De remmen van de automobiel

Met de ontwikkeling van de steeds sneller wordende auto, ontwikkelde zich ook de verschillende remsystemen. Voor we in de materie van de remmen gaan, eerst de simpele vraag ‘Waarom hebben auto’s remmen?’. De eerste gedachte is ‘om snelheid mee te verminderen of om te stoppen’. Bijvoorbeeld in de situatie dat iemand voor je auto oversteekt en je een aanrijding wilt voorkomen of dat je moet stoppen voor een verkeerslicht dat op rood springt. Maar als je dieper op de vraag ingaat, wordt het duidelijk dat je met remmen niet alleen snel kan stoppen maar ook sneller kan rijden! Als je geen remmen zou hebben zou je in de stad met druk verkeer, wegkruisingen en verkeerslichten heel voorzichtig en langzaam rijden om geen aanrijding te veroorzaken of uit de bocht te vliegen. De remmen geven ons de mogelijkheid om te stoppen of af te remmen wanneer nodig en maken het daardoor mogelijk om sneller te rijden! Als er de eerste 300 meter voor je geen overig verkeer is kun je zelfs best even accelereren omdat je weet dat je daarna kunt remmen. Je gaat dus sneller met remmen! In deze stelling zit tevens de logica, hoe sneller de auto rijdt hoe krachtiger het remvermogen moet zijn.

De eerste rem

De eerste rem was niet meer dan een blok hout gemaakt om door middel van een hefboom tegen de ijzeren band om het houten wagenwiel te schuren (zie tekening). Op deze manier remde en stopte de oude Romeinen hun karren al meer dan 2000 jaar geleden.

Rond 1885, om het rijcomfort te verbeteren, ging men de ijzeren band rond het houten wagenwiel vervangen door een massief rubberen band. Dit was het moment dat het houten blok als rem niet meer kon worden gebruikt. Het houten blok zal immers het massieve rubber vernielen. Bij de massief rubberen band werd het houten blok vervangen door een metalen plaat, zoals o.a. te zien is in het Louwman Museum op de Benz 5HP Phaeton van 1895.

Het was Gottlieb Daimler die in 1889 als eerste een stalen band of kabel toepaste gewikkeld om een op achteras of achterwiel gemonteerde roterende trommel of velg. Door aan een hefboom te trekken of een pedaal in te trappen wordt aan het losse eind van de band of kabel getrokken en wordt de roterende trommel of velg op achteras of  achterwiel afgeremd. De band werd voorzien van frictiemateriaal, vaak leer, maar dat had geen lange levensduur. Iedere 350 km was onderhoud nodig.

De trommelrem

In 1901 ontwikkelde Wilhelm Maybach het eerste concept van de trommelrem. Een interne ring van frictiemateriaal werd d.m.v. rollers tegen de binnenkant van de trommel gedrukt. Dit systeem werd toegepast op de Mercedes Simplex 40pk uit 1903, maar was geen succes.

Ondertussen, in 1902, ontwikkelde Renault de definitieve trommelrem zoals wij die nu kennen. De mechanische trommelrem van Renault had twee gekromde schoenen, aan één zijde scharnierend en aan de andere zijde rustend op een nok. Bij het bedienen van een handel of het indrukken van het rempedaal verdraait de nok en drukt beide schoenen tegen de binnenzijde van de trommel (zie afbeelding). Bij de latere toepassing van hydraulische remmen werd de nok in de trommelrem vervangen door een wielremcilinder.

In het begin werd de trommelrem alleen toegepast op de achterwielen omdat het remmen op de voorwielen kan resulteren in slippen en de auto dan onbestuurbaar wordt. 

De Nederlandse fabrikant Spyker was in 1903 de eerste die remmen op alle vier de wielen toepaste op de Spyker 60 HP (zie afbeelding). Even later volgde ook andere merken met vierwielremmen. Om het remmen zelf te kunnen instellen en slippen te voorkomen, werden de mechanische remmen op de achterwielen vaak met een handel naast de bestuurder bediend en de remmen op de voorwielen met een rempedaal. Het samenspel van het remmen op de achterwielen en op de voorwielen vereiste wel de nodige bedrevenheid en ervaring, een handeling die we nu nauwelijks kunnen voorstellen.

De meest indrukwekkende remtrommels waren ongetwijfeld die op de raceauto’s werden toegepast zoals op de Auto-Union en Mercedes-Benz ‘Silberpfeile’ in de jaren 30 (zie bijgaande foto van de Mercedes-Benz W125 uit 1937). 

De reusachtige trommels, met een diameter van 40 cm., waren voorzien van vinnen en schoepen voor optimale koeling en het voorkomen van ‘brake fading’. Dit verschijnsel doet zich voor wanneer het frictiemateriaal op de remschoenen te heet wordt en het materiaal gaat verglazen. In extreme gevallen kunnen de remtrommels zelfs kromtrekken, waardoor de remwerking sterk zal verminderen of zelfs geheel verloren zal gaan.

