Bab 3 Landasan Teori Differential System

BAB 3 LANDASAN TEORI 3.1. 3.1. Peng Penger erti tian an Differential   Differential 

 Differential   atau sering dikenal dengan nama gardan adalah komponen  pada mobil yang berfungsi untuk meneruskan tenaga mesin ke poros roda yang sebelumnya sebelumnya melewati transmisi transmisi dan  propeller shaft sehingga sehingga dapat memutarkan memutarkan roda dan menjalankan menjalankan kendaraan. Putaran Putaran roda roda semuan semuanya ya berasa berasall dari dari proses proses  pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar. Proses pembakaran inilah yang kemudian akan menggerakkan piston untuk bergerak naik turun. Kemudian gerak  naik turun piston turun  piston ini  ini akan diteruskan untuk memutar poros engkol. Gerak putar   poros engkol.

Gambar 3.5 Differential  3.5 Differential 

3.2. Fungsi Differential  Fungsi Differential 

 Differential   atau sering dikenal dengan nama gardan adalah komponen  pada mobil yang berfungsi untuk meneruskan tenaga mesin ke poros roda. Sekedar untuk mengingatkan Anda, bahwa putaran roda semuanya berasal dari  proses pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar. bakar.

10

Proses Proses pembak pembakaran aran inilah inilah yang yang kemudi kemudian an akan akan mengge menggerakk rakkan an piston piston untuk bergerak naik turun, lalu gerak naik turun piston turun  piston ini  ini akan diteruskan untuk  memuta memutarr poros poros engkol engkol,, gerak gerak putar putar poros poros engkol engkol ini akan akan diteru diteruska skan n untuk  untuk  memutar roda gila flywheel  gila flywheel . Putaran Putaran roda roda gila gila akan akan diteru diteruska skan n untuk untuk memuta memutarr koplin kopling g kemudi kemudian an dite diteru rusk skan an memu memuta tarr tran transm smis isii ke as kope kopell lalu lalu ke gard gardan an.. Gard Gardan an akan akan meneruskan putaran ini ke as roda dan as roda akan memutar roda, sehingga kendara kendaraan an dapat dapat berjala berjalan. n. !adi dapat dapat Anda Anda ingat ingat kembal kembalii urutan urutan perpin perpindah dahan an tenaga dan putaran dari mesin sampai ke roda, sehingga kendaraan atau mobil dapat berjalan.

3.2.1.

Merubah Arah Pu Putaran Me Mesin

Sebagaimana Sebagaimana Anda Anda ketahui bahwa posisi mesin pada mobil untuk untuk truck  atau khusunya mobil yang menggunakan as kopel, memiliki posisi mesin yang memanjang ke depan. Sehingga arah putaran dari roda gila jelas tidak searah dengan arah putaran roda. "aka gardan inilah yang membuat arah dari putaran mesin menjadi searah dengan arah putaran roda #yaitu maju ke depan$.

Gambar 3.% "erubah putaran mesin

11

3.2.2.

Memerbesar M!men

"omen adalah tenaga putaran dari sebuah benda yang berputar. Putaran  poros engkol mempunyai tenaga atau momen. &enaga dari suatu benda yang  berputar dengan 'epat adalah ke'il, sedangkan tenaga dari benda yang berputar  lambat adalah besar. Seperti kita ketahui bahwa selambat(lambatnya mesin  berputar memiliki ke'epatan minimal %)) rpm. "aksudnya adalah dalam satu menit poros engkol berputar %)) kali. Sedangkan pada ke'epatan tinggi memiliki ke'epatan hingga *+.))) rpm,  berarti poros engkol berputar *+.))) kali dalam * menit. Agar tenaga dari poros engkol ini menjadi besar, maka ke'epatan putaran dari poros engkol ini harus diperlambat. i sinilah gardan memperlambat ke'epatan putaran dari poros engkol tersebut, sehingga tenaga putar atau momen menjadi besar dan mobil dapat  bergerak atau berjalan.

3.2.3.

