Servo-frein : fonctionnement, définition, composants

Servo-frein : fonctionnement, définition, composants

Un élément central du système de freinage

Pour comprendre en contexte le rôle du servo-frein, il est utile de revenir de manière plus générale sur le fonctionnement du système de freinage.

L’objectif de ce mécanisme est de ralentir le véhicule pour pouvoir l’arrêter et l’immobiliser. Cette opération doit se faire en douceur et de façon stable, efficace et progressive pour assurer au conducteur un confort et une maîtrise maximum.

Le système de freinage comporte les éléments suivants
 Globalement, le système de freinage comporte les éléments suivants : 
  • La pédale de frein, sur laquelle appuie le conducteur pour enclencher le processus de freinage. Cet élément permet de transmettre l’effort du conducteur.
  • Le servo-frein, qui est l’élément qui nous intéresse et dont le rôle consiste à amplifier l’effort transmis à la pédale dans le but de faciliter le freinage
  • Le maître-cylindre, dont le rôle est de transmettre et répartir la pression du liquide de frein aux différents éléments de freinage. Il transforme l’effort du conducteur qui a été amplifié par le servo-frein en pression hydraulique.

Ce premier assemblage transmet la pression hydraulique aux freins à proprement parler par l’intermédiaire de canalisations qui font circuler le liquide de frein. Le freinage s’effectue grâce à la pression hydraulique qui pousse un élément fixe (le frein) sur un élément en rotation (la roue).

 On retrouve deux types de freins : 
  • i Les freins à disques, dont le fonctionnement est comparable à celui des freins d’un vélo. Un disque est fixé au moyeu de la roue et des plaquettes de freins sont plus ou moins serrées contre ce disque en fonction de la pression hydraulique générée. C’est cette friction qui permet le freinage. 
  • i Les freins à tambours, qui sont plus rares et que l’on retrouve encore sur les roues arrières de certaines voitures plus économiques et sur les voitures plus anciennes. Une cloche solidaire de la roue voit sa rotation réduite lorsque le conducteur freine. Ce système a l’inconvénient d’être brusque et moins progressif et est donc de plus en plus abandonné.

Comment fonctionne le servo-frein ?

Comment fonctionne le servo-frein

Nous avons vu que le but du servo-frein est de fournir une assistance au système de freinage, afin que le conducteur n’ait pas à exercer trop de force pour le faire fonctionner. Le servo-frein amplifie l’effort fourni depuis la pédale de frein et le transmet au maître-cylindre, mais comment opère-t-il ?

Le type de servo-frein le plus courant est le servo-frein à dépression. Il utilise la dépression générée par l’essence pour créer un vide partiel à l’intérieur du servo-frein. Lorsque vous appuyez sur la pédale de frein, un arbre se déplace à travers le servo-frein pour pousser le piston dans le maître-cylindre. Par ailleurs, une valve s’ouvre à l’intérieur du servo-frein, permettant à l’air de pénétrer dans un de ses côtés (le servo-frein est séparé en deux moitiés par un diaphragme). La différence de pression entre les deux côtés ajoute une force supplémentaire au piston du maître-cylindre.

Pour schématiser, il faut bien comprendre que le servo-frein est composé de deux chambres séparées par une membrane. Si vous n’appuyez pas sur la pédale de frein alors que le moteur tourne, les chambres communiquent et la dépression est la même dans les deux.

En appuyant sur la pédale de frein, cela ferme l’orifice qui fait se communiquer les deux chambres et la pression atmosphérique s’établit dans la première chambre (du côté de la pédale), ce qui pousse la membrane. C’est la différence de pression qui s’établit entre les deux chambres qui amplifie l’action d’origine du conducteur quand il appuie sur la pédale.

Petite précision : la source de dépression dont le servo-frein a besoin pour fonctionner est générée automatiquement par le moteur sur une voiture à essence. Ce n’est pas le cas pour les modèles diesel qui sont équipés d’une pompe à vide séparée pour compenser. Dans ce cas, la pédale de frein appuie sur une tige qui passe par le servo-frein et va dans le maître-cylindre. Là, elle active le piston du maître-cylindre, qui est responsable de la création d’une dépression des deux côtés de la membrane du servo-frein.

Les symptômes de défaillance

Nous avons vu que le rôle du servo-frein est donc d’amplifier le mouvement engendré par le conducteur. Vous pouvez donc bien vous imaginer qu’un dysfonctionnement du servo-frein risque d’avoir un impact sur la qualité du freinage.

 Les dysfonctionnements liés au servo-frein peuvent être multiples et se caractériser par différents symptômes : 
  • i Le symptôme le plus évident est une pédale de frein difficile à enfoncer. Cela peut se traduire par une résistance soudaine ou par à-coup. De plus, la pédale de frein aura tendance à ne pas revenir à sa position d’origine. Si cela vous arrive, arrêtez-vous immédiatement, garez-vous en sécurité et contactez un garagiste au plus vite. Surtout, ne reprenez pas la route !
    Il s’agit probablement d’un problème lié au clapet anti-retour, qui permet au vide de s’accumuler dans le servo-frein. S’il ne fonctionne pas correctement, l’air n’est pas aspiré et la dépression ne se crée pas, ce qui explique pourquoi il est difficile d’appuyer sur la pédale.
Les dysfonctionnements liés au servo-frein
  • i Vous pouvez remarquer parfois que la pédale de frein est dans une position plus haute que la normale. C’est une différence qu’on peut ressentir en s’asseyant au volant de sa voiture. Avoir les pieds plus haut peut vous gêner pendant la conduite et il faudra donc faire vérifier le mécanisme.
  • i Votre voiture peut également mettre plus de temps à s’arrêter que d’habitude si votre servo-frein est défaillant. En effet, des bulles d’air peuvent pénétrer dans les conduites de frein et réduire la pression exercée sur ceux-ci. Cela peut s’avérer dangereux, car vous risquez de sous-estimer la distance de freinage nécessaire.
  • i Si vous calez souvent, cela peut également être le symptôme d’un problème avec le servo-frein. En effet, lorsque la membrane à l’intérieur du servo-frein tombe en panne, l’excès d’air du moteur peut entrer dans les freins et vous risquez de caler lorsque vous appuyez sur la pédale de frein. Faites réviser rapidement votre véhicule, car cela pourrait avoir un impact sur d’autres éléments, comme la transmission. En règle générale, une défaillance du servo-frein ne vous empêchera pas de freiner. Par contre, il faudra exercer une force bien plus importante sur la pédale. La force de freinage peut en effet être jusqu’à 4 fois plus importante grâce au servo-frein.

Conclusion.

Comme nous l’avons vu, le servo-frein est un composant très intéressant et pourtant relativement méconnu. Il reste indissociable des autres éléments du système de freinage, ce qui fait qu’il peut parfois être difficile de remarquer qu’il fonctionne mal.

Cependant, dès que vous sentez un changement dans la manière dont la pédale de frein réagit à vos sollicitations, il y a de bonnes chances que le servo-frein ait un souci. Il est préférable dès lors de faire appel à un mécanicien professionnel au plus vite, car toute dégradation de la qualité et de la souplesse du freinage représente un danger potentiel pour vous, mais aussi pour vos passagers et les autres utilisateurs sur la route.

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