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Frein de parking électrique

Vous trouverez ici des connaissances utiles et des conseils importants au sujet du frein de parking électrique ou du frein de stationnement électromécanique sur les véhicules.

De plus en plus de modèles de véhicules sont équipés d'un frein de parking électrique. Outre l'immobilisation du véhicule en vue de l'empêcher de rouler de façon inopinée, il permet de réaliser également d'autres fonctions de confort. Sur cette page, nous vous présentons le mode de fonctionnement de deux variantes. Vous apprendrez également comment procéder en cas de défaut et ce que les professionnels doivent prendre en compte lors de travaux de réparation sur le frein de roue.

Consigne de sécurité importante
Les informations techniques et les conseils pratiques compilés ci-après ont été rédigés par HELLA afin de fournir une aide professionnelle aux ateliers de la réparation automobile dans le cadre de leurs activités. Toutes les informations mises à disposition sur ce site sont destinées à être exploitées uniquement par des professionnels qualifiés.

 

FREIN DE STATIONNEMENT ÉLECTROMÉCANIQUE (EMF): PRINCIPES

Le frein de stationnement électromécanique (EMF) ou « frein à main électronique » est présent sur un nombre toujours croissant de VP modernes. Il en accroît le confort et offre de nombreuses fonctions supplémentaires.

Les systèmes de la BMW série 7 (E65) et de l'Audi A8 (4E..) seront pris ici comme exemples.

Fonctions du frein de stationnement électromécanique

Le frein de stationnement électromécanique a pour fonction d’immobiliser le véhicule à l’arrêt, afin de l'empêcher de bouger de façon inopinée. Il satisfait en outre à la disposition légale exigeant un deuxième système de freinage indépendant dans le véhicule et remplit d'autres fonctions de sécurité et de confort.

Différenciation

Les deux systèmes de BMW et Audi se distinguent fondamentalement dans leur constitution. Sur l’Audi A8, l’EMF agit directement sur les plaquettes de frein de l’essieu arrière par l'intermédiaire d'un moteur électrique et d'une broche. Sur la BMW, les câbles de frein qui commandent le servofrein à tambour duo sont actionnés par une unité de réglage électromécanique.

CONSTITUTION CHEZ AUDI: CONSTITUTION

Chez Audi, le mécanisme de frein de stationnement est composé d’un moteur à courant continu, d'un mécanisme à plateau oscillant et d'une broche. Les composants sont directement montés sur les étriers de frein arrière et permettent la transformation du mouvement de rotation du moteur en petits mouvements linéaires du piston de frein. Le moteur à courant continu entraîne le mécanisme à plateau oscillant par une transmission à courroie.

 

C’est ici aussi qu’a lieu la première réduction du régime du moteur d’entraînement. Le régime est réduit à 1:3 par la démultiplication de la transmission à courroie. Le régime est une nouvelle fois réduit par le mécanisme à plateau oscillant. À la sortie du mécanisme, le régime est abaissé d’un facteur de 147 par rapport au régime d'entraînement du moteur à courant continu. Une broche entraînée directement par le mécanisme à plateau oscillant convertit le mouvement de rotation en un mouvement linéaire.

 

Le piston de frein renferme un cylindre qui peut aller et venir à l'intérieur du piston. Pour empêcher le cylindre de tourner dans le piston, celui-ci est planéifié en deux endroits. À l’extrémité avant du cylindre est emmanché un écrou qui se déplace sur le filetage de la broche dès que la broche tourne. Un capteur à effet Hall permet de mesurer le nombre de rotations du moteur à courant continu et de le transmettre au calculateur qui peut en déduire la course.

 

Lorsque le frein de stationnement est actionné, l'écrou est déplacé vers l’avant par la rotation de la broche. Le cylindre presse alors les plaquettes de frein contre le disque de frein à l'aide du piston de frein.

 

Lors du desserrage du frein de stationnement, l’écrou tourne en arrière sur la broche et le piston de frein est délesté. Comme le joint d'étanchéité retrouve sa forme, le piston de frein revient en arrière comme après un processus de freinage normal.

 

Le système complet comprend également un calculateur intégrant un capteur d'angle d'inclinaison, des voyants et un commutateur d'actionnement dans la console centrale.

 

Pour activer le frein de stationnement, il faut tirer le commutateur d’actionnement et pour le desserrer, il faut pousser le commutateur. L'activation du frein de stationnement est indiquée par le voyant dans le tableau de bord et dans le commutateur d'actionnement. Une spécificité réside dans le fait que le frein de stationnement peut être activé même lorsque le contact est coupé. Le desserrage n’est toutefois possible que lorsque le contact est mis.