Membe"a#an Putaran R!"a Saat Be$!# 

Pada saat mobil berbelok, putaran roda bagian dalam 'enderung lebih lambat dari pada putaran roda bagian luar. -al ini dimaksudkan agar mobil dapat  berbelok dengan baik dan tidak slip. !ika kedua roda antara yang kiri dan kanan selalu sama, maka mobil tak akan membelok. i sinilah gardan membuat putaran roda kiri dan kanan tidak sama, sehingga mobil dapat membelok dengan baik.

3.2.%. &!m!nen 'tama Differential 

mumnya differential penggerak utamanya hanya ada dua yaitu  final gear  dan differential gear yang mana nantinya terbagi kembali.

12

Gambar 3./ 0agian utama differential 

a. Final Gear 

 Final gear   terdiri dari drive pinion gear   dan ring gear .  Drive pinion gear  selalu dibuat lebih ke'il daripada ring gear , hal ini untuk memperke'il mereduksi  putaran agar diperoleh momen yang lebih besar, karena momen yang dihasilkan oleh transmisi belum 'ukup mampu untuk menggerakkan kendaraan. 0erdasarkan konstruksinya roda gigi  final gear  dibedakan menjadi  beberapa tipe antara lain1

1.

 Bevel Gear 

Pada konstruksi ini perkaitan drive pinion dengan ring gear  berada di tengah(tengah garis pusat #garis tengah$ ring gear .

Gambar 3.2 Bevel gear

13

2.

 Hypoid Bevel Gear 

Konstruksi model ini perkaitan drive pinion  dengan ring gear   berada di  bawah garis pusat ring gear , sehingga membentuk offset . Kedudukan poros  propeller   bisa diperendah tanpa mengurangi jarak minimum ke tanah. engan rendahnya kedudukan propeller   maka letak transmisi bisa lebih rendah maka titik   berat mobil juga lebih rendah sehingga faktor keamanan lebih terjamin.

Gambar 3. Hypoid bevel gear   Hypoid bevel gear  mempunyai permukaan gigi dengan ke'epatan menggelin'ir yang kuat, perbandingan persinggungan gigi besar dan bekerja sangat halus hanya saja diperlukan oli spesial yang memiliki oil film  yang kuat dan pembuatannya lebih sukar, memerlukan ketelitian yang tinggi. Pelumas yang sesuai untuk roda gigi jenis ini adalah G4(5 berdasarkan AP service classification.

3.

 Spiral Bevel Gear 

Konstruksi model ini drive pinion berbentuk gigi  spiral , perkaitannya dengan ring gear   berada di tengah(tengah garis pusat ring gear . Putarannya halus namun proses pembuatannya memerlukan kepresisian ketelitian yang tinggi.

14

Gambar 3.*) Spiral bevel gear 

4.

 Helical Gear 

Pada model ini drive pinion selalu bersinggungan dengan ring gear   pada lokasi yang sama tanpa ada 'elah antara kedua gigi tersebut. 6leh sebab itu bunyi dan getaran yang timbul sangat ke'il.

Gambar 3.** Helical gear  ari beberapa model di atas yang sering digunakan pada kendaraan  penggerak roda depan adalah model helical gear , sedangkan pada penggerak roda  belakang adalah model hypoid bevel gear . PER(IT'N)AN

Gear Ratio (GR ! "umlah gigi ring gear  "umlah gigi drive pinion

15

*um$ah Putaran Ring Gear.

 Rpm ring gear ! rpm side gear kanan # rpm side gear kiri $  %erbandingan gigi akhir ! putaran propeller shaft  %utaran as roda belakang 

b.  Differential gear  Saat kendaraan membelok, jarak tempuh roda bagian dalam #A$ lebih ke'il

dari jarak tempuh roda bagian luar #0$, dengan demikian roda bagian luar harus  berputar lebih 'epat dari roda bagian dalam. 0ila roda7roda berputar dengan putaran yang sama, maka salah satu ban akan slip, yang menyebabkan ban akan 'epat aus. ntuk mengatasi hal ini diperlukan differential gear  dengan tujuan untuk membedakan putaran roda.

