12
Sep
Pemindah Tenaga AutoMobil (AutoMobile Power Train)
Unknown

PEMINDAH TENAGA AUTOMOBIL
(AUTOMOBILE POWER TRAIN)
Mekanisme yang memindahkan tenaga yang dihasilkan oleh engine untuk penggerak roda-roda disebut power train. Power train terdiri dari kopling, transmisi, propeller shaft, universal joint dan roda-roda belakang.

                                                               

                                                                Propeller shaft

Gambar 1.  Urutan pemindahan tenaga

I.       KOPLING
1.      Mengapa Kopling Diperlukan?
Kopling adalah satu bagian yang mutlak diperlukan pada mobil-mobil bensin, diesel dan jenjs lainnya dimana penggerak utamanya diperoleh dari hasil pembakaran didalam silinder engine. Engine bensin dan diesel tidak dapat hidup sendiri seperti mesin uap dan motor listrik. Walaupun motor ini dapat dihidupkan, tenaganya tidak dapat digunakan dengan segera. Tambahan pula, pada waktu mesin hidup, mesin harus menghasilkan sejumlah momen atau engine dihidupkan tanpa diguna­kan tenaganya. Karena itu, pada tahap pertama engine-engine harus dapat berputar dahulu, dan kemudian memindahkan tenaganya perlahan-lahan pada roda-roda belakang sehingga kendaraan akan bergerak perlahan-lahan. Dan juga engine harus bebas (tidak berhubungan) bila mengganti gigi transmisi. Oleh karena hal tersebut di atas, maka diperlukan pemasangan kopling yang letaknya diantara engine dan transmisi yang berfungsi untuk menghubungkan dan membebaskan engine.
Bila tenaga dari satu engine yang sedang berputar dipindahkan pada roda-roda penggerak pada waktu kendaraan sedang berhenti, kendaraan akan melompat apabila tenaga itu terlalu besar, dan engine akan mati bila tenaga engine terlalu kecil, juga kendaraan tidak dapat bergerak dengan lembut. Untuk memungkinkan engine dapat hidup dengan lembut diperlukan kopling untuk memindahkan tenaga dengan menggelincir (slip) pertahan-lahan, dan sesudah tenaga sebagian besar pindah, maka pemindahan tenaga akan berlangsung tanpa terjadinya slip. Tambahan pula, kopling harus dapat bekerja dengan sederhana.

2.      Jenis Kopling
Kopling ini ada beberapa macam antara lain, kopling gesek (friction clutch), kopling maknit (magnetic clutch), kopling fluida (fluid clutch), dan kopling sentrifugal (centrifugal clutch), tetapi pada umumnya banyak digunakan kopling model gesek dan fluida.
Kopling gesek dapat digolongkan dua bagian, kopling model piringan atau biasa disebut kopling plat (disc clutch) dan model kerucut (cone clutch). Kemudian kopling model plat ini terbagi dua, kopling plat basah (wet type) yang mana kopling plat bekerja terendam minyak dan pada kopling plat kering ini tidak digunakan minyak. Kopling fluida adalah jenis kopling yang menggunakan minyak untuk memindahkan tenaga. Kopling ini dapat memindahkan tenaga terus menerus dengan lembut, dan akhir-akhir ini pemakaiannya semakin populer. Kopling model ini pada transmisi otomatik bersama dengan transmisi gigi planet (planetary gear transmission).


3.       Konstruksi Kopling.
Pada hal ini akan kita bahas tentang kopling model gesek, kering, plat tunggal, yang dewasa ini banyak digunakan pada mobil-mobil.
(1)     Kopling plat tunggal dan kering (dry, single-plate clutch)
Kopling ini mempunyai konstruksi yang sederhana, dapat menghubungkan dan membebasKan tenaga dan mudah untuk melakukan perbaikan-perbaikan. Karena kebaikan-kebaikan tersebut, kopling model di atas dewasa ini langsung menghubungkan banyak digunakan pada mobil-mobil penumpang, truk-truk, dan bis-bis.
Mekanismenya terdiri dari unit kopling yang berhubungan langsung dan membebaskan tenaga dan bagian-bagian lainnya yang digunakan untuk menggerakkan unit kopling. Pada unit kopling ini tutup kopling (clutch cover) dipasangkan pada roda penerus yang memutarkan bagian-bagian yang disatukan (integral part) dengan poros engkol engine. Plat kopling (clutch disc) plat penekan (pressure plate) dan bagian-bagian lainnya dipasangkan didalam tutup kopling (clutch cover). Konstruksi kop­ling seperti terlihat pada gambar 2 dan gambar 3.


Gambar 2.  Kopling plat tunggal dan kering                 Gambar 3. Konstruksi kopling
Pressure plate (Plat penekan)
Release bearing (Bantalan pembebas)
Pressure lever   (Lengan penekan)
Pressure lever (Lengan penekan)
Pressure plate (Plat penekan)
Plat kopling (Clutch disk)
Garpu pembebas (Release fork)                 Tutup kopling  (Clutch cover)         Spring (Pegas)

