Maitre-cylindre : explication, démontage, purge et banc d’essai

dimanche 12 mai 2019.
 

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Pourquoi utiliser un banc de test de maître-cylindre pour vérifier le bon état d’un maître-cylindre (MC) neuf , ou après réfection avec un kit, avant montage sur l’auto ?

Réponse :

Un MC neuf même si son stockage a été "parfait", c’est à dire toujours stocké avec ses 5 bouchons, peut se révéler défaillant pour plusieurs raisons :

— piqûres d’oxydation sur la paroi interne en fonte

— formation d’une couche d’alumine de corrosion entre piston et paroi en fonte : ce dépôt freine considérablement le déplacement du piston

— dégradation des coupelles (rare)

— et, c’est la pire éventualité, on est tombé sur un MC "loupé" lors d’une refabrication : les trous de dilatation ont été percés légèrement décalés vers l’arrière avec comme conséquence leur quasi blocage par les coupelles principales en position de recul maximal. Ces trous servant à alimenter le MC en liquide, la purge devient quasi impossible !

Quand on connait la galère qu’est le remontage d’un MC sur une A110 par exemple et que ce n’est qu’une fois en place que l’on découvre une impossibilité de purge, une pédale qui reste à mi course etc on comprend l’intérêt d’un test préalable...

Conclusion, si cela vous est déjà arrivé une fois, je suis sur que vous allez vous construire ce banc (ou emprunter le mien !), cela prend une heure tout au plus.

UN MC,COMMENT CA MARCHE

Ces 4 schémas sont extraits d’un excellent article du journal Gazoline (Avril 2011) ce qui est assez rare dans la littérature !

Ceci est un MC simple (et non tandem comme il sera question plus tard). On ignorera l’extrémité gauche du piston avec la soupape de pression résiduelle qui n’existe pas dans notre cas (freins à disque).

Ici le piston a avancé sur la gauche, dépassant le trou de dilatation, qui sert aussi, et c’est un rôle essentiel, à remplir le circuit (tuyaux et étriers) de liquide de frein avant la première opération de purge au remontage.

Sur ce schéma, on est en position freinage.

Première subtilité : le trou d’alimentation, a un nom un peu trop général car il sert uniquement à remplir la chambre comprise entre la coupelle primaire (le joint qui pousse le liquide au freinage) et la coupelle d’étanchéité à l’arrière du piston. La réserve de liquide contenu dans cette chambre va servir au moment où on lève le pied de la pédale.

A ce moment, le piston revenant rapidement en arrière, toute la colonne de liquide comprise entre le piston de l’étrier et la coupelle primaire oppose une certaine inertie. Une dépression se crée alors sur la face gauche de la coupelle primaire.

Le piston possède 6 orifices de compensationde 1mm de diamètre environ par lesquels du liquide venant de la chambre se déplace vers la gauche, repoussant au passage la rondelle d’épaulement entre piston et coupelle, et pinçant légèrement les lèvres de la coupelle primaire.

Ce supplément de liquide injecté lors du retour du piston remontera dans le bocal dès que la coupelle principale aura dégagé le trou de dilatation, c’est à dire quand la pédale aura remonté complètement. On voit ici le MC en position de repos.

Deuxième subtilité : la position de la coupelle primaire, au repos, par rapport au trou de dilatation. Sur certaines refabrications, le trou de dilatation trop à droite ( ou le piston trop à gauche ?) était bloqué par la coupelle, d’où impossibilité de remplir le circuit ! Cas plus vicieux encore, ce trou pouvait être partiellement masqué, toujours en position de repos, ce qui conduisait à des problèmes de purge inextricables !

Avec un essai préalable au banc, on évite de découvrir ces problèmes après le remontage (long et pénible) du MC sur l’auto !.

Autres défauts mis en évidence sur le banc de test

— mauvaise étanchéité de la coupelle arrière : fuite de liquide qui goutte à l’arrière du MC

— mauvaise étanchéité d’une coupelle principale : le piston continue de s’enfoncer, alors qu’on applique une force constante sur le levier.

— mauvais retour du piston : soit il se bloque à un endroit intermédiaire ( dépôt de corrosion interne ponctuel qui bloque le piston en alu ), soit le retour est trop lent : ressort de renvoi trop faible, ou une combinaison des deux phénomènes.

