SERVICE TRAINING
Training Manual INTERMEDIATE 1 • Engine (Diesel Engine, Distributor type Injection Pump In Line type Injection Pump, Turbocharger, Emission Control System)
• Drive Train (Clutch & Manual Transmission Propeller Shaft & Differential)
• Chassis (Suspension, FWA, Brake System, Steering System)
• Electrical (Basic Electrical, Starter, Charging system).
Pub. No: ISZ-TM/INT- 1
KATA PENGANTAR Pedoman
Pelatihan
ini
dipersiapkan
untuk
teknisi
bengkel
ISUZU.
Pedoman
pelatihan
INTERMEDIATE-1 ISUZU memberikan pelajaran mengenai fungsi dan cara kerja komponen dan system pada kendaraan. Disamping itu pula digunakan oleh instruktur bersamaan dengan buku Instruction Guide for Intermediate-1. Pedoman Pelatihan INTERMEDIATE-1 terdiri dari: •
ENGINE (mesin), berisi tentang fungsi komponen dan cara kerja komponen komponen dan system di dalam Mesin. Secara spesifik pada pelatihan intermediate-1 ini, teknisi Isuzu akan belajar mekanisme mesin, Injection pump distributor type, Injection pump inline type, Turbocharger dan emission Control system. Mekanisme yang dipakai adalah model T*series dengan spesifikasi mesin 4JA1, 4JH1-TC, dan model N*Series dengan spesifikasi mesin 4JB1T, 4HF1 dan 4HG1-T.
•
Drive Train (pemindah daya), tentang fungsi komponen dan cara kerja komponen dan system Drive train (pemindah daya). Secara spesifik pada pelatihan intermediate-1 ini, teknisi Isuzu akan belajar mekanisme pemindah daya, (Clutch, Manual Transmisi, propeller shaft dan diferrential tanpa LSD atau dengan Limited Slip Differential (LSD). Mekanisme yang dipakai adalah model T*series (TBR54, TFS77) dan model N*Series (NKR55 dan NKR71).
•
Chassis, berisi tentang fungsi komponen dan cara kerja komponen dan system Suspensi, front wheel alignment, Brake System dan steering system. Mekanisme yang dipakai adalah model T*series (TBR54, TFS77) dan model N*Series (NKR55 dan NKR71).
•
Electrical (kelistrikan), berisi tentang fungsi dan cara kerja system kelistrikan. Secara spesifik teknisi akan mengetahui dasar-dasar electronic dan engine electrical.
Mengetahui dan Mengerti saja tidak cukup, melainkan harus menguasai setiap tugas, karena itu teori dan praktek menjadi kesatuan dalam buku pelatihan Intermediate-1 ini. Pada bagian praktek maka setiap teknis dan Instruktur dapat menggunakan referensi dari Service Manual kendaraan Isuzu ( TBR54, TFS77, NHR55, NKR55 dan NKR71). Pedoman pelatihan ini menjelaskan berbagai mekanisme otomotif yang terdapat pada T* Series dan N* Series. Tetapi terdapat pula mekanisme lain diluar T & N series. Untuk mekanisme yang tidak tercantum didalam buku ini, dapat dilihat pada buku Service Manual untuk model yang bersangkutan. Pedoman pelatihan ini berisi informasi terbaru ketika buku ini diterbitkan. Oleh karenanya mungkin kami akan melakukan perubahan-perubahan tanpa pemberitahuan sebelumnya.
PT PANTJA MOTOR SERVICE DEPARTMENT ISUZU TRAINING CENTER
SERVICE TRAINING
Engine • Diesel Engine • Distributor Type Injection Pump • In Line Type Injection Pump • Turbocharger • Emission Control System
Pub. No: ISZ-TM/ENG-INT-1
DAFTAR ISI
Halaman
MESIN DIESEL 1. MENGONTROL OUTPUT MESIN DIESEL....................................................................................................... 1 2. MENGONTROL OUTPUT MESIN BENSIN...................................................................................................... 1 3. BAGIAN TERPENTING SAAT PEMELIHARAAN ............................................................................................ 2 SIKLUS PEMBAKARAN 1. PERBANDINGAN KOMPRESI DAN TEMPERATUR....................................................................................... 2 2. MUDAH TERBAKARNYA MINYAK DIESEL..................................................................................................... 3 3. PROSES PEMBAKARAN MINYAK DIESEL..................................................................................................... 4 KNOCKING PADA DIESEL
PERBANDINGAN ANTARA KNOCKING DIESEL DAN BENSIN........................................................................... 5 CARA UNTUK MENCEGAH KNOCKING………………………………………………………………………………… 5
METODA PENGERASAN BAUT PLASTIC REGION……………………………………………. 6 MEKANISME KATUP............................................................................................................... 7 FAN CLUTCH .………………………………………………………………………………………... 8 SISTEM BAHAN BAKAR INJECTION NOZZLE 1. KEBUTUHAN UNTUK MENYETEL TEKANAN INJEKSI…………………………………………………………. 9 2. TWO STAGE INJECTION NOZZLE………………………………………………………………………………… 10 DISTRIBUTOR TYPE INJECTION PUMP
GARIS BESAR ………………………………………………………………………………………………………… KEUNTUNGAN………………………………………………………………………………………………………. SPESIFIKASI................................................................................................................................... SISTEM BAHAN BAKAR……………………………………………………………………………………………
12 13 14 15
KONSTRUKSI DAN CARA KERJA
PENYALURAN BAHAN BAKAR…………………………………………………………………………………… PENGATUR KECEPATAN…………………………………………………………………………………………. KONTROL TIMING INJEKSI …………………………………………………………………………………………….. FEED PUMP…………………………………………………………………………………………………………. REGULATING VALVE……………………………………………………………………………………………………. CARA KERJA PLUNGER………………………………………………………………………………………………… DELIVERY VALVE DAN DAMPING VALVE……………………………………………………………………..
16 17 17 18 19 20 24
DAFTAR ISI
Halaman
PENGATUR MEKANIS KONSTRUKSI DAN CARA KERJA GOVERNOR KECEPATAN VARIABEL
MENGHIDUPKAN MESIN………………………………………………………………………………………………. SAAT IDLING…………………………………………………………………………………………………………….. KECEPATAN MAKSIMUM BEBAN PENUH………………………………………………………………………….. KECEPATAN MEAKSIMUM TANPA BEBAN………………………………………………………………………...
28 29 39 31
KONSTRUKSI DAN CARA KERJA TIMER………………………………………………… 32 MAGNET VALVE……………………………………………………………………………… 34 SPEED SENSOR..................................................................................................... 35 COLD START DEVICE TIPE WAX (W-CSD)
KONSTRUKSI............................................................................................................................... CARA KERJA ...............................................................................................................................
36 37
FAST IDLE CONTROL DEVICE (FICD)…………………………………………………..
42
DAFTAR ISI
Halaman
IN-LINE TYPE INJECTION PUMP
SISTEM BAHAN BAKAR........................................................................................................ 43 KONSTRUKSI DAN CARA KERJA HELIK PLUNGER................................................................................................................................................. MEKANISASI PERPUTARAN PLUNGER……………………………………………………………………….. PLUNGER DENGAN HELIK DUA TAHAP.......................................................................................... KATUP DELIVERY………………………………………………………………………………………………….. POROS BUBUNGAN……………………………………………………………………………………………….. TAPPET……………………………………………………………………………………………………………….
46 47 47 48 50 50
GOVERNOR MODEL RLD
CIRI KHAS…………………………………………………………………………………………………………… KONSTRUKSI……………………………………………………………………………………………………….. PRINSIP KERJA……………………………………………………………………………………………………. FULL-LOAD CONTROL RACK POSITION:TORQUE CAM REGULATION……………………………….. STARTING FUEL INJECTION QUANTITY: INCREASE MECHANISM…………………………………….
51 52 56 59 61
CARA KERJA MESIN START……………………………………………………………………………………………………………. PENGONTROLAN PUTARAN IDLING………………………………………………………………………………… TORQUE CAM MENGONTROL PENGIRIMAN JUMLAH BAHAN BAKAR SELAMA FULL LOAD………… MENGONTROL KECEPATAN MAKSIMUM…………………………………………………………………….
62 64 65 66
AUTOMATIC TIMER
1. URAIAN………………………………………………………………………………………………………….. 67 2. KONSTRUKSI………………………………………………………………………………………………….. 67 3. CARA KERJA………………………………………………………………………………………………….. 68
TURBOCHARGER
KONSTRUKSI………………………………………………………………………………………………………. WASTE GATE VALVE……………………………………………………………………………………………. SAFETY VALVE…………………………………………………………………………………………………… PENGGUNAAN TURBOCHARGER…………………………………………………………………………….
70 71 72 73
INTERCOOLER
KONSTRUKSI ……………………………………………………………………………………………………..
74
DAFTAR ISI
Halaman
EMISSION CONTROL SYSTEM
GAS BUANG………………………………………………………………………………………………………… 78 ATMOSFIR…………………………………………………………………………………………………………… 78 ZAT PENGHASIL POLUSI UDARA………………………………………………………………………………. 78 ZAT PENCEMAR YANG DIHASILKAN MOBIL………………………………………………………………….. 79 1. UAP BAHAN BAKAR.................................................................................................................. 80 2. BLOW BY-GAS........................................................................................................................... 81
STANDAR EMISI
STANDAR EMISI JEPANG………………………………………………………………………………………………. 81 STANDAR EMISI INDONESIA………………………………………………………………………………………….. 87
SISTEM KONTROL EMISI
SISTEM TURBOCHARGER………………………………………………………………………………………. SISTEM PCV (Positive Crank Case Ventilation)……………………………………………………………… 1. URAIAN…………………………………………………………………………………………………………. 2. CARA KERJA………………………………………………………………………………………………….. SISTEM EGR (Exhaust Gas Recirculation )………………………………………………………
88 88 88 88 89
MESIN DIESEL MENGONTROL OUTPUT MESIN DIESEL 1. MENGONTROL OUTPUT MESIN DIESEL Dalam mesin diesel, bahan bakar diinjeksikan ke dalam udara yang telah dipanaskan untuk menaikan temperatur udara disebabkan besarnya kompresi. Ini menyebabkannya bahan bakar menyala dan terbakar. Untuk memperoleh tekanan kompresi yang tinggi saat putaran mesin rendah, banyaknya udara yang masuk ke dalam silinder harus besar, tanpa menggunakan throttle valve untuk membatasi aliran dari udara yang dihisap. Dengan demikan dalam sebuah mesin diesel output mesinnya dikontrol oleh pengontrol banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan. OHP 1
Metoda perbandingan yang digunakan untuk pengatur output dalam mesin bensin dan mesin diesel. Mesin Bensin
Mesin Diesel
Dikontrol oleh pengontrolan banyaknya campuran udara dan bahan bakar yang disuplai ke silinder dengan menggunakan throttle valve. Dikontrol oleh pengontrolan banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan (Banyaknya udara yang masuk ke silinder tidak diatur).
2. MENGONTROL OUTPUT MESIN BENSIN Output mesin bensin dikontrol oleh membuka dan menutupnya throttle valve dengan cara mengontrol banyaknya campuran udara dan bahan bakar yang masuk.
OHP 1
1
3. BAGIAN TERPENTING SAAT PEMELIHARAAN Saat pemeliharaan mesin bensin, bagian-bagian yang perlu perhatian khususnya adalah perbandingan udara dan bahan bakar dari campuran udara dan bahan bakar, besarnya campuran yang masuk, apakah telah memadai kompresinya, apakah ada atau tidak kemampuan pengapiannya dan juga apakah saat pengapiannya tepat. Tapi dalam mesin diesel kompresi adalah bagian yang paling penting dalam pemeliharaan. Selain pentingnya dalam mesin bensin, dan mesin diesel, maka pengaruhnya tidak hanya pada output mesin saja, juga akan mempengaruhi pembakaran bahan bakar, sebab proses pembakaran ini tergantung pada sempurna tidaknya yang dilakukan kompresi terhadap udara.
SIKLUS PEMBAKARAN 1. PERBANDINGAN KOMPRESI DAN TEMPERATUR Udara dalam silinder dikompresikan oleh adanya gerakan naiknya piston, menyebabkan temperatur meningkat. Grafik di bawah memperlihatkan hubungan secara teori antara perbandingan kompresi, tekanan kompresi dan temperatur dengan ketentuan tidak terdapat kebocoran udara antara piston dan silinder serta tidak ada panas yang hilang. Sebagai contoh, bila perbandingan kompresi 16, pada grafik diperlihatkan bahwa tekanan kompresi dan temperatur terlihat tinggi seperti 50 kg/cm 2 dan 560°C. Dalam mesin diesel banyaknya udara yang masuk ke silinder pengaruhnya besar terhadap terjadinya pembakaran sendiri (self-ignition) yang dapat menentukan output. Efisiensi pengisapan adalah suatu hal yang penting.
OHP 2
2
2. MUDAH TERBAKARNYA MINYAK DIESEL •
• •
Untuk bahan bakar mesin diesel menggunakan minyak diesel (solar). Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar, dan dapat terbakar secara spontanitas oleh adanya temperatur udara yang tinggi (rendahnya temperatur saat bahan bakar terbakar secara spontanitas tidak adanya api yang keluar disebut autogeneous ignition temperatur dari bahan bakar). Tingginya temperature udara yang dikompresikan dapat mempermudah bahan bakar untuk terbakar secara spontanitas. Dalam mesin diesel penggunaan perbandingan kompresi yang tinggi atau bahan bakar dengan titik bakar (ignition point) yang rendah akan memperbaiki kemampuan terbakarnya bahan bakar. Nilai kemampuan bahan bakar diesel untuk cepat terbakar adalah angka cetane (cetane number). Untuk mesin diesel yang berkecepatan tinggi yang digunakan pada kendaraan truk dan mobil-mobil angka cetane yang umumnya digunakan sekurang-kurangnya 40 - 45.
ANGKA CETANE Prosedur untuk menghasilkan angka cetane adalah hampir sama seperti pada angka octane. Angka cetane adalah persentase dari cetane dalam bahan bakar standar yang diberikan dengan kemampuan pengapian (pembakaran) yang sama seperti dengan bahan bakar yang sedang ditest. Bahan bakar standar menggunakan campuran dari cetane dan bahan bakar lainnya, umumnya alphamethylnaphthalene atau heptamethylnonane yang mempunyai kelambatan pembakaran yang sangat besar. Nilai cetane terdiri dari komponen-komponen : Cetane : 100 Alphamethylnaphthalene :0 Heptamethylnonane : 15 Angka cetane untuk bahan bakar yang mengandung alpha methylnaphthalene, sebagai contoh memperoleh formula dari :
3
3. PROSES PEMBAKARAN MINYAK DIESEL Proses pembakaran yang terjadi dalam mesin diesel diperlihatkan dalam hubungan tekanan dan waktu dalam grafik di bawah ini dan dapat dibagi ke dalam 4 proses (phase).
OHP 2
a. Phase pertama : Saat tertundanya pembakaran (ignition delay) (A-B) Tahap ini adalah persiapan pembakaran dimana partikel-partikel yang sempurna dari bahan bakar yang diinjeksikan bercampur dengan udara dalam silinder untuk dibentuk menjadi campuran yang mudah terbakar. Peningkatan tekanan secara konstan terjadi sesuai dengan sudut poros engkol. b. Phase kedua : Saat perambatan api (Flame propagation (B-C) Dengan berakhirnya phase pertama, campuran yang mudah terbakar telah dibentuk dalam bermacam-macam bagian dalam silinder, dengan awal pembakaran dalam beberapa tempat. Api ini akan merambat pada kecepatan yang sangat tinggi sehingga campuran terbakar secara explosive (letupan) dan menyebabkan tekanan dalam silinder naik dengan cepat. Saat ini disebut phase pembakaran explosive (letupan). Naiknya tekanan dalam phase ini merupakan persiapan untuk membentuk banyaknya campuran yang mudah terbakar dalam phase ke tiga. c. Phase ketiga : Saat pembakaran langsung (Direct Combustion) (C-D) Pembakaran Iangsung dari bahan bakar yang sedang diinjeksikan dalam suatu tempat selama phase ini sesuai dengan terbakarnya bahan bakar dengan adanya api dalam silinder. Pembakaran dapat dikontrol oleh jumlah bahan bakar yang diinjeksikan dalam phase ini, dan ini disebut sebagai pengontrolan periode pembakaran. d. Phase keempat : Pembakaran lanjut (After burning) (D-E) Akhir penginjeksian pada titik D, tetapi sebagian bahan bakar masih ada dalam ruang bakar untuk dibakar secara kontinyu. Apabila phase ini terlalu panjang, maka suhu gas buang bekas akan naik yang akan menyebabkan efisiensi menurun. REFERENSI • Dengan tertundanya proses pembakaran melalui perambatan api ini sebagai phase persiapan untuk phase pembakaran langsung. • Tekanan yang terjadi selama phase perambatan api harus dipertahankan ke efisiensi maximum phase pembakaran langsung ini adalah ciri khas dari mesin diesel.
4
KNOCKING PADA DIESEL Apabila pembakaran tertunda diperpanjang atau terlalu banyak bahan bakar yang diinjeksikan selama periode pembakaran tertunda, maka banyaknya campuran yang sedang terbakar akan berlebihan, terlalu lamanya phase kedua ini (perambatan api), akan menyebabkan terlalu cepat naiknya tekanan dalam silinder, sehingga akan menimbulkan getaran dan bunyi. Ini disebut diesel knock. Untuk mencegah diesel knock, maka perlu dihindari meningkatnya tekanan secara tiba-tiba dengan adanya terbentuknya campuran yang mudah terbakar saat temperatur rendah. Dengan pembakaran diperpendek atau mengurangi bahan bakar yang diinjeksikan selama pembakaran tertunda. Metoda berikut ini adalah cara mengatasinya a. Gunakan bahan bakar dengan nilai cetane yang tinggi. b. Menaikkan temperatur udara dan tekanannya saat mulai injeksi. c. Mengurangi volume injeksi saat mulai menginjeksian bahan bakar. d. Menaikkan temperatur ruang bakar. (Pada ruang dimana bahan bakar diinjeksikan) Untuk mengurangi knock diesel, terjadinya pengapian spontanitas dibuat Iebih awal. (Dalam mesin bensin sebaliknya untuk mencegah pengapian yang spontanitas). Perbedaan cara mencegah knock seperti tertera dalam tabel di bawah.
PERBANDINGAN ANTARA KNOCKING DIESEL DAN BENSIN Secara phisik, knocking diesel dan bensin pada dasarnya terjadinya sama, masing-masing disebabkan naiknya tekanan yang tinggi disebabkan terlalu cepatnya bahan bakar terbakar. Agar Iebih jelasnya dalam pemeriksaan disini akan diperlihatkan tipe dari perbedaan knocking seperti yang diperlihatkan dalam gambar. Perbedaan utama adalah diesel knocking terjadi saat awal pembakaran, sebaliknya knocking pada mesin bensin terjadi pada saat akhir pembakaran.
OHP 3
CARA UNTUK MENCEGAH KNOCKING ITEM
MESIN DIESEL
MESIN BENSIN
Perbandingan kompresi
dinaikan
diturunkan
Temperatur udara yang disuplai
dinaikan
diturunkan
Tekanan kompresi
dinaikan
diturunkan
Temperatur silinder
dinaikan
diturunkan
diturunkan
dinaikan
diperpendek
diperpanjang
Titik pembakaran bahan bakar Saat tertundanya pembakaran (Ignition delay)
5
METODA PENGERASAN BAUT PLASTIC REGION Umumnya baut dikeraskan melalui bagian yang elastis (diperlihatkan pada gambar) dimana momen pengerasan bertambah sesuai dengan perputaran sudut dari baut. Ketika baut dikeraskan sampai bagian elastisnya (elastic region) berakhir, hanya baut yang mempunyai perubahan sudut putar tapi sisa momennya sama. Masing-masing area disebut plastic region.
OHP 4
Ada dua cara pengerasan baut. Metode pertama baut dikeraskan bagian yang elastis (elastic region). Ini metode convensional. Metode lainnya adalah pengerasan baut plastic region. Pada beberapa mesin, baut kepala silinder dan cap bearing connecting rod dikeraskan dengan cara pengerasan plastic region. Cara ini pertama baut dikeraskan pada tahap sesuai momen, kemudian diputar lebih lanjut besarnya sesuai dengan yang disarankan. Tipe baut ini menggunakan tegangan axial dalam plastic region. PENTING ! Plastic region adalah baut khusus, biasanya baut yang tidak dikeraskan dengan cara ini akan rusak. Baut plastic region harus dikeraskan sesuai dengan metode pengerasan baut plastic region, dan bila tidak dilakukan akan tidak diperoleh momen spesifikasi.
