Freins pneumatiques

Chapitre 5 : Freins pneumatiques

Cette partie sert de repère technique pour diagnostiquer, entretenir et réparer les véhicules lourds dans le domaine suivant : production d’air, valves, chambres de frein, réglage de course, ABS/ASR/ESC et ralentisseurs. Elle met l’accent sur les symptômes observables en atelier, les mesures à confirmer avec les instruments appropriés, les tolérances du fabricant, la propreté des circuits et les risques de sécurité avant démontage ou réglage. Les sous-sections qui suivent détaillent notamment 5.1 Principes des freins pneumatiques, 5.2 Composants du système pneumatique et 5.2.1 Compresseur d'air.

5.1 Principes des freins pneumatiques

Schéma animé — le circuit d'air en action : le compresseur produit l'air, le réservoir le stocke, et quand on appuie sur la pédale, la valve de frein laisse l'air pousser le diaphragme de la chambre de frein.

Le système de freinage pneumatique (air brake system) utilise de l'air comprimé comme fluide de transmission de la force de freinage. Obligatoire sur les véhicules lourds (poids > 4 500 kg) et les remorques en Amérique du Nord, il est régi par la norme FMVSS 121 (Federal Motor Vehicle Safety Standard) aux États-Unis et le Règlement sur la sécurité des véhicules automobiles du Canada (RSVA / MVSS).

Principe de fonctionnement :

9.Le compresseur alimenté par le moteur emmagasine de l'air comprimé dans des réservoirs (100-140 psi / 7-10 bar).

10.La pédale de frein (valve de freinage) est un distributeur proportionnel qui dose la pression d'air envoyée aux chambres de frein.

11.L'air comprimé actionne des membranes ou pistons qui transforment la pression pneumatique en force mécanique de freinage.

12.Le système de freinage de stationnement utilise des ressorts accumulateurs (spring brakes) qui serrent les freins lorsque la pression pneumatique est relâchée (sécurité positive).

Avantage fondamental : L'air comprimé est inépuisable, gratuit (prélevé dans l'atmosphère), non toxique, et le système offre une redondance intégrée : la sécurité positive signifie qu'une perte de pression applique automatiquement les freins.

5.2 Composants du système pneumatique

Cette partie sert de repère technique pour diagnostiquer, entretenir et réparer les véhicules lourds dans le domaine suivant : production d’air, valves, chambres de frein, réglage de course, ABS/ASR/ESC et ralentisseurs. Elle met l’accent sur les symptômes observables en atelier, les mesures à confirmer avec les instruments appropriés, les tolérances du fabricant, la propreté des circuits et les risques de sécurité avant démontage ou réglage. Les sous-sections qui suivent détaillent notamment 5.2.1 Compresseur d'air, 5.2.2 Réservoirs d'air comprimé et 5.2.3 Valves de contrôle.

5.2.1 Compresseur d'air

Le compresseur (généralement à piston, monocylindre ou bicylindre) est monté sur le moteur et entraîné par la distribution (engrenages ou courroie). Il comprime l'air atmosphérique à 10-12 bar (150-175 psi).

Lubrification : Par le circuit d'huile moteur (compresseur à carter humide) ou par son propre réservoir d'huile.

Refroidissement : Par air (ailettes) ou par eau (circuit de refroidissement moteur).

Régulation : Le gouverneur (gouverneur de pression / governor) décharge le compresseur lorsque la pression maximale de service est atteinte (coupe-circuit). Plage typique : 120 psi → débrayage (cut-out), 100 psi → rembrayage (cut-in).

Sécheur d'air (après-compresseur) : Refroidit et déshumidifie l'air comprimé pour éviter la condensation et le gel dans les circuits. Contient un cartouche déshydratante (gel de silice ou tamis moléculaire) qui doit être remplacée périodiquement.

Test de performance : Compresseur doit pouvoir remplir les réservoirs de la pression minimale (cut-in) à la pression maximale (cut-out) en moins de 3-5 minutes au ralenti.

