les freins de vélo


Les différents freins de vélo
Les cantilever à tirage direct ou V-brakes et U-brakes

En plus des problèmes de réglage aléatoire les fabricants de vélos commençaient à trouver l'utilisation des cantilever trop contraignante. En effet, c'était difficile de prévoir le passage des gaines et des butées dont ils ont besoin, surtout sur les vtt tout suspendus qui arrivaient sur le marché. En 1996 Shimano introduisait sur le marché un nouveau frein qui résolvait ce problème. Sur un cantilever à tirage direct un coude métallique(1) amène le câble en position horizontale jusqu'au premier bras qui sert aussi de butée de gaine, le câble allant se fixer directement dans le second bras(2), éliminant le cavalier. Un petit soufflet en caoutchouc(3) limite la contamination par la poussière et l'eau. Ce frein, que Shimano appelait V-Brake, était plus puissant, mais surtout très simple à régler par presque n'importe qui. Le succès fut fulgurant, et en une saison les cantilever classiques avaient pratiquement disparu des vélos neufs. Aujourd'hui ils équipent la grande majorité des vélos de ville et vtc, ainsi que tous les vtt non équipés de freins à disque, et le terme v-brakes, à l'origine un nom propre, est passé dans le langage commun pour désigner ce type de frein, comme Frigidaire s'utilise à la place de réfrigérateur. Ces freins ont aussi leurs défauts : ce qu'ils ont gagné en puissance ils l'ont perdu en modulation, ce dosage progressif de la force de freinage. Les patins qu'ils utilisent ne sont pas très épais et se remplacent plus vite que ceux des cantilever. De plus ils doivent être placés près de la jante pour un freinage optimal, ce qui sous-entend d'avoir des roues bien dévoilées, mais aussi qu'il ne faut pas trop gonfler les pneus avant de remonter une roue, sinon les patins l'empêchent de passer. Sur certains modèles évolués de v-brakes, dits à poussée parallèle, les patins sont articulés de sorte à toujours se déplacer latéralement, réduisant l'usure et évitant le repositionnement régulier des patins. Pour enlever la roue on rapproche les deux étriers, ce qui permet de déloger le coude du petit support articulé qui sert de butée et écarter rapidement les deux étriers. Attention ! Si le coude n'est pas dans sa position correcte le freinage est inopérant, danger, surtout à l'avant ! Attention ! Sur beaucoup de v-brakes bon marché la butée articulée est en métal mou qui se déforme peu à peu sous les efforts de freinage jusqu'à ne plus jouer son rôle correctement, pouvant résulter en une panne de freinage instantanée et catastrophique ! Freins U-brakes : Ils sont également connus sous le terme AD-990, d'après le modèle populaire de Dia-Compe, qui établit d'ailleurs un standard pour les positions des pivots de U-brakes sur les cadres et les fourches. Les pivots des bras sont montés de chaque côté du cadre ou de la fourche en dessous de la jante. Les bras se croisent de la même manière que ceux des freins à tirage central. En fait, les freins U-brake et les freins à étrier et tirage central sont similaires dans le principe, les différences étant, d'une part, qu'ils ne sont pas utilisés pour les mêmes types de vélo, et d'autre part, que les U-brakes sont habituellement montés sur des pivots qui font partie du cadre ou de la fourche, tandis que les freins à tirage central utilisent un boulon qui fait office de pont. Les freins U-brake constituent le standard actuel pour les cadres et fourches de BMX freestyle. Certains vélos tout terrain en ont également été équipés au début des années 1990. Le principal avantage d'un U-brake par rapport à un cantilever ou un frein à tirage linéaire tient au fait qu'il dépasse moins du vélo latéralement. C'est particulièrement important pour les vélo de freestyle BMX ou les parties saillantes risquent d'une part d'être abîmées, et d'autre part de heurter le cycliste ou le reste du vélo.
Les freins sur jante hydrauliques

