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Le servo-frein d’une automobile

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Le servo-frein a pour fonction d’amplifier le freinage, donc de le faciliter. C’est en réalité une source d’énergie auxiliaire destinée à réduire l’effort produit par le conducteur sur la pédale de frein. L’expérience, confirmée par le calcul, a prouvé que sans servo-frein il n’est pas possible d’obtenir une décélération suffisante sur des véhicules pesant 1200 kg et plus sans exercer un effort exagéré sur la pédale. Aujourd’hui, le servo-frein s’est largement répandu pour offrir un confort supplémentaire.
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Coupe d’un servofrein à dépression : lorsque la dépression en provenance de la pipe d’admission moteur entre dans le cylindre, elle aspire le piston qui pousse la tige commandant le maître cylindre. Le piston est ramené en place à l’aide d’un puissant ressort à boudin.


Les servo-freins mécaniques

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1 Par mesure de sécurité, le servo-frein est muni d’un clapet anti-retour permettant de donner plusieurs coups de frein, après avoir arrêté le moteur.2 Pour pouvoir démonter le clapet anti-retour d’un servo-frein, il faut d’abord débrancher le tuyau d’arrivée de dépression qui est simplement enfilé dessus.
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3 Sur cette Fiat 128. le clapet anti-retour est simplement enfilé à force sur un gros joint de caoutchouc. Sortez-le en faisant levier.4 Testez le clapet anti-retour du servo-frein en soufflant dedans. L’air ne doit pouvoir passer que d’un côté.

Certains véhicules d’autrefois étaient dotés de servo-freins mécaniques qui utilisaient comme source d’énergie auxiliaire la force vive du véhicule. Ces servo-freins sont actuellement abandonnés au profit de dispositifs dont la progressivité est plus facile à régler et qui sont moins brutaux, tout en offrant une puissance accrue (toutefois, à partir de 1926, Citroën livra ses B 14, C 4, C 6, etc., avec un servo-frein à dépression mis au point par Westinghouse.)
Voici comment est réalisé un servo-frein mécanique sous l’action d’une rampe hélicoïdale commandée par la pédale de frein, un plateau d’embrayage frotte sur un plateau solidaire de l’arbre de transmission ; il tend à être entraîné, exerçant alors une traction sur deux leviers d’attaque de la tringlerie de freins, au moyen d’un différentiel d’équilibrage. La traction est proportionnelle à l’enfoncement de la pédale et à la vitesse du véhicule.


Les servo-freins à dépression

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5 Le servo-frein de cette Ford Escort est monté sur une plaque suffisamment éloignée de la cloison pare-feu.

6 Sur cette Datsun 120 Y. le servo-frein est sur la cloison pare-feu. Le clapet anti-retour est monté sur le tuyau d’alimentation et non sur le servo-frein même.

7 Sur la Volvo 164. le servo-frein est monté à gauche du compartiment moteur pour des raisons d’encombrement.

L’effort fourni par le servo-frein doit être proportionnel à celui qu’exerce le conducteur sur sa pédale de frein. Le servo-frein à dépression est constitué de deux parties essentielles :

  • un cylindre de commande ;
  • un dispositif d’asservissement.

Le cylindre de commande, d’assez grand diamètre, possède un piston qui est solidaire d’une tige centrale destinée à transmettre la poussée de ce piston. Le piston est maintenu, au repos, à l’une des extrémités par un ressort à boudin monté concentriquement au cylindre. L’action de la dépression se traduit par une différence de pression sur l’une des faces du piston, ce qui provoque le déplacement de celui-ci avec sa tige centrale de poussée.
La force de poussée qui s’exerce sur la tige centrale du piston est fonction de la différence de pression entre les deux faces du piston : plus cette différence est importante, plus la poussée est forte et plus grande est l’action du servo-frein. La différence de pression exercée sur le piston est dosée en proportion de l’effort produit par le conducteur sur la pédale de frein, au moyen d’une soupape d’asservissement.
Certains servo-freins comportent, à la place du cylindre et de son piston, une chambre circulaire de grand diamètre munie en son milieu d’une membrane accouplée à la tige centrale de poussée. La membrane, au repos, est maintenue à l’une des extrémités de la chambre au moyen d’un ressort à boudin. Le principe de fonctionnement est identique à celui du dispositif avec piston r ici, la poussée sur la tige centrale est produite par la différence de pression sur les faces de la membrane.

Quel que soit le système utilisé, la tige centrale agit : soit sur un maître-cylindre de frein hydraulique ; soit sur les leviers de commande des freins mécaniques, solution abandonnée de nos jours, toutes les voitures étant équipées de freins hydrauliques.

