Types de freins de vélo expliqués : freins à disque vs freins sur jante vs V

Tout ce que vous devez savoir sur les freins de vélo

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Par Paul Normand

Publié: 5 mai 2023 à 11h00

Le freinage moderne des vélos est dominé par trois systèmes : le frein à disque, le frein sur jante à étrier et le frein en V.

Le frein à disque hydraulique prend rapidement le dessus, avec son adoption généralisée sur les vélos de route suite au remplacement beaucoup plus précoce des disques sur les vélos de montagne.

Cela laisse de plus en plus les freins sur jante à étrier et les freins en V comme le domaine des vélos moins chers, bien que certaines équipes de route de haut niveau en dehors du WorldTour courent toujours sur des freins sur jante.

Voici tout ce que vous devez savoir sur les freins de vélo, y compris les différents types de freins disponibles, leur fonctionnement et un bref historique de tous les freins qui ont jamais existé.

Il existe trois principaux types de freins sur les vélos modernes : les freins à disque, les freins sur jante et les freins en V. Nous allons couvrir chacun d'eux à tour de rôle.

La majorité des nouveaux vélos, qu'il s'agisse de vélos de route, de VTT ou de vélos hybrides, utilisent désormais des freins à disque qui fonctionnent en poussant des plaquettes logées dans un étrier contre un rotor de frein fixé aux moyeux des roues. Nous aborderons ci-dessous différents types de freins à disque.

Au cours des cinq dernières années, les freins à disque de route ont rapidement pris le relais des freins sur jante, qui poussent les plaquettes de frein contre la jante de la roue. Il y a de bonnes raisons à cela, principalement liées à un arrêt plus efficace et régulier, quelle que soit la météo.

Sur cette note, et comme nous l'avons mentionné en haut, les freins à disque de vélo de montagne sont monnaie courante à tous les niveaux depuis des années, offrant une puissance de freinage puissante non influencée par les conditions de piste.

Les freins à disque et les freins sur jante à étrier occupent la part du lion des tâches de freinage sur la plupart des vélos, mais vous trouverez également des freins en V sur certains vélos urbains ou de transport moins chers.

Ceux-ci fonctionnent également sur la jante et sont fixés aux bossages du cadre de chaque côté de la roue. Les freins en V (également connus sous le nom de freins cantilever à traction directe) sont actionnés via un câble qui part d'un côté du frein et à travers le dessus, rapprochant les deux moitiés.

Il existe d'autres modèles de freins, mais ils sont rares sur les vélos grand public. Néanmoins, nous vous donnerons un aperçu complet à la fin de cet article.

Presque tous les freins de vélo sont actionnés à l'aide d'un levier monté sur le guidon.

Sur les vélos avec un guidon plat, y compris les vélos de montagne, il y a généralement un levier de frein séparé des leviers de changement de vitesse du vélo.

Les vélos de route à barre de descente et les vélos de gravier combinent généralement le levier de frein et le levier de vitesses en une seule unité (avec des unités séparées pour les freins avant et arrière), bien que les vélos plus anciens aient des manettes séparées sur le tube diagonal, et vous pouvez parfois voir des manettes aux extrémités des barres.

Les groupes à plateau unique (appelés 1x ou "one-by") auront un levier de frein avec un levier de vitesses intégré, tandis que l'autre levier ne fonctionnera que comme frein.

Les vélos à vitesse unique ont des leviers qui actionnent simplement les freins, car il n'y a pas de vitesse à actionner.

Lorsque vous actionnez le levier de frein, soit il tire un câble, soit il pousse le fluide hydraulique à travers un tuyau. Dans les deux cas, il y a une ligne physique vers l'étrier de frein à partir du levier.

Nous expliquerons en détail ci-dessous les différences entre le fonctionnement des freins sur jante et à disque, mais dans les deux cas, l'application des freins pousse les plaquettes contre une surface de freinage pour générer de la friction et de la chaleur pour ralentir ou arrêter le vélo.

Dans un frein à disque, les plaquettes de frein sont logées dans un étrier boulonné au cadre.

