Freins VTT : l’astuce de conception ultra simple qui permet le recul des pistons

Quand je regarde quelques années (bon ok, beaucoup d’années) en arrière, je me rappelle m’être longtemps demandé par quel tour de magie noire les pistons de nos freins à disque hydrauliques revenaient en position dans l’étrier une fois le levier relâché. Cette question, je ne suis certainement pas le seul à me l’être posé, et je vous propose aujourd’hui un très court article sur ce sujet que j’ai récemment survolé dans les moult billets consacrés au freinage publiés les semaines passées.

 

Un étrier vu de l’intérieur, version 2


Pour faire simple, un étrier de frein VTT c’est un bloc dans lequel coulisse deux ou quatre pistons opposés deux à deux. A une extrémité de l’étrier est raccordée une durite reliée au levier, et en pressant celui-ci on pousse un fluide qui pousse à son tour les pistons vers le disque. C’est ce que l’on a déjà vu schéma à l’appui dans ma précédente explication sur les différents systèmes qui permettent de démultiplier la force exercée au niveau du levier pour qu’elle soit environ cinquante fois plus importante au niveau des pistons.

Etrier Hope E4 - pistons et joints

Jusque là, tout va bien, mais la question existentielle est la suivante : quel mécanisme permet aux pistons de se rétracter ? Ce n’est en effet ni le ressort du levier (souvent situé au niveau de la tige du piston dans le maître-cylindre) ou celui des plaquettes (permettant à ces dernières de rester positionnées contre les pistons de l’étrier), tous deux très faibles et dédiés à une autre fonction, qui s’en chargent.

Il faut pour répondre à cette question s’intéresser aux joints entre ces pistons et l’étrier, ainsi que la forme de leur logement. Les premiers ont une section carrée (à l’inverse des très courants joints toriques que l’on trouve un peu partout pour assurer l’étanchéité du système), et les seconds une cavité ou logement qui ne correspond pas tout à fait à la forme de ceux-ci et leur permet une déformation plus ou moins importante.

 

Mouvement des pistons


En général, on a tendance à penser que pour un système performant, un joint doit permettre une étanchéité parfaite avec le minimum de friction. On l’entend depuis toujours côté suspensions, les manufacturiers nous expliquent année après année qu’optimiser la sensibilité de leurs modèles passe par cette réduction de la friction, et que le ressort hélicoïdal c’est la vie notamment parce que le nombre de joints est réduit.

Pour nos pistons dans leur étrier, ce n’est pas ce que l’on cherche. Au contraire, le système s’appuie sur la friction nécessaire entre le piston et le joint pour déformer légèrement ce dernier dans son logement.

Etrier de frein - pistons et joints

Quand les pistons avancent vers le disque, le joint se déforme pour permettre cette avancée. Les pistons n’avancent donc pas réellement par rapport au joint dans cette phase, on peut dans un sens considérer que le joint agit comme un ressort.

Quand on relâche le levier, le joint qui s’était déformé “tire” vers l’intérieur de l’étrier son piston, jusqu’à être stoppé dans son logement. Cette faculté à se déformer lors de l’avancée des pistons mais, à l’inverse, à rester plus ferme lors de leur retour, est modulée par la géométrie du logement. Celui-ci possède en général un angle droit côté interne, qui bloque le joint lors du recul, et un angle plus ouvert avec un chanfrein côté externe, qui permet une plus grande déformation.

Enfin, l’ajustement de l’avancée des pistons pour compenser l’usure des plaquettes se fait également à travers ce joint. Quand le piston doit avancer plus que ne le permet la déformation de ce dernier (on le rappelle fonction notamment de la forme de son logement côté externe), il coulisse alors naturellement à travers le joint. Dans la vraie vie, ces ajustements sont minuscules, puisque l’usure de la garniture est très progressive.

 

La source de tous les maux (ou presque)


Après cette petite explication, il est facile de comprendre certains phénomènes comme l’effet ressort constaté lorsque l’on repousse des pistons dans l’étrier avant de changer des plaquettes.

