les freins de vélo

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Les différents freins de vélo
rien ne sert de pédaler, il faut s'arrêter à point

Ils sont parfois très différents dans leur forme mais tous les freins ont la même fonction vitale : arrêter votre vélo, y compris dans des situations critiques. Pourtant le nombre de bicyclettes que l'on voit (et parfois qu'on entend) avec des freins mal réglés est anormalement élevé. Certains sont carrément hors service, affectant gravement la sécurité de leurs conducteurs. Les freins d’un vélo doivent endurer une utilisation régulière sans détérioration de leurs performances. Pour s’assurer de cette fiabilité, pour pouvoir s’arrêter rapidement dans les meilleures conditions de sécurité, il est important d’en savoir un peu plus sur ces composants essentiels, leurs avantages et leurs inconvénients, comment les régler et les entretenir, mais aussi quelles sont les techniques qu'il faut maîtriser pour freiner le plus efficacement possible tout en assurant votre sécurité. Cet article assez long pour être complet utilise plusieurs liens pour faciliter sa lecture mais aucun langage spécialisé, et les quelques termes techniques employés sont tous expliqués.

L'avantage mécanique
Les freins sur jante : étriers à tirage central, étriers à tirage latéral, cantilevers, cantilevers à tirage direct (v-brakes), mini v-brakes, freins hydrauliques.
Le truc auquel on ne pense jamais
Les freins sur moyeu : freins à rétropédalage, freins à tambour, freins à disque.
Les freins à disques sur les randonneuses et autres vélos "Gravel"
Quel est le meilleur frein ?
Les leviers de freins : avantage mécanique, compatibilité entre leviers et étriers, quel levier contrôle quel frein ?, montage sur cintre droit, montage sur cintre route.
Les gaines et câbles de frein
Les gaines des freins à disque à câble
Des freins bien réglés
Les techniques de freinage

L'avantage mécanique

illustration bras de levier - © www.LesVelosDePatrick.com tous droits réservés

Tous les freins de vélo mécaniques utilisent le principe du bras de levier pour transformer la force avec laquelle on appuie sur le levier de frein en une force de freinage. L'avantage mécanique (AM) est le rapport entre ces deux forces, qui dépend de la géométrie du frein. Sur la photo ci-dessus par exemple, l'AM de l'étrier à gauche est de 1:1, autrement dit quand on appuie avec une certaine force sur le levier de frein, la force avec laquelle le patin appuira sur la jante sera la même. L'AM de l'étrier à droite est de 1:4, adonc quand on appuie sur le levier de frein avec une certaine force, le patin appuira sur la jante quatre fois plus fort. Plus l'AM est élevé plus le frein est puissant. Celles et ceux qui se rappellent leurs cours de maths sur les triangles semblables déduiront que pour déplacer le patin de frein de l'étrier à gauche d'une certaine distance, il faudra déplacer la même distance de câble, alors qu'il faudra tirer quatre fois plus de longueur de câblepour déplacer le patin de frein de l'étrier à droite. En fait l'AM est le rapport entre distance parcourue et force exercée, et pour les vélos il devrait se situer entre 6 et 8. Plus l'AM est élevé et plus les freins seront puissants. Alors pourquoi le limiter ? Parce que plus l'AM est élevé et plus les freins deviennent mordants avec un manque de progressivité, autrement dit le freinage devient brutal avec une action on-off qui se rapproche de celle d'un interrupteur. Toute la subtilité consiste donc à naviguer entre puissance et dosage de cette puissance.

Les freins sur jante

Comme leur nom l’indique ce type de frein utilise la jante de la roue comme surface de freinage. Des patins à base de caoutchouc appuyent sur chaque côté de la jante pour réduire la vitesse du vélo. Les patins s'usent mais les jantes aussi, même si ce n'est pas à la même fréquence, et doivent être remplacées quand leurs flancs se sont trop creusés. Les freins sur jante sont pour la plupart compacts, légers, mécaniquement simples, et bon marché. Ils sont puissants mais leurs performances se dégradent avec des jantes mouillées. Pour un freinage efficace et sans à-coups les roues doivent être bien dévoilées (centrées dans le vélo quand on les tourne). Ils sont d’un entretien facile mais doivent être réglés de temps en temps. Les freins sur jante les plus courants sont les étriers à tirage central, les étriers à tirage latéral, les cantilevers, les cantilevers à tirage direct ou v-brakes, et les freins hydrauliques.