5.2.2 Réservoirs d'air comprimé

Les réservoirs (tanks) stockent l'air comprimé. Le système est divisé en circuits indépendants :

Circuit primaire (réservoir avant) : Alimente les freins de l'essieu avant.

Circuit secondaire (réservoir arrière) : Alimente les freins des essieux arrière.

Circuit de stationnement (réservoir de secours) : Alimente les ressorts accumulateurs (parking brakes) et peut servir de secours.

Circuit auxiliaire : Suspension pneumatique, embrayage assisté, klaxon, portes (autobus).

Chaque réservoir est équipé d'un purgeur de condensat (drain valve) — manuel (câble) ou automatique (spitter valve). La purge doit être effectuée quotidiennement (norme CSA B351).

5.2.3 Valves de contrôle

Valve de freinage (pédale) :

Valve à double circuit (tandem) : Deux sections indépendantes qui envoient la pression aux circuits primaire et secondaire proportionnellement à l'enfoncement de la pédale. En cas de défaillance d'un circuit, l'autre continue de fonctionner.

Le relais de la pédale : La valve peut être mécanique (directement sous la pédale) ou pneumatique (à commande assistée).

Valve de relais :

Sert à accélérer la réponse des freins arrière. Montée à proximité des chambres de frein arrière, elle utilise un petit signal pneumatique de la pédale pour commander l'air du réservoir arrière directement aux freins, réduisant le temps de réponse.

Valve de protection (pressure protection valve) :

Protège les circuits essentiels en isolant un circuit auxiliaire si sa pression descend sous un seuil (généralement 4-5 bar).

Valve de stationnement (parking brake valve) :

Relâche l'air qui comprime les ressorts accumulateurs. Actionnée par un bouton-poussoir (yellow knob) au tableau de bord. Quand on la tire, l'air s'échappe des ressorts accumulateurs et les freins de stationnement se serrent.

Valve de contrôle de la remorque (trailer control valve) :

Permet de serrer uniquement les freins de la remorque (pour éviter le cisaillement en cas de désaccouplement). Actionnée par un bouton rouge (red octagon knob) au tableau de bord.

Valve de desserrage des freins à ressort (caging bolt) :

Permet de comprimer manuellement le ressort accumulateur (à l'aide d'un boulon de cadenassage) pour débloquer les freins de stationnement lors d'une panne pneumatique — procédure de sécurité critique.

5.2.4 Chambres de frein et ensembles de frein

Chambres de frein à membrane (service brake chamber) :

Membrane en caoutchouc renforcé (élastomère) qui se déforme sous la pression d'air (0,1-8 bar).

Tige de poussée (push rod) : Reliée au levier d'ajustement (slack adjuster). Course typique : 1,5-2,5 pouces (38-64 mm).

Ressort de rappel : Ramène la membrane en position repos quand la pression est relâchée.

Chambres combinées (service + parking) :

Une chambre à membrane pour le freinage de service (côté avant).

Un ressort accumulateur (puissant ressort hélicoïdal) pour le freinage de stationnement/d'urgence (côté arrière de la chambre). La pression d'air comprime le ressort pour libérer les freins ; une perte de pression applique le ressort et serre les freins.

Frein à tambour (S-cam drum brake) — le type le plus courant :

53.Arbre à came en S (S-camshaft) : Tourne sous l'action du levier d'ajustement (slack adjuster).

54.Mâchoires de frein (brake shoes) : Deux mâchoires courbes avec garnitures de friction rivetées ou collées (asbeste libre ou matériaux organiques/métalliques).

55.Tambour de frein (brake drum) : En fonte ou en acier, monté sur le moyeu de roue.

56.Rouleaux ou galets (rollers) : Transmettent la poussée de la came S aux mâchoires.

57.Ajusteur automatique (automatic slack adjuster — ASA) : Maintient le jeu entre garnitures et tambour constant (0,5-0,7 mm). OBLIGATOIRE sur les véhicules neufs (norme FMVSS 121).

Frein à disque pneumatique (air disc brake) :

Étrier de frein (caliper) avec un ou deux pistons actionnés pneumatiquement via un mécanisme à came ou vis sans fin.

Disque de frein (rotor) : En fonte, monté sur le moyeu de roue.