Si le système est génialement simple, il souffre de problèmes courants que j’ai évoqué dans mon guide de résolution des problèmes de freinage dans la partie relative à l’avancée des pistons. Comme décrit précédemment, il s’appuie sur la friction entre le piston et le joint, qui doit être suffisante pour que ce dernier retienne le premier lors du mouvement d’avancée et de recul, tout en permettant au piston d’avancer par rapport au joint quand nécessaire pour rattraper l’usure des plaquettes.

Joint piston frein

Les étriers étant particulièrement exposés aux poussières, résidus de freinage et autres poils de marmottes égarées retrouvés sur les sentiers, ils accumulent au fil du temps un tas de particules en tous genres qui peuvent finir par s’infiltrer entre le joint et le piston et modifier ce coefficient de friction optimal, rendant l’avancée des pistons difficile et variable au sein d’un même étrier, sans compter ceux qui ont la bonne idée de se positionner de travers.

A l’inverse, s’il n’est pas recommandé de graisser les pistons ou la surface de ces joints, c’est justement parce qu’il est facile en le faisant de se retrouver avec des pistons qui ne reculent pas correctement dans leur logement, faute de friction suffisante pour que le joint remplisse son rôle.

 

Ce qu’il faut retenir


Rien de magique donc dans le système qui permet aux pistons de revenir en position dans leur étrier ou de récupérer l’usure des plaquettes, mais une conception très simple, partagée par la plupart des modèles actuellement sur le marché, qui permet un entretien assez facile toutes choses considérées malgré une propension certaine à des problèmes courants qui dégradent nettement les performances d’une paire de freins.

Les problèmes de pistons grippés, bloqués ou souffrant d’une avance asymétrique sont en effet légions, et une véritable épine dans le pied (à défaut d’être dans le pneu, tada pschiii) de beaucoup de rideurs qui ont souvent du mal à mettre le doigt sur ce qui affecte de la sorte leur freinage.

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Sébastien

Papa de Glisse Alpine et homme à tout faire depuis 2016. Rideur. Editeur. Photographe. Développeur. SysAdmin. Web Perf. SEO. Marketing. Café.

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11 commentaires sur “Freins VTT : l’astuce de conception ultra simple qui permet le recul des pistons

  • 21 février 2022 à 22 h 16 min
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    Super article ! ça fait du bien de voir un fonctionnement bien expliqué et agréable à lire.
    Est-ce qu’un démontage nettoyage de l’étrier, pistons, joints permettrait de prévenir les soucis / rallonger leur durée de vie ?

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    • 27 février 2022 à 13 h 06 min
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      Salut Thieb,

      Le problème de la durée de vie se pose rarement, même en les négligeant on ne fait pas un rebuild des étriers tous les quatre matins à cause de joints morts (et si c’est nécessaire ce n’est ni très compliqué, ni très dispendieux, l’opération la plus difficile étant souvent de trouver les pièces).

      En ce qui concerne la prévention des problèmes tu peux commencer par l’opération décrite dans l’autre article et par exemple quand tu changes tes plaquettes (ou quand tu sens qu’ils en ont besoin) en profiter pour nettoyer les pistons sans les sortir complètement tout en réservant le grand nettoyage au jour où tu décides par exemple de purger tes freins, ou si ça n’a pas suffit.

      A mon sens passer quelques minutes régulièrement pour ce nettoyage “en surface” est préférable afin d’éviter l’accumulation de poussière qui finit par s’infiltrer de plus en plus loin et vérifier que les pistons sortent sans problème.

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  • 22 février 2022 à 6 h 48 min
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    Super j’adore comprendre comment fonctionne le matériel en général et tous les composants qui équipent mon VTT .
    Un grand merci pour ce cours ludique et les supports graphiques qui confortent les explications

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  • 22 février 2022 à 9 h 06 min
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    Bonjour,
    L’article est bien, malheureusement j’ai du mal a comprendre ce que Alltriks joue comme rôle ?

