MAKALAH
TATA TULIS KARYA ILMIAH
“Differential”
Oleh:
EKO PRASETYO 16571/2010
PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF
FAKULTAS TEKNIK
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa, karena atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Differential” yang merupakan salah satu syarat perkuliahan pada mata kuliah Sistem Pemindah Tenaga di Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.
Penulis menyadari betul bahwa isi makalah ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun sebagai penyempurnaan makalah ini, sehingga dikemudian hari makalah ini dapat bermanfaat bagi pihak yang membaca. Seiring dengan itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya makalah ini.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i
DAFTAR ISI... ii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1
B. Identifikasi Masalah... 2
C. Rumusan Masalah... 2
D. Tujuan Penulisan... 2
E. Manfaat Penulisan... 2
BAB II PEMBAHASAN A. Pemindah Daya... 3
B. Diferential... 5
C. Konstruksi Diferential... 7
D. Mekanisme Diferential... 11
E. Pemeriksaan Differential... 16
F. Pemeliharaan Differential... 18
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan... 21
B. Saran... 22
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan negara industri dapat maju pesat karena dipengaruhi oleh adanya hasil teknologi yang tinggi dimana komponen-komponen mesin memiliki kualitas yang baik dan memenuhi standart, baik dari segi komponen maupun umur penggunaan yang tahan lama.Mobil adalah kesatuan terdiri dari berbagai komponen yang menyatu, disebut dengan kendaraan. Masing-masing adalah mesin, chasis dan pemindah daya, listrik dan aksesoris. Penemuan alat-alat modern dan otomatis membawa manusia ketingkat kenyamanan yang lebih tinggi. Dan perkembangan teknologi tersebut juga berpengaruh dalam bidang otomotif, sebagai contoh kendaraan model dahulu dalam pengoperasiannya masih menggunakan manual, namun pada kendaraan model sekarang dalam pengoperasiannya sudah banyak yang menggunakan otomatis misalnya: sistem power window, sistem kelistrikan dan juga pada sistem pemindah daya (power train).
Chasis sebagai bagian dari komponen mobil terdiri dari rangka, sistem kemudi, sistem rem, sistem suspensi, kopling, transmisi, poros propeller, differential, roda yang terdiri dari ban dan pelek serta Front Wheel Alignment. Karena banyaknya komponen chasis ini, maka diperlukan keahlian yang khusus dalam merawat setiap komponen ini.Tingginya frekuensi pemakaian mobil oleh konsumen mengakibatkan menurunnya unjuk kerja mesin secara keseluruhan. Hal ini diakibatkan oleh gesekan dan panas yang terjadi antar komponen-komponen mobil yang saling berhubungan. Akibat pemakaian yang lama akan terjadi keausan dan kerusakan.
permasalahan-B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut dapat diidentifikasi beberapa masalah, yaitu:
a. Frekuensi pemakaian kendaraan yang tinggi, menimbulkan kerusakan pada komponen kendaraan.
b. Kerusakan mesin pada kendaraan.
c. Kerusakan chasis dan pemindah daya kendaraan. d. Kerusakan pada sistem kelistrikan.
e. Kemampuan pengguna kendaraan untuk merawat dan memelihara kendaraan.
C. Rumusan Masalah
a. Timbulnya bunyi pada differential pada saat digunakan, saat kendaraan berjalan.
b. Analisa komponen dan perbaikan yang dilakukan. c. Bagaimana cara pemeliharaan differential.
D. Tujuan Penulisan
Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka tujuan penulisan adalah untuk menjelaskan tiga hal berikut:
a. Untuk mengetahui timbulnya bunyi pada differential pada saat digunakan, saat kendaraan berjalan.
b. Untuk menganalisa komponen dan perbaikan yang dilakukan. c. Untuk mengetahui cara kerja dan pemeliharaan differential.
E. Kegunaan Penulisan
a. Mahasiswa diharapkan dapat mengetahui cara kerja atau prinsip kerja dari defferential .
b. Mahasiswa diharapkan dapat mengetahui komponen-komponen dari differential.
