Conseils pour résoudre le déséquilibre des freins

Aug 17, 2023

Ce qui suit a été publié dans le CCJ's Air Brake Book, 11e édition, parrainé par SilverbackHD. Le manuel de freins à air du CCJ est une ressource complémentaire de l'industrie, grâce à notre partenariat avec SilverbackHD, le Technology and Maintenance Council et la Commercial Vehicle Safety Alliance. Vous pouvez télécharger l'intégralité du livre sur les freins à air ici.

Un système de freinage équilibré est un système dans lequel tous les freins du véhicule s'appliquent et se relâchent à peu près au même moment, chaque frein développant la force de freinage appropriée pour sa charge respective.

En visualisant ce concept, il n'est pas difficile d'imaginer les problèmes de sécurité et d'entretien que des freins déséquilibrés peuvent causer pour un véhicule utilitaire.

Si un tracteur, par exemple, freine plus agressivement que la remorque qu'il tracte, une usure inégale des freins sera la conséquence la plus évidente, car les garnitures des freins les plus sollicités s'useront plus rapidement que les freins qui ne font pas leur juste part du travail. Pire encore, cette condition pourrait entraîner le choc d'une remorque contre le tracteur qui freine, une mise en portefeuille ou des arrêts de panique involontaires lorsque les freins se bloquent.

La fréquence des situations de déséquilibre des freins a quelque peu diminué grâce à une technologie de freinage améliorée. Les systèmes de freinage d'aujourd'hui sont composés d'une myriade de composants qui doivent tous fonctionner correctement et dans le bon ordre pour garantir un arrêt sûr et efficace. Si un seul de ces composants ne fonctionne pas, le système de freinage du véhicule commencera à s'appliquer de manière non synchronisée.

Le déséquilibre des freins est un signe avant-coureur qu'un système de freinage ne fonctionne pas comme il est censé le faire. Le déséquilibre de couple, le déséquilibre de pression et les différentes tailles de pneus sont tous des problèmes courants qui peuvent entraîner un problème de déséquilibre des freins.

Chacune de ces circonstances peut être encore compliquée par les températures extrêmes sous lesquelles les freins de base fonctionnent. Pour de nombreux techniciens, rechercher la source d'un problème de déséquilibre des freins peut être comme un enquêteur médico-légal essayant de comprendre une scène de crime. De nombreuses possibilités doivent être examinées et écartées avant que le coupable ne soit identifié.

Lors de l'examen des causes de déséquilibre des freins, il convient de noter que les distances d'arrêt sur un véhicule équipé de freins à tambour augmenteront lorsque tous les freins d'un véhicule combiné lourdement chargé sont froids mais mal réglés.

Lorsque ces freins mal réglés deviennent chauds, leurs tambours se dilatent naturellement, provoquant la décoloration des garnitures et l'augmentation de la course du cylindre de frein. Dans ces cas, le véhicule peut prendre jusqu'à 75 % de distance en plus pour s'arrêter complètement. Les régleurs de jeu automatiques sont censés lutter contre ce problème, mais ne répondent pas toujours correctement en raison de pièces usées.

L'un des scénarios de déséquilibre de freinage les plus courants est causé par un déséquilibre de couple - un manque de matériau de friction uniforme entrant en contact avec le tambour ou le rotor de frein du véhicule.

C'est du bon sens : un patin ou une plaquette de frein avec un matériau de friction plus épais s'engagera plus tôt et plus agressivement qu'un patin ou une plaquette sur une autre extrémité de roue avec une couche de matériau plus mince.

"Même l'usure des patins ou des plaquettes signifie des freins équilibrés", a déclaré Keith Roth, vice-président des opérations pour SilverbackHD. "Une usure inégale signifie des freins déséquilibrés."

D'autres facteurs peuvent également dégrader le pouvoir d'arrêt du matériau de friction. Ceux-ci incluent l'huile ou la graisse sur la plaquette ou la chaussure, le matériau de friction émaillé, les tambours ou rotors polis ou les garnitures et plaquettes avec des capacités de friction mixtes sur une ou plusieurs roues.

Des tambours ou des rotors non conformes aux spécifications, des freins mal réglés, des chambres de frein de tailles différentes, des régleurs de frein automatiques mal installés, des capteurs de roue de frein antiblocage inopérants ou mal réglés et un poids nominal brut du véhicule par essieu incorrectement spécifié peuvent également causer des problèmes de déséquilibre des freins.

