Komponen Sistem Pemindah Tenaga pada Kendaraan RIngan

MATERI AJAR / BAHAN AJAR

KOPLING DAN SISTEM PEMINDAH TENAGA

POWER TRANSMISSION PADA SEPEDA MOTOR

A.  PRINSIP PEMINDAHAN TENAGA

Sepeda motor dituntut bisa dioperasikan atau dijalankan pada berbagai kondisi jalan. Namun demikian, mesin yang berfungsi sebagai penggerak utama pada sepeda motor tidak bisa melakukan dengan baik apa yang menjadi kebutuhan atau tuntutan kondisi jalan tersebut. Misalnya, pada saat jalanan mendaki, sepeda motor membutuhkan momen puntir  (torsi)  yang  besar namun kecepatan atau  laju  sepeda motor yang dibutuhkan rendah. Pada saat ini walaupun putaran mesin tinggi karena katup trotel atau katup gas dibuka penuh namun putaran mesin tersebut harus dirubah menjadi kecepatan atau laju sepeda motor yang rendah. Sedangkan pada saat sepeda motor berjalan pada jalan yang rata, kecepatan diperlukan tapi tidak diperlukan torsi yang besar.

Berdasarkan penjelasan di atas, sepeda motor harus dilengkapi dengan suatu sistem yang mampu menjembatani antara output mesin (daya dan torsi mesin) dengan tuntutan kondisi jalan. Sistem ini dinamakan dengan sistem pemindahan tenaga.

Prinsip kerja mesin dan pemindahan tenaga pada sepeda motor adalah sebagai berikut:

Gambar 7.1 Rangkaian pemindahan tenaga dari mesin sampai roda

Ketika poros engkol (crankshaft) diputar oleh pedal kick starter atau dengan motor starter, piston bergerak naik turun (TMA dan TMB). Pada saat piston bergerak ke bawah, terjadi kevakuman di dalam silinder atau crankcase. Kevakuman tersebut selanjutnya menarik (menghisap) campuran bahan bakar dan udara melalui karburator (bagi sistem bahan bakar konvensional). Sedangkan bagi sistem bahan bakar tipe injeksi (tanpa karburator), proses pencampuran terjadi dalam saluran masuk sebelum katup masuk setelah terjadi penyemprotan bahan bakar oleh injektor.

Ketika piston bergerak ke atas (TMA) campuran bahan bakar dan udara di dalam silinder dikompresi.  Kemudian campuran dinyalakan oleh busi  dan  terbakar  dengan  cepat  (peledakan). Gas  hasil  pembakaran tersebut melakukan expansi (pengembangan) dan mendorong piston ke bawah (TMB). Tenaga ini diteruskan melalui connecting rod (batang piston), lalu memutar crankshaft. menekan piston naik untuk mendorong gas  hasil  pembakaran.  Selanjutnya  piston  melakukan  langkah  yang sama. Gerak piston naik turun yang berulang-ulang diubah menjadi gerak putar yang halus.  Tenaga putar dari crankshaft ini akan dipindahkan ke roda belakang melalui roda gigi reduksi, kopling, gear box (transmisi), sprocket penggerak, rantai dan  roda sprocket. Gigi  reduksi berfungsi untuk mengurangi putaran mesin agar terjadi penambahan tenaga.

B.  KOMPONEN SISTEM PEMINDAH TENAGA

1. Kopling (Clutch)

Kopling  berfungsi  meneruskan  dan  memutuskan  putaran  dari poros  engkol  ke  transmisi (perseneling) ketika  mulai  atau  pada  saat mesin akan berhenti atau memindahkan gigi. Umumnya kopling yang digunakan pada sepeda motor adalah adalah kopling tipe basah dengan plat  ganda,  artinya  kopling  dan  komponen  kopling  lainnya  terendam dalam minyak pelumas dan terdiri atas beberapa plat kopling.