Pegas (Spring)
Clutch cover (Tutup kopling)
Clutch disk (Plat kopling)


a. Plat penekan (pressure plate)
Plat penekan terbuat dari cast iron ring dengan bagian permukaannya diratakan dengan halus. Fungsi plat penekan ini untuk menekan plat kopling terhadap roda penerus dengan adanya tekanan dari pegas-pegas kopling (clutch compression spring). Pada saat kopling berhubungan maka akan terjadi slip (tergelincir), karena itu plat penekan ini dibuat dari bahan khusus (special cast iron) yang tahan panas dan mempunyai sifat tahan aus yang tinggi.
b.       Plat kopling (clutch disc)
Plat kopling ini letaknya diantara roda penerus dan plat penekan. Untuk memperbesar gesekan maka pada kedua permukaan plat kopling ini dipasangkan kanvas yang dikeling dengan paku keling. Kedua permukaan plat kopling ini terbuat dari bahan asbes yang tahan panas dan daya tahan aus yang tinggi. Pada akhir-akhir ini pada permukaan platnya berisikan kepingan logam dengan maksud untuk menambah kekuatan dan pengantar panas yang baik.
Di bagian tengah plat kopling (clutch hub) diberi alur-alur. Alur-alur ini berkaitan dengan poros input transmisi dan memungkinkan plat kopling maju mundur pada poros.
Plat kopling ini juga dilengkapi dengan pegas-pegas torsi (torsion spring), gunanya untuk meredam getaran pada saat kopling berhubung, dengan demikian mencegah kebengkokan atau pecahnya plat-plat kopling.

c.       Tuas-tugas penekan (pressure levers)
Dibeberapa tempat pada plat penekan (pressure plate) dilengkapi sejumlah tuas-tuas penekan. Tuas-tuas penekan ini dijamin oleh tutup kopling (clutch cover) dan bagian ujung-ujung luar dibautkan pada plat penekan. Bagian ujung dalam tuas penekan ini bersentuhan dengan bantalan pembebas (re­lease bearing). Bila pedal kopling ditekan, bantalan pembebas akan terdorong kedepan dengan adanya mekanisme batang penghubung dan tenaga terhadap lengan-lengan pene­kan. Sebagai akibatnya, lengan penekan dijamin oleh pivot yang dipasangkan pada tutup kopling (clutch cover) akan menarik plat penekgn (pressure plate) ke belakang sehingga plat kopling menjadi bebas.

d. Bantalan pembebas (release bearing)
Bantalan pembebas ini bergerak maju mundur di dalam clutch housing dengan adanya bantuan garpu pembebas kopling (clutch release fork). Bila garpu pembebas ini menekan kedepan, maka bantalan ini akan mendorong tuas-tuas penekan untuk membebaskan kopling.

4.       Cara kerja kopling.
(1)     Urutan pemindahan tenaga bila kopling dihubungkan
Tutup kopling (clutch cover) yang dipasangkan pada roda penerus akan turut berputar bersama-sama.   Diantara roda penerus dan plat penekan (pressure plate) terdapat plat kopling yang clutch hub-nya dipasangkan pada alur-alur poros input transmisi, sehingga poros dan plat kopling dapat berputar bersama-sama.
Plat penekan dipasangkan pada tutup kopling (clutch cover) dan diantaranya diberi pegas-pegas sehingga plat penekan dapat tertekan secara konstan dan kuat terhadap plat kopling dengan adanya tekanan pegas-pegas ini. Karena itu, tenaga engine yang dipindahkan ke poros input transmisi dengan daya gesek antara roda penerus, plat penekan dan plat kopling.
Gambar  6.  Kopling dalam keadaan berhubungan
Gambar 7. Kopling dalam keadaan bebas
(2) Urutan perpindahan tenaga bila kopling dibebaskan
Melalui batang mekanisme (link mechanism), penekanan yang berlaku pada pedal kopling akan mendesak bantalan pembebas (release bearing) melalui tuas-tuas penekan. Tekanan tuas-tuas penekan ada lebih besar dari pada tekanan pegas-pegas kopling dan akan menarik plat penekan kebelakar. Karena itu, gesekan yang bekerja diantara plat kopling dan plat penekan akan hilang dengan demikian tenaga mesin hanya berpindah ke plat penekan (pressure plate), akan menyebabkan poros input transmisi berhenti berputar.

5. Plat Kopling Pegas Diapragma (Diaphragm Spring Clutch)
Pegas kopling model membran (diaphragm spring clutch) menggunakan pegas model membran yang berfungsi sebagai tuas-tuas dan pegas-pegas pembebas yang biasa digunakan pada kopling yang menggunakan pegas-pegas koil (coil spring). Konstruksinya seperti terlihat pada Gambar 8.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut:



Gambar 8. Diaphragm spring
Bila kopling ditekan, tenaga berpindah dari garpu pembebas (realease fork) ke bantalan pembebas menyebabkan bantalan pembebas mendorong ujung-ujung sirip pegas membran (diaphragm spring fin). Kemudian pegas membran berubah bentuk seperti terlihat pada gambar 9 yaitu plat penekan mundur dan memungkinkan kopling menjadi bebas.
Bila pedal kopling dibebaskan, pegas matahari (diaphragm spring) kembali pada bentuknya semula dengan tenaganya sendiri. Bagian luar pegas membran menekan plat penekan yang terpasangkan pada roda penerus untuk mengembalikan kopling pada posisi berhubungan.

Beberapa keuntungan pada pegas matahari:
(1)        Tidak memerlukan penekanan yang berlebihan pada pegas
(2)        Tekanan yang berlaku pada plat penekan lebih merata dibandingkan          dengan pegas-pegas model koil (coil spring).
(3)        Memunyai jumlah bagian-bagian yang lebih sedikit
(4)        Pada kecepatan tinggi, tegangan pegas koil akan menurun dengan adanya           efek sentrifugal.
(5)        Walaupun permukaan plat kopling telah terjadi aus tertentu namun daya    tekan pada plat penekannya tidak akan berubah.



