100% ‘zelfbediening’ lockers

Alle hier onder opgesomde lockers in het lijstje zijn 100% lockers die je zelf kunt bedienen. Met andere woorden, op de openbare weg behoud je de normale differentieelwerking die rotatie verschillen tussen links en rechts mogelijk maakt. Sturen en bochten maken verlopen soepel zonder wringen in de aandrijflijn en de bandenslijtage is normaal. In het terrein heb je met een druk op de knop of bediening van een hendel (afhankelijk welke soort locker je hebt) ‘op bevel’ direct een 100% sper. In feite komt het er op neer dat je met een inschakelbare locker het beste in handen hebt van alle situaties die zowel on- als offroad voor kunnen komen. Geen nadelige gevolgen van een 100% gesperd differentieel tijdens het rijden op de openbare weg en geen nadelige gevolgen van een normaal differentieel tijdens off-the-road situaties. Alle inschakelbare differentieelsloten doen in de praktijk precies hetzelfde, de ene steek-as (via het differentieelhuis) mechanisch verbinden met de andere steek-as zodat beide steekassen altijd met exact dezelfde snelheid (moeten) blijven draaien. Blijft over dat het locking mechanisme en de bediening ervan kan verschillen.

Airlocker (openingsfoto). De naam ‘airlocker’ zegt het al als je een beetje de Engelse taal machtig bent. De locker wordt bediend met luchtdruk. Je hebt airlockers van diverse merken, waarvan ARB wereldwijd de meest bekende is en geroemd wordt om zijn kwaliteit en werking. Maar je hebt tegenwoordig redelijke Chinese kopieën en nóg goedkopere Chinese varianten. Het principe is bij de meesten gelijk (ook al zijn ze allemaal van ARB gekopieerd en laten de materiaal keuze en nabewerkingen vaak te wensen over). Als gezegd gebeurt de daadwerkelijke bediening in het diff zelf door luchtdruk en daarvoor hebben we een kleine compressor nodig. ARB heeft (evenals alle varianten) een hiervoor geschikte compressor in het assortiment. Ho even, perslucht is toch perslucht zul je zeggen? Waarom moet ik dan zo’n dure (ARB) compressor aanschaffen terwijl er zoveel goedkopere 12V compressors op de markt zijn? Of wie weet, heb je al een compressor aan boord voor het oppompen van je banden. Okay, in principe kan een airlocker inderdaad met perslucht uit eender welke compressor bediend worden. Maar houdt dan wel in de gaten dat de seals van een airlocker geschikt zijn voor een maximum van 7 bar luchtdruk. De meeste 12V compressors leveren 10 Bar als er geen lager ingestelde drukschakelaar op zit. Mocht je met een luchttank werken, dan moet je de uitgaande lucht richting je airlocker(s) reduceren tot maximum 7 bar. In zo’n geval is het geen probleem om met eender welke compressor je airlockers te bedienen. Ga je met meer dan 7 bar je airlockers bedienen, dan is de kans groot dat je airlocker onherroepelijk lucht gaat lekken omdat de seals die druk niet aan kunnen. Het grote voordeel van een compressor welke bij de airlocker hoort, is dat deze volledig plug & play geleverd wordt. De airlocker zelf wordt geleverd met een elektro magnetische luchtklep (solenoïde) welke je direct in het minimale luchtketeltje van de bijbehorende compressor kan monteren. Een tweede solenoïde voor een tweede sper past er meestal ook direct in en er zit een schroefdraad gat in voor de drukschakelaar die de compressor inschakelt bij 5 bar en weer uitschakelt bij 7 bar. De gehele kabelboom, inclusief zekering en relais, alle voorbereide aansluitingen voor de beide solenoïde schakelaars (voor de achter- en/of voorste sper) zitten er al in verwerkt en alle aansluitingen voor de compressor schakelaar. Met andere woorden, de gehele voorbereide kabelboom wordt kant en klaar bij de compressor geleverd (zelfs volledig voorbereid voor een tweede sper mocht je in de toekomst willen uitbreiden). Dus ja, lucht uit eender welke (12V) compressor is goed genoeg om je sperren mee te bedienen, maar om een gewone compressor volledig geschikt te maken om (beide) solenoïdes op aan te sluiten, te zorgen dat de sperren niet meer dan 7 bar maximum druk krijgen, de volledige kabelboom voor een fatsoenlijke en veilige (zonder kortsluiting) montage mogelijk te maken, dan kost dat vaak meer dan gewoon de airlockers gaan bedienen met de daarvoor bedoelde compressor die kant en klaar geleverd wordt (zeker als je het werk niet zelf uitvoert). Je zult begrijpen dat het, vanwege het complete en complexe geheel inclusief de luchtbediening, niet mogelijk is dit middels het vervangen van slechts een paar tandwielen in je originele diff te realiseren valt. Plaats je derhalve een airlocker, dan wordt je originele diff compleet vervangen door een nieuw en in de regel sterker differentieel waar je enkel je bestaande ringwiel en eventueel de diff lagers op overbouwt. De nieuwe onderdelen zijn specifiek ontworpen en gemaakt voor de sperwerking en de grotere krachten die daarbij komen kijken. Voordeel van de airlocker (met ARB als bekendste en meest gerenommeerde en bewezen merk) is dat je makkelijk vanuit je bestuurdersstoel met een druk op de knop je differentieel kan ‘locken’ of ‘unlocken’ op het moment dat jij als bestuurder dat nodig acht. Het kan rijdend (met lage snelheid) gebeuren, maar houdt er ten alle tijden rekening mee dat je zelf als bestuurder op moet blijven letten of er geen snelheidsverschil is tussen de linker en rechter wielen, anders krijg je het ‘tandenpoetsen’ effect dat je ook hoort als je een nog vooruitrijdende auto in zijn achteruit versnelling probeert te zetten. Het is dan niet ondenkbeeldig dat je tandjes van de schakelring afbreken. Rustig rijdend inschakelen is geen probleem, maar doe dit op harde (zand) grond wanneer je wielen nog niet spinnen. Uitschakelen gaat net zo makkelijk via de knop op je dashboard, maar dan laat je de luchtdruk van de bediening af. De sper zelf schakelt pas daadwerkelijk uit als er geen spanning op de schakelring staat, want er zitten een stuk of zes veertjes in die de schakelring terug moeten drukken.