Les étriers à tirage central

schéma butée de câble et réglage tension

Inventés par le français Mafac, ce sont les ancêtres de tous les freins sur jante modernes. Ils sont fixés sur un trou au dessus de la fourche à l'avant ou sur la petite entretoise entre les haubans à l'arrière, grâce à un pivot central(1). Les mâchoires ressemblent à des ciseaux recourbés, en tirant sur les deux bouts supérieurs les deux autres qui portent les patins pincent la jante. Les deux mâchoires sont reliées par un câble appelé cavalier(2). Quand on actionne le levier de frein on tire sur le cavalier grâce à un petit support(3) et on contracte les mâchoires. L'AM de ces freins est de 1:1, mais comme les cantilever, en pratique il dépend de la hauteur du cavalier et la hauteur du patin sur l'étrier, et, montés dans les règles de l'art et actionnés par les bons leviers de freins, ces étriers peuvent être très puissants. Le cavalier est classiquement attaché aux étriers par une boule de métal(4) qui sert d'attache rapide à un bout et il est soit pincé par un écrou soit fixé par une seconde boule à l'autre bout. Ils nécessitent des butées de câble placées en général sous la potence(5) et sous le serrage de la tige de selle (avec une poulie de renvoi sur les cadres cadres torpille). En rapprochant les patins de la jante on peut détacher facilement le cavalier, relâchant la tension entre les étriers qui s'écartent encore plus pour enlever une roue chaussée d'un gros pneu. Les étriers à tirage central ne sont plus utilisés sur les vélos modernes, remplacés par les étriers à tirage latéral qui ne nécessitent pas de butées de câble. Mais ils restent à ce jour les freins les plus conviviaux, robustes et fiables, ne nécessitant pratiquement jamais d'entretien, et offrant une excellente modulation (progressivité de la force de freinage). Leurs patins restent assez loin pour ne pas frotter en cas de roue voilée et restent bien centrés autour des jantes même après des décennies d'utilisation ! Toutes ces qualités font que, malgré leur âge vénérable, ils restent un bon choix pour équiper un demi-course ou une randonneuse légère. Ils ont leur limites : sur la majorité des modèles c'est impossible de mettre des pneus de plus de 35mm de section avec garde-boues, et trop de flexion leur enlève le mordant et la force nécessaire pour arrêter rapidement des vélos très chargés. Leur géométrie généreuse est fort utile pour convertir un vélo de course en vélo randonneur. Attention ! Si le cavalier est détaché des étriers ou s’il n’est pas relié au petit support qui le tire le freinage est totalement inopérant, danger, surtout à l'avant ! Notez aussi que les étriers à tirage central nécessitent un réglage particulier lorsqu'ils sont utilisés avec des leviers de freins à avantage mécanique variable dont il est mention plus loin.

Les étriers à tirage latéral

Fixés aussi sur le vélo grâce à un pivot central(1), l'un des bras de l'étrier à tirage central ci-dessus a été plié pour se trouver au dessus de l'autre et intègre par la même occasion la butée du câble(2). Le câble sort d'un bras et est fixé à l'autre par pincement, soit sur l'étrier même soit sur un petit bras articulé(3) en forme de crochet qui permet de détendre le câble de frein et donc d'écarter rapidement les patins pour enlever la roue. En actionnant le levier de frein on rapproche les deux bras qui serrent les mâchoires autour de la jante. Les modèles les plus anciens sont à simple pivot avec les deux mâchoires qui pivotent autour du même point central, avec un AM de 1:1. Ils ont du mal à rester centrés autour de la roue après une pression importante sur les leviers de freins. Pour corriger ce défaut Shimano a introduit au début des années 90 des étriers où l'une des mâchoires est articulée autour d'un second pivot, doublant par la même occasion augmente la puissance de freinage avec un AM de 1:2. Associés aux bons leviers ces étriers à double pivot sont très mordants et équipent tous les vélos de route modernes. Par contre ils manquent de progressivité. Leur avantage principal, comme tous les étriers à fixation centrale, est de n'induire aucune réaction latérale aux efforts de freinage qui pourraient écarter les fourreaux de la fourche, et permettent donc l'utilisation de fourche très légères y compris en carbone. Leur principal inconvénient est qu'à une ou deux exceptions près leurs faibles dimensions ne permettent pas le montage de garde-boues ou pneus larges, ce qui n'en fait pas le meilleur choix pour un vélo de ville ou randonnée.Attention ! Si le petit bras(3) n'est pas dans sa position correcte le freinage perd beaucoup de sa force, danger, surtout à l'avant !

