REMMEN

 

   Als we vaart willen verminderen met een voertuig, moeten we de hoeveelheid energie die in het systeem aanwezig is, reduceren. Gecontroleerd gebeurt dat meestal door wrijving, die omgezet wordt in warmte. Er zijn twee plekken op het wiel waar we snelheid kunnen verminderen: op de naaf en op de velg. De eerste fietsen hadden geen remmen; de snelheid was laag en de pedalen waren vast gemonteerd op de wielas. Door de draaiing van de as tegen te werken, kon je snelheid verminderen. Fixies en baanfietsen gebruiken deze methode nog steeds. Het vergt wat gewenning, maar fietskoeriers en baanrenners beheersen die techniek vaak goed.

    Als rond 1870 de fiets wat meer deelneemt aan het verkeer, zien we de achterrem verschijnen. In de meest primitieve vorm een soort lepel, die door het aantrekken van een kabel op het stuur, een stempel op het loopvlak van het wiel drukt (FIG.1,2,3): de stempel- of plunjerrem. Zolang wij te maken hebben met vaste aandrijving (Hoge Bi of Safety) zijn dit slechts hulpremmen.

Na de uitvinding van het freewheel (1898) zijn deze remmen onvoldoende. 

   In FIG.2 en 3 zien we een voor- en achterrem uit 1898. De voorrem werkt met een drukstang (plunjer). Bij een lekke band werkt de rem niet meer, dat is een nadeel; de achterrem wordt met een open kabel bediend (FIG.2), via rollers. De bediening gaat hier via een hendel, maar vaak ook door een draaiend handvat. Het gecompliceerde systeem van rollers werd met de uitvinding van de combinatie binnen- en buitenkabel door Bowden in 1897 (FIG.4) op slag ouderwets. 

   Voor 1900 werd de bandrem  FIG.5 al gebruikt, met name op driewielers. Deze Bowden bandrem uit 1905, is een leren riem, die om een trommel loopt, die op het naafhuis bevestigd is.

    Het idee stamt nog uit het koetsentijdperk; soms zelfs op de trapas bevestigd van fietsen met een vast verzet. In Japan was dit type voor 2000 de standaard rem op stadsfietsen. 

    De plunjervoorrem-terugtraprem combinatie werd in Duitsland, veel gebruikt bij stadsfietsen tot eind jaren 60. De Nederlandse staat was al tevreden met een enkele terugtraprem.....

FIG. 1 (1870)

FIG.5 Bowden  (1905)

FIG.2 (1898)                         FIG.3 (1898)

FIG.6 (1898)

FIG.4 Bowden (1897)

FIG.7 New Departure (1900)

   In de jaren negentig van de 19de eeuw komt met de ontwikkeling van de safety-fiets, de terugtraprem. Als je terutrapt, schuift de conus nr14 naar links tegen de remvoering nr19. De eerste terugtrapremmen zoals Hay&Willits FIG.6 waren nog niet zo effectief, maar New Departure (FIG.7) en Eadie ontwikkelden snel betere exemplaren. De flenzen vervallen bij New Departure  en men kiest  voor rechte spaken en montage blokjes op het naafhuis.

FIG.9 Raleigh

FIG.12a (1908)

FIG.12b (1987)

   Met de ontwikkeling van de luchtband, worden stempelremmen minder effectief; de lucht veert en beperkt de kracht die uitgeoefend wordt. In plaats van bovenop de band te remmen, gaat men nu aan de onderkant van de velg drukken, door een hoefijzervorm van remblokken te voorzien (zie FIG.9)  De velg-trek-rem wordt meestal door een stangenstelsel bedient. In de regen is de remwerking erg matig. Bij de firma Raleigh en oosterse klonen, zien we de rem nog wel. De firma BSA heeft rond 1905 een  trekrem gemaakt die door een koppeling op de trapas bediend werd (FIG.10). Zo combineer je de nadelen. 

  Door de velg wat hoger te maken, kon je de blokjes op de zijkant drukken. Vroege uitvoeringen hiervan zien we in FIG.12a. Als de bediening van de remblokken vanuit het midden gebeurt (FIG.12) noemen we dat een middenoptrekrem of centerpull en aan de zijkant een sidepull (FIG.11). FIG.12a is een ontwerp van Teurtroy: een knie-hefboomrem; die zien we heel weinig meer. Campagnolo bracht er in 1987 een op de markt, die zo problematisch was, dat de coureurs er niet mee wilden rijden (zie FIG.12b). Bizar is, dat de weinige exemplaren in circulatie, nu veel geld waard zijn.

