freinage à vitesse moyenne-élevée.​

Excellente protection de l'environnement : totalement exempt d'amiante et la teneur en métaux lourds (plomb, mercure, cadmium) est conforme à la norme européenne RoHS, ce qui le rend adapté aux régions ayant des exigences environnementales élevées (telles que l'Europe et le Japon).​

Confort équilibré : le bruit est inférieur à 55 décibels et le taux d'usure du disque de frein est de 20 à 30 % inférieur à celui des plaquettes de frein semi-métalliques, obtenant ainsi un équilibre entre « silencieux » et « durabilité ».​

Inconvénients :​

Résistance à l'usure moyenne : la durée de vie est de 40 000 à 60 000 kilomètres, soit 30 à 40 % plus courte que celle des plaquettes de frein en céramique.​

Limite de température basse haute- : lorsque la température dépasse 350 degrés, le coefficient de friction diminue de 15 % à 25 %, ce qui ne convient pas aux scénarios de température -extrêmement élevée (comme un freinage continu sur piste).​

3. Scénarios d'application​

Modèles adaptés : voitures particulières axées sur la protection de l'environnement et le confort (comme la Honda Civic, la Nissan Sylphy) et modèles exportés vers les marchés européens et américains (devant répondre aux réglementations environnementales locales).​

Scénarios de conduite : combiner les déplacements urbains et la conduite sur de longues distances-à grande vitesse-, avec un style de conduite "doux", et avoir des exigences en matière de protection de l'environnement et de douceur de freinage (comme les voitures familiales).