Les cantilever

Ils sont très similaires dans leur fonctionnement aux étriers à tirage central mais utilisent deux bras montés sur deux tasseaux brasés sur le cadre et la fourche. Le câble de frein tire sur le cavalier(1) grâce à un triangle(2). Parfois un demi-cavalier relie un bras au triangle et le câble de frein lui-même passe dans un morceau de gaine et sert de demi-cavalier de l’autre côté. Les cantilever ont beaucoup de qualités : ils sont très puissants tout en étant progressifs, laissent passer de très gros pneus sans interférence, et on peut régler leur modulation comme les étriers à tirage central. Ils équipaient les vélos et tandems randonneurs anciens et tous les vtt des années 90. Mais les cantilever classiques ont un défaut majeur : régler leurs patins signifie vérifier pas moins de cinq paramètres simultanément car ils sont fixés sur un genre de rotule sphérique orientable dans tous les sens, sans oublier la longueur du cavalier que chaque mécano décidait souvent sans savoir que la géométrie d'un cantilever obéit à des règles précises. En effet, si le cavalier est trop court(bas) le freinage est brutal sans possibilité de dosage, s'il est trop long(haut) le freinage est agréable mais risque de ne pas être assez mordant si les leviers butent trop tôt contre le guidon. Des cantilever évolués et des cavaliers à la longueur préréglée furent introduits pour répondre à ces plaintes mais ça ne suffisait pas toujours et ils ont peu à peu disparu au profit des v-brakes mécaniquement plus simples, sauf en cyclocross où on apprécie leurs patins qui restent loin des jantes au repos et évitent le blocage des roues avec l'encrassement de la boue. Cependant les cantilever sont parmi les freins les plus agréables à utiliser et restent le meilleur choix pour les vélos de cyclotourisme chargés équipés de cintre route. Pour enlever la roue on détache le cavalier en passant la boule(3) du câble sous le crochet où elle est ancrée, ce qui permet d'écarter les deux bras et laisser passer la jante. Attention ! Si le cavalier est détaché ou s’il n’est pas relié au triangle le freinage est totalement inopérant, danger, surtout à l'avant !

Les cantilever à tirage direct ou v-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. Avec un AM de 1:4 les v-brakes sont les plus puissants de tous les freins, y compris les freins à disque. Mais ils ont leurs défauts aussi : 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 et que parfois il faut dégonfler un peu le pneu avant de remonter une roue, sinon les patins l'empêchent de passer. Leur plus gros défaut est de ne pas être compatibles avec les leviers de freins pour cintre route. Avec cet énorme AM les fourche et cadre doivent souvent être plus costauds -et donc moins confortables- pour ne pas se déformer sous les efforts latéraux, au risque sinon d'avoir des freins qui couinent et vivrent très fort. Malgré ça de tous les freins existants les v-brakes sont ceux qui offrent le meilleur rapport puissance/facilité de réglage/robustesse/ et restent donc le meilleur choix pour les voyages au long cours. 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 !

Les mini v-brake

Ce sont des v-brake avec des bras plus courts pour ramener leur AM autour de 2 et ainsi les rendre compatibles avec les leviers de frein pour cintre route. Ceci plus le fait que le câble qui relie les deux bras soit plus bas et donc plus proche des pneus les rend tout indiqués pour des vélos de route ou de fitness (les mêmes avec cintre plat) chaussés de pneus fins. Ils sont aussi plus pratiques à utiliser que des cantilevers sur des cadres atypiques comme les vélos pliants, et plus faciles à intégrer sur les nouveaux cadres aéro. Contrairement aux v-brakes il n'y a pas de normalisation pour la longueur des bras, et pour cette raison leurs performances ne sont pas toujours consistantes, avec parfois un manque de puissance chronique, des difficultés à bien les régler pour freiner fort avant que les leviers de freins butent sur le cintre, etc. On comprendra que les performances des mini-brakes peuvent être aléatoires selon les leviers de frein auxquels ils sont couplés. Les mêmes manipulations que pour les v-brake sont nécessaires pour enlever une roue, et atttention ! aussi, si le coude n'est pas dans sa position correcte le freinage est inopérant !