Plaquettes de frein (brake pads) : Remplacement plus simple que les mâchoires.

Avantages : Meilleure dissipation thermique, moins de fading (perte d'efficacité à chaud), auto-nettoyant, plus léger.

5.3 Circuits de freinage — schéma de base

Circuit standard (tracteur 6×4) :

65.Compresseur → Sécheur d'air + Régulateur de pression → Réservoirs primaire (avant) et secondaire (arrière).

66.Circuit primaire : Réservoir avant → Valve de freinage (section avant) → Valve de relais avant → Chambres de frein avant.

67.Circuit secondaire : Réservoir arrière → Valve de freinage (section arrière) → Valve de relais arrière → Chambres de frein arrière + remorque.

68.Circuit de stationnement : Réservoir de secours → Valve de stationnement (yellow) → Chambres combinées des essieux arrière.

69.Circuit remorque : Ligne d'alimentation (Supply / Ligne rouge — toujours sous pression quand le tracteur est en marche) + Ligne de contrôle (Service / Ligne bleue — pression modulée par la pédale).

70.Valve de protection de la remorque (tractor protection valve) : Protège le tracteur en cas de rupture de la ligne de remorque — se ferme à < 4 bar.

5.4 Frein moteur et ralentisseurs

Cette partie sert de repère technique pour diagnostiquer, entretenir et réparer les véhicules lourds dans le domaine suivant : moteur diesel, injection haute pression, lubrification, refroidissement, suralimentation et post-traitement. Elle met l’accent sur les symptômes observables en atelier, les mesures à confirmer avec les instruments appropriés, les tolérances du fabricant, la propreté des circuits et les risques de sécurité avant démontage ou réglage. Les sous-sections qui suivent détaillent notamment 5.4.1 Frein moteur (Jacobs Brake / Jake Brake) et 5.4.2 Ralentisseurs hydrauliques et électromagnétiques.

5.4.1 Frein moteur (Jacobs Brake / Jake Brake)

Le frein moteur transforme le moteur diesel en compresseur d'air pour ralentir le véhicule sans user les freins de service. Fonctionnement :

75.Une électrovanne commandée par l'ECU ouvre les soupapes d'échappement juste avant le PMH du temps de compression.

76.L'air comprimé dans le cylindre est libéré dans l'échappement, dissipant l'énergie de compression.

77.Le piston travaille contre l'air comprimé sans récupération d'énergie — effet de ralentissement (jusqu'à 300-400 ch de puissance de freinage).

Types :

Frein moteur à commande hydraulique (Jacobs Vehicle Systems) : Utilise la pression d'huile moteur pour actionner un petit piston qui ouvre la soupape d'échappement via le culbuteur.

Frein moteur à commande électronique : Plus précis, intègre des modes (haute, basse, automatique) selon la charge et le régime.

Valve d'échappement (exhaust brake) : Vanne papillon dans l'échappement qui crée une contre-pression (4-6 bar) — moins efficace que le Jake Brake mais plus simple.

Utilisation : Le frein moteur est généralement actionné par un interrupteur au tableau de bord (marche/arrêt) et activé quand le conducteur relâche l'accélérateur. Certaines municipalités interdisent l'utilisation du Jake Brake dans les zones résidentielles (bruit).

5.4.2 Ralentisseurs hydrauliques et électromagnétiques

Ralentisseur hydraulique (retarder) : Monté sur la transmission (entre la boîte et l'arbre de transmission) ou sur le pont arrière (Telma). Fonctionne par viscosité de l'huile ou courants de Foucault :

Hydraulique (Voith, ZF) : Un rotor tourne dans un stator rempli d'huile — la résistance visqueuse génère de la chaleur (dissipée dans le circuit de refroidissement).

Électromagnétique : Un rotor en acier tourne dans un champ magnétique généré par des électro-aimants (stator) — les courants de Foucault créent un couple résistant (Telma, Frenelsa). Puissance de freinage : 200-600 kW.