6
MEKANISME KATUP Pada camshaft mesin bensin dan mesin diesel digerakkan oleh poros engkol melalui timing belt atau timing gear. Dalam sebuah mesin diesel pompa injeksi juga menggerakkan untuk mengirim bahan bakar yang bertekanan rendah ke nosel injeksi pada saat yang telah ditentukan. Katup timing harus diperiksa ketika timing belt diganti atau saat mesin di overhaul. Saat itu pompa injeksi yang digerakkan oleh puli juga harus disetel pada posisi yang ditentukan. Setelah katup timing diperiksa saat penginjeksian pada pompa injeksi harus disetel.
OHP 5
REFERENSI Timing belt dari mesin diesel harus diganti setiap 100.000 km yang merupakan bagian pemeriksaan berkala. Beberapa kendaraan diesel dilengkapi dengan lampu peringatan penggantian timing belt. Lampu ini akan menyala pada setiap 100.000 km untuk memberitahukan bahwa timing belt harus segera diganti.
7
FAN CLUTCH Kapasitas pendinginan mesin dipilih agar tidak menyebabkan mesin overheating bahkan saat suhu udara luar tinggi. Sehingga, tidak diperlukan kipas yang berputar cepat saat mesin berputar dalam kecepatan tinggi pada suhu udara luar yang rendah. Putaran tinggi pada kipas menaikkan suara dan menambah hilangnya tenaga (power loss) secara drastis. Fan clutch mendeteksi turunnya suhu udara luar dan mengontrol putaran kipas.
OHP 6
Keuntungan • Menaikkan daya tahan mesin. • Mengurangi konsumsi bahan bakar. • Mengurangi suara. • Memperpendek waktu pemanasan mesin. • Menaikkan performa pemanasan air. Putaran saat suhu rendah (di bawah 45°C) Oli keluar dari inlet port karena gaya sentrifugal rotor dan viskositas oli itu sendiri sehingga oli di sekitar rotor berkurang. Karena oli berkurang, efisiensi perpindahan turun dan kipas berputar lebih lambat dari pulley.
OHP 6
Putaran saat suhu tinggi (di atas 55°C) Saat suhu udara naik, bimetal yang dipasang pada sensor melengkung, variable port terbuka, dan oli keluar dari inlet port mengalir melalui variable port kembali ke chamber. Sehingga, level oli kanan dan kiri seimbang, oli disimpan di sekitar rotor, torsi yang diteruskan ke kipas bertambah, dan kipas berputar lebih cepat.
OHP 6
8
SISTEM BAHAN BAKAR INJECTION NOZZLE 1. KEBUTUHAN UNTUK MENYETEL TEKANAN INJEKSI Tekanan membukanya nosel injeksi berbeda tergantung pada mesin, dan disetel untuk menjamin bahwa bahan bakar diinjeksi oleh nosel injeksi dan akan bercampur dengan udara dalam silinder dan terbakar dalam waktu yang sesingkat mungkin. Apabila tekanan membukanya nosel tidak tepat, ini akan mengganggu pada saat injeksi dan volume injeksi. Dengan demikian tekanan membukanya nosel harus selalu tepat.
OHP 7
Tekanan pembukaan Saat injeksi Volume injeksi
Sangat rendah Maju Sangat besar
Sangat tinggi Mundur Terlalu kecil Tekanan membukanya nosel disetel dengan pengganti ketebalan dari penyetelan shim (adjusting shim). Apabila adjusting shim diganti dengan shim yang tebal tekanan membukanya menjadi besar. Sebaliknya apabila penyetelan shim diganti dengan shim yang tipis membukanya tekanan akan menjadi kecil. Untuk mensuplai macam-macam mesin tersedia shim penyetel ketebalannya terdiri dari beberapa macam.
OHP 7
9
2. TWO STAGE INJECTION NOZZLE Beberapa mesin diesel dewasa ini, menggunakan dua tahap nosel injeksi (two-stage injection nozzle) yang menyebabkan volume injeksi bertambah sesuai naiknya tekanan bahan bakar. Kami akan menjelaskan sebagai contoh nosel injeksi dua tahap ini digunakan dalam mesin 4JH1. Penggunaan nosel injeksi dua tahap bertujuan untuk menurunkan tekanan membukanya katup, dengan cara memperbaiki stabilitas injeksi dalam daerah beban yang rendah dan juga memperbaiki stabilitas idling. Juga dengan menurunkan volume injeksi awal, knocking mesin diesel berkurang dan akan menyempurnakan kenyamanan berkendaraan.
OHP 8
KONSTRUKSI Dua tekanan pegas (No.1 dan No.2) dan dua pin tekanan (No.1 dan No.2) dipasangkan di dalam body penahan nosel. Sebuah celah diberikan antara lift piece dan spring seat second spring untuk injeksi bahan bakar dalam dua tahap. Celah ini disebut "pre lift". Pre lift, daya dari tegangan pegas No. 1 (tahap pertama tekanan bahan bakar) dan tegangan dari pegas No. 2 (tahap kedua tekanan bahan bakar) disetel dengan mengganti masing-masing adjusting shim.
Nama komponen: 1. Retaining nut 2. Nozzle & pin 3. Spacer & pin 4. Lift Piece 5. Spring seat 6. Push rod 7. Shim (Second nozzle opening pressure) 8. Second spring 9. Collar 10. Spring seat 11. First spring 12. Shim (First nozzle opening pressure) 13. Nozzle holder body 14. Eye bolt 15. Gasket
OHP 8
10
CARA KERJA Cara Kerja Pada Tahap Pertama Naiknya tekanan bahan bakar sesuai dengan kerjanya pompa injeksi dan mencapai 194 kg/cm 2 , tegangan yang berlebihan dari tegangan pegas no.1 menyebabkan jarum nosel terdorong ke atas dan bahan bakar mulai diinjeksikan. Setelah liff piece menyentuh dengan spring seat second spring besarnya pengangkatan jarum belum berubah hingga tekanan bahan bakar naik ± 260 kg/cm 2 . OHP 9
Cara Kerja Pada Phase Kedua Bila tekanan bahan bakar mencapai 260 kg/cm 2 , tegangan akan berlebihan dari masing-masing tegangan pegas no.1 dan no.2 menyebabkan jarum nosel naik semakin tinggi. Saat jarum nosel berhubungan dengan jarak tertentu. Besarnya jarum nosel terangkat, perubahannya tidak akan lama apabila tekanan bahan bakar berubah. Untuk alasan ini, ketika ada beban ringan pada mesin hanya sedikit jumlah bahan bakar yang diinjeksikan dan pengangkatan sedikit pada beban sedang, dengan kata lain jumlah bahan bakar yang diinjeksikan sedikit dalam daerah bebas. Kemudian jumlah yang besar diinjeksikan dalam daerah pengangkatannya yang tinggi.
11
DISTRIBUTOR TYPE INJECTION PUMP GARIS BESAR
OHP 10
Pada pompa injeksi tipe PE (tipe in-line), jumlah elemen pompa (plunger) harus sama dengan jumlah silindernya. Tetapi pada pompa injeksi tipe VE ini (tipe distributor), jumlah plunger tidak ada hubungannya dengan banyaknya silinder mesin, jadi hanya menggunakan satu plunger saja. Plunger yang hanya satu ini sambil berputar membegikan bahan bakar injeksi secara bergantian ke setiap silinder melalui pipe injeksi sesuai dengan firing order mesin. Seperti pada pompa injeksi tipe PE yang dilengkapi dengan governor, timer, feed pump, dan lainnya yang dipasang pada bagian luarnya, maka pada pompa injeksi tipe VE perlengkapan tersebut berada didalamnya. Bila dibandingkan dengan tipe PE, komponen yang ada pada pompa injeksi tipe VE jumlahnya tidak sampai setengah dari yang ada pada tipe PE, dan dibuat demikian untuk memenuhi kebutuhan akan pompa injeksi yang kecil, ringan dan berkecepatan tinggi. Untuk memenuhi keinginan pengendaranya, maka dirancanglah sebuah pompa yang dapat memberikan percepatan kendaraan yang mendekati kendaraan yang bermesin bensin. Sebuah pompa injeksi tipe VE untuk 'mesin dengan sistim pembakaran Iangsung sekarang telah dibuat dan diharapkan akin digunakan secara meluas pada berbagai bidang termasuk untuk mesin-mesin konstruksi, truk ukuran sedang, dll.
12
KEUNTUNGAN 1. Pompa injeksi ini kecil dan ringan dan memiliki jumlah komponen suku cadang yang kecil (dibandingkan dengan pompa injeksi in-line yang konvensional ).
Tipe Pompa Injeksi Tipe VE Distributor Tipe VM Distributor Tipe.PE4A in-line Tipe PE6A in -line
Berat (kg)
Ukuran (mm) Panjang x Lebar
5,5 4,9 11,6 13,3
207 x 181 189x182 293x210 347 x 210
Jumlah Suku Cadang
Keterangan
196 238 326 368
2. 3. 4. 5.
Pompa injeksi dapat dipasang pada mesin balk dengan posisi tegak maupun horizontal. Dapat digunakan untuk mesin dengan kecepatan tinggi hingga 6000 rpm. Dapat dengan mudah diatur untuk mendapatkan karakteristik torque mesin. Konstruksi pompa dapat mencegah pengiriman bahan bakar apabila karena suatu sebab arah putaran mesin diputar terbalik. 6. Dapat dengan mudah disesuaikan dengan berbagai macam kebutuhan kemampuan mesin. Mekanis pengontrol dapat dipasang secara terpisah, contohnya torque control device, load timer, boost compensator. 7. Karena injeksi dihentikan dengan. cara memutar saklar mesin ke OFF, mesin dapat dengan segera berhenti. 8. Pelumasan dengan bahan.bakar minyak ( bebas perawatan ) Karena pelumasan di dalam pompa injeksi dilakukan oleh bahan bakar minyak yang ada pada ruangan pompa, pelumasan dengan minyak khusus tidak diperlukan lagi. Maka dari itu tidak ada waktu yang hilang seperti pada perawatan yang biasanya.
13
SPESIFIKASI Item Jumlah silinder Arah putaran Kecepatan maximum yang diperbolehkan (pompa) Diameter plunger Kontrol timing injeksi
Pengaturan kecepatan
Speed droop Berat Sistim pelumasan Posisi control lever Letak Stop Lever Maksimum tekanan dalam pipa masuk yg diperbolehkan Pencegah terbaliknya putaran mesin
Peralatan tambahan
14
Spesifikasi 2, 3, 4, 5 atau 6 Searah/berlawanan dengan jarum jam (dilihat dari sisi pemutar ) 3000 r.p.m (2, 4, 5 silinder ) 2500 r.p.m. (3, 6 silinder ) 8, 9, 10, 11 atau 12 mm Speed timer 2, 4, 5 silinder : 11° Maximum 3, 6 silinder : 7° Maximum Load timer Maximum : 3° s/d 4° Speed-load timer 2, 4, 5 silinder : 11° Maximum 3, 6 silinder : 70 Maximum Governor kecepatan variable Governor kecepatan minimum-maximum Governor kombinasi 4% (750 rpm) Kira -kira 5,5 kg Pelumasan bahan bakar minyak Sebelah kanan atau kiri governor cover (dilihat dari arah pemutar ) Sebelah kanan atau kiri governor cover (dilihat dari arah pemutar ) Kira - kira 550 kg/cm2 Karena inlet port akan terbuka sewaktu langkah kompresi bila mesin berputar kearah terbalik, bahan bakar tidak dapat dikirim sehingga injeksi tidak dapat terjadi Pemasangan boost compensator, speed sensor pompa, cold start device, dan lainnya dapat dilakukan
SISTEM BAHAN BAKAR
OHP 11
Gambar di atas memperlihatkan suatu contoh dari suatu sistim untuk bahan bakar. Drive shaft pompa injeksi diputar oleh timing belt mesin (atau gigi ), maka bahan bakar dihisap oleh feed pump melalui sedimentor dan fuel filter masuk ke inlet bahan bakar pompa injeksi. Fuel filter akan menyaring bahan bakar sedangkan sedimentor yang berada dibawahnya bertugas melepas kandungan air yang ada pada bahan bakar. Dengan putaran drive shaft, bahan bakar dihisap masuk ke feed pump untuk mengisi ruangan pompa injeksi. Tekanan bahan bakar akan sebanding besarnya dengan putaran drive shaft, dan bila telah melampaui besar tekanan tertentu, bahan bakar yang berlebihan akan dikembalikan lagi ke bagian inlet ( saluran masuk) melalui regulating valve yang terletak pada oil outlet (saluran keluar) feed pump. Bahan bakar yang ada didalam ruang pompa injeksi mengalir melalui lubang masuk distributor head ke ruang tekanan (pressure chamber) dimana gerak berputar dan gerak maju mundur dari plunger akan menaikkan tekanannya. Bahan bakar selanjutnya dikirim ke pipa injeksi terus ke nozzle dan nozzle holder. Sebuah katup overflow yang terletak diatas pompa injeksi berguna untuk menjaga suhu bahan bakar agar tetap konstan dengan jalan mengembalikan bahan bakar yang berlebihan ke tangki bahan bakar.
15
KONSTRUKSI DAN CARA KERJA
OHP 12
PENYALURAN BAHAN BAKAR Drive shaft yang diputar oleh timing belt atau gigi dari mesin memutar cam disk melalui sebuah cross coupling. Pin yang terpasang secara di-press pada cam disk dipasangkan kedalam groove yang ada pada plunger, bertujuan untuk memutar plunger. Untuk menggerakkan plunger maju -mundur, cam disk dilengkapi pula dengan bagian permukaan yang menonjol pada cam dalam jumlah yang sama banyaknya yang dirancang dalam bentuk yang seragam mengelilingi tepi luar dari cam disk dengan jumlah yang sama dengan jumlah silinder. Permukaan cam disk selalu bersentuhan dengan roller holder assembly karena cam disk dan plunger ditekan kearah roller holder assembly oleh kuat gaya pegas dari dua bush plunger spring. Dengan demikian plunger dapat mengikuti gerakan cam disk. Selain itu karena cam disk diputar oleh drive shaft diatas roller holder assembly, gerakan berputar yang bersamaan dengan maju - mundur dapat terjadi. Konstruksi roller holder assembly dibuat sedemikian rupa agar dapat diputar pada suatu sudut tertentu yang sesuai dengan gerakan timer.
16
Karena plunger berputar dan bergerak maju mundur secara bersamaan maka dapat menghisap bahan bakar dari ruangan pompa kemudian memberi tekanan didalam ruang tekanan untuk dikirimkan kedalam silinder mesin.
OHP 13
PENGATUR KECEPATAN
OHP 14
Governor terletak dibagian atas dari ruangan pompa injeksi. Empat buah flyweight dan sebuah governor sleeve berada pada flyweight holder, dan flyweight holder tersebut terpasang pada governor shaft. Flyweight holder diputar dan dipercepat putarannya oleh gear dari drive shaft melalui rubber damper. Governor lever assembly bertumpu pada pivot bolts yang berada pada pump housing, sedangkan ball joint yang berada pada bagian bawah lever assembly dipasangkan pada control sleeve yang dapat bergeser pada permukaan bagian luar plunger. Bagian paling atas dari lever assembly (tension lever) dihubungkan dengan governor spring oleh retaining pin, sedangkan ujung lain dari governor spring dihubungkan ke control lever shaft. Control lever shaft dipasang pada tutup governor dan sebuah control lever dipasang pada control lever shaft. Pedal akselerator dihubungkan langsung ke control lever dengan sebuah penghubung, dan kuat gaga pegas governor spring akan berubah - ubah mengikuti gerak dari posisi control lever tersebut (yaitu posisi dari pedal akselerasi). Banyaknya jumlah injeksi diatur oleh gaya yang saling berlawanan antara gaya sentrifugal flyweight dengan kuat gaya pegas governor. Kuat gaya sentrifugal dari flyweight yang berubah ubah mengikuti kecepatan mesin, menggerakkan governor lever melalui governor sleeve. Kuat gaya pegas governor spring yang besar kekuatannya tergantung dari posisi control lever, yaitu posisi pedal akselerator, menggerakkan governor lever melalui retaining pin.
17
KONTROL TIMING INJEKSI
OHP 15
Pada bagian bawah pompa injeksi, terdapat timer dengan sebuah piston yang terletak ditengahtengahnya. Pada bagian yang bertekanan rendah dari piston timer, terpasang sebuah timer spring yang kuat gaya pegasnya telah ditetapkan sebelumnya; tekanan bahan bakar pada ruangan pompa akan bekerja kearah yang berlawanan ( ke bagian yang bertekanan tinggi ). Posisi dari timer piston akan berubah - ubah mengikuti keseimbangan dari keseimbangan antara kedua gaya tersebut diatas, untuk memutar roller holder melalui roller holder pin. Bila timer piston menekan timer spring maka timing injeksi dikembangkan ( roller holder diputar kearah yang berlawanan dengan arah putaran ), dan bila timer piston digerakkan kearah yang berlawanan maka timing injeksi dikembalikan lagi. Timing injeksi diatur dengan cara tersebut diatas.
FEED PUMP
OHP 16
18
Feed pump terdiri dari sebuah rotor, blade-blade dan liner. Putaran shaft diteruskan oleh key ke rotor untuk memutar rotor. Bagian dalam dari permukaan liner tidak lurus terhadap sumbu putaran rotor. Empat buah blade terpasang pada rotor tersebut. Pada saat berputar, gaya sentrifugal akan mendorong blade kearah luar sampai menyentuh bagian dalam dari permukaan liner dan akan membentuk empat buah ruangan bahan bakar. Volume dari keempat ruangan tersebut akan bertambah besar karena putaran rotor, sehingga dapat menghisap bahan bakar dari tangki bahan bakar. Sebaliknya, bila volume dari keempat ruangan bertambah kecil maka bahan bakar akan dikompresi.
REGULATING VALVE
OHP 16
Tekanan pengiriman bahan bakar dari feed pump akan bertambah selaras dengan bertambahnya kecepatan pompa. Akan tetapi jumlah keseluruhan injeksi bahan bakar yang diperlukan oleh mesin yang sesungguhnya adalah lebih sedikit dari yang dikirimkan oleh feed pump. Oleh sebab itu untuk menjaga berlebihnya pertambahan tekanan pada ruangan pompa yang disebabkan adanya kelebihan bahan bakar dan untuk mengatur tekanan pada ruang pompa agar selalu sekitar tekanan yang biasanya ditentukan dalam spesifikasinya, maka sebuah regulating valve dipasang didekat outlet feed pump. Timer akan melakukan pengaturan timing dengan memanfaatkan tekanan pada ruang pompa yang besarnya diatur oleh regulating valve tersebut.
19
CARA KERJA PLUNGER
OHP 17
Drive shaft memutar feed pump, cam disk dan plunger secara bersama-sama. Gerakan majumundur plunger terjadi akibat gerakan dari bentuk permukaan cam disk yang berputar terhadap roller dari roller holder assembly. Bila inlet slit dari plunger dan inlet port dari plunger barrel yang dipasang di - press pada distributor head telah sejajar, bahan bakar akan dihisap kedalam ruang tekanan. Setelah inlet port barrel plunger telah ditutup oleh plunger, plunger akan naik. Sesudah outlet slit plunger dan outlet port sejajar, tekanan pada ruang tekanan telah melampaui tekanan sisa yang ada didalam saluran bahan bakar pipa injeksi dan delivery valve telah membuka, maka bahan bakar akan mengalir ke pipa injeksi kemudian melalui nozzle diinjeksikan ke silinder mesin. Setelah cut - off port plunger telah sejajar dengan ujung permukaan dari control sleeve, pengiriman bahan bakar oleh plunger berakhir. Plunger barrel hanya memiliki satu buah inlet port (lubang masuk) akan tetapi memiliki sebuah outlet port (lubang keluar) untuk setiap silinder mesin. Walaupun plunger memiliki inlet slit yang same banyaknya dengan jumlah silinder mesin, tetapi hanya memiliki satu outlet slit dan sate equalizing slit.