Les différences entre les doublures sont plus susceptibles de se faufiler comme une mauvaise surprise lorsque vous vous y attendez le moins. En effet, les caractéristiques de frottement, de décoloration et de récupération des garnitures à différentes températures peuvent varier considérablement.

Au début des revêtements sans amiante, certains matériaux de friction gonflaient excessivement lorsqu'ils étaient exposés à des températures élevées. Pour cette raison, les garnitures gonflées faisaient souvent glisser les freins bien ajustés après le relâchement de la pédale. Cependant, une fois la doublure refroidie, on ne pouvait pas toujours compter sur elle pour revenir à ses dimensions antérieures. Dans les cas extrêmes, cette croissance permanente de la doublure exigeait que les jeux soient retirés avant que les freins puissent être relâchés.

D'autres problèmes de déséquilibre induits par le frottement subsistent. Des codes de tranche, par exemple, qui permettent d'identifier facilement l'agressivité d'un revêtement.

Mais les marquages ​​​​de code de bord s'usent souvent à mesure que le matériau de friction s'use pendant le processus de freinage. Ce n'est pas une grande perte, cependant, car même dans le même code de bord, le frottement peut varier jusqu'à 40 %.

Pour maintenir un certain degré de cohérence, spécifiez toujours la même marque et le même type de revêtement sur les tracteurs et les remorques, et utilisez le même matériau pour le regarnissage. Un bon guide est la "Classification des garnitures de frein du marché secondaire" RP 628C de TMC, qui fournit une liste en constante évolution de différentes marques et types de garnitures conformes à la norme FMVSS-121 et de leurs couples de serrage.

Même si les tracteurs et les remorques sont initialement bien assortis, l'équilibre du couple peut se dégrader avec le temps. Le matériau de friction peut être contaminé par des joints d'huile de roue non étanches et mal installés ou par un graissage mal avisé et trop généreux de l'ensemble came sur les freins à tambour.

Les joints d'huile qui fuient sur les nouveaux équipements exigent une vérification ponctuelle des autres unités du tracteur ou de la remorque, car des erreurs de chaîne de montage pourraient en être responsables. Des joints qui fuient sur des véhicules et des équipements plus anciens pourraient indiquer la nécessité de spécifier des joints de meilleure qualité ou de recycler les techniciens dans les procédures de lubrification appropriées. Une autre option consiste à envisager de spécifier des concentrateurs « unitisés » (scellés) sur les nouveaux équipements.

Au fil du temps, les tambours de frein peuvent devenir profondément rayés ou en forme de cloche, et les disques de frein à disque peuvent devenir "incurvés" et empêcher même le contact avec le matériau de friction sur une ou plusieurs roues. Ne supposez jamais non plus que des tambours neufs ou de remplacement sont automatiquement prêts à l'emploi. Ils peuvent provenir du fabricant avec des défauts, comme être évasés ou excentriques, nécessitant qu'ils soient tournés dans un tour. Dans certains cas, le meulage du rayon des garnitures peut être nécessaire pour un bon ajustement. Bien qu'une légère vérification par la chaleur soit acceptable, tout tambour ou rotor présentant des fissures profondes doit être mis au rebut.

N'oubliez pas que les ressorts de rappel des sabots de frein peuvent s'étirer ou même se casser avec le temps. C'est pourquoi c'est une bonne idée de remplacer les ressorts chaque fois que les freins sont regarnis, même s'ils ont l'air en bon état. La même règle devrait s'appliquer aux rouleaux devenus plats.

Les cames en S peuvent s'user au point que le couple de freinage est également gravement affecté. De même, les arbres à cames usés et leurs cannelures et bagues peuvent également dégrader les performances d'arrêt. Portez une attention particulière à l'état de la bague, car elle est responsable du centrage de l'ensemble came et sabot dans le tambour. Tout comme les ressorts, les bagues doivent être remplacées à chaque fois que les freins sont regarnis.

Plus d'une goupille d'ancrage a été retirée au fil des ans à la chaleur et au marteau. Mais cela peut déformer l'araignée et les araignées pliées dégradent le contact doublure-tambour. N'utilisez que des coups légers ou, mieux encore, utilisez des extracteurs spécialement conçus pour retirer les goupilles d'ancrage lors de l'entretien des freins.

