SISTEM DIFFERENTIAL / GARDAN
SISTEM DIFFERENTIAL / GARDAN
FUNGSI DIFFERENTIAL. 1. Menyesuaikan putaran roda kiri dan kanan ( roda penggerak) pada saat membelok atau beban roda kiri dan kanan tidak sama (misal salah satu roda dijalan lumpur). Hal itu dimaksudkan agar mobil dapat membelok dengan baik tanpa membuat kedua ban menjadi slip atau tergelincir. 2. Mereduksi kecepatan yang diterima dari propeller shaft untuk menghasilkan monen yg besar 3. Merubah arah putaran dari propeler shaft 90 derajat, selanjutnya putaran ini diteruskan ke roda-roda belakang melalui rear axle shaft secara terpisah. Untuk merubah arah putaran ini diperlukan perkaitan gigi-gigi (seperti gambar perkaitan gigi diatas). Namun yang umum dipakai adalah perkaitan gigi hypoid. Differential terbagi menjadi 2 bagian utama :
1. Final Gear. Yang terdiri dari drive pinion dan ring gear, dan berfungsi untuk memperbesar momen dan mengubah arah putaran sebesar 90°. 2. Differential Gear. Yang terdiri dari side gear, dan berfungsi untuk membedakan kecepatan putar roda kiri dan kanan saat membelok.
A. FINAL GEAR Dewasa ini final gear terdiri dari 2 tipe :
1. Hypoid bevel gear.
Tipe ini digunakan pada kendaraan penggerak roda belakang, dimana drive pinion terpasang offset dengan garis tengah ring gear. Keuntungannya bunyi lebih halus.
2. Helical Gear
Tipe ini digunakan pada kendaraan penggerak roda depan. Mempunyai keuntungan bunyi dan getaran lebih kecil dan momen dapat dipindahkan dengan lembut.
B. DIFFERENTIAL GEAR
Saat kendaraan membelok, jarak tempuh roda bagian dalam (A) lebih kecil dari jarak tempuh roda bagian luar (B), dengan demikian roda bagian luar harus berputar lebih cepat dari roda bagian dalam. Bila roda – roda berputar dengan putaran yang sama, maka salah satu ban akan slip, yang menyebabkan ban akan cepat aus. Untuk mengatasi hal ini diperlukan differential gear dengan tujuan untuk membedakan putaran roda.
Jarak A > Jarak B Rpm roda bagian dalam < Rpm roda bagian luar
1. Prinsip dasar differential gear
Bila kedua rak diberi beban yang sama, maka ketika shackle ditarik ke atas akan menyebabkan kedua rak terangkat pada jarak yang sama karena tahanan sama dan pinion gear tidak berputar.
Tetapi bila beban yang lebih besar diletakkan pada rak sebelah kanan dan shackle ditarik ke atas, maka pinion gear akan berputar sepanjang gerigi rak yang mendapat beban lebih berat disebabkan adanya perbedaan tahanan. Dan ini mengakibatkan rak yang mendapat beban lebih kecil akan terangkat.
2. Kontruksi Differential
Keterangan : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Mur. Penghubung poros. Sil poros pinion. Bantalan poros pinion. Rumah penggerak aksel. Tutup bantalan. Pipa pembatas. Poros pinion. Bantalan rumah differential.
10. Rumah differential. 11. Roda gigi korona. 12. Poros roda gigi pinion. 13. Roda gigi samping. 14. Bantalan poros pinion. 15. Roda gigi pinion. 16. Gasket. 17. Ring roda gigi samping. 18. Ring roda gigi pinion.
Fungsi Bagian-bagian differential ;
Nut & Washer berfungsi untuk mengikat companion flange terhadap drive pinion, Companion Flange berfungsi untuk memindahkan tenaga putar propeller shaft ke drive pinion. Oil Seal berfungsi untuk mencegah kebocoran oli dari differential Oil slinger berfungsi untuk membantu oil seal dalam mencegah kebocoran oli dari differential Drive Pinion bearing berfungsi sebagai tempat kedudukan drive pinion shaft terhadaP differential carrier sehingga dapat berputar bebas. Spacer berfungsi untuk menentukan tempat kedudukan drive pinion bearing didalam differential carrier. Lock pin & bolt berfungsi untuk mengunci adjusting nut agar tidak bergerak (berubah-ubah) Bearing Cup & Bolt berfungsi sebagai penutup bearing yang terdapat pada differential case terhadap differential carrier Adjusting Nut & Bearing cup berfungsi sebagai tempat kedudukan bearing dan untuk menyetel besar kecilnya backlash antara ring gear dengan drive pinion gear Differential Case berfungsi untuk merubah arah putaran propeller shaft 90 derajat yang selanjutnya diteruskan ke poros roda belakang, disamping itu juga berfungsi untuk membedakan putaran roda kiri dan roda kanan pada saat diperlukan. Drive Pinion Gear berfungsi untuk meneruskan tenaga putar dari propeller shaft yang selanjutnya dipindahkan ke ring gear Differential Carrier berfungsi sebagai tempat kedudukan semua komponen differential. Differential Carrier ini dipasangkan pada rear axel housing oleh beberapa baut. Side Gear berfungsi menghubungkan daya dari drive pinion ke dengan gear, terus ke differential pinion, terus ke axel shaft roda belakang. Ring Gear berfungsi untuk meneruskan daya dari propeller shaft diperkecil sesuai tenaga yang diteruskan drive pinion ke ring gear. Ring Gear berhuburgan dengan drive pinion.