.FIG. 13 Mafac 1955

..FIG. 14 Resilion 1939

FIG.15 Weinmann

           FIG.16 Altenburger Synchron

  De centerpullrem heeft twee draaipunten; beide remblokjes gaan gelijktijdig naar de velg. Daardoor is de slijtage van de blokjes gelijkmatig. Bij de Mafac rem van FIG.13 en de Resilion van FIG.14 zit het draaipunt dichtbij het remblok. Door de cirkelvormige beweging van de rem en slijtage van het remblok is het verstandig af en toe te controleren of rem nog goed aansluit op de velg. Anders bestaat de kans dat de houder onder de velg schuift. De centerpullrem was eind jaren 50 en 60 de standaard voor racefietsen.

  De Altenburger Synchron (FIG.16) heeft twee draaipunten en wordt van de zijkant bediend, maar de remdelen zijn gekoppeld en beide bewegen de blokjes naar de velg. Dat is ook het geval met de Weinmann van FIG.15 , maar hier zet de kabel een schroefspindel in werking

   Vanuit de mechanica weten we dat de verhouding van "de afstand van draaipunt tot remvlak", en van "draaipunt tot remkracht-contactpunt" klein moet zijn (liefst kleiner dan1), om de kracht die de rijder uitoefent op de remgreep te goed benutten. De rem van FIG.12a scoort veel beter dan die van FIG.11. De uitvoering van een remhoef in staal, is stijver dan die van een aluminium remhoef; die dingen veren soms alsof je in een spons knijpt. 

FIG.17 Shimano Dura Ace 1975

.FIG.18 Shimano Tourney 1978

.FIG.19 Shimano 600 Parapull 1982

FIG.20 Campagnolo Delta 1988

  De Shimano Tourney remmen van FIG.18 zijn slecht; de centerpull is de minder slechte. Ze werden veel gebruikt op goedkope fietsen in de jaren 70/80; eind jaren tachtig werden die fietsen uitgerust met de betere cantilever remmen zoals in FIG.13 of V-brakes zoals FIG.22.

   Rond 1970 maakt Campagnolo een sidepull rem die goed genoeg is voor wedstrijdsport. Veel andere fabrikanten volgen het voorbeeld, zoals de Shimano Dura Ace in FIG.17. Doordat  de mechanische verhoudingen veel beter zijn dan de sidepull uit FIG.18, verdwijnt het nadeel van de sidepull; bovendien is de rem voldoende stijf. De Parapull rem van FIG.19 had minder goede mechanische verhoudingen en werd na een jaar alweer gedumpt.

. Bij de raceremmen stapte men rond 1995 over op de "dual pivot" FIG.21. Feitelijk een variant op de Altenburger van FIG.16. De gunstigere mechanische verhouding wint het van het nadeel van de ongelijkmatige rembediening.

   Een andere manier om de remkracht te versterken, is het toepassen van hydrauliek. Shimano deed dat in 1972 met een enkele cilinder die beide remdelen bediende (FIG.24). Magura had een stevig ontwerp in 1988 dat gebruik maakte van twee cilinders in de remschoenhouders (FIG.23). Deze rem had meer commercieel succes dan die van Shimano (de raceversie leek er wel heel erg veel op).

.FIG.21 Shimano sidepull

.FIG.22 Tektro V-brake

FIG.23 Magura Hydraulic 1988

 FIG.24 Shimano Hydraulic 1972

FIG.25a Renault 1902

FIG.25b Sturmey Archer

FIG.25c Dinex "drum brake"  1980

   Het eerste patent voor een echte trommelrem (remschoenen droog in de trommel) stamt uit Frankrijk,  Renault in 1902 (FIG.25a). Bij het remmen, trek je de remhevel nr 7 naar links en draait dit de rechthoekige remsleutel nr 6 (zwart) dwars, waardoor de remschoenen nr 1 tegen de trommel gedrukt worden. De eerste SA naaf met een trommelrem was de KB uit 1918 ; FIG.25b is een latere versie SA BR/C. 