20
Langkah hisap Sewaktu plunger melangkah kembali, yaitu saat inlet port dari barrel plunger dan inlet slit dari plunger telah sejajar, bahan bakar yang bertekanan yang berada pada ruang pompa akan dihisap masuk kedalam ruang tekanan.
OHP 18
Langkah pengiriman Sewaktu plunger diputar dan diangkat oleh cam disk, permukaan atas plunger akan menutup inlet port plunger barrel, maka awal pengkompresian dimulai. Pada waktu yang hampir bersamaan outlet slit plunger bertemu dengan outlet port barrel plunger. Akibat dari hal tersebut, bahan bakar yang ditekan oleh naiknya plunger telah melebihi kuat gaya pegas spring dari delivery valve dan sisa tekanan yang ada dalam pipa injeksi sehingga delivery valve terbuka. Kemudian bahan bakar diinjeksikan melalui nozzle dan nozzle holder kedalam ruang bahan bakar mesir.
OHP 18
21
Akhir dari injeksi Bila ujung permukaan control sleeve bertemu dengan cut-off port (saluran penghenti) plunger, maka bahan bakar yang ada pada plunger (yaitu pada ruang tekanan), dimana tekanannya lebih besar dari tekanan pada ruangan pompa, akan kembali ke ruang pompa melalui cut - off port tersebut. Tekanan akan segera berkurang, delivery valve akan tertutup karena gaya pegas spring, maka pengiriman bahan bakar berakhir. Cara kerja tersebut berlangsung secara seketika.
OHP 18
Langkah penyesuaian Sesudah penginjeksian berakhir, plunger berputar 180° maka outlet port plunger barrel akan bertemu dengan equalizing slit dari plunger. Dengan demikian tekanan bahan bakar pada passage (terusan) diantara outlet port plunger barrel dan delivery valve akan berkurang hingga sama besarnya dengan ruang pompa. Langkah ini menyesuaikan tekanan pada outlet port masing - masing silinder pada saat penginjeksian untuk setiap putaran, selain itu juga untuk menjaga kestabilan penginjeksian. Cara kerja tersebut akan menghasilkan suatu penginjeksian yang berlangsung pada setiap putaran (pompa).
OHP 18
22
OHP 19
Pencegah putaran terbalik Bila plunger bergerak pada arah putaran yang normal, inlet port akan terbuka sewaktu plunger melangkah mundur, bahan bakar yang cukup jumlahnya akan dihisap kedalam ruang tekanan. Selama waktu pengkompresian, inlet port akan tertutup dan penginjeksian dilakukan. Akan tetapi apabila mesin berputar kearah yang terbalik (contohnya saat berhenti dan mesin perlahan jalannya, kendaraan dipakai dan mulai bergerak mundur sehingga mesin terputar dan selanjutnya), inlet port plunger barrel dan inlet slit plunger akan sejajar sewaktu plunger naik, maka bahan bakar tidak dapat dikompresi sehingga pengiriman bahan bakar tak terjadi. Karena kejadian tersebut mesin akan segera mati.
Kontrol jumlah penginjeksian Jumlah pengiriman bahan bakar akan bertambah atau berkurang karena effective strokenya, yang akan berubah-ubah sesuai dengan posisi control sleeve. Effective stroke adalah langkah plunger dari mulai tertutupnya lubang ( port ) plunger sampan ke ujung permukaan control sleeve sewaktu pengiriman bahan bakar, sesudah inlet port plunger barrel dan inlet slit plunger barrel tertutup. Effective stroke adalah sebanding dengan jumlah pengiriman bahan bakar seperti dapat terlihat pada gambar, panjang langkah control sleeve ke kiri akan mengurangi effective stroke-nya, dan sebaliknya panjang langkah control sleeve kekanan akan menambah effective stroke dan pengiriman bahan bakar. Walaupun posisi awal dari penginjeksian selalu tetap, akhir dari penginjeksian akan berubah-ubah tergantung dari posisi control sleeve yang diatur oleh governor.
OHP 20
23
DELIVERY VALVE DAN DAMPING VALVE Saat bertambahnya tekanan bahan bakar yang diakibatkan dari langkah pengkompresian plunger telah melampaui kuat gaya pegas dari valve spring dan sisa tekanan dalam pipa injeksi, delivery valve akan membuka, maka bahan bakar dikirimkan melalui nozzle dan nozzle holder. (Gb. 16 -A) Kemudian, bila tekanan buka nozzle telah tercapai, penginjeksian ke silinder mesin tertentu terjadi. Sewaktu plunger telah terangkat dan injeksi telah berakhir, tekanan pada ruang tekanan secara mendadak turun, maka spring dari delivery valve akan menutup delivery valve. Untuk mencegah terjadinya penundaan injeksi, maka mempertahankan adanya sisa tekanan yang masih ada pada pipa injeksi yang berguna untuk injeksi berikutnya sangatlah diperlukan. Delivery valve berfungsi untuk mencegah terjadinya arus balik bahan bakar sewaktu plunger melangkah untuk menghisap bahan bakar. Ditengah - tengah delivery valve terdapat sebuah piston. Sesudah injeksi berakhir dan tepian piston bertemu dengan bagian atas valve seat (Gb.16- B ), besar tekanan didalam pipa injeksi akan berkurang sesuai dengan volume dari bahan bakar yang ditarik kembali oleh delivery valve sewaktu delivery valve kembali kedudukannya.
Akibat hal tersebut diatas, penghentian injeksi yang terjadi secara tiba - tiba dapat terlaksana karena saat penginjeksian telah berakhir, maka pengiriman bahan bakar yang tak diinginkan dapat dicegah. (Gb. 16 - C)
OHP 21
24
Damping valve adalah sebuah komponen dari delivery valve yang konstruksinya dapat dilihat pada gambar di samping. Damping valve menekan damping valve spring dan membuka hampir bersamaan waktunya dengan terbukanya delivery valve. Bahan bakar dikirim oleh plunger melalui pipa injeksi ke nozzle holder dan nozzle. Pada saat berakhirnya penginjeksian, damping valve akan menutup lebih awal (kedudukannya dari delivery valve akibat gaya pegas dari damping valve spring. Sesudah itu karena bahan bakar hanya sedikit yang ditarik kembali dan masuk ke lubang kecil yang berada pada damping valve sampai delivery valve sudah betul-betul duduk, maka suatu penurunan tekanan yang secara tiba-tiba didalam pipa injeksi dapat dicegah. Suatu penurunan tekanan kadang-kadang akan menyebabkan suatu tekanan negative, dan tekanan negative tersebut dapat menimbulkan terjadinya gelembung udara. Dengan adanya gelembung udara pada pipa injeksi, pipa injeksi akan berkarat, dan karat tersebut dapat mengakibatkan patahnya pipa. Damping valve dipasang untuk mencegah terjadinya masalah tersebut diatas.
25
PENGATUR MEKANIS Tergantung dari tujuan penggunaannya, governor mekanis (yang menggunakan sebuah flyweight ) terbagi menjadi tiga jenis 1. Governor kecepatan variabel 2. Governor kombinasi 3. Governor kecepatan maximum - minimum
KONSTRUKSI DAN CARA KERJA GOVERNOR KECEPATAN VARIABEL
OHP 22
Konstruksi dari governor kecepatan variabel diperlihatkan pada gambar di atas. Putaran dari drive shaft (yang dilengkapi dengan dua rubber damper) adalah beriringan melalui sebuah gigi akselerasi (acceleration gear) ke flyweight yang terpasang pada governor shaft.
26
Empat buah flyweight terpasang pada flyweight holder, bila diputar akan membuka kearah luar akibat adanya gaya sentrifugal flyweight. Gerakan tersebut akan menggerakkan governor sleeve pada arah axialnya yang menyebabkan governor sleeve mendorong governor lever assembly. Governor lever assembly terdiri dari corrector lever, tension lever, start lever, start spring dan ball joint.
OHP 22
Fulcrum (Titik tumpu corrector lever) Mi dipegang oleh sebuah pivot bolt pada housing pompa dan bagian bawahnya ditekan oleh sebuah spring yang berada pada distributor head, sedangkan bagian atasnya ditekan oleh full - load adjusting screw, jadi corrector lever tidak dapat bergerak sama sekali. Starting lever tidak menyentuh tension lever akibat starting spring hanya pada saat mesin distart, dan akan menggerakkan governor sleeve untuk menutup flyweight. Sebagai akibatnya, maka ball joint yang terletak dibawah starting lever akan memutar tension dan starting lever pada poros M 2 sebagai titik tumpunya, dan menggerakkan control sleeve kearah penambahan bahan bakar ( yaitu kearah letak distributor head) untuk memudahkan start. Selama mesin hidup, starting lever dan tension lever akan sating bersentuhan dan bergerak bersama-sama seolah-olah seperti satu komponen saja. Bagian atas tension lever berhubungan dengan control lever melalui governor spring. Sebuah idling spring dipasang pada retaining pin yang terletak pada bagian atas dari tension lever. Konstruksi governor tersebut adalah sedemikian adanya, dan dapat mengatur pada semua tingkat kecepatan mesin dengan menggunakan semua spring yang telah disebutkan diatas.
27
Menghidupkan Mesin
OHP 23
Untuk memenuhi sarana yang diperlukan saat mesin akan dihidupkan, bahan bakar dengan jumlah sebanyak full-load normal diberikan sehingga banyaknya bahan bakar yang diperlukan untuk menghidupkan mesin dapat terpenuhi. Bila pedal gas ditekan sewaktu mesin dalam keadaan putaran terendah, starting lever akan berpisah dengan tension lever akibat gaya pegas starting spring dan akan bergerak mendorong governor sleeve. Control sleeve tersebut akan digerakkan ke kanan (kearah jumlah injeksi maximum) oleh starting lever, dan berputar pada poros M 2 . Oleh sebab itu dengan menginjak pedal gas sedikit saja mesin sudah dapat distart. Setelah mesin hidup, gaya sentrifugal dibangkitkan oleh flyweight, governor sleeve akan menekan starting spring yang lemah gaya pegasnya dan starting lever ditekan kearah tension lever. Melalui gerakan ini, control sleeve digerakkan kearah pengurangan bahan bakar, penginjeksian dikembalikan pada batas sebanyak injeksi full - load dan pengiriman bahan bakar yang berlebihan untuk menghidupkan mesin dihentikan. Pada saat tersebut, tension lever dan starting lever akan bertemu pada titik A, bergerak bersama seperti satu komponen.
28
Saat Idling
OHP 23
Bila mesin telah hidup, kemudian pedal gas dikembalikan kedudukannya yang semula, control lever juga akan kembali ke kedudukannya yang semula, maka gaya tarikan dari governor spring menjadi "0". Selanjutnya flyweight akan mulai membuka, menekan starting lever kearah tension lever, maka idling spring mulai ditekan. Akibatnya control sleeve akan bergerak kearah pengurangan bahan bakar dan berhenti bergerak setelah gaya sentrifugal flyweight dan gaya pegas dari idling spring telah seimbang. Pada posisi tersebut maka putaran mesin terrendah yang stabil dapat tercapai.
29
Kecepatan Maksimum Beban Penuh
OHP 24
Sewaktu pedal gas diinjak penuh dan control lever telah bertemu dengan maximum speed adjusting screw, tension lever akan bertemu pin (M 3 ) yang dipasang di-press pada housing pompa (yaitu saat dimana jumlah bahan bakar injeksi telah tercapai) dan tak dapat digerakkan lagi. Pada saat tersebut gaya pegas governor spring adalah maximum. Akibat hal tersebut idling spring ditekan penuh dan flyweight akan menutup karena ditekan oleh governor sleeve. Setelah itu, walaupun gaya sentrifugal flyweight dari flyweight bertambah karena bertambahnya putaran mesin, flyweight tidak dapat menggerakkan governor sleeve sampai gaya pegas governor spring dapat terlampui.
30
Kecepatan Maksimum Tanpa Beban
OHP 24
Selanjutnya dengan bertambahnya kecepatan mesin, sesudah keduanya seimbang, gaya sentrifugal flyweight akan melampaui gaya pegas governor spring, dan akan menarik spring sewaktu governor lever assembly digerakkan: Selain itu jumlah pengiriman bahan bakar akan berkurang dan pengontrolan bahan bakar akan diatur sedemikian rupa agar tidak melebihi kecepatan maximum yang telah ditentukan. Apabila pedal akselerator tidak ditekan secara penuh, gaya pegas governor spring kekuatannya akan berubah - ubah secara bebas sehingga governor dapat mengontrol atas dasar masukan yang diberikan oleh pengendara melalui pedal akselerasi. Pengiriman bahan bakar pada full-load akan diperoleh menurut jumlah banyaknya full - load adjusting screw diputar kedalam. Bila full-load adjusting screw diputar kedalam, corrector lever akan berputar ke kiri (kearah yang berlawanan dengan jarum jam) mengelilingi titik M 1 , maka control sleeve akan bergerak kearah penambahan bahan bakar. Bila full - load adjusting screw dikenderkan control sleeve akan digerakkan kearah pengurangan bahan bakar.
31
KONSTRUKSI DAN CARA KERJA TIMER Telah diketahui secara luas bahwa hubungan antara saat injeksi bahan bakar dan kemampuan mesin (tenaga, gas buangan, getaran mesin) adalah sangat penting. Apabila saat injeksi bahan bakar berbeda dengan sedikit saja dari standart yang telah ditentukan, kemampuan mesin diesel akan menjadi buruk. Karena selang waktu saat pembakaran pada mesin diesel akan bertambah besar bila kecepatan mesin bertambah, maka perlu adanya penyesuaian terhadap selang waktu tersebut dengan mengembangkan saat injeksi. Untuk mengatasinya sebuah timer dipasang dibagian bawah pompa injeksi.
OHP 25
Seperti terlihat pada gambar di atas, sebuah timer spring dipasang didalam ruangan timer yang bertekanan rendah. Tekanan pada ruangan pompa melalui lubang ( orifice) piston akan bekerja pada sisi ruang yang bertekanan tinggi dari timer piston. Lubang timer piston tersebut bekerja untuk mencegah gerak yang tidak pasti pada tekanan bahan bakar yang berubah - ubah. Gerak dari timer piston akan mengakibatkan bergeraknya pin dari roller holder assembly kearah yang berlawanan dengan putaran pompa. Bila tekanan pada ruangan pompa telah melampaui gaya pegas timer spring karena bertambahnya putaran pompa, timer piston akan menekan timer spring dan menggerakkan roller holder assembly kearah yang berlawanan dengan arah putaran pompa. Karena gerakan tersebut maka cam dari permukaan cam disk akan lebih cepatu bertemu dengan roller dari roller holder sehingga saat penginjeksian dikembangkan. Bila kecepatan pompa berkurang maka gaya pegas timer spring akan melampaui tekanan pada ruangan pompa, roller holder assembly akan bergerak kearah untuk memundurkan saat injeksi. Peralatan tambahan seperti solenoid timer cold start device (C.S.D.) dan load timer dll, juga digunakan dengan timer tipe standart ini untuk mengubah - ubah saat injeksi didalam wilayah kecepatan mesin dan beban menurut spesifikasinya.
32
Load Timer
OHP 25
Load timer berfungsi untuk memundurkan saat injeksi saat beban sebagian saja yaitu pada kecepatan rendah dan menengah dan berguna untuk mengurangi keluarnya asap dan kebisingan mesin. Digunakannya load timer, govenor sleeve, governor shaft dan housing dari pompa injeksi adalah khusus dibuat agar bahan bakar minyak dari ruangan pompa injeksi dapat keluar dari control port governor sleeve melalui sebuah tembusan didalam governor shaft dan housing pompa ke bagian yang bertekanan rendah. Jika flyweight tertutup, control port dan tembusan pada governor shaft tidak akan segaris. Jika flyweight mulai membuka karena bertambahnya kecepatan mesin, tembusan pada control port dan governor shaft akan benar-benar segaris sehingga tekanan pada ruangan pompa injeksi akan mulai berkurang karena bahan bakar minyak pada ruangan pompa mengalir ke lubang masuk bahan bakar (yaitu bagian yang bertekanan rendah) melalui tembusan tersebut. Jika sepenuhnya terbuka maka pengurangan tekanan telah berakhir. Sebagai akibatnya, sudut pengembangan timer hanya akan dimundurkan dalam jumlah yang sama dengan nilai dari penurunan tekanan. Selain itu perubahan dari posisi flyweight (governor sleeve) akan mengikuti posisi dari control lever (beban mesin ).
33
MAGNET VALVE
OHP 26
Magnet valve (katup magnit) akan hidup dan mati mengikuti saklar penghidup mesin dalam membuka dan menutup saluran utama kearah lubang masuk ke plunger barrel. Jika saklar mesin diputar ke ON, aliran akan mengalir melalui magnet valve , armature yang berada ditengah magnet valve akan ditarik keatas, maka bahan bakar minyak dari ruangan pompa dialirkan ke lubang masuk plunger barrel. Jika saklar mesin diputar ke OFF, gaya pegas dari spring didalam armature akan menggerakkan armature ke bawah. Selanjutnya jalan utama kearah lubang masuk plunger barrel akan tertutup dan begitu bahan bakar injeksi untuk ruangan pembakaran mesin dihentikan, mesin dapat dengan segera berhenti.
34
SPEED SENSOR Sinyal listrik (pulsa) yang diterima oleh speed sensor (sensor kecepatan) yang dipasang pada pompa injeksi akan diteruskan ke tachometer mesin pada panel instrumen kendaraan. Speed sensor dipasang untuk memanfaatkan putaran gigi dari gear pada flyweight holder. Speed sensor amplifier dirancang untuk menterjemahkan gerakan dari 23 gigi flyweight gear holder ke dalam sinyal (pulsa) yang menunjukkan satu putaran dari mesin. Sinyal tersebut kemudian ditampilkan ke tachometer mesin. OHP 27
OHP 27
35
COLD START DEVICE TIPE WAX (W-CSD) Karena menghidupkan mesin dalam keadaan dingin sangatlah susah, maka dibuatlah W-CSD (Cold Start Device Tipe Wax) untuk memperoleh saat penginjeksian yang optimum dengan memanfaatkan perubahan suhu.
OHP 28
Konstruksi Bagian pokok dari W-CSD terdiri dari elemen HIM yang diisi dengan butiran lilin. Air pendingin dialirkan mengelilingi elemen HIM dan karena butiran HIM mengembang atau menyusut sejalan dengan perubahan suhu air pendingin, maka piston W-CSD dapat bergerak. OHP 28
36
Gerakan piston akan memutar lever shaft sehingga pin (B) yang berada pada lever pompa memutar roller holder untuk mengembangkan atau mengembalikan timing injeksi. Dua buah pegas pengembali pada lever shaft dipasang sedemikian rupa agar piston, melalui lever (1) akan selalu dikembalikan (pada arah sudut pengembangan).
Selain sudut pengembangan, W-CSD juga dapat menaikkan kecepatan idling dengan memanfaatkan gerakan lever (1) sejalan dengan perubahan suhu air pendingin seperti diterangkan diatas. Cara kerjanya adalah sebagai berikut : Lever (1) berhubungan dengan control lever melalui pin (A). Bila W-CSD telah bekerja, gerakan lever (1) akan menggerakkan control lever kearah penambahan bahan bakar, maka kecepatan idling akan bertambah sehingga memperpendek waktu untuk memanaskan mesin.
OHP 28
Cara kerja Gambar di samping memperlihatkan kurva daya kerja dari W-CSD. Pada suhu dibawah -20°C, butiran lilin akan menyusut, maka W-CSD akan bekerja sehingga sudut pengembangan maximumnya berada pada sudut T°. Sesudah suhu naik melebihi -20°C, butiran lilin secara perlahan mengembang, maka W-CSD bereaksi untuk mengembalikan sudut pengembangan maximum ke titik normalnya. Butiran lilin akan berhenti mengembang pada suhu 500 C atau lebih, maka W-CSD berhenti bekerja.
37
(1) W-CSD mulai bekerja Bila suhu air pendingin kurang dari 20°C, butiran lilin akan menyusut maka piston akan bergerak ke kanan. Lever shaft berputar searah jarum jam (melalui gerakan dari lever shaft springs dan lever (1)), menggerakkan pump side lever, pin (B) dan jugs roller holder kearah pengembangan timing. Keadaan tersebut akan bertahan akibat dari kuat gaya pegas lever shaft spring, yang lebih besar dari timer spring.