Ces freins proposés par le fabricant allemand Magura se montent sur les mêmes tasseaux que les v-brakes et les cantilever. Les étriers sont fixes, seuls les patins bougent. Une durite (tuyau de faible section) principale part du levier spécifique jusqu'à un piston derrière le patin de frein. Quand on actionne le levier de frein on augmente la pression de l'huile qu'elle contient et le piston pousse le patin contre la jante dans un mouvement rectiligne. Une durite secondaire relie les deux étriers pour équilibrer la poussée des patins. Certains diront qu'ils ont les inconvénients du freinage sur jante et de l'hydraulique, à savoir usure des jantes et tous les soucis que peuvent causer une fuite d'huile, d'autres vous diront qu'ils ont les avantages des deux systèmes : robustesse et simplicité d'entretien, puissance et modulation. Si avec l'hydraulique le risque d'un incident n'est jamais nul, en pratique ils font partie des meilleurs freins sur jantes, les seuls en fait capables de fonctionner des années durant sans réglage entre les changements de patins. Seuls les freins à tambour ou rétropédalage peuvent prétendre à la même constance de performances dans le temps. Le réglage initial des patins n'est pas aussi simple que la littérature officielle du constructeur le prétend mais une fois effectué on n'y touche pratiquement jamais. C'est facile aussi d'enlever une roue pour réparer une crevaison. L'utilisation d'arceaux rigificateurs spécifiques est recommandé car certaines fourches et cadres s'écartent facilement sous la pression hydraulique. Ces freins sont plus lourds que les autres types de freins sur jante et les arceaux n'arrangent pas les choses. Robustes, très fiables, avec une progressivité de freinage exemplaire et une durée de vie des patins exceptionnelle, les Magura ont aussi l'avantage d'utiliser de l'huile minérale qui n'attaque ni la peinture du vélo ni le tissu des sacoches. Leurs qualités destinent ces freins aux vélos de grande randonnée, et aussi aux tandems. Comme tout frein utilisant un circuit hydraulique une réparation sur le bord de la route n'est pas facile. Attention ! Comme tout circuit hydraulique une fuite amène une chute de pression et une perte de freinage pouvant aller jusqu'à le rendre totalement inopérant.


Solution des freins à disque :
Un étrier est monté sur le cadre ou la fourche du vélo proche de l'axe de la roue. Le disque est monté sur le moyeu de la roue tourne avec, et il passe entre deux plaquettes dans l'étrier, qui pressent contre lui et ralentissent sa rotation quand on actionne le levier de frein. Les plaquettes qui frottent contre les disques sont en général en métal et s'usent moins vite que les patins en caoutchouc. On peut monter de très gros pneus sans risque d'interférence avec les câbles transversaux des cantilever ou des v-brakes. Pour toutes ces raisons on trouve les freins à disques sur beaucoup de vtt. Ils équipent de plus en plus les tandems modernes qu'ils arrêtent sensiblement mieux que les freins classiques. Avec la diminution de leur poids et l'augmentation de leur fiabilité on commence à en trouver aussi sur des vélos sportifs et des vélos de cyclotourisme, où ils rendent souvent le montage/démontage des roues plus compliqué en présence de porte-bagages. Les freins à disque ont aussi des défauts. Comparés à des v-brakes il y a beaucoup plus de paramètres qui affectent leurs qualités de freinage. En pratique seuls les meilleurs d'entre eux sont plus puissants que les meilleurs v-brakes. La force de freinage s'exerçant sur le moyeu et d'un seul côté de la roue cette dernière est soumise à des torsions sévères. La jante et les rayons doivent être de bonne qualité pour une bonne durée de vie. La direction de l'effort pour arrêter la rotation de la roue agit dans le sens de pousser l'axe du moyeu hors des pattes de la fourche. Attention ! Avec un frein à disque il est très important de très bien serrer l'attache rapide sous peine de risquer un détachement de la roue avant avec des conséquences graves ! Après avoir nié le problème certains fabricants de fourche proposent désormais des modèles avec des pattes inversées pour minimiser ce risque.
Les freins à disque mécanique Comme les freins sur jante les freins à disque mécaniques utilisent un câble. Celui-ci tire sur un bras oscillant sur l'étrier, qui transforme ce mouvement de rotation en translation et pousse une plaquette mobile contre le disque. Sous l'effet de cet effort le disque est lui-même poussé contre une plaquette fixe de l'autre côté et se trouve ainsi pincé entre les deux. Les meilleurs freins à disque mécaniques ne sont pas plus puissants que les meilleurs v-brakes mais ils ont tous les avantages décrits ci-dessus, et comme les cantis ou les v-brakes ils peuvent offrir un très bonne modulation s'ils sont commandés par de bons Les leviers de freins. Leur entretien est simple grâce à l'utilisation gaines et de câbles classiques, un avantage considérable sur la route, en faisant un très bon choix pour les vélos de tourisme et les tandems (à l'avant).
Les freins à disque hydrauliques Dans un frein à disque hydraulique une durite part du levier de frein jusqu'à des pistons situés derrière les plaquettes de frein. Quand on actionne le levier de frein l'huile dans la durite pousse les pistons qui pressent les plaquettes contre le disque. La force de freinage étant donnée par la compression d'un fluide il n'y a pas de perte même sur une grande distance d'où un excellent choix pour le frein arrière d'un tandem. Les meilleurs d'entre eux sont plus puissants que les freins à disques mécaniques et les v-brakes et surtout ils offrent une meilleure modulation. Mais ils sont difficiles à réparer sur le bord de la route. De plus, en cas de fuite, l'huile qu'ils utilisent est au mieux salissante, au pire corrosive pour les autres parties du vélo. Ils ne sont donc pas très adaptés aux vélos de cyclotourisme mais sont de plus en plus utilisés dans les autres pratiques du cyclisme hors vélos de course. Attention ! Comme dans tout circuit hydraulique une fuite amène une chute de pression et une perte de freinage pouvant aller jusqu'à le rendre totalement inopérant !
Autres solutions : Les freins à tambour