L'étrier de frein avant est fixé à la lame de fourche gauche et le frein arrière généralement à la base gauche, mais parfois à la base gauche ou entre les deux. Ils abritent des plaquettes de frein qui agissent sur un rotor fixé au moyeu de la roue, appuyant contre celui-ci pour ralentir le vélo.

L'étrier de frein est soit monté sur des poteaux dépassant du cadre du vélo (généralement trouvés sur les vélos de montagne). Cette norme est appelée post-montage.

Le montage à plat est une évolution de cela et voit l'étrier boulonné sur une surface plane désignée sur le cadre (le système par défaut maintenant utilisé sur les vélos de route, les vélos de gravier et certains vélos de montagne de cross-country).

Les plaquettes de frein à disque sont généralement fabriquées à partir d'un composé organique, fritté ou semi-métallique, chacune avec ses propres avantages et inconvénients selon le type de conduite que vous faites.

Le rotor de frein à disque est généralement en acier et mesure entre 140 mm et 203 mm de diamètre, avec des rotors plus grands utilisés là où un freinage plus fort est nécessaire, comme sur les VTT de descente.

Le rotor peut être connecté au moyeu de roue avec six boulons ou à l'aide du système Centerlock de Shimano, où une bague de verrouillage se visse sur les filetages du moyeu.

Centerlock est visible sur la majorité des roues de vélo de route. Le contre-écrou est généralement fileté sur sa face intérieure et serré avec un outil pour contre-écrou de cassette.

Vous pouvez également acheter des contre-écrous à bride externe, qui se resserrent avec un outil de coupelle de boîtier de pédalier. Certaines roues ont besoin d'un contre-écrou à bride externe car l'axe est trop large pour qu'un outil puisse tenir sur une bride interne.

Un problème potentiel avec les freins à disque est que le rotor peut devenir assez chaud lorsqu'il est utilisé. Cela peut réduire l'efficacité du freinage et également déformer le rotor.

Les fabricants de freins tentent de contourner ce problème de plusieurs manières ; Premièrement, les rotors et les plaquettes peuvent inclure des ailettes de refroidissement pour aider à abaisser leur température de fonctionnement. C'est la méthode utilisée par Shimano dans ses rotors de vélo de route et de VTT.

Deuxièmement, plutôt que d'être fait d'une seule pièce, le rotor peut être « flottant ». C'est là que la surface de freinage est rivetée à une araignée de support qui se boulonne au moyeu de roue. Lorsqu'il chauffe, un rotor flottant devrait se dilater plus uniformément qu'un rotor solide et est donc moins susceptible de se déformer. Le flotteur permet également d'égaliser la pression entre les patins agissant sur les deux côtés du rotor.

Enfin, les rotors peuvent être constitués d'un sandwich d'acier avec un noyau en aluminium, ce qui contribue à nouveau à la dissipation de la chaleur et réduit également le poids.

Dans un frein à disque hydraulique, un piston dans le levier de frein pousse le fluide hydraulique à travers le flexible de frein lorsque le frein est appliqué. Le liquide pousse les plaquettes de frein ensemble et contre le rotor de frein. Lorsque le frein est relâché, un ressort éloigne les plaquettes du rotor et les ramène dans leurs logements.

Les freins à disque hydrauliques fonctionneront efficacement avec des flexibles alambiqués allant des leviers de frein aux freins, ils constituent donc une bonne option pour les vélos de triathlon et de contre-la-montre avec acheminement interne des flexibles.

La plupart des freins à disque hydrauliques ont un piston de chaque côté du rotor, mais les freins à disque conçus pour la descente ont souvent un total de quatre pistons pour permettre d'appliquer plus de force de freinage.

Les freins à disque utilisent une grande variété de conceptions et de formes de plaquettes. Si vous remplacez vos plaquettes, vous devez faire attention à ce que vos nouvelles s'adaptent à votre étrier de frein.

Les freins à disque hydrauliques ont l'avantage qu'il n'y a pas de frottement dans le flexible et que tout votre effort de freinage est transmis au frein.

Comme la conduite hydraulique est un système fermé, il y a moins d'entretien requis qu'un frein à câble, bien que le système puisse avoir besoin d'être saigné de temps en temps s'il est contaminé. Apprendre à purger les freins est une compétence clé pour tout mécanicien amateur engagé.