5.5 Antiblocage (ABS), antipatinage (ASR) et stabilité (ESC)

Cette partie sert de repère technique pour diagnostiquer, entretenir et réparer les véhicules lourds dans le domaine suivant : production d’air, valves, chambres de frein, réglage de course, ABS/ASR/ESC et ralentisseurs. Elle met l’accent sur les symptômes observables en atelier, les mesures à confirmer avec les instruments appropriés, les tolérances du fabricant, la propreté des circuits et les risques de sécurité avant démontage ou réglage. Les sous-sections qui suivent détaillent notamment 5.5.1 ABS pneumatique, 5.5.2 ASR (Antipatinage / Traction Control) et 5.5.3 ESC (Electronic Stability Control).

5.5.1 ABS pneumatique

L'ABS (Anti-lock Braking System) empêche le blocage des roues lors d'un freinage d'urgence. Composants :

Capteurs de vitesse de roue : Capteurs inductifs montés dans les moyeux de roue (reluctor + pickup). Signal sinusoïdal dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse.

Module électronique ABS (ECU ABS) : Analyse les signaux des capteurs et détecte le début de blocage (décélération excessive de la roue).

Valves de modulation ABS : Montées entre la valve de relais et les chambres de frein. Trois positions : pression maintenue, pression relâchée, pression appliquée.

Fonctionnement : En cas de début de blocage, l'ECU ABS commande la valve de modulation pour réduire la pression de freinage sur cette roue (environ 5-10 cycles par seconde). La norme FMVSS 121 exige l'ABS sur tous les véhicules lourds neufs depuis 1997 aux États-Unis, et depuis 1998 au Canada.

5.5.2 ASR (Antipatinage / Traction Control)

L'ASR (Automatic Slip Regulation) utilise l'ABS pour détecter le patinage d'une roue motrice (différence de vitesse entre roues d'un même essieu) et applique le frein de cette roue, ou réduit le couple moteur via le bus J1939 (TSC1).

5.5.3 ESC (Electronic Stability Control)

L'ESC combine ABS, ASR et des capteurs supplémentaires (angle de braquage, lacet, accélération latérale) pour détecter un début de dérapage ou de renversement (rollover) et corriger en freinant une ou plusieurs roues sélectivement. Normes FMVSS 136 (États-Unis) et RSVA (Canada) exigent l'ESC sur les tracteurs routiers et autobus neufs.

5.6 Entretien des freins pneumatiques

Cette partie sert de repère technique pour diagnostiquer, entretenir et réparer les véhicules lourds dans le domaine suivant : production d’air, valves, chambres de frein, réglage de course, ABS/ASR/ESC et ralentisseurs. Elle met l’accent sur les symptômes observables en atelier, les mesures à confirmer avec les instruments appropriés, les tolérances du fabricant, la propreté des circuits et les risques de sécurité avant démontage ou réglage. Les sous-sections qui suivent détaillent notamment 5.6.1 Inspections quotidiennes et périodiques, 5.6.2 Procédure de mesure de la course du levier d'ajustement et 5.6.3 Remplacement des garnitures de frein.

5.6.1 Inspections quotidiennes et périodiques

Vérifications quotidiennes (avant départ) :

103.Purge des réservoirs : Ouvrir les purgeurs pour évacuer l'eau et l'huile accumulées. Eau de condensation = corrosion, gel en hiver.

104.Vérification de la pression : Les réservoirs doivent monter à 100-120 psi (7-8 bar) en 2-3 minutes au ralenti.

105.Alerte de basse pression : Allumer le contact — les alarmes (lumière + buzzer) doivent s'activer tant que la pression < 60 psi (4 bar).

106.Test de la pédale : Enfoncer la pédale à fond — la pression ne doit pas descendre de plus de 3 psi (0,2 bar) en 1 minute (moteur arrêté).

107.Test du frein de stationnement : Tirer le bouton jaune — le véhicule ne doit pas bouger.

108.Test des freins de la remorque : Tirer le bouton rouge — vérifier la réponse de la remorque.

109.Inspection visuelle : Regarder les chambres de frein, les flexibles, les levier d'ajustement, les mâchoires (à travers les trous d'inspection du tambour).