Un excellent article sur les freinage http://www4.ac-nancy-metz.fr/autoco...

Le banc est constitué d’une simple planche de bois sur laquelle on boulonne le MC avec deux boulons de M6. Un bocal standard couronne le tout.

Ici on test le circuit de freinage arrière.

C’est ultra rudimentaire mais suffisant et rapide à construire.

L’ensemble est serré dans un étau car on applique une certaine force sur le levier.

Noter les deux dispositifs de purge :

— par pression sur le liquide dans le bocal via le bouchon standard équipé d’une valve de vélo et une pompe à main qui permet de doser la pression exercé bien mieux qu’avec un compresseur ou l’air d’une roue de secours, à mon avis.

— par injection de liquide avec la seringue via la vis de purge. Le corps de la seringue sert aussi de réceptacle au liquide recueilli lors de la mise sous pression du bocal et/ou les déplacements du piston avec le levier, équivalent au pompage à la pédale.

Ensuite, on refoule liquide accumulé dans le corps de la seringue, avec le piston, vers le bocal.

En quelques aller-retours du liquide, on supprime toutes les bulles du circuit. Noter qu’aucun ajout de liquide n’est nécessaire puisqu’on purge ainsi à volume constant.

Un meilleur modèle de seringue : la seringue de gavage (ou encore cathéter)

MISE EN PLACE DU MC

CONSEIL PRÉALABLE : UTILISER DE L’ALCOOL A BRÛLER PAS DE LIQUIDE DE FREIN, c’est à la fois moins cher et non agressifs sur la peinture, les mains et yeux de l’opérateur !!

Vérifier que les trous de dilatation ne sont pas obstrués par les coupelles principales lorsque le piston est au repos !! Si hélas c’est le cas, il vaut mieux changer de MC, ou alors tenter un délicat agrandissent de ces trous !!??

Il y a une autre possibilité qui ne coûte rien à essayer : diminuer l’épaisseur de la rondelle qui appuie sur le circlips : cela permettra peut-être de gagner les quelques dixièmes de millimètre salvateurs !?

On visse le bouchon de remplissage avec un ou deux joints en cuivre( ici c’est un bouchon de vidange M16X50, percé au diam 5mm, avec un bout de tuyau de cuivre diam 3/16 pouce soit 4.76mm tenu en place par de l’epoxy JB Weld, le top du top en epoxy chargée métal).

0 On visse un bouchon (tuyau de cuivre pincé et brasé + embout au pas de 3/8 de pouce, 24 filets au pouce, pour tulipes, ref Renault 77 00 523 490, hexagone de 10mm, se méfier des embouts de 11mm qui nécessitent un meulage comme on le verra plus tard)) sur une des sorties de frein avant.

On visse le double raccord permettant de connecter le flexible + étrier sur l’autre sortie de frein avant.

On dévisse le contacteur de stop (clé de 24mm), pour le remplir d’alcool, et le revisse sur le MC légèrement incliné pour garder l’alcool dans le contacteur (ceci est un très joli piège quand on oublie de rempli le contacteur : il reste une bulle d’air parfaitement coincée et on s’arrache les cheveux lors de la purge...).

On remplit le MC d’alcool (partie frein avant) et on le fixe sur la planche verticale avec deux boulons de M6 pour aboutir à ce montage :

On remplit l’étrier d’alcool.

On est alors prêt à commencer la purge :

— vis de purge desserrée de 3/4 de tour, bocal sous pression, récupérer environ 1/2 hauteur de seringue, en actionnant le levier. On voit passer de nombreuses bulles.

— ouvrir le bocal et en poussant sur la seringue renvoyer le liquide dans le bocal. On voit aussi des bulles remonter à la surface dans le bocal.

— répéter ces deux manoeuvres jusqu’à disparition totale des bulles, puis resserrer la vis de purge.

— en actionnant à fond le levier on doit voir le piston de l’étrier se déplacer d’environ 2mm.

— mettre une cale en bois dans l’étrier et la serrer au maximum en actionnant le levier. Quand on maintient le levier poussé au maximum, il ne doit plus progresser, sinon il y a une fuite quelque part, ou la coupelle principale est défaillante.