Fonctions :

Le frein de stationnement électromécanique (EMF) remplit les fonctions suivantes :

  • Frein de parking
  • Fonction de freinage d'urgence dynamique
  • Assistant au démarrage adaptatif
  • Contrôle d'usure des plaquettes de frein

Le frein de parking

Lorsque le véhicule est garé et le frein de parking activé, le système règle automatiquement la force de serrage nécessaire pour empêcher un mouvement inopiné du véhicule. Si le véhicule est garé sur une pente de plus de 30 %, un avertissement apparaît sur le tableau de bord. Si les disques de frein refroidissent lorsque le véhicule est immobilisé, le calculateur resserre automatiquement le frein. Ceci est effectué par l'intermédiaire d'un modèle de simulation dans le calculateur, lequel détermine la température momentanée des disques de frein.

La fonction de freinage d'urgence dynamique

Cette fonction est activée par l'actionnement du commutateur. Le fonctionnement du commutateur correspond à celui d’un levier de frein à main normal. Tant que le commutateur est actionné, le véhicule est freiné ; dès que le commutateur est relâché, le freinage est interrompu. La décélération maximale est de 8 m/s.

Le freinage par le frein de stationnement a lieu seulement à partir de vitesses inférieures à 8 km/h. Si la vitesse est supérieure, le freinage est effectué par le système ESP qui répartit la pression de freinage sur les quatre freins de roue. Dans le même temps, le couple moteur est réduit lorsque l’accélérateur est actionné et le régulateur de vitesse éventuellement activé est coupé. Pour éviter toute fausse manœuvre (déclenchement par le passager), le freinage d’urgence est désactivé lorsque le conducteur réaccélère.

L'assistant au démarrage adaptatif

Cette fonction permet de démarrer sur une pente sans à-coups et sans reculer. Pour utiliser l’assistant au démarrage de façon optimale, le calculateur a besoin d’autres informations. Des informations sur le rapport engagé, la position de la pédale d’accélérateur et le couple moteur ainsi que le capteur d’angle d'inclinaison intégré dans le calculateur sont pour cela prises en compte via le bus CAN. Le frein de stationnement est desserré en fonction de ces informations. Cette fonction ne peut pas être désactivée par le conducteur.

Le contrôle d'usure des plaquettes de frein

Le contrôle de l’épaisseur des plaquettes est réalisé à des intervalles d’environ 500 km. Le véhicule doit pour cela se trouver à l’arrêt, le frein de parking doit être desserré et le contact coupé. Le calculateur déplace la plaquette de frein depuis la position finale (position zéro) contre le disque de frein. À partir de la valeur mesurée par le capteur à effet Hall, le calculateur calcule la course effectuée par la plaquette de frein et, en conséquence, l'épaisseur de plaquette. Sur les véhicules dont le frein de parking est rarement utilisé, le contrôle d’usure de plaquettes de frein peut être plus précis que sur les véhicules dont le frein de parking est utilisé régulièrement.

CONSTITUTION CHEZ BMW: CONSTITUTION

Sur la BMW série 7, le mécanisme de frein de stationnement n’agit pas directement sur les plaquettes de frein arrière, comme sur l'Audi, mais sur le servofrein à tambour duo. Celui-ci se trouve à l’intérieur des disques de frein arrière. L’unité d’actionnement se trouve dans le plancher du coffre, entre le logement de roue de secours et le panneau arrière, derrière la banquette.

L'unité d'actionnement comprend les composants suivants :

le moteur électrique, une broche, le ressort enroulé, le fléau, les poulies de renvoi de câbles, les roues dentées en plastique et les câbles de frein.

 

Lorsque le frein de stationnement est actionné, le moteur électrique entraîne la broche par l’intermédiaire des roues dentées en plastique. Le filetage de la broche permet de déplacer le fléau destiné à l'équilibrage droite/gauche vers l'avant et l'arrière selon qu'il s'agisse de serrer le frein ou de le desserrer. Les poulies sont fixées au fléau par des leviers de liaison. Les câbles des côtés droit et gauche sont accrochés dans les poulies. Lorsque le fléau se déplace sur la broche lors du serrage du frein de stationnement, les poulies tournent vers l'intérieur et actionnent les câbles de frein qui serrent alors le servofrein à tambour duo.

 

Lors du desserrage du frein de stationnement, le moteur électrique fait tourner la broche dans l'autre sens. Le fléau se déplace en arrière et les poulies tournent vers l'extérieur. Les câbles de frein sont tirés en arrière et le frein de stationnement se desserre. La force de rappel est produite par les ressorts de rappel dans le servofrein à tambour duo.

