ELI5 Hoe werken remmen?

In de serie "Maak het simpel voor me" maken we complexe onderwerpen helder toegankelijk zodat ook een kind van vijf jaar ze zou begrijpen. Om in die opzet te slagen, deden we een beroep op het beproefde brein van Gareth Thomas, Senior Engineer bij Polestar, die kan bogen op talloze jaren ervaring in de wereld van remmen.Net als bij een vorige aflevering van deze serie frissen we eerst je kennis van natuurkunde even op. Als je met een wagen rijdt, hebben de wielen energie in de vorm van beweging. Die bewegingsenergie wordt ook wel kinetische energie genoemd. Als je het rempedaal van je wagen intrapt, oefenen de remmen wrijving uit op de wielen. Er wordt dan druk uitgeoefend op de remschijven, waarbij de beweging (kinetische energie) wordt omgezet in warmte (thermische energie). De kinetische energie van de rijdende wagen wordt dus door die wrijving omgezet in warmte, net zoals wanneer je je handen tegen elkaar wrijft als het koud is. Door die warmte af te voeren, komt je wagen zo tot stilstand.Hoewel er in de geschiedenis van de auto-industrie talloze versies van remsystemen hebben bestaan, hebben ze allemaal één aspect gemeen: wrijving. Zonder wrijving is remmen niet mogelijk. Sommige van de allereerste remmodellen waren gewoon stukken hout die tegen het wiel werden gedrukt. Hoewel ze allesbehalve optimaal waren en heel wat slijtage aan het wiel veroorzaakten, werkten ze toch dankzij de wrijving die ze veroorzaakten.

Trommels en hydraulische remmen

Maar hoe kun je nu wrijving toepassen op een wiel zonder het te beschadigen? Begin vorige eeuw bedachten enkele briljante breinen een ingenieuze oplossing: ze bevestigden een remtrommel aan het wiel. Aan de binnenkant had de trommel twee hittebestendige remblokken die tegen de trommel konden aandrukken. Omdat de trommel aan het wiel was bevestigd, zou ook het wiel langzamer gaan bewegen als de trommel trager bewoog. Hiermee was het probleem van de slijtage aan het wiel opgelost, maar de remuitrusting vertoonde nog enkele andere zwakke plekken.De eerste wagens vertrouwden op een complex systeem van kabels en leidingen om een druk op het rempedaal naar de wielen over te brengen. Als je op je rempedaal trapt, wordt de remkabel die aan het wiel is bevestigd, aangetrokken. Dit systeem kampte echter met twee problemen. Niet alleen hebben kabels de neiging om te breken, ook de vereiste nauwkeurigheid om op alle wielen dezelfde remdruk toe te passen, bleek een enorme uitdaging. Verkeerd aangespannen kabels zouden ertoe leiden dat de wagen zou uitzwenken wanneer je op de rem trapte.De uitvinding van de hydraulische remmen was de oplossing. Hydraulische remleidingen zijn leidingen die het remsysteem verbinden met de trommels op het wiel. Die leidingen zijn gevuld met remvloeistof die niet kan worden samengedrukt. Ze brengen dus zonder verlies van vermogen de kracht over die wordt opgewekt door het rempedaal in te trappen. Door remvloeistof onder druk te gebruiken, wordt zo bij het intrappen van de rem op alle remleidingen tegelijk druk uitgeoefend. In de jaren vijftig van de vorige eeuw waren hydraulische remmen de enige remsystemen die in wagens werden gebruikt.Nu zijn we erin geslaagd om de kinetische energie van het draaiende wiel op een gecontroleerde manier om te zetten in thermische energie dankzij de remtrommels en hydraulische remleidingen. Maar hoe zit het nu met al die thermische energie die we overhouden?

Schijven en klauwen

Remmen die te warm worden, zijn schadelijk voor het remmen. Als ze oververhit raken, kunnen ze de kinetische energie niet meer omzetten in warmte en zal er "remfading" optreden (een verlies van remkracht door oververhitting). De oplossing hiervoor is eenvoudig: verwijder de remtrommels en vervang ze door remschijven en -klauwen.De remschijf is aangesloten op het wiel en bevindt zich in de remklauw. Trommelremmen worden naar buiten geduwd, terwijl remschijven werken door er druk op uit te oefenen. De remklauw drukt tegen de remschijf, waardoor er… ja, je raadt het al, wrijving ontstaat.  Hoe groter de combinatie van remschijf en -klauw, hoe groter de remkracht.Remschijven zijn ook beter in het afvoeren van warmte. Dat gebeurt op verschillende manieren. Ten eerste bevindt de remklauw zich niet in een trommel, waardoor warmte kan worden afgevoerd. Ten tweede zorgen gaten in de remschijven ervoor dat warme lucht kan ontsnappen. En ten derde: remkoelleidingen (kleine tunnels die van de voorkant van de wagen naar de achterkant van de remmen lopen) zorgen ervoor dat frisse lucht de remmen kan koelen. Net alsof je voor een ventilator gaat zitten om je af te koelen op een warme dag.Hoewel remschijven superieure remkracht bieden, zijn trommelremmen zeker niet slecht of onveilig. Remschijven zijn wel veel duurder om te maken en te vervangen dan trommelremmen. Ze kunnen ook last hebben van corrosie wanneer ze niet vaak worden gebruikt of als de wagen lange tijd geparkeerd staat. Omdat een trommelrem een volkomen gesloten systeem is, corrodeert deze niet op dezelfde manier. Trommelremmen kunnen ook als parkeerremmen dienstdoen, wat het remsysteem vereenvoudigt.

Slijtage

Een uitstekende methode om de levensduur van je remmen te verhogen, is voorkomen dat er te veel energie op het remsysteem wordt uitgeoefend. In plaats van harder en later te remmen, kun je beter eerder en minder krachtig remmen. Zo wordt er minder druk door het remsysteem gestuurd en is er minder wrijving tussen de remklauw en -schijf, waardoor de energie geleidelijker wordt afgevoerd.In de wintermaanden stellen mensen soms vast dat hun parkeerrem "bevriest" als hun wagen in zeer koude omstandigheden buiten geparkeerd staat. Om dit te voorkomen, is het beter om de wagen in een garage te parkeren, omdat het daar wat warmer is.We hopen dat je met deze spoedcursus je kennis over remmen wat hebt kunnen bijspijkeren. Wil je nog meer over remmen weten, klik dan zeker op de pijl hieronder voor meer informatie over onze remmen en onze wereldberoemde partner, Brembo.