Les plaquettes devront également être remplacées lorsqu'elles sont usées ou contaminées par de l'huile ou d'autres substances, ce qui réduit l'efficacité du freinage.

Différentes marques utilisent différents fluides hydrauliques dans leurs freins. Il est important d'utiliser le bon si vous avez besoin de purger les freins, pour éviter d'endommager et d'éventuelles défaillances des joints de votre équipement. Faire bouillir le liquide de frein est également potentiellement un problème en cas de freinage prolongé et dur.

Dans un frein à disque actionné par câble (parfois appelé frein à disque mécanique), la connexion physique entre le levier et l'étrier de frein est établie avec un câble métallique.

Le câble tire un levier sur l'étrier, qui pousse généralement un patin de chaque côté de l'étrier en contact avec le rotor. Les freins à disque à câble Avid de SRAM déplacent uniquement la plaquette de frein extérieure. Le rotor pousse contre un tampon intérieur statique.

En raison de la perte de friction et de l'étirement du câble, les freins à disque à câble perdent face à l'hydraulique à la fois en force de freinage et en modulation, mais les meilleurs modèles sont toujours plus efficaces que la majorité des freins sur jante.

Les freins à disque à câble sont une option moins chère que les freins hydrauliques, on les trouve donc souvent sur des vélos de moindre qualité et ils sont plus faciles à réparer dans la nature.

Cependant, la plupart des vélos de milieu à haut de gamme équipés de freins à disque auront un système hydraulique pour une bonne raison.

Les freins à étrier à tirage latéral ont été le premier choix pour les vélos de route pendant des décennies.

Ils sont légers et peuvent fournir un freinage puissant, bien qu'ils soient beaucoup plus sensibles à la dégradation des performances sur sol mouillé que les freins à disque.

Les performances de freinage peuvent également être dégradées sur les jantes en carbone sur sol mouillé, et il existe un risque de surchauffe avec un freinage prolongé sur les pistes de frein en carbone.

C'est pour ces raisons, ainsi que la possibilité d'installer des pneus de vélo de route plus larges et d'alléger les jantes en carbone si elles ne sont pas utilisées pour le freinage, que les machines routières modernes sont passées considérablement aux freins à disque.

Cela dit, une paire de freins sur jante bien configurés sur des jantes en alliage est plus que suffisante pour presque tous les cyclistes. Les vélos équipés de freins sur jante sont également généralement nettement moins chers que leurs équivalents à disque, même s'ils sont difficiles à trouver sur les dernières versions.

Il existe une grande variété de modèles de freins à étrier différents, et nous avons expliqué ci-dessous certains des types les plus courants.

Autrefois, les freins sur jante à étrier à pivot unique étaient la norme.

Avec ceux-ci, les deux bras tournaient autour d'un seul pivot centré, ce qui permettait théoriquement au frein de s'auto-centrer et de suivre une jante fausse plus efficacement qu'un frein à double pivot. Ces freins étaient fixés via un seul boulon dans la couronne de fourche et le pont de frein arrière.

Les freins à tirage central étaient la norme dans le peloton (plus sur ceux-ci plus tard) jusqu'à l'introduction du légendaire frein à tirage latéral Campagnolo Record au début des années 1960, qui était à la fois plus léger et presque aussi puissant que le design à tirage central.

Les freins à tirage latéral sont rapidement devenus les favoris des pros et, avec les roadies du passé tout aussi désireux d'imiter le peloton que les coureurs d'aujourd'hui, la demande de freins à tirage latéral a augmenté massivement, la plupart des fabricants apportant leur propre imitation du frein révolutionnaire de Campagnolo sur le marché, marginalisant rapidement le pauvre vieux frein central.

La conception à pivot unique de Campagnolo est restée largement inchangée jusqu'à la fin des années 80, lorsque les freins à étrier à double pivot ont été introduits par Shimano.

Les freins à étrier à pivot unique sont rarement vus de nos jours car ils ont été remplacés dans presque tous les cas par des freins à étrier à double pivot.