OHP 29
38
(2) W-CSD berhenti bekerja Setelah kecepatan idling bertambah dan mesin telah panas, maka suhu air pendingin secara perlahan akan naik. Setelah suhu naik, butiran lilin akan mengembang dan menggerakkan piston ke kiri. Piston, melalui lever (1) menggerakkan lever shaft dan selanjutnya pump side lever kearah yang berlawanan dengan jarum jam melawan kuat gaya pegas dari lever shaft spring. Setelah tekanan bahan bakar didalam housing pompa rendah, maka kedua gerakan dan piston timer pada pin dari roller holder dan pump side lever pada roller holder akan menggerakkan roller holder searah jarum jam kearah pengembalian timing. Jadi sudut pengembangan awal berkurang. Bila suhu air pendingin telah mencapai 50°C, fungsi kerja ini berakhir dan setelah control lever bertemu dengan idling stopper bolt, maka kecepatan mesin kembali ke normal.
OHP 29
39
(3) Timer mulai bekerja setelah W-CSD berhenti bekerja Telah diterangkan di atas bahwa W-CSD berhenti bekerja sepenuhnya saat air pendingin melebihi 50°C dan putaran mesin telah normal. Lever shaft akan tak bergerak dan pin (B) tidak menyentuh roller holder.
OHP 30
40
Karena itu gerakan roller holder ke arah pengembangan maupun kearah pengembalian tergantung dari keseimbangan dari kuat gaya pegas timer spring dan tekanan bahan bakar di dalam housing pompa.
OHP 30
OHP 30
Bila suhu dari air pendingin berada di bawah -20°C, sudut pengembangan maximum adalah T°C seperti terlihat dalam gambar. Tetapi setelah kecepatan pompa mencapai N2 rpm, tekanan bahan bakar pada sisi tekanan tinggi dari timer juga bertambah. Saat setelah tekanan bahan bakar melampaui kuat gaya pegas timer spring, sudut pengembangan timing akan mengikuti kurva ciri khas yang terlihat pada gambar. Pada 0°C, sudut pengembangan akan berkurang karena butiran lilin mengembang dan W-CSD berhenti bekerja. Gambar juga memperlihatkan bahwa W-CSD telah betul-betul berhenti bekerja hanya bila suhu telah melebihi 50°C.
41
(4) W-CSD bekerja kembali W-CSD tidak akan bekerja kembali selama mesin dalam keadaan bekerja sesaat setelah mesin dihidupkan dan sesudah W-CSD berhenti bekerja Bila mesin berhenti dan suhu air pendingin kurang dari 50°C, maka butiran HIM akan mulai menyusut dan W-CSD mengembalikan roller holder ke posisi pengembangan awal bersesuaian dengan suhu air pendingin. Sudut pengembangan terbesar adalah pada tem peratur dibawah -20°C. Gera.kan tersebut diatas disalurkan ke control lever melalui lever (1), jadi posisi idling yang bersesuaian dengan suhu air pendingin dengan sendirinya terjadi. OHP 31
FAST IDLE CONTROL DEVICE (FICD) FICD digunakan untuk menambah kecepatan mesin pada kecepatan idling, karena ada penambahan beban pada mesin dengan dinyalakannya air conditioner atau alat lainnya. Tipe Vacuum Pada FICD tipe vacuum, diaphragm FICD akan menggerakkan control lever pompa injeksi untuk mengatur kecepatan idling-nya. Diaphragm tersebut digerakkan oleh tekanan negative yang ditimbulkan oleh pompa vacuum mesin.
OHP 31
42
BOOST COMPENSATOR (B.C.S.)
OHP 32
Beberapa macam mesin dilengkapi dengan turbocharger sebagai sarana untuk menambah daya mesin tersebut pada mesin-mesin dengan perbandingan langkah yang sama. Dasar daya kerja dari turbocharger adalah sebagai berikut. Sebuah turbin gas knalpot diputar dengan kecepatan tinggi oleh gas buangan knalpot dari mesin. Putaran tersebut disalurkan ke turbin penghisap seperti terlihat pada gambar. Akibatnya, jumlah udara yang disalurkan ke intake manifold dan seterusnya ke ruang pembakaran akan bertambah. Bersamaan dengan bertambahnya penyaluran udara ke ruang pembakaran, maka jumlah penyaluran bahan bakar juga harus ditambah untuk menjaga perbandingan campuran antara bahan bakar dan udara agar tetap konstan guna memperoleh pembakaran yang terbaik dengan tujuan untuk memperoleh daya mesin yang terbaik. Penambahan penyaluran bahan bakar tersebut dapat terlaksana dengan memanfaatkan besarnya tekanan yang diperoleh dari hisapan udara pada intake manifold. Boost compensator dibuat untuk menyelaraskan kerja antara kerja pompa injeksi dengan kerja turbocharger dengan tujuan untuk memperoleh tambahan daya mesin pada mesin-mesin dengan perbandingan langkah yang sama. Boost compensator ini diberi nama "B.C.S." dengan keterangan sebagai berikut. 43
Konstruksi Memperlihatkan konstruksi dari B.C.S. serta komponen-komponen yang berhubungan dengan pompa VE.
OHP 33
Sebuah diaphragm dipasang pada bagian atas dari B.C.S. Tekanan boost yang disalurkan ke ruang bertekanan akan mempengaruhi bagian atas dari diaphragm tersebut. Pegas B.C.S. dipasang pada bagian bawah dari diaphragm tersebut, Adjusting pin dihubungkan langsung kepadanya dan bergerak-gerak bersama diaphragm tersebut. Bagian yang tirus dari adjusting pin berhubungan dengan sebuah pin, sedangkan ujung lain dari B.C.S. lever berhubungan dengan tension lever pompa VE. Bagian atas dari tension lever dikaitkan pada governor spring yang berhubungan dengan control lever. Bagian bawah dari tension lever berhubungan dengan control sleeve. Gerakan dari diaphragm dan adjusting pin akan menggerakkan pin.
44
Cara kerja Gerakan tersebut kemudian disalurkan ke B.C.S. lever, dimana gerak putar yang melingkar dari B.C.S. lever pin tersebut akan menggerakkan tension lever. Gerakan dari tension lever ini akan menggerakkan control sleeve.
OHP 34
Gambar di atas menunjukkan cara kerja dari B.C.S. Bila tekanan boost berada di bawah P1, seperti terlihat pada gambar, akibat dari putaran rendah serta beban mesin ringan, maka diaphragm tidak bergerak akibat gaya dari B.C.S. spring. Bila tekanan boost naik dan melampaui P1, diaphragm secara perlahan akan menekan B.C.S. spring, maka adjusting pin akan bergerak ke bawah. Akibatnya pin yang menyentuh bagian yang tirus dari adjusting pin akan bergerak ke kiri B.C.S. lever bergerak berlawanan dengan jarum jam berputar pada supporting pinnya menyebabkan tension lever ditarik governor spring searah jarum jam.
45
OHP 35
Akibatnya control sleeve akan bergerak ke kiri (yaitu pada arah penambahan bahan bakar seperti terlihat pada garis yang tebal pada gambar, dan jumlah pengiriman bahan bakar akan bertambah bersamaan dengan bertambahnya tekanan boost. Setelah tekanan boost kemudian bertambah ke P2, adjusting pin akan bertemu spacer, yaitu batas dari langkah penyesuaian boost. Adjusting pin tidak dapat bergerak melampaui batas ini, kecuali apabila tekanan boost bertambah lagi.
46
IN-LINE TYPE INJECTION PUMP SISTEM BAHAN BAKAR
OHP 36
Gambar di atas memperlihatkan sistem pompa injeksi bahan bakar. Putaran motor dipindahkan ke poros bubungan pompa injeksi dengan kopling atau roda gigi penggerak. Pompa supply, diputar oleh poros bubungan, mengisap bahan bakar dari tangki bahan bakar dan menekan bahan bakar ke saringan dengan tekanan kira-kira 1,8 - 2,5 kg/cm 2 . Bahan bakar yang telah disaring kemudian diteruskan ke ruang bahan bakar dalam rumah pompa injeksi. Plunger diangkat oleh putaran poros bubungan, menambah lebih besar tekanan bahan bakar. Bahan bakar ini ditekankan oleh pompa injeksi. Karena jumlah bahan bakar yang diberikan oleh pompa supply dua kali jumlah maksimum yang diinjeksikan pompa, katup pengembali dipasang untuk mengembalikan kelebihan bahan bakar ke tangki bila tekanan bahan bakar melebihi harga yang telah ditentukan. Kelebihan bahan bakar dari nosel (yang juga melumasi bagian dalam pemegang nosel) mengalir melalui katup pengembali pemegang nosel dan dikembalikan ke tangki bahan bakar.
47
KONSTRUKSI DAN CARA KERJA
OHP 37
Gerakkan plunger adalah tetap, di angkat oleh tappet dan kembali turun oleh pegas. plunger, melalui putaran motor. Ruang bahan bakar pada rumah pompa selalu terisi dengan bahan bakar. Lubang masuk dan keluar barrel berhubungan dengan ruang bahan bakar ini. Bila plunger turun, bahan bakar diberikan ke barrel. Bila plunger sampai titik bawah, isapan bahan bakar berakhir. Waktu plunger naik, lubang masuk dan lubang keluar pada barrel tertutup oleh plunger, tekanan bahan bakar naik. Bahan bakar ditekan kedalam katup delivery, dan diteruskan ke nosel melalui pipa injeksi.
48
OHP 37
Bila tekanan bahan bakar melebihi tegangan pegas nosel, bahan bakar disemprotkan kedalam ruang bakar motor oleh nosel.
OHP 37
Lebih jauh plunger turun, dan pada posisi helix plunger bertemu dengan lubang masuk dan keluar barrel, pemberian bahan bakar berakhir. Katup pemberi tertutup oleh tekanan pegas katup pemberi, sehingga bahan bakar tidak lagi diberikan, walaupun plunger masih turun. Bila plunger diputar, langkah efektif (effective stroke) berubah dan akibatnya banyaknya bahan bakar juga berubah.
49
HELIK PLUNGER Plunger mempunyai tipe helix bawah atau vertikal Was dan bawah), tergantung pada posisi helix, dan dibagi lagi menjadi tipe helix kiri dan kanan What. gb. 5). Plunger helix kanan, langkah efektip bertambah bila plunger diputar arah jarum jam (dilihat dari bawah plunger). Langkah efektip pada plunger helix kiri berkurang bila plunger diputar arah jarum jam (dilihat dari bawah plunger). Spesifikasi plunger tipe PE(S)-A terlihat pada tabel di bawah. Tipe plunger Plunger helix bawah Plunger helix vertikal
Mulai injeksi
Akhir injeksi
Tetap
Berubah
Berubah
Berubah
CIRI-CIRI JUMLAH INJEKSI Ciri-ciri jumlah injeksi untuk diameter plunger yang berbeda terlihat dalam gambar.
50
MEKANISASI PERPUTARAN PLUNGER
OHP 38
Dengan pompa PE(S)-A, plen bagian bawah pompa disisipkan kedalam alur control sleeve, dan gigi pada bagian atas control sleeve berhubungan dengan gigi control rack. Dengan demikian , plunger akan berputar bila control rack digerakkan dan banyaknya injeksian berubah.
PLUNGER DENGAN HELIK DUA TAHAP Dibandingkan dengan helik standar (helix no. 2) bila memakai plunger dengan sudut helix lebih besar (helix no. 1) waktu bekerja kecepatan rendah/beban ringan, nilai perubahan banyaknya injeksian dapat diperoleh hanya dengan gerakan kecil control rack. Maksud ini adalah untuk memperbaiki banyaknya penginjeksian pada kecepatan rendah.
51
KATUP DELIVERY Katup delivery memberikan bahan bakar tekanan tinggi kepada nosel melalui pipa injeksi. Setelah plunger selesai memberikan bahan bakar, katup delivery mencegah aliran batik bahan bakar dari pipa injeksi kepada barrel. Bila katup delivery turun, tekanan bahan bakar didalam pipa injeksi berkurang karenagerakan isap torak, hingga dapat mencegah kebocoran bahan bakar setelah nosel menutup.
KATUP DELIVERY (untuk torak dengan penarikan kembali yang berubah-ubah) Karena modifikasi torak katup delivery, efek tarikan kembali bahan bakar telah dikurangi (jumlah tarikan kembali telah berkurang) pada tingkat kecepatan rendah, dan saat tekanan bahan bakar sisa dalam pipa injeksi bertambah, kestabilan injeksian bahan bakar dapat diperoleh. Akan tetapi pada tingkat kecepatan tinggi torak dengan penarikan kembali yang berubah-ubah tidak mempunyai pengaruh apa-apa.
52
PEMEGANG KATUP DELIVERY MEMAKAI KATUP DAMPING Fungsi. Bila terjadi penurunan tekanan bahan bakar secara tiba-tiba dikarenakan penarikan katup delivery waktu bekerja pada kecepatan tinggi/ beban penuh, tekanan negatip dan gelembung udara (kekosongan) dapat terjadi dalam pipa injeksi. Dalam hal yang luar biasa, pipa injeksi dapat pecah. Katup damping dapat mencegah terjadinya tekanan negatip dan gelembung udara. Konstruksi. Katup damping (katup bola) dipasang didalam pemegang katup delivery. Dudukan katup dan pegas dipasang dibagian atas pemegang katup delivery. Dibagian bawah dipasang pembatas katup delivery dengan sebuah lubang. Dibawah pembatas ini dipasang pegas katup delivery dan katup delivery. Cara kerja. Pada waktu ada injeksi bahan bakar dari plunger, katup damping (katup bola) terbuka, dan bahan bakar ditekan melalui bagian tengah pembatas katup delivery ke nosel. Akan tetapi setelah injeksi bahan bakar, katup damping (katup bola) menutup lebih cepat dari pada katup delivery, oleh karena itu bahan bakar mengalir melalui bagian atas lubang pembatas katup delivery. Tekanan dalam pipa injeksi kemudian turun hanya sebanyak isi penarikan kembali. Oleh karena itu, tekanan bahan bakar turun tiba-tiba dan kekosongan dapat dicegah.
53
POROS BUBUNGAN Poros bubungan digerakkan oleh motor melalui kopling atau alat timing. Tergantung pada spesifikasi kam tangensial atau cembung atau tangensial/kombinasi eksentrik dipakai untuk menggerakkan plunger. Selain dari itu terdapat kam eksentrik pada poros bubungan untuk menggerakkan pompa supply.
TAPPET Unit tappet dibuat untuk merubah gerakan putar poros bubungan kepada gerakan turun naik, hingga menaikkan dan menurunkan plunger, demikian pula pengaturan timing pompa injeksi. Ada dua bentuk tappet yang dipakai, dengan perbedaan konstruksi bagian atasnya. Untuk pompa injeksi yang biasa, dipakai tappet yang dapat disetel, sedangkan untuk pompa injeksi kecepatan tinggi biasanya memakai shim.
54
GOVERNOR MODEL RLD CIRI KHAS Governor mekanik RLD dibuat oleh Diesel kiki untuk perlengkapan kendaraan bermesin disel, adapun ciri khasnya adalah sebagai berikut : 1. Governornya adalah variable speed dengan ciri khas memperingan tenaga untuk menggerakan control lever. Pada linkage sistim yang baru, control levernya bebas dari pengaruh adanya tenaga pada governor spring. Jadi dengan kata lain untuk menggerakan control lever pada posisi maksimem adalah sama dengan pada governor jenis minimum dan maksimum speed governor. 2. Tidak hanya mengontrol jumlah bahan bakar saja, juga dapat mengontrol kerjanya mesin pada waktu posisi full load, tetapi dalam kelebihan jumlah pengiriman bahan bakar pada waktu start diset dengan mudah, menggantikan torque cam dengan yang lebih pantas. Gambar 1 dan 2 sebagai contoh, diperlihatkan bagaimana pengaruhnya terhadap putaran mesin pada waktu mengganti torque cam dan governor.
55
KONSTRUKSI
OHP 39
OHP 39
56
Tiap-tiap flyweight dipegang pada tempatnya dengan pin press-fitted kedalam flyweight holder, yang kemudian dipasangkan pada camshaft pompa injeksi. Flyweight terbuka keluar, terpusat pada pin. Terbukanya flyweight mengakibatkan sleeve bergerak dalam porosnya sepanjang slider yang terletak pada belakang flyweight arm. Sleeve digabungkan dengan shifter lewat sebuah bearing. Shifter dihubungkan dengan bagian bawah pada tension lever oleh sebuah pin dan bergerak hanya dalam sebuah poros.
Tension lever didukung oleh shaft tension lever yang dipasangkan separuh bagiannya berada pada governor cover. Spring seat dihubungkan pada bagian atas pada tension lever oleh pin, dengan shaft governor dimasukan dibagian tengah dari spring seat. Shaft governor dipegang oleh guide screw (dikencangkan ke dalam governor cover) dan governor housing; shaft governor hanya bergerak pada porosnya.
Spring seat diletakan pada bagian depan pada shaft governor. Spring governor ditekan antara dua spring seats.
Pada permukaan governor cover diulirkan sebuah shaft governor dan terdapat mur untuk set posisi dari pada spring seat bagian depan. Pada bagian bawah dari governor cover dipasangkan idling spring capsule ; idling spring menempel pada governor.cover dibagian ujung dari shifter. Governor spring dan idling spring melawan gaya centrifugal pada flyweight selama mesin berputar, tension lever diset dalam posisi berhadapan ke flyweight lift. (Gb. 7)
57
Guide lever dan tension lever kedua-duanya dipasangkan sepusat pada shaft tension lever dan ditahan bersama-sama oleh tenaga dari cancel spring (1). Ball joint dilas pada bagian atas dari guide lever.
Bagian tengah dari floating lever dipegang oleh supporting lever. Pada ujung floating lever yang satu mengggerakan ball joint pada guide lever dan ujung yang lainnya menggerakan ball joint pada rack conneting link dimana disambungkan ke control rack.
Salah satu dari ujung start spring dikaitkan kedalam governor housing, dan ujung yang lainnya dikaitkan ke control rack conecting linknya. Start spring selalu menarik control rack kearah penambahan pengiriman bahan bakar.
58
Shaft control lever ditunjang oleh supporting lever dan dipegang oleh cancel spring (2). Control lever, supporting lever dan shaft control lever merupakan satu unit. Gerakan dari control lever akan menyebabkan supporting lever bergeser pada fulcrum selanjutnya pada floating lever.
Torque cam dipasangkan seperti terlihat pada gambar, pin dipres kedalam governor cover (bagian control rack). Torque cam dihubungkan dengan rod dan adjusting nut pada bagian atas di tension lever. Jarak antara torque cam dan tension leverpin distel dengan menggunakan adjusting nut pada rod dan lock screw. Gaya pada 2 spring pada rod dapat distel dengan adjusting nut. Torque cam berporos pada dudukan dimana penyetelannya pada rod, atau gerakan dari tension lever adalah sama seperti perubahan pada flyweight lift. Mur dan shaft diset kedalam governor housing pada bagian yang berlawanan dengan control rack. Pada shaft dipasangkan sebuah bush. Ushaped lever dihubungkan ke sensor lever pin dipasang antara shaft yang dimasukan dalam bushing dan guide screw, seperti dalam gambar. U-shaped lever, shaft dalam bushing dan cansel spring (3) bergerak dalam satu unit.
59
Sensor lever dimasukan pada U-shaped lever. Bagian ujung atas dari sensor lever berbentuk garpu dan baut dimana mengikat baik control rack dan rack connecting link. Bagian ujung bawah dari sensor lever berhubungan dengan torque cam. Full-load setting lever dan return spring dipasang pada shaft seperti dalam gambar 14. Full-load setting lever selalu menekan full load setting bolt. Gerakan dari full-load setting lever adalah sehubungan dengan gerakan dari sensor lever. Ada dua adjusting bolt; satu untuk kecepatan mesin maksimum dan satu lagi untuk kecepatan minimum, yang terletak pada bagian atas dari governor cover.
