Circuit hydraulique

Description

Un circuit hydraulique est un ensemble de composants permettant de transmettre et décupler la puissance de freinage appliquée à la poignée de frein jusqu’à l’étrier de frein. Il existe aussi des circuits hydraulique permettant la transmission d’une commande à une tige de selle télescopique ou un dérailleur.

Composants

Poignée de frein

Poignée de frein hydraulique parallèle

Poignée de frein hydraulique radial

Le levier de frein ou poignée de frein est composé d’un maître cylindre (master cylinder) où, lorsque le levier est actionné, un piston (primary piston) pousse vers la durite le liquide alimenté par un réservoir (reservoir), jouant le rôle de vase d’expansion (expansion chamber). On distingue 3 sorties de leviers :

• parallèle, l’axe du maître cylindre est parallèle à celui du cintre (encombrement et course de levier réduites);
• radial, l’axe du maître cylindre est perpendiculaire à celui du cintre (plus de puissance et de progressivité);
• mixte, l’axe du maître cylindre forme un angle oblique par rapport à celui du cintre (allie puissance et confort).

Le levier proprement dit peut souvent être remplacé, indépendamment du reste de la pièce. Le terme poignée de frein désigne alors l’ensemble levier + maître cylindre.

Vase d'expansion

La position du réservoir peut varier suivant le modèle. Il faut donc se référer à la documentation du fabricant pour savoir à quelle position mettre la poignée lors d’une purge (en général à l’horizontal) ou lors du raccordement de la durite (souvent à l’envers, à la verticale).

Membrane

Le liquide de frein se dilatant lors de la chauffe due au freinage, une membrane en caoutchouc dans le vase d’expansion assure la séparation constante entre air et huile. Cette membrane est fragile et peut se déchirer ou se déclipser lors des purges si on met trop de pression (ou de dépression) sur le liquide ou lorsqu’on écarte un peu trop vivement les plaquettes.

Capot

Sur le capot du réservoir est indiqué le liquide de frein recommandé. On y trouve aussi la vis de purge. Sur les premiers freins hydrauliques, cette vis peut être absente. Pour effectuer la purge, il fallait alors ouvrir le capot, ôter la membrane et aspirer le liquide pollué avec une seringue tout en injectant le liquide neuf dans l’étrier.

Piston et joints

Le piston est muni de deux joints d’étanchéité. Entre ces joints une gorge permet de collecter suffisamment de liquide depuis le réservoir pour assurer leur lubrification constante (un joint resté trop longtemps au contact de l’air finit par craqueler et provoquer une fuite du liquide). Un ressort de rappel ramène le piston à sa position d’origine lorsque le levier est relâché.

Orifices

L’orifice de compression relie le réservoir au circuit hydraulique et l’orifice de communication à la gorge du piston pour lubrifier les joints. C’est souvent là que les bulles d’air viennent se coincer. Les fabricants proposent diverses astuces pour les déloger lors de la purge : réglage de la garde (en général au plus loin du guidon), position oblique du réservoir (une fois vers l’avant puis vers l’arrière), jouer de la guimbarde sur le levier, détacher la poignée du guidon pour pouvoir la secouer (Tektro), utiliser le bouchon du vase de purge pour faire ventouse (Shimano), alternance de pression-dépression lors de la purge du levier(Sram), etc.

Réglages

Les réglages ne sont en général disponibles que sur les modèles haut-de-gamme :

• Réglage de la garde (angle du levier par rapport au guidon). En général, le réglage de de la garde n’a aucune incidence sur le fonctionnement du frein, contrairement aux leviers pour freins à câble, mais pas toujours.
• Réglage de l’attaque (dégagement entre disque et plaquettes). Lorsque ces réglages sont absents, il est parfois possible de jouer sur le volume de liquide dans le circuit (quelques gouttes en plus ou en moins suffisent).

Matériau

Le maître cylindre, comme l’étrier, sont souvent fait de matériaux fragiles, surtout sur les modèles haut-de-gamme. Attention donc lors des vissages à ne bas abîmer les filetages (écrou de compression qui part de travers ou vis de purge trop serrée par exemple).

Étrier

L’étrier de frein est équipé d’un ou plusieurs pistons (secondary pistons), qui poussés par le liquide à l’intérieur des cylindres récepteurs (slave cylinders) vont appuyer les patins ou les plaquettes contre la surface de freinage. On peut trouver jusqu’à 6 pistons dans un étrier : plus il y a de pistons plus le freinage est progressif et puissant. Les pistons ont parfois des diamètres différents pour obtenir un freinage encore plus progressif.