Tout comme les freins à pivot unique, les freins à double pivot sont montés par un seul boulon dans la couronne de fourche et le pont de frein, mais ils ont un étrier qui s'y attache et sépare les points de pivot des deux bras.

Cette conception offre un meilleur avantage mécanique qu'une conception à pivot unique et est également beaucoup plus facile à centrer.

Les freins à étrier à double pivot sont mieux considérés comme une combinaison des actions d'un frein à traction centrale (plus à venir) et d'un frein à traction latérale - les pivots décalés signifient que les deux bras suivent une trajectoire similaire lorsque le frein est appliqué.

Un frein à double pivot sera souvent légèrement plus lourd qu'un frein à pivot unique, mais la différence est marginale avec les conceptions modernes et légères.

Le dégagement pour les pneus larges est généralement assez limité avec les freins à étrier à double pivot - vous pouvez généralement serrer un pneu de 28 mm - mais des versions à bras long des freins sont disponibles pour ceux qui souhaitent utiliser des garde-boue sur leur vélo de route.

Les freins à étrier à montage direct se montent via des poteaux intégrés au cadre.

Ils sont désormais la norme sur les vélos de route haut de gamme avec freins sur jante, car ils peuvent offrir un freinage plus puissant, ainsi que des dégagements accrus et des avantages aérodynamiques supposés - même s'ils sont très petits.

Bien qu'ils soient similaires en apparence et en montage à certains freins à tirage central à montage direct, ils sont mécaniquement différents car ils ne sont pas actionnés par un câble à cheval.

Étant donné que les deux bras d'étrier ne sont pas connectés l'un à l'autre, l'application des freins peut entraîner l'écartement des deux demi-étriers l'un de l'autre, en particulier sur les haubans étroits, ce qui réduit l'efficacité et la modulation du freinage. Pour cette raison, vous verrez souvent un mince pont métallique reliant les deux côtés du frein arrière.

Les fabricants de vélos sont passés par une phase de positionnement de l'étrier arrière à montage direct sous le boîtier de pédalier. Ce n'était pas une bonne idée : le frein était dans la ligne de mire de la saleté de la route et avait tendance à frotter contre la jante de la roue sous de lourdes charges de pédalage. Heureusement, c'est une chose du passé sur les derniers vélos de route.

Les freins à tirage central fonctionnent de la même manière que les freins à étrier à double pivot, mais sont actionnés par un câble à cheval qui est attaché aux deux bras. Les deux patins se déplacent vers le haut.

Les freins à tirage central étaient la norme dans le peloton jusqu'à l'introduction du frein Campagnolo Record susmentionné et de ses nombreux imitateurs.

Les freins offrent une excellente puissance, une modulation et des dégagements généreux, mais nécessitent du matériel supplémentaire par rapport à une conception à traction latérale (câble à cheval, support de câble) et pèsent généralement un peu plus.

Les freins à tirage central ont connu de brèves périodes de popularité à diverses fins depuis lors, et sont restés populaires sur les vélos de route et les vélos de tourisme moins chers jusqu'au début des années 1980. Vous verrez le plus souvent des freins à tirage central dans la nature sur les vélos de cette période.

De nos jours, de plus petits fabricants tels que Rene Herse et Paul Components continuent de fabriquer des freins à tirage central, avec des conceptions modernes qui offrent des dégagements généreux et une puissance exceptionnelle (en particulier lorsqu'ils sont montés à l'aide de goujons à braser), ce qui en fait toujours un choix incontournable pour les vélos de randonnée et de randonneur.

Soit dit en passant, le légendaire Campagnolo Delta introduit en 1985 était (en quelque sorte) une conception à tirage central et est souvent considéré comme l'un des plus beaux freins de tous les temps. Il est toujours convoité par les collectionneurs de pièces de vélo rétro malgré sa fonctionnalité extrêmement discutable.

Les freins en V - ou freins cantilever à traction directe de leur nom propre - fonctionnent de la même manière que les freins cantilever traditionnels (voir ci-dessous), les deux moitiés étant boulonnées à des bossages soudés au cadre.

