BAB II LANDASAN TEORI
D. Cara Kerja Torque Converter
1. Power transmission / pemindahan tenaga
Pompa impeller digerakkan oleh poros engkol, minyak yamg berada di dalamnya akan berputar bersama dengan arah yang sama. Kecepatan pompa impeller ditambah gaya sentrifugal akan menyebabkan minyak mulai mengalir keluar dari bagian tengah pompa impeller ke permukaan vane. Apabila kecepatan pompa impeller ditambah, minyak akan dipaksa keluar dari pompa impeller. Minyak akan membentur vane pada turbine runner dan selanjutnya turbine runner mulai berputar dengan arah yang sama seperti pompa impeller.
Gambar 6. Prinsip pemindahan tenaga (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 20)
Setelah minyak menghamburkan energi ke vane pada turbine runner, ia akan mengalir ke dalam ke dalam di sepanjang vane pada turbine runner.
Pemukaan bagian dalam kurva runner mengarahkan minyak kembali ke pompa impeller dan siklus akan dimulai kembali. Seperti disebutkan diatas pemindahan momen dipengaruhi siklus minyak melalui pump impeller dan turbine runner.
2. Prinsip Melipat Gandakan Momen
Pada bab yang lalu , pemindahan momen pada kopling fluida dijelaskan dengan dua buah kipas listrik sebagai contoh. Dikatakan bahwa kopling yang terdiri dari dua buah kipas angin listrik dapat memindahkan tenaga tetapi tidak dapat memperbesar tenaga. Akan tetapi, bila pada dua buah kipas ini ditambahkan air duct, udara akan mengalir ke kipas B (kipas yang digerakkan ) dan kembali ke kipas A ( kipas penggerak ) dari belakang melalui air duct, seperti digambarkan di bawah. Ini akan
mengintensifkan aliran udara yang di hembuskan oleh kipas angin A karena energi yang tertinggal di udara setelah melalui kipas B akan membantu putaran kipas A. Dalam sebuah torque converter, stator berfungsi sebagai air duct.
Gambar 7. Prinsip melipat gandakan momen (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 21)
Melipatgandakan momen oleh torque converter dipengaruhi oleh pengaliran minyak kembali ke pompa impeller dengan adanya stator vane, setelah melalui turbine runner. Dengan kata lain, pompa impeller diputarkan oleh momen dari mesin dan diperbesar momen oleh adanya aliran minyak balik dari turbine runner.
Gambar 8. Cara melipatgandakan momen (Sumber: www.Autoshop101.Com/Forms/AT21.Pdf) 3. One Way Clucth
a. Cara kerja one way clucth
Pada saat outer race akan berputar searah dengan tanda panah A seperti terlihat pada gambar di bawah, ia akan mendorong bagian atas sprag. Karena jarak l lebih pendek maka, outer race akan berputar.
Gambar 9. Cara kerja kopling satu arah (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 21)
Akan tetapi bila outer race akan berputar pada arah yang sebaliknya B sprag tidak dapat miring karena jarak l2 lebih besar dari
pada jarak l. akibatnya, sprag berfungsi sebagai baji yang mengunci outer race mencegahnya berputar.
Gambar 10. Cara kerja kopling satu arah berlawanan arah (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 21) b. Fungsi one way clutch
1) Pada saat aliran vortex besar
Jumlah minyak memasuki stator tergantung pada perbedaan kecepatan putar dari pompa impeller dan turbine runner. Jika perbedaan ini besar, kecepatan minyak yang bersikulasi ( vortex flow ) melalui turbine runner dan impeller pump tinggi. Jadi, minyak mengalir dari turbine ke stator dengan arah yang menahan putaran pompa impeller seperti digambarkan di bawah ini.
Gambar 11. Pada saat aliran vortex besar (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 22)
Disini minyak membentur permukaan bagian depan stator vane, menyebabkan stator berputar dengan arah yang berlawanan dengan arah putaran putaran pompa impeller. Karena stator terkunci one way clutch, ia tidak berputar tetapi vane-nya menyebabkan arah aliran minyak berubah ke arah yang akan membantu putaran pompa impeller.
2) Bila vortex flow kecil
Bila kecepatan putaran turbine runner mendekati kecepatan pompa impeller, maka kecepatan minyak ( rotary flow ) yang berputar dengan turbine runner pada arah yang sama akan bertambah.
Gambar 12. Pada saat aliran vortex kecil (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 23)
Dalam hal lain, kecepatan minyak ( vortex flow ) yang bersikulasi pada turbine runner dan pompa impeller berkurang. Oleh karena itu, arah aliran minyak dari turbin ke stator sama seperti arah putaran pompa impeller. Karena pada saat ini minyak membentur permukaan bagian belakang stator vane, maka stator vane akan menghalangi aliran minyak. Dalam hal ini, one way clutch akan membisakan stator berputar dengan pompa impeller, jadi memungkinkan minyak untuk kembali ke pompa impeller.
