Frein de VTT, dimensionnement d'un disque

[invitef336bff5]

Bonjour à tous,

Tout d'abord je me présente. Je suis étudiant en classe prépa en deuxième année et je m'intéresse dans le cadre de mon TIPE aux freins à disques. Mon sujet étant vaste et donc mes questions nombreuses je me permet d'ouvrir un sujet. Pour commencer une question fondamental m'empêche d'avancer dans mon TIPE.

Je souhaite étudier les phénomènes du freinage pour ensuite dimensionner un disque de frein de VTT. Possédant un vélo à frein hydraulique je sais que ceux ci sont d'une très bonne efficacité. Néanmoins je reste convaincu qu'avoir un frein plus "puissant" permet de moins le solliciter et donc d'éviter quelques mauvaises surprises à l'attaque d'un virage.

En première approche, pour un même effort sur la poignée et un coefficient d’adhérence avec la route de 1, le couple de freinage dépend en très grande partie du rayon auquel le piston appuie sur le disque (notion de bras de levier). Ainsi les freins à patins, sur le papier sont plus efficaces que les freins à disque. On montre qu'ils ne le sont pas à cause de pertes et de résistance de la jante. Mais pourquoi ne pas faire un disque le plus grand possible ???
Comme il est ajouré il ne gêne pas trop avec sa prise au vent, la masse augmente mais reste négligeable.. bref je ne vois pas pourquoi, pour des vélos de compétition type DH on n'utilise pas de très grand disque.

Merci d'avance pour toute réponse.
Bonne journée
-----

[Dynamix]

Salut
Si le frein est suffisant pour bloquer la roue à pleine vitesse , quel serait l' avantage d' un frein plus puissant ?

[invitef336bff5]

Merci de ta rapide réponse.
Par exemple pour obtenir une même décélération la force à appliquer sur le disque est moindre. (Le problème après c'est qu'il faut être précis sur la gâchette pour éviter un basculement) De là, on préserve le disque et les plaquettes. Moins de risque de déformation du disque. De plus, la vitesse de rotation du disque reste la même mais sa vitesse circonférentielle augmente s'il est plus loin de l'axe de la roue. Ainsi il refroidit mieux.

[Phil27]

Bonjour,
En effet, il est inutile, à mon sens, de surdimensionner le freinage.
Avez vous déjà essayé ou entendu des avis sur l'ABS ? N'étant pas spécialiste du VTT, je suppose que ce dispositif n'est adopté que sur la roue avant pour permettre le glissement, dérapage à l'arrière...
Doit on avoir dans tous les cas non blocage de la roue avant ? Je serai tenté de répondre par l'affirmative, mais je préfère avoir l'avis d'un bon amateur ou d'un pro... Comment freinent-ils, ces amateur ou pro ? Sur une seule roue, sur les deux ??
Intéressant comme sujet...
A +

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef336bff5]

Il est certain que pour un freinage efficace il ne faut pas bloquer la roue. Le coefficient d’adhérence étant plus élevé que le coefficient de frottement pneu/bitume. Du moins c'est comme ça que je le justifie, s'il y a erreur n’hésitez pas. Mais avoir un couple plus important ne veux pas dire, je pense, bloquer la roue. Un souhaite appliquer le Même couple de freinage sur la roue mais comme le bras de levier est plus grand on diminue l'effort. Ainsi dans des descentes prolongées où le freinage est régulier on sollicite moins le disque (car on appuie moins fort dessus).

[invitecaafce96]

Bonjour,
Je suppose que vous connaissez ce lien très détaillé :https://sram-cdn-pull-zone-gsdesign....iew_french.pdf

Il explique bien le compromis sur la taille du disque , le plus petit possible pour être léger en fonction du poids du pilote et des conditions d'utilisation .

[invitef336bff5]

Etant donné le prix de certains vélos, comme ils utilisent toujours des disques de taille standard j'en déduis que vous avez raison et qu'il n'est pas nécessaire d'avoir de plus gros disques et que ce n'est pas pour diminuer les couts que l'on fait les disques de cette taille.
Pourtant je reste convaincu qu'un disque plus grand améliore le freinage, au moins dans l'endurance

[Dynamix]

J' ignorais qu' il y avait des problème d' échauffement dur les freins de vélo .
Quand on voit les énergies mise en jeu par rapport à une voiture , c' est étonnant .