BAB II PEMBAHASAN
A. Pemindah Daya
Pemindah daya adalah suatu mekanisme yang digunakan agar putaran dari engine dapat diteruskan keroda. Mekanisme pemindah daya pada kendaraan/mobil terdiri dari kopling, transmisi, propeller shaft, differential dan rear axle. Adapun pemindah daya yang sering digunakan pada kendaraan ada 4 jenis yaitu :
1. Mesin Depan Penggerak Belakang (Front Engine Rear Drive). 2. Mesin Depan Penggerak Depan (Front Engine Front Drive).
3. Mesin Belakang Penggerak Belakang (Mid Ship Engine Rear Drive). 4. Mesin Penggerak 4 Roda (Four Wheel Drive).
Akan tetapi dari 4 jenis pemindah daya tersebut umumnya yang digunakan pada kendaraan adalah jenis mesin depan penggerak belakang dan mesin depan penggerak depan
1. Mesin Depan Penggerak Belakang (FR)
a. Kebaikan dari mesin depan penggerak belakang adalah : 1) Dapat memikul beban berat.
2) Cocok digunakan pada kendaraan angkutan penumpang dan barang.
b. Kelemahan dari mesin depan penggerak belakang adalah :
1) Letak differentialnya jauh dari mesin sehingga membutuhkan batang penghubung (propeller shaft).
2) Gaya puntir propeller shaft lebih berat. 3) Cross joint cepat rusak/aus.
2. Mesin depan penggerak depan (FF)
a. Kebaikan dari mesin depan penggerak depan adalah :
1) Letak differentialnya menyatu dengan transmisi sehingga tidak memerlukan propeller shaft.
2) Gaya putarnya lebih besar. 3) Ruang bagasi lebih luas. 4) Konstruksi chasis lebih rendah.
b. Kelemahan mesin depan penggerak depan adalah : 1) Ban depan cepat aus.
2) Digunakan pada kendaraan beban ringan.
B. Differential
Differential adalah salah satu bagian dari mekanisme pemindah daya yang bertugas untuk memindahkan tenaga putar dari propeller shaft ke poros roda belakang (rear axle) dan untuk memungkinkan adanya perbedaan putaran antara roda kiri dan roda kanan belakang saat membelok, baik berbelok kekiri maupun kekanan.
Dalam hal ini roda kanan dan roda kiri belakang kendaraan tidak selalu berputar dalam kecepatan yang sama, karena disebabkan oleh kondisi keadaan jalan, terutama disaat kendaraan akan berbelok. Yang dimana jarak tempuh atau turning radius roda bagian luar harus lebih besar dibandingkan turning radius roda bagian dalam sehingga roda bagian luar bergerak lebih cepat dari pada roda bagian dalam.
Gambar . Differential
Keterangan gambar :
1. Flens companion dibautkan pada sambungan universal pada propeller shaft.
2. Pinion gear penggerak meneruskan tenaga mesin ke gigi ring gear dan merubah arah tenaga 900untuk menggerakan poros as belakang.
3. Ring gear yang mempunyai gigi banyak berputar lebih lambat dari pada pinion gear penggerak untuk pengurangan terakhir.
4. Roda pinion gear berputar bersama ring gear untuk membagi tenaga penggerak poros as belakang bagian kiri dan kanan dengan kecepatan berlainan sewaktu kendaraan membelok.
5. Side gear menggerakan poros as belakang untuk memutar roda. 6. Rumah poros belakang.
8. Pembias oli memperkecil daya pindah pelumas kearah roda luar jika kendaraan membelok tajam.
C. Konstruksi Differential
Differential terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut: drive pinion (pinion penggerak), differential pinion shaft (poros pinion), side gear (roda gigi sisi), differential (gigi pinion), ring gear (roda gigi cincin), differential carrier, bantalan-bantalan, mur penyetel bantalan, perapat oli (oil seal), dan poros-poros roda belakang.
Pinion penggerak dijamin didalam differential carrier oleh dua buah bantalan (bearing), pada bagian ujung-ujung luar pinion penggerak terdapat alur untuk berkaitan dengan propeller shaft dan universal joint yoke, bagian yang bergigi berkaitan dengan ring gear. Ring gear diikat dengan baut pada differential case dan berputar bersama dengan bantalan (bearing), pinion shaft (poros pinion) ditempatkan dibagian tengah differential case sejajar dengan ring gear dan dipasang sedemikian rupa sehingga kedua gigi differential pinion yang terpasang pada ujung-ujung porosnya dapat berputar dengan poros.