Vacuüm locker. Ook hier zegt de naam eigenlijk al hoe de bediening werkt. De vacuümlocker komt niet zo vaak voor. Slechts enkele voertuigen die vanuit de fabriek met een inschakelbare 100% sper geleverd worden, zijn uitgevoerd met een vacuüm bediening. In feite is het differentieel verhaal redelijk gelijk als hierboven omschreven van de airlocker, enkel de bediening is dan niet met luchtdruk maar met onderdruk (vacuüm) uitgevoerd. De reden waarom fabrikanten dit doen/deden is vooral omdat het voertuig sowieso uitgevoerd is met vacuüm voor de rembekrachtiging en soms ook voor het bedienen van de kachelkleppen en diverse andere opties. Een benzine motor zonder turbo heeft van zichzelf doorgaans al vacuüm (zodra het gaspedaal los gelaten wordt, gaat de gasklep dicht en trekken de zuigers die nog steeds op en neer gaan een behoorlijk vacuüm in het inlaatspruitstuk. Een diesel motor heeft van zich zelf geen vacuüm omdat die doorgaans geen gasklep hebben. Dus die hebben meestal een aparte vacuümpomp, hetzij een elektrische dan wel een mechanische achter op de dynamo. Het nadeel van vacuüm is dat het niet heel krachtig is en dat door veroudering vacuümslangen poreus worden. Daardoor ontstaan kleine lekkages die bij elkaar opgeteld zorgen voor minder vacuüm als daar is in goede staat. Ook veroudert de vacuümpomp (bij diesels) en ook dan wordt het opgewekte vacuüm minder. Voeg dat samen met die diverse poreuze slangen en verbindingen en de bediening van de sper vereist vaak de nodige aandacht. Wellicht herken je het, even stil staan, de motor (en dus de vacuümpomp) verhoogd stationair laten draaien om wat meer vacuüm te genereren, vervolgens de sper inschakelen en hem de tijd geven om ook daadwerkelijk de schakelvork te laten verschuiven. Daarna rustig aanrijden en een flauwe bocht maken, zodat de schakelring die door de schakelvork verschoven wordt, ook daadwerkelijk met de tanden/nokken recht voor de corresponderende uitsparingen komt te staan waardoor het vacuüm de schakelring nog verder kan verschuiven zodat de sper echt volledig ingeschakeld is.