PRINSIP KERJA VARIASI KONTROL KECEPATAN Tidak sama seperti conventional variable speed governor yang mana kontrol kecepatannya mesin sehubungan dengan governor spring force seperti yang diset oleh control lever governor mekanik RLD pengaruh kontrol kecepatannya diset oleh floating lever fulcrum dengan control lever. Dengan governor RLD hanya diperlukan sedikit kekuatan/tenaga untuk menggerakan control lever. Gambar 15 menunjukkan hubungan antara kecepatan pompa injeksi bahan bakar, flyweight lift dan posisi control rack. Gambar 16 menunjukkan bagaimana kerja dari governor mekanik RLD. Idling spring dan governor spring pada governor RLD tidak dilengkapi dengan initial setting force; Ketika flyweight adalah 0 seperti terlihat pada gambar, hanya start spring yang dilengkapi dengan initial force setting. Karena itu flyweight lift mulai pada kecepatan yang lebih besar dari pada putaran pompa (B), yang menghasilkan gaya centrifugal untuk melawan initial setting force dari start spring. Karena kecepatan mesin bertambah, flyweight mempunyai gaya centrifugal yang melampaui setting force pada idling dan governor spring (gambar 15 B sampai F). Maksimum lift pada flyweight adalah 13 mm. Flyweight lift mengakibatkan gerakan pada tension lever dengan cara shifter dengan diikuti oleh gerakan dari guide lever. Gerakan dari guide lever mengakibatkan gerakan pada floating lever, yang kemudian menggerakan control rack pada posisi yang berlawanan. 60
Bergeraknya control lever sedikit dari posisi idling kearah full-speed setting bolt dengan guide lever bagian ball joint yang berada pada Po pada waktu pompa injeksi tidak jalan (ditunjukan oleh garis yang tebal pada gambar di atas), akan mengakibatkan supporting lever berputar pada poros floating lever ke titik Po. Karena berputarnya floating lever, control rack bergerak dari Ro untuk menambah jumlah pengiriman bahan bakar. Sesudah control rack mencapai Ra, 2 fulcrums (Po dan Ra) yang terpasang. Floating lever fulcrum dipasang pada titik Qb bagian atas dan ditengah antara floating lever fulcrums Po dan Ra.
61
Bergerak control lever selanjutnya kearah fullspeed setting bolt akan memindahkan L-shaped lever dari supporting lever. Apabila mesin dijalankan pads kondisi seperti ini, kecepatan pompa injeksi bahan bakar bertambah, bertambah pula gaya centrifugalnya dari pada idling spring dan governor spring forces. Flyweight memindahkan guide lever lewat tension lever.
Flyweight lift menyebabkan tension lever dan guide lever bergerak, memajukan ball joint dari Po ke Pa karena kecepatan mesin bertambah. Perpindahan floating lever bersamaan dengan berputarnya supporting lever sekeliling Ra pada control rack bagian ball joint, dengan kekuatan cansel spring (2) yang dipasang pada supporting lever. Fulcrum floating lever kemudian berpindah ke Qb. Kecepatan pompa mencapai Na ketika guide lever ball joint mencapai Pa. Dengan serentak, fulcrum floating lever berpindah ke Qa dimana L-shaped lever dan supporting lever terhubung. Ketika kecepatan mesin melampaui Na, flyweight lift mencapai La dan Pa (Guide-lever ball joint) berpindah ke Pa. Pada waktu ini, floting lever berputar pada Qa ketika control rack bergerak dari Ra kearah Ra' untuk mengurangi jumlah pengiriman bahan bakar. Governor mengontrol putaran mesin oleh gerakan control rack untuk menambah jumlah pengiriman bahan bakar (sambil menjaga floating-lever titiktitik variasinya) karena kecepatan mesin bertambah dari semula dimana putaran pompa Na dalam keseimbangannya dengan Ra (posisi control rack).
62
FULL-LOAD CONTROL RACK POSITION:TORQUE CAM REGULATION
Torque cam memungkinkan posisi full-load control rack untuk dirubah menambah atau mengurangi jumlah pengiriman bahan bakar sesuai dengan putaran pompa, dimana perubahan dengan putaran pompa. Torque cam yang telah dikembangkan untuk mengurangi asap buang dan menambah pengaruh moment maksimum dan pengaruh tenaga maksimum dari mesin pada beban penuh. Berpindahnya control lever seperti itu menghubungkan full-speed setting bolt ketika mesin melampaui putaran minimum akan merubah jumlah pengiriman bahan bakar. Dengan serentak, sensor lever berputar sekeliling S, fulcrum pada U-shaped lever dengan bagian bawah dari sensor lever dalam hubungan dengan torque cam. Akibatnya perpindahan control rack diatur seperti dalam gambar oleh garis yang tebal pada gambar. Pada kondisi tersebut diatas, cancel spring (2) menyebabkan control rack bagian ball joint memutar floating lever dengan guide lever ball joint bersama pada sebuah fulcrum.
63
Akibatnya, sensor lever menyentuh torque cam. Kemudian karena kecepatan pompa bertambah seketika, tension lever memutar torque cam kekiri (Gb. 22) melalui rod pada bagian atas dari tension lever. Posisi torque cam tergantung pada kecepatan mesin. Sensor lever dalam hubungan dengan torque cam, mengatur posisi full-load mengontrol rack. Mekanismenya torque cam dapat dipergunakan dalam segala jenis variasi pada mesin, sejak bentuk dari torque cam dibuat secara khusus untuk memenuhi kebutuhan dalam jumlah pengiriman bahan bakar pada mesin.
64
STARTING FUEL INJECTION QUANTITY: INCREASE MECHANISM
Pada waktu mesin tidak berputar, start spring melalui floating lever dan guide lever, kerja dari tension level adalah untuk mengurangi sesedikit mungkin flyweight lift dan memutar torque cam kekanan. Pemindahan gerakbn control lever pada kedua-duanya tension lever maupun torque cam seperti digambarkan diatas, dari posisi idling ( bergaris tebal ) ke posisi kecepatan penuh ( bergaris strip-strip ), lewat supporting lever menggerakan control rack untuk menambah jumlah pengiriman bahan bakar. Pada waktu ini ujung bagian bawah dari sensor lever menghubungkan notch dalam torque cam celah kecil diperlihatkan dengan garis tebal dalam gambar. Sebagai akibat, posisi fullload control rack bergerak keposisi pengurangan bahan bakar. Gerakan control lever kembali ke posisi idling, sesudah mesin dihidupkan akan mengakibatkan floating lever menarik control rack kebelakang melepaskan sensor lever dari notch dalam torque cam. Perhatian : Jangan menaikan putaran mesin apabila baru dihidupkan. Hal tersebut untuk mencegah sensor lever terlepas dari notch pada torque cam dan akan membahayakan bagi governor
65
CARA KERJA MESIN START
OHP 40
Flyweight dalam keadaan menutup tidak berkembang pada waktu mesin tidak dihidupkan. Seperti dijelaskan sebelumnya, baik idling spring dan governor spring biasanya tidak ditekan, tanpa initial force. Pada waktu menjalankan menekan penuh accelerator, control lever tersambung dengan accelerator-rod yang menghubungkan pada maksimum speed setting bolt. Dengan serentak, floating lever juga bergerak, mendorong control rack menambah jumlah pengiriman bahan bakar pada waktu mesin start. Sensor lever menempel notch pada torque cam, yang mengontrol jumlah pengiriman bahan bakar pada waktu mesin start. Control rack kemudian bergerak kearah posisi fullload rack dan akhirnya mencapai posisi penambahan bahan bakar untuk start, yang dibatasi oleh rack limiter.
66
OHP 40
Pada waktu accelerator terlepas setelah mesin hidup, control lever kembali terhubung dengan idling speed setting bolt. Selanjutnya, control rack bergerak untuk mengurangi jumlah pengiriman bahan bakar dan ujung sensor lever lepas dari notch torque cam. Kerjanya control lever setelah itu tidak lagi menambah bahan bakar pada mesin.
67
PENGONTROLAN PUTARAN IDLING
OHP 41
Ketika control lever kembali pada posisi idling sesudah mesin hidup, floating lever fulcrum kembali pada posisi idling Qo, governor siap untuk memulai mengontrol kecepatan idling. Pada waktu kecepatan mesin berkurang, gaya centrifugal pada flyweight juga berkurang, tenaga idling spring lebih kuat dan flyweight menutup. Control rack kemudian bergerak sekitar floating lever fulcrum Qo dalam perjalanan penambahan jumlah bahan bakar untuk menghindari mesin berhenti putarannya. Apabila putaran mesin bertambah, tenaga idling spring lebih kecil dari pada gaya centrifugal pada flywieght, sehingga terjadi tarikan kembali pada control rack untuk mengurangi jumlah bahan bakar (seperti diperlihatkan oleh garis strip strip pada gambar 27) dengan demikian mengurangi putaran mesin. Dengan cara ini governor mengimbangi putaran mesin waktu idling, mempergunakan keseimbangan antara besar gaya centrifugal dengan jumlah tenaga start spring dan idling spring untuk mencegah terjadinya fluktuasi pada putaran mesin. Ketika mesin pada putaran idling, sensor lever tidak berhubungan dengan torque cam.
68
TORQUE CAM MENGONTROL PENGIRIMAN JUMLAH BAHAN BAKAR SELAMA FULL LOAD
OHP 42
Penekanan accelerator pada waktu mesin berputar tanpa muatan, sampai control lever menempel pada baut setting maksimum putaran, akan menggerakan floating lever sekeliling ball joint pada guide lever, dan menggerakan control rack kearah posisi full-load (Ra) akan menggerakan ujung sensor lever untuk menempel pd torque cam. Fluktuasi putaran mesin setelah itu akan memutar tension lever shaft. Persisnya, torque cam ber gerak sekeliling shaft tersebut. Karena torque cam bergerak, ujung sensor lever mengikuti pada permukaan torque cam, merubah posisi control rack untuk mengontrol jumlah pengiriman bahan bakar. Pada waktu putaran mesin berubah tension lever memutar, merubah ball joint pada Pa di guide lever dan menggerakan foating lever fulcrum 0. Torque cam merubah control rack oleh sensor lever.
69
MENGONTROL KECEPATAN MAKSIMUM
OHP 43
Dengan control lever menempel pada maksimum speed setting bolt, putaran mesin dapat bertambah ketika jumlah pengiriman bahan bakar dikontrol oleh mekanisme torque camsensor lever. Pada waktu putaran mesin bertambah, kemudian dengan supporting lever berhubungan dengan L-shaped lever pada control lever-shaft, guide lever ball joint bergerak dari Pa menuju Pa' berporos pada floating lever fulcrum Qa. Control rack kemudian ditarik kebelakang untuk mengurangi jumlah pengiriman bahan bakar untuk mengatur kecepatan maksimum. Sementara itu ujung sensor lever terlepas dari torque cam untuk mengontrol kecepatan maksimum.
70
AUTOMATIC TIMER 1. URAIAN Mesin bensin dilengkapi dengan centrifugal advancer yang memajukan saat pengapian, saat rpm mesin bertambah. Mesin diesel juga dilengkapi dengan perlengkapan yang mirip yang disebut automatic timer. Pada pompa injeksi tipe distributor, timer dioperasikan sesuai dengan tekanan bahan bakar yang digunakan. Pada tipe ini timer dipasangkan di dalam pompa injeksi, penempatan dari pompa injeksi tipe in-line penggunaan timer dioperasikan sesuai dengan gaya centrifugal. Di sini akan diuraikan automatic timer untuk pompa injeksi tipe IN-LINE. Automatic timer dipasangkan antara gigi penggerak pompa injeksi dan pompa injeksi itu sendiri. Automatic timer ini mempunyai dua fungsi. • Memindahkan putaran dari mesin ke pompa injeksi untuk menggerakan pump camshaft. • Memajukan secara otomatis saat penginjeksian sesuai dengan bertambahnya rpm mesin untuk menjaga efisiensi pembakaran.
2. KONSTRUKSI Cara untuk menggerakan timer ada berbagai macam, tergantung pada tipe mesin. Oleh karena itu semua konstruksi timer dan cara kerja dasarnya adalah sama seperti diperlihatkan pada gambar.
OHP 44
a. Gigi penggerak pompa injeksi (injection pump drive gear) digerakan oleh crankshaft timmer gear melalui idler gear. Hub timer dihubungkan ke pompa injeksi dan menggerakan pompa. b. 2 timer weight pivot mengelilingi timer hub boss. Salah satu ujung masing-masing pemberat (weight) ditahan oleh journal gigi penggerak sehingga pemberatnya dapat meluncur ke arah luar dan membuka disekeliling hub boss. c. Pegas timer (timer spring) dipasang diantara lubang hub (hub boss) dan gigi penggerak journal (drive gear journal). Pegas ini mempertahankan timer pemberat (weigh) menutup saat mesin tidak berputar. d. Camshaft pompa injeksi digerakan oleh gigi penggerak melalui gigi penggerak journal, timer pemberat, hub boss dan timer hub.
OHP 44
71
3. CARA KERJA SAAT RPM MESIN RENDAH Hanya sedikit gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh timer pemberat (timer weight) pada rpm rendah timer weight dipertahankan oleh tegangan pegas dan sudut A, (sudut yang dibentuk oleh gigi penggerak journal (driver gear jurnal) dalam perbandingan yang besar.
OHP 45
SAAT RPM MESIN TINGGI Selama gaya sentrifugal yang ditimbulkan cukup besar oleh timer pemberat (timer weight) sesuai dengan bertambahnya rpm mesin, pemberat akan mulai membuka ke arah luar, dan menekan pegas. Ini menyebabkanhub boss bergerak pada arah putaran oleh jarak ke sudut 02 (sudut maju). Ini berarti saat injeksi dari pompa injeksi dimasukan.
OHP 45
72
TURBOCHARGER Pada mesin natural aspirated, kira-kira 40% energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran terbuang ke atmosfir sebagai gas buang. Turbocharger adalah sebuah alat yang memanfaatkan energi gas buang mesin untuk memasukkan udara tambahan ke dalam silinder, sehingga turbocharger dapat memanfaatkan sebagian dari energi yang ditemukan dalam gas buang untuk menggerakkan turbin, yang memutarkan compressor melalui drive shaft. Compressor menghasilkan udara bertekanan tinggi ke dalam silinder mesin, sehingga menghasilkan pembakaran yang lebih baik dibanding dengan mesin naturally aspirated.
OHP 46
73
KONSTRUKSI
OHP 47
Turbocharger terdiri dari tiga komponen utama yaitu turbine housing, compressor housing, dan center housing termasuk turbine dan compressor, impeller shaft, dan bearing. Bearing harus dilumasi dengan oli berkualitas tinggi karena turbocharger bekerja pada putaran yang sangat tinggi dan temperatur tinggi. Juga, komponen dibuat dengan hati-hati, sehingga harus diperbaiki dengan presisi. Turbine impeller dan impeller shaft menjadi satu untuk membentuk shaft impeller assembly, dan turbine impeller terbuat dari alloy tahan panas atau keramik agar tahan terhadap temperatur tinggi dari gas buang.
Compressor impeller terbuat dari alloy ringan dan terpasang pada ujung shaft dengan mur pengunci. Journal bearing adalah tipe full floating yang dilumasi dengan oli mesin dan mengambang penuh ditopang pada oil film saat turbocharger berputar pada putaran tinggi. Bearing diputar oleh aksi dari oli yang ditekan ke dalam celah antara lingkar dalam dan luar dari bearing untuk reduksi dari kecepatan relatif antara bearing dan shaft, agar komponen lebih tahan lama. Thrust bearing dipasang pada sisi compressor, untuk meminimalkan efek panas dari sisi turbine dan didesain untuk menyerap gaya dorong yang dihasilkan oleh turbine dan compressor.
OHP 47
74
WASTE GATE VALVE Pada mesin dengan turbocharger, untuk mendapatkan efek supercharging bahkan saat putaran mesin rendah adalah faktor yang harus dipertimbangkan saat memilih turbocharger. Saat mesin berputar pada kecepatan rendah dan tidak menghasilkan gas buang yang banyak, boost pressure rendah, dan tidak terdapat masalah pada mesin. Saat jumlah gas buang bertambah untuk menaikkan putaran turbine dan boost pressure, akan tetapi, tekanan pembakaran maksimum dapat melebihi limit dan dapat merugikan mesin. Sistem waste gate mengontrol boost pressure dengan mem-bypass gas buang. Sistem ini terdiri dari waste gate valve yang ada pada turbine housing, dan actuator yang which drives the valve. Turbine housing memiliki lubang bypass gas buang, yang ditutup oleh katup yang mencegah keluarnya gas buang melalui bypass. Boost pressure dialirkan dari compressor housing ke bagian atas actuator. Saat boost pressure mencapai nilai tertentu, valve berfungsi untuk mem-bypass gas buang sehingga tidak seluruhnya melewati turbine. * Jika boost pressure di bawah nilai tertentu (umumnya 0,68 kg/cm 2 ), waste gate valve tertutup penuh sehingga semua energi gas buang akan digunakan untuk memutarkan turbine.
OHP 48
* Jika boost pressure di ats nilai tertentu, boost pressure akan melawan tegangan pegas dari actuator untuk mendorong diaphragm dan link, dan kemudian membuka waste gate valve sehingga sebagian gas buang tidak melewati turbine. Ini akan mengurangi jumlah gas buang yang memutarkan turbine untuk mengurangi putaran turbine sehingga mempertahankan boost pressure pada nilai tertentu. OHP 48
CATATAN Boost pressure tidak dapat distel ulang saat perbaikan, karena actuator rod dilas pada valve lever setelah penyetelan.
75
Pada mesin 4JA1-L yang digunakan pada kendaraan Isuzu Panther, waste gate valve digerakkan oleh tekanan gas buang. Selama exhaust gas pressure di dalam exhaust manifold di bawah 0,8 kgf/cm 2 actuator tidak bekerja dan waste gate valve tetap menutup. Semua gas buang melalui turbine housing.
OHP 48
OHP 48
Saat pedal akselerasi ditekan (sehingga volume penginjeksian bahan bakar bertambah), tekanan gas buang (exhaust gas pressure) bertambah. Ketika exhaust gas pressure mencapai 0,8 2 kgf/cm waste gate valve terbuka oleh actuator (karena adanya tekanan gas buang pada waste gate valve) sehingga sebagian dari gas bekas dialihkan dari turbin wheel. Dengan demikian kecepatan turbin dijaga pada tingkat optimal untuk mencegah naiknya boost pressure (tekanan pada intake manifold) yang berlebihan.
SAFETY VALVE Safety valve terpasang pada sisi intake manifold. Jika waste gate valve rusak, mesin akan mengalami kerusakan karena tekanan pembakaran yang berlebihan. Oleh karena itu, safety valve dipasang untuk mencegah boost pressure yang berlebihan. Tekanan menekan safety valve ke atas, dan membebaskannya ke atmosfir.
76
Untuk memaksimumkan umur turbocharger, lakukan perhatian berikut: [PERHATIAN]
[ALASAN MENGAPA)
1. Jangan mengoperasikan mesin di atas putaran idle setidaknya 5 detik setelah mesin hidup.
Setelah mesin hidup, tekanan oli tidak dapat naik dengan cepat. Bekerjanya turbocharger tanpa suplai oli yang cukup untuk beberapa detik dapat menyebabkan kerusakan bearing.
2. Jangan mengg-gas mesin sebelum suhu air pendingin mecapai suhu kerjanya.
Mengoperasikan mesin saat kondisi dingin dapat menyebabkan kerusakan bearing karena oil film dapat terpotongdengan mudah.
3. Operasikan mesin pada putaran idle speed selama beberapa menit untuk membiarkan turbocharger dingin sebelum mematikan mesin, khususnya setelah pengendaraan dalam kecepatan tinggi. Dan jangan mematikan mesin pada putaran tinggi.
Turbocharger masih terus berputar untuk beberapa detik setelah mesin mati. Dan juga panas dihasilkan. Sehingga temperatur harus turun serendah mungkin sebelum mesin mati. Pada temperatur tinggi dan tanpa tekanan oli dapat menyebabkan kerusakan bearing.
4. Start mesin sampai tekanan oli normal tercapai setelah mesin disimpan dalam waktu yang lama (lebih dari 3 bulan).
Selama mesin tidak beroperasi dalam jangka waktu yang lama, oli mesin dapat mengental. Mengoperasikan mesin pada kondisi ini dapat menyebabkan kerusakan bearing.
5. Setelah penggantian oli mesin atau perbaikan yang melibatkan pengurasan oli, start mesin, kemudian operasikan pada putaran idle untuk beberapa menit.
Saat menjalankan mesin dengan tekanan oli yang kurang, bearing mudah sekali rusak. Sedikit saja bearing tergores, bearing akan rusak dengan cepat karena putaran yang sangat tinggi.
