Dépannage du déséquilibre des freins dans les camions de classe 8

[Cet article a été initialement publié en 2007 par Trucks, Parts, Service. Il a été mis à jour pour inclure des informations plus actuelles.]

Qu'est-ce que l'équilibrage des freins ? On dit que les freins d'un véhicule sont en équilibre si tous les freins s'appliquent et se relâchent à peu près au même moment, chaque frein développant la force de freinage appropriée pour sa charge de poids.

D'autre part, le déséquilibre des freins, comme lorsqu'un tracteur freine plus vite et plus agressivement que sa remorque, provoque une usure rapide des garnitures des freins les plus sollicités, des chocs des tracteurs par les remorques, des mises en portefeuille et des arrêts de panique avec plus de panique que d'arrêt.

Un déséquilibre de couple, un déséquilibre de pression et différentes tailles de pneus peuvent contribuer à ce que l'on appelle généralement un déséquilibre de la force de freinage.

Les distances d'arrêt sur un véhicule équipé de freins à tambour augmentent lorsque tous les freins d'un véhicule combiné lourdement chargé sont froids mais mal réglés. Et, lorsque ces freins mal réglés deviennent chauds, provoquant l'expansion des tambours, la décoloration des garnitures et l'augmentation de la course des chambres de frein, on peut facilement s'attendre à une augmentation de 75 % ou plus de la distance d'arrêt.

Les régleurs de jeu automatiques ne résolvent pas toujours ce problème, car les pièces usées et le manque d'entretien peuvent les empêcher de fonctionner correctement.

Pour brouiller encore plus l'eau, les freins avec des jeux automatiques fonctionnant correctement fonctionnent constamment, favorisant une usure plus rapide du matériau de friction qu'avec des jeux manuels, qui ne sont ajustés que périodiquement. Par conséquent, un mélange de jeux automatiques et manuels peut déséquilibrer les performances de freinage d'une combinaison tracteur-remorque qui n'avait à l'origine aucun problème de freinage excessif ou d'usure prématurée du matériau de friction.

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Le déséquilibre de couple, ou le manque de contact uniforme entre le matériau de friction et la surface de friction, signifie que certains des freins peuvent avoir plus ou moins de puissance de freinage, en raison de maladies telles que l'huile ou la graisse sur le matériau de friction; tambours ou rotors polis; matériau de friction émaillé; garnitures ou coussinets à capacités de friction mixtes sur une ou plusieurs roues ; tambours ou rotors hors spécifications ; réglage incorrect ; chambres de frein de différentes tailles ; des mou automatiques mal installés ; capteurs de vitesse de roue antiblocage (ABS) inopérants ou mal réglés ; ou PNBV d'essieu mal spécifié.

Un déséquilibre pneumatique ou de pression d'air se produit lorsque le système du tracteur semi-remorque fournit des pressions d'air inappropriées aux récepteurs de freinage d'un véhicule combiné.

Les causes les plus courantes sont des vannes relais incorrectes ou défectueuses. Les vannes à dégagement rapide peuvent également avoir des caractéristiques qui perturbent l'équilibre de la pression. Les autres causes comprennent les fuites d'air, la contamination du système d'air, une soupape de limitation d'essieu avant et une utilisation excessive de la soupape du chariot.

Un déséquilibre de synchronisation se produit lorsque certains freins reçoivent de l'air plus rapidement que d'autres. Les causes courantes comprennent : les lignes de commande surdimensionnées sur les remorques d'avant 1991, qui ralentissent l'application des freins ; mauvaise conception de la plomberie ou mauvaise installation ; et l'absence d'utilisation de soupapes de surpression, le cas échéant.

"Il est important de maintenir une bonne réponse du système de service, sans nuire à l'équilibre pneumatique sur tous les essieux d'un véhicule combiné", déclare Bendix Commercial Vehicle Systems. "Le maintien d'un bon équilibre pneumatique est crucial pour améliorer la réponse des freins." Les ingénieurs de Bendix disent que l'équilibre pneumatique idéal est atteint lorsque l'air fourni à chaque essieu ne varie pas de plus de 2 psi lors d'une application de 10 psi à 40 psi.

Une exception à cette règle serait l'accouplement malavisé d'un tracteur équipé d'une came en S avec une remorque à frein à coin. Étant donné que les freins à coin ont des chambres plus petites et nécessitent plus de psi que les cames en S pour que les garnitures entrent en contact avec le tambour, la remorque freinée par coin nécessiterait une pression d'air plus élevée que le tracteur pour un freinage équilibré lors des applications à basse pression.

Les ingénieurs du système de freinage disent qu'environ 95 % des freinages impliquent des pressions d'application inférieures à 25 psi. Et environ 84 % du freinage est effectué à des pressions d'application de 15 psi ou moins.

Lorsque la norme fédérale de sécurité des véhicules automobiles 121 est entrée en vigueur en 1975, elle exigeait que les remorques soient compatibles avec un simulateur de tracteur délivrant une énorme bouffée d'air. Pour assurer la compatibilité, les remorques avaient besoin de 1/2 po. Lignes de contrôle OD (3/8 po. ID) au lieu de 3/8 po. Lignes OD (1/4-in. ID) précédemment utilisées.