Opgelet. Vooral bij de originele achter sperren van de Nissan Patrol GR modellen is deze manier van inschakelen erg belangrijk. Geef hem zoals hierboven omschreven rustig de tijd om netjes en volledig in te schakelen, voordat je vol gas een modder bak in duikt. Zo niet, dan rijd je de bediening gegarandeerd kapot en schakelt deze onder (flinke) belasting zichzelf weer uit. Nog een ander nadeel van vacuüm is dat bij lekkage van een vacuümslang op je as of iets dergelijks, bij ingeschakelde sper (vacuüm op de slang) water en modder de slangen in gezogen wordt. Bij een airlocker zal alleen lucht onder druk naar buiten borrelen. Vacuüm lockers zijn bij mijn weten niet (meer) leverbaar in de aftermarket accessoires (in het verleden waren daar de Schwarz sperren). Ze worden sporadisch nog geleverd als OEM sper.

Kabel locker (foto boven). Bij kabel lockers wordt het bedienen van het schakelmechanisme uitgevoerd met een bedieningskabel (zoals een koppeling- of handremkabel) en je hebt dan een hendeltje in je interieur waarmee je de sper(ren) bediend. Vanaf deze hendel gaat er een bedieningskabel naar je achter- of voordifferentieel en gaat daar een externe unit in. Deze externe unit zit vlak naast het differentieelhuis op de asbuis en van binnen zit de kabel vast aan een asje met schakelvork die een schakelring verschuift om zo de steekas aan je differentieel vast te zetten. Een veer drukt na het terughalen van de hendel de schakelvork weer terug. Bij sommigen oudere terreinwagens is de kabel locker vanuit de fabriek geleverd, maar ook is de kabel locker door slechts een paar aftermarket merken (waarvan de bekendste de OX locker) als accessoire leverbaar. Het systeem is in principe volledig mechanisch en daarom betrouwbaar en relatief goedkoop. Je hebt namelijk geen prijzige compressor nodig, geen ‘kwetsbare’ vacuüm/overdruk luchtleidingen, geen olieslangen en ook geen stroom kabels die onder je body binnen je chassis lopen en ergens vanaf het chassis naar je as lopen. Tenminste, in geval je bij de OX locker kiest voor de kabelbediening (je kunt bij OX ook kiezen voor het bedienen van hun locker middels luchtdruk of elektrisch). Een nadeel van het systeem is dat het installeren van een aftermarket kabellocker niet echt praktisch is en dat verklaart dat ze niet fanatiek zijn doorgebroken op de markt. Voor de bediening (van de OX locker) is naast de bedieningsunit in de auto een externe unit op de asbuis nodig die via een kabel een schakelvork in het differentieel bedient welke middels een ring de zaak vergrendelt. Een ander differentieel deksel met daaraan die schakelvork gemonteerd wordt door OX meegeleverd. Andere systemen zijn veelal nog complexer en ontkom je daarbij niet aan het nodige slijp- en laswerk (dat bovendien goed oliedicht moet zijn) en het aanschaffen van één of twee steekassen omdat je minstens 5 cm. langere splines nodig hebt voor de vergrendeling. In de praktijk is het voor een voertuig fabrikant een stuk makkelijker om dit voor een acceptabel bedrag als optie aan te bieden, dan wanneer je dit als aftermarket fabrikant moet doen. Sommige oude Toyota LandCruisers zijn op bestelling af fabriek door Toyota geleverd met een kabel locker.