Hal yang paling utama pada mekanik differential adalah perkaitan antara drive pinion dengan ring gear. Perkaitan antara gigi-gigi drive pinion dengan gigi-gigi ring gear dinamakan bevel gear. Adapun bevel gear pada differential ada 3 macam yaitu :
1. Gigi Bevel
Perkaitan antara drive pinion dengan ring gear terjadi pada garis pusat pinion berimpit dengan garis pusat ring gear. Konstruksi bevel gear ini mempunyai bentuk gigi yang lurus, sehingga perkaitan antara kedua gigi terdapat celah. Oleh sebab itu putaran yang dihasilkan menjadi tidak halus oleh karenanya model gigi bevel jarang digunakan pada kendaraan.
2. Gigi Spiral Bevel
3. Gigi Hypoid Bevel
Perkaitan antara drive pinion dengan ring gear terjadi dibawah garis pusat ring gear. Perkaitan antara keduanya tersebut tanpa ada celah karena konstruksinya berbentuk spiral. Model gigi hypoid bevel ini banyak digunakan pada kendaraan-kendaraan jenis sekarang termasuk pada differential Toyota Kijang KF 50, karena mempunyai beberapa kelebihan dibanding model lainnya antara lain yaitu :
a. Putaran yang dihasilkan lebih halus. b. Lebih kompak dan lebih kuat. c. Pemakaiannya lebih praktis.
d. Propeller shaft dapat diperendah tanpa mengurangi jarak minimum ke tanah.
e. Ruang penumpang lebih besar/lebar.
D. Mekanisme Differential
1. Prinsip Dasar Unit Roda Gigi Differential
Prinsip dasar unit roda gigi differential dapat dipahami dengan menggunakan peralatan yang terdiri dari roda gigi pinion dan dua rack. Kedua rack dapat mengelincir pada arah vertikal sejauh berat rack dan tahanan gelincir akan terangkat bersamaan. Gigi pinion diletakan diantara rack, kemudian gigi pinion dihubungkan pada alat penyangga dan dapat digerakan oleh alat penyangga tersebut.
2. Prinsip Kerja Differential
Putaran poros engkol dari mesin melalui transmisi oleh propeller shaft diperkecil sesuai dengan tenaga yang diteruskan drive pinion ke ring gear, sebaliknya momentnya bertambah dan arah transmisi berubah tegak lurus terhadap arah asalnya. Dua buah differential pinion (gigi pinion) dan dua buah side gear (roda gigi sisi) diletakkan dalam differential case menjadi satu dengan ring gear, sehingga bila differential case berputar, differential pinion yang terikat pada differential case melalui differential pinion shaft (poros pinion differential) ikut berputar menyebabkan side gear (roda gigi sisi) juga berputar. Side gear beban berbeda beban sama shackle larger weight pinion smaller weight rack dihubungkan ke poros roda belakang dan memindahkan tenaga putar ke roda-roda.
Putaran poros menjadi rendah karena tenaga putar propeller shaft telah direduksi oleh drive pinion yang berkaitan dengan ring gear yang konstruksi giginya lebih banyak. Adapun perbandingan reduksi kecepatan differential dapat dirumuskan sebagai berikut :
Adapun tujuan mereduksi kecepatan adalah untuk memperbesar momen puntir sehingga gaya putarnya menjadi besar dan mampu mengangkat beban berat. Adapun cara kerja differential dapat dibagi menjadi 4 bagian menurut fungsinya, yaitu :
a. Differential pada saat kendaraan mengurangi kecepatan
ring gear yang jumlah giginya lebih banyak daripada gigi drive pinion yang berkaitan dengan ring gear, sehingga putaran poros-poros roda belakang kecepatannya menjadi kecil
b. Differential pada saat kendaraan berjalan lurus
Tekanan gelinding pada kedua roda penggerak hampir sama pada saat kendaraan bergerak lurus di jalan yang datar. Kedua side gear berputar sebanding dengan putaran differential pinion dan semua komponen berputar dalam satu unit. Bila tekanan kedua poros roda belakang sama maka differential pinion tidak berputar sendiri tetapi berputar bersama dengan ring gear.