Seperti disebutkan di atas, pelumasan untuk turbocharger sangatlah penting dan anda harus memilih oli berkualitas tinggi (CD atau SF direkomendasikan). PENGGUNAAN TURBOCHARGER Garrett Turbo, Inc. Tipe mesin
C223T
4Bb1T
6BD1T
6SA1T
6RA/B1T
TBO-209
TO-2518
TO-4B83
T0-4E12
TA-5108
2,5
2,8
3,0
3,0
3,0
(rpm)
170.000
160.000
130.000
130.000
100.000
(°C)
750
815
760
WO W/G
WO W/G
Tipe turbocharger (GARRETT) Rasio tekanan maksimum Putaran max. yang diijinkan Temperatur gas yang diijinkan Tekanan buka waste gate
(mmHg)
670-710
750 WO W/G
760 WO W/G
77
Ishikawajima-Harima Heavy Industries co.,Ltd.(IHI) Tipe mesin
4ZC1
4BD1T
6BGIT
RUBS
RHB6
RHC7
2.8
2.8
3.2
(rpm)
180,000
150,000
120,000
(°C)
950
950
750
(mmHg)
660
680
890-940
Tipe turbocharger (IHI) Rasio tekanan maksimum Putaran max. yang diijinkan Temperatur gas yang diijinkan Tekanan buka waste gate
4FC1
4JB1T
CATATAN Performa dari mesin ditentukan oleh kecocokan dari karakteristik mesin dan turbocharger. Tabel di atas digunakan untuk referensi anda pada mesin Isuzu. Akan tetapi, tabel ini bukan spesifikasi aktual saat mesin dioperasikan (bukan spesifikasi pabrik Isuzu). Tabel di atas adalah spesifikasi turbocharger yang berdiri sendiri.
INTERCOOLER Terdapat dua cara untuk menaikkan output mesin dengan volume silinder yang sama; pertama adalah menaikkan putaran mesin, dan yang lainnya adalah menaikkan jumlah udara dan bahan bakar yang masuk ke dalam silinder. Untuk mesin dengan turbocharger, udara yang masuk lebih banyak dibanding mesin normal. Dan bahan bakar dapat diinjeksikan sesuai dengan jumlah udara yang masuk, dengan demikian menghasilkan output mesin yang lebih besar dengan volume silinder yang sama. Akan tetapi, temperatur dari udara yang ditekan dan dikirimkan oleh turbocharger menjadi tinggi dan kerapatannya rendah. Gambar di bawah memperlihatkan intercooler yang digunakan untuk mendinginkan temperatur udara yang tinggi dalam proses pengiriman ke dalam silinder dengan kondisi bertekanan. Saat pada tekanan yang sama, kerapatan udara menjdi lebih tinggi dan jumlah oksigen pada udara menjadi lebih besar sedangkan temperatur udara menjadi turun. Oleh karena itu, sangatlah mungkin untuk mendapatkan output mesin yang lebih tinggi dan menghemat bahan bakar dengan mendinginkan udara untuk mendapatkan kerapatan yang lebih tinggi, dan mengirimkan jumlah udara yang lebih banyak ke dalam silinder.
OHP 49
78
Meskipun kerapatan udara akan menjadi lebih tinggi hanya dengan udara bertekanan, akan menjadi lebih tinggi saat didinginkan. Udara yang mencapai temperatur 140°C karena dikompresikan oleh turbocharger didinginkan menjadi 50°C dengan mengirimkannya ke intercooler, dan kerapatan udara menjadi lebih tinggi 30%. Bahan bakar yang diinjeksikan dalam kondisi ini akan menghasilkan pembakaran yang lebih baik, dan sangatlah mungkin untuk menginjeksikan jumlah bahan bakar yang lebih besar untuk menghasilkan output mesin yang lebih besar. Sehingga, penghematan bahan bakar menjadi lebih baik dengan cara menurunkan kehilangan gesek, karena output mesin dapat dinaikkan tanpa mengganti mesin dengan mesin yang lebih besar. Saat temperatur udara masuk turun, beban thermal akan menjadi lebih ringan dan menaikkan durabilitas cylinder head, piston dan valves. Selanjutnya, terdapat keuntungan lain yaitu menurunnya kadar NOx yang dihasilkan dengan tidak terjadinya kenaikan yang tiba-tiba pada temperatur pembakaran. Spesifikasi Turbocharger 6RA(B)1-TC Tipe Turbine
Radial Inward-flow
Tipe Compressor Putaran Maksimum
Back Curved Compressor Wheel (rpm yang diijinkan)
Pengiriman Udara Maksimum Rasio Tekanan Maksimum
(kg/min)
100,000 35
(to 1)
3.5
Temperatur Gas Buang
(°C)
675
Berat
(kg)
Kira-kira 15
79
Model 6RA1TC memiliki volume silinder 12 liter untuk menjaga performa dinamis besar dalam setiap fase kerja, bahkan saat putaran rendah. Intercooler sangat memperbaiki efek dari turbocharger. Torsi besar, dan hemat bahan bakar. Model 6RA1TC menjamin durabilitas dan reliabilitas yang sangat baik.
OHP 49
Mesin diesel menghasilkan tenaga yang lebih besar jika jumlah udara masuk bertambah tanpa merubah volume silindernya. Prinsip ini digunakan oleh turbocharger. Akan tetapi, udara masuk yang dikompresikan menjadi panas sampai 140°C dan kerapatannya menurun saat volume udara mengembang. Intercooler mencegah penurunan kerapatan udara dan membantu mesin bekerja secara efisien tanpa kehilangan udara masuk sedikit pun. Ini menjamin performa dinamis yang sangat baik dan menghemat bahan bakar.
OHP 49
80
KONSTRUKSI Konstruksi intercooler, sama seperti radiator, terdiri dari bagian cooling core, upper tank dan lower tank (atau side tank), dan semuanya terbuat dari aluminum. Konstruksi dari core didesain sehingga efisiensi pendinginan yang lebih tinggi dapat dihasilkan dengan mengurangi tahanan internal. Untuk pemasangan ke mesin, selang spesial yang digunakan tahan terhadap temperatur tinggi. Upper hose, khususnya, terbuat dari karet tahan panas karena bagian ini menjadi sangat panas. Untuk mesin diesel ukuran besar, intercooler biasanya terpasang pada bagian depan radiator, dan didinginkan oleh cooling fan. Spesifikasi ISUZU 6RA(B)1-TC Jumlah Radiasi (kcal/h)
37,000
Area Radiasi
10.35
Tipe Fin Jumlah Tube Material
Corrugated 34 Aluminium Casting (Header) Aluminium sheet and Tube (Lainnya)
Berat
Kira-kira 15
81
EMISSION CONTROL SYSTEM GAS BUANG ATMOSFIR Atmosfir bumi yang biasa disebut "udara terutama terdiri atas dua gas: Oksigen (O 2 ) yang menempati 21% volume atmosfir, dan Nitrogen (N 2 ) yang menempati 78% volume atmosfir. Sisanya yang 1% ditempati oleh berbagai macam gas, termasuk argon (Ar) yang berjumlah 0,94% dari sisa 1% dan carbon dioksid (CO 2 ). Referensi Banyaknya gas dalam satuan volume, berbeda banyak bila dibandingkan dalam ukuran beratnya. Sebagai contoh, dinyatakan volume oksigen 21%. Dalam satuan berat kira-kira 23% dari atmosfir. OHP 50
ZAT PENGHASIL POLUSI UDARA Disamping argon dan carbon dioksida, masih banyak lagi zat yang dihasilkan manusia, seperti (CO), Gas hidro carbon (HC), oksid Nitrogen (NOx), sulfur dioksida (SO 2 ) dan lain-lain. Zat yang tidak diinginkan ini disebut "Air pollutant" atau "pencemar udara". Seperti terlihat pada gambar di bawah, polusi udara bukan hanya karena mobil : sumber polusi lain misalnya pabrik, thermo electric power plant, heater bangunan, tempat pembakaran sampah, kapal terbang dan kapal laut. OHP 50
Pada pedoman training ini hanya diuraikan zat polusi yang dihasilkan oleh mobil. Referensi Di samping gas-gas tersebut di atas, di dalam atmosfir terdapat zat padat, seperti debu partikel carbon dan lain-lain. Di dalam buku pedoman training ini hanya diuraikan zat dalam bentuk gas.
82
ZAT PENCEMAR YANG DIHASILKAN MOBIL Zat pencemar dari hasil pembakaran atau uap bahan bakar (bensin atau solar): ini dapat dibagi menjadi lima macam, yaitu CO, HC Nox, SO2 dan PM. Gas-gas ini mengganggu pernapasan, dan bahkan berbahaya terhadap manusia, binatang atau tanaman. 1. GAS BUANG Bila bensin terbakar, maka akan terjadi reaksi dengan oksigen membentuk carbon dioksid (CO 2 ) dan air (H 2 0). Reaksi ini dinyatakan sebagai berikut
OHP 51
Persamaan kimia di atas dengan anggapan bahwa pembakaran sempurna yang sebenarnya jarang terjadi. Produk sampingan seperti disebutkan di bawah juga ada walaupun sedikit.
OHP 51
Carbon Monoksida (CO) Carbon Monoksida adalah gas berbahaya yang tidak berwarna dan tidak berbau. CO menghalangi paru-paru mendapatkan oksigen. CO dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna akibat pembakaran kurang oksigen dan merupakan komponen utama polusi udara. Mesin diesel menghasilkan CO yang jauh lebih rendah dibandingkan mesin bensin. Hidrocarbon (HC) HC ialah bensin mentah yang belum terbakar, yang berasal dari : • Gas mentah yang keluar akibat overlap katup masuk dan katup buang. • Gas sisa dekat dinding silinder dan terbuang saat langkah buang. • Gas belum terbakaryang tertinggal di belakang ruang bakar setelah misfiring ketika jalan menurun atau ketika engine brake. • Gas mentah akibat pembakaran tidak sempurna karena pembakaran terlalu singkat atau campuran gemuk.
83
Nitrogen Oxides (NOx) Beberapa gas polusi udara tersusun dari nitrogen dan oksigen yang memainkan peranan penting dalam pembentukan photochemical smog*. Nitrogen oxides biasa disebut juga dengan “NOx”, dimana “x” menggambarkan perubahan proporsi oksigen terhadap nitrogen. Mesin pembakaran dalam merupakan penghasil utama emisi nitrogen oxide. NOx dihasilkan oleh nitrogen dan oksigen di dalam campuran, yang bergabung bila temperatur ruang bakar naik di atas 1800°C. Ada beberapa campuran molekul yang terdiri atas Nitrogen (N 2 )I dan oksigen (0 2 ) yaitu : NO, NO 2 , N 2 O, N 2 0 3 , dan lain-lain. Yang disebut "oksid nitrogen", dan agar lebih mudah disebut NOx". Yang diatur dalam regulasi emisi adalah nitric oxide (NO) yang tidak berwarna, dan nitrogen dioxide (NO 2 ) yang berwarna coklat kemerahan yang sangat berbahaya dan reaktif. Nitrogen oxides yang lain, seperti nitrous oxide N 2 O (anestetik “gas tertawa”), tidak termasuk emisi yang diatur. * Photo chemical smog. Bila HC dan NOx di atmosfir terkena sinar matahari, akan terjadi reaksi photo kimia (cahaya + kimia) dan menghasilkan berbagai campuran Oksigen (khususnya 0 3 ) dan mengakibatkan gejala yang disebut "smog". Photochemical smog menghalangi pandangan, menyakitkan mata, menimbulkan kanker dan menyebabkan kerusakan hutan. Sulfur Dioksida (SO 2 ) Zat ini terbentuk ketika sulfur bubuk bewarna kuning keemasan yang terdapat di batubara dan minyak terbakar. Sulfur dioksida adalah gas tak terlihat yang berbau amat tajam dan menyerang sistem pernafasan manusia, serta dapat membunuh penderita asma. Setelah berjam-jam atau berhari-hari tercampur di udara, sulfur dioksida ini membentuk partikel amat halus yang disebut sulfat, yang dapat menembus bagian terdalam dari paru-paru. Sulfat kemudian bereaksi dengan air di awan atau di dalam paru-paru untuk membentuk asam belerang, yang sering disebut hujan asam. Particulate Matter (PM) Partikel yang terbentuk karena pembakaran yang tidak sempurna. Mesin diesel diesel menghasilkan emisi PM yang jauh lebih besar dibanding mesin bensin. Asap dan jelaga disebut benda partikulat, tetapi bentuk yang paling berbahaya dari benda padat ini adalah partikel-partikel amat kecil dan halus yang dapat menembus ke dalam paru-paru yang hanya dilindungi oleh dinding tipis setebal molekul. Sering disebut sebagai PM 10 karena benda partikulat tersebut lebih kecil daripada 10 mikron, kebanyakan partikel halus itu berasal dari senyawa sulfur dan nitrogen yang dalam selang waktu beberapa jam atau beberapa hari berubah dari gas menjadi padat. 2. UAP BAHAN BAKAR Hidrocarbon mentah (HC) ini berasal dari uap bahan bakar dari tangki dan karburator yang bebas ke atmosfir.
OHP 51
84
3. BLOW BY-GAS Blow by gas yaitu gas yang sudah dan belum terbakar yang keluar melalui celah piston silinder selama kompresi dan pembakaran. Blow-by gas keluar bebas ke atmosfir melalui crankcase.
OHP 51
STANDAR EMISI STANDAR EMISI JEPANG KENDARAAN PENUMPANG Standar emisi untuk mobil dengan mesin diesel terlihat pada Tabel 1. mode tes adalah mode 10-15 (yang menggantikan mode 10 lama pada 1991.11 untuk mobil domestik dan 1993.04 untuk import). Regulasi 2005 diperkenalkan siklus tes baru (“mode tes baru” untuk kendaraan ringan < 3500 kg GVW) yang akan digunakan secara penuh pada 2011. Dalam periode transisi 2005-2011 emisi akan ditentukan sebagai berikut: 2005 - 88% dari mode 10-15 + 12% dari mode 11; 2008 - 25% dari mode start dingin baru + 75% dari mode 10-15; 2011 - 25% dari mode start dingin baru + 75% dari mode start hangat baru. Kendaraan dites menggunakan bahan bakar S 50 ppm untuk standar 2005. Tabel 1 Standar Emisi Jepang untuk Mobil Penumpang Diesel, gr/km Berat Kendaraan
< 1250 kg*
> 1250 kg*
Tahun 1986 1990 1994 1997 2002a 2005b 1986 1992 1994 1998 2002a 2005b
Mode Test
mode 10-15 mode baruc mode 10-15 mode baruc
CO rata2 (max) 2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 0.63 0.63 2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 0.63 0.63
HC rata2 (max) 0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.12 0.024d 0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.12 0.024d
NOx rata2 (max) 0.70 (0.98) 0.50 (0.72) 0.50 (0.72) 0.40 (0.55) 0.28 0.14 0.90 (1.26) 0.60 (0.84) 0.60 (0.84) 0.40 (0.55) 0.30 0.15
PM rata2 (max)
0.20 (0.34) 0.08 (0.14) 0.052 0.013 0.20 (0.34) 0.08 (0.14) 0.056 0.014
* - equivalent inertia weight (EIW); berat kendaraan 1265 kg a - 2002.10 untuk mobil-mobil domestik, 2004.09 untuk mobil-mobil import b - implementasi penuh pada akhir 2005 c - fase penuh pada 2011 d - non-methane hydrocarbon
85
KENDARAAN KOMERSIL Standar emisi untuk kendaraan diesel komersil terdapat dalam Tabel 2 untuk kendaraan ringan (chassis dynamometer test) dan dalam Tabel 3 untuk kendaraan berat (engine dynamometer test). Truk dan bus ringan dites dengan mode 10-15. Prosedur tes untuk mesin heavy-duty dengan mode 13, yang menggantikan mode 6. Regulasi 2005 memperkenalkan dua tes baru: siklus untuk kendaraan dengan GVW di bawah 3500 kg, dan tes JE05 untuk kendaraan di atas 3500 kg. Untuk kendaraan ringan, tes baru akan dilakukan pada 2011 mengikuti jadwal untuk mobil penumpang. Untuk kendaraan berat, siklus heavy-duty baru (versi start hangat) akan efektif pada 2005. Prosedur tes dan unit pengukuran terlihat pada tabel. Kendaraan dan mesin dites menggunakan bahan bakar S 50 ppm untuk standar 2005. Tabel 2 Standar Emisi Diesel untuk Kendaraan Komersil Ringan GVW ≤ 2500 kg (≤ 3500 kg mulai 2005) Berat * Kendaraan
≤ 1700 kg
> 1700 kg
Tahun
Mode Test
1988 1993 1997 2002
mode 10-15
2005b
mode baruc
1988
mode 6
1993 1997a 2003
mode 10-15
CO rata2 (max) 2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 0.63
HC rata2 (max) 0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.12
NOx rata2 (max) 0.90 (1.26) 0.60 (0.84) 0.40 (0.55) 0.28
PM rata2 (max)
0.63
0.024d
0.14
0.013
ppm
790 (980)
510 (670)
g/km
2.1 (2.7) 2.1 (2.7) 0.63
0.40 (0.62) 0.40 (0.62) 0.12
DI: 380 (500) IDI: 260 (350) 1.30 (1.82) 0.70 (0.97) 0.49
0.25 (0.43) 0.09 (0.18) 0.06
0.25
0.015
Unit
g/km
mode 0.63 0.024d baruc * - gross vehicle weight (GVW) a - 1997: kendaraan transmisi manual; 1998: kendaraan transmisi otomatis b - implementasi penuh pada akhir 2005 c - fase penuh pada 2011 d - non-methane hydrocarbon 2005b
0.20 (0.34) 0.08 (0.14) 0.052
Tabel 3 Standar Emisi Diesel untuk Kendaraan Komersil Berat GVW > 2500 kg (> 3500 kg mulai 2005) Tahun
Mode Test
Unit
CO rata2 (max)
HC rata2 (max)
1988/89
mode 6
ppm
790 (980)
510 (670)
7.40 (9.20)
2.90 (3.80)
7.40 (9.20) 2.22 2.22
2.90 (3.80) 0.87 0.17d
1994 1997a 2003b 2005c a
mode 13 JE05
g/kWh
NOx rata2 (max) DI: 400 (520) IDI: 260 (350) DI: 6.00 (7.80) IDI: 5.00 (6.80) 4.50 (5.80) 3.38 2.0
PM rata2 (max)
- 1997: GVW ≤ 3500 kg; 1998: 3500 < GVW ≤ 12000 kg; 1999: GVW > 12000 kg - 2003: GVW ≤ 12000 kg; 2004: GVW > 12000 kg c - fase penuh pada 2011 d - non-methane hydrocarbon b
86
0.70 (0.96) 0.25 (0.49) 0.18 0.027
PENGUKURAN MODE 10 Siklus mode 10 [Japanese Industrial Safety and Health Association, JISHA 899, 1983] digunakan untuk sertifikasi emisi dari kendaraan ringan di Jepang. Siklus ini telah diganti dengan siklus mode 10-15 yang lebih baru. Siklus mode 10 mensimulasikan kondisi pengendaraan dalam kota. Satu segmen dari siklus mencakup jarak 0.664 km dengan kecepatan rata-rata 17.7 km/jam selama 135 detik. Kecepatan maksimum adalah 40 km/jam.
Seluruh siklus dimulai dengan pemanasan selama 15 menit pada kecepatan 40 km/jam, diikuti dengan enam pengulangan segmen yang sama. Emisi diukur pada lima segmen terakhir (jadi periode pengukuran emisi mewakili rute sejauh 3.32 km, diselesaikan dalam 675 detik). Emisi dalam satuan g/km.
87
PENGUKURAN MODE 10-15 Sekarang ini siklus mode 10-15 digunakan di Jepang untuk sertifikasi emisi dan konsumsi bahan bakar untuk kendaraan ringan. Siklus ini didapat dari siklus mode 10 ditambah dengan segmen lain mode 15 dengan kecepatan maksimum 70 km/h. Emisi dalam satuan g/km [Japanese Industrial Safety and Health Association, JISHA 899, 1983]. Seluruh siklus meliputi pemanasan selama 15 menit pada kecepatan 60 km/jam, tes idle, pemanasan selama 5 menit pada kecepatan 60 km/jam, dan satu segmen mode 15, diikuti dengan tiga pengulangan segmen mode 10 dan satu segmen mode 15. Emisi diukur selama empat segmen terakhir (3 x mode 10 + 1 x mode 15).