Gambar 9. Cara kerja kopling

6. Istilah Penentuan Kesukaran Kopling
(1)        Menggelincir (slip):
            Kondisi ini diakibatkan antara lain telah terjadinya keausan pada permukaan          plat kopling, terkena gemuk atau minyak pada permukaan plat     menyebabkan koefisien gesekan plat kopling menurun dengan demikian         tidak memungkinkan kopling meminkan tenaga dari engine dengan            sempurna. Bila terjadi menggelincir (slip) pada mobil tidak memungkinkan             kendaraan berjalan cepat dan pemakaian bahan bakar akan menjadi lebih      boros.
(2) Menggetar atau gesekan kasar:
            Kopling tidak dapat berhubungan dengan lembut dan mobil seolah-olah      bergetar.
(3) Mengeret:
            Kesukaran ini diakibat plat penekan tidak kembali dengan sempurna bila    pedal kopling ditekan dan menyebabkan tetap berhubungan. Bila gigi-gigi        transmisi dipindahkan akan terdengar suara gemeretak, gigi-gigi transmisi   beradu.           

II. TRANSMISI
1. Mengapa Transmisi Diperlukan?
Mobil memerlukan momen yang tinggi ketika sedang mendaki dan waktu star, kendatipun mobil sedang berjalan pada kecepatan rendah. Sebaliknya bila mobil berjalan pada kecepatan tinggi di jalan yang rata tidak memerlukan momen yang besar disebabkan adanya momentum yang  lebih baik dimana roda-roda berputar dengan sendirinya pada kecepatan tinggi. Namun demikian, momen yang dikecilkan oleh engine itu terbatas, tidak dapat mencapai momen yang diperlukan untuk star dan jalan yang mendaki.
Kerja transmisi disesuaikan dengan keadaan jalannya kendaraan. Bila tenaga penggerak (driving force) diperlukan, ini akan mengurangi kecepatan engine dan memindahkan momen yang lebih besar ke roda-roda penggerak dan bila diperlukan kecepatan yang tinggi, keroda-roda diteruskan kecepatan yang tinggi dengan momen yang rendah.
Lagi pula, transmisi berfungsi untuk memundurkan kendaraan. Engine hanya dapat berputar pada satu arah saja, gigi-gigi transmisi berkaitan sedemikian rupa sehingga kendaraan dapat bergerak mundur.
Transmisi dipasangkan langsung ke belakang kopling dan dikontrol dengan tuas pengatur gigi (gear shift lever) yang terpasang dalam ruang pengemudi.

2. Perbandingan Gigi-Gigi
Transmisi merubah kecepatan mesin dan momen dengan perkaitan gigi-gigi dalam berbagai macam kombinasi. Bila kombinasi gigi-gigi berlaku seperti terlihat pada gambar 10, kecepatan putaran akan berkurang tetapi momen pada poros roda akan bertambah. Turunnya putaran (slowing down) mesin diteruskan ke roda-roda penggerak disebut 'shifting down' dan hubungan antara kecepatan disebut perbandingan gigi.
Perbandingan gigi-gigi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :
                                    Putaran mesin

Perbandingan gigi = -----------------
                                    Putaran propeller shaft
Hubungan tenaga kuda dan momen seperti tertera di bawah ini. Karena itu, bila halnya engine menghasilkan tenaga kuda dalam jumlah yang sama, rendahkan kecepatan engine atau dengan perkataan lain dengan jalan memperbesar perbandingan gigi, akan menyebabkan pertambahan momen (tenaga penggerak) pada roda-roda. Berhubung kecepatan yang dipindahkan keroda-roda berkurang maka kendaraan kehilangan kecepatan.

Tenaga kuda = K x T x n
Dimana:          K = Bilangan konstanta
                        T = Momen
                        n = Jumlah putaran












Gambar 10. Prinsip transmisi


Pada kombinasi gigi-gigi, perbandingan gigi-gigi, dimulai dari perbandingan yang terbesar, disebut rendah (flow), kedua dan ketiga. Perbandingan gigi dimana putaran engine sama dengan putaran propeller shaft disebut putaran tinggi (top). Bila perbandingan yang kurang dari saru, diartikan bilamana putaran propeller shaft, lebih cepat dari putaran engine disebut over drive.




Gambar 11. Rangkaian transmisi
3. Jenis Transmisi
Transmisi yang digunakan pada mobil-mobil dapat digolongkan seperti dibawah ini:
Selective gear transmission

Planetary gear
transmission
Automatic transmission

- Sliding mesh type
- Constant mesh type
-Synchromesh type
Fluid type  Electric type

Automotic transmission
4.       Selective Gear Transmission
Transmisi yang dipindahkan dengan tangan umumnya adalah model selective gear. Seperti dituliskan di atas, ini termasuk model sliding mesh, constant mesh, dan synchromesh.. Selective gear transmission memunyai konstruksi yang sederhana, kesukaran yang timbul juga relatif ringan dan kecil, biaya produksinya rendah, dan dewasa ini banyak sekali digunakan pada kendaraan bermotor.  

Sebaliknya pada transmisi model ini terdapat beberapa kerugian, antara lain perbandingan gigi-giginya tidak kontinu dilakukan dalam beberapa tingkat (dari 3 sampai 5 tingkat), diperlukan setiap kali pemindahan gigi bila keadaan jalannya kendaraan berubah dan juga menimbulkan suara.