Tipe kopling  yang digunakan pada sepeda motor menurut cara kerjanya ada dua jenis yaitu kopling mekanis dan kopling otomatis. Cara melayani kedua jenis kopling ini sewaktu membebaskan (memutuskan) putaran poros engkol sangat berbeda.

a.  Kopling Mekanis (Manual Clutch)

Kopling mekanis adalah kopling yang cara kerjanya diatur oleh handel kopling, dimana pembebasan dilakukan dengan cara menarik handel kopling pada batang kemudi. Kedudukan kopling ada  yang  terdapat  pada  crankshaft  (poros  engkol/kruk  as)

(misalnya: Honda S90Z, Vespa, Bajaj dan lain-lain) dan ada yang

berkedudukan pada as primer (input/main shaft) (misalnya: Honda

CB 100 dan CB 125, Yamaha, Suzuki dan Kawasaki).

Sistem kopling mekanis terdiri atas bagian-bagian berikut yaitu a) mekanisme handel terdiri atas: handel, tali kopling (kabel kopling), tuas (batang) dan pen pendorong. b) mekanisme kopling terdiri atas (gambar 7.2): gigi primer kopling (driven gear), rumah (clutch housing),  plat gesek (friction plate) plat kopling (plain plate), per (coil spring), pengikat (baut), kopling tengah (centre clutch), plat tutup  atau  plat  penekan  (pressure  plate),  klep  penjamin  dan batang penekan/pembebas (release rod).

Rumah kopling (clutch housing) ditempatkan  pada poros utama (main shaft) yaitu poros yang menggerakkan semua roda gigi transmisi.  Tetapi rumah kopling ini bebas terhadap poros utama, artinya  bila  rumah  kopling  berputar  poros  utama  tidak  ikut berputar.  Pada  bagian  luar  rumah  kopling  terdapat  roda  gigi (diven  gear)  yang  berhubungan dengan  roda  gigi  pada  poros engkol sehingga bila poros engkol berputar maka rumah kopling juga ikut berputar.

Agar putaran rumah kopling dapat sampai pada poros   utama maka  pada  poros  utama  dipasang  hub  kopling  (clutch  sleeve hub). Untuk   menyatukan rumah kopling deng hub kopling digunakan  dua  tipe  pelat,  yaitu  pelat  tekan  (clutch  driven plate/plain plate) dan pelat gesek (clutch drive plate/friction plate).

Pelat gesek dapat bebas bergerak terhadap hub kopling, tetapi

tidak  bebas  terhadap  rumah  kopling.  Sedangkan  pelat  tekan dapat bebas bergerak terhadap rumah kopling, tetapi tidak bebas pada hub kopling.

Gambar 7.2 Konstruksi kopling plat banyak dengan penggerak tipe coil spring (pegas keong)

Cara kerja kopling mekanis adalah sebagai berikut:

Bila  handel  kopling  pada  batang  kemudi  bebas  (tidak  ditarik) maka pelat tekan dan pelat gesek dijepit oleh piring penekan (clutch pressure plate) dengan bantuan pegas kopling sehingga tenaga putar dari poros engkol sampai pada roda belakang. Sedangkan bila handel kopling pada batang kemudi ditarik maka kawat   kopling   akan   menarik   alat   pembebas   kopling.   Alat

pembebas kopling ini akan menekan batang tekan (pushrod) atau

release rod yang ditempatkan di dalam poros utama. Pushrod akan mendorong piring penekan ke arah berlawanan dengan arah gaya pegas kopling. Akibatnya pelat gesek dan pelat tekan akan saling merenggang dan putaran rumah kopling tidak diteruskan pada poros utama, atau hanya memutarkan rumah kopling dan pelat geseknya saja.

Ilustrasi aliran tenaga (putaran) dari mesin ke transmisi adalah seperti terlihat pada gambar 7.3, 7.4 dan 7.5 berikut ini. Gambar

7.3 mengilustrasikan saat handel kopling ditekan sehingga kopling saat ini tidak meneruskan putaran dari mesin ke transmisi. Pada gambar 7.4 mengilustrasikan saat handel kopling mulai dilepas sehingga  saat  ini  plat–plat  pada  kopling  mulai  berhubungan antara satu dengan yang lainnya sehingga putaran dari mesin (chranshaft) mulai diteruskan ke transmisi. Sedangkan pada gambar 7.5 mengilustrasikan saat handel kopling dilepas penuh sehingga  putaran  dari  mesin  diteruskan dengan  sempurna  ke transmisi karena antara plat kopling dan plat gesek pada kopling sudah saling berhubungan.