— si tout va bien jusque là, lâcher brutalement le levier et vérifier que le piston revient bien rapidement à sa position de repos, en butée sur la rondelle de fermeture du MC.

S’il est freiné, ou à fortiori bloqué, c’est probablement dû à des aspérités (corrosion possible) ou à des corps étrangers coinçant le piston en alu : le jeu est faible entre le piston et l’alésage du MC. Un démontage s’impose !

Démontage d’un MC

Déposer le circlips et la rondelle à l’arrière du MC.

Alors SEULEMENT on peu connaitre le diamètre du MC, 22mm (à gauche) ou 19mm. Rondelle et circlips sont interchangeables entre ces deux MC !

Pour faire sortir les pistons, on va utiliser de l’air comprimé mais avant tout, c’est un piège, déposer le contacteur de stop, le joint et le pion percé qui bloque la sortie du piston de freins avant !

Avant tout mettre un gros chiffon devant la sortie pour bloquer les pistons qui vont sortir violemment !

Étancher le trou de connexion au bocal et appliquer de l’air comprimé via l’orifice de sortie des freins arrière (extrémité gauche du MC).

Récupérer les deux pistons et le ressort qui les repousse vers l’arrière (photo ci dessus).

Inspecter soigneusement l’état de toutes coupelles, et celui des pistons : on peut réparer l’alu d’un piston légèrement marqué par une impureté, au moyen d’une gomme abrasive. S’il est trop marqué il faut remplacer les pistons par ceux d’ un kit spécifique , à condition que l’alésage soit en parfait état, sans corrosion..

En pratique il est bien préférable de changer de MC !

Fonctionnement en mode dégradé

C’est la raison d’être d’un MC tandem.

Admettons que le circuit de freinage arrière (partie gauche du MC) ait un problème comme la coupelle principale qui fuit, ou le joint d’un étrier arrière, ou un flexible arrière qui fuit, ou, ça s’est vu, des plaquettes arrière tellement usées que leurs supports métallique s’échappent de la chape et que le piston sorte de son logement !.

A ce moment le piston de gauche vient en butée sur le fond du MC. Le piston des freins avant a une course plus longue mais son circuit hydraulique reste intact.

Inversement, si le circuit des freins avant a un défaut comme ci dessus, le piston de droite va comprimer son ressort sur environ 3cm, puis la tige de métal située au centre de ce ressort va venir en appui sur le piston des roues avant et donc en assurer le freinage avec là encore une augmentation de la course à la pédale.

Du vécu : par deux fois le MC a lâché de l’arrière mais les roues avant ont freiné parfaitement pendant plusieurs centaines de kilomètres.

Puisqu’on est dans les pannes, on peut en absence de liquide de frein utiliser en dépannage de l’alcool à brûler ou de l’eau. Rester discret sur le freinage car ces liquides ont un point d’ébullition nettement plus bas que le liquide de frein et il faudra bien sur rincer complètement le circuit à l’arrivée au garage !

REMONTAGE

S’il n’est pas prévu d’utiliser le MC à courte échéance, il est recommandé de le stocker démonté :

— enduire l’intérieur de cire à corps creux (voir ci dessous)

— enduire les coupelles de glycérine

Sinon, pour le remontage, on nettoie soigneusement l’alésage à l’alcool à brûler, et à l’air comprimé.

On entre le ressort dont l’extrémité de petit diamètre est enfilée sur le piston avant.

En option, pour aider à l’insertion des différentes coupelles, on peut utiliser une lame d’acier très fine entourant la coupelle

Ici c’est une lame de 4/100mm d’un jeu de cales d’épaisseur.

Une autre possibilité de stockage, mais beaucoup moins sur que le démontage, est de bien sécher tout l’intérieur avant de remettre les 5 bouchons plastique (supposés) étanches à l’air, puis on le placera dans un ou même deux sacs plastiques aussi étanches que possible, idéalement avec un sachet de gel de silice.

ANNEXES

Autres techniques de purge

Ceci est un essai de purge avec un clapet à bille sur vis de purge. C’est l’équivalent des gadgets vendus dans le commerce pour "purger seul une auto" : le clapet est censé stopper le retour de l’air vers l’étrier par ré aspiration lorsqu’on relâche la pédale.