Hydraulische locker. De hydraulische locker is ook weer te vergelijken met de kabellocker qua opbouw en is vooral geleverd in de (oude) Mercedes G-klasse. Als die vanuit de fabriek met locker(s) geleverd werden, waren dat hydraulisch bediende lockers. In feite gelijk aan de kabellocker, maar deze keer met een externe unit met een kleine cilinder aan de schakelstang in plaats van een bedieningskabel. In je interieur heb je dan één of twee druk/trekknoppen op de tunnel tussen de stoelen en onder de tunnel zitten dan één (of twee) hoofdcilinders. Met het indrukken van de knop duwt de hoofdcilinder de olie via leidingen en slangen (gelijk aan remleidingen en -slangen) naar de bedieningscilinder op de as. Deze schuift dan een vork over de schakelstang en daardoor verschuift er ook een schakelring over verlengde splines om de steekas aan het differentieel vast te zetten. Van deze hydraulische lockers zijn er voor zover bekend geen aftermarket varianten leverbaar. Ook hier weer geldt, erg betrouwbaar en degelijk qua bediening, alleen aftermarket gewoon erg moeilijk uitvoerbaar en te installeren voor een acceptabel bedrag.

E-locker. Dan de E-locker, daarvan zijn er diverse varianten. Zo heeft Toyota haar eigen versie van de E(lektrische) locker. Die is in feite exact gelijk aan de kabel locker, echter zit er op de as een externe unit met daarin geen schakelstang waar een bedieningskabel aan zit, maar een unit met een elektro motortje en een paar tandwielen die de schakelstang heen en weer schuiven. Op zich werkt dat systeem goed, maar door de jaren heen blijkt dat de externe unit toch niet zo waterdicht is als op de tekentafel vooraf gedacht werd. Oude Toyota E-lockers hebben die externe unit op de as vaak vol met vocht en roest zitten waardoor ze meestal niet meer werken. Met het sperdifferentieel zelf is niks mis, maar de elektrische bedieningsunit buiten op de asbuis is de zwakke schakel. Aftermarket E-lockers werken in feite intern bijna gelijk aan de airlocker, maar dan wordt de interne schakelring in het differentieel niet verschoven door luchtdruk, maar door een paar pinnen. Die paar pinnen worden op hun beurt weer ingedrukt door een paar schuine kanten van een stalen ring. En die stalen ring kan bij inschakelen tegen een ronde elektromagneet ring aangetrokken worden. Normaal draait die stalen ring met enkele V-vormige uitsparingen met de pinnen in het diepe stuk van de V-vorm met het differentieel mee. Zodra je de knop op je dashboard indrukt, krijgt de altijd stil staande elektromagnetische ring stroom en wordt die stalen ring met V-vormige uitsparingen tegen de magneet aan getrokken en wil dus met de magneet stil blijven staan terwijl het differentieel met die paar pinnen wil ronddraaien. Hierdoor lopen de pinnen tegen een van de schuine kanten van de V-vormige uitsparingen aan en worden ze op die manier het differentieel ingedrukt en drukken ze de interne schakelring opzij en schakelt de sper vanzelf in.

https://youtu.be/-VPPGsYq6TE

Specifieke doelen. Een relatief simpel systeem dat goed werkt kun je ook zien via de hierboven vermelde link middels een kort filmpje. De montage is op zich ook vrij simpel want er is bijvoorbeeld geen compressor nodig voor de (kwetsbaarder) luchtvoorziening en er loopt onder de auto uitsluitend een twee-aderige stroomkabel van je differentieelhuis naar een schakelaar in je dashboard. Op zich allemaal heel erg simpel en betrouwbaar. Toch is er een ‘groot’ nadeel aan dit ontwerp omdat die pinnen pas verschoven worden als ze op de ene schuine kant van de V-vorm lopen. De sper wordt daarom pas daadwerkelijk geactiveerd als je vooruit of achteruit rijdt en dus niet zodra je de knop van de bediening indrukt. In het geval van de E-locker is dat bij het vooruit rijden als de pinnen tegen de schuine kant oplopen. Zou je van vooruit naar achteruit schakelen, en je differentieel dus ook de andere kant op zal gaan draaien, dan zullen die pinnen eerst van de ene schuine kant terug naar het diepe deel van de V-vorm lopen (en de sper daarbij uitschakelen) voordat ze de andere schuine kant van de V-vorm op lopen, ingedrukt worden en de sper opnieuw inschakelen. Met andere woorden, bij ingeschakelde sper zal bij verandering van rijrichting iedere keer je sper uitschakelen en weer terug inschakelen. En dit uit- en weer inschakelen gebeurt gedurende ongeveer 1/3 omwenteling van je wiel. Voor rustig gebruik is dat op zich geen enkel probleem, maar voor zwaar offroad en/of competitie gebruik is dat niet echt wenselijk. Dat steeds uit- en terug inschakelen zorgt naast ongecontroleerde bewegingen als je technisch klimwerk aan het doen bent ook voor meer kans op afbreken van tanden van de schakelring. Samengevat werkt de aftermarket E-locker perfect, is deze simpel en relatief goedkoop qua aansluiten (onder meer door het ontbreken van de compressor), maar is ze minder geschikt voor de serieuze offroader die geen modderbak overslaat en het een sport vindt om er zelf ook uit te komen. Het is vooral een perfecte 100% sper voor 4×4 reiswagens, Overlanders, greenlaners etc.