Gambar 7.3 Putaran mesin tidak diteruskan ke transmisi saat handel kopling ditekan

Gambar 7.4 Putaran mesin mulai diteruskan ke

Transmisi saat handel kopling mulai dilepas

Gambar 7.5 Putaran mesin diteruskan dengan sempurna ke transmisi saat handel kopling dilepas

Pada tipe kopling mekanik terdapat dua cara untuk membebaskan kopling (putaran mesin tidak diteruskan ke transmisi), yaitu secara manual dan hidrolik. Metode pembebasan kopling secara manual adalah dengan menggunakan kabel kopling yang ditarik oleh handel kopling.

Terdapat  tiga  tipe  untuk  pembebasan  kopling  secara  manual, yaitu:

1)  Tipe dengan mendorong dari arah luar (outer push type)

Pada  tipe  ini,  jika  handel  kopling  ditarik,  plat  penekan (pressure plate) akan ditekan ke dalam dari arah sebelah luar. Dengan tertekannya plat penekan tersebut, plat kopling akan merenggang dari plat penekan, sehingga kopling akan bebas

dan putaran mesin tidak diteruskan ke transmisi.

Gambar 7.6 Pembebas kopling dengan outer push type

2)  Tipe dengan mendorong ke arah dalam (inner push type)

Pada  tipe  ini,  jika  handel  kopling  ditarik,  plat  penekan (pressure plate) akan ditekan ke luar dari arah sebelah dalam. Dengan tertekannya plat penekan tersebut, plat kopling akan merenggang dari plat penekan, sehingga kopling akan bebas

dan putaran mesin tidak diteruskan ke transmisi.

Gambar 7.7 Pembebas kopling dengan inner push type

3)  Tipe rack and pinion

Pada tipe ini, dimungkinkan kopling  dapat dihubungkan dan dilepas secara langsung. Konstruksinya sederhana namun mempunyai daya tahan yang tinggi sehingga cocok untuk sepeda motor bermesin putaran tinggi

Gambar 7.8 Pembebas kopling dengan rack and pinion type

Sedangkan metode pembebasan kopling tipe mekanik dengan menggunakan sistem hidrolik adalah dengan mengganti fungsi kabel kopling oleh cairan hidrolik. Cara kerjanya hampir sama dengan sistem rem yang menggunakan cairan/fluida hidrolik. Jika handel kopling/tangkai kopling ditarik, batang pendorong (pushrod)  pada  master  cylinder  mendorong  cairan  hidrolik yang berada pada slang. Kemudian cairan hidrolik tersebut menekan  piston   yang   terdapat  pada   silinder  pembebas (release cylinder).

Gambar 7.9 Pembebas kopling dengan sistem hidrolik

Akibatnya  piston  bergerak  keluar  dan  mendorong  pushrod yang terdapat pada bagian dalam poros utama transmisi. Pergerakan  pushrod  pada  poros  utama  transmisi  tersebut akan menyebabkan plat penekan pada kopling tertekan sehingga kopling akan terbebas dan putaran mesin tidak diteruskan ke transmisi.

Metode pembebasan kopling tipe mekanik dengan menggunakan sistem hidrolik mempunyai keuntungan, antara lain; lembut dan ringan dalam membebaskan dan menghubungkan pergerakan kopling, bebas penyetelan dan perawatan terkecuali pemeriksaan berkala/rutin pada sistem hidrolik seperti ketinggian cairan hidrolik, dan penggantian cairan dan perapat (seal) hidrolik. Dengan pergerakan yang ringan  tersebut,  maka  tipe  ini  bisa  menggunakan  pegas kopling (clutch spring) yang lebih kuat dibanding kopling tipe mekanik  yang  menggunakan  kabel  kopling.  Pegas  kopling yang lebih kuat akan menyebabkan daya tekan/cengkram plat penekan menjadi lebih kuat juga saat kopling tersebut terhubung, sehingga proses penyambungan putaran mesin ke transmisi akan lebih baik.

b.  Kopling Otomatis (Automatic Clutch)

Kopling otomatis adalah kopling yang cara   kerjanya diatur oleh tinggi   atau   rendahnya   putaran   mesin   itu   sendiri,   dimana

pembebasan  dilakukan  secara  otomatis,  pada  saat  putaran rendah. Kedudukan kopling berada pada poros engkol/kruk as dan  ada  juga  yang  berkedudukan  pada  as  primer persnelling/poros  utama  transmisi  (main/input  shaft  transmisi)

seperti halnya kopling mekanis.