Lors d'un freinage normal, un tracteur du monde réel ne fournit pas assez d'air pour remplir la ligne de commande surdimensionnée de la remorque. Par conséquent, le freinage de la remorque est retardé, en particulier avec les combinaisons de plusieurs remorques.

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Dans certains cas, le retard traite les conducteurs avec une secousse déconcertante lorsque la remorque pousse l'unité motrice. Si la bosse vient à pousser lors du freinage dans une courbe glissante, par exemple, un jackknife est possible.

Cherchant à éliminer le retard, la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) a modifié le simulateur de tracteur et a changé les durées maximales d'application/libération pour les remorques construites le/après le 3 mai 1991 ; et également spécifié les délais de livraison par air pour les têtes de pont de ligne de commande à l'arrière des tracteurs, remorques et chariots construits le / après le 3 mai 1991.

Le cognement de la remorque peut être éliminé en adaptant une ligne de commande plus petite à la remorque et en apportant des modifications au tracteur qui accéléreraient le calage de la main. Cela entraînerait un serrage plus rapide des freins de la remorque lors d'un freinage normal. Et il ne devrait pas y avoir de dégradation de la distance d'arrêt lors des arrêts de panique.

Alternativement, l'application des freins du tracteur peut être ralentie par un changement de plomberie. Mais le ralentissement des freins du tracteur peut affecter négativement la distance d'arrêt, prévient la NHTSA. Donc, faire un changement dans le système de freinage de l'unité motrice est une décision malavisée, mais concevable.

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Par exemple, le temps de desserrage des freins de la remorque peut être considérablement réduit en ajoutant une soupape de desserrage rapide au niveau de la soupape de protection du tracteur. Il convient toutefois de souligner fortement que toute modification des freins doit être approuvée par l'ingénierie du FEO du véhicule, car tout écart par rapport à la plomberie du FEO peut causer plus de problèmes qu'il n'en résout.

Si les freins d'un tracteur font la majeure partie du travail, un véhicule combiné ne peut pas ralentir très rapidement sans que le conducteur n'appuie plus fort sur la pédale de frein.

Si le tracteur continue à freiner plus agressivement que la remorque, le risque de blocage de l'essieu moteur (sur les unités non équipées d'ABS) et de mise en portefeuille est important, en particulier sur une route glissante avec une remorque vide ou légèrement chargée. Bien que l'ABS empêche les roues surfreinées de se bloquer, il ne remplace pas un freinage équilibré.

Le freinage à haute pression soutenu d'un tracteur équipé d'ABS est déconseillé car une remorque non équipée d'ABS (ou une remorque avec ABS non fonctionnel) peut recevoir suffisamment d'air pour verrouiller ses freins, ce qui peut la faire sortir rapidement de sa voie de circulation.

De plus, un tracteur avec ABS non fonctionnel serait enclin à se mettre en portefeuille en raison d'un freinage complet et soutenu. Pour ces raisons, la NHTSA exhorte les conducteurs à ne pas modifier leurs habitudes de freinage normales lorsqu'ils pilotent des véhicules combinés équipés de l'ABS.

L'ajout de freins à disque pneumatiques à l'équation complique encore plus les choses. En raison de la capacité accrue des freins à disque pneumatiques à contrôler le freinage du tracteur, les freins à tambour d'une remorque ont tendance à développer une décoloration thermique plus rapide, transférant la majeure partie du travail aux disques. Cela a incité certains fabricants à suggérer qu'il y a une valeur inhérente à spécifier des freins à disque pneumatiques sur les remorques, en évitant bon nombre des problèmes associés au mélange et à l'appariement.

"Un déséquilibre existera également entre un tracteur équipé de freins à disque et une remorque équipée de freins à tambour à moins que la pression de freinage sur la remorque ne soit ajustée", explique Meritor. "Si ce n'est pas le cas, les freins à disque pneumatiques du tracteur s'appliqueront en premier, et ils feront la majeure partie du travail."

De par leur conception, certains tracteurs affichent un tirage ultra-rapide lorsqu'ils tirent de l'air sur leurs propres freins avant de le transmettre à la remorque. De plus, certaines remorques résistent à l'air d'un tracteur parce qu'elles ont une soupape relais avec une pression d'ouverture relativement élevée. Selon la configuration, les freins du tracteur peuvent être appliqués sans que la valve relais de la remorque n'approche jamais sa pression de tarage.

La pression d'ouverture, exprimée en psi, est l'air nécessaire pour forcer une vanne à s'ouvrir. Toutes les vannes supposées avoir des pressions de fissure identiques ne sont pas nécessairement créées égales. Même une nouvelle soupape de haute qualité évaluée à une pression de fissure de 4 psi peut s'ouvrir entre 3,5 psi et 4,5 psi. En revanche, une vanne neuve et de haute qualité évaluée à une pression de fissure de 7,5 psi peut nécessiter entre 4,5 psi et 10,5 psi avant de s'ouvrir.