(1)  Sliding mesh type
Seperti terlihat pada gambar 12 model ini dilengkapi dengan gigi-gigi yang meluncur (sliding gear) dari berbagai macam ukurannya yang dipasangkan pada poros output-nya. Dengan meluncurkan gigi-gigi  ini  agar  berkaitan  dengan gigi  susun (counter gear) untuk memeroleh pengaturan yang sempurna,  bermacam  perbandingan yang dapat diperoleh. Kombinasi yang umum pada transmisi model ini, 3 sampai 5 tingkat kemuka dan satu tingkat untuk mundur.
Gambar12 memerlihatkan konstruksi transmisi model sliding mesh tiga tingkat untuk maju dan satu tingkat untuk mundur. Bila garpu pengatur gigi transmisi (gear shift fork)








Gambar 12. Gigi transmisi model sliding

















(1) Output shaft

 (1) Output shaft
(2) Low & reverse sliding gear
(3) Second sliding gear
(4) Clutch
(5) Input shaft
(6) Clutch gear
(7) Countershaft drive gear
(8) Countershaft
(9) Low speed gear
(10) Second gear
(11) Reverse gear
(12) Reverse idler gear
(13) Gear shift fork

kemuka kearah 1 dilayani dengan perantaraan tuas pengatur gigi (gear shift lever), sliding gear (2) yang terpasang pada output shaft (1) ditarik ke depan agar berkaitan dengan low speed gear (9) pada counter shaft (8), menimbulkan perputaran input shaft yang dipindahkan dengan urutan (6) - (9) - (2) untuk memutarkan output shaft. Pengaturan gigi ini adalah salah satu yang menghasilkan kecepatan yang terendah dari input shaft dan transmisi dapat dikatakan 'low' (gigi pertama) bila pada keadaan seperti ini.











Ketiga (Top)                            Mundur
Gambar 13.  Kombinasi gigi-gigi pada sliding mesh transmission
Bila garpu pemindah gigi (gear shift fork) digerakkan kearah 2, (2) dan (9) tidak berkaitan dengan second sliding gear (3) didorong ke belakang agar berkaitan dengan second speed gear (gigi ke 10). Perputaran input shaft dipindahkan dengan urutan (6) - (10) - (3) untuk memutarkan output shaft. Dalam keadaan posisi seperti ini disebut "kedua" (kecepatan kedua). Bila garpu pengatur gigi digerakkan ke arah 3, (3) dan (10) tidak berkaitan dan clutch (4) berkaitan, dengan demikian input dan output shaft menjadi satu dan berputar bersamaan. Kemudian transmisi disebut pada posisi "top" (kecepatan ketiga). Bila garpu pengatur gigi (gear shift fork) digerakkan ke depan kea rah R, sliding gear (2) digerakkan ke belakang berkaitan dengan reverse idler gear (12). Perputaran input shaft dipindahkan dlam urutan (6) - (7) – (11) - (12) - (2) untuk memutarkan output shaft dalam arah putaran. Sekarang pada posisi ini transmisi disebut mundur.

Diantara selective gear transmission, model sliding mesh inilah yang paling sederhana konstruksinya. Disebabkan belum adanya ukuran yang tepat untuk memudahkan perkaitar gigi, maka cara double kopling (double clutching) harus dilakukan agar pemindahan gigi-gigi dapat berlangsung dengan sempurna. Juga gigi-gigi ini cenderung menimbulkan suara berisik dan karena adanya kesukaran tersebut, dewasa ini tidak dipergunakan lagi.


(2) Constant mesh type
Pada transmisi model constant mesh, gigi roda gigi yang berkaitan harus dapat bergerak pada putaran yang sama, bila tidak gigi-gigi akan berbunyi dan tidak berkaitan dengan mudah.


Gambar 14. Constant mesh type


Model constant mesh telah dikembangkan untuk membatasi kekurangan pada tingkat tertentu. Gambar 14 menunjukkan sebuah transmisi yang mana pada keempat dan ketiganya yang terdiri dari model constant mesh. Pada model ini, gigi input shaft dan   counter   gear  ada  dalam   perkaitan  yang tetap (constant   mesh).
Gigi  ketiga pada output shaft dibuat dapat berputar bebas di shaft. Pada gigi kopling (clutch gear) diberi alur-alur dan diposisikan sedemikian rupa pada poros output hingga dapat digerakkan sepanjang alur-alur untuk berkaitan dengan ujung-ujung gigi.
Sebagai contoh, bila kita ingin memindahkan gigi-gigi pada tingkat tiga, gigi kopling didorong ke belakang agar dapat berkaitan dengan bagian dalam gigi ketiga pada poros output. Kemudian momen engine akan berpindah dalam urutan seperti: input shaft - counter shaft - gigi ketiga pada output shaft - clutch gear - output shaft.
Bila clutch gear digerakkan kemuka gigi ketiga pada output shaft hanya akan berputar bebas tanpa memindahkan tenaga ke roda-roda.
Bila kita bandingkan dengan sliding mesh type, maka constant mesh type perkatannya berlaku lebih baik dan tidak menimbulkan bahaya kerusakan pada gigi-gigi selama berkaitan sebab diameter gigi-giginya lebih kecil dengan jumlah gigi yang sedikit. Sebaliknya, transmisi model ini banyak memunyai kekurangan-kekurangan dibandingkan dengan synchromesh type dan masih tetap diperlukan double kopling (double clutching) dengan demikian tidak digunakan dalam jumlah banyak.