 

Pour que toute la force de maintien du frein de stationnement serré ne pèse pas entièrement sur les roues dentées en plastique, un ressort enroulé est monté. Le ressort enroulé est fixé sur la broche. Lorsque le frein de stationnement est serré et que la broche a atteint la position de maintien, la force de rappel tente de tourner la broche dans le sens opposé. Du fait de ce mouvement de rotation opposé, les premières spires du ressort enroulé sont poussées vers l’extérieur contre le boîtier qui l’entoure. La broche est ainsi maintenue dans sa position et les forces de rappel sont absorbées par le ressort enroulé. Lors du desserrage du frein de stationnement, la broche est entraînée par le moteur électrique et entraîne alors avec elle l'extrémité opposée du ressort enroulé. Le ressort est ainsi tourné vers l'intérieur et séparé du boîtier.

 

Pour éviter la corrosion sur les tambours de frein et les plaquettes et toujours obtenir le meilleur effet possible, le système réalise un freinage en roulage. Cette procédure de freinage a lieu environ une fois par mois ou tous les 1000 km. L’opération de freinage est automatiquement réalisée par le système et passe inaperçue pour le conducteur. Pendant le freinage, le frein de stationnement est actionné avec environ 20 % de la force d’application maximale. L’usure provoquée par ce freinage est extrêmement faible. Pour environ 300 opérations de freinage, une épaisseur de 0,5 mm maximum est enlevée des plaquettes de frein.

La BMW série 7 dispose également d’autres fonctions qui assistent le conducteur dans certaines situations.

Ces fonctions sont, entre autres, les suivantes :

  • La fonction « hillhold » (maintien en côte) qui aide au démarrage en côte. Le véhicule est bloqué puis débloqué pour empêcher ainsi tout recul en côte.
  • La fonction autostop, qui bloque le véhicule se trouvant par exemple à l’arrêt à un feu rouge, pour éviter qu’il ne « traîne » au ralenti. Le conducteur est ainsi soulagé et ne doit pas obligatoirement avoir toujours le pied sur la pédale de frein.


La différence par rapport à Audi est que ces fonctions sont assurées par le DSC (contrôle dynamique de stabilité). Le frein de stationnement électromécanique n'est actif qu’avec le moteur coupé.

 

LE DÉVERROUILLAGE D'URGENCE: CONSEILS PRATIQUES

Les deux véhicules disposent d’un déverrouillage d’urgence qui permet au conducteur ou à l'atelier de déverrouiller le frein en cas de défaillance du système.

Sur l'Audi, l'outillage de bord comprend à cet effet une clé Torx spéciale. En cas d'urgence, la roue doit être démontée. Un des côtés de la clé Torx permet de dévisser le moteur électrique, conjointement avec le mécanisme à plateau oscillant, de l’étrier de frein. L'autre côté permet de tourner la broche en arrière.

 

Sur la BMW, une barre de déverrouillage se trouve dans l'outillage de bord. Celle-ci est amenée, à travers un tube de guidage, vers une roue dentée dans l’unité de réglage. Le frein est desserré par la rotation de la barre de déverrouillage dans le sens contraire des aiguilles d’une montre à l’aide d’une clé à fourche et de la poignée du tournevis.

 

Important :
En cas d’absence d’alimentation en tension (batterie vide), il se peut que le véhicule ne puisse pas bouger, bien que le frein soit desserré. Cela signifie que le mécanisme de verrouillage de stationnement de la boîte de vitesses automatique est encore enclenché. Celui-ci peut également être desserré par un déverrouillage d'urgence.

 

Pour ce faire, ouvrir le couvercle du déverrouillage d’urgence dans l’espace pieds gauche. En tirant sur la bande rouge, un levier est déplié et verrouillé. Le mécanisme de verrouillage de stationnement est maintenant déverrouillé.

 

Après un déverrouillage d'urgence, procéder comme suit pour remettre le frein de stationnement électromécanique en service :
Le véhicule doit être à l'arrêt et le contact mis. Actionner ensuite le commutateur du frein de stationnement électromécanique trois fois, à environ 5 secondes d'intervalle. Le système commence le processus d'initialisation. La position de desserrage est initialisée. Le frein est ensuite serré et la position de freinage initialisée. Le voyant sur l’écran s’allume en rouge. Le frein est desserré et à nouveau opérationnel. Le voyant sur l'écran s'éteint.

MAINTENANCE ET RÉPARATION: CONSEIL POUR L'ATELIER

Un appareil de diagnostic adéquat est nécessaire pour remplacer les plaquettes de frein sur l'Audi A8. Avant de pouvoir déposer les plaquettes de frein, le cylindre doit être ramené entièrement en arrière avec la fonction « Réglage de base » de l'appareil de diagnostic.

Alors seulement il est possible de repousser le piston de frein. Après le remplacement des plaquettes de frein, ramener le cylindre contre le piston de frein avec la fonction « Réglage de base ». Pour finir, saisir l'épaisseur des nouvelles plaquettes de frein dans la fonction « Adaptation ».

Chez BMW, les mâchoires de frein peuvent être changées sans appareil de diagnostic.

Il est important de noter ici

... qu'un réglage de base doit être effectué après le remplacement des mâchoires de frein ou des disques de frein arrière. À cet effet, dévisser un boulon de roue de chaque côté. Tourner la roue droite de sorte que le filetage du boulon de roue soit sur la « position 7 heures » et la roue gauche de sorte que le filetage soit sur la « position 5 heures ».

À l'aide d'un tournevis approprié, tourner la vis de réglage à travers le perçage jusqu'à ce que la roue ne puisse plus tourner. Desserrer ensuite la vis de réglage de 10 crans. Procéder de la même façon de l'autre côté. Revisser les boulons de roue et les serrer au couple spécifié.

CONTRÔLE DE FONCTIONNEMENT SUR LE BANC D'ESSAI DE FREINS: CONTRÔLE

Pour contrôler l’efficacité de freinage du frein de stationnement électromécanique, il doit être possible de tester celui-ci sur un banc d'essai de freins.

L'Audi A8 reconnaît cet essai automatiquement. Lorsque les roues arrière tournent avec une vitesse constante de 3 –  9 km/h sur le banc d’essai, le mode d’essai est détecté par le calculateur après 3 secondes. Il est important que la borne 15 (contact) soit activée. Le calculateur modifie le comportement de fermeture du frein de stationnement de telle façon qu'à chaque actionnement du commutateur, le piston sorte un peu plus et le frein se ferme davantage.

Sur la BMW série 7, le frein de stationnement ne peut être testé qu’avec le moteur à l'arrêt et le contact mis. Lorsque le commutateur est actionné, le frein de stationnement se ferme relativement vite et ne peut pas être serré de façon lente et continue, comme sur un frein de stationnement actionné manuellement.

Attention !

Le véhicule peut sortir des rouleaux du banc d'essai.

DÉFAUTS DU FREIN DE PARKING ÉLECTRIQUE: DÉPANNAGE

Si des défauts surviennent sur le frein de stationnement électromécanique, commencer toujours par un contrôle sur le banc d'essai de freins. Il est possible de constater sur le banc si la fonction de freinage est seulement restreinte ou pas du tout assurée. Si un fonctionnement incorrect est constaté sur le banc d’essai, un contrôle visuel doit être réalisé.

Une attention particulière doit être portée aux plaquettes/mâchoires de frein, aux câbles de frein (BMW) et aux éventuelles fuites (Audi). Si les plaquettes/mâchoires de frein sont OK et si aucune fuite ou endommagement des câbles de frein n'est constaté, contrôler ensuite le mécanisme.

Lorsque le commutateur du frein de parking est actionné à l’arrêt avec le moteur coupé, la fermeture est audible. Sur la BMW, il est possible d'observer la fermeture après l'ouverture de l'unité d'actionnement. Si aucun défaut n’est constaté lors du contrôle visuel et du contrôle du mécanisme, ou si l’unité d’actionnement/les servomoteurs ne sont pas commandés, un appareil de diagnostic approprié est nécessaire pour la suite du contrôle.

Comme avec bon nombre d’autres systèmes électriques, l'appareil de diagnostic permet de lire la mémoire des défauts. Selon l’appareil de diagnostic, il est possible d’afficher le fonctionnement/l'état de commutation des différents composants à l'aide des blocs de valeurs de mesure (valeurs réelles), ou de commander les composants et contrôler leur fonctionnement par le diagnostic des actionneurs.

En cas de réparation, il faut systématiquement observer les notices de réparation, valeurs de contrôle et couples de serrage spécifiques au constructeur. Une fois la réparation effectuée, la mémoire des défauts doit être effacée et un contrôle de fonctionnement sur banc doit être réalisé.

Remarque importante

Le contrôle de fonctionnement du frein de stationnement électromécanique n’est possible que sur un banc d’essai à rouleaux. Un banc d'essai à plaques ne convient pas.