Les freins sur jante hydrauliques

Ces freins sont proposés par le fabricant allemand Magura. Les étriers sont fixes, seuls les patins bougent. Une durite (tuyau de faible section) principale part du levier de frein spécifique jusqu'à des pistons situés derrière les patins de frein. Quand on actionne le levier on augmente la pression de l'huile et les pistons, reliés entre eux par une petite durite secondaire, poussent simultanément les patins contre la jante dans un mouvement rectiligne. 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 on peut se consoler en se disant qu'ils peuvent être remplacés à l'autre bout du monde par des v-brake puisqu'ils se montent sur les mêmes tasseaux. En attendant 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, à l'instar des freins à tambour ou à rétropédalage. Le montage initial 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 grâce à un levier rapide qui écarte facilement un des patins. L'utilisation d'arceaux rigidificateurs spécifiques est vivement recommandé pour bénéficier de toute leur puissance 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. Le modèle haut de gamme avec sorties de gaines radiales est mieux adapté aux guidons type papillon. Robustes, fiables, performances constantes dans le temps avec une agréable progressivité de freinage 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.

Le truc auquel on ne pense jamais

Tous les freins sur jante sans exception sont faits pour être utilisés avec une certaine largeur de jante. Ils freineront quand même s'ils ne le sont pas mais ce ne sera jamais le meilleur freinage dont ils seraient capables. En effet la position de leurs patins, l'écartement des étriers et leur mouvement, ont tous été optimisés pour une plage restreinte de largeur de jante, et c'est logique. par exemple, un pneu utilisé sur un vélo de route sera monté sur une jante étroite et l'étrier double pivot est optimisé pour que la force de ses mâchoires soit maximale quand il pince une jante étroite et ne freinera pas bien si pour une raison obscure on monté des roues larges sur un vélo de course. De même un v-brake ne fonctionnera pas correctement avec une jante étroite. On n'y pense rarement mais beaucoup de déceptions par rapport aux performances de tels ou tels freins vient seulement de montages hasardeux où la vocation de la bicyclette n'est pas en adéquation avec les roues montées dessus...

Les freins sur moyeu

Les freins sur moyeu ont besoin de moyeux de roue spéciaux et de fixations spéciales sur la fourche et le cadre. Les jantes ne servant plus de surface de freinage elle ne s'usent pas, et l'efficacité du freinage n'est pas affectée par leur état, en particulier il reste constant même si les roues sont voilées. Leurs performances restent aussi intactes dans de mauvaises conditions climatiques. Ils demandent moins d'entretien que les freins sur jante mais lorsqu'il doit survenir il est plus lourd et plus délicat. Cette famille de freins comprend les freins à disque, les freins à tambour, et les freins à rétropédalage.

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 !