(3) Synchromesh type
Dewasa ini pada mobil-mobil banyak digunakan transmisi model synchromesh. Seperti telah diuraikan di atas, keburukan pada sliding mesh  dan constant mesh  diperlukan waktu untuk menunggu hingga gigi-gigi yang akan berkaitan itu berputar dengan kecepatan yang sama seluruhnya untuk gigi-gigi ini dapat berkaitan, bila tidak, akan menimbulkan kerusakan. Tambahan pula, pekerjaan pemindahaan gigi-gigi diperlukan keahlian.
Karena itu, transmisi model baru yang telah diciptakan, dimana gigi-gigi dapat berkaitan, bila putarannya dibuat mendekati satu dan lainnya seketika dengan adanya tenaga gesek dan dengan demikian putaran akan menjadi sama; karena itu menyebabkan gigi-gigi lebih mudah berkaitan. Transmisi model baru ini adalah model synchromesh.
Transmisi model synchromesh memunyai banyak keuntungan untuk memungkinkan pemindahan gigi dengan lembut dan cepat tanpa menimbulkan bahaya pada gigi-gigi dan tidak memerlukan pelayanan dengan kopling ganda (double coupling).

a.       Prinsip konstruksi synchromesh
Melihat pada gambar 15, dalam hal memindahkan gigi-gigi dari yang lebih tinggi ketingkat yang rendah pada saat mobil berjalan, pertama kopling dibebaskan dan gigi diposisikan pada netral (bebas). Bagian-bagiannya terdiri dari gigi susun (counter gear) dan gigi tiga (thrid gear) berada pada kecepatan asli yang tertinggi tetapi kecepatan gigi tiga dalam hubungan dengan clutch hub sleeve ada lebih rendah dan menjadi lebih lambat dengan perlahan-lahan dengan adanya berbagai-bagai macam tahanan.
Sebaliknya, clutch hub sleeve dan output shaft yang disatukan untuk menggerakkan roda disesuaikan dengan kece­patan kendaraan dan tidak akan menjadi lambat. Karena itu, akan terjadi perbedaan putaran (peripheral speed) yang besar pada clutch hub sleeve dan gigi ketiga.
.













Gambar 15. Prinsip konstruksi synchromesh

Dalam hal ini, pada sliding gear type, gigi ketiga akan bertambah putarannya oleh adanya dubel kopling (double clutching), sehingga dengan bertambahnya putaran gigi ketiga untuk disesuaikan dengan putaran clutch hub sleeve. Pada synchromesh type, sebagai ganti mempertinggi putaran engine, dengan mempertinggi putaran engine, hub sleeve. Sebuah kopling bentuk kerucut (conical clutch) disebut synchronizer ring digunakan untuk menciptakan gaya gesekan antara clutch hub sleeve dan gigi tiga berputar pada kecepatan yang sama kemudian gigi (alur-alur) akan berkaitan. Ini adalah prinsip kerja synchromesh.
b.       Bagian-bagian utama sinkromes (main components of synchromesh device)

Gambar 16. Bagian-bagian utama sinkromes.
(1)     Clutch hub
Berkatian dengan output shaft pada alur-alurnya.
(2)   Clutch hub sleeve 
 Berkaitan dengan bagian luar (spline). Dilengkapi dengan alur bagian luar untuk garpu pengatur (shift fork).
(3)     Ring-ring   sinkromes    (synchro­nizer ring)
Disamping bagian gigi-gigi yang tirus pada output shaft
(3)   Baji sinkromes (synchromesh shifting key)
Dipasangkan ditiga tempat di bagian luar diameter  clutch hub sleeve dan ditekan oleh pegas-pegas ke hub sleeve.

c. Cara kerja sinkromes
Dalam keadaan netral
Gigi-gigi dalam keadaan perkaitan yang tetap dengan gigi susun (counter gear)  tetapi dapat berputar bebas pada output shaft.
Output shaft, clutch hub, dan clutch hub sleeve masing-masing beralur, dengan demikian semuanya dapat berputar sama. Ring-ring sinkromes berada dalam keadaan bebas tetapi ujung-ujung shifting key, ditempatkan pada 3 tempat dari tiap ring-ring.
Hub slip kopling (Clutch hub sleeve)
Baji pengunc (Shifting key)
Hub kopling
(Clutch hub)

Gambar 17. Potongan mekanisme sinkromes.

Bila gigi-gigi berhubungan (shifting gear)
(1)     Bila tuas pengatur didorong menurut arah panah, clutch hub dan shifting key akan berkaitan pada bagian yang menonjol di bagian tengahnya dengan demikian tenaga akan dipindah ke shifting key. Kemudian shifting key akan mendorong synchronizer ring akan ditarik oleh gigi dengan demikian clutch hub dan synchonizer ring akan saling berhadapan satu dengan lainnya dengan bagian-bagian yang menonjol keluar dari jajaran.
(2)     Bila shift lever kita dorong sedikit keras, clutch digeserkan lebih lanjut, maka clutch akan bebas (tidak berkaitan) dengan shifting key. Synchronizer ring juga selanjutnya akan diseret dan mengakibatkan clutch hub dan synchromizer ring saling mendorong dengan kuat seperti ditunjukkan pada gambar. Selama te­naga dipindahkan gigi ketiga akan bertambah putarannya, hingga akhirnya clutch hub dan gigi ketiga berada pada kecepatan yang sama.

(3) Bila tuas pengatur didorong lebih lanjut. Bila clutch hub telah disinkronisasikan dengan gigi ketiga, synchronizer ring menjadi bebas dalam arah putarannya, dengan demikian clutch hub telah berkaitan dengan gigi ketiga.

Gambar 18. Diagram cara kerja sinkromes.
5.       Pemindah Gigi.
Yang dimaksud dengan pemindah gigi adalah pergeseran gigi dalam transmisi dengan bantuan tuas pemindah gigi (gear shift lever) untuk merubah perkaitan gigi. Tuas pengatur (shift lever) umumnya ditempatkan di bawah roda kemudi dan dihubungkan dengan garpu pengatur (shift fork) yang terdapat di dalam transmisi terdiri dari batang dan tuas penghubung. Bila batang dan tuas penghubung (linkage) digunakan antara tuas pengatur dan garpu pengatur, sistem ini disebut 'column shift'.
Pada mobil-mobil sport dan truk yang besar-besar, tuas pengatur (shift lever) biasanya dipasangkan pada lantai dan pelayanan tuas pengaturnya secara langsung tanpa adanya tambahan lain. Model ini disebut tuas transmisi model lantai (floor shift).