• Le dispositif d’asservissement se compose de deux soupapes solidaires l’une de l’autre, dont l’une communique avec le canal de dépression, et l’autre avec l’air libre. Dans un sens, le déplacement des soupapes obture d’abord l’un des passages, puis ouvre l’autre. Dans le sens contraire, le passage qui était ouvert s’obture, et le passage opposé, fermé, s’ouvre à son tour. Cependant, dans une position intermédiaire, déterminée exactement, les deux passages sont en même temps obturés ; cette position d’équilibre est prise par les deux soupapes quand la dépression dans le cylindre de commande du servo-frein provoque une poussée proportionnelle à l’effort exercé par le conducteur sur la pédale. Afin de réaliser cet asservissement du servo-frein, les deux soupapes sont commandées par la pédale de frein soit au moyen du circuit hydraulique, soit directement.
Une membrane sensible à la variation de pression agissant dans le cylindre vient corriger la position des soupapes. Ainsi, si le conducteur freine assez énergiquement, il déplace fortement les deux soupapes d’asservissement. Au contraire, s’il exerce une pression modérée sur la pédale, les deux soupapes s’écartent faiblement de leur position d’équilibre et reviennent à leur position moyenne, grâce à la membrane du dispositif, dès qu’il se produit une petite différence de pression dans le cylindre de freinage. Une faible différence de pression se traduit par une faible action du servo-frein, alors qu’une grande différence de pression provoque un effort important de freinage sur la tige centrale de poussée. Lorsque les freins se desserrent, les soupapes se déplacent en sens inverse du serrage, atténuant ainsi la différence des pressions jusqu’à la libération du servo-frein. Les servo-freins fonctionnent de deux manières presque opposées
• au repos, le piston est soumis sur ses deux faces à la pression atmosphérique, qui est en moyenne de 1 bar au niveau de la mer. Il entre en action lorsqu’on fait agir sur l’une de ses faces la dépression, celle-ci étant dosée grâce au dispositif d’asservissement. Le piston se trouve alors soumis à une poussée en raison de la différence existant entre la pression atmosphérique (1 bar) et la pression dosée par le dispositif d’asservissement (0,6 bar maxi) ;
• au repos, le piston est soumis à la pression régnant dans la tubulure d’admission du moteur, pression de 0,4 bar, qui s’exerce sur les deux faces du piston. Le piston entre en action lorsqu’on fait agir sur l’une de ses faces la pression atmosphérique de 1 bar, dosée par le dispositif d’asservissement. Le piston est alors soumis à une poussée en raison de la différence entre la pression absolue de 0,4 bar dans le collecteur d’admission et la pression atmosphérique (dosée entre 0,4 bar et 1 bar).


Servo-freins à dépression montés sur commandes hydrauliques

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8 Pour démonter un servo-frein avec maître-cylindre, retirez d’abord les tuyaux de Lockheed.
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9 Lorsque vous démontez les canalisations, bouchez-les pour ne pas perdre de Lockheed.
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10 Desserrez les canalisations métalliques avec une clé plate de taille appropriée.
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11 De l’intérieur de la voiture, retirez l’axe reliant la pédale de frein au maître cylindre.
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12 Retirez les écrous fixant le maître cylindre/servo-frein au tablier de la voiture.
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13 Une fois les quatre écrous retirés, enlevez l’ensemble hors du compartiment moteur.
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Les servo-freins à dépression montés sur commandes hydrauliques font partie intégrante du circuit hydraulique de commande des freins. Leur action amplifie celle du conducteur sur la pédale lorsque le moteur tourne. Moteur arrêté, l’action du servo-frein est nulle. Le freinage demeure néanmoins possible, mais avec un effort plus important sur la pédale de frein.
Quelles que soient les solutions techniques adoptées, les dispositifs comportent tous une soupape d’asservissement, un cylindre à dépression et un piston hydraulique de poussée. Selon le cas, le piston hydraulique est indépendant du maître-cylindre que commande la pédale (Hydrovac), ou constitue, au contraire, et le maître-cylindre et le dispositif de servo-freinage.


Le dispositif hydrovac

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14 Pour remplacer le filtre à air d’un servo-frein, commencez par retirer le cache en caoutchouc.
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15 Sortez le vieux filtre à air avec des pinces. En revanche, enfilez le joint neuf en place, à la main sans forcer pour ne pas l’abîmer.
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Indépendant de la pédale de frein, le dispositif Hydrovac ne possède aucun organe mobile extérieur et peut être placé pratiquement n’importe où. La canalisation en provenance du maître-cylindre de freins commandé par la pédale doit passer par l’Hydrovac. Ce dispositif accroît l’effort de freinage exercé par le conducteur grâce à la dépression prélevée au collecteur d’admission du moteur. Le cylindre à vide, d’un diamètre assez important, est doté d’un piston relié mécaniquement au piston hydraulique d’un maître-cylindre fixé à l’appareil. La membrane de la soupape d’asservissement est associée à un double clapet. Cette membrane est solidaire d’un piston qui est soumis à la pression hydraulique en provenance de la pédale de frein.


Bloc servo-maître-cylindre

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16 Pour changer les joints du servo-frein, retirez d’abord le maître cylindre tenu par deux écrous.
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17Retirez l’entretoise, la tige de commande et le joint destiné à être remplacé,
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18 Changez le joint situé autour du disque, puis remontez le tout et replacez le maître cylindre.
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Ce dispositif rassemble en un même bloc la commande de la pédale de frein, la soupape d’asservissement, le piston du servo-frein et le maître-cylindre du frein hydraulique. La tige de poussée de la pédale actionne directement la soupape d’asservissement placée soit à côté du piston du servo-frein, soit à l’intérieur même du piston. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale, le servo-frein se déplace et tend à refermer la soupape d’asservissement, ce qui limite l’action du frein, en fonction de l’< enfoncement » de la pédale. L’action complète de la dépression sur le servo n’est obtenue que si l’on appuie énergiquement sur la pédale.

Lorsque le conducteur relâche la pédale, la soupape laisse entrer l’air derrière le servo-frein, et celui-ci, sous l’effet d’un ressort, revient à sa position initiale. Soupape d’asservissement, servo-frein et maître-cylindre sont placés près les uns des autres. Sur les voitures à moteur Diesel, la dépression nécessaire au fonctionnement du servo-frein est assurée au moyen d’une pompe à vide commandée par le moteur du véhicule. Il s’agit en général d’une pompe de type à palettes.

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Compte tenu du poids et des performances d’une voiture comme la Cadillac, un servo-frein puissant est indispensable.

 



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Voir aussi :
Le servo-frein d’une automobile
Le servo-frein d’une voiture
Diagnostic du servo-frein d’une voiture


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