     De Dinex rem (FIG.25c) is eigenlijk alleen te vinden op de Bridgestone / Kyobashi fietsen. De rem is een kruising tussen een trommelrem en een bandrem en komt dan ook uit Japan. Er wordt van de binnenkant en van de buitenkant een remschoen tegen de trommel gedrukt. Duikend in de archieven, zien we een U.S. patent van dhr. Nield uit 1900, die zo'n zelfde type rem ontwierp (zie patent onderaan de pagina).. 

    De Rollerbrake van Shimano FIG.26 & FIG.27 is een ontwikkeling uit de jaren negentig en bedoeld voor stadsfietsen. Ongevoelig voor regen en onderhoudsarm. De constructie komt overeen met de oude Sachs Torpedo vrijloop. Waar bij Sachs de rollen als koppeling dienen, drukken ze hier de remschoenen naar buiten, door de zwarte nokkenring te draaien. Het is een variatie op de trommelrem en zal in Japan een deel van de bandremmen vervangen.

    Hoewel de eerste schijfremmen al uit 1902 stammen (FIG.28), duurde het tot eind jaren dertig voor er bruikbare productie exemplaren waren (niet voor fietsen!). De Shimano hydraulische schijfrem uit 1975 (FIG.29), laat zien dat deze fabrikant al heel lang aan die techniek gewerkt heeft; lang voor menige andere concurrent uit de fietsindustrie. De schijfrem werd volwassen bij  MTB 's , vroeg in het begin van deze eeuw; ze nemen nu de markt over. De goedkopere zijn ze niet hydraulisch, maar kabel bediend.

FIG.26 Shimano Rollerbrake

FIG.27 Shimano Rollerbrake

FIG.28  1902 Lanchester Diskbrake.

FIG.29 Shimano disc brake (1975)

 FIG.30 JFOYH Hydraulic disc brake set

FIG.31 Shimano mechanical disc brake (2010)

   De Shimano schijfrem van FIG.29 was ook in een kabel uitvoering te krijgen; men had in 1974 zelfs nog de moeite genomen om er een patent voor aan te vragen. Een versie uit 2010 van zo'n mechanische rem zien we in FIG.31. Slechts een kant van de remklauw komt in beweging als je remt. In het algemeen zijn de hydraulische remmen veruit superieur. Eind jaren zeventig kwam Phil Wood met een zeer dure, slecht werkende rem op de markt; niet alle uitvindingen zijn een succes.

   Moderne hydraulische remmen hebben minstens 2 zuigers, die van beide kanten op de schijf drukken. De duurdere uitvoeringen hebben zelfs vier zuigers, met name in nat weer duidelijk een verbetering. Schijven komen in de maten 140, 160 en 180mm. Pogingen om een standaard van 160mm af te spreken zijn niet gelukt. Ook de bevestiging op de naaf, kent weer een aantal varianten. De situatie rond de remvoeringen in nog beschamender. Straks moet je nieuwe remmen kopen, omdat er geen passende blokken leverbaar zijn.

IETS OVER REMMEN

 

    Het merendeel van de rem-energie wordt dus omgezet in warmte. Tijdens steile afdalingen is dat vaak goed merkbaar. Velgen en remblokjes worden heet. Wie met tuben rijdt, kan meemaken dat de lijm zacht wordt en de tube verdraait. In het extreme geval, kan die zelfs eraf schuiven. Zeker bij het voorwiel gevaarlijk, vanwege het vastlopen in de voorvork. Naafremmen als rollerbrakes, hebben soms extra oppervlak om die warmte af te voeren (zie FIG.27). Trommelremmen hebben vaak ook koelribben. Schijfremmen worden erg heet; de hydraulische olie heeft gewoonlijk een extra reservoir om de uitzetting op te vangen.

   Remblokjes voor velgremmen zijn in duizenden soorten en maten gemaakt. Helaas kom je pas achter de kwaliteit als je ermee gaat remmen. De remblokjes van Koolstop hebben terecht een goede naam. Voor stalen velgen had je vroeger ook aparte blokjes; die mocht je niet op aluminium velgen gebruiken, want die vraten ze op. Tegenwoordig speelt hetzelfde bij carbon velgen; daar dien je ook speciale blokjes te gebruiken. Onder andere van  Campagnolo (zie patent uit 2007). 