Gambar 3.*+ Differential gear  !arak A 8 !arak 0 9pm roda bagian dalam : 9pm roda bagian luar 

16

Gambar 3.*3 Sistem differential gear  0ila salah satu roda berada pada jalan datar dan yang lainnya pada jalan  bergelombang seperti pada gambar, roda #A$ pada permukaan jalan bergelombang dan roda #0$ pada permukaan jalan datar maka roda #A$ akan berputar lebih 'epat dari pada roda #0$.

Gambar 3.*; Sistem differential gear  salah satu roda pada jalan rusak 

3.2.+. Prinsi Dasar Differential Gear 0ila beban #w$ yang sama diletakkan pada setiap rack , kemudian shackle

ditarik ke atas maka kedua rack   akan terangkat pada jarak yang sama sejauh  shackle ditarik ke atas, selama tahanan pada kedua sisi  pinion sama. 0ila beban yang lebih besar diletakkan pada rack  sebelah kiri dan  shackle  ditarik ke atas seperti pada gambar #b$, pinion akan berputar sepanjang gigi rack  yang mendapat  beban lebih berat disebabkan adanya perbedaan tahanan yang diberikan pada

17

 pinion dan ini mengakibatkan rack  yang mendapat beban lebih ke'il akan terangkat. !arak rack  yang terangkat sebanding dengan jumlah putaran pinion.

Gambar 3.*5 Prinsip dasar differential 

3.3. ,ara &er-a Differential 

 Differential memiliki fungsi sebagai membagi moment roda dan membedakan putaran roda yang mana 'ara kerja dari differential  pada saat melakukan fungsinya sebagai berikut1

3.3.1.

*a$an Lurus

 Drive pinion  memutarkan ring gear& ring gear   memutarkan differential  case& defferential case menggerakan pinion gear   melalui pinion shaft   dan pinion  gear memutarkan side gear  kiri dan kanan dengan rpm yang sama karena tahanan roda kiri dan kanan sama, sehingga menyebabkan putaran roda kiri dan kanan sama #9P" A < 0$.

18

Gambar 3.*% Differensial pada jalan lurus

3.3.2.

Be$!# &anan

 Drive pinion  memutarkan ring gear& ring gear   memutarkan differential  case& differential case menggerakan pinion gear   melalui pinion shaft   dan pinion  gear memutarkan  side gear  kiri mengitari  side gear   kanan karena tahanan roda kanan lebih besar, sehingga menyebabkan putaran roda kiri lebih besar dari roda kanan #9P" A 8 0$.

Gambar 3.*/ Differential pada belok kanan

19

3.3.3. Be$!# &iri

 Drive pinion  memutarkan ring gear& ring gear   memutarkan differential  case& differential case menggerakan pinion gear   melalui pinion shaft   dan pinion  gear   memutarkan side gear   kanan mengitari side gear   kiri karena tahanan roda kiri lebih besar, sehingga menyebabkan putaran roda kanan lebih besar dari roda kiri #9P" A : 0$.

Gambar 3.*2 Differential pada belok kiri

3.3.%. Penguni Differential 

Koefisien gesek roda kiri dan kanan berbeda misal salah satu roda jalan  pada lumpur atau basah maka roda dengan koefisien rendah mulai slip dan roda dengan koefisien besar diam, Akibatnya tetap berhenti dengan salah satu roda  berputar slip.

Gambar 3.* Differential tanpa pengun'i

20

engan terkun'inya salah satu poros aksel dengan rumah differential  maka tidak akan terjadi slip salah satu roda #"en'egah$ slip salah satu roda saat roda kiri dan kanan koefisien geseknya tidak sama Setelah kendaraan sudah keluar dari lumpur pengun'i harus dilepas, jika lupa penggerak aksel bisa pe'ah.

Gambar 3.+) Differential  dengan pengun'i

3.%. &!m!nen/#!m!nen Differential 

i dalam differential terdapat komponen(komponen yang memiliki fungsi masing(masing yang saling berhubungan untuk menghubungkan tenaga dari  propeller shaft menuju roda.

3.%.1.