Les étriers de frein à disque coulissants peuvent se gripper, provoquant une usure accélérée de la plaquette de frein à disque interne. Pour lutter contre ce problème, assurez-vous que les goupilles d'étrier et les surfaces de glissement sont correctement lubrifiées pour assurer le bon fonctionnement de l'étrier de disque. L'accumulation de gomme et de carbone provenant de l'air contaminé par de l'huile et de l'eau peut, avec le temps, obstruer les vannes et les faire ralentir ou tomber en panne. Il existe un moyen simple d'éviter cette maladie : assurez-vous que les réservoirs d'air sont vidangés régulièrement et spécifiez un sécheur d'air si vous n'en utilisez pas déjà un.

La mise à niveau de chambres de frein ou de régleurs de jeu de la mauvaise taille modifiera les performances et la compatibilité.

Le mélange de deux marques de régleurs de jeu automatiques sur le même essieu n'est pas non plus recommandé car ils ne fonctionneront pas de manière identique et créeront une usure inégale des freins. Et bien qu'il s'agisse de composants très fiables, les régleurs de jeu automatiques peuvent mal fonctionner ou s'user avec le temps. Lubrifiez-les correctement et mesurez la course excessive de la tige de poussée lorsque les freins sont appliqués. L'inspection de l'ensemble à la recherche de trous excessivement usés dans le jaune et le régleur de jeu, d'axes de chape usés et d'un jeu général devrait également être une procédure d'entretien standard.

Pour garantir des performances correctes, les ABA doivent être montés à l'angle correct, tel que déterminé par l'utilisation de gabarits d'installation qui varient selon l'application et la marque. Dans le monde réel, cependant, l'angle de montage peut être compromis par des problèmes de dégagement rencontrés par l'OEM. Pour cette raison, le jeu doit être vérifié avant de modifier la position de montage.

Les pneus à profil bas peuvent vous faire économiser de l'argent à la pompe à carburant, mais le fait de ne pas faire correspondre les pneus à profil bas sur un tracteur et une remorque peut entraîner des problèmes de compatibilité des freins. Et monter des pneus en deuxième monte sans reconfigurer le système de freinage du véhicule est une erreur.

Un véhicule ou un tracteur équipé de pneus à profil bas dont le rayon est inférieur de 18 % à celui des pneus d'origine peut entraîner un freinage excessif du véhicule. En fait, une réduction de 18 % du rayon de roulement peut entraîner une augmentation de 18 % de la force de freinage, entraînant le blocage des remorques peu chargées non équipées d'ABS au cours d'un freinage normal.

Et parce que les pneus plus petits tournent plus vite à une vitesse de route donnée, les garnitures engageront les tambours à un régime plus élevé et chaufferont plus, en particulier lors du freinage dans les descentes. Si vous souhaitez spécifier des pneus à profil bas, envisagez de spécifier la chambre la plus petite suivante sur le véhicule, ce qui réduira le couple d'environ 20 %. Et passer à une garniture moins agressive - ou, avec l'approbation de l'ingénierie, placer une sorte de modificateur de pression dans le système - aidera également à résoudre un problème de freinage excessif.

Une surchauffe constante, une usure localisée due à un manque de contact uniforme avec le matériau de friction ou une exposition à un matériau abrasif peuvent tous endommager les tambours et les rotors. Inspectez toujours les rotors et les tambours pendant les travaux de regarnissage. Toutes les surfaces de friction avec une finition miroir doivent être rugueuses avec une toile émeri de grain 80 et, si elles sont accompagnées d'un vitrage sur les chaussures ou les coussinets, doivent déclencher la recherche d'un matériau de friction plus approprié.

Les matériaux abrasifs étrangers peuvent également causer une usure excessive le long des bords de la zone de contact avec la garniture de la remorque ou dans les zones coïncidant avec les trous des rivets de la garniture. Si cela se produit, retirez le pare-poussière inférieur (le cas échéant) pour fournir une sortie aux corps étrangers. Lors de la vérification d'une usure excessive d'un tambour, son diamètre intérieur ne doit pas dépasser 0,12 pouce de plus que la spécification d'origine.