Ils sont actionnés latéralement, avec la gaine de câble fixée à un bras au moyen d'une «nouille» et le câble intérieur serré à l'autre. Lorsque le câble est tiré à travers le boîtier, les deux bras sont tirés l'un vers l'autre, déplaçant les patins vers la jante.

Les freins en V ont été introduits à une époque où la suspension devenait plus courante et, comme un système de frein en V ne nécessite pas de butée de câble fixe sur le cadre ou la fourche, ils sont rapidement devenus populaires sur les VTT, supplantant finalement le frein cantilever traditionnel dans la plupart des cas.

Les freins en V ne sont pas devenus très populaires pour une utilisation sur les vélos de cyclo-cross, car le jeu réduit entre les patins et la jante, et la proximité du câble et du pneu `` chevauchants '', peuvent causer des problèmes dans des conditions particulièrement boueuses.

Alors que les freins en V ont été remplacés par des freins à disque sur la grande majorité des VTT, ils restent populaires sur les vélos de randonnée robustes, certains hybrides et tandems, même les plus grands fabricants proposant des freins modernes plus puissants et plus faciles à configurer que jamais.

Les freins en V peuvent être sujets au frottement s'ils ne sont pas entretenus, car les deux côtés peuvent ne pas se retirer de la jante de manière symétrique s'ils ne sont pas correctement configurés et maintenus propres.

Les freins en V utilisent un rapport de traction de câble différent des freins en porte-à-faux (les freins en porte-à-faux utilisent le même rapport de traction de câble que les freins à étrier), de sorte qu'un levier spécial à longue traction, qui tire à travers environ le double de câble qu'un levier ordinaire, doit être utilisé.

Cela rend les freins en V réguliers incompatibles avec les leviers de route sans l'utilisation d'un convertisseur de traction par câble de type Travel Agent. (Le levier de frein RL520 de Tektro et quelques autres sont les exceptions ici car ils sont optimisés pour une utilisation avec des freins en V réguliers.)

Des freins mini-V à bras court qui fonctionnent avec des leviers routiers existent, mais aggravent encore les problèmes de dégagement.

Un peu comme l'histoire de la vie sur terre, le frein de vélo a traversé un voyage évolutif sur son chemin vers les bouchons d'apex qui gouvernent le monde aujourd'hui. Pour le nerd des freins, voici un guide des monstres pleins d'espoir qui ont parcouru la terre attachés aux vélos passés par le rédacteur en chef adjoint de BikeRadar, Jack Luke.

La plupart étaient voués à l'extinction, mais quelques-uns survivent dans des niches oubliées du monde du cyclisme.

Dans un frein à tambour, le levier de frein tire un câble pour faire fonctionner les plaquettes enfermées dans le moyeu. Ceux-ci sont poussés vers l'extérieur vers une surface de freinage à l'intérieur du moyeu, pour ralentir le vélo.

La conception signifie que la surface de freinage est entièrement fermée et résiste donc aux intempéries. Mais le frein est lourd et sujet à la surchauffe. Les freins à tambour sont un peu un fossile vivant, car on les trouve encore dans les vélos hollandais et comme freins de traînée sur les tandems plus anciens, mais pratiquement nulle part ailleurs.

Un autre fossile vivant qui vit dans les vélos des Pays-Bas, le frein à rétropédalage fonctionne sur la roue arrière. Arrêtez de pédaler et le vélo sera en roue libre, mais tourner les pédales vers l'arrière actionnera le mécanisme de freinage.

Encore une fois, l'avantage est que le frein est résistant aux intempéries. Cela signifie également qu'il n'y a pas de levier de frein monté sur la barre ni de câblage, ce qui réduit les besoins d'entretien. Mais comme le frein à tambour, il est lourd et sujet à la surchauffe. Il est également facile à verrouiller, ce qui provoque des dérapages.

Un événement d'extinction récent a été la quasi-disparition du frein cantilever ; il n'y a pas si longtemps, c'était le frein incontournable sur les vélos de cyclocross, avant qu'il ne soit dépassé par le frein à disque. Vous pouvez toujours trouver des cantis sur certains vélos de randonnée et tandem, et ils vivent parmi les traditionalistes inconditionnels du cyclocross.