  Een modegril uit de jaren zeventig waren de dubbele remgrepen. Ze werden als "safety levers" aangeprezen, maar in de regen was het ronduit gevaarlijk. Dit plaatje FIG.32 komt van een patentaanvrage van Dia-Compe uit 1966. In de jaren zeventig was het een rage.

  Als na de oorlog de derailleur algemeen gebruikt wordt, is er in 1946 al een meneer Navet die rem- en schakelhandles combineert (FIG.33). Dat krijgt veel navolging na 1990 als het Shimano Total Integration ontwerp op de markt komt (FIG.34). Campagnolo hobbelt dan achter de feiten aan, maar de huidige 140mm hydraulische schijfrem met 12 draadloos geschakelde versnellingen is helemaal bij de tijd (zie FIG.35). 

FIG.32  Dia-Compe 1966

FIG.33 Navet 1946

FIG.34 Shimano STI Di2

FIG.35 Campagnolo Hydraulic 12sp. 

 De wrijving van het remmen, kan worden gebruikt om de remwerking te versterken, door het remblok schuivend onder een hoek naar de velg toe tel laten bewegen (zie FIG.36). Het werkt inderdaad, het remmen kost minder kracht. Daar staat tegenover dat het verschil tussen remmen bij droog weer en in de regen veel groter wordt; dat wordt niet gewaardeerd.

   Naast rembekrachtiging, zijn er ook pogingen gedaan om remkracht op het voorwiel te beperken en zo het "over het stuur vliegen" uit te sluiten. Dat is mechanisch relatief makkelijk te bereiken door de achterrem de voorrem te laten bedienen. In FIG.37 is er een draaibare geveerde hulpvork gemonteerd, waarop de achterrem bevestigd is. Als via de blauwe kabel de rem bediend wordt, rekt de veer uit, en bedient die de aan de hulpvork bevestigde binnenkabel.  Deze zal via de rode kabel de voorrem bedienen. Een vergelijkbaar systeem kan gebruikt worden bij naafremmen, door de remhevel draaibaar aan een cilinder met veer te bevestigen FIG.38. Hoewel er een Duitse firma (Biria 142) op de markt gekomen is met een dergelijk product in 1994, heeft het nauwelijks succes gehad. 

 E-bike ATB's worden door de firma Bosch ook wel met een echt elektronische anti-blokkeer systeem uitgerust (https://www.youtube.com/watch?v=9JT2aBv7stg&t=411s ). Zie patent 2008 hieronder.  En Shimano volgde dus in 2019.....

FIG.36

FIG.37  (1991)

FIG.38   (1984)

De belangrijkste remontwerpen waren er al voor 1910. De ontwikkeling en verbetering van remmen is helaas vaak ondergeschikt gebleven aan marketing en mode. De wettelijke minimum eisen zijn altijd ver achtergebleven bij het technisch haalbare. De overheid en fietsenfabrikant hebben de veiligheid van de fietser nauwelijks serieus genomen. Ook in de wielersport zijn er in de jaren voor de oorlog, tot zelfs midden jaren 50, nauwelijks  verbeteringen geweest. Geen wonder dat Wim van Est in het ravijn belandde....

 

1897 Bowden Rear Brake Patent
PDF – 342,9 KB 218 downloads
1902 Renault Drum Brake GB
PDF – 372,4 KB 203 downloads
2007 Campagnolo Carbon Rim Brake Pad US
PDF – 997,9 KB 221 downloads
1900 Nield Drum Brake US
PDF – 326,5 KB 213 downloads
1946 Navet Brake Gear Lever FR
PDF – 150,8 KB 211 downloads
1900 Cooper Dual Pivot Side Pull Brake GB
PDF – 146,5 KB 207 downloads
1974 Shimano Mechanical Disc Brake US
PDF – 368,2 KB 219 downloads
2008 Bosch ABS
PDF – 900,1 KB 178 downloads
1901 Norton Cantilever Brake GB
PDF – 285,8 KB 217 downloads
Phil Wood Disc 1977
PDF – 593,6 KB 0 downloads
2019 Shimano ABS
PDF – 251,2 KB 179 downloads
1902 Lanchester Mechanical Disc Brake GB
PDF – 154,5 KB 217 downloads
1987 Campagnolo Delta
PDF – 243,4 KB 214 downloads