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Freins

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Découverte des freins

Les freins d’un vélo servent à le ralentir ou à l’arrêter avec le frein à patin (frein à levier), mais aussi le frein hydraulique (frein mécanique). Les éléments essentiels sont : poignée et levier de frein, câble et gaine de câble, mâchoire de frein et patin à frein.

Types de freins
  • Freins à mâchoire

La force de freinage des freins à mâchoire provient de l’application d’un patin (habituellement en cuir ou en caoutchouc) sur la jante.
Le cycliste presse un levier de frein monté sur le guidon. Les patins entrent en contact avec la jante de la roue en rotation. La friction ralentit la roue et donc le vélo. Les freins suivants sont basés sur ce principe :

– Freins à tringles,
– Freins à étrier à simple pivot,
– Freins à étrier à tirage central,
– Freins à étrier à double pivot,
– Cantilever à tirage et tirage direct,
– Freins à tirage linéaire (nom déposé “V-Brakes”),
– Freins U-Brakes,
– Freins hydrauliques sur jante,
– Freins Delta.

  • Freins à disque

Les freins à disque consistent en un disque de métal attaché au moyeu et qui tourne avec la roue du vélo. Les étriers sont attachés au cadre ou à la fourche avec des plaquettes qui viennent frotter de chaque côté du disque. On utilise des freins à disque pour les motos depuis des décennies, et c’est le type de frein le plus répandu. Après plusieurs tentatives (partiellement réussies) au cours des dernières décennies de les introduire dans le domaine de la bicyclette, ils sont maintenant en train de se populariser. Des améliorations récentes sur le poids, le prix et la fiabilité des matériaux ont poussé plusieurs constructeurs à développer des systèmes de frein à disque qui se généralisent. On les utilise principalement pour rouler en VTT en dehors des pistes goudronnées, mais aussi parfois sur les vélos hybrides, les vélos de tourisme et depuis 2013 sur les vélos de route1. Certains tandems ont un frein à disque sur la roue arrière en plus de freins sur jante.

  • Types de freins à disques

Ce système de freinage consiste en un disque de métal attaché au moyeu et qui tourne avec la roue du vélo. Les étriers sont attachés au cadre ou à la fourche avec des plaquettes qui viennent frotter de chaque côté du disque.

Il y a deux types majeurs de freins à disque : mécaniques (actionnés par un câble) et hydrauliques.

 – Freins à disque mécaniques
Ces derniers sont en général moins chers, mais ils ont une plage de puissance moins grande et peuvent accumuler de la saleté dans les gaines.

 – Freins à disque hydrauliques
Les freins hydrauliques poussent un liquide depuis un réservoir à travers un tuyau. Cela actionne les pistons dans les étriers qui poussent les plaquettes contre le disque. Ils sont mieux protégés contre l’accumulation de saletés, mais sont plus difficiles à réparer lors d’une sortie car il faut des outils très spécialisés. Des bulles d’air se coincent parfois dans les tuyaux qui doivent alors être purgés. Les disques mécaniques quant à eux sont rarement complètement hors-service.

Lors de longues descentes raides, la chaleur dégagée par les disques et les plaquettes peut faire entrer le fluide hydraulique en ébullition. Le fluide, partiellement gazeux, n’est alors plus incompressible et ne peut plus transmettre la force de freinage. Pour éviter ce problème, des disques de 203 mm (8 pouces) sont devenus communs sur les vélos de descente. Des disques plus larges ont besoin, pour une même force de freinage, de moins de pression sur les étriers ; ils dissipent la chaleur plus rapidement et l’absorbent également mieux grâce à leur masse plus importante. On utilise à l’heure actuelle deux types de liquide pour les freins hydrauliques : de l’huile minérale et de l’huile DOT. L’huile minérale est en général inerte, tandis que l’huile DOT est corrosive pour la peinture des cadres mais bout à plus haute température. Utiliser le mauvais fluide peut causer des dommages ou des corrosions.

 – Action simple ou double,
– Standard pour le montage des étriers,
– Standard pour le montage du disque,
– Taille des disques.

  • Freins à tambour

Les freins à tambour sont utiles par temps humide, insensibles à la boue et faciles à régler. Ils sont très lourds, plus compliqués et souvent moins efficaces que des freins sur jante, mais ils ont besoin de moins de maintenance et leur efficacité n’est pas affectée par la pluie. On trouve des freins à tambour actionnés aussi bien par des câbles que par des tringles. Dans certains pays, en particulier aux Pays-Bas, on les trouve couramment sur des bicyclettes utilitaires : ils équipent aussi souvent les triporteurs et vélos-cargos.