Le canti est un frein sur jante avec les étriers de frein vissés sur les bossages des lames de fourche et des haubans du vélo. Il y a un étrier séparé de chaque côté, avec des bras de levier dépassant vers l'extérieur, qui sont reliés par un fil à cheval. L'application du frein tire le câble de chevauchement et applique les freins.

La conception présente les avantages d'être très légère, offre un dégagement très large et peut exercer un effet de levier important sur la jante. En revanche, la configuration peut être délicate, ce qui entraîne des performances médiocres et bruyantes si elle n'est pas bien faite.

Bénéficiant d'un bref apogée dans les années 1980, comme un frein cantilever, le frein en U est monté sur des bossages de cadre. Il a les mêmes problèmes de réglage et d'entretien qu'un porte-à-faux traditionnel et aussi des problèmes d'effet de levier, de dégagement et d'encrassement. Cependant, vous trouvez toujours des freins en U sur les vélos BMX, grâce à leur profil bas.

Autre fossile vivant, le frein sur jante hydraulique utilise un vérin hydraulique de chaque côté pour pousser les plaquettes de frein contre la jante de la roue. Le frein sur jante hydraulique de la série H de Magura est toujours disponible et utilise cette technologie, bien que le système ne soit désormais disponible que pour les vélos à barre plate. Il est moins efficace que les freins à disque et contient de nombreuses pièces exclusives.

Les freins à came à rouleaux sont une conception fascinante, qui est similaire à un étrier à traction centrale, mais utilise une came triangulaire qui se déplace sur des rouleaux (d'où le nom) à la place d'un fil de chevauchement pour actionner les bras de frein.

Cela peut être difficile à visualiser, nous vous recommandons donc de regarder cette vidéo, qui montre les freins en fonctionnement. La conception est intéressante car modifier la forme de la came peut modifier les caractéristiques du freinage.

Les freins à tige utilisaient des tiges d'acier à la place des câbles pour tirer les deux côtés d'un étrier renforcé vers le haut, frappant le diamètre intérieur de la jante.

Si vous roulez à vélo avec ces freins, vous avez très probablement entaillé un vélo à l'extérieur d'une boucherie ou aimé bricoler avec des moteurs à vapeur stationnaires.

Lorsque les pennyfarthings avec des pneus pleins étaient le summum de la technologie du vélo, les freins à cuillère étaient les bouchons de choix. Les freins à cuillère étaient pratiquement les mêmes qu'un frein à tige, mais utilisaient le diamètre extérieur du pneu comme surface de freinage. Il s'agit essentiellement d'une version plus élégante de coincer vos précieuses chaussures entre votre cadre et votre roue. Heureusement disparu et oublié.

Et pour le bien des pédants, nous réalisons qu'un engrenage fixe est techniquement parlant un frein. Bien que nous ne recommandions jamais de compter uniquement sur un pignon fixe pour le freinage (et si votre chaîne sort du pignon ou du plateau ?) À moins que vous ne soyez sur la piste, et que ce n'est pas autorisé sur la route au Royaume-Uni, ralentir votre vélo avec vos mollets charnus est une expérience qui vaut la peine d'être essayée.

Paul écrit sur la technologie du vélo et passe en revue tout ce qui concerne le cyclisme depuis près d'une décennie. Il a passé cinq ans à Cycling Weekly et a également écrit pour des titres tels que CyclingNews, Cyclist et BikePerfect, tout en étant un contributeur régulier à BikeRadar. Sur le plan technique, il a tout couvert, de la largeur de la jante aux derniers ordinateurs de vélo. Il a passé en revue certains des premiers vélos électriques pour Cycling Weekly et a couvert leur développement dans les machines sophistiquées qu'ils sont aujourd'hui, devenant ainsi un expert de tout ce qui est électrique. Paul était dans le gravier avant même qu'il ne soit inventé, faisant du vélo de cyclo-cross à travers les South Downs et le long de sentiers boueux à travers les Chilterns. Il s'est également essayé au VTT cross-country. Il est très fier d'avoir parcouru la longueur du South Downs Way sur un crosser et de réaliser son ambition de longue date de gravir le Monte Grappa sur un vélo de route.

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