Sur les automobiles modernes, les freins sont de deux types :

Les freins à tambour

En examinant les forces qui s'exercent sur les machoires on remarque que sur le segment de gauche, la force tangentielle Tg donne naissance à un moment par rapport à l'axe de pivotement du segment qui est de même sens que le moment de la force de serrage Sg  tandis que sur le segment de droite la force Td, s'oppose à l'action de la force Sg.

Pour des efforts de serrage identiques (Sg, = Sd ). la force exercée à gauche sera plus élevée que celle de droite : on dit qu'il s'exerce un effet d'auto-serrage . Pour utiliser celui-ci sur les deux mâchoires, on déplace le point fixe et le piston de commande du segment de droite .

Le raisonnement est valable pour un certain sens de rotation du tambour, mais lorsque la rotation se produit en sens contraire (marche arriére), les segments provoquent tous un effet d'autodesserrage. L'extrémité du segment non soumise à l'effort de serrage peut être articulée de diverses manières sur le flasque :

• avec un axe d'articulation,

• une biellette,

• ou encore un simple plan incliné sur lequel l'extrémité du segment prend appui librement.

Cette dernière solution est appelée segments flottafis ou autocentreurs. Elle permet le centrage du segment dans le tambour. donc une distribution plus uniforme du freinage. Il existe également des segments à double expansion (cylindres de commande aux deux extrémités)

Les pivots des freins à tambour simples ont une forme excentrique, ce qui permet le centrage facile des segments par rapport au tambour et le rattrapage du jeu. Les principaux problèmes posés par les freins à tambour sont identiques à ceux des freins à disque.

Il faut tout d'abord considérer le refroidissement. étant donné l'influence de la température sur le coefficient de frottement et la qualité des garnitures. La pression doit être limitée pour ne pas user trop vite les surfaces de contact. On exige en principe des tambours les caractéristiques suivantes :

• - La légèreté, afin de réduire les masses non suspendues là cet effet, on monte parfois les tambours en sortie de différentiel ;

• - La résistance à l'abrasion ;

• - Une bonne conductibilité thermique, afin d'évacuer rapidement la chaleur produite pendant le freinage et de réduire la température des garnitures

 Les tambours sont construits en alliage d'aluminium (légèreté et bonne conductibilité thermique) ou en fonte (grande résistance à l'abrasion). La résistance à l'abrasion de l'alliage léger étant faible, on prévoit généralement, dans le premier cas, une couronne intérieure rapportée en fonte.

Pour dissiper plus rapidement la chaleur, on augmente souvent la surface de déperdition en munissant le tambour d'une série d'ailettes extérieures, accroissant en même temps sa rigidité.

Ces ailettes seront quelquefois disposées en hélice pour créer un effet de ventilation (Alfa Roméo 1900 Spider de 1954).

Les segments devant être légers (afin de réduire les masses non suspendues) tout en étant rigides (pour éviter les déformations élastiques au freinage) sont généralement réalisés en alliage d'aluminium ou en tôle d'acier soudée. Ils sont revêtus d'une garniture de frottement à base d'amiante dans laquelle sont noyés des éléments métalliques (fils ou copeaux d'alliage de cuivre ou d'aluminium) qui lui confèrent une résistance mécanique élevée (charge de rupture à la compression 560 kgp/cm2) et une bonne conductibilité thermique.

Les garnitures de freinage doivent présenter les caractéristiques suivantes :

• - Un coefficient de frottement élevé (0,3 à 0,4) peu sensible à la température ;

• - Une bonne résistance à l'abrasion et au cisaillement.

La fixation au segment est réalisée au moyen de rivets en alliage de cuivre ou d'aluminium, dont la tête doit être en retrait par rapport à la surface extérieure de la garniture pour assurer une certaine marge d'usure.

Très souvent, surtout dans les applications les plus modernes, les garnitures sont collées : la fixation est ainsi supérieure ; l'évacuation de la chaleur plus efficace ; enfin, toute l'épaisseur de la garniture peut être utilisée puisque le problème de l'encombrement des têtes de rivets n'existe plus.

Les freins à disque

Ils apparurent pour la première fois en 1902 sur une Lanchester 18 HP, mais avec des résultats peu satisfaisants faute de matériaux adéquats.

Au début des années vingt, les freins à disques trouvérent quelques applications sur les tramways de quelques villes européennes, entre autres Paris, Rome et Berlin. Ils étaient constitués par deux disques opposés sur les faces internes desquels agissaient des plaquettes de frottement.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, quelques projets furent conçus pour des véhicules blindés ou des avions. Ces derniers devaient être capables de dissiper, après l'atterrissage, d'énormes quantités d'énergie cinétique.

En 1953, après des années de recherches et d'essais, les techniciens de Dunlop réussirent à mettre au point des freins à disque. Utilisés pour la première fois aux Vingt-Quatre Heures du Mans, ils connurent la victoire avec la Jaguar XK 120 de Rolt et Hamilton, qui s'adjugea en outre le record de la distance (4088,600 km contre 3 733,800 km parcourus l'année précédente par Mercedes).

Les avantages présentés par ces nouveaux freins étaient de nature à les faire rapidement imposer malgré des tentatives d'amélioration des freins à tambour.

Dés la fin des années cinquante, les freins à disque équipèrent un nombre toujours croissant de voitures pour être finalement universellement utilisés.

Un frein à disque se compose d'une partie fixe : l'étrier, solidaire des structures du véhicule, et d'une partie mobile : le disque, entraîné par la roue. L'étrier supporte les deux plaquettes qui, sous l'action d'une commande généralement hydraulique, pressent le disque, empêchant ainsi sa rotation. Les plaquettes sont toujours maintenues en léger contact ou à très courte distance (0,20 à 0,25 mm) du disque.

A la fin du freinage, le rappel est assuré par des ressorts à réglage automatique, ou encore, plus simplement, par l'élasticité de la bague d'étanchéité en caoutchouc du cylindre de commande.

Dans ce dernier cas, au fur et à mesure que la garniture de frottement s'use, le piston de poussée effectue des courses toujours plus grandes jusqu'au moment où, ayant dépassé la course permise par la déformabilité de la bague d'étanchéité, il glisse sur celle-ci et trouve automatiquement sa nouvelle position : on obtient ainsi un réglage automatique

.

Le fait que les plaquettes soient en léger contact avec le disque n'entraine aucun inconvénient puisqu'elles sont parallèles à sa surface et qu'une faible pression est suffisante pour exercer l'action de freinage.