Inspections périodiques (selon la norme CSA B352) :

Tous les 3 mois : Démontage des tambours, mesure de l'épaisseur des garnitures (min 6 mm, max 30 mm). Ajustement manuel si les ajusteurs automatiques sont défectueux.

Tous les 6 mois : Vérification de la course des tiges de poussée (push rod stroke) avec une jauge. Course max : 2,0-2,5 pouces selon le type de chambre. Une course excessive indique des freins mal ajustés ou des garnitures usées.

Tous les 12 mois : Nettoyage et remplacement des cartouches du sécheur d'air. Vérification des valves de protection. Inspection des ressorts accumulateurs (fissures, corrosion).

5.6.2 Procédure de mesure de la course du levier d'ajustement

115.Stationner sur une surface plane, frein de stationnement serré, cales de roues.

116.Relâcher le frein de stationnement (moteur tournant, pression > 100 psi).

117.Appliquer une pression de freinage de 90-100 psi (maintenir la pédale enfoncée).

118.Mesurer la course de la tige de poussée (distance A = repos, distance B = sous pression).

119.La différence (B − A) ne doit pas dépasser la valeur limite (marquée sur la chambre — généralement 2,0-2,5 pouces).

120.Si la course est excessive, vérifier l'ajusteur automatique et l'épaisseur des garnitures.

5.6.3 Remplacement des garnitures de frein

122.Lever le véhicule, retirer la roue.

123.Retirer le tambour (parfois bloqué par la corrosion — utiliser un extracteur à tambour).

124.Détendre le ressort accumulateur (caging bolt) pour les freins arrière.

125.Décrocher les ressorts de rappel (retracting springs).

126.Retirer les mâchoires et les rouleaux.

127.Nettoyer la came S et la plaque de support.

128.Monter les nouvelles mâchoires avec les garnitures rivetées ou collées (riveter à 150-200 lb·pi si rivetage).

129.Lubrifier la came S et les rouleaux avec de la graisse à haute température (molybdène).

130.Remonter ressorts, tambour, roue.

131.Actionner la pédale 20-30 fois pour centrer les mâchoires, puis ajuster automatiquement ou manuellement.

5.7 Dépannage des freins pneumatiques

Cette partie sert de repère technique pour diagnostiquer, entretenir et réparer les véhicules lourds dans le domaine suivant : production d’air, valves, chambres de frein, réglage de course, ABS/ASR/ESC et ralentisseurs. Elle met l’accent sur les symptômes observables en atelier, les mesures à confirmer avec les instruments appropriés, les tolérances du fabricant, la propreté des circuits et les risques de sécurité avant démontage ou réglage. Les sous-sections qui suivent détaillent notamment 5.7.1 Perte de pression / Fuite d'air, 5.7.2 Freins qui chauffent ou serrent et 5.7.3 Frein qui tire d'un côté.

5.7.1 Perte de pression / Fuite d'air

Symptôme : Le moteur tourne mais la pression ne monte pas (ou monte lentement).

136.Vérifier la courroie du compresseur (tension, état).

137.Vérifier le gouverneur (gouverneur de pression) — s'il ne débraye pas, le compresseur fonctionne en continu sans monter en pression (mauvais réglage ou défectueux).

138.Test de fuite :

Moteur éteint, frein de stationnement serré.

Noter la pression et chronométrer. Une perte de > 2-3 psi en 1 minute avec les freins relâchés (ou > 3 psi avec les freins serrés) indique une fuite.

Localiser la fuite avec de l'eau savonneuse (bulles) dans toute la tuyauterie, les raccords et les chambres de frein.

142.Fuites typiques : Tuyaux (fissurés, coupés), raccords (desserrés, joints toriques dégradés), chambres de frein (membrane percée — air audible sortant de l'évent de la chambre), valves de purge défectueuses.

5.7.2 Freins qui chauffent ou serrent

Symptôme : Un ou plusieurs tambours sont anormalement chauds après 5-10 minutes de route. Odeur de garniture brûlée, résistance à l'avancement.

Ajusteur trop serré : Jeu garniture/tambour insuffisant ou nul. Régler l'ajusteur (desserrer si manuel).