Gambar 19. Column Shift                            Gambar 20. Floor shift (model tongkat)

V. PROPELLER SHAFT
Pada mobil-mobil yang engine-nya terletak di bagian depan  (front engine) dan roda belakang sebagai penggerak  (rear drive), putaran transmisi dipindahkan ke poros-poros roda belakang (rear axle) dengan bantuan propeller shaft. Pada umumnya hanya digunakan sebuah propeller shaft, tetapi ada beberapa mobil yang propeller shaft-nya terbagi dua dan sambungannya dijamin oleh sebuah bearing.

Propeller shaft pada umumnya dibuat dari pipa baja dan kedua ujungnya dilengkapi dengan sebuah universal joint. Salah satu ujungnya diberi alur-alur (spline) untuk pemasangan sleeve joint.








Gambar 21. Urutan pemindahan tenaga


1.       Universal  joint
Mengapa universal joint diperlukan?
Transmisi dan poros roda belakang (rear axle) pada umumnya tidak segaris letaknya, dengan demikian putaran tidak dapat dipindahkan oleh kedua bagian ini dengan sebuah poros.
Tambahan pula, transmisi dipasangkan pada rangka (frame) dan poros belakang pada umumnya diikatkan pada pegas-pegas belakang.






 Gambar 22. Gerakan turun naik diferensial


Karena itu, posisi hubungan antara transmisi dan poros belakang selalu berubah-ubah dengan adanya beban dan kejutan roda-roda yang memengaruhi pegas-pegas bila kendaraan berjalan.
Universal joint berfungsi untuk memindahkan perputaran dengan lembut walaupun adanya perubahan sudut propeller shaft.
(1)     Universal joint model Hook.
Ada tiga model universal joint, model hook, model tabung, dan model kopling karet (rubber coupling). Pada umumnya banyak digunakan universal joint model hook. Model ini dibuat dalam bentuk silang dipasangkan pada propeller shaft, dan pada flange yoke dipasangkan needle roller bearing. Bearing ini pada tempatnya dijamin oleh snap ring dan disatukan oleh tutup (cap).

(2) Slip joint
Panjang propeller shaft dapat berubah-ubah disebabkan adanya perubahan posisi antara transmisi dan poros-poros belakang. Bagian ujung propeler yang dihubungkan dengan poros output transmisi terdapat alur-alur untuk pemasangan slip joint dan untuk memungkinkan panjangnya poros kopel sesuai dengan jarak output shaft  transmisi dan differential propeller shaft.
Propeller shaft Spider    Bearin3cap
Gambar 23. Universal joint metode Hook
Kopling karet    Yoke
Gambar 24. Kopling karet
(rubber coupling)
(3)     Rubber coupling
Universal joint yang mempergunakan karet atau sejenis tenunan yang kuat mempunyai daya lentur yang baik dan tidak memerlukan pelumasan. Kopling karet (rubber coupling) ini juga memunyai daya penyerap getaran puntiran (torsional vibration) yang ditimbulkan oleh sistem tenaga transmisi.

Gambar 22. Gerakan turun naik diferensial

VI. POROS RODA BELAKANG
Poros roda belakang beserta kelengkapannya menjamin (50-80%) berat kendaraan pada saat yang sama poros roda belakang harus menggerakkan roda-roda.

Poros belakang dapat dibagi dalam tiga bagian yaitu: dua poros yang menggerakkan roda-roda. Diferensial yang memungkinkan terjadinya perbedaan putaran yang diperlukan antara roda-roda kiri dan kanan, dan rumah poros (axle housing)  yang menutupi bagian-bagian ini. Rumah poros roda belakang (rear axle housing) diikatkan pada pegas-pegas untuk mencegah getaran-getaran yang ditimbulkan oleh keadaan permukaan jalan yang pindah ke bodi kendaraan.

1. Konstruksi Poros Belakang

Poros belakang (rear axle) dipasangkan pada pegas-pegas casis melalui rumah poros (axle housing). Rumah poros ini merupakan satu konstruksi tunggal dan pada kedua ujung-ujungnya dipasangkan rem. Pada bagian tengah rumah poros dibuat tempat pemasangan diferensial dan juga sebgai tempat penyimpanan minyak. Umumnya pada rumah ini dilengkapai dengan sebuah lubang udara (breather plug). Lubang ini berfungsi untuk mencegah naiknya tekanan di dalam rumah disebabkan minyak menjadi panas selama bekerja dengan demikian mencegah kebocoran minyak melalui oil seal  ke rem.    



Gambar  25. Potongan poros belakang
Diferensial yang terletak di bagian tengah poros belakang ini terdiri dari beberapa buah gigi yang berkaitan sesamanya.
Tiga fungsi pokok diferensial:
(1) Merubah arah perputaran shaft 900 derajat dengan sistem bevel gear,
(2) Mengurangi kecepatan yang diterima dari transmisi,
(3) Memungkinkan perbedaan putaran antara roda-roda kiri dan kanan.

Poros-poros roda belakang memindahkan momen dari diferensial ke roda-roda. Ujung-ujung poros ini diberi alur-alur yang disatukan dengan diferensial dan ujung-ujung lainnya tempat pemasangan roda. Perapat oli (oil seal) dipasangkan di bagian luar poros-poros untuk mencegah kebocoran oli pada rem roda belakang.

