Brembo nous dévoile les secrets du freinage en F1

Afin de faciliter sa démonstration, l’ingénieur avait apporté un ensemble complet de frein. Il a donc commencé par nous détailler l’ensemble des éléments qui composent un frein, sur une monoplace comme sur une voiture de série. La partie la plus grosse est évidemment le disque en tant que tel. Sur une F1, il est 100% en carbone. L’avantage de ce matériau en compétition est qu’il a une plage de température très haute : « Ces freins commencent à bien fonctionner à partir de 250-300°C et ils peuvent monter jusqu’à plus de 1.000°C. »

Cependant, ces freins ne sont pas prêts de faire leur apparition sur des véhicules de série : « Mais en-dessous de ces températures, leur efficacité est très limitée. Cela peut provoquer la sensation qu’ils sont glacés. C’est pourquoi nous n’utilisons pas de freins carbone pour nos véhicules de série : sur une voiture de série, vous avez besoin que vos freins soient opérationnels dès très faibles températures. Par exemple, pour vous arrêter au feu rouge en ville. »

Les équipes sont dans l’obligation de personnaliser les étriers car le design de l’étrier ne peut être conçu qu’au cas par cas, en concertation avec chacune des équipes. En effet, celui-ci doit s’adapter à un ensemble que chacun optimise à son bon vouloir : « Une équipe peut choisir d’avoir un étrier moins résistant mais qui a l’avantage d’être plus léger. De même, les fixations ne sont pas les mêmes. Donc nous ne pouvons pas utiliser l’étrier d’une écurie pour une autre. »
De même, les écuries effectuent des arbitrages sur le nombre de pistons qu’elles utilisent : « Le maximum autorisé par la réglementation est d’avoir six pistons. Cependant, certaines équipes choisissent de n’avoir que quatre pistons à l’arrière. Mais toutes choisissent d’en avoir six à l’avant. » En effet, plus de pistons sont présents, plus la pression du freinage est importante.

Les freins font également des parties des éléments sur lesquels il a été possible de réduire les coûts au cours des dernières années. En effet, désormais, Brembo ne dessine plus qu’un étrier à l’avant et un à l’arrière pour chacune des écuries pour la saison entière. Ces deux éléments sont donc identiques pour chacun des circuits de la saison alors que ceux-ci présentent des caractéristiques très différentes d’un point de vue du freinage nécessaire.

Le dernier élément présenté est le cylindre principal. Chaque monoplace en dispose d’un pour l’axe avant et un pour l’arrière. Ils sont reliés aux pédales, sur lesquelles les pilotes appuient : « L’effort que ceux-ci mettent dans les pédales est impressionnant puisqu’ils peuvent appliquer jusqu’à 160 kilos de pression, avec leur seul pied ! Au bout du compte, cela se traduit par une pression qui peut atteindre les 100 bars dans l’étrier, où les pistons actionnent les patins. » Sur un freinage comme le premier virage de Monza, cela permet ainsi à des monoplaces lancées à près de 340 km/h de passer à 85 km/h en moins de 150 mètres au cours d’un freinage qui ne dure pas plus de 2,5 secondes !

Un circuit comme Monza présente ainsi sept gros freinages mais ils sont chacun séparés par de longue ligne droite, qui permettent de faire retomber rapidement la température des disques de freins : « Par contre, à Budapest, l’énergie que doivent dégager les freins est beaucoup plus limitée mais les freins sont sollicités très souvent pour des freinages avec peu d’énergie. Cela provoque une hausse constante de la température du disque. »

Cette hausse de la température à l’intérieur du disque et du liquide de freins est problématique puisqu’elle conduit à la dilatation du matériau, qui est donc moins dur. Or si ce matériau devient moins dur, le ressenti dans la pédale n’est plus le même pour le pilote : « Or si le pilote commence à perdre ses repères de freinage pour compenser une pédale qui réagit moins fortement et est donc plus longue, il va perdre la confiance dans sa voiture et sa performance en sera directement affectée. »

Si Brembo fournit les mêmes disques à toutes ses écuries clientes, celles-ci peuvent choisir de le personnaliser à leur façon : « Une équipe peut choisir de personnaliser le nombre de trous qu’il y a sur la tranche du disque. Ces trous servent à refroidir le disque afin d’éviter qu’il ne surchauffe. Ce nombre de trous varient en fonction de la course mais ils peuvent atteindre plus de 1.000. Pour des courses comme Sao Paulo ou Suzuka, il n’est pas nécessaire d’en avoir autant. Certains circuits, comme Spa ou Silverstone, autorisent même d’avoir des disques moins larges afin de gagner en poids. »

Néanmoins, cette stratégie d’optimisation des disques se heurte à des considérations financières. En effet, si Brembo est présente dans les paddocks depuis 1975 et a toujours été partenaire de la Scuderia Ferrari depuis, elle fournit également Mercedes, Red Bull et sa petite sœur Toro Rosso, Sauber et Caterham : « Si vous choisissez d’avoir plus de types de disques, cela augmente le nombre de pièces détachées dont vous avez besoin, ce qui a un impact sur le budget de l’équipe. Certaines équipes ont ainsi les mêmes disques pendant toute la saison. »

Si l’entreprise italienne fournit six équipes, l’équipe qui se déplace sur les circuits est très limitée : « En fonction de l’exigence du circuit sur les freins, nous sommes un ou deux à être présents. Mais au siège, nous avons une équipe chargée d’analyser ces données, une autre chargée du dessin, d’autres de la production. »

L’équipe d’analyse a été récemment occupée à expliquer la rupture rencontrée sur la monoplace de Lewis Hamilton lors des qualifications du Grand Prix d’Allemagne, dont les causes ont été expliqués à l’occasion du week-end belge. L’ingénieur n’a ainsi pas trop voulu entrer dans le détail mais a expliqué que certaines écuries, sans les nommer, pouvaient prendre la responsabilité de fabriquer leur propre fixation à la roue qui s’intègre dans le disque. Brembo préconise une marge de sécurité mais les équipes peuvent être tentées d’aller un peu au-delà pour gagner en performance : « La fixation à la roue est fabriqué en titane alors que le disque est en carbone. Or le carbone est à la fois très résistant à la chaleur mais également très fragile. Il est donc très important d’avoir un équilibre entre le poids et la géométrie de cet élément car s’il est trop léger, il va augmenter en volume, ce qui va causer un stress mécanique sur le disque. »

Vous pouvez trouver un récapitulatif du fonctionnement des freins en 2014 dans la vidéo ci-dessous, créée par la marque italienne afin d’illustrer l’impact de son travail :

De notre envoyé spécial à Monza