3. Cara Kerja Differential
a.) Jalan Lurus
Drive pinion memutarkan ring gear, ring gear memutarkan differential case, defferential case menggerakan pinion gear melalui pinion shaft dan pinion gear memutarkan si de gear kiri dan kanan dengan rpm yang sama karena ta hanan roda kiri dan kanan sama, sehingg a menyebabkan putaran roda kiri dan kanan sama. ( RPM A = B ).
b.) Belok Kanan
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. ( RPM A > B ).
c.) Belok Kiri
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. ( RPM A < B ).
d.) Salah satu roda masuk Lumpur Saat salah satu roda masuk Lumpur, maka roda yang masuk Lumpur tersebut mempunyai tahanan yang besar, dan menyebabkan sulitnya mengeluarkan roda dari Lumpur.
C. BENTUK RUMAH AXLE Dari bentuk rumah penggerak aksel dapat dibedakan tiga macam :
1. Aksel Banjo.
Rumah bantalan lebih kuat menahan gaya ke samping / aksial roda korona kurang kuat, biasa digunakan pada kendaraan sedan, station dan jeep.
2. Aksel Spicer
Rumah bantalan lebih kuat menahan gaya ke samping / aksial roda korona jenis ini sering digunakan pada kendaraan sedan, station dan jeep.
3. Aksel terompet
Rumah bantalan merupakan satu kesatuan yang kokoh dengan rumah aksel, jenis ini paling kuat menahan gaya ke samping / aksial roda korona biasanya digunakan pada jenis kendaraan berat.
Jarang lagi digunakan pada kendaraan, karena : 1. Konstruksi rumit. 2. Penyetel sulit. 3. Harga mahal.
D. PENGUNCI DIFFERENTIAL Fungsi
Koefisien gesek roda kiri dan kanan berbeda misal salah satu roda jalan pada Lumpur atau basah maka roda dengan koefisien rendah mulai selip dan roda dengan koefisien besar diam, akibatnya tetap berhenti dengan salah satu roda berputar / slip.
Dengan terkuncinya salah satu poros aksel dengan r umah differential maka tidak akan terjadi slip salah satu roda (mencegah) slip salah satu roda saat roda kiri dan kanan koefisien geseknya tidak sama. Setelah kendaraan sudah keluar dari Lumpur pengunci harus dilepas, jika lupa penggerak akse l bias pecah.
Sistem penggerak pengunci dan cara kerja 1. Penggerak mekanis
Cara Kerja : 1.
Saat pengunci bebas diferensial bekerja seperti biasa
2.
Roda slip, lengan pengunci ( 4 ) ditarik ke kiri
3.
Pengunci ( 2 ) bergerak ke kanan dan menghubung ke rumah diferensial ( 3 )
4.
Putaran poros penggerak ( 1 ) terhubung dengan rumah
5. diferensial ( 3 ) oleh pengunci ( 2 ), ( gigi penyesuai tidak dapat berputar pada porosnya )
Poros Penggerak 6. diferensial( n1=n3 )
kanan dan kiri berputar bersama - sama dengan rumah
7. Untuk melepas lengan didorong ke kanan maka pengunci akan bergerak ke kiri melepas hubungan
Penggunaan : Biasanya pada kendaraan jeep dan truk lama
2) Penggerak Listrik / Solenoid
Cara kerja : 1.
Kunci kontak (2) menghubung
2.
Bila roda slip sakelar pengunci (3) ditarik
3.
Arus dari baterai mengalir kelampu kontrol (4) dan ke solenoid (5)
4.
