Les rotors ou les freins à disque ne sont pas la partie la plus sexy d’une voiture, mais si vous avez suffisamment de jours de piste à votre actif, alors vous avez probablement appris à la dure que tous les rotors ne sont pas créés égaux et que la performance du rotor est extrêmement importante si votre objectif est d’avoir une pédale de frein fiable et constante sous votre pied. Je me souviens d’une déception lors d’un événement Time Attack à Montréal où nous avons cassé un rotor sur la Camaro Z/28 97 de mon père et avons dû plier bagage plus tôt. Les rotors OEM de cette voiture n’étaient tout simplement pas à la hauteur du stress thermique que nous leur imposions sur la piste de course.
De nos jours, les rotors haute performance sont incroyablement avancés. Je suis sûr que vous avez tous vu des rotors en carbone-céramique sur des voitures de sport haut de gamme et même des rotors en carbone-carbone sur des voitures de course complètes. Comment ces matériaux modifient-ils les performances du système de freinage par rapport aux bons vieux disques en fonte ? Comment la structure interne des aubes améliore-t-elle les performances ? Comment un disque flottant en deux parties se comporte-t-il par rapport à un disque en une seule partie ? Et qu’en est-il des différentes formes et fréquences de fentes sur la face du disque ? Grâce aux éclairages techniques fournis par Mark Vlaskis de Brembo North America et Yoni Kellman de DBA USA, nous aborderons tous ces sujets afin que vous puissiez faire un achat plus éclairé.
Comme la plupart d’entre vous le savent déjà, le rôle principal du rotor est de fournir une surface de contact pour les plaquettes de frein, de sorte que lorsque vous appliquez les freins, le matériau de friction qui compose la plaquette est pressé hydrauliquement contre les rotors par les étriers de frein, convertissant le mouvement vers l’avant en chaleur lorsque la voiture est ralentie. Cette chaleur est ensuite diffusée dans l’atmosphère lorsque l’air passe sur et à travers les rotors (et le reste du système de freinage), achevant ainsi la conversion de l’énergie cinétique en énergie thermique. Et en tant que masse la plus importante du système de freinage, le disque joue un rôle essentiel dans l’absorption et l’évacuation de toute cette chaleur.
DBA 4000 Series one-piece rotor
DBA 5000 Series two-piece rotor
J’ai fait la plupart de mes courses dans des véhicules relativement petits, légers et de puissance faible à moyenne comme les Hondas, Mazdas et Scions, donc pour mes besoins, j’ai pu utiliser la plupart du temps des disques de frein en fonte monobloc de haute qualité sans problème. Mais avec mon gros coupé Infiniti G35, le passage à des disques en deux parties de plus grand diamètre a complètement transformé les performances de la voiture. Comme l’a expliqué Yoni de DBA USA, « Du point de vue des coûts, un rotor en une seule pièce est capable de répondre aux besoins de la plupart des conducteurs dans la plupart des cas et est rentable, en particulier lorsque le rotor utilise des matériaux et une conception de haute qualité et qu’il est associé à des plaquettes appropriées pour l’utilisation prévue du véhicule.
Les rotors en deux pièces offrent cependant des avantages significatifs, comme un poids réduit ainsi qu’une meilleure dissipation de la chaleur, en partie grâce au chapeau en aluminium qui agit comme un dissipateur thermique. Certains rotors en deux parties offrent également un meilleur flux d’air à travers le rotor en raison de la conception plus ouverte où le chapeau rencontre la face du rotor. Un autre grand avantage est la possibilité de ne remplacer que la bague du disque tout en réutilisant le chapeau central. Cela peut se traduire par des économies de coûts dans de nombreux cas. »
Rotor flottant en deux pièces de Brembo
Comme l’a ajouté Mark de Brembo, « Il n’y a vraiment aucun inconvénient à la construction en deux pièces, à part le coût. Le premier avantage de la construction flottante en 2 pièces est la réduction du poids. En fabriquant la section centrale du disque en aluminium, il est possible de gagner beaucoup de poids à un endroit clé, car il est à la fois non suspendu et rotatif. Un autre avantage de cette construction est la réduction du transfert de chaleur vers le moyeu et les roulements de roue du véhicule. Si la surchauffe des roulements de roue en usage normal n’est pas un problème, elle peut l’être sur les circuits de course. Mais le plus grand avantage réside dans le flotteur lui-même. Les disques de frein doivent faire face à des niveaux de température extrêmes. Dans certains cas, les températures des disques peuvent dépasser 1100°F. Lorsqu’un matériau est chauffé, il se dilate, et en raison de l’importante variation de température subie par les disques de frein, cet effet peut être significatif. Dans le cas d’un disque non flottant, tout le matériau ne s’échauffe pas uniformément. La section centrale du disque reste relativement froide par rapport aux surfaces de freinage. Cette différence de température entraîne le développement de contraintes thermiques qui conduisent au gauchissement du disque et à l’écrasement de la surface de freinage, ainsi qu’à un risque accru de fissures. Avec le système entièrement flottant, le disque est libre de croître par rapport à la cloche, et peut rester droit et vrai. »
Un autre élément clé de la conception du rotor est sa conception d’ailettes internes. Comme l’a souligné Mark de Brembo, » il n’y a pas un seul design d’ailette optimal, il peut varier en fonction de l’application. Certaines conceptions, telles que les disques à ailettes courbes directionnelles, améliorent en fait le flux d’air à travers le disque en le transformant en une pompe centrifuge. Cependant, le coût de la mise en œuvre de cette solution est plus élevé en raison de la nécessité de disposer de disques uniques à gauche et à droite. La géométrie interne des ailettes de pilier brevetée par Brembo offre presque tous les avantages de flux d’air des disques à ailettes courbes tout en permettant d’utiliser le même disque sur les côtés gauche et droit du véhicule. Quelle que soit la conception, les aubes jouent un rôle important en permettant au disque d’évacuer la chaleur et donc de maintenir le disque dans la plage de température dictée par la composition globale du système de freinage (à savoir étrier, plaquette de frein, liquide de frein, etc), tout en étant efficace pour le faire du point de vue du poids et de l’intégrité structurelle. »
Les ailettes Kangaroo Paw brevetées de DBA
Yoni de DBA a fait écho au fait qu’il existe de nombreuses philosophies différentes pour la conception des ailettes. « Dans notre cas, nous voulions atteindre deux choses lorsque nous avons imaginé notre conception de ventilation brevetée Kangaroo Paw. Tout d’abord, une surface élevée pour une dissipation de la chaleur la plus efficace possible lorsque l’air traverse le rotor. Deuxièmement, une grande résistance. En utilisant les piliers et les poteaux spécialement répartis dans notre conception Kangaroo Paw, la charge placée sur le rotor pendant le freinage et les changements de chaleur est bien répartie, ce qui réduit la distorsion du rotor, et réduit le ballonnement qui est un problème commun avec les rotors à ailettes droites et certaines conceptions d’ailettes courbes également. »