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    • 24 février 2022 à 15 h 48 min
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      Bonjour Christian,
      Si tu commandes sur Alltricks après avoir cliqué sur le lien affilié, Glisse Alpine reçoit une commission sans que ce soit + cher pour toi.
      C’est sympa et ça coûte rien 🙂

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  • 3 mars 2022 à 11 h 36 min
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    Excellent article! Très,très intéressant.
    Avec tout mon respect :
    Un ressort hélicoïdal sans E car c’est du masculin.

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  • 23 avril 2022 à 20 h 40 min
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    Bonjour, moi aussi Schtroumpf à lunette, mais grincheux, car j’ai payé 250 euros pour remplacer mes freins sram guide dont les leviers ne revenait plus, et mon bouc lard aprés remplacement du liquide de freins m’as expliqué qu’ils étaient morts et que ce n’était pas la première fois qu’il voyait cela sur ces freins-là ! Cela peut-être causé pas une différence de température importante qui entraine donc la mort de ces freins!!! …. j’avoue que je doute un peu de ça bonne foi et je voulais savoir s’il était possible de réparer les freins-là en changeant les pièces abimées, car ça me parait bizarre de tout mettre à la poubelle ! Qu’en penses-tu Sébastien ?

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    • 24 avril 2022 à 0 h 31 min
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      Salut Babonneau,

      Problème ultra-courant sur les premières séries de Guides (j’en parle notamment dans mon test des Guide RS), plus ou moins résolu par la suite. Il vient du plongeur du piston dans le maître-cylindre qui se dilate, notamment quand la température augmente. Par augmentation de la température on parle ici de “j’ai fait une pause de dix minutes au soleil en plein été” plutôt que “oulalah j’ai avalé 3000m de D- sans m’arrêter, mon liquide de frein est monté à 120°C”. Ce qui explique que souvent le levier ait du mal à revenir au début de la descente, mais moins à la fin où le maître-cylindre a eu le temps de refroidir avec l’écoulement de l’air.

      Bref tu as deux solutions pour résoudre le problème. La première c’est de poncer légèrement la pièce en question, en plastique blanc, sur laquelle est attaché le ressort qui permet le retour en position du levier, et qui est équipée de deux joints. La partie qui pose problème est celle au plus gros diamètre à l’extérieur des joints (sur les R/RS, sur les RSC elle diffère à cet endroit), mais aussi potentiellement les deux épaulements entre les joints. Attention à ne pas endommager les joints en question pendant l’opération.

      La seconde solution c’est de commander le service kit pour faire le remplacement. La référence exacte dépend de ton modèle, je te renvois pour cela vers l’éternel catalogue de pièces SRAM que j’adore (il faut dire qu’on en a souvent besoin avec le matos SRAM !), ce qui te permettra en plus de visualiser l’assemblage du levier avant de l’ouvrir et mieux comprendre de quoi je parle. Ca se passe entre la page 124 et la page 127, c’est le kit n°3 qu’il te faut, qui contient les éléments entre le pivot du levier et le ressort compris.

      Perso je te conseille de commencer par essayer en ponçant, tu pourras dans tous les cas si besoin passer à la solution 2 quoi qu’il arrive 🙂 .

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  • 12 mai 2022 à 8 h 05 min
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    Un grand bravo pour vos articles.
    J’en ai parcouru un certain nombre, avec très grande attention ! Des sources de données disponibles (Fr) sur Internet, vous êtes celui qui va le plus dans le détail des explications. Franchement FÉLICITATIONS ! Continuez ainsi passionnant vos explications, pour ceux qui cherchent à comprendre le fonctionnement de nos montures, pour les optimiser.
    Est-t-il envisageable de vous soumettre des sujets si cela nous viens à l’idée, et non encore traité ?
    Très belle journée à tous.

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    • 12 mai 2022 à 23 h 06 min
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      Salut Arnaud,

      Merci et bien sûr, je suis preneur pour toute idée d’article, mais je ne garantis rien côté réalisation !

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