Mekanisme atau peralatan kopling otomatis tidak berbeda dengan peralatan yang terdapat pada kopling mekanis, hanya tidak ada perlengkapan handel sebagai gantinya terdapat alat khusus yang bekerja secar otomatis pula seperti: a) otomatis kopling; terdapat pada  kopling  tengah  (untuk  kopling  yang  berkedudukan  pada crankshaft), b) Bola baja keseimbangan gaya berat (roller weight); berguna untuk menekan palat dasar waktu digas, c) per kopling yang  lemah;  berguna  untuk  menetralkan  (menolkan)  kopling waktu mesin hidup langsam/idle, dan 4) pegas pengembali (return spring); berguna untuk mengembalikan cepat dari posisi masuk kenetral bila mesin hidup dari putaran tinggi menjadi rendah. Kopling  otomatis  terdiri  atas  dua  unit    kopling  yaitu  kopling pertama dan kopling kedua. Kopling pertama ditempatkan pada poros   engkol.   Komponennya   terdiri   atas   pasangan   sepatu (kanvas) kopling, pemberat sentrifugal,   pegas pengembali dan rumah kopling.

Cara kerjanya adalah sebagai berikut:

Pada putaran stasioner/langsam (putaran rendah), putaran poros engkol tidak diteruskan ke gigi pertama penggerak (primary drive gear) maupun ke gigi pertama yang digerakkan (primary driven gear). Ini tejadi karena rumah kopling bebas (tidak berputar) terhadap kanvas, pemberat, dan pegas pengembali yang terpasang pada poros engkol.

Gambar 7.10 Konstruksi kopling otomatis tipe centripugal, (A) centripugal tipe kanvas/sepatu, (B) centripugal tipe plat

Pada saat putaran mesin rendah (stasioner), gaya sentrifugal dan kanvas kopling, pemberat menjadi kecil sehingga sepatu kopling terlepas dari rumah kopling dan tertarik ke arah poros engkol, akibatnya rumah kopling yang berkaitan dengan gigi pertama penggerak menjadi bebas terhadap poros engkol.

Saat putaran mesin bertambah, gaya sentrifugal semakin besar sehingga mendorong kanvas kopling mencapai rumah kopling di mana gayanya lebih besar dari gaya tarik pengembali. Rumah kopling ikut berputar dan meneruskan ke tenaga gigi pertama yang digerakkan.

Sedangkan kopling kedua ditempatkan bersama primary driven gear pada poros center (countershaft) dan berhubungan langsung dengan  mekanisme  pemindah  gigi  transmisi/persnelling.  Pada saat  gigi  persnelling  dipindahkan  oleh  pedal  pemindah  gigi, kopling kedua dibebaskan oleh pergerakan poros pemindah gigi (gear shifting shaft).

c.  Tipe-tipe kopling

Selain dibedakan menurut cara kerjanya, tipe kopling juga bisa dibedakan sebagai berikut:

1)  Berdasarkan Konstruksi Kopling:

a)  Kopling tipe piringan

Kopling tipe piringan (disc) terdiri dari berbagai plat gesek (friction  plate)  sebagai  plat  penggerak  untuk menggerakkan kopling. Plat gesek dan plat yang digerakkan (plain plate) pada tipe kopling manual digerakkan oleh per/pegas, baik jenis pegas keong (coil spring) seperti terlihat pada gambar 7.2   maupun pegas diapragma (diapraghm spring).