Lampu kontrol (4) menyala dan timbul magnit pada solenoid (5)
5. Lampu pengunci (6) tertarik dan pngunci bergerak kekiri menghubung ke rumah diferensial 6. Poros penggerak berhubungan dengan rumah diferensial oleh pengunci (diferensial terkunci, putaran poros penggerak kanan dan kiri berputar bersama-sama dengan rumah diferensial)
7. Sakelar pengunci (3) ditekan, tidak ada arus ke solenoid kemagnetannya hilang dan lampu kontrol mati 8. Pegas mendorong lengan pengunci dan pengunci bergerak ke kanan melepas hubungan antara rumah diferensial dengan poros penggerak Penggunaan : Sering digunakan pada sedan
3) Penggerak Vakum
Cara kerja : 1.
Bila roda slip sakelar vakum ( 3 ) ditarik
2.
Ruangan sebelah kanan membran (4) berhubungan dengan tangki vakum ( 3 )
3.
Membran bergerak ke kanan
4. Dengan pengunci ( 5 ) tertarik ke kanan dan pengunci bergerak ke kiri menghubungkan ke rumah diferensial 5. Poros penggerak berhubungan dengan penggerak kanan oleh pengunci ( diferensial terkunci, putaran poros penggerak kanan dan kiri berputar bersama-sama dengan rumah diferensial ) 6. Sakelar vakum ( 3 ) ditekan, tidak ada hubungan antara membran vakum dengan tangki vakum dan ruang kanan membran berhubungan dengan udara luar 7. Pegas mendorong ke kiri, pengunci bergerak ke kanan melepas hubungan antara rumah diferensial dengan poros penggerak. 8.
Penggunaan
Sistem ini juga dilengkapi dengan lampu kontrol
:
Jenis ini hanya digunakan pada sedan atau mobil dengan motor bensin
4) Penggerak Udara Tekan
Cara kerja : 1.
Roda slip, sakelar udara tekan ( 3 ) ditarik
2. Saluran tangki berhubungan dengan saluran boster tek an udara mengalir dari tangki ke ruangan 3.
sebelah kiri torak
4. Torak bergerak ke kanan mendorong lengan pengunci (5) pengunci bergerak ke kiri menghubung kerumah diferensial 5. Diferensial terkunci, sama dengan rumah diferensial
poros penggerak kanan dan kiri berputar bersama –
6. Sakelar udara ditekan, slang dari tangki tidak ada h ubungan dengan boster tekan dan slang boster tekan berhubungan dengan udara luar 7. Pegas mendorong torak ke kiri dan pengunci hubungan antara rumah diferensial dengan poros penggerak 8.
Pada waktu pengunci bekerja ada lampu kontrol yang menyala
Penggunaan
: Digunakan pada truk dan bus yang menggunakan sistem rem angin
E. PERHITUNGAN 1. Gear Ratio. GR =
bergerak ke kanan melepas
jumlah gigi ring gear
Jumlah gigi drive pinion 2. Jumlah putaran ring gear. RPM Ring Gear = rpm side gear kanan + rpm side gear kiri 2 1. MENDIAGNOSA DAN PEMERIKSAAN SERTA PENYEBAB KERUSAKAN Adapun pemeriksaan yang harus dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Pada waktu mobil mulai berjalan, jika sudah te rdengar suara gemuruh dan ribut dan suara tersebut hilang setelah mobil bertambah kecepatannya, maka hal tersebut mungkin disebabkan oleh penyetelan gigi-gigi pinion dan side gearnya yang kurang tepat 2. Pada suhu udara yang sangat dingin, misalnya pagi hari di daerah pegunungan. Dari arah. Differential terdengar suara gemuruh pada saat mobil berjalan, hal ini mungkin disebabkan karena minyak pelumasnya mengental/membeku. Maka ganti minyak pelumas tersebut dengan minyak pelumas yang lebih bermutu dan cocok kententuannya. Jika masih terdengar suara, gemuruh. Maka mungkin disebabkan oleh gigi pinion dan side gear yang telah aus. 3. Pada saat mobil menikung timbul suara dari unit differential. Hal ini disebabkan oleh roda gigi planet, poros planet, cincin tembaga dari roda gigi atau mungkin saja sudah aus.
PENYEBAB KERUSAKAN. 1. Minyak Pelumas. Telah dikatakan bahwa didalam Differential (gardan) terdapat bagian bagian yang bergerak, seperti misalnya roda gigi ring, roda gigi pinion, bantalan dan sebagainya.