&!m!nen

Gambar 3.+* Komponen Differential 

21

Keterangan 1 *. Side bearing cap $' il seal 3.  Backlash ad)usting shim ;.  Drive pinion shaft 5.  %inion depth ad)usting shim %.  Drive pinion inner bearing /. *ollapsible spacer 2.  Differential housing  .  Drive pinion outer bearing *). il seal  **. Flange yoke *+. %inion shaft  *3. Side gear +,' Backlash thrust washer   +-' %inion gear +.' Ring gear   +/' 0ock pin *2. Differential case 3.%.2. Fungsi &!m!nen 1. Side bearing cap1 berfungsi sebagai penutup backlash dan ad)usting .

Gambar 3.++ Side bearing cap $'  Backlash bearing 1 berfungsi sebagai tempat duduk bantalan bearing .

Gambar 3.+3 Backlash bearing  3.  1d)usting 1 berfungsi untuk mengatur jarak antara drive pinion dan ring gear .

22

Gambar 3,+; 1d)usting  4.  0ock ad)usting 1 berfungsi pengun'i ad)usting  agar tidak bergerak.

Gambar 3.+5 0ock ad)usting  5.  Flange yoke1 berfungsi untuk memindahkan tenaga putar dari propeller shaft 

ke drive pinion shaft .

Gambar 3.+% Flange yoke 6. il seal dan  shim1 untuk men'egah oli agar oli yang berada di dalam

differential tidak keluar bo'or. Shim berfungsi sebagai perapat oil seal .

23

Gambar 3.+/ il seal dan shim 7. Side bearing 1 berfungsi untuk merperlan'ar memperlembut putaran.

Gambar 3.+2 Side bearing  .  Drive pinion shaft 1 sebagai poros berputar dan meneruskan tenaga putar dari

 propeller shaft  yang selanjutnya dipindahkan ke ring gear .

Gambar 3.+ Drive pinion shaft  0. *ollabsible1 berfungsi untuk menjaga kedudukan front  dan rear .

24

Gambar 3.3) *ollasible 1. Ring gear 1 sebagai penerus putaran dari drive gear ke pinion dan side gear .

Gambar 3.3* Ring Gear  11.  %inion shaft 1 berfungsi sebagai tempat dudukan pinion gear .

Gambar 3.3+ %inion Shaft  12. %inion gear  dan 2hurs washer 1  %inion gear   berfungsi membedakan putaran

 side gear   kiri dan kanan saat kendaraan berbelok dan thurs washer   berfungsi sebagai 'elah oli.

25

Gambar 3.33 %inion gear  dan 2hurs washer  13. Side gear 1 berfungsi menerus putaran dari pinion gear  ke a3le shaft .

Gambar 3.3; Side gear  1%. Differential case1 berfungsi untuk meneruskan tenaga putaran dari ring gear 

menuju differential pinion shaft  dan sebagai dudukan  side gear  dan differential pinion shaft'

Gambar 3.35 Differential case 1+. Differential housing 1 berfungsi sebagai rumah semua komponen differential .

26

Gambar 3.3% Differential housing 

3.+.

*enis/-enis Differential 

 Differential umumnya di bagi menjadi ; jenis sesuai dengan fungsinya masing(masing yang akan di jelaskan sebagai berikut1

3.5.1.

Standard Differential 

!enis differential  ini adalah yang paling umum di gunakan pada kendaraan roda ; karena bentuknya yang simpel dan kuat.

Gambar 3.3/ Standard differential  

Komponen standard differential  adalah1 a. Differential !a"e  Differential case assembly merupakan tempat komponen(komponen dari differential group' Bevel ring gear  di baut dengan case assembly' *ase assembly akan

27

memutarkan spider shaft   dan pinion gear   yang bersilangan dengan side gear   untuk  memutarkan final drive sun shaft'

#. $inion Gear 

 %inion gear  atau  spider gear  bergerak berotasi dan bere=olusi mengikuti  putaran spider shaft  dan memindahkan tenaga dari differential case ke side gear  dan kemudian ke sun shaft' %inion gear   akan berputar pada sumbunya hanya pada saat  berbelok atau slip, sehingga putaran roda kiri dan kanan akan berbeda.

3.5.2.