De hydraulisch bediende rem

De mechanisch bediende remmen, met zijn bedieningsstangen naar de voor en achterwielen, hebben een nadeel dat zij zwaar zijn en regelmatig afstelling vereisen. In 1918 kwam daar verandering in door de ontwikkeling van de hydraulisch bediende rem, een uitvinding van de Schot Malcolm Lougheed. Om de uitspraak van zijn achternaam makkelijker te maken wijzigde hij in 1920 zijn naam in Lockheed, tegelijkertijd met het oprichten van de Lockheed Hydraulic Brake Company. De hydraulische bediende rem, in vergelijk met de mechanisch bediende rem, was licht, vereiste veel minder pedaalkracht en de remkracht op de 4 wielen werd meer gelijkmatig verdeeld. Het hydraulische systeem van Lockheed was een absolute verbetering en werd voor het eerst in 1921 toegepast op de Duesenberg Model A. In de dertigerjaren werden hydraulische remmen uiteindelijk een standaard op nagenoeg alle auto’s.

De schijfrem

Omdat trommelremmen bij hoge snelheden en bij veelvuldig gebruik gemakkelijk oververhit kunnen raken keek men al begin 1900 naar de mogelijkheid van de schijfrem. Echter door te weinig kennis van o.a. het juiste materiaal voor de remschijf en de remblokvoering, was dit geen succes. 

Het was pas begin jaren vijftig dat Dunlop een betrouwbare schijfrem ontwikkelde op de Jaguar C-Type raceauto. Dankzij de schijfremmen behaalde Jaguar in die periode grote successen in de 24 uurs race van Le Mans. In 1955 werd de schijfrem in Frankrijk voor het eerst toegepast op de Citroen DS 19 en in 1956 was de Truimph TR3 de eerste Engelse productiewagen met moderne schijfremmen. De eerste Duitse productieauto met schijfremmen was de 1961 Mercedes-Benz 220 SE. Tegenwoordig zijn schijfremmen algemeen gebruik. Voor snelle of zwaardere personenauto’s worden zowel de voor- als achterwielen van schijfremmen voorzien, voor de voorwielen vaak in geventileerde uitvoering.

Het ABS systeem

Om het remmen van de auto nog verder te verbeteren, in het bijzonder bij nat wegdek, ijzel en sneeuw, werd het ABS (Anti-lock Braking System) toegepast. Het is een automatisch geregeld systeem dat het principe heeft van ‘pompend remmen’, een techniek die vroeger door ervaren rijders werd gebruikt. De automatische regeling van het ABS gaat in een dusdanige snelheid die voor de mens niet is uit te voeren. Het systeem zorgt ervoor dat tijdens het remmen de wielen van de auto tractie houden met het wegdek, waardoor blokkeren (geen rotatie) en ongecontroleerd glijden van de wielen worden voorkomen. Hierdoor blijft de auto bestuurbaar en kan obstakels ontwijken.

ABS werd in 1929 uitgevonden en voor het eerst gebruikt in de vliegtuigindustrie door de Franse auto en vliegtuig pionier Gabriel Voisin. ABS was voor vliegtuigen een uitkomst en verbeterde de remwerking met 30%. Het voorkwam ook het veelvoorkomende oververhitten van de banden door blokkeren. Vanaf 1970 kwamen de eerste ABS auto’s op de markt van Ford en GM.

Regeneratief remmen

Een ander principe van remmen is het regeneratief remmen bij elektrische of hybride elektrische auto’s. Bij het traditionele remmen wordt door wrijvingsweerstand (frictie) de kinetische of bewegingsenergie hoofdzakelijk omgezet in warmte die “als afval” ongebruikt verloren gaat. Bij regeneratief remmen fungeert de elektromotor als een generator (dynamo) en wordt elektriciteit opwekt. Het leveren van die elektriciteit geeft een belasting aan de generator waardoor een remmend effect wordt verkregen. De bij het remmen opgewekte elektrische energie wordt opgeslagen in de batterijen en wordt daarna gebruikt om de auto elektrisch aan te drijven. Het regeneratief remmen vergroot dus de actieradius van elektrische of hybride-elektrische auto.

Regeneratief remmen werd vanaf 2009 ook toegepast in de F1 autosport, met het zogenaamde Kinetic Energy Recovery System (KERS). Dit KERS systeem zorgt er voor dat de remenergie die normaal wordt omgezet in warmte, wordt opgeslagen om later te worden gebruikt. Het opslaan van de energie gebeurt met behulp van een vliegwiel (mechanisch) of door middel van een generator en een batterij (elektrisch). De opgeslagen energie in het vliegwiel of de batterij wordt op het gewenste moment weer gebruikt voor extra vermogen (acceleratie) van de F1 auto. Het systeem is niet ideaal. Nadelen zijn dat het KERS ontwerp complex is, de componenten een extra gewichtstoename geven (35 kg) en dat de conventionele frictieremmen nog steeds nodig zijn. 

Een voorbeeld van een F1 auto met KERS is de Toyota TF109.

In 1903 werd regeneratief remmen al toegepast bij de elektrische tram en later ook bij treinen. Hierbij werden de elektromotoren voor de aandrijving ook als generator geschakeld om de tram te stoppen of af te remmen bij afdalingen. Het leverde de trammaatschappij economische en operationele voordelen.

De noodzaak en de betekenis van goede remmen voor de automobiel werden niet door iedere autofabrikant als zodanig erkend. In antwoord op een klant die klaagde over de matige remmen van zijn Bugatti kwam Ettore Bugatti met de opmerkelijke uitspraak: ‘Ik bouw mijn auto’s om te rijden, niet om te stoppen!’.

De in dit artikel genoemde Spyker 60HP, Benz 5HP Phaeton  en de Toyota TF109 zijn te bezichtigen in het Louwman Museum.

Alfred Koeten