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 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 le pincent lui et ralentissent sa rotation quand on actionne le levier de frein. Les plaquettes peuvent être en métal, plus bruyantes mais avec un freinage plus puissant et plus efficaces sous la pluie, ou en résine/composite, mois mordantes mais plus silencieuses en fonctionnement et avec un toucher plus progressif. En général des plaquettes pour disque s'usent moins vite que des patins pour jante. 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 les freins à disques ont connu leur essor avec les vtt. Mais ils équipent de plus en plus les tandems modernes qu'ils arrêtent sensiblement mieux que les freins classiques sans user leurs jantes. Grâce à leur leur efficacité sous la pluie et leur entretien espacé (mais plus technique) que celui des freins sur jantes on les trouvera de plus en plus sur des vélos de route et de cyclotourisme. Mais les freins à disque ont aussi des défauts. Comparés à des freins claissiques il y a beaucoup plus de paramètres qui affectent leurs performances, y compris les tolérances de fabrication du cadre et de la fourche. Les vélos de tourisme qui en sont équipés sont moins confortables même quand ils sont en acier, à cause des tubes plus rigides nécessaires pour compenser les contraintes qu'ils exercent dessus. Ils rendent parfois le montage/démontage des porte-bagages plus compliqué, surtout à l'avant. 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, et doit être de bonne qualité pour une durée de vie satisfaisante. Les disques ne sont pas très épais et à force de chocs, coups, restent rarement parfaiement droits et finissent par se voiler, nécessitant de les redresser de temps en temps pour éviter bruits métalliques et frottements résiduels. Si on ne laisse pas au disque le temps de refroidir un peu (par exemple dans une très longue descente) il peut chauffer au point de se gondoler, une déformation permamente qui, contrairement à un voile, ne peut pas être corrigée, il devra alors être remplacé. 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 ! Certaines fourches ont des pattes inversées pour minimiser ce risque. Attention ! Un disque ne doit pas être touché après un freinage important sous peine de se brûler les doigts ! Ces qualités et ces défauts sont partagés par les trois types de freins, les freins à disque mécaniques, les freins à disque hydrauliques, et les freins à disque hybrides.

Les freins à disque mécaniques

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. Quand on relâche le levier de frein un ressort placé entre les deux plaquettes les écarte du disque. On compense l'usure des plaquettes en les rapprochant régulièrement du disque. L'espace entre les plaquettes et le disque étant de quelques dixièmes de mm le disque ne peut pas être déformé ou voilé par cette action et comme un ressort retrouve sa position normale quand on relâche les freins. Malgré cela il existe un ou deux modèles d'étriers avec deux plaquettes mobiles mais c'est une solution qui cherche un problème : à part le fait qu'ils réduisent peut-être un peu le risque de frottements résiduels des plaquettes sur le disque ils n'apportent pas de puissance supplémentaire, et hélas leur conception plus complexe les rend plus fragiles et moins fiables, donc mieux vaut les éviter. 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 leviers de freins. Leur entretien est simple grâce à l'utilisation de gaines et de câbles classiques, un avantage considérable sur la route qui en font dans cette famille le meilleur choix pour les vélos et tandems de randonnée. Remarque : pour qu'ils soient presque aussi puissants que des v-brakes les freins à disques mécaniques et hybrides doivent être utilisés avec des gaines spéciales dites incompressibles. Attention ! Les freins à disque mécanique pour cintre route ne sont pas interchangeables avec les modèles faits pour cintre plat et vice versa, utiliser l'un à la place de l'autre ne donnera pas un bon freinage ! Plus d'explications dans la rubrique sur les leviers de freins.

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. Quand on relâche le levier de frein des petits soufflets étanches "aspirent" les plaquettes en arrière pour les écarter du 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. Autres avantages, l'usure des plaquettes est automatiquement compensée et au repos il y a souvent moins de frottement résiduel des plaquettes sur le disque. Mais ils ont des défauts majeurs pour la randonnée. Ils sont difficiles pour ne pas dire impossibles à réparer sur le bord de la route. Les freinages prolongés peuvent chauffer le disque au point d'échauffer aussi tous les éléments autour, y compris le fluide hydraulique qui peut aller jusqu'à bouillir. A cause de ces variations de températures auxquelles s'ajoute parfois la contamination de particules étrangères, même quand il ne fuient pas ils doivent être purgés de temps en temps, une intervention qui n'est pas à la portée de tous et qui nécessite de la rigueur même quand on a l'habitude. En cas de fuite, l'huile utilisée est au mieux salissante, au pire corrosive pour les autres parties du vélo y compris les habits et les sacoches qui peuvent être trouées. Pour toutes ces raisons les freins à disque hydrauliques ne sont vraiment pas souhaitables sur un vélo de cyclotourisme. 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 !