%o&S$'% Differential 

Pada 4o5S%64 differential& spider shaft langsung terhubung dengan )aw clutch yang displine dengan  side gear' Saat bergerak lurus,  )aw clutch akan engage dan  spider shaft tengah memutar a3el  dengan ke'epatan yang sama. 0ila putaran salah satu roda melebihi putaran penggerak atau over run,  4o5 S%64 differential  akan memutuskan hubungan dengan roda yang berputar lebih 'epat tadi dengan 'ara memisah kan spider shaft  dari )aw clutch. 9oda yang berputar lebih 'epat tadi akan bebas. Semua torsi dan ke'epatan akan dikirimkan ke roda yang  putarannya lebih lambat.

28

Gambar 3.32 4o5S%64 differential 

3.5.3.

(i)ited Slip Differential 

 0imited slip differential diran'ang untuk memungkinkan tenaga disalurkan dengan sama pada kedua roda sampai kondisi pijakan menyebabkan =ariasi 'engkraman antara roda kiri dan kanan. Pada differential  jenis ini terdapat dua multidisc clutch. Setiap clutch menghubungkan side gear  dengan rotating housing . Kedua roda akan digerakkan dengan torsi dan ke'epatan yang sama saat  bergerak lurus bila kondisi pijakan kedua roda 'ukup bagus. Pada  standard  differential , bila engine di angkat dan salah satu roda di rem, roda lainnya akan  berputar lebih 'epat. Pada limited slip differential ,  clutch  membuatnya lebih sulit terjadi karena faktor yang meningkat se'ara proporsional terhadap torsi  input . >fek   pengun'ian terjadi karena adanya gesekan internal pada gaya pemisahan dalam differential akan menekan clutch pack . ni mengakibatkan torsi pada roda yang  berputar 'epat akan disalurkan ke roda dengan kondisi pijakan yang bagus.

Gambar 3.3 0imited slip differential 

3.5.4.

Differential (oc*  

29

 Differential lock   umumnya digunakan pada motor   grader . Differential  jenis ini dapat diaktifkan dan dikun'i menggunakan differential switch pada kabin operator. 0ila operator mengingin kan machine bergerak lurus maka differential   harus di kun'i. -al ini mengakibatkan semua torsi dipindahkan ke empat roda tandem  pada semua kondisi pijakan. ntuk mengurangi radius belok machine dan untuk  mengurangi keausan pada ban maka differential lock  harus dimatikan.  Differential   untuk motor grader   memiliki clutch  antara side gear   kiri dan differential housing . Saat differential   terkun'i, solenoid   akan mengalirkan oli ke  belakang piston untuk engage clutch sehingga side gear  kiri akan berputar dengan ke'epatan yang sama dengan rotating housing .  %inion gear  tidak akan berputar pada porosnya sebab  spider shaft  dan side  gear   berputar dengan ke'epatan yang sama. %inion gear   akan menahan side gear  satunya. Kedua a3le shaft #kiri dan kanan$ kemudian akan berputar dengan ke'epatan yang sama dengan rotating housing . 0ila differential switch dimatikan,  solenoid   akan menutup aliran oli menuju clutch pack   sehingga kedua  side gear  akan berputar bebas.  Differential lock  mendorong salah satu dari side gear  agar ber putar bersama rotating housing. ni mengakibatkan differential  bekerja seperti  solid a3le dan memindahkan semua torsi ke kedua roda #kiri dan kanan$. -al ini menyebabkan kedua roda berputar dengan ke'epatan yang sama, tanpa terpengaruh kondisi pijakan.

30

Gambar 3.;) Differential lock 

3.. Bentu# +,el Ho-"e

ari bentuk rumah penggerak a3el dapat dibedakan menjadi tiga ma'am sesuai dengan kebutuhan kendaraan yang menggunakannya1

3.6.1.

+,el Bano

9umah bantalan lebih kuat menahan gaya ke samping aksial roda korona kurang kuat, biasa digunakan pada kendaraan sedan, Station dan "eep.

31

Gambar 3.;* 13el ban)o

3..2.

 +,el Spicer 

9umah bantalan lebih kuat menahan gaya ke samping aksial roda korona  jenis ini sering digunakan pada )eep dan truck .