Ressort de rappel cassé ou détendu : La mâchoire ne revient pas complètement en position repos.

Valve de relais bloquée : Pression résiduelle maintenue dans la chambre. Tester en desserrant la conduite au niveau de la chambre — si air sort, la valve ne se ferme pas correctement.

Pédale de frein mal réglée : Jeu libre insuffisant → pression résiduelle. Le réglage doit permettre 1/4-1/2 pouce de course libre avant que la valve de freinage ne s'ouvre.

5.7.3 Frein qui tire d'un côté

Garnitures inégalement usées (remplacer par paire sur le même essieu).

Chambre de frein défectueuse d'un côté (membrane affaiblie, fuite).

Tambour ovalisé ou fissuré.

Graisse ou huile sur les garnitures d'un côté (fuite de joint de moyeu).

5.7.4 Freinage inefficace (pédale dure, arrêt long)

Pression de service insuffisante (< 7 bar).

Garnitures vitrifiées (brillantes, dures) → poncer légèrement ou remplacer.

Tambours usés (diamètre > limite de rectification ou fissurés).

Ajusteurs automatiques défectueux — vérifier le mécanisme de rattrapage.

Fading thermique : Freinage intensif prolongé (descente de montagne) — les garnitures perdent leur coefficient de friction au-delà de 300-400 °C. Les freins à disque sont moins sujets au fading.

5.7.5 Gel du système pneumatique

En hiver, la condensation dans les réservoirs et les conduites peut geler, obstruant le circuit. Solutions :

Purger quotidiennement les réservoirs.

Vérifier le sécheur d'air (cartouche à remplacer annuellement).

Injecter de l'alcool à dégivrage dans le réservoir via le purgeur (méthanol / isopropanol) pour abaisser le point de congélation (attention aux joints).

Certains systèmes ont un chauffage de la valve de freinage (électrique) pour éviter le gel.

5.8 Sécurité et normes (Québec/Canada)

CNESST : Les systèmes pneumatiques sous pression (> 7 bar) sont considérés comme des équipements sous pression et doivent être inspectés périodiquement.

CSA Z150 : Norme de sécurité pour les grues mobiles — inclut la vérification des freins pneumatiques.

CCQ : La formation des mécaniciens de véhicules lourds doit inclure la maîtrise des systèmes de freinage pneumatique conformément au Programme d'apprentissage en milieu de travail.

RSVA (Règlement sur la sécurité des véhicules automobiles) : Normes de performance des freins — distance d'arrêt maximale, force sur la pédale, pression minimale.

Procédure de cadenassage (Cadenassage/étiquetage) : Avant de travailler sur un système pneumatique, purger TOUTE pression résiduelle (moteur éteint, actionner la pédale plusieurs fois, tirer le bouton jaune pour vider les ressorts accumulateurs). Utiliser le boulon de cadenassage (caging bolt) sur chaque chambre combinée avant de démonter les freins arrière.

5.3 Compresseur d'air — fonctionnement et entretien

Le compresseur d'air des systèmes de freinage pneumatique est monté sur le moteur et entraîné par la distribution (courroie ou pignon). Il aspire l'air ambiant via un filtre et le comprime à 10-12,5 bars. Le débit est de 200 à 600 L/min selon le véhicule.

Le compresseur est refroidi par le liquide de refroidissement du moteur (compresseur refroidi à l'eau) ou par l'air ambiant (compresseur refroidi à l'air). Le régulateur de pression (gouverneur) contrôle le cycle de charge/décharge du compresseur pour maintenir la pression du réservoir entre 8 et 12 bars.

L'entretien du compresseur comprend : le remplacement du filtre à air (tous les 50 000 km), la vidange du réservoir d'air (quotidienne pour évacuer la condensation d'eau), la vérification des conduites de purge, et le contrôle du jeu des soupapes (tous les 200 000 km).

5.4 Réservoirs d'air comprimé et sécheurs d'air

Les réservoirs d'air comprimé (bouteilles) stockent l'air pour les freinages répétés. Leur capacité totale est de 40 à 120 litres pour un camion lourd. Les réservoirs sont en acier soudé et doivent résister à une pression d'épreuve de 1,5 fois la pression de service.