Les freins à disque hybrides

Ces freins spécifiques aux cintres route combinent le meilleur mais aussi le pire du freinage mécanique et hydraulique. Il y a plusieurs variations selon les fabricants mais tous fonctionnent selon le même principe : le levier de frein traditionnel à câble actionne le piston d'un réservoir d'huile qui à travers une durite presse les plaquettes de l'étrier contre le disque. L'interface câble/piston hydraulique peut se trouver n'importe où, installée sous la potence ou sur l'étrier directement. Les avantages principaux : la longueur du câble étant très courte (quand l'interface est proche des leviers) son élongation est négligeable, le freinage est donc plus puissant tout en nécessitant moins de force aux bout des doigts pour l'obtenir, et l'hydraulique procure une meilleure modulation avec tous les leviers de freins route standard y compris les plus vieux, et surtout avec moins de frottement résiduel des plaquettes sur le disque. Leur désavantage principal : c'est de l'hydraulique, avec tous les ennuis potentiels que cela implique, donc plus de risque de fuites, de frottements excessifs quand les pistons contaminés deviennent paresseux, etc, et bien entendu pas de réparation possible sur le bord de la route. En fait les freins hybrides n'ont pas de supériorité technique significative sur les freins mécaniques, c'est surtout une bonne idée marketing des fabricants : en effet il y a une évolution de plus en plus marquée des vélos de route vers les poignées combinées avec freins à disque hydrauliques, et les freins hybrides sont un bon moyen de capter le marché des cyclistes qui ont du matériel traditionnel et veulent y goûter sans régler l'addition élevée des nouvelles technologies. Attention ! Comme pour tout circuit hydraulique une fuite amène une chute de pression et une perte de freinage pouvant aller jusqu'à le rendre totalement inopérant.

Les freins à disques sur les randonneuses et autres vélos "Gravel"

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Quel est le meilleur frein ?

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Les leviers de freins

Depuis la nuit des temps l’homme essaye de démultiplier sa force physique. Le bras de levier et la poulie en sont les exemples les plus courants. Tous les freins actionnés par un câble fonctionnent selon le principe du bras de levier. En tirant le câble de plusieurs mm avec peu d’efforts au bout des doigts on déplace les patins ou les plaquettes de quelques mm seulement mais ils vont s’appuyer avec beaucoup de force sur la surface de freinage. L’avantage mécanique est le ratio de cette force appliquée à un bout et celle qui en résulte à l’autre bout (ou la quantité de câble déplacée à la manette et la distance de déplacement des patins). On ne peut pas comprendre ce qui se passe quand on mélange freins et leviers sans comprendre ce qu’est l’avantage mécanique. Les freins n’ont pas tous le même avantage mécanique, ils nécessitent donc des leviers de freins adaptés pour bien fonctionner. L’avantage mécanique des leviers de freins dépend de leur forme, de leur longueur, et de l’ancrage du câble. La longueur du levier est donnée en nombre de doigts qu’on peut poser dessus : 1,5, 2, 3, ou 4. Ces deux derniers (plus courants en canti qu’en v-brake) sont parfois considérés comme plus confortables parce qu’ils demandent moins d’efforts pour les presser. La qualité du freinage, sa puissance, sa progressivité, ainsi que le confort général lié à l’action de freiner dépendent étroitement de la compatibilité des leviers et des freins, de l'ergonomie qui résulte du montage des leviers, et bien sûr du réglage des freins.

La compatibilité des leviers de freins

Quand on actionne un levier de frein mécanique on tire sur un câble. La distance entre l’axe du levier et l’ancrage du câble détermine la quantité de câble qu’on peut tirer. Il y a deux types de leviers : ceux dont la distance est de 25mm qui sont compatibles avec les étriers à tirage central, les étriers à tirage latéral, les cantilevers, les freins à disque hybrides et mécaniques pour cintre route, et la plupart des freins à tambour, et ceux dont la distance est de 35mm qui conviennent pour les v-brakes et les freins à disques mécaniques pour cintre plat. A l'exception des Tektro RL520 les leviers de freins pour cintre route sont compatibles seulement avec le premier groupe de freins. Beaucoup de cyclistes et de vélocistes ignorent ces différences (c'est plus grave pour ces derniers) et il n’est pas rare lors d’une révision ou changement de pièces qu'ils montent ce qu’ils ont en stock sans se soucier de vérifier la compatibilité des divers composants. Que se passe-t-il quand on mélange les genres ? Prenons les deux cas classiques :

- leviers de freins v-brakes avec freins traditionnels (on change le guidon de course de son vélo pour un cintre plat, et on a acheté des nouveaux leviers de freins, qui sont pour des v-brakes puisque plus personne ne stocke de leviers pour cantis) : quand on appuie sur les leviers c’est très dur, mais curieusement ça ne freine pas du tout, à moins d’avoir des mains de gorille. Pour comprendre cela imaginez que vous utilisez des ciseaux, qui fonctionnent aussi selon le principe du bras de levier mais avec un avantage mécanique variable selon l’angle d’ouverture. Si vous les ouvrez à fond et placez vos doigts tout près de l'axe vous aurez du mal à réussir à vous couper la peau en essayant de les refermer : vous appuyez fort mais les lames ne bougent pas beaucoup.