Gambar 7.11 Kopling piringan dengan penggerak tipe diaphragm spring

1.  Strengthening ring (cincin penguat)

2.  Diaphragm spring (pegas diapragma)

3.  Pressure plate (plat penekan)

4.  Plain plates (plat yang digerakkan)

5.  Friction plates (plat gesek/penggerak)

6.  Wire retaining ring (cincin kawat penahan)

7.  Inner plain plate (plain plate bagian dalam)

8.  Inner friction plate (friction plate bagian dalam)

9.  Anti-judder spring (pegas)

10. Anti-judder spring seat (dudukan pegas)

Selain kopling piringan yang digerakkan secara  manual d atas,   kopling   piringan   juga   bisa   digerakkan   secara otomatis berdasarkan gerakan sentripugal. Konstruksi kopling   piringan   dengan   gerakan   sentripugal   seperti terlihat pada gambar 7.10 bagian B pada bab sebelumnya.

b)  Kopling sepatu sentrifugal

Kopling  sepatu  sentripugal  (the  shoe-type  centrifugal clucth) terdiri dari  susunan sepatu atau kanvas kopling yang akan bergerak ke arah luar karena gerakan sentripugal saat  kopling  berputar. Kopling  tipe  ini  akan meneruskan putaran dari mesin ke transmisi setelah gerakan sepatunya ke arah luar berhubungan dengan rumah kopling (drum) sampai rumah kopling tersebut ikut berputar. Kontsruksi kopling sepatu dengan gerakan sentripugal seperti terlihat pada  gambar 7.10  bagian A pada pembahasan sebelumnya.

c)  Kopling " V “ Belt

Kopling "V“ belt merupakan kopling yang terdiri dari sabuk (belt) yang berbentuk "V“ dan puli (pulley). Kopling akan bekerja meneruskan putaran karena adanya gerakan tenaga sentripugal yang menjepit sabuk ”V“ tersebut.

Gambar 7.12 Kopling tipe "V“ belt

2)  Berdasarkan Kondisi Kerja kopling

a)  Wet clutch (kopling basah)

Kopling basah merupakan salah satu tipe yang ditinjau berdasarkan kondisi kerja kopling, yaitu merendam bagian dalam kopling yang terdapat dalam crank case (bak poros engkol)  dengan  minyak  pelumas/oli.  Pelumas  berfungsi

sebagai pendingin untuk mencegah kopling terbakar. Fungsi lainnya adalah untuk melumasi bushing (bos) dan bearing (bantalan) yang terdapat pada rumah kopling dan melumasi kanvas dan gigi yang terdapat pada plat kopling. Bahan-bahan yang bergesekan pada kopling basah dirancang khusus agar dapat bekerja dalam rendaman oli dan bisa membuat kerja kopling sangat lembut. Oleh karena itu, kopling basah banyak digunakan pada sepeda motor.

b)  Dry clutch (kopling kering)

Kopling kering digunakan untuk mengatasi kelemahan kopling basah. Gesekan yang dihasilkan pada kopling basah  tidak  sebanyak  kopling  kering,  sehingga memerlukan  jumlah   plat   kopling  yang   lebih   banyak. Disebut kopling kering karena penempatan kopling berada di luar ruang oli dan selalu terbuka dengan udara luar untuk  menyalurkan panas  yang  dihasilkan  saat  kopling bekerja.

Namun demikian, penggunaan kopling kering umumnya terbatas untuk sepeda motor balap saja. Alasan utamanya adalah  pada  sepeda  motor  balap  dibutuhkan  respon kopling yang baik dan cepat walau kerja kopling yang dihasilkan   tidak   selembut   kopling   basah.   Selain   itu, dengan kopling kering, tentunya akan mengurangi berat sepeda motor.

3)  Berdasarkan tipe plat kopling (plate clutch )

a)  Single  or  double  plate  type  (plat  kopling  tunggal  atau ganda)

Plat kopling tunggal atau ganda  digunakan pada sepeda motor yang poros engkol-nya (crankshaft) sejajar dengan rangka (rumah transmisi/persnelling) dan kopling tersebut dibautkan pada ujung rangka tersebut. Kopling mempunyai

rumah   tersendiri   yang   berada   diantara   mesin   dan

transmisi.  Diameter  kopling  dibuat  besar  agar menghasilkan luas permuakaan gesek yang besar karena hanya terdiri dari satu atau dua buah plat kopling.