Le sécheur d'air (air dryer) est un composant essentiel installé entre le compresseur et les réservoirs. Il contient un dessiccateur (gel de silice ou tamis moléculaire) qui absorbe l'humidité de l'air comprimé. La régénération du dessiccateur se fait automatiquement lors des cycles de décharge du compresseur.

La soupape de sécurité des réservoirs est tarée à 11,5-12,5 bars. La vanne de vidange (purge manuelle ou automatique) évacue l'eau et l'huile condensées au fond du réservoir. Un réservoir non purgé accumule de l'eau qui gèle en hiver et bloque les valves de frein.

5.5 Valves de frein et modules de commande

La pédale de frein (valve de freinage ou brake treadle valve) commande la pression dans les circuits de freinage. Elle est composée de deux sections indépendantes (circuit primaire et circuit secondaire) pour la redondance. Le rapport de la pédale est de 5:1 à 8:1.

La valve de relais (relay valve) est montée près des freins arrière pour réduire le temps de réponse. Elle amplifie le signal pneumatique de la pédale pour remplir rapidement les chambres de frein. Le temps de réponse d'une valve de relais est de 100 à 200 ms.

Le module de commande de freinage électronique (EBS — Electronic Braking System) intègre des capteurs de pression, des électrovannes proportionnelles et un calculateur. L'EBS offre un temps de réponse inférieur à 50 ms, une distribution de la force de freinage optimisée et l'intégration des systèmes de sécurité.

5.6 Chambres de frein et mécanismes de freinage

Les chambres de frein (brake chambers) convertissent la pression pneumatique en force mécanique. La chambre à membrane est la plus répandue. La force développée est F = P × A, où A est la surface de la membrane (16, 20, 24 ou 30 pouces carrés, soit 103, 129, 155 ou 194 cm²).

Les chambres de frein à ressort (spring brakes) sont utilisées pour le frein de stationnement et la sécurité. Un ressort puissant (force de 6000 à 9000 N) applique les freins en l'absence de pression d'air. La pression d'air comprime le ressort pour relâcher les freins. En cas de perte de pression, les freins se serrent automatiquement.

Les freins à tambour sont encore majoritaires sur les essieux lourds. La came en S (S-cam) écarte les mâchoires de frein contre le tambour en rotation. Le jeu entre les mâchoires et le tambour est automatiquement maintenu par un régulateur de jeu (automatic slack adjuster).

5.7 Freins à disque pneumatiques

Les freins à disque gagnent en popularité sur les véhicules lourds. Le disque de frein en acier ou en fonte de 430 mm de diamètre est pincé par des plaquettes de friction actionnées par un étrier à came ou à vis. La puissance de freinage est plus constante que les freins à tambour.

L'étrier de frein à disque pneumatique utilise un mécanisme à vis-écrou (caliper à commande pneumatique) pour serrer les plaquettes. La force de serrage est de 50 à 80 kN par roue. La ventilation du disque (disque ventilé avec canaux internes) dissipe la chaleur générée lors des freinages répétés.

5.8 Systèmes de sécurité — ABS, ASR, ESP

Le système de freinage antiblocage (ABS) empêche le blocage des roues lors d'un freinage d'urgence. Des capteurs de vitesse de roue (à effet Hall ou à induction) mesurent la vitesse individuelle de chaque roue. Si une roue décélère trop brusquement (risque de blocage), la valve ABS module la pression de freinage.

L'antipatinage (ASR — Acceleration Slip Regulation) utilise les mêmes composants que l'ABS pour limiter le patinage des roues motrices. Le module ASR réduit le couple moteur (via l'ECM) et/ou applique le frein sur la roue qui patine.

Le programme de stabilité électronique (ESP) combine l'ABS, l'ASR, un capteur d'angle de braquage et un capteur de lacet (gyroscope) pour détecter et corriger les débuts de dérapage. L'ESP freine individuellement les roues et réduit le couple moteur pour maintenir la trajectoire.