Pelumas dimaksudkan untuk menghindari hubungan/kontak langsung dari dua bagian yang bergerak atau bergeseran. Apabila diantara roda gigi dan bantalan ini tidak diberi minyak, maka sebagai akibatnya akan timbul gesekan yang besar. Hal ini menjadi sebab timbulnya keausan dan panas yang tinggi, sehingga menimbulkan gangguan dan kerusakan pada gardan. Sistem pelumasan direncanakan untuk mengatur proses pelumasan pada gardan dan juga penggantian setiap 20.0O0 KM. Selain itu juga minyak pelumas melakukan fungsi lainnya yaitu : a. Membatasi panas yang timbul dengan mengusahakan gesekan sekecil mungkin
b. Mengambil panas dari bagian-bagian mesin yang dilaluinya. c. Mengurangi gesekan dan keausan dengan membentuk lapisan tipis (film) untuk mencegah gesekan langsung antara metal metal tesebut. Menambah kerapatan antara gigi-glgi. e. Mengeluarkan kotoran-kotoran. f. Menghindarkan debu dan sekaligus mencegah terjadinya korosi pada bagian-bagian tsb. Oli roda gigi (gear oil) adalah untuk melumasi differential dan stering gear.
Syarat-syarat oli roda gigi
Gesekan disertai tenaga interaksi fisik antara obyek dan gesekan selalu mengakibatkan keausan. Permukaan roda gigi adalah subyek gesekan akibat slip dan gesekan akibat putaran. Besarnya beban permukaan gigi, permukaan yang kasar, dan kecepatan meluncur menghasilkan gesekan yang besar dan bertambah panas yang ditimbulkan.
Untuk alasan tersebut, oli roda gigi diperlukan dengan memenuhi kriteria berikut ini : 1. Kekentalannya sesuai Pada umumnya, oli roda gigi yang mempunyai tingkat kekentalan yang tinggi sangat efektif untuk mencegah kerusakan pada roda gigi dan bantalan bunyi dan kebocoran oli. Bagaimanapun kekentalan mempunyai efek pada saat start mesin, dan feeling perpindahan tuas transmisi manual saat temperatur masih rendah. Oleh sebab itu harus digunakan oli roda gigi yang mempunyai kekentalan yang sesuai. Kekentalan oli cendrung bertambah saat ternperatur menurun dan kemudian sifat fluidanya menjadi lemah. Oli yang kekentalannya hanya berubah sedikit bila terjadi perubahan temperatur yang sangat dipedukan.
2. Mempunyai kemampuan memikul beban. Saat gigi berhubungan antara satu dengan yang lainnya tekanan dan beban goncangan yang timbul besar.
Jadi fungsi utama roda gigi yang sangat penting adalah untuk menolong menggantikan tersebut saat roda gigi bersinggungan dan mencegah panas dari pemakaian roda gigi dan bantalan, kemampuan oli untuk dapat melakukan ini disebut "kemampuan memikul beban".
3. Tahan terhadap panas dan oksidasi. Saat oli roda gigi memburuk karena panas atau oksidasi, kotoran akan membentuk kadar asam, menyebabkan perubahan kekentalan (oli manjadi kental). Endapan kotoran menyebabkan tidak sempurnanya pelumasan pada bantalan, dan endapan yang mengeras dapat merusak komponen karena persinggungan degan permukaan gigi atau bantalan. Naiknya keketalan disebabkan oleh kotoran sehingga kemampuan pendinginannya berkurang dan tahanannya bertambah. Selain itu kadar asam yang dibentuk menyebabkan timbulnya karat (korosi). Untuk mengatasi hal ini diperlukan oli pelumas gigi yang baik, stabil terhadap panas dan oksidasi.
Type oli roda gigi. Oli roda gigi diklasifikasikan khusus untuk kekentalan dan kemampuan dalam menahan beban. Seperti oli mesin, oli roda gigi juga diklasifikasikan dalam kekentalan SAE (Society Automotive Engine) dan kualitas API ( American Petrolium lnstitute).
Macam-macam suara yang diketahui timbul dari gardan merupakan tanda kerusakan : 1.
Suara berisik
Suara ini dikarenakan kesalahan penyetelan roda gigi pinion atau roida gigi ring. Penyetelan yang salah akan menyebabkan companion flange dengan roda gigi tidak normal sehingga keausan roda gigi akan cepat. lebih-lebih jika menyebabkan kerusakan gardan. Limit spesifikasi backlash (celah bebas) antara roda gigi-pinion dan roda gigi ring adalah 0,13 2. Suara pada waktu percepatan. Suara ini dikarenakan kontak yang terlalu kuat pada ujung gigi yang satu dengan yang lain. Suara tersebut sangat jelas pada bagian bawah kendaraan.
Berikut adalah tabel gejala kerusakan dan penyebabnya :