La pression d'ouverture d'une soupape est en grande partie déterminée par la rigidité de son ressort de rappel de piston. Si une soupape est remplacée par une unité remise à neuf ou par une soupape autre qu'une soupape d'équipement d'origine, les pressions de fissure peuvent varier en raison des différences entre les ressorts.

La morale de cette histoire est que l'équilibre pneumatique est plus facilement atteint en utilisant des vannes à faible pression de fissure, maintenues avec des vannes de remplacement OE. Il ne faut pas beaucoup de disparité dans les pressions de fissure pour causer un problème.

Certains tracteurs sont sur-freinés parce que les essieux du tracteur ont été surspécifiés pour les charges généralement transportées, et les freins sont dimensionnés en fonction du poids nominal brut par essieu. Les avantages d'une capacité de poids supérieure à celle nécessaire incluent une valeur de revente plus élevée, ainsi que le fait que la durabilité des essieux est améliorée par des engrenages et des roulements plus grands. Mais le tracteur freinera toujours excessivement si la charge par essieu est nettement inférieure à la capacité nominale. Cette mise en garde s'applique également aux remorques avec des essieux surspécifiés.

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La solution aux freins surspécifiés peut être de passer à des garnitures moins agressives ou (si possible) de fixer des tiges de poussée de chambre à un trou de réglage de jeu différent pour réduire la force de freinage. Gardez cependant à l'esprit que l'espacement entre les trous du régleur de jeu varie selon la marque. Il est donc sage de demander des conseils techniques au constructeur d'origine du véhicule ou au fournisseur de composants de freinage avant d'apporter des modifications.

Un test sur site de couple de freinage et d'équilibre est également conseillé avant d'apporter des modifications. Une procédure appropriée est proposée par la pratique recommandée (RP) 613 Procédure d'essai d'équilibrage du couple du système de freinage, disponible auprès du Technology & Maintenance Council (TMC) .

Bien que les vannes relais régissent en fin de compte le moment où l'air est fourni aux freins de base, il existe un moyen d'accélérer le signal vers les vannes relais en utilisant un système de freinage électronique, ou EBS. Ce système envoie un signal électronique aux vannes relais, leur disant de s'ouvrir immédiatement. La réponse des freins est améliorée et la pression d'air est envoyée plus rapidement vers les freins de base.

"L'EBS peut avoir une influence positive sur la réduction d'un éventuel déséquilibre de la pression de freinage du tracteur/remorque", déclare WABCO. "La technologie est capable d'estimer la contribution à la décélération de chaque essieu de la combinaison tracteur/remorque, et les pressions de freinage peuvent être ajustées électroniquement pour garantir que les freins s'appliquent de manière équilibrée."

La société ajoute : "Bien que la solution optimale soit d'équiper à la fois le tracteur et la remorque d'EBS, l'équilibre de la pression s'améliorera si seul le tracteur est équipé d'EBS."

Le fait qu'un véhicule combiné fournisse une pression d'air égale à tous les freins en même temps n'est pas la seule préoccupation en ce qui concerne le freinage équilibré.

Comme mentionné précédemment, le déséquilibre de couple résulte de certains freins ayant un meilleur réglage, des chambres plus grandes, des jeux plus longs et un matériau de friction plus agressif que d'autres. La plupart de ces disparités sont immédiatement évidentes.

Les différences entre les doublures sont plus susceptibles de se faufiler et de vous présenter une mauvaise surprise. En effet, les caractéristiques de frottement, de décoloration et de récupération des garnitures à différentes températures peuvent varier considérablement.

Au début des revêtements sans amiante, certaines formulations avaient tendance à gonfler excessivement avec la chaleur. Pour cette raison, les garnitures gonflées faisaient souvent glisser les freins bien ajustés après le relâchement de la pédale.

Une fois la doublure refroidie, les doublures peuvent ne pas rétrécir aux dimensions précédentes. Dans certains cas, une croissance importante et permanente des revêtements nécessitait que les jeux soient supprimés avant que les freins puissent être relâchés. Alors que ce type de scénario a pratiquement disparu, d'autres problèmes persistent douloureusement. Considérez les codes de bord, par exemple.

Conçus pour indiquer l'agressivité d'une doublure, les marquages de code de bord s'usent souvent. Ce n'est pas une grande perte, cependant, car même dans le même code de bord, le frottement peut varier jusqu'à 40 %.

Pour maintenir un certain degré de cohérence, spécifiez la même marque et le même type de revêtement sur les tracteurs et les remorques et utilisez le même matériau pour le regarnissage.

Même si les tracteurs et les remorques sont initialement bien assortis, l'équilibre du couple peut se dégrader avec le temps. Par exemple:

Atteindre l'équilibre des freins n'est pas difficile, tant que vous savez ce qu'il faut rechercher qui peut provoquer le déséquilibre. Une fois la cause connue, informez votre client et faites-lui savoir ce qui doit être fait pour aider à prévenir la mise en portefeuille et assurer un trajet en toute sécurité.