Comme les freins à disque ils freinent le moyeu de la roue. Sur les modèles traditionnels deux patins surdimensionnés qui pressent contre une surface circulaire à l'intérieur du moyeu, le tambour. Mais les modèles Rollerbrake de Shimano, les meilleurs freins à tambour du marché, font appel à des rouleaux cylindriques qui, par expansion interne sous l'action du levier de frein, pressent contre une paroi intérieure du frein. Les Rollerbrake sont très puissats, au point que Shimano a volontairement limité leur puissance à l'avant pour éviter une décélération si brutale qu'elle pourrait faire passer les cyclistes au dessus du guidon. Les freins à tambour sont lourds, pas faciles à démonter, mais d'une durée de vie exceptionnelle, et puisque tout la mécanique est cachée ils sont insensibles à tous les coups et chocs qui endommageraient un disque, sans oublier qu'ils résistent à presque toutes les conditions climatiques. Ils sont donc tout indiqués pour les utilisations régulières et ingrates avec un minimum d'entretien. C'est donc sans surprise qu'on les trouve le plus souvent sur les vélos utilitaires, hollandais, vélos des postes, triporteurs. A cause de leur poids important ils sont moins utilisés sur les vélos modernes légers mais ils font un retour en force sur les vélos électriques. Parce que les tambours peuvent être surdimensionnés et bien ventilés on utilise aussi ce frein à l'arrière des tandems, non pas pour les arrêter, mais seulement pour les ralentir dans les longues descentes et éviter l'échauffement des freins principaux à l'avant. Les freins à tambour ont un petit bras métallique toujours fixé sur le côté gauche de la fourche ou en dessous de la base arrière gauche et qui sert à empêcher le moyeu de tourner sur lui-même quand on freine, ce qui peut arriver même si la roue est bien fixée au vélo étant donné les efforts importants générés par le freinage. Attention ! Quand on remonte une roue équipée d'un frein à tambour il faut bien orienter ce bras et vérifier qu'il est fixé au vélo, sinon le freinage peut être inopérant, danger, surtout à l'avant !
Les freins dans le moyeu (rétropédalage)

Techniquement parlant proches des freins à tambour, ils sont actionnés non pas avec une manette au guidon mais en pédalant en arrière. Tout le système de freinage se trouve dans le moyeu arrière. Celui-ci peut être un moyeu basique sans vitesses ou un moyeu à vitesses intégrées. Comme les freins à tambour ils ont un bras métallique extérieur à fixer sur le cadre, et leur durée de vie est exceptionnellement longue aussi. Leur avantage principal est l’absence de câble et gaine de freinage, donc encore moins d’entretien. Leur inconvénient est qu’à l’arrêt on ne peut pas repositionner les pédales pour mieux démarrer, il faut donc prendre l’habitude d’anticiper la position du pédalier avant un arrêt. C’est plus facile quand on utilise le frein avant à ce moment. Attention ! Quand on remonte une roue équipée d'un frein à rétropédalage il faut bien orienter le bras de rappel et vérifier qu'il est bien fixé sous la base arrière gauche, sinon le freinage peut être inopérant !