De geschiedenis van de autoband

Het wiel

Nog voor het ontstaan van de band hadden we eerst het wiel. De eerste bewijzen van karren met wielen dateert uit het vroege Bronzen Tijdperk van rond 3500 v Chr. Uit opgravingen en andere historische bronnen is vastgesteld dat het wiel nagenoeg gelijktijdig werd gebruikt in Mesopotamië, de Kaukasus en Centraal Europa. Het wiel was toen slechts een massief houten schijf, bestaande uit 2 samengeklonken segmenten, met in het midden een gat voor de as (zie afbeelding). De vraag welke van de drie culturen nou het wiel heeft uitgevonden blijft tot op heden nog steeds onopgelost.

Volgens de historici waren het de Egyptenaren die omstreeks 1500 v Chr. voor het eerst gebruik maakten van houten spaakwielen in plaats van massieve wielen. Het houten wiel met spaken was aanmerkelijk lichter en groter in diameter. Het rijden op zandwegen (woestijn) en modderpaden werd hierdoor makkelijker en ook comfortabeler.

De stalen band

Een band is het onderdeel dat het gewicht van de wagen moet dragen, het wiel beschermt tegen breuk en slijtage en zorgt voor een beter contact tussen wiel en wegdek.

De eerste stalen band om het wiel werd waargenomen op Celtische wagens omstreeks 1000 v Chr. De stalen band maakte het houten spaakwiel sterker en slijtvaster. Het maken van een houten wiel met een stalen band was een ambachtelijk karwei. De hand-gesmede stalen band werd eerst tot roodgloeiend verhit, daarna met een hamer om het houten wiel geslagen en vervolgens afgekoeld met water. Door de afkoeling krimpt de stalen band en klemt het houten wagenwiel tot een sterk geheel (zie afbeelding hieronder).

Twee mooie voorbeelden van wagens met houten spaakwielen voorzien van stalen banden zijn de Portugese Traquitana paardenkoets uit 1775 en boerenwagen uit 1884, beiden te bezichtigen in het Louwman Museum. Deze houten spaakwielen met metalen banden werden ook gebruikt omstreeks het jaar 1900 op de eerste generatie automobielen die van de paardenkoets waren afgeleid. Het houten wagenwiel met stalen band bleef nagenoeg ongewijzigd tot 1870 toen de draadspaakwielen en de rubberen band werden uitgevonden.

De massief rubberen band

Het was rond 1600 v Chr, dat de natuurrubber (latex) werd ontdekt. Latex is een kleverig melkachtig sap dat van de rubberboom wordt afgetapt. Door het geschikt te maken als rubber wordt het latex gevulkaniseerd. In dit proces wordt aan gesmolten latex zwavel toegevoegd en verandert het latex (het melksap) in een glad, buigzaam en elastisch materiaal, geschikt voor vele toepassingen. De toepassing van latex als basis voor de massief rubberen band vond plaats vanaf 1867. Robert Thomas kreeg in dat jaar het patent en de productie werd een jaar later uitgevoerd door de North British Rubber Company. De 1886 Benz Motorwagen en de 1895 Benz 5-HP Phaeton in het Louwman Museum zijn twee mooie voorbeelden van wagens met spaakwielen en massief rubberen band.

Synthetische rubbers werden uitgevonden in de laboratoria van Bayer in de loop van 1920. Synthetisch rubber bestaat uit verschillende polymeren gemaakt uit aardolie en hebben karakteristieken vergelijkbaar met polymeren uit natuurrubber. Door de schaarste en de specifieke eigenschappen van natuurrubber maken de bandenfabrikanten gebruik van zowel natuurrubber als synthetisch rubber, afhankelijk van de toepassing van de band. Hedendaags omvat synthetisch rubber 2/3 van de totale rubber productie in de wereld. Synthetisch rubber, in het bijzonder neopreen ontwikkeld door DuPont, is in tegenstelling tot natuurrubber meer bestand tegen hitte, olie en benzine. Hierdoor werd neopreen rubber ook gebruikt voor brandstofslangen, afdichtingsringen en isolatiemateriaal.

De pneumatische rubber band

In 1888 was het de Britse dierenarts John Boyd Dunlop (zie foto) die beschouwd wordt als de uitvinder van de aller eerste lucht gevulde band. 