‘Modern Times’ okay…? Hebben we nog niet genoemd de categorie E(lectronische) ‘sperren’. Dat zijn ‘de nieuwe standaard rijhulpsystemen’ op jonge auto’s. Weliswaar worden het elektronische sperren genoemd, maar het zijn in feite geen sperdifferentiëlen in die zin dat het differentieel van de auto niet gesloten wordt. Het systeem werkt min of meer als een omgekeerde ABS. Zodra de wagen in die rijhulpstand merkt dat één wiel doorslipt, begint het remsysteem dat wiel af te remmen, waardoor automatisch de aandrijving via het normale differentieel naar het andere wiel gestuurd wordt. Beslist geen mechanisch werkend sperdifferentieel dus, maar een volledig elektronisch systeem dat gebruik maakt van de sensoren voor het ABS en de pompunit om na het optreden van wielspin (in feite een fractie te laat dus) dit middels remmen op te heffen. Het werkt wel, maar het is geen honderd procent betrouwbaar mechanisch systeem zoals alle hierboven beschreven sperdifferentiëlen. Het kost bovendien meer remblokken en mocht een ABS sensor niet (goed) werken, dan werkt het hele systeem niet meer.

Samengevat. Ieder hierboven beschreven soort sperdifferentieel heeft zijn eigen plek in de markt. Niet alle offroad liefhebbers gebruiken hun voertuig op dezelfde wijze en hebben niet allemaal dezelfde wensen en eisen. Hoe jij je eigen specifieke voertuig opbouwt en gebruikt, bepaald in grote mate voor welke soort sperdifferentieel je kunt/moet kiezen. Voor de een is een LSD voldoende en voor de ander is 100% sper een must. En in de 100% sperren heb je dan nog veel soorten en uitvoeringen. In de LSD variant heb je eveneens keus tussen merken en aanbieders. De LSD varianten hebben in ieder geval één ding met elkaar gemeen; ze bieden geen 100% sper werking. Kom je in een situatie waarbij je 100% sperwerking nodig hebt, dan laat een LSD je in de steek, om het even welke variant. Er bestaat wel een variant van een LSD met frictieplaatjes die middels een elektromagneet ook nog zo goed als 100% te locken is, maar ook deze drukt enkel de frictieplaatjes door de extra druk van de elektro magneet strakker tegen elkaar (maar nog steeds geen echte mechanische verbinding). Het systeem komt wel erg dicht in de buurt van een 100% sper, alleen zijn deze er maar voor een beperkt aantal type assen (helaas meestal de USA assen en niet de in Europa veel voorkomende Toyota, Suzuki, Nissan, Land Rover assen). Nog een laatste belangrijk aspect van alle hierboven genoemde sperren en situaties is dat je de aandrijving natuurlijk op de ondergrond moet overbrengen. Met gladde banden of een spekgladde ondergrond zonder grip heeft ook een 100% sper weinig effect.

Tekst: Maurice de Lannee (voor Custom Offroad).

Voor meer info over welk type sperdifferentieel voor jouw specifieke toepassing geschikt zou zijn en wat er voor jouw voertuig daadwerkelijk op de markt leverbaar is, kun je contact op nemen via info@customoffroad of bel/whatsapp met +31(0)619208230. We bespreken graag de wensen/eisen en mogelijkheden voor jouw situatie.