Mécaniquement, les freins à tambour pour bicyclettes fonctionnent comme ceux pour voiture, mais n’ont pas de cliquet d’auto-ajustement ni de commande hydraulique. Deux patins subissent une pression excentrique en direction de la surface de freinage à l’intérieur du tambour solidaire du moyeu de la roue. Le diamètre intérieur du tambour est typiquement de 70~120mm. Les freins Roller Brake de Shimano sont une variante particulière de frein à tambour : en lieu et place des patins, c’est une couronne de galets cylindriques en acier qui vient prendre appui sur l’intérieur du tambour. Ce type de frein exige un entretien particulier comme les galets doivent être enrobés d’une graisse spéciale (ne jamais utiliser une graisse non prévue à cet usage). Lorsque la graisse vient à manquer ces freins s’échauffent fortement et peuvent provoquer un blocage de la roue et un accident grave. Il faut donc les regraisser sans attendre dès qu’ils donnent des signes de blocage. Pour éviter la surchauffe qui survient assez rapidement en cas de freinage prolongé en descente, les versions les plus récentes de freins Roller Brake sont équipées d’un disque de refroidissement avec ou sans ailettes.

  • D’autres types de freins

 – Freins de ralentissement,
 – Freins à rétropédalage,
 – Freins à patin.

Leviers de frein

Les leviers de frein sont en général montés sur le guidon de manière à être accessibles facilement par les mains du cycliste. Ils peuvent être incorporés aux manettes de vitesses ou bien être séparés. Les vélos de course avec guidon courbé ont parfois plus d’un levier par frein pour simplifier le freinage depuis différentes positions des mains.

  • Leviers mécaniques (avec câbles)
    Il y a deux variétés de leviers mécaniques qui différent par la longueur de câble qu’elles tirent pour un angle de levier donné :
    – Les leviers standards adaptés aux freins à étrier ou aux cantilevers traditionnels.
    – Les leviers adaptés aux freins à tirage linéaire.
  • Leviers hydrauliques
    Les leviers pour freins hydrauliques poussent le fluide hydraulique dans des tuyaux vers les freins.
Techniques de freinage

Il y a plusieurs techniques répandues pour freiner efficacement sur un vélo standard à deux freins. La méthode la plus couramment enseignée consiste à appliquer environ 75 % de la force de freinage sur le frein avant et environ 25 % sur le frein arrière. C’est effectivement une des méthodes les plus efficaces pour ralentir un vélo. Cela vient du fait que lors d’un freinage, la décélération entraîne un transfert du poids sur la roue avant. La traction devient donc plus forte sur la roue avant que sur la roue arrière. La roue arrière supporte alors une moins grande force de freinage avant de commencer à déraper.

Mais si on freine trop du frein avant, la roue arrière risque de décoller et le cycliste risque de basculer par-dessus le guidon. Certains freins ont un ressort qui limite la force qu’on peut leur appliquer. Ils sont plus simples à utiliser mais le freinage est moins puissant. Sur les tandems et autres vélos à long empattement (comme les vélos couchés ou d’autres vélos spécialisés), la longueur de leur empattement et leur point de gravité plus bas rendent quasiment impossible la culbute par-dessus la roue avant.

Néanmoins

Dans certaines situations il est préférable de ralentir et d’utiliser plus le frein arrière et moins le frein avant :

 – sur surface glissante, comme des pavés humides, de la boue, de la neige, de la glace ou des gravillons, car il est très difficile de se rétablir à la suite d’un dérapage de la roue avant sur une surface glissante.
 – sur surface accidentée : si la roue avant décolle pendant un freinage, elle va s’arrêter complètement de tourner. Atterrir sur une roue avant bloquée risque de provoquer son dérapage et une culbute du cycliste par-dessus le guidon.
 – sur surface de type graviers ou poussière : pour freiner le plus possible dans des pentes fortes sur des sols de résistance inégale, il est plus aisé de bloquer complètement la roue arrière, quasiment sans freiner la roue avant, pour ne se concentrer que sur l’équilibre de son vélo.
 – dans une longue descente : uniquement dans le cas d’un frein à mâchoire, alterner le freinage de la roue avant et de la roue arrière peut servir à éviter, d’une part la fatigue des mains du cycliste, d’autre part la surchauffe des jantes (ce qui peut provoquer une explosion du pneu).
 – pneu avant dégonflé : freiner avec pneu dégonflé peut causer le déchaussement du pneu et engendrer un accident.

Vélos sans frein

Par souci de sécurité, les vélos de piste n’ont pas de frein. On cherche ainsi à éviter des changements de rythme brutaux lors de courses sur un vélodrome. Vu qu’ils sont équipés d’un pignon fixe, le freinage peut se faire en inversant la force sur les pédales.

Dans certaines disciplines dites alternatives (le street, le dirt, le park et le trail disciplines pratiquées en bi-cross ou VTT), les vélos ne sont pas munis de frein, dans le but d’élever le niveau de difficulté technique, et de rendre le pilotage plus fluide. La méthode classique pour s’arrêter consiste alors à freiner en apposant son pied sur un des pneus du vélo, voire de poser un pied, ou les deux, par terre.

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