2. Model Poros Belakang (rear axle type)
Rear axle dapat dibagi dalam tiga model ditinjau dari pengguaan bantalan (bearing) dan model tersebut adalah sebagai berikut: full floating, three quarter floating dan semi floating.





                        (1) Full floating                        (2)   Three-quarter floating (3) Semi floating
Gambar 26    Model poros belakang



Gambar 21. Urutan pemindahan tenaga

(1) Model bebas memikul (full floating type)
Bantalan-bantalan yang dipasangkan diantara rumah poros (axle housing) dan wheel hub, dengan roda dipasangkan pada hub. Pada model ini, berat kendaraan seluruhnya dijamin oleh rumah poros, poros roda hanya menggerakkan roda. Pada poros ini tidak ada beban yang menekan pada poros aksel, model ini sangat baik untuk pengangkutan beban-beban yang berat dan karena itu banyak digunakan pada truk-truk.

(2) Tiga perempat beban memikul (three quarter floating)
Pada model axle housing ini hanya menggunakan sebuah bantalan antara axle housing dan wheel hub. Roda dipasangkan langsung pada poros roda. Hampir keseluruhan berat kendaraan pada umumnya dipikul oleh housing, tenaga mendatar (lateral force) baru akan bekerja bila kendaraan membelok dan akan bekerja pada poros (axle shaft).

(3)  Setengah bebas memikul (semi floating)
Bantalan dipasangkan diantara rumah poros (axle housing) dan axle shaft (poros), dan roda dipasangkan langsung pada axle shaft. Karena itu, axle shaft memikul seluruh berat kendaraan dan juga tenaga datar (lateral force) mulai bekerja pada waktu kendaraan membelok.
3. Sistem Penggerak (drive system)
(1)    Penggerak hotchkiss (hotchkiss drive)

Pada penggerak hotchkiss, poros belakang dipasangkan pada pegas-pegas belakang, metode ini juga banyak digunakan. Propeller shaft dihubungkan dengan transmisi ke poros belakang dan pada ujung-jungnya dilengkapi dengan universal joint. Pada sistem penggerak ini, gerakan dan tenaga lainnya dari roda-roda, keseluruhannya dipindahkan ke bodi melalui





Gambar 27.   Sistem penggerak

pegas-pegas. Kendaraan yang menggunakan pegas belakang model koil, yang memindahkan tenaga ke bodi adalah link-link atau arm.

(2)    Penggerak momen model tabung (torque tube drive)
Pada penggerak ini, propeller shaft ditempatkan di dalam sebuah tabung baja (pipa momen) dan dipa­sangkan universal joint hanya di bagian depan saja. Bagian belakang tabung ini dibuat pada axle housing dan ujung bagian depannya diikatkan pada bagian rangka yang melintang atau pada bak transmisi melalui sebuah ball joint. Karena itu, pegas-pegas hanya berfungsi memikul berat kendaraan, tenaga yang menggerakkan roda dipindahkan ke bodi melalui momen (torque tube).


Gambar 28.  Penggerak momen model tabung


4. Diferensial
(1) Konstruksi
Pinion penggerak dijamin di dalam differential carrier oleh dua buah bantalan (bearing). Pada bagian ujung luar pinion penggerak diberi alur untuk berkaitan dengan propeller shaft universal joint yoke. Bagian yang bergigi pada ujung pinion penggerak yang lainnya berkaitan dengan ring gear. Ring gear diikatkan dengan baut pada differential case dan berputar bersama dengan case.
Gambar 29. Bagian diferensial
Differential case dijamin di dalam differential carrier dengan bantalan-bantalan (bearing).
Pinion shaft ditempatkan di bagian tengah case, sejajar dengan ring gear, dan dipasangkan sedemikian rupa yang mana kedua gigi differential pinion yang terpasang pada ujung-ujung porosnya dapat berputar dengan porosnya. Di bagian dalam case pada kedua ujung terdapat dua buah roda gigi (differential side gear) yang berkaitan dengan roda gigi pinion (pinion gear). Pada bagian dalam side gear ini diberi alur (spline) untuk perkaitan dengan poros-poros roda belakang (rear axle shaft). Untuk memungkinkan roda-roda gigi dapat berputar bersama dengan porosnya.
Pada gambar 30 memperlihatkan pandangan diferensial.
Pokok utama pada mekanik diferensial adalah perkaitan antara ring gear dengan drive pinion. Bila kedua bagian ini tidak berkaitan dengan sempurna, maka akan menimbulkan suara, atau gigi-gi akan segera menjadi aus. Karena itu, untuk memeroleh perkaitan yang sempurna antara ring gear dan pinion penggerak, diferensial dilengkapi dengan shim dan mur penyetel (bearing adjusting nut) untuk dapat melakukan penyetelan.
Penyetelan-penyetelan dapat dilakukan pada kedua drive pinion dan ujung-ujung ring gear. Drive pinion dapat digeserkan merapat dengan ring gear, dengan jalan menambah sejumlah shim diantara bantalan-bantalan drive pinion (drive pinion bearing), dan akan menjadi renggang dengan mengurangi shim-nya. Ring gear dirapatkan atau direnggangkan dari drive pinion dengan jalan mengeraskan atau mengendorkan mur-mur penyetelannya (adjusting nut).