Lors du resurfaçage des tambours, l'ID fini ne doit pas dépasser 0,08 pouce au-delà des spécifications d'origine, et le faux-rond ne doit pas dépasser 0,01 pouce. Il en va de même pour les disques de frein à disque. Lors de la vérification de l'épaisseur du rotor, ils ne doivent pas être inférieurs de plus de 0,12 pouce aux spécifications d'origine et ne pas resurfacer plus de 0,08 pouce de moins que les spécifications d'origine. Le voile latéral ne doit pas dépasser 0,01 pouce. Dans tous les cas, il est important de suivre les exigences de tournage et de finition de chaque fabricant.

Un déséquilibre pneumatique (ou de pression d'air) se produit lorsque le système d'air d'un semi-remorque fournit une pression d'air incorrecte aux chambres de frein du véhicule. Cela est souvent causé par des vannes relais mal spécifiées ou défectueuses, bien que les vannes à dégagement rapide puissent également perturber l'équilibre de la pression d'air. Les autres causes courantes de déséquilibre de la pression d'air comprennent les fuites d'air, la contamination du système d'air, une soupape de limitation d'essieu avant et une utilisation excessive de la soupape de commande manuelle de la remorque. (Reportez-vous à SAE J1505 et 1860 pour plus d'informations.)

Un déséquilibre de synchronisation se produit lorsque certains freins reçoivent de l'air plus rapidement que d'autres. Les causes courantes incluent des lignes de commande surdimensionnées (trouvées sur les remorques d'avant 1991), qui empêchent l'application des freins ; mauvaise conception de la plomberie ou mauvaise installation ; et non-utilisation de soupapes de surpression, le cas échéant.

La plupart des fabricants disent que le maintien d'un bon équilibre pneumatique est crucial pour améliorer la réponse des freins. L'équilibre pneumatique idéal est atteint lorsque l'air fourni à chaque essieu ne varie pas de plus de 2 psi lors d'une application de 10 à 40 psi. Une exception à cette règle serait l'accouplement malavisé d'un tracteur équipé d'une came en S avec une remorque à frein à coin. Étant donné que les freins à coin ont des chambres plus petites et nécessitent plus de psi que les cames en S pour que les garnitures entrent en contact avec le tambour, la remorque freinée par coin nécessiterait une pression d'air plus élevée que le tracteur pour un freinage équilibré lors des applications à basse pression.

Les ingénieurs du système de freinage disent qu'environ 95 % du freinage implique des pressions d'application pour les applications de transport de ligne inférieures à 20 psi, et environ 84 % du freinage est effectué à des pressions d'application de 15 psi ou moins.

Lorsque la norme fédérale de sécurité des véhicules automobiles 121 est entrée en vigueur en 1975, elle exigeait que les remorques soient compatibles avec un simulateur de tracteur délivrant une énorme bouffée d'air. Pour répondre aux exigences de synchronisation, les remorques avaient besoin de lignes de contrôle de 1⁄2 pouces OD (3⁄8 pouces ID) au lieu des lignes de 3⁄8 pouces OD (1⁄4 pouces ID). Mais pendant les procédures de freinage normales, un tracteur ne fournit pas assez d'air pour remplir la ligne de commande surdimensionnée d'une remorque. En conséquence, le freinage de la remorque est retardé et le problème est amplifié sur les combinaisons à plusieurs remorques.

Dans certains cas, cette livraison d'air retardée donne aux conducteurs un bruit sourd perceptible par derrière lorsque la remorque pousse l'unité motrice vers l'avant. Dans les cas extrêmes, cette bosse peut rapidement devenir une poussée à part entière lors d'un freinage dans des conditions glissantes ou dans une courbe, entraînant un jackknife.

Cherchant à éliminer le retard, la National Highway Traffic Safety Administration a modifié le simulateur de tracteur et modifié les durées maximales d'application / de libération pour les remorques construites le 3 mai 1991 ou après, et a spécifié les délais de livraison d'air pour les gladhands de ligne de contrôle à l'arrière des tracteurs, remorques et chariots construits le 3 mai 1991 ou après, et devrait, théoriquement, être un événement rare aujourd'hui.

Mais si vous travaillez avec des tracteurs et des remorques plus anciens, les chocs de la remorque peuvent être éliminés en installant une ligne de commande plus petite sur la remorque et en apportant des modifications au tracteur qui accéléreraient le calage de la main. Cela permet aux freins de la remorque de s'appliquer plus rapidement lors des applications de freinage normales sans aucune dégradation de la distance d'arrêt lors des arrêts de panique.