Joints de rétention

L’élasticité des joints de l’étrier permet de ramener les plaquettes en position de repos lorsque le levier de frein est relâché ou de les rapprocher lorsqu’elles s’usent. La crasse ou une lubrification insuffisante peut gripper les pistons, les freins pouvant alors rester bloqués. On peut parfois dégripper les joints en les arrosant de liquide de frein (nettoyer soigneusement avant de remettre les plaquettes). Ceci toutefois est fortement déconseillé par les fabricants : un joint grippé étant souvent craquelé, une fuite de liquide risque donc de survenir à tout moment. Ne jamais actionner la poignée de frein lorsque le disque ou les plaquettes ont été enlevées, les joints risquent alors de sortir de leur logement et de provoquer une fuite souvent irréparable. La matière des joints doit être compatible avec le liquide de frein  : Nitrile pour le minéral et élastomère EPDM pour le DOT.

Durites et raccords

La durite (hose) est en général composé de 3 couches : un tube plastique au centre recouvert d’une tresse en fibre de verre ou d’aramide limitant la déformation du tube suite à l’échauffement du liquide pendant le freinage et protégée enfin par une gaine de plastique noire ou colorée. La coupe doit être rigoureusement droite pour se prémunir de toute fuite. On peut utiliser un mors pour durite ou tout simplement un coupe-durite. Sur la durite aviation le tressage est en acier inoxydable pour limiter encore plus toute déformation du tube notamment par pincement. Seule une pince coupe-câble performante permet sa coupe sans bavures. Éviter de positionner la durite sur les parties extérieures du vélo pour se prémunir de tout pincement ou fuite en cas d’accident. Le frein est souvent plus réactif à l’avant qu’à l’arrière, à cause de la différence de longueur entre les durites avant et arrière. Remplacer des durites en plastique par des durites aviation résout parfois le problème. Les diamètres des durites peuvent varier suivant les modèles, voici les diamètres les plus courants :

• Shimano (BH90), Avid, Formula, Sram : 2,1 mm en interne et 5 mm en externe;
• Shimano (BH59), Magura MT : 2,3 mm en interne et 5 mm en externe;
• Tektro, Hayes, Promax : 2,5 mm en interne et 5,4 à 5,5 mm en externe.

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  Raccord de durite, côté levier : A) cache, B) écrou de compression, C) olive, D) extrémité de la durite, E) insert. L'olive est abîmée ayant déjà servie et ne devrait pas être utilisée.

Les raccords de la durite doivent être l’objet d’un soin particulier : les fuites surviennent souvent à cet endroit. Le raccord traditionnel de la poignée de frein comporte, de gauche à droite, un insert (E) enfoncé dans la durite (D), une olive (C) entourant la durite peu après l’insert, un écrou de compression (B) maintenant l’ensemble plus un cache-poussière (A). Les trois premiers éléments (E, C et B) sont indispensables pour assurer à la fois l’étanchéité du raccord et le bon maintient de la durite sur la poignée de frein. Différents modèles existent suivant la durite et l’étrier.et ils sont souvent colorés pour éviter toute erreur de montage, chaque fabricant ayant son propre code couleur. Sur la photo, l’olive est abîmée et devrait remplacée. On peut rencontrer d’autres types de raccords :

• Le banjo est utilisé pour limiter la course de la durite, en général du côté de l’étrier.
• Le raccord rapide qui permet de débrancher la durite sans nécessité de refaire la purge.
• Sur les raccords Stealth-a-majic™ de SRAM, l'olive et l'insert sont vissés. Ils sont conçus pour faciliter le routage interne de la durite dans le cadre.
• Le raccord de l’étrier est rarement démontable et se visse alors directement dans l’étrier.

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  Raccord de durite de type banjo monté sur un étrier Magura MT5.

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  Raccord de durite vissé monté sur un étrier Magura MT4.

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  Durite aviation

Pour réaliser un montage complet, il faut donc un étrier, un levier de frein, une durite, un ou deux kits pour raccord, le bon liquide de frein et un kit de purge.

Les pièces internes du circuit hydraulique se nettoient à l’alcool isopropylique et se lubrifient avec le liquide de frein ou une graisse de type silicone compatible avec les joints (nitrile pour le minéral et élastomère EPDM pour le DOT) et le liquide de frein.

Liquide de frein

Il y a deux sortes de liquides incompatible : synthétique (DOT) ou minéral. Le choix dépend des joints du circuit hydraulique et donc du fabricant. Utiliser le mauvais liquide abîme ces joints et peut donc provoquer des fuites. Le liquide reste incompressible tant qu’il reste dépourvu de toutes bulles d’air. Suite à des freinages constants ou répétés, l’échauffement des plaquettes qui est transmis au liquide peut le mettre en ébullition, ce qui le rend compressible. Lorsque le liquide devient compressible, des bulles d’air se créent dans le circuit hydraulique, et le freinage devient mou (spongieux) et inefficace et les plaquettes peuvent parfois rester collées au disque. L’humidité de l’air ambiant (pour le DOT) ou la poussière peuvent aussi dénaturer le liquide. Il faut alors réaliser une purge pour remplacer le liquide pollué et évacuer ces bulles d’air gênantes.