De uitvinding kwam voort uit het ongenoegen dat John had als hij zijn 10-jarig zoontje bonkend op de keien zag rondrijden met zijn 3-wiel fiets met massieve banden. Dunlop’s luchtband werd als eerste toegepast op de fiets. John Dunlop experimenteerde met een rubber slang die op de velg werd geplakt en met textielband werd omwikkeld. Het was eind 1890 dat de fabricage begon van de pneumatische fietsband door Dunlop Pneumatic Tyre in Belfast. Dunlop’s productie van de pneumatische autoband vond plaats in 1900.

De allereerste pneumatische autoband kwam echter niet van Dunlop maar van de broers André en Eduard Michelin in 1895. De luchtband werd in dat jaar ingezet voor de Parijs-Bordeaux-Parijs race en trok ondanks de vele lekke banden veel belangstelling. Men was onder de indruk van het comfort van de luchtband. Michelin & Cie. verbeterde de band en al gauw werden zij de leidende fabrikant van de pneumatische autobanden in Europa. Tegelijkertijd verdween langzamerhand de massieve autoband van de markt vanwege het slechte comfort.

Vanaf begin 1900 bestond de pneumatische autoband uit een binnenband die de samengeperste lucht vasthoudt en een buitenband die de binnenband beschermt en voor de tractie zorgt (zie afbeelding).

De buitenband A, voorzien van meerdere canvaslagen, is de kamer waarin de binnenband B wordt opgepompt tot een spanning van 4 tot 5 bar. De hielen van de buitenband zetten zich bij het oppompen van de binnenband vast in de stalen velg C. Door een aantal bouten met vleugelmoer rondom de velg, wordt de hiel van de band in de velg geklemd. Hierdoor wordt voorkomen dat de band zich onder het rijden in de velg kan verplaatsen. Deze schroefbout met vleugelmoer had wel nadelen. Het kan moeilijkheden geven bij het monteren van een buitenband en kan aanleiding geven tot het beschadigen van de binnenband. Het gebruik van een band en velg voorzien van deze schroefbouten met vleugelmoer was hierdoor slechts van korte duur. Een voorbeeld hiervan is te zien op de Spyker 60HP Racing Car van 1903 in het Louwman Museum.

Witte en zwarte banden

In de beginperiode van de luchtband werd de band veelal gemaakt van koolstofvrij rubber. De band heeft dan de witte kleur van de natuurrubber (Latex). Door toevoeging van zwarte koolstof aan het latex wordt de band sterker, slijtvaster en meer hittebestendig. De levensduur van die eerste generatie zwarte banden was ongeveer 4000 km. Vanuit een puur cosmetisch oogpunt waren zwarte banden ook makkelijker mooi te houden dan de witte natuurrubber banden. De zwarte band werd weldra algemeen toegepast. Opmerkelijk in dit verband is echter de toepassing van ‘white wall’ banden die in de 20er en 50er jaren geliefd waren, vooral bij prestigieuze auto’s uit de Verenigde Staten. Een voorbeeld van een auto met volledig witte (Latex) banden is de hieronder staande Ford Model A uit 1903 die ook in het museum is te bezichtigen.

De Diagonaal- en Radiaal band

Het was in de 20er jaren dat door het toenemen van het autogebruik en de autosnelheden op de openbare weg de eigenschappen van de band worden verbeterd. De band wordt breder en soepeler en de rubber van de buitenband word versterkt met lagen textiel die in de rubber zijn verwerkt. Deze banden staan bekend als Diagonaalbanden (Bias-Ply) vanwege de diagonaal geplaatste koordlagen ten opzichte van de rijrichting (zie tekening). De Diagonaalbanden worden nog steeds gemaakt en verkocht aan eigenaren en verzamelaars van antieke auto’s uit deze periode.

In 1946 introduceerde Michelin voor het eerst de Radiaalband. De band draagt zijn naam als Radiaalband vanwege de radiaal (haaks) geplaatste koordlagen ten opzichte van de rijrichting. De Radiaalband wordt nog eens extra versterkt door stalen koordlagen die rond de omtrek van de band lopen (zie tekening). Na de dood van André Citroën in 1935 werd Citroën overgenomen door groot aandeelhouder Michelin, met Pierre-Jules Boulanger als vicepresident en hoofd van de engineering en ontwerpafdeling. Het was daardoor begrijpelijk dat Citroën de Michelin Radiaalband op grote schaal ging toepassen, zoals op de Citroën 2CV die in 1948 op de markt kwam. In vergelijking met de Diagonaalband heeft de Radiaalband een langere levensduur, een betere stuurstabiliteit en een lagere rolweerstand, waardoor een lager brandstofverbruik. De Radiaalband is echter wel wat stugger en is door zijn complexere samenstelling ook zo’n 40% duurder.