- leviers de frein traditionnels (ou route) avec freins v-brakes (on change ses bons vieux cantilever pour des v-brakes parce que tout le monde dit qu'ils sont plus puissants mais on a gardé ses leviers de freins pour économiser un peu d'argent) : en général les leviers ne peuvent pas tirer assez de câble pour bien freiner sans buter contre le cintre. Quand ils sont réglés pour résoudre ce problème en rapprochant beaucoup les patins des jantes ils deviennent alors très violemment mordants avec une décélération brutale et difficile à doser. Pour comprendre ce qui se passe reprenons l’exemple des ciseaux : si vos doigts se trouvent tout au bout la moindre pression suffit à refermer les lames rapidement et brutalement et entailler la peau.

Quelques marques, Avid et Shimano en particulier, proposent des modèles de leviers de freins à avantage mécanique variable. Chez Avid il est obtenu par le déplacement de l’ancrage du câble, et permet de mieux moduler l’effort et la progressivité du freinage à condition d’avoir des roues bien dévoilées. Sur sa gamme XT et XTR Shimano utilise un ancrage de câble flottant appelé Servo Wave, dont les meilleurs mécanos sauront tirer profit. L’avantage mécanique plus élevé au début (position v-brake) permet d’approcher rapidement les patins de la jante, l’avantage mécanique plus faible ensuite (position canti) donne une force de freinage plus forte, avec une grande modulation et peu d’efforts au bout des doigts. Certaines poignées combinées vitesses/freins pour cintre route du même Shimano utilisent aussi le même principe. Pour des raisons trop longues à expliquer ici des précautions particulières doivent être prises lorsqu'on utilise un système Servo Wave avec des étriers à tirage central et certains cantilevers pour obtenir un freinage puissant.

Quel levier contrôle quel frein ?

Le frein arrière est connecté au levier qui est du même côté que le bord de la route. Dans les pays comme le Royaume Uni ou le Japon où on conduit à gauche, c'est la main gauche qui contrôle le frein arrière. Dans la plupart des pays occidentaux et en France le levier droit actionne le frein arrière, le levier gauche le frein avant. La raison de cette norme est la sécurité. En effet, pour indiquer un changement de file qui couperait la route devant une voiture, autrement dit pour aller du bord vers le milieu de la route, on lâche la main qui est "à l'intérieur" de la route. Dans ce cas, et quel que soit le pays où on roule, la main qui contrôle le frein arrière est toujours celle qui reste posée sur le guidon, et en cas de freinage-surprise qui serait nécessairement brusque et voire car il est difficile de contrôler un réflexe, on est sûr de ne pas bloquer la roue avant ni passer au dessus du guidon, et donc on a plus de chance de conserver le contrôle du vélo et de sa trajectoire. Si le montage des leviers ne respecte pas cette règle un freinage d'urgence actionnant le frein avant ferait pivoter brutalement la roue d'un côté si on tient le cintre d'une main, voire la bloquerait entièrement et ferait valser le(la) cycliste par dessus le vélo ! Sur les motos le levier droit contrôle le frein avant et certains certains cyclistes qui sont aussi motards préfèrent inverser les commandes pour éviter la confusion. Dans ce cas ils devraient être plus prudents sur les routes françaises et éviter de prêter leur vélo à quelqu'un qui n'est pas habitué à cette disposition des commandes.