Ce rôle est habituellement dévolu à l’aide qui desserre la vis de purge quand on pousse la pédale ( pas trop loin d’ailleurs si le MC a déjà de la bouteille, car on risque d’endommager la coupelle du piston avant !) puis la resserre, la pédale étant toujours en position enfoncée.

Une telle procédure garantit que les bulles d’air extraites ne seront pas ré aspirées lors de la remontée de la pédale.

Hélas les essais réalisés avec soupape n’ont pas été concluants : impossible d’étanchéifier le filetage de la vis de purge, de l’air étant aspiré à ce niveau lors du retour de la pédale.

Une solution ( proposé par Mimi100Tubo sur http://alpinerenault.free.fr/outils...) consiste à sacrifier une vis purge en la perçant de part en part et comblant le trou latéral : une fois vissée à fond, aucune entrée d’air ne pourra alors se produire.

Les techniques de purge basées sur l’aspiration au niveau de la vis de purge bénéficieraient d’une telle vis de purge modifiée.

Voir l’article Purge par pression et par dépression sur ce même site http://a110a.free.fr/SPIP172/articl...

En effet, même si l’entrée d’air via le filetage est moins dommageable puisque cet air est aspiré, on risque de prolonger inutilement la manœuvre pensant que ces bulles proviennent de l’étrier.

Tuyaux, tulipes et embouts

Le monde du freinage est Britannique ! Les diamètres 19 et 22 mm correspondent en fait respectivement à 3/4 et 7/8 de pouce !

Les raccord filetés sont en 3/8 de pouce, 24 filets au pouce.

Le tube de cuivre utilisé pour nos canalisations est de diamètre externe 3/16pouce, soit environ 4.7mm.

Pour former une extrémité en forme de tulipe, cône de 90°, diamètre 7mm, on peut utiliser ce type d’outillage :

sous forme de pince ou alors

Noter l’origine : Armée Française... !

Dans les deux cas, on commence par couper le tube avec un coupe tube à galet, et on ouvre bien l’orifice avec la palette idoine du coupe tube.

Il y a deux réglages critiques, que l’on trouve en tâtonnant et sacrifiant plusieurs tulipes :

— la hauteur de dépassement du tube : environ 2mm

— le nombre de tours à effectuer, une fois le cône en contact avec le tube : environ 2 à 2.5 tours

Et dans la joyeuse tradition de tout collet battu, ne PAS oublier d’insérer l’embout fileté au préalable sur le tuyau !!!


coupe d’un embout femelle : on voit que le trou est légèrement CONIQUE, ce qui impose d’utiliser le bon modèle d’embout, dont le filet s’arrête AVANT la fin de l’embout !

Ceci est un ’mauvais’ embout, bricolé à la meule mais ce n’est pas recommandé !

Bon embout en haut, mauvais en bas. En théorie les bons sont en 10mm et les mauvais en 11mm, mais attention aux exceptions !

NETTOYAGE D’UN MC

Si la corrosion n’est que superficielle, on peut le nettoyer avec ce genre d’outil de "honing", à billes de carbure.

Puis pour le stocker en toute sécurité, c’est à dire démonté, on verse de la cire pour corps creux qui durcira en quelques heures, et on l’étend au pinceau.

La durée de protection est quasi sans limite. La cire sèche s’enlève à l’essence.

Pour les caoutchouc on peut les enduire de glycérine.

Adaptation d’un MC de Kangoo

Il faut créditer la société Colombo pour avoir eu la bonne idée d’utiliser un MC moderne et bon marché en lieu et place de notre MC d’origine. Le support reste le même mais il faut ajouter un adaptateur entre support et MC. Il faut aussi remplacer les tuyaux en cuivre par des durits souples Goodridge étant donné la nouvelle disposition des sorties de ce MC.

En théorie, on perd de la rigidité dans ces durits par rapport au cuivre mais ce n’est que de la théorie...

"MC de Kangoo 1.9 D 65cv année 2000 sans ABS...

MC 19mm : bendix : 132514B

MC 22mm : bendix : 132537B

Embouts M12x100 ref:77 01 050 051(pour maitre cylindre 22mm)

embouts M10x100 ref : 77 01 050 050

embouts 3/8 24 filets ref : 77 00 523 490

vis de purge ref : 77 01 348 674 attention ne va pas sur tous les étriers"

Source : Forum FAR

http://alpinerenault.free.fr/outils...

