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. Mur.                                                       10. Rumah differential.

2. Penghubung poros.                                   11. Roda gigi korona.

3. Sil poros pinion.                                       12. Poros roda gigi pinion.

4. Bantalan poros pinion.                              13. Roda gigi samping.

5. Rumah penggerak aksel.                           14. Bantalan poros pinion.

6. Tutup bantalan.                                        15. Roda gigi pinion.

7. Pipa pembatas.                                        16. Gasket.

8. Poros pinion.                                           17. Ring roda gigi samping.

9. Bantalan rumah differential.                      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 side gear kiri dan kanan dengan rpm yang sama karena tahanan roda kiri dan kanan sama, sehingga 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 rumah 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 aksel 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 )
6. Poros Penggerak kanan dan kiri berputar bersama  -  sama dengan rumah diferensial( n1=n3 )
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. Sistem ini juga dilengkapi dengan lampu kontrol

Penggunaan    :    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 tekan 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, poros penggerak kanan dan kiri berputar bersama – sama dengan rumah diferensial
6. Sakelar udara ditekan, slang dari tangki tidak ada hubungan dengan boster tekan dan slang boster tekan berhubungan dengan udara luar
7. Pegas mendorong torak ke kiri dan pengunci bergerak ke kanan melepas 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 =       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 terdengar 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 :