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$.
Gambar 3.% "erubah putaran mesin
11
3.2.2.
Memerbesar M!men
"omen adalah tenaga putaran dari sebuah benda yang berputar. Putaran poros engkol mempunyai tenaga atau momen. &enaga dari suatu benda yang berputar dengan 'epat adalah ke'il, sedangkan tenaga dari benda yang berputar lambat adalah besar. Seperti kita ketahui bahwa selambat(lambatnya mesin berputar memiliki ke'epatan minimal %)) rpm. "aksudnya adalah dalam satu menit poros engkol berputar %)) kali. Sedangkan pada ke'epatan tinggi memiliki ke'epatan hingga *+.))) rpm, berarti poros engkol berputar *+.))) kali dalam * menit. Agar tenaga dari poros engkol ini menjadi besar, maka ke'epatan putaran dari poros engkol ini harus diperlambat. i sinilah gardan memperlambat ke'epatan putaran dari poros engkol tersebut, sehingga tenaga putar atau momen menjadi besar dan mobil dapat bergerak atau berjalan.
3.2.3.
Membe"a#an Putaran R!"a Saat Be$!#
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$.
Gambar 3.*2 Differential pada belok kiri
3.3.%. Penguni Differential
Koefisien gesek roda kiri dan kanan berbeda misal salah satu roda jalan pada lumpur atau basah maka roda dengan koefisien rendah mulai slip dan roda dengan koefisien besar diam, Akibatnya tetap berhenti dengan salah satu roda berputar slip.
Gambar 3.* Differential tanpa pengun'i
20
engan terkun'inya salah satu poros aksel dengan rumah differential maka tidak akan terjadi slip salah satu roda #"en'egah$ 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$. -al ini menyebabkan kedua roda berputar dengan ke'epatan yang sama, tanpa terpengaruh kondisi pijakan.
30
Gambar 3.;) Differential lock
3.. Bentu# +,el Ho-"e
ari bentuk rumah penggerak a3el dapat dibedakan menjadi tiga ma'am sesuai dengan kebutuhan kendaraan yang menggunakannya1
3.6.1.
+,el Bano
9umah bantalan lebih kuat menahan gaya ke samping aksial roda korona kurang kuat, biasa digunakan pada kendaraan sedan, Station dan "eep.
31
Gambar 3.;* 13el ban)o
3..2.
+,el Spicer
9umah bantalan lebih kuat menahan gaya ke samping aksial roda korona jenis ini sering digunakan pada )eep dan truck .
Gambar 3.;+ 13el spicer
3..3.
+,el /r-)pet
9umah bantalan merupakan satu kesatuan yang kokoh dengan rumah aksel, jenis ini paling kuat menahan gaya ke samping aksial roda korona biasanya digunakan pada jenis kendaraaan berat !arang lagi digunakan pada kendaraan, karena1 a. Konstruksi rumit. b. Penyetelan sulit. '. -arga mahal.
32
Gambar 3.;3 13el trumpet
3.. &euntungan "an &erugian Differential
Se'ara umum mobil menggunakan + penggerak roda yaitu mobil penggerak roda belakang dan mobil penggerak roda depan, setiap jenis penggerak pasti memiliki keuntungan dan kerugian tersendiri sebagai berikut1
3..1.
M!bi$ Mengguna#an Penggera# Dean
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.