De doorbraak van de Radiaalband

Door het specifieke karakter van de Radiaalband was wel een aangepaste vering van de auto vereist. In het algemeen wordt het afgeraden om Radiaalbanden te gebruiken op auto’s ontworpen voor Diagonaalbanden. Vanaf 1950 werden Radiaalbanden de standaard in de wereld. Een uitzondering hierop was de Amerikaanse bandenindustrie die zich bij de goedkopere Diagonaalband wilde houden. Bovendien zag de Amerikaanse automobielindustrie een bedreiging in de kosten om de vering voor hun nieuwe modellen aan te passen. De meeste Amerikaanse automobiel- en bandenfabrikanten beschreven de Radiaalband als ‘a freak product that isn’t going anywhere’. Men was niet bereid om het publiek meer te laten betalen voor een stuggere band en aldus bleef de industrie erbij alleen Diagonaalbanden te maken. De enige uitzondering daarop was B.F. Goodrich met de Silvertown Radial 900, geïntroduceerd in 1965, echter het werd geen succes.

De situatie veranderde toen in 1973 de oliecrisis uitbrak. In Amerika ging de benzineprijs van 30 cent naar 1 dollar per gallon. De Amerikaanse markt vroeg om meer zuinige auto’s. In 10 jaar tijd steeg de automobielimport van 15 naar 28 procent. Alle import auto’s hadden natuurlijk Radiaalbanden en weldra floreerde Michelin en Bridgestone met hun banden op de Amerikaanse markt. Goodyear produceerde uiteindelijk een Radiaalband in 1977 na een miljoeneninvestering. Andere Amerikaanse bandenbedrijven gingen samenwerken of werden uitgekocht. In 1983 kwamen alle Amerikaanse nieuwe auto’s met Radiaalbanden.

De ‘tubeless’ band

In 1955 kwam er een belangrijke verandering in de bandenconstructie. Na een lange periode van testen en beoordelen van verschillende patenten werd de band zonder binnenband, de tubeless tyre, een standaard voor nieuwe automobielen.

De traditionele luchtband met binnenband had een aantal nadelen zoals het moeilijk monteren van buiten- en binnenband, en de excessieve warmte die kan ontstaan door frictie tussen binnen- en buitenband met als gevolg een klapband.

De nieuwe tubeless band was eenvoudig te monteren en veiliger. De kans op een klapband was klein door de afwezigheid van de binnenband en in geval van een lek, door bijvoorbeeld een spijker, liep de band langzaam en daardoor veilig leeg. In plaats van een binnenband vormde nu de buitenband samen met de velg één gesloten kamer. Om een luchtdichte constructie te verkrijgen had de band zijn afdichting op het velgbed en het ventiel met rubber afdichting was op de velg geplaatst. Het was B. F. Goodrich die in 1955 als eerste een tubeless band op de markt bracht.

Het profiel van de band

Het loopvlak van de band werd in het begin al gauw voorzien van een profiel. Men ondervond dat het zorgt voor een betere grip op nat en modderig wegdek. Het profiel neemt water en modder in de groeven op en voert deze zijdelings af. Daarnaast zorgt het profiel voor een zekere mate van koeling van de band. In de beginperiode van de luchtband werd het loopvlak soms voorzien van een tekst die op modderige wegen een print achterlaat, zoals ‘NON SKID’, te zien op de 1917 Pierce-Arrow Model 38 in het Louwman Museum. Tegenwoordig moeten banden voldoen aan strenge internationale veiligheid standaards ten aanzien van o.a. de maximum snelheid en de maximum belasting. Deze gegevens staan, naast de bandenmaat en de vereiste velgmaat, gecodeerd aangeven op de zijkant van de band.

De toekomst

Het is opmerkelijk dat voor vervoer over de weg het wiel met de band al meer dan 3000 jaar bestaat. Wat gaat de toekomst ons brengen? Gaan we lang door met het wiel op de weg of gaan we ons door de lucht verplaatsen in ons eigen vervoermiddel? Er zijn immers al zweeftreinen en helikopters.

Alfred Koeten