1a. Flywheel (roda gaya)

1.  Clutch housing (rumah kopling)

2.  Spring (pegas)

3.  Pressure plate (plat penekan)

4.  Pressure plate lifter (pengangkat plat penekan

5.  Friction plates (plat gesek/penggerak)

6.  Plain plates (plat yang digerakkan)

7.  Gearbox input shaft (poros masuk transmisi)

8.  Pushrod (batang pendorong)

9.  Mekanisme pembebas kopling

10. Kabel kopling

Gambar 7.13 Konstruksi plat kopling ganda

b)  Multi-plate type (tipe plat kopling banyak)

Kopling plat banyak adalah suatu kopling yang terdiri dari plat gesek (friction plate) dan plat yang digerakkan (plain plate) lebih dari satu pasang.   Biasanya plat gesek berjumlah 7, 8 atau 9 buah. Sedangkan plain plate selalu kurang satu dari jumlah plat gesek karena penempatan plain plate selalu diapit diantara plat gesek.

Pada  umumnya  sepeda  motor  yang  mempunyai mesin

dengan posisi poros engkol melintang menggunakan kopling tipe plat banyak. Alasannya adalah kopling dapat dibuat dengan diameter yang kecil. Kopling plat banyak juga sedikit lebih ringan dibanding kopling plat tunggal, namun masih bisa memberikan kekuatan dan luas permukaan gesek yang lebih besar. Kopling plat banyak yang digunakan pada sepeda motor modern pada umumnya kopling plat banyak tipe basah (wet multi-plate type). Konstruksi kopling plat banyak seperti terlihat pada

gambar 7.2 dan gambar 7.11 pada pembahasan sebelumnya. Sedangkan contoh uraian komponen kopling plat banyak seperti terlihat pada gambar 7.14 di bawah ini.

Gambar 7.14 Komponen tipe plat kopling banyak

1.    Diaphragm spring retainer (penahan pegas diapragma)

2.    Diaphragm spring

3.    Diaphragm spring seat (dudukanpegas diapragma)

4.    Pressure plat (plat penekan)

5.    Pullrod and bearing (batang pendorong dan bantalan)

6.    Friction plates (plat gesek)

7.    Plain plates (plat yang digerakkan

8.    Nut and lockwasher (mur & cincin pengunci kopling)

9.    Wire retaining ring (cincin kawat penahan)

10. Inner plain plate (plain plate bagian dalam)

11. Inner friction plate (plat gesek bagian dalam)

12. Anti-judder spring (pegas)

13. Anti-judder spring seat (dudukan pegas)

14. Clucth centre (kopling tengah)

15. Thrust washer (cincin pendorong)

16. Clucth housing (rumah kopling)

17. Needle bearing (bantalan)

18. Starter clutch gear (gigi kopling starter)

19. Needle bearing (bantalan)

20. Starter clutch sprag (ganjal kopling starter)

21. Gearbox input shaft (poros masuk transmisi)

4)  Berdasarkan posisi kopling

a)  Hubungan langsung

Maksud dari hubungan langsung adalah pemasangan kopling langsung pada ujung poros engkol (crankshaft) sehingga putaran kopling akan sama dengan putaran mesin. Sepeda motor yang posisi kopling-nya menggunakan tipe hubungan langsung harus dirancang sedemikian rupa agar daya tahan dan kerja kopling bisa tetap presisi dan baik.

Gambar 7.15. Posisi kopling tipe hubungan langsung

b)  Tipe reduksi

Maksud dari tipe reduksi adalah pemasangan kopling berada pada ujung poros utama atau poros masuk transmisi (input shaft). Jumlah gigi kopling yang dipasang pada ujung poros utama transmisi lebih banyak dibanding jumlah gigi penggerak pada ujung poros engkol. Dengan demikian  putaran  kopling  akan  lebih  lambat  dibanding

putaran mesin. Hal ini bisa membuat kopling lebih tahan

lama. Konstruksi posisi kopling tipe reduksi seperti terlihat pada gambar 7.1 pada pembahasan awal bab ini.

3.  Final Drive (Penggerak Akhir)

Final drive adalah bagian terakhir dari sistem pemindah tenaga yang memindahkan tenaga mesin ke roda belakang. Final drive juga berfungsi sebagai gigi pereduksi untuk mengurangi putaran dan menaikkan momen (tenaga ). Biasanya perbandingan gigi reduksinya berkisar antara 2,5 sampai 3 berbanding 1 (2,5 atau 3 putaran dari transmisi akan menjadi 1 putaran pada roda).