Gambar 30. Pandangan diferensial                               Gambar 31. Diferensial
(2)     Ring gear Pinion penggerak (drive pinion)
Gigi-gigi yang berkaitan, yaitu ring gear dan pinion penggerak disebut 'bevel gear'. Bevel gear memunyai bentuk gigi-gigi yang lurus, atau gigi-gigi berbentuk kurva (curved teeth) seperti terlihat pada gambar 32, gigi spiral bevel dan gigi hypoid bevel.
Gambar 32. Model final reduction gear
Pada roda gigi model hypoid perkaitan pinion penggerak dengan ring gear berlaku di bawah garis pusat ring gear. Dengan demikian propeller shaft dapat diperendah tanpa mengurangi jarak mi­nimum ke tanah (minimum ground clearance), dan memungkinkan ruang penumpang yang lebih besar.
Roda gigi model hypoid ini juga dapat dibuat lebih kompak dan kuat dari model lainnya, lebih praktis pemakaiannya, serta model ini banyak digunakan pada kendaraan-kendaraan.
Karena roda gigi model hypoid (hypoid bevel gear) memunyai karakter kerja seperti 'menyapu' (characteristic wiping action), yang mana diperlukan penggunaan minyak pelumas yang khusus dengan viskositas yang tinggi, biasa disebut minyak hypoid (hypoid gear oil) untuk mencegah gigi menjadi panas.
(3)    Cara kerja.
Cara kerja diferensial dapat dibagi beberapa bagian menurut fungsinya, antara lain, speed reducing action (berfungsi mengurangi kecepatan) power directional changing action (merubah arah tenaga), dan differential action (melakukan perbedaan).


a. Speed reducing directional changing action
Bila propeller shaft berputar, juga ring gear yang berkaitan dengan drive pinion turut berputar-putar. Ring gear yang dipasangkan pada diffrerential case turut berputar, tenaga dipindahkan melalui roda gigi side gear dan memutarkan poros-poros roda belakang (rear axle shaft).
Kecepatan putaran  propeller shaft dapat dikurangi sebelum putaran ini mencapai poros-poros belakang disebabkan pinion penggerak yang berkaitan dengan ring gear yang memunyai jumlah gigi banyak. Pada umumnya gear reduction (reduksi gigi) dari 3 : 1 sampai dengan 5:1.
Perbandingan reduksi    _   Putaran Poros Propeller/menit         Jumlah gigi-gigi Ring gear
kecepatan                                                 ———— =   ——————————————
Putaran Poros aksel belakang/menit   Jumlah gigi-gigi pinion penggerak
Bila perbandingan reduksi (reduction ratio) diperbesar, maka kemampuan menggerakkan roda menjadi lebih besar, tetapi tidak memungkinkan untuk menambah kecepatan kendaraan. Sistem re­duksi kecepatan (speed reduction) ini biasanya disebut 'final reduction gears'.
b. Kerja diferensial
Bila kendaraan meluncur pada jalan yang lurus dan rata, maka ring gear, differential case, side gear dan poros aksel akan berputar dan merupakan satu kesatuan (single ody) seperti terlihat pada gambar 33 (A).
Tetapi   pada  waktu   kendaraan membelok akan terdapat perbeda-
an, ini disebabkan adanya tahanan antara roda-roda  sebelah  kiri dan kanan  seperti terlihat pada gambar 33 (B)  roda  gigi  pinion berputar
mengikuti side gear sambil berputar pada  poros-porosnya   sendiri,  dan gerakan yang lebih cepat pada salah satu side gear mengakibatkan jumlah putaran side gear yang satu lagi menurun.
Gerakan   ini   menimbulkan perbedaan putaran antara roda
roda disebut 'differential gears'.                    Gambar 33. Kerja diferensial
Dengan cara kerja diferensial seperti di atas terdapat satu kerugian. Kerugian ini akan timbul bila salah satu roda berada pada tempat yang berlumpur atau berpasir. Roda yang bebas memu­nyai tahanan yang lebih kecil, sehingga roda akan berputar tanpa memutarkan roda yang satunya.
Keadaan ini menyebabkan kendaraan tidak dapat jalan bila salah satu roda masuk lumpur. Kesukaran ini dapat diatasi dengan mengunci roda gigi pinion agar tidak dapat berputar sendiri, dimaksudkan agar kedua side gear menerima momen yang sama. Alat tersebut dinamakan diferensial lock.
c. Limited slip differential
Frietionai

Gambar 34. Konstruksi limited slip differential

Pada waktu kendaraan berjalan lurus tenaga disalurkan sama halnya dengan diferensial model biasa. Tetapi pada waktu membelok momen dipindahkan dari pinion penggerak (drive pinion) melalui ring gear, dan diffe­rential case ke clutch bagian kanan dan clutch bagian kiri, melalui differential pinion, differential side gear ke poros-poros roda belakang. Dalam hal ini perputaran dif­ferential pinion akan mengelilingi clutch bagian kiri. Dengan adanya dorongan ke samping (aksial) bagian-bagian yang runcing di sebelah kiri clutch cenderung untuk meluncur ke atas, yang mana tenaga ini mengarah ke bagian luar dan tenaga ini diteruskan ke differential side gear.  Roda-roda  gigi  side gear  mengunci   poros-poros differential side gear. Kemudian, bila salah satu roda mengenai es atau lumpur maka untuk sementara akan kehilangan tarikan, tidak akan ada perputaran dan juga tidak dapat berputar lebih cepat dari pada roda lainnya.
Bila mengelilingi satu kurva, diferensial bekerja dalam keadaan yang biasa untuk memungkinkan roda sebelah luar berputar sedikit lebih cepat dari pada roda sebelah dalam. Cara ini dapat beraku hanya karena adaqya slip pada differential side gear.
edit post
0 Responses

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)