RÉPARATION D’UNE VIS DE PURGE

Après une tentative de réparation malheureuse , extraction de vis de purge cassée dans l’étrier etc, il reste une solution pratiquée par Michel Camus : percer, tarauder et visser un ensemble spécifique : vis de purge plus son siège qui comporte un filetage CONIQUE pour assurer l’étanchéité. On le monte à la Loctite Scelleroulement (verte)...et l’étrier est sauvé !

Encore plus de détail sur le Forum Alpine Renault /Tutorial A110 http://alpinerenault.free.fr/outils...

Une autre technique est d’utiliser un banjo équipé d’une vis de purge. Mais la position pour la purge peut ne pas être idéale.

Contacteur de Stop

Sur une A110, pour sa dépose/repose :

— enlever la roue avant droite, puis les deux fils du contacteur

— utiliser une clé à pipe de 22 mm, une rallonge et si possible un cardan.

Autres articles sur le freinage

Confection de durit type "aviation" http://a110a.free.fr/SPIP172/articl...

Gros freins sur A110

Il semblerait que le montage d’étriers et de disques de freins de R16 à la place des R8, à l’avant, était un option de Dieppe sur les 1300S de 1969. Les étriers avant de R8 étaient passés à l’arrière. Puis dans le PR 871, on trouve pour la 1600S en option G4 les freins arrière de Matra Baghera, avec remplacement du maître-cylindre de 19mm par un 22mm. La description de ces montages est présentée dans Mille Miles N° 11 et 12 (ancienne série,1987) hélas difficilement trouvable aujourd’hui.

Notre expérience de ce montage à l’avant d’une 1600S, avec conservation du maître-cylindre de 19mm et passage des étriers avant de R8 (38mm au lieu de 32mm d’origine à l’arrière) s’étant révélée très positive, elle fait l’objet de cette note technique.

RAPPELS THEORIQUES Le montage d’origine utilise des étriers R8 de diamètre 38mm (surface 11,3cm²) à l’avant, 32mm(surface 8cm²) à l’arrière. Le diamètre supérieur à l’avant est lié au transfert de masse au moment du freinage, caractéristique de toute automobile. Lors d’un freinage sérieux la force exercée par la jambe sur la pédale est de l’ordre de 30kg. Elle est multipliée par 5 mécaniquement par l’effet de levier de la pédale de frein ce qui donne 150 kg sur le maître-cylindre. Avec un maître-cylindre de diamètre 19mm (surface 2,7cm²) cela donne une pression de 150/2,7 = 56 bars environ dans tout le circuit hydraulique. Cette pression crée une force de freinage de 56x11,3 = 624kg sur un étrier avant et 56x8 =448kg sur un étrier arrière. Avec la même pression de 56bars, un étrier R16 de D=48mm (surface 18 cm²) donnera une force de freinage de 56x18 =1 tonne environ, d’où un premier avantage évident : la force de freinage augmente de 60%. Un deuxième avantage est l’utilisation de disques d’épaisseur 12mm au lieu de 7mm (diamètre identique de 250mm). Pour une énergie donnée à dissiper, les disques plus massifs chaufferont moins. Un dernier avantage est l’augmentation de volume de liquide de frein dans l’étrier : là encore le liquide chauffera moins et , cerise sur le gâteau, l’ensemble plaquettes + disques s’use réellement beaucoup moins vite qu’avec les freins d’origine !!

Face à ces avantages on trouve deux inconvénients : augmentation de la masse non suspendue et (si l’on conserve le MC de 19mm) léger allongement de la course à la pédale puisque plus de liquide doît être déplacé au freinage. Ces deux inconvénients théoriques sont heureusement insensibles dans la pratique.