À l'inverse, si les freins d'un tracteur font la majeure partie du travail, un véhicule combiné ne peut pas ralentir rapidement sans que le conducteur n'exerce une forte pression sur la pédale de frein.

Et tandis que l'ABS empêche les roues surfreinées de se bloquer, il ne remplace pas un système de freinage correctement équilibré. Le freinage à haute pression soutenu d'un tracteur équipé de l'ABS n'est pas conseillé car une remorque non équipée de l'ABS (ou une avec un ABS non fonctionnel) peut recevoir suffisamment d'air pour verrouiller ses freins, ce qui peut la faire sortir de sa voie de circulation. Pire encore, un tracteur dont l'ABS ne fonctionne pas est susceptible de se mettre en portefeuille lors d'un freinage complet et soutenu. Pour ces raisons, la NHTSA conseille aux conducteurs de ne pas modifier leurs habitudes de freinage normales lorsqu'ils conduisent des véhicules combinés équipés de l'ABS.

Les freins à disque pneumatiques offrent un freinage plus efficace sur les tracteurs, ce qui pourrait poser problème lorsqu'ils sont associés à des remorques encore équipées de freins à tambour. Les freins à tambour de remorque ont tendance à se décolorer plus rapidement lorsqu'ils sont associés à des freins à disque pneumatiques de tracteur. En conséquence, les freins du tracteur travaillent plus fort pour ralentir la plate-forme, ce qui entraîne des freins déséquilibrés.

La clé pour résoudre ce déséquilibre à haute pression réside dans la pression d'ouverture de la remorque. La pression d'ouverture, exprimée en psi, est l'air nécessaire pour forcer une vanne à s'ouvrir lorsque les freins à air sont appliqués. Certains tracteurs tirent rapidement de l'air vers leurs propres freins avant de le transmettre à la ou aux remorques derrière eux. Mais certaines remorques résistent à l'air d'un tracteur parce qu'elles ont une valve relais réglée avec une pression d'ouverture relativement élevée.

En règle générale, le caractère de la soupape, y compris la pression d'ouverture, a un effet minimal sur le freinage à haute pression et influence principalement le freinage à basse pression et l'usure.

N'oubliez pas que la mise à niveau de vannes d'air remises à neuf ou de rechange peut détruire l'équilibre pneumatique car la pression d'ouverture des relais ou des vannes à dégagement rapide équipées de ressorts de rechange peut varier considérablement. Ce n'est pas parce qu'une soupape "a l'air bien" ou "s'adaptera" qu'elle constitue un remplacement approprié pour l'équipement d'origine. Même lorsque des vannes de la même marque et du même modèle sont utilisées en remplacement, les pressions de fissure et les différentiels de pression peuvent varier en raison des différences de taille d'alésage et de tolérances de fabrication. (Reportez-vous à SAE 1860 pour plus d'informations.)

Un problème final mais relativement simple causant un déséquilibre des freins est un tracteur avec des essieux qui ont été surspécifiés pour les charges qu'il transporte. Certaines flottes le font pour augmenter la valeur de revente du tracteur ou pour prolonger la durée de vie des essieux en utilisant des engrenages et des roulements plus grands. Mais les aspects de sécurité l'emportent de loin sur les gains de charge utile ou de durabilité, car le tracteur freinera toujours excessivement si la charge par essieu est nettement inférieure à sa capacité nominale. La même règle s'applique aux remorques avec des essieux surspécifiés. Cela peut entraîner des problèmes de compatibilité, d'usure et d'entretien.

Une option pour résoudre un tracteur ou une remorque surspécifié est de passer à des garnitures de frein moins agressives. Une autre option (pas toujours possible) consiste à fixer les tiges de poussée de la chambre à un autre trou de régleur de jeu, réduisant ainsi la force de freinage. Gardez à l'esprit, cependant, que l'espacement entre les trous du régleur de jeu varie selon la marque. Il est sage de demander à l'OEM de votre véhicule ou au fournisseur de composants de freinage des conseils techniques avant d'apporter des modifications.

C'est également une bonne idée d'effectuer un test sur site de couple de freinage et d'équilibre avant d'apporter des modifications à l'ensemble de la flotte. Une procédure appropriée est proposée par la pratique recommandée (RP) 613 "Procédure d'essai d'équilibre de couple du système de freinage", qui est proposée par le Technology and Maintenance Council des American Trucking Associations.