Gambar 3.;+ 13el spicer 

3..3.

 +,el /r-)pet 

9umah bantalan merupakan satu kesatuan yang kokoh dengan rumah aksel, jenis ini paling kuat menahan gaya ke samping aksial roda korona biasanya digunakan pada jenis kendaraaan berat !arang lagi digunakan pada kendaraan, karena1 a. Konstruksi rumit.  b. Penyetelan sulit. '. -arga mahal.

32

Gambar 3.;3 13el trumpet 

3.. &euntungan "an &erugian Differential 

Se'ara umum mobil menggunakan + penggerak roda yaitu mobil  penggerak roda belakang dan mobil penggerak roda depan, setiap jenis penggerak   pasti memiliki keuntungan dan kerugian tersendiri sebagai berikut1

3..1.

M!bi$ Mengguna#an Penggera# Dean

Penggerak jenis ini umumnya banyak digunakan pada kendaraan yang  bertenaga lebih ke'il dari +)) hp. Karena pada ke'epatan tinggi, pengendalian  pada kendaraan penggerak roda depan sangat beresiko. !adi untuk jenis ini lebih 'o'ok digunakan untuk mobil keluarga yang hanya digunakan untuk jalan kota.

a. &euntungan *. Penyaluran tenaga lebih efisien, sehingga lamu mobil lebih gesit dan

responsive' -al ini di karenakan as roda langsung terhubung dengan transmisi tanpa harus melalui  propeller shaft dan differential' selain itu, traksi yang didapat lebih besar karena beban kendaraan sepenuhnya didepan. +. 4ebih irit, karena mesin tak perlu kehilangan  power sebelum sampai pada roda. -al ini karena tenaga langsung disalurkan dari  gear bo3 menggunakan drive shaft yang lebih pendek.

33

3. Posisi mesin yang searah dengan roda lebih meringankan beban kendaraan sehigga tenaga lebih efisien. ;. Pengendalian kendaraan bisa lebih lin'ah, karena body mobil lebih pendek  # ground clearance$.

b.

&erugian

*. &ata letak mesin lebih rumit dan ruang perbaikan engine lebih sempit karena engine yang berbentuk menyamping. +. Sistem kemudi dan  shaft transfer   menjadi satu sehingga pekerjaan menjadi lebih berat karena di perlukan penangan ekstra untuk memperbaikinya. 3. -arus lebih berhati(hati pada saat melewati jalanan yang buruk karena seluruh berat kendaraan berada di depan sehingga lebih mudah terjadi kerusakan pada tie rod& ball )oint dan bearing roda depan. ;. 9oda depan lebih 'epat aus karena menangani dua fungsi sekaligus yaitu  penggerak dan pengendali.

3..2.

M!bi$ Mengguna#an Penggera# R!"a Be$a#ang

Penggerak belakang 'ukup baik digunakan di segala medan, karena  penggerak jenis ini memang diran'ang untuk beban berat karena tenaga yang dihasilkan adalah tenaga dorong bukan tenaga tarik.

a. &euntungan *. 9uang mesin lebih longgar, karena mesin terpasang searah dengan body

mobil, hal ini mempermudah dalam perawatan. +. &eaga yang didapat dari roda adalah dorongan, jadi lebih kuat terutama untuk  membawa beban berat.

34

3. Sistem mekanis kemudi dan roda lebih awet karena beban yang ditanggung roda depan lebih sedikit. ;. 4ebih mudah saat parker karena sumbu putar setir bisa lebih panjang.

b. &erugian

*. Akselerasi kalah dengan mobil bepenggerak roda depan. +. "esin lebih banyak kehilangan tenaga, karena harus melalui beberapa mekanisme sebelum menggerakan roda, hal ini bisa membuat mobil lebih  boros. 3. Kebanyakan mobil penggerak belakang memiliki bentuk lebih tinggi dan

4.

 bongsor, sehingga kalah sporty dengan mobil penggerak depan. 0anyak hal yang harus di perhatikan dalam perawatan karena banyaknya komponen yang dimiliki penggerak belakang.