c. Differential pada saat kendaraan berbelok
Pada saat kendaraan berbelok kekanan, jarak tempuh roda kiri lebih panjang daripada jarak tempuh roda kanan bila dibandingkan pada saat kendaraan berjalan lurus. Pada saat ini side gear bagian kanan tertahan tiap pinion differential berputar melalui shaft-nya masing-masing dan juga bergerak mengelilingi axle shaft belakang, akibatnya putaran side gear bagian kiri bertambah cepat.
d. Differential pada saat roda diputar dengan arah berlawanan
samaroda kiri diputar kebelakang, maka side gear bagian kiri berputar searah putaran roda bagian kiri. Pada saat kedua roda diputar, maka tiap differential pinion berputar melalui shaft-nya masing-masing dan juga bergerak mengelilingi axle belakang. Putaran dari differential pinion (differential carier) keduanya berlawanan arah, ring gear tidak ikut berputar, sedangkan differential case ikut berputar mengelilingi axle belakang.
E. Pemeriksaan Differential
Gangguan pada differential biasanya ditandai dengan terdengarnya suara pada bagian belakang kendaraan, akan tetapi harus diperhatikan bahwa dalam menganalisa terkadang suara-suara yang lain sering mengganggu dalam menentukan analisa yang tepat. Tetapi bila sering mendengar suara yang timbul diakibatkan oleh differentialmaka hal tersebut akan mempercepat dalam menentukan penyebab suara yang timbul pada differential. Suara yang timbul akibat kerusakan differentialdapat terdengar jelas disaat kendaraan berjalan dengan kondisi kaca tertutup semua. Suara gangguan pada differentialdapat dibedakan dalam beberapa macam gerakan antara lain yaitu :
a. Bunyi pada saat kendaraan berjalan lurus. b. Bunyi pada saat kendaraan berbelok.
c. Bunyi pada saat kendaraan akselerasi ataupun deselerasi.
Penyebab semua itu biasanya terjadi akibat komponen-komponen yang telah mengalami kerusakan yaitu :ring gear, drive pinion, side gear, pinion gear dan pinion shaft gear.
1. Ring Gear
suara. Apabila ring gear mengalami kerusakan, giginya patah atau runoutnya besar maka akan timbul suara pada ring gear disaat daya mulai dipindahkan. Runout gear akan menyebabkan terjadinya gesekan yang tidak normal pada perkaitan gigi antara ring gear dengan drive pinion.
Gesekan yang tidak normal akan mengakibatkan keausan dan akan menyebabkan jarak kebesaran antara ring gear dengan drive pinion (back lash) menjadi besar dan akan menimbulkan suara disaat kendaraan berjalan. Kerusakan ring gear karena run out besar atau gigi rusak lebih terasa saat kendaraan baru mulai berjalan atau kendaraan baru melakukan akselerasi atau deselerasi dan disaat kendaraan berjalan lurus.
2. Drive Pinion
Drive pinion berfungsi untuk meneruskan gaya putar dari propeller shaft menuju ke ring gear. Perkaitan antara drive pinion dengan ring gear akan menghasilkan perbandingan gigi dari differentialdan akan mempengaruhi besar kecilnya permukaan gesek, dimana permukaan gesek tersebut menentukan besar kecilnya luas bidang yang menjadi bidang kerja.
Apabila perkaitan tidak baik atau telah terjadi keausan pada gigi drive pinion maka ketika kendaraan sedang berjalan akan menimbulkan suara pada differential dan suara tersebut akan lebih terasa disaat kendaraan berjalan pada jalan yang lurus. Perkaitan antara drive pinion dengan ring gear tidak boleh terlalu rapat dan tidak boleh terlalu renggang dan untuk mendapatkan jarak yang tepat maka perkaitan antara ring gear dengan drive pinion harus disetel dengan tepat.
3. Side Gear
Suara tersebut akan makin jelas terdengar apabila kendaraan sedang berbelok dan makin keras ketika side gear berputar lebih cepat.