• Le DOT (Department Of Transport) ou huile synthétique doit être à base de polyglycol , en général du DOT 4, mais on peut aussi utiliser du DOT 3 sur les anciens freins ou du DOT 5.1 (attention le DOT 5 ou le DOT 5.1 compétition ne conviennent pas). Ces différents liquides sont miscibles et on peut donc changer de DOT sans problème. Peu compressible, sa température d'ébullition est très élevée mais il se détériore avec le temps rien qu’avec l’humidité de l’air. Il faut donc prévoir des purges régulières, au moins une fois par an et après chaque remplacement des plaquettes. Il est aussi corrosif et peut donc abîmer la peinture du vélo. Il est utilisé par Sram, Avid, Hope et Quad. Les joints utilisés pour le DOT sont en élastomère EPDM.
• Le minéral est hydrophobe et craint moins la pluie mais il supporte moins bien des températures élevées. Il est utilisé par Shimano, Magura, Tektro et Campagnolo. L’huile est colorée en rose pour Shimano et Tektro et en bleu pour Magura. Ces liquides n'ont pas la même densité et ne doivent donc pas être utilisés sur une marque différente. Sauf mention contraire, les huiles génériques peuvent être utilisées sur les freins Shimano et Tektro. Toutefois, la garantie ne pourra plus être appliquée si le fabricant s'aperçoit que le liquide utilisé n'a pas la bonne couleur. Les joints utilisés pour le minéral sont en nitrile.
• Pour les marques Formula, Giant et Hayes, le liquide est en général en DOT mais il existe certains modèles en minéral (blanc pour Hayes). Certains modèles de SRAM utilisent maintenant le minéral (vert).
• Le type de liquide préconisé est en général indiqué sur le capot du vase d’expansion du levier de frein.

Réparations

Purge

Voir Purge.

Routage interne de la durite

Voir Routage interne.

Dégrippage des pistons

Voir Dégrippage des pistons.

Réemploi

Démontage des pièces

• Plaquettes et étrier : ne pas enlever les plaquettes de l’étrier. Il sera en effet plus difficile, voire impossible, de trouver quelles plaquettes mettre sur un étrier si elles ont été enlevées.
• Plaquettes et disques : les ranger à l’abri de tout corps gras et de la poussière.
• Kit hydraulique (poignée de frein, durite et étrier) : démonter si possible tout le kit en une seule pièce. Joindre éventuellement une fiche indiquant : date de démontage, longueur de la durite, marque et modèle, liquide de frein préconisé.
• Kit mécanique : si les pièces sont démontées, indiquer sur l’étrier s’il s’agit d’un étrier de route (tirage normal) ou d’un étrier de VTT (tirage long).

Récupération des composants des pièces hors service

• Plaquettes : ne récupérer que les plaquettes introuvables (modèles anciens ou haut de gamme). Penser à récupérer goupilles et ressorts. Perles : circlip de goupille à visser.
• Disques : ne récupérer que les vis et contre-écrous (centerlock) en bon état. Ce sont en général des relous et la visserie est en général livrée avec les disques neufs. Perles : adaptateur centerlock, aimant de capteur de VAE.

• Kit hydraulique : les vis de purge et leur joint éventuel (attention aux inondations) ainsi que les vis de fixation des étriers sont des perles. Penser aussi à récupérer suffisamment d’adaptateurs d’étrier ainsi que des colliers des poignées de frein (s’ils sont démontables) ou des vis de collier. Pour les pièces de raccord de durite, l’olive doit toujours être jetée.

• Kit mécanique : les gaines dits incompressibles (à structure réticulaire) sont des perles rares.
• Si vous récupérer des kits de purge, les pièces les plus intéressantes sont les cales de purge, les joints et les embouts raccords de seringue de purge. Dans l’idéal, on devrait avoir un kit de purge par marque. Attention, les embouts peuvent varier d’un modèle à l’autre chez certains fabricants, embout différent pour les poignées de route et les poignées de VTT chez Shimano par exemple.

Réemploi de pièces récupérées

• Nettoyer soigneusement tous les composants lors du montage.
• Prévoir une purge du circuit hydraulique, systématiquement pour du DOT, au besoin pour du minéral.
• Vérifier si les freins couinent. Si c’est le cas, contrôler s’il n’y a pas une fuite : nettoyer, attendre quelques heures, puis inspecter les raccords du levier et de l’étrier, la durite et l’arrière des plaquettes. Remplacer les pièces défectueuses et probablement disque et plaquettes.

Liens

• (en) Jagwire : Hydraulic Hose
• (en) Epic : BH59 or BH90 - Which Shimano Hose Insert Do I Need?