Seperti diterangkan diatas, stator berputar searah dengan putaran pompa impeller pada saat putaran turbine runner sebanding dengan kecepatan putar pompa impeller. Ini disebut dengan clutch point atau coupling point. Setelah clutch point tercapai, maka peningkatan momen puntir tidak terjadi dan torque converter berfungsi sebagai kopling fluida biasa.
4. Bekerjanya Converter
a. Kendaraan berhenti , mesin idling
Pada saat mesin idling, maka momen yang dihasilkan oeh mesin itu sendiri minimum. Bila rem ( parking brake dan / foot brake ) dioperasikan beban pada turbine runner , menjadi besar karena tidak dapat berputar. Karena kendaraan berhenti, maka speed ratio antara pompa impeller dan turbine runner nol sedangkan torque rationya maksimum. Oleh karena itu , turbine runner akan selalu siap untuk berputar dengan momen yang lebih tinggi dari momen yang dihasilkan oleh mesin.
Gambar 13. Bekerjanya converter pada saat kendaraan berhenti (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 26) b. Kendaraan mulai bergerak
Pada saat rem dibebaskan, maka turbine runner dapat berputar dengan poros input transmisi. Dengan menekan pedal akselarator , maka turbine runner akan berputar dengan momen yang lebih besar dari yang di hasilkan oleh mesin, jadi kendaraan mulai bergerak.
c. Kendaraan mulai berjalan dengan kecepatan rendah
Bila kecepatan kendaraan bertambah, putaran turbine runner dengan cepat mendekati pompa impeller. Torque rationya dengan cepat mendekati 1,0. Pada saat perbandingan putaran turbine runner dan pompa impeller mendekati angka tertentu (clutch point) stator mulai berputar. Dengan kata lain torque converter mulai berkerja sebagai kopling fluida. Oleh karenanya, kecepatan kendaraan naik hampir berbanding lurus dengan putaran mesin.
Gambar 14. Bekerjanya converter pada kecepatan rendah (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 26)
d. Kendaraan berjalan pada kecepatan sedang sampai tinggi
Torque converter hanya berfungsi sebagai kopling fluida. Turbine runner berputar pada kecepatan yang hampir di identik dengan pump impeller. Selama kendaraan start normal, torque converter mencapai clutch point dalam 2 sampai 3 detik setelah start, akan tetapi bila beban berat bahkan sampai kendaraan mencapai kecepatan sedang
sampai tinggi, torque converter tidak dapat bekerja pada converter range.
5. Mekanisme Lock Up Clutch
Pada coupling range ( tidak ada peningkatan momen puntir) torque converter meneruskan momen input dari mesin ke transmisi pada ratio mendekati 1:1. Pada pompa impeller dan turbine runner paling sedikit terdapat perbedaan kecepatan putar 4% sampai 5%.
Oleh sebab itu, torque converter tidak memindahkan 100% tenaga dibangkitkan oleh mesin ke transmisi jadi terdapat kerugian energi. Untuk mencegahnya dan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar, lock up clutch secara mekanik menghubungkan pompa impeller dengan turbine runner pada saat kecepatan kendaraan mencapai 60 km/jam atau lebih.,dengan demikian hampir 100 % tenaga yang dibangkitkan oleh mesin diteruskan ke transmisi.
Gambar 15. Mekanisme lock-up clutch (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 27)
a. Konstruksi
Lock up dipasang pada turbine runner dibagian depan turbine runner. Damper spring meredam tenaga yang terjadi pada saat hubungan untuk mencegah terjadinya kejutan. Bahan gesek sama seperti yang digunakan pada brake atau clutch disc dilekatkan pada converter case atau lock up piston dari torque converter untuk mencegah slip pada saat hubungan.
Gambar 16. Konstruksi lock-up clutch (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 27) b. Operasi
Pada saat lock-up bekerja , ia akan berputar bersama pompa impeller dan turbine runner .Bekerja atau tidaknya lock-up diatur oleh perubahan arah aliran minyak hidrolik pada torque converter.
c. Tidak berhubungan
Pada saat kendaraan berjalan dengan kecepatan rendah minyak yang bertekanan ( tekanan converter ) mengalir ke bagian depan
lock-up clutch. Oleh karena itu, tekanan pada bagian depan dan belakang tidak sama, dengan demikian lock-up clutch tidak berhubungan dengan front cover ( lock-up clutch tidak bekerja ).
Gambar 17. Lock-up clutch tidak berhubungan (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 28)
d. Berhubungan
Pada saat kendaraan berjalan dengan kecepatan sedang ( biasanya 50 km/jam atau lebih) ,minyak yang bertekanan mengalir
ke bagian belakng lock up clutch. Oleh karena itu, lock up clutch tertekan kearah converter case. Akibatnya lock up clutch dan front cover akan berputar bersama ( disini lock up clutch berhubungan atau mengunci ). Hal ini mengakibatkan lock up clutch bekerja.
Gambar 18. Lock up clutch berhubungan (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 29)
E. Kemampuan Torque Converter