F. Pemeliharaan Differential
Yang perlu dilakukan dalam pemeliharaan differential adalah pemberian minyak pelumas yang tepat waktu dan sesuai pada differential. Minyak pelumas yang dipakai juga harus memperhatikan konstruksi dari gigi-gigi differential.
1) Syarat-syarat Minyak Pelumas Differential. a) Kekentalan yang sesuai
Minyak pelumas differential mempunyai tingkat kekentalan yang tinggi untuk mencegah kerusakan pada roda gigi dan bantalan, bunyi dan kebocoran minyak pelumas. Kekentalan minyak pelumas cenderung bertambah ketika temperatur turun dan sifat fluidanya menjadi lemah. Minyak pelumas yang kekentalannya hanya merubah sedikit bila terjadi perubahan temperatur adalah yang sangat diperlukan. Oleh sebab itu minyak pelumas differentialharus mempunyai kekentalan yang sesuai, yaitu SAE 90.
b) Mempunyai kemampuan memikul beban
Ketika gigi berhubungan antara yang satu dengan yang lainnya, maka tekanan dan goncangan yang timbul lebih besar. Fungsi yang utama dari minyak pelumas yang sangat penting adalah untuk membantu mengaitkan beban disaat roda gigi bersinggungan dan mencegah panas dari pemakaian roda gigi dan bantalan.
c) Tahan panas dan oksidasi
komponen differential karena bersinggungan dengan permukaan gigi. Tingginya suatu kekentalan oleh kotoran-kotoran tersebut sehingga kemampuan pendinginannya berkurang dan tahanannya bertambah. Selain itu kadar asam yang terbentuk menyebabkan timbulnya karat, maka minyak differential harus mempunyai kemampuan tahan panas dan oksidasi.
d) Klasifikasi Kekentalan
Minyak pelumas differentialdiklasifikasikan khusus untuk kekentalan dan kemampuan dalam menahan beban.Adapun angka kekentalan minyak pelumas iadalah SAE 90.
e) Klasifikasi Kualitas dan Penggunaannya
Penggunaan minyak pelumas differentialdiklasifikasikan menurut tipe gigi yang dipakai.Dibawah ini adalah tabel klasifikasi kualitas dan penggunaan minyak pelumas menurut API (American Petroleum Institute).
f) Pemeriksaan dan Penggantian Minyak Pelumas
BAB IV PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari uraian differential (gardan) diatas, maka penulis dapat menyimpulkan sebagai berikut :
1. Dalam konstruksi suatu differential yang merupakan faktor terpenting adalah perkaitan antara drive pinion dengan ring gear.
2. Cara kerja differential menurut fungsinya dibagi 4 bagian, yaitu : a. Differential pada saat mengurangi kecepatan Dalam hal ini putaran
poros propeller direduksi oleh ring gear yang jumlah giginya lebih banyak dari drive pinion, sehingga putaran porosporos roda belakang kecepatannya menjadi kecil.
b. Differential pada saat berjalan lurus Dalam hal ini drive pinion hanya berfungsi sebagai penghubung side gear kanan dan side gear kiri, sehingga kedua side gear berputar dalam satu unit dengan putaran drive pinion, yang menyebabkan kedua poros roda berputar pada kecepatan yang sama.
c. Differential pada saat berbelok pada saat kendaraan berbelok kondisi pada salah satu side gear tertahan, dan drive pinion berputar melalui shaf-tnya masing-masing serta bergerak melalui shaft belakang, hal tersebut mengakibatkan putaran pada salah satu side gear bertambah cepat. Pada saat kendaraan berbelok, maka ban yang berada pada bagian dalam, putarannya lebih lambat dari pada ban yang berada diluar.
kebelakang, maka side gear bagian kiri berputar searah putaran roda bagian kiri.
e. Didalam pemeliharaan differential yang perlu diperhatikan adalah pemberian minyak pelumas yang tepat dan sesuai dengan konsruksi dari gigi-gigi differential.
B. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. (1991). Training Manual New Step 1, Jakarta : PT. Toyota Astra Motor.
. (1995). Materi Pelajaran Chasis Step 2, Jakarta : PT. Toyota Astra Motor.
Boentarto. (1997). Dasar-dasar Auto Mobil, Jakarta : PT. Toyota Astra Motor.