[invitef336bff5]

Bonjour Catmandou, en effet j'avais déjà lu cet article. Il est très détaillé mais je trouve malheureusement qu'il ne répond pas encore à ma question..
L'augmentation de la masse n'a pas d'influence je pense sur un vélo par exemple typé pour la descente. Certains vélo de DH dépassent les 20kg. De plus dans cette discipline le freinage est primordial et l'on arrive vite aux limites des freins. En une descente on peut avoir une perte de puissance.
Je pense que l'augmentation d'une masse tournante diminue l'agilité du vélo. Peut-être que le problème vient de là .. Surement une histoire de couple gyroscopique la dessous, à voir.
J'avais tenté de contacté Sram mais n'ai jamais eu de réponse, je vais réessayer à l'occasion.

[invitecaafce96]

J' ignorais qu' il y avait des problème d' échauffement dur les freins de vélo .
Quand on voit les énergies mise en jeu par rapport à une voiture , c' est étonnant .

C'est juste que l'on essaie de mettre les disques les moins massifs possible .
Il faut voir les formes obtenues : c'est de la dentelle !
Idem en moto . En auto, cela se voit moins , mais les disques carbone sont aussi , mais pas seulement, pour le gain de poids .
Il y a eu des Lotus de route avec des disques Aluminium .

[invitecaafce96]

Bonjour Catmandou, en effet j'avais déjà lu cet article. Il est très détaillé mais je trouve malheureusement qu'il ne répond pas encore à ma question..
L'augmentation de la masse n'a pas d'influence je pense sur un vélo par exemple typé pour la descente. Certains vélo de DH dépassent les 20kg. De plus dans cette discipline le freinage est primordial et l'on arrive vite aux limites des freins. En une descente on peut avoir une perte de puissance.
Je pense que l'augmentation d'une masse tournante diminue l'agilité du vélo. Peut-être que le problème vient de là .. Surement une histoire de couple gyroscopique la dessous, à voir.
J'avais tenté de contacté Sram mais n'ai jamais eu de réponse, je vais réessayer à l'occasion.

Re,
oui, vous avez tout dit ... Et même sur un vélo de 20 kg , si les freins montés font bien leur travail, pourquoi mettre inutilement plus grand ?

[invitef336bff5]

J'ai trouvé un article très intéressant sur le couple gyroscopique. Il semble que ces effets soit très peu perceptibles sur un vélo. Je vais quand même y réfléchir dans ce Tipe.
Ensuite j'aurais une question d'ordre pratique pour les personnes qui lisent ce post.
Je souhaite mesurer le couple de freinage exercé par le piston sur la roue. J'ai pu lire beaucoup de méthodes différentes, d'ailleurs elles donnent pas toute les mêmes résultats.. Donc j'ai eu une idée d'expérience mais je ne sais pas si c'est possible.
On monte le frein à disque sur un "banc d'essai" avec un moteur qui fait tourner le disque. On met en route le moteur donc le disque tourne et on exerce un effort connu et précis sur la manette de frein. Si l'on connait l'intensité dans le moteur et la tension qui l'alimente on doit pouvoir déterminer le couple qu'il fournit non ?
De là, on augmente l'effort sur la poignée jusqu'à immobiliser le disque. Le théorème du moment statique donne l'égalité des moments et donc on connait le couple de freinage. Le problème c'est que je doute qu'il soit bon de faire forcer un moteur comme ça.. Cette expérience est-elle réalisable ?

Merci d'avance et bonne soirée

[invitef336bff5]

Bonjour à tous,
aucune idée pour la validité de cette expérience ?
Si vous avez des idées d'expériences je suis aussi ouvert à toutes propositions !

Bon dimanche

[wizz]

une corde et une masse....
investissement minimal
résultat maximal

[Dynamix]

On met en route le moteur donc le disque tourne et on exerce un effort connu et précis sur la manette de frein. Si l'on connait l'intensité dans le moteur et la tension qui l'alimente on doit pouvoir déterminer le couple qu'il fournit non ?

On peut aussi calculer que si le couple de freinage est trop important le moteur grille .

[invitef336bff5]

Bonjour
Merci beaucoup de vos réponses. Oui Dynamix je n'étais pas non plus très sûr que le moteur soit fait pour ça
Par contre Wizz pourrais-tu être plus précis sur ton expérience s'il te plait ? Je t'avoue que c'est abstrait là pour moi

Bonne soirée

[Dynamix]

Tu peut faire plus simple avec un poids au bout d' un bras de levier .
Tu fais varier le moment soit en jouant sur le poids , soit en déplaçant le poids .