Le montage des leviers sur cintre droit ou trekking

Qu’ils soient simples ou combinés aux manettes de changement des vitesses les leviers de freins doivent être orientés dans le prolongement naturel des avant-bras afin d'éviter la fatigue musculaire. Ils doivent être assez serrés sur le cintre pour fonctionner sans bouger, mais pas trop pour qu’ils puissent éventuellement pivoter au lieu de se tordre en cas de chute. Le bout du levier ne doit pas dépasser de bout du cintre. Sur la plupart des leviers mécaniques une petite vis sur le corps principal permet d'écarter ou rapprocher le levier du guidon afin de l'atteindre plus facilement selon la longueur de vos doigts. Idéalement le bout juste avant le petit coude(2) devrait tomber juste sous les deux dernières phalanges de l'index, comme nous verrons dans les techniques de freinage.

Le montage des leviers sur cintre route

Faites glisser les leviers jusqu'à la position souhaitée. Pour la déterminer on peut mettre une grande règle sous l'appui et faire coulisser les leviers jusqu'à ce que le bout touche la règle. Il ne doivent pas être positionnés plus bas. Ils peuvent être placés un peu plus haut pour améliorer le confort. Pour améliorer encore la prise en main et le confort les leviers méritent d'être orientés légèrement vers l'intérieur du cintre. Il ne faut pas oublier de placer la règle (avec si possible un niveau à bulle dessus) sur les deux leviers et vérifier qu'ils sont à la même hauteur. Ensuite il faut bien serrer les vis qui les maintiennent en place pour éviter qu'ils bougent latéralement ou pire qu'ils glissent vers le bas quand on s'appuie dessus.

Les gaines et câbles de frein

Un câble de frein est en acier, parfois inoxydable ou enduit d'une matière anti-friction. Une petite boule de métal, en réalité un petit cyclindre dont l'axe de symétrie est parallèle au câble pour les leviers type route et perpendiculaire au câble pour tous les autres est ancré dans un logement sur le levier de frein. Une gaine de frein est constituée de fils métalliques en général spiralés pris dans une enveloppe en plastique qui laisse dans son centre le passage du câble. Une gaine de meilleure qualité aura un revêtement intérieur supplémentaire en teflon ou autre matière à faible coefficient de frottement dans lequel va coulisser le câble. Les freins à disque mécaniques et hybrides nécessitent obligatoirement des gaines spéciales dites incompressibles pour une freinage puissant ! Minimiser les frottements internes permet un freinage plus réactif avec un minimum d'effort au levier sans frottement résiduel des patins sur les jantes. Des embouts en métal ou plastique, étanches ou pas, s'enfilent sur le bout des gaines pour éviter leur effilochement. Des embouts de câble (appelés aussi ferrules) sont pincés de force au bout de tous les câbles pour éviter qu'ils s'effilochent, ce qui peut causer des blessures ou déchirer les habits. Tous ces accessoires en apparence anodins jouent un rôle essentiel dans la qualité du freinage et sa stabilité dans le temps. Leur montage doit être soigné et réfléchi pour une durabilité maximale. Les courbes des gaines doivent être amples et naturelles et arriver droit dans les butées, et protégées contre les princements, abrasions, ou frottements. Enfin notez bien : les gaines et câbles de freins ne sont pas interchangeables avec les gaines et câbles de dérailleur !

Les gaines des freins à disque à câble

Les gaines des freins à disque mécaniques et hybrides doivent nécessairement êtres continues de la sortie du levier jusqu'à l'entrée de l'étrier, car moins il y a de butées et d'embouts moins il y a de frottement du câble dans la gaine. C'est très important, car s'il y a 1 à 2 mm entre le patin de frein et la jante avec un etrier route, un cantilever, ou un v-brake, il y a souvent moins d'1/10ème de mm entre des plaquettes de frein et un disque. Vu les tolérances serrées, un câble qui ne revient pas à sa place, même de très peu, se traduirait par un frottement résiduel des plaquettes sur le disque. Selon les circonstances, ce frottement résiduel peut être trivial s'il génère seulement un bruit métallique désagréable, mais peut avoir des conséquences beaucoup plus sérieuses s'il provoque un échauffement excessif. Les gaines incompressibles de qualité contiennent une graisse spéciale qui, en plus de réduire les frottements au minimum, ne laisse aucune place à l'eau et à l'air, et donc élimine la corrosion du câble et/ou la contamination, garantissant une grande stabilité du système de freinage.

Des freins bien réglés

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Les techniques de freinage

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