Freins à tambour

Les freins à tambour sont une conception de freinage par friction dans laquelle des mâchoires courbes sont poussées vers l'extérieur contre la surface intérieure d'un tambour en rotation solidaire de la roue. Ils précèdent le frein à disque et équipaient autrefois les quatre coins de la plupart des voitures, mais ils ont depuis été largement supplantés par le disque à l'avant et subsistent surtout sur les essieux arrière des véhicules les plus économiques. Leur usage persistant traduit un compromis entre le coût, la simplicité mécanique et une aptitude particulière à la fonction de frein de stationnement, plutôt qu'un avantage en pure performance.

À l'intérieur du tambour se trouvent deux mâchoires garnies de matériau de friction, maintenues par des ressorts de rappel. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale, la pression hydraulique agit sur un cylindre de roue qui écarte les mâchoires de sorte qu'elles viennent plaquer contre l'intérieur du tambour en rotation. La friction entre la garniture et le tambour ralentit la roue. Beaucoup de montages sont auto-amplifiés : la rotation du tambour tend à entraîner plus fortement la mâchoire d'attaque en contact, démultipliant l'effort appliqué. Cet effet permet à un frein à tambour de générer une force d'arrêt importante à partir d'un effort de pédale relativement modeste, ce qui était précieux avant la généralisation des servofreins.

Cette architecture apporte de réels avantages économiques et d'encombrement. Les freins à tambour coûtent moins cher à fabriquer, et leur construction fermée protège les surfaces de friction des projections de la route et de l'eau, ce qui les destine bien à l'arrière d'un véhicule. Cette même enceinte les rend commodes pour intégrer un frein de stationnement mécanique, puisqu'un simple câble et un levier suffisent à écarter directement les mâchoires ; c'est pourquoi les tambours, ou un petit dispositif de tambour dans le bol du disque, persistent souvent même là où l'arrière reçoit des disques.

Leur faiblesse déterminante est la chaleur. Comme la friction se produit dans un tambour fermé où l'air circule peu, la chaleur dégagée lors d'un freinage appuyé n'a nulle part où s'échapper. Les pièces l'absorbent jusqu'à ce que le matériau de friction perde son mordant, produisant le fading, une diminution dangereuse de la puissance d'arrêt lors de freinages prolongés ou répétés, comme une longue descente de montagne. La chaleur piégée peut aussi dilater le tambour à l'écart des mâchoires, allongeant la course de la pédale. L'eau et la poussière de frein qui s'accumulent dans le tambour peuvent en outre perturber le fonctionnement, et le mécanisme est plus malaisé à contrôler et à régler qu'un disque exposé.

Pour ces raisons, les freins à tambour ont cédé la place aux freins à disque partout où les charges de freinage sont élevées, en particulier à l'avant, où se reporte l'essentiel du poids de la voiture lors d'une décélération. À l'arrière des petites voitures légères et économiques, en revanche, où la demande de freinage est moindre et où le coût compte, les tambours restent un choix pratique et durable. On les comprend mieux par opposition aux freins à disque et à travers le phénomène de fading qui expose leur principale limite.