MATERIEL NECESSAIRE Pour chaque ½ train avant on va remplacer l’étrier, le disque, le flexible et la tôle porte-étrier. Un centreur (grosse rondelle de centrage) est nécessaire ainsi que 6 vis BTR (voir ci dessous). Les nouveaux disques sont du R16 standard, non ventilés, épaisseur 12mm, diamètre 250mm (300F chaque).Les nouveaux étriers et les chapes porte-étrier en fonte sont aussi du R16 standard en évitant le tout premier modèle (extrapolation des étriers R8). Ces étriers en alliage léger ont un piston creux, sans mécanisme de rattrapage de jeu automatique. Ils sont plus simples à démonter que ceux de R8 : pour changer le joint torique, il suffit d’extraire le piston à l’air comprimé. Deux vis au pas spécial M 12x125 fixent la chape sur une cale spécifique en alliage léger (850F la paire). Cette cale est elle même fixée sur le porte fusée par les 4 boulons d’origine à tête carrée. On profitera de cette transformation pour monter des flexibles de type « aviation » , c’est à dire en Téflon recouvert de tresses en inox, à l’avant et à l’arrière (400F les 4). Ces flexibles sont quasi indilatables, contrairement aux flexibles classiques, et suppriment ainsi pratiquement la désagréable sensation spongieuse à la pédale de frein (voir note Les 19 Galères de l’A110).

MONTAGE Déposer le roulement de roue extérieur, et le moyeu avec le disque. Déposer la tôle porte-étrier (4 boulons de 8mm à tête carrée) Vérifier le bon ajustement des cales : il faut souvent enlever un peu de métal (lime électrique) pour un parfait encastrement sur le porte fusée. Même vérification pour le montage de la chape et ses deux vis de 12mm. Dévisser les 3 boulons de M 10x125, 80 kg/mm² fixant le disque sur le moyeu. L’orifice central du nouveau disque étant de plus grand diamètre (D=84mm pour R16, D=60mm pour R8) il faut utiliser un centreur d’adaptation sur le moyeu. Il peut être réalisé par exemple dans un vieux disque R8, découpé au tour à 84mmde diamètre ou acheté (Mecaparts). Présenter le disque et le centreur sur le moyeu. On constate alors que les 3 nouveaux trous de fixation du disque sont plus à l’extérieur que ceux du moyeu mais trop proches de ces derniers pour être utilisables. Il faut donc repercer 3 trous dans l’ensemble disque+moyeu , décalés de 30mm environ par rapport aux trous existants. Ces percements à D=10mm ne présentent aucune difficulté. Les trous d’origine dans le moyeu sont lamés c’est à dire fraisés cylindriquement sur une profondeur de 4mm pour échapper les têtes de vis : la jante repose alors bien à plat sur le moyeu. On peut bricoler sois même un outil à lamer en retaillant un foret de D=18mm mais il est préférable de faire réaliser ces 6 lamages par un tourneur-fraiseur (par exemple Michel Camus dans le 93, tel 06 14 24 84 14)ou d’acheter l’outil chez OTELLO (Tel08 00331111). Pour maintenir le centreur en position sur le moyeu, confectionner 6 pattes en tôle de 1mm, de dimension 13x15mm avec un trou de D=10mm décentré. Chaque patte sera montée avec une rondelle Grower, côté intérieur du disque, sur la vis BTR (tête surbaissée h = 6mm , M 10x150, L=30m) montée au Loctite vert. Monter la cale, la chape (vis de 12mm bloquées au Loctite bleu, le rouge étant trop puissant pour ce filet fin), le moyeu et le disque. Le seul réglage éventuel concerne le parallélisme de la chape et du disque (le centrage n’est pas crucial puisque l’étrier coulisse dans la chape). Si nécessaire, interposer un morceau de clinquant (récupéré sur les anciens freins) entre le porte fusée et la cale. Les flexibles sont tous en JIC 3/8 (aucun pas métrique). Un raccord banjo (ou un coude à 90°) est placé coté étrier. La purge ne pose pas de problème particulier.

RESULTATS

L’augmentation du freinage tant en efficacité qu’en endurance est spectaculaire .On se demande comment on a pu rouler avant avec les petits freins !

FOURNISSEURS

Mecaparts(02 48 50 70 01) disques, centreurs, plaquettes, Colombo(06 07 48 08 76) idem, de Brecey (06 11 51 70 21) cale en métal léger. .Les ensemble étrier+chappe+vis sont parfaitement récupérables dans une casse et révisables par P Botcazou (06 10 42 06 05) qui pourra aussi fournir ces ensembles. Contributions : Serge Escallon,...


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