Jarak dari siklus adalah 4.16 km, kecepatan rata-rata 22.7 km/jam, durasi 660 detik (atau 6.34 km, 25.6 km/jam, 892 deti, berturut-turut, termasuk segmen mode 15 awal). PENGUKURAN MODE 6 Siklus mode 6 digunakan di Jepang untuk mesin heavy-duty. Siklus ini telah diganti dengan siklus mode 13 yang lebih baru. Mesin dites pada 6 kecepatan dan kondisi beban yang berbeda. Mode dijalankan secara berurutan dan durasi setiap mode adalah 3 menit. Emisi diukur di setiap mode dan siklus dirata-rata menggunakan faktor pemberat. Hasil tes akhir dinyatakan sebagai konsentrasi volumetrik dalam ppm. Terdapat dua definisi mode tes dan faktor pemberat: satu untuk mesin diesel dan yang lainnya untuk mesin bensin dan LPG. Parameter siklus diesel terlihat dalam tabel di bawah. Mode 1 2 3 4 5 6
88
Kecepatan (%) idle 40 40 60 60 80
Beban (%) 100 25 100 25 75
Faktor pemberat 0.355 0.071 0.059 0.107 0.122 0.286
PENGUKURAN MODE 13 Siklus mode 13 menggantikan siklus mode heavy duty di Jepang. Tes meliputi 13 rangkaian mode keadaan tetap (steady-state). Emisi dirata-rata dari seluruh siklus menggunakan faktor pemberat dan dalam satuan g/kWh. Tes menekankan kondisi pengendaraan putaran rendah, digambarkan oleh beban mesin rendah dan temperatur gas buang rendah. Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Kecepatan (%) idle 40 40 idle 60 60 80 80 60 60 60 80 60
Beban (%) 20 40 20 40 40 60 60 80 95 80 5
Faktor pemberat 0.410/2 0.037 0.027 0.410/2 0.029 0.064 0.041 0.032 0.077 0.055 0.049 0.037 0.142
PENGUKURAN JE Latar Belakang Standar emisi Jepang 2005 memperkenalkan dua siklus tes emisi baru: JE05—mode tes baru untuk kendaraan berat dengan gross vehicle weight (GVW) di atas 3,500 kg JC08— mode tes baru untuk kendaraan ringan dengan GVW < 3,500 kg Untuk kendaraan berat, mode tes baru JE05 menjadi efektif pada 2005. Untuk kendaraan ringan, siklus tes baru—masih dalam proposal—akan berjalan penuh pada 2011. Dalam periode 2005-2011 emisi akan ditentukan menggunakan rata-rata dari siklus mode tes baru, mode 10-15, dan mode 11. Siklus-siklus ini diperuntukkan untuk pengetesan emisi pada kendaraan diesel dan bensin. Siklus dapat dijalankan saat tes start dingin atau hangat, tergantung penggunaannya.
89
Kendaraan & Mesin Heavy-Duty: JE05 Siklus JE05 (dikenal juga dengan ED12) adalag jadwal pengendaraan sementara dari durasi total kira-kira 1800 detik. Tes JE05 ditetapkan melalui batas kecepatan kendaraan vs. waktu, seperti terlihat pada grafik di bawah.
Untuk pengetesan dynamometer mesin, data waktu-kecepatan-torsi harus dihasilkan berdasarkan batas kecepatan kendaraan. Program komputer untuk menghasilkan data torsi-kecepatan untuk mesin bensin dan diesel telah disediakan oleh Kementrian Lingkungan Jepang (Japanese Ministry of Environment). Kendaraan Light-Duty: JC08 Mode baru untuk kendaraan light-duty belum secara resmi diadopsi oleh Kementrian Lingkungan. Grafik berikut menggambarkan siklus light-duty diusulkan [Future Policy For Motor Vehicle Exhaust Emission Reduction, Fifth Report, April 16, 2002].
90
STANDAR EMISI INDONESIA Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup nomor 35 Tahun 1993 Kandungan CO (karbon monoksida) dan HC (hidro karbon) dan ketebalan asap pada pancaran gas buang : a. Sepeda motor 2 (dua) langkah dengan bahan bakar bensin dengan bilangan oktana 87 ditentukan maksimum 4,5% untuk CO dan 3.000 ppm untuk HC; b. Sepeda motor 4 (empat) langkah dengan bahan bakar bensin dengan bilangan oktana 87 ditentukan maksimum 4,5% untuk CO dan 2.400 ppm untuk HC; c. Kendaraan bermotor selain sepeda motor 2 (dua) langkah dengan bahan bakar bensin dengan bilangan oktana 87 ditentukan maksimum 4,5% untuk CO dan 1.200 ppm untuk HC; d. Kendaraan bermotor selain sepeda motor 2 (dua) langkah dengan bahan bakar solar disel dengan bilangan setana 45 ditentukan maksimum ekivalen 50% Bosch pada diameter 102 mm atau 25% opasiti untuk ketebalan asap. Kandungan CO dan HC sebagaimana dimaksud di atas diukur pada kondisi idle. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup nomor 141 Tahun 2003 KLH mengeluarkan Keputusan Menteri Nomor 141 Tahun 2003 tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Tipe Baru dan Kendaraan Bermotor yang Sedang Diproduksi (Current Production) dengan mengacu kepada standar emisi kendaraan EURO II yang mempersyaratkan adanya bensin tanpa timbal dan solar berkadar sulfur rendah (di bawah 500 ppm). Tabel 1 Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Tipe Baru Dan Kendaraan Bermotor Yang Sedang Diproduksi (Current Production) Dengan Penggerak Motor Bakar Penyalaan Kompresi (Diesel) A. Kendaraan Bermotor Kategori M & N
NO.
CO HC + NOx PM
NILAI AMBANG BATAS ECE R 83–04 METODE UJI ECE R 83–04 1,0 gram/km (4) 0,7 (0,9) gram/km 0,08 (0,1) (4) gram/km
a. Class I, RM (3) 1250 kg
CO HC + NOx PM
1,0 gram/km 0,7 (0.9) (4) gram/km 0,08 (0,1) (4) gram/km
b. Class II, 1250 kg < RM ≤ 1700 kg
CO HC + NOx PM
1,25 gram/km 1,0 (1,3) (4) gram/km 0,12 (0,14) (4) gram/km
KATEGORI (1)
1.
M1, GVW (2) , ≤ 2,5 ton, tempat duduk ≤ 5, tidak termasuk tempat duduk pengemudi.
2.
M1, GVW (2) , tempat duduk: 6 – 8, tidak termasuk tempat duduk pengemudi, GVW > 2,5 ton atau N1, GVW ≤ 3,5 ton.
PARAMETER
91
c. Class I, RM > 1700 kg
CO HC + NOx PM
1,5 gram/km 1,2 (1,6) (4) gram/km 0,17 (0,2) (4) gram/km
Catatan: - (1) Dalam hal jumlah penumpang dan GVW tidak sesuai dengan pengkategorian tabel di atas maka nilai ambang batas mengacu kepada pengkategorian GVW (2) - GVW: Gross Vehicle Weight adalah Jumlah Berat yang diperbolehkan (JBB). - (3) RM: Reference Mass adalah berat kosong kendaraan ditambah massa 100kg. - (4) Nilai Ambang Batas dalam kurung untuk Diesel Injeksi Langsung, dan setelah 3 (tiga) tahun, Nilai Ambang Batasnya DISAMAKAN DENGAN Nilai Ambang Batas Diesel Injeksi tidak Langsung. - Untuk Kendaraan Kategori O1 & O2 Metode Uji dan Nilai Ambang Batas mengikuti Kategori N1; O : Kendaraan bermotor penarik untuk gandengan atau tempel. O1 : Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) tidak lebih dari 0,75 ton. O2 : Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 0,75 ton tetapi tidak lebih dari 3,5 ton. B. Kendaraan Bermotor Kategori M, N & O NO.
KATEGORI M2, M3, N2, N3, 03 dan 04, GVW (1) > 3,5 ton.
PARAMETER CO HC NOx PM
NILAI AMBANG BATAS METODE UJI ECE R 49–02 4,0 gram/kwh 1,1 gram/ kwh 7,0 (0,1) (4) gram/ kwh 0,15 gram/ kwh
Catatan: - (1) GVW : Gross Vehicle Weight adalah Jumlah Berat yang diperbolehkan (JBB). - M2 : Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) sampai dengan 5 ton. - M3 : Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 5 ton. - M3 : Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan orang dan mempunyai lebih dari delapan tempat duduk tidak termasuk tempat duduk pengemudi dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 5 ton. - N2 : Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 3,5 ton tetapi tidak lebih dari 12 ton. - N3 : Kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang dan mempunyai jumlah berat yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 12 ton. - O : Kendaraan bermotor penarik untuk gandengan atau tempel. - O3 : Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 3,5 ton tetapi tidak lebih dari 10 ton. - O4 : Kendaraan bermotor penarik dengan jumlah berat kombinasi yang diperbolehkan (GVW) lebih dari 10 ton.
92
STANDAR EMISI JAKARTA Pemeriksaan Emisi dan Perawatan Mobil Penumpang Pribadi (P&P) merupakan suatu mekanisme pengendalian emisi gas buang kendaraan bermotor dalam rangka pengendalian pencemaran udara yang mewajibkan pemilik mobil penumpang pribadi untuk merawat kendaraannya agar selalu memenuhi baku mutu emisi sesuai dengan Surat Keputusan Gubernur Propinsi DKI Jakarta Nomor 1041 Tahun 2000 tentang Baku Mutu Emisi Kendaraan Bermotor di Propinsi DKI Jakarta. Dalam pemeriksaan emisi dan perawatan mobil penumpang pribadi ini, setiap pemilik mobil penumpang pribadi wajib melakukan pemeriksaan emisi sekurang-kurangnya sekali dalam setahun. Hasil pemeriksaan emisi mobil penumpang pribadi harus memenuhi ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor. Pemilik mobil penumpang pribadi yang telah memenuhi ambang batas emisi gas buang mendapat Surat Keterangan Memenuhi Baku Mutu Emisi dan Stiker yang dipasang pada kendaraan (kaca depan sebelah kiri atas) oleh Bengkel Pelaksana. Kendaraan Dengan Sistem Karburator Tahun Pembuatan < 1985 1986 – 1995 > 1996
CO (%) 4,0 3,5 3,0
HC (ppm) 1000 800 700
Kendaraan Dengan Sistem injeksi Tahun Pembuatan 1986 – 1995 > 1996
CO (%) 3,0 2,5
HC (ppm) 600 500
Kendaraan Dengan Bahan Bakar Solar Tahun Pembuatan < 1985 1986 – 1995 > 1996
Opasitas (%) 50 45 40
93
SISTEM KONTROL EMISI SISTEM TURBOCHARGER Sistem turbocharger pada mesin 4JA1-L digunakan untuk memperbaiki emisi gas buang. Dengan turbocharger maka pembakaran akan menjadi lebih sempurna sehingga emisi gas buang akan menjadi lebih baik.
SISTEM PCV (Positive Crank Case Ventilation)
OHP 52
1. URAIAN P.C.V. valve mempertahankan tekanan internal crankcase pada tekanan positif tertentu. Saat gasket atau seal oli tertekan atau aus, P.C.V. valve mencegah masuknya debu. Selanjutnya, P.C.V. valve memiliki dua fungsi efektif, yaitu, tanpa mengeluarkan blow-by gas ke atmosfir dengan mengirimkan udara ventilasi crankcase ke intake manifold agar masuk kembali ke silinder mesin. Dan untuk melumasi intake valve dan seat menggunakan kabut oli pada blow-by gas, dan ini menyebabkan berkurangnya keausan dari valve dan seat. 2. CARA KERJA Mesin Mati Katup menutup karena dorongan pegas.
OHP 52
Mesin Hidup Blow by gas mampu mendorong diapragma melawan tegangan spring.
OHP 52
94
SISTEM EGR (Exhaust Gas Recirculation) Sistem EGR digunakan untuk mengurangi NOx dalam gas buang. Kenaikan temperatur di dalam ruang bakar menyebabkan NOx bertambah. Karena temperatur meningkat akibat percepatan atau beban berat mempercepat nitrogen dan oksigen bersenyawa. Dengan demikian cara terbaik untuk mengurangi NOx ialah dengan menurunkan temperatur dalam ruang bakar, Gas buang terutama terdiri dari CO 2 dan uap air (H 2 0), yang merupakan gas lamban dan tidak bereaksi dengan oksigen; sistem EGR mensirkulasikan gas ini melewati intake manifold agar temperatur tempat pembakaran berkurang. Bila campuran bahan bakar-udara dan gas buang bercampur, akan menyebabkan campuran menjadi kurus, dan panas yang dihasilkan pembakaran campuran ini terbuang oleh gas buang. Akibatnya temperatur maksimum diruang pembakaran menjadi turun dan produksi NOx menjadi berkurang. EGR cooler berfungsi untuk mengurangi suhu udara yang masuk ke dalam mesin dan suhu pembakaran. Sehingga emisi Nitrogen Oxide (NOx) dapat dikurangi lebih banyak dibanding tanpa menggunakan EGR cooler. Jumlah dari EGR diatur oleh EVRV (electrical vacuum regulating valve) melalui engine control module (ECM) yang memberikan sinyal tergantung pada kecepatan mesin, besarnya penekanan pedal gas dan suhu air pendingin. EVRV berfungsi untuk mengatur kevakuman yang bekerja pada ruang diaphragma dari EGR valve berdasarkan sinyal control yang dikirim dari ECM.
OHP 53
95
SERVICE TRAINING
Drive Train • Clutch & Manual Transmission
Pub. No: ISZ-TM/DT- INT-1
DAFTAR ISI
Halaman
KOPLING KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. CLUTCH COVER ...............................................................................................................………… 1 1. KARAKTERISTIK KOPLING DIAPHRAGMA….……………………………………………………………… 3 2. KARAKTERISTIK KOPLING COIL SPRING
… ……………………………………………………………. 4
3. KAPASITAS KOPLING ………………………………………………………………………………………
5
4. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PEMAKAIAN KOPLING………..…….…………..…………… 7
2. MASTER SILINDER ……………………………………………………………………………………… 8 3. SELF CENTERING RELEASE BEARING ………………………………………………………… 8 4. MINI-PAC …………………………………………………………………………………………………… 9 5. THROUBLE SHOOTING ………………………………………………………………………………… 13
TRANSMISI MANUAL 1. URAIAN 1. SYARAT PENTING TRANSMISI
…….………………………………………………….……………… 14
2. TIPE RODA GIGI TRANSMISI MANUAL ……..…………………………………………………………… 15
2. KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. PEMINDAH DAYA ………………………………………………………………………………………… 15 2. MEKANISME SYNCHROMESH ……………………………………………………………………….. 17 1. SYNCHROMESH TIPE KEY (WARNER) ...………………………………………………………
18
2. SYNCHROMESH TIPE PIN
20
.…………….………………………………………………………
3. TROUBLE SHOOTING …………….…………………………………………………………………… 22
KOPLING KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. CLUTCH COVER Fungsi utama clutch cover adalah untuk menghubungkan dan memutuskan tenaga mesin dengan cepat dan akurat. Cover clutch selalu berputar dengan kecepatan yang sama dengan putaran mesin dan harus memiliki balance yang baik pada saat berputar dan dapat meradiasikan panas yang efektif ketika kopling berhubungan. Di dalam cover clutch terdapat spring-spring yang menekan pressure plate terhadap pelat kopling. Spring yang digunakan ada yang berbentuk coil spring dan diaphragm spring. TIPE KOPLING PEGAS DIAPHRAGMA Tipe Diaphragm spring kebanyakan digunakan pada kendaraan dengan kecepatan tinggi. Pegas diaphragm terbuat dari pegas baja, Setelah dibentuk kemudian dipanaskan untuk menambah kekuatan. Batas-batas yang diharapkan dari konstanta spring diperoleh dengan mempertimbangkan tinggi dan tebal dari diaphragm secara hati-hati.
Dari konstruksi yang diillustrasikan dalam gambar, spring diaphragm itu tidak hanya berfungsi sebagai pegas kopling tetapi juga sebagai release lever. Pada bagian spring diaphragm dibaut ke clutch cover melalui wire ring yang dipasang pada ke dua sisi spring, dan sekeliling bagian luar spring dihubungkan ke pressure plate.
1
Pada saat tekanan diberikan pada sekeliling bagian dalam diaphragm spring, gaya spring melawan wire ring, menyebabkan sekeliling bagian luar diaphragm bergerak keluar, dengan demikian menggerakkan pressure plate menjauhi dari flywheel.
METODE PEMINDAHAN TENAGA MESIN 1. Menurut metode yang umumnya, permukaan pressure plate dipasang pada lubang clutch cover untuk memungkinkan gerakan sliding pressure plate dalam arah aksial. Tipe kopling seperti ini tergantung pada gesekan material facing untuk memindahkan torsi mesin, gesekan material besar kemungkinan aus dengan pengoperasian pemutusan hubungan yang tidak benar jika torsi mesin meningkat secara berlebihan.
2. Pada tipe kopling sudah pasti, clutch cover dihubungkan dengan pressure plate oleh strap plate, (gambar di samping) defleksi digunakan untuk menggerakan pressure plate dalam arah aksial, dengan demikian membuat kopling berhubungan dan tidak berhubungan. Kopling mempunyai susunan mekanis sedemikian rupa dan menjamin pemindahan torsi mesin yang baik selama pressure plate pada cover clutch mempertahankan dari selip selama pressure plate berhubungan dengan disc clutch. Bila kopling dihubungkan, tenaga mesin diteruskan dari flywheel mesin ke transmisi seperti berikut : FLY WHEEL Ö COVER CLUTCH Ö PRESSURE PLATE Ö DISC CLUTCH Ö INPUT SHAFT TRANSMISI.
2
1. KARAKTERISTIK KOPLING DIAPHRAGMA SPRING KEISTIMEWAAN DIAPHRAGM SPRING 1. Stabil terhadap perubahan beban spring dan merata saat dioperasikan pada kecepatan tinggi. Berbeda dengan coil spring, diaphragm spring tidak dipengaruhi oleh gaya sentrifugal yang dihasilkan melalui kecepatan putar yang tinggi dan karenanya tenaga spring tidak berubah. 2. Tidak ada kondisi mengambang seperti release lever. Release lever tidak diperlukan karena diaphragm spring berfungsi juga sebagai release lever. 3. Tenaga yang diperlukan untuk membebaskan kopling kecil
Karakteristik dari diaphragm spring dapat secara bebas bervariasi dengan mengubah hubungan antara tingginya dan ketebalan dari diaphragm spring. Lihat gambar, perlu dicatat bahwa tenaga yang diperlukan untuk menahan kopling dalam posisi terbebas penuh sangat kecil.
4. Tenaga spring yang diberikan pada komponen kopling tidak berubah meskipun facing aus.
3
Jika test dilakukan dengan membandingkan tenaga diaphragm spring dan coil spring set pada nilai yang sama, kurva perubahan tenaga spring yang diberikan seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pada grafik menunjukkan gerakan pressure plate sepanjang garis horizontal dan tekanan pressure plate sepanjang garis vertikal. Karakteristik coil spring ditunjukkan dalam garis “PX” dan karakteristik diaphragma spring ditunjukkan dalam garis “PY”. Pada saat kopling dipasang baru, tekanan dari pressure plate pada posisi normal “ X”, adalah sebanding untuk kedua tipe, bila pressure plate pada posisi pembebasan maksimum (ditekan penuh), ditunjukkan pada grafik “Z”. Bila pelat kopling pada posisi keausan sampai batas limit ditunjukkan pada grafik “Y”. Dalam kasus coil spring, tekanan spring berkurang karena keausan facing seperti halnya yang ditunjukkan pada grafik garis “A”, dalam keadaan seperti ini kopling cenderung slip. Sedangkan dalam diaphragm spring, bagaimanapun juga tekanan spring tidak berkurang walaupun ketebalan facing berkurang seperti yang ditunjukkan pada grafik garis “B”. 2. KARAKTERISTIK KOPLING COIL SPRING Dalam kasus coil spring konstan, konstanta spring tidak berubah. Bagaimanapun juga, coil spring tidak cocok untuk digunakan pada kopling dengan operasi putaran tinggi, jika perputaran tinggi pada kopling bertambah, mengakibatkan coil spring terlempar ke luar seperti yang ditunjukkan pada gambar, dan menimbulkan tekanan spring berkurang.
4
3. KAPASITAS KOPLING KAPASITAS Jika kapasitas kopling berlebihan dari torsi yang dihasilkan oleh mesin, mesin cenderung mati saat kopling berhubungan, bila kapasitas kopling kecil, kopling akan cenderung slip dan mempercepat keausan pada facing. Dengan demikian, kapasitas kopling sangat penting dipertimbangkan secara hati-hati sesuai output mesin. Gambar di bawah menunjukkan bagaimana awal bergeraknya kendaraan dipengaruhi oleh kapasitas kopling. Pernyataan dari gambar di samping, jika kapasitas kopling besar, diperlukan waktu yang pendek untuk memindahkan kopling ke dalam penghubungan penuh, tetapi mesin akan mati karena beban yang diberikan pada mesin secara mendadak. Sebaliknya, jika kapasitas kopling terlalu kecil, selama periode kopling berlanjut untuk slip setelah penghubungan menjadi lebih panjang tetapi kecepatan mesin berkurang sehubungan dengan tenaga yang sangat kecil.
MENENTUKAN KAPASITAS Apabila mencoba menggerakkan kendaraan dari berhenti, torsi yang diberikan pada kopling bervariasi sebagai berikut menurut cara kopling dihubungkan. 1. Apabila menghubungkan kopling secara normal. Ketika kecepatan flywheel mulai sinkron dengan kopling pada titik "A", putaran kopling yang disertai dengan goyangan yang berlanjut sampai sinkronisasi dicapai di titik "B". Sinkronisasi dari kecepatan diikuti oleh rendahnya frekwensi oskilasi yang dihasilkan dari variasi torsi mesin. Perbandingan torsi mesin dengan kopling tercatat pada tahap ini adalah sekitar 1 sampai 1,5.
5
2. Apabila menghubungkan kopling secara kasar Jika kecepatan putaran flywheel mulai sinkron dengan kopling di titik "A", sinkronisasi penuh dicapai dengan cepat dan sinkronisasi diikuti oleh oskilasi yang lembut membawa gelombang reguler. Perbandingan torsi mesin dengan kopling tercatat bila sinkronisasi yang dicapai di titik "B" sekitar 1 ~ 1. 6.
3. Bila penghubungan kopling dengan sangat pelan Kecepatan putaran flywheel mulai untuk sinkron dengan kopling di titik "A", tetapi oskilasi diteruskan sebelum sinkronisasi dicapai cenderung timbul luasnya lebih besar yang menyebabkan fenomena disebut terjadinya "judder".
4. Kapasitas kopling ditentukan sebagai berikut dengan memberikan pertimbangan penuh kondisi di atas: 1. Untuk mobil penumpang Tc = Te x (1.3 ~ 1.5) Dimana
T c : Kapasitas kopling Te : Torsi mesin maksimum
2. Untuk truck Tc = Te x (1.8 ~ 2.0) Untuk meminimalkan slip yang terjadi ketika torsi yang besar diberikan pada kopling dalam hal sinkronisasi, kopling disediakan dengan kapasitas yang lebih besar dari torsi maksimum mesin dengan 1.3 ~ 2.. 0
6
4. FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PEMAKAIAN KOPLING Tingkat keausan friction plate sangat dipengaruhi oleh periode selama kopling tertahan pada hubungan sebagian. Keausan friction plate dipengaruhi oleh factor–faktor berikut:
PENGARUH KECEPATAN MESIN TERHADAP PEMAKAIAN KOPLING. Lihat pada gambar, dapat dicatat jika penghubungan kopling pada saat mesin berputar dengan kecepatan tinggi, pada waktu tertentu, diambil sebelum kopling berhenti slip tetapi reduksi kecepatan mesin sangat kecil.
PENGARUH BERAT KENDARAAN TERHADAP PEMAKAIAN KOPLING Seperti pada gambar grafik di samping, menambah berat dari kendaran akan memperluas selama periode bilamana kopling slip berlanjut dengan demikian sangat mempengaruhi akselerasi. Diagram juga menunjukkan bagaimana selama periode yang mana kopling selanjutnya slip bervariasi dengan gigi rendah dan gigi kedua ketika digunakan awal bergerak (starting).
PENGARUH KAPASITAS KOPLING TERHADAP PEMAKAIAN KOPLING Seperti pada gambar grafik di samping, selama periode di mana kopling terus slip setelah penghubungan dapat diperpendek dengan meningkatkan kapasitas kopling tetapi jika seperti kasus penghubungan kopling diikuti dengan pengurangan kecepatan mesin mendadak, output mesin diteruskan oleh kopling adalah besar. Maka mesin akan mati ketika untuk menstart kendaraan dan akselerasi adalah berpengaruh.
7
2. MASTER CYLINDER KOPLING 1 ) KONSTRUKSI Master cylinder adalah suatu alat yang dipasang untuk merubah energi mekanik menjadi tekanan minyak (oil pressure). 2) FUNGSI DAN CARA KERJA Ketika pedal koping ditekan ke bawah dengan kaki, mengakibatkan push-rod menggerakkan piston dan piston cup, sehingga menutup return port, dengan demikian menghasilkan tekanan fluida di dalam silinder. Tekanan kaki dibebaskan dari pedal kopling, piston dan piston cup dikembalikan ke belakang pada posisi awal oleh return spring, dengan demikian return port terbuka, diikuti fluida mengalir kembali ke reservoir. Disediakan alat untuk mencegah masuknya udara ke dalam sistem sehingga ketika pedal kopling dibebaskan secara cepat dan piston dikembalikan ke posisi normal oleh oleh return spring, tekanan fluida dalam sisi return spring menjadi lebih rendah dari sisi push rod, diikuti aliran fluida ke dalam sisi return spring melalui port pada piston head.
3. SELF CENTERING RELEASE BEARING Self centering release bearing berfungsi untuk mencegah bunyi yang disebabkan oleh gesekan antara diaphragm spring dan release. Center release bearing bekerja secara otomatis menjaga posisi release bearing sejajar dengan input shaft transmisi.
OHP 1
8
4. MINI-PAC Ini adalah sebuah peralatan tambahan yang didesain untuk digunakan pada clutch slave cylinder. Menggunakan tekanan hidrolis yang dihasilkan dari master cylinder kopling ke actuator air valve. Tekanan udara yang disuplai melalui dirubah ke dalam energi mekanis untuk mengoperasikan kopling. 1) SUSUNAN SISTEM HIDROLIS DENGAN MENGGUNAKAN MINI-PAC
OHP 2
9
2) KONSTRUKSI DAN PRINSIP KERJA
OHP 3
Komponen Mini-Pac
1. Piston plate 2. Piston cup 3. O-ring 4. Push rod assembly 5. Nut and spring washer 6. Retainer 7. Piston cup 8. Retainer assembly 9. 0-ring 10. Washe 11. Snap ring 12.
O-ring
13.
Spring
14.
0-ring and collar
15.
Cylinder body
16. Shell cylinder assembly 17.
Bolt, washer and nut
18. Relay piston 19. O-ring
20. Piston cup 21. Spring 22. O-ring 23. Upper valve body 24. Screw 25. Poppet valve 26.
Spring
27. Gasket 28. Connector 29. Spring pin 30. Piston cup 31. Hydraulic piston 32. Guard 33. Push rod assbmbly 34. Exhaust cover 35. Plug and protector 36. Bolt-eye, connectoreye and gasket OHP 4
10
1. Saat kendaraan beroperasi normal Chamber (d) adalah bebas berhubungan dengan udara luar melalui port (c) Ö chamber (b) dan Ö passage (a). Chamber (b) berhubungan dengan chamber (c) melalui passage (c) Ö chamber (a) dan Ö control tube. System hidrolis dalam langkah seperti ini, piston plate posisinya kembali seperti awal karena adanya tekanan yang sama pada kedua sisi. Piston plate, push-rod (b) dan (c) digerakkan ke kanan oleh spring (c), dengan demikian menahan kopling dalam posisi berhubungan.
OHP 5
2. Apabila kopling dibebaskan(diputuskan)
OHP 6
Tekanan fluida yang disuplai dari master cylinder diteruskan ke relay valve piston melalui port (a), bagian belakang dari hydraulic piston dan passage (b). Apabila tekanan fluida diteruskan melalui push rod (a) dan diaphragm stem adapter, mengalahkan spring (a) dan mengakibatkan relay valve piston bergerak ke kiri, diaphragm juga ikut bergerak ke kiri, menggerakkan bagian ujung diaphragm stem adapter berhubungan dengan poppet valve, sehingga memisahkan chamber (b) dari chamber (a). Ketika tekanan hidrolis lebih cepat meningkat dan mengalahkan tension spring (b), mengakibatkan poppet valve bergerak ke kiri, tekanan udara masuk ke dalam chamber (c) melalui port (b), chamber (a) and control tube. Karena chamber (d) ditahan pada kondisi di bawah atmosfir, perbedaan tekanan menyebabkan gerakan ke kiri melawan spring (c), gerakan piston plate diteruskan ke push rod (b), hydraulic piston dan push rod (c) untuk memutuskan kopling.
11
3. Pedal di lepas Apabila kaki dilepaskan dari pedal, gaya beraksi pada relay valve piston terbebas penuh, sehingga perbedaan tekanan antara chamber (a) dan chamber (b) memaksa diaphragm, diaphragm stem adapter, push rod (a) dan relay valve piston bergerak ke sebelah kanan. Ketika poppet valve tertutup dan aliran tekanan udara dihentikan, tekanan udara yang tertahan di chamber (c), dikeluarkan ke udara luar melalui control tube Ö chamber(a) Ö passage (c) Ö chamber (b) dan Öport(c), mengakibatkan spring (c) menekan piston plate ke sebelah kanan. OHP 7
4.Kurva Performance Hubungan antara tekanan hidrolis yang dihasilkan oleh master cylinder dengan tenaga yang diperbesar oleh booster kopling dapat ditunjukkan oleh grafik seperti pada gambar di samping Sebagai contoh dari kurva, clutch booster dapat berfungsi apabila tekanan hidrolis yang disuplai oleh master silinder mencapai 8 ~ 9 kg/cm². Aksi dari kembalinya clutch booster, tekanan hidrolis meningkat dalam merespon gerakan piston pada master cylinder.
12
5. TROUBLESHOOTING KOPLING PROBLEM Kopling Sulit Bebas
Kopling Selip
Kopling Bergetar
Kopling Bunyi Abnomal
Pedal kopling di tekan keras
PENYEBAB GANGGUAN 1. Saluran hidrolis bocor 2. Ada udara di dalam saluran 3. Seal master silinder atau sleeve silinder bocor 4. Diaphragm spring lemah atau aus 5. Spline pelat kopling macet 6. Release bearing rusak 7. Gerak bebas kopling terlalu besar 1. Kampas kopling aus atau basah oli 2. Pegas diaphragm lemah 3. Pressure plate atau flywheel berubah bentuk 4. Gerak bebas pedal kopling tidak ada 1. Engine mounting kendor atau rusak 2. Permukaan disc clutch berubah bentuk 3. Permukaan disc clutch mengeras 4. Permukaan disc clutch basah oli 5. Damper spring clutch disc lemah atau rusak Pressure plate atau flywheel berubah bentuk 1. Release bearing bengkok 2. Release bearing aus atau rusak 3. Pelumas release bearing kering 4. Damper spring disc clutch lemah atau rusak 5. Pilot bearing aus atau rusak 6. Rivet disc clutch kendor 7. Ball stud pelumasannya kering 8. Gerak bebas pedal kopling kurang 9. Shaft pedal kopling kering pelumasnya 10. Pilot bearing kendor atau rusak 1. Saluran hidrolis tersumbat 2. Pelumas shaft pedal kopling kurang
CARA MENGATASI 1. Perbaiki 2. Bleeding dan periksa kebocoran 3. Ganti 4. 5. 6. 7. 1.
Ganti Cover clutch assy Bersihkan dan lumasi Ganti release bearing Setel gerak bebas pedal Ganti disc clutch assy dan periksa kebocoran 2. Ganti cover clutch assy 3. Repair atau ganti 4. Setel gerak bebas pedal
1. Kencangkan atau ganti 2. Ganti disc clutch 3. Ganti disc clutch 4. Ganti disc clutch assy periksa kebocoran 5. Ganti disc clutch assy
dan
6. Repair atau ganti 1. 2. 3. 4.
Ganti Ganti Lumasi release bearing Ganti disc clutch
5. 6. 7. 8. 9.
Ganti pilot bearing Ganti disc clutch assy Lumasi ball stud Setel gerak bebas pedal kopling Lumasi shaft pedal kopling
10. Ganti pilot bearing 1. Repair atau ganti 2. perbaiki atau ganti
13
TRANSMISI MANUAL 1. URAIAN Transmisi manual merupakan gabungan roda-roda gigi yang memindahkan putaran dan momen crankshaft ke roda-roda penggerak. Sedangkan tujuan utama transmisi adalah untuk memindahkan tenaga mesin sesuai dengan kondisi pengendaraan.
1. SYARAT PENTING TRANSMISI KONDISI YANG DIPERLUKAN Transmisi mobil yang berganti-ganti dalam desain tergantung pada tipe, harus melihat kebutuhan berikut: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Mudah untuk mengontrol dan memilih perbandingan gigi yang diinginkan secara cepat. Dapat bekerja dengan cepat dan memindahkan output mesin dengan lembut Efisiensi mekanis yang tinggi dan ekonomi Mempunyai kemampuan yang tinggi, bebas masalah dan mudah dioperasikan. Mudah untuk perawatan Kompak dan beratnya sedang.
Transmsisi mobil tidak hanya berfungsi untuk merubah perbandingan gigi dalam beberapa tahap tetapi perbandingan gigi bisa berubah secara kontinyu dan secara otomatis. Kebutuhan ini dipenuhi oleh sebuah transmisi otomatis yang memanfaatkan planetary gear dan torque converter. Dalam suatu kasus mobil dengan menggunakan transmisi otomatis, hubungan antara kecepatan dan tenaga penggerak dapat diwakili oleh kurva "A" seperti pada gambar, adanya output mesin yang konstan. Dalam kasus di dalam kasus transmsisi manual konvensional kurva berbentuk parabola seperti "B" yang ditunjukkan pada gambar. Biasanya pada transmisi manual tidak mempunyai banyak reduksi gigi kecepatan, sehingga tidak praktis karena area yang diarsir yang ditunjukkan pada gambar (dimana momen mesin tidak efektif digunakan) diperluas menjadi lebih besar. Sebaliknya, bila sebuah transmisi manual dengan banyak reduksi gigi kecepatan, kurva akan menunjukkan hubungan antara kecepatan dan momen tenaga penggerak hampir mendekati kurva dengan simbol "A", tetapi pembuatan transmisi akan lebih sulit dan cara pengoperasiannya lebih sulit. Oleh karena itu, jumlah reduksi gigi percepatan yang digunakan dalam transmisi manual harus dipertimbangkan dengan hati-hati, sehingga pencapaian jalan yang sempurna dapat dipelihara dengan tidak mengurangi nilai efesiensi mekanis.
14
Semakin besar output mesin yang digunakan untuk menggerakkan mobil dengan beratnya, semakin kecil jumlah reduksi gigi yang diperlukan. Transmisi untuk mobil penumpang biasanya mempunyai 3 sampai 4 gigi, sedangkan untuk truck menggunakan transmisi dengan 4 sampai 5 gigi. Sebagian transmisi dengan 5-speed mempunyai over-drive gear dengan gear ratio kurang dari 1 terhadap 1 sehingga perpindahan pada gigi ini dimana mesin tidak diberikan beban berat, akan membuat propeller shaft berputar lebih cepat dari mesin. 2. TIPE RODA GIGI TRANSMISI MANUAL Roda gigi transmisi manual dapat digolongkan dalam beberapa tipe menurut konstruksi dan mekanisme kerjanya. 1.
Manual type
(Gear type)
Sliding mesh type
Dog clutch
Constant mesh
Synchromesh type
Constant load type Inertia lock type - Key type (warner) - Block pin - Servo type
2. KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. PEMINDAH DAYA Berikut adalah pemindahan daya mesin pada transmisi manual MSG5K yang digunakan pada kendaraan Isuzu Panther. Posisi Netral Input shaft Ö 4th gear Öcounter gear.
OHP 8
15
Perpindahan Roda Gigi ke 1 Input shaft Ö 4th gear Ö counter gear Ö 1st gear Ö hub sleeve Ö clutch hub Ö output shaft.
OHP 9
Perpindahan Roda Gigi ke 2 Input shaft Ö 4th gear Ö counter gear Ö 2nd gear Ö hub sleeve Ö clutch hub Ö output shaft.
OHP 10
Perpindahan Roda Gigi ke 3 Input shaft Ö 4th gear Ö counter gear Ö 3rd gear Ö hub sleeve Ö clutch hub Ö output shaft.
OHP 11
16
Perpindahan Roda Gigi ke 4 Input shaft Ö 4th gear Ö hub sleeve Ö clutch hub Ö output shaft.
OHP 12
Perpindahan Roda Gigi ke 5 Input shaft Ö 4th gear Ö counter gear Ö 5th gear Ö hub sleeve Ö clutch hub Ö output shaft.
OHP 13
Perpindahan Roda mundur Input shaft Ö 4th gear Ö counter gear Ö idle gear Ö reverse gear Ö hub sleeve Ö clutch hub Ö output shaft.
OHP 14
17
2. MEKANISME SYNCHROMESH Pengaturan pemindahan gigi dapat dilakukan dengan lembut, mudah dan cepat dengan alat synchromesh. Adalah sangat menguntungkan terutama saat deselerasi dan akselerasi. Lebih lanjut, waktu perawatan transmisi dapat diperpanjang dan memperkecil kerusakan karena tidak ada alasan tenaga diberikan pada gigi-gigi dan part lainnya.
JENIS INERTIAL LOCK 1. SYNCHROMESH TIPE KEY (WARNER) Konstruksi Sebuah synchromesh tipe key terdiri dari sebuah clutch hub, insert, spring, sleeve, blocker ring dan dog gear pada gear mainshaft. Clutch hub dipasang ke spline pada mainshaft. Terdapat tiga alur dalam spline pada sekeliling hub. Insert adalah disisipkan ke dalam alur key dan sleeve terpasang padanya. Sleeve terpasang pada hub melalui spline. Terdapat sebuah alur di mana shift arm disisipkan di sekelilingnya, dan digerakkan ke arah aksial oleh shift arm. Terdapat alur di bagian tengah dari sekeliling dalam sleeve, dan beralur, bagian menonjol pada insert. Tiga buah insert terpasang pada alur hub, dan tonjolan tengah terhubung dengan alur pada sleeve. Insert ditekan keluar oleh spring melawan sleeve. Kedua ujung dari insert masuk ke bagian bentuk dari blocker ring, memindahkan gerakan dari sleeve ke blocker ring. Bagian luar dari blocker ring dilengkapi dengan spline, dan bagian yang berhadapan dengan sleeve adalah chamfer sehingga dengan mudah berhubungan dengan spline pada sleeve. Bagian dalam berbentuk tapered cone dan beralur. Ketika perpindahan gigi-gigi, lapisan oli terpotong dan memudahkan kopling bekerja.
OHP 15
18
Cara kerja Tahap 1 Tahap pertama adalah sleeve bergeser oleh shift arm untuk mengawali proses penyamaan. a. Bersamaan dengan insert, sleeve bergerak pada clutch hub. b. Ujung dari insert menekan blocker ring ke arah aksial. c. Blocker ring menekan ke bagian kerucut dari gigi, dan blocker ring berputar oleh gaya gesekan yang dihasilkan, karena blocker ring menekan pada bagian kerucut gigi. Posisi yang relatif dari spline blocker ring dan sleeve adalah ditunjukkan pada gambar kiri. OHP 16
Tahap 2 Tahap kedua adalah dari awal bekerjanya proses sinkronisasi hingga proses akhir sinkronisasi a. Ketika sleeve digerakkan lebih lanjut oleh shift arm, ketiga insert menekan spring dan turun, dan gigi-gigi pada blocker ring dan sleeve menjadi berhubungan satu sama lainnya.
OHP 17
b. Sleeve terus bergerak lebih lanjut dengan menekan blocker ring. Bagaimanapun jika perbedaan kecepatan antara roda gigi