Auto123.com - On vous guide du rêve à la route

F1 Technique: Les secrets des freins au carbone de Formule 1

F1 Technique: Les secrets des freins au carbone de Formule 1

Par ,

Contrairement aux voitures de plusieurs autres catégories, les monoplaces de Formule 1 sont munies de freins au carbone qui procurent une puissance de freinage phénoménale ainsi qu’une étonnante résistance à la chaleur.

Ces freins sont issus de l’aviation et de l’aérospatiale, et ont été adaptés à la course automobile au début des années 80. Le matériau, nommé carbone-carbone, était alors employé pour la fabrication de tuyères de  fusée, de nez de missiles et les freins d’avions commerciaux.

F1 Brembo carbon-carbon disc
Disque carbone-carbone et son étrier. (Photo: Brembo)

Une prodigieuse force de décélération
Le carbone-carbone est une matière exceptionnellement dure qui résiste formidablement bien aux expansions et aux cycles thermiques ainsi qu’aux écarts de températures. Son application en F1 était tout à fait logique.

Les voitures de F1 actuelles sont capables de freiner de 300 km/h à l’arrêt en juste quatre secondes, générant une force de décélération qui atteint 6G.

La pression exercée par le pilote sur la pédale de freins varie entre 40 et 160 kg. Lors des plus gros freinages, la température des disques atteint 1200° Celsius, virant ainsi au rouge.

Complexe à produire, les freins en carbone sont l’affaire de quelques compagnies. L’une d’elle est Brembo qui est impliquée en F1 depuis 1975.

F1 Nico Rosberg Mercedes front wheel lock up
Gros blocage de roue avant sur la Mercedes de Nico Rosberg. (Photo: WRi2)

Un faible poids
Brembo produit le système de freinage complet pour cinq écuries de F1, et fournit le matériau carbone pour quelques autres. Durant une saison de F1, chaque équipe de deux voitures reçoit 10 jeux d’étriers, entre 140 et 240 disques, et entre 280 et 480 plaquettes.

Un autre immense avantage des freins au carbone réside dans son faible poids. Un système complet d’une roue d’une voiture sport de série pèse 20kg en comparaison à seulement 6 dans le cas du carbone.

Le disque possède un diamètre maximal de 278mm et son épaisseur varie entre 22 et 28mm, pour un poids de 1400g. Les étriers sont faits d’un alliage aluminium/lithium, de type monobloc forgé, d’un poids unitaire de seulement 1600 à 1800g.

La fabrication d’un disque nécessite beaucoup de temps.

Tout commence par un matériau de base consistant en des filaments de précurseur de polymère, soit normalement de la rayonne, du polyacrylonitrile (PAN) ou du goudron de pétrole.

Le disque est préformé, moulé avec de la résine ou par aiguilletage. Puis, les filaments sont chauffés à 300°C. Le matériau ainsi oxydé est ensuite placé dans une fournaise remplie d’un gaz tel du méthane.

Chauffé à 2000°C, il subit une graphitisation et une densification par modification de la structure des liens moléculaires. Dernière étape : les disques sont usinés à leur forme finale.

Les nouveaux pneus Pirelli employés la saison dernière, qui étaient plus lourds de 2kg et d’une gomme plus tendre, ont exigé des fournisseurs de freins de repenser leurs produits. Il était désormais crucial de sauvegarder les pneus en ne bloquant pas les roues au freinage.

F1 Brembo brake
Ensemble de frein complet. (Photo: Brembo)

Un refroidissement accru
Afin de mieux refroidir les freins, le nombre de perforations de ventilation a été augmenté alors que la taille de chaque trou a été réduite. En 2008, chaque disque possédait 30 perforations. En 2012, ce chiffre est passé à 200, et l’an dernier, il atteignait 1000 !

Avec l’arrivée des nouveaux moteurs turbo hybrides, développant beaucoup de couple, les fournisseurs de freins au carbone ont dû revoir leurs produits et ces derniers subiront leur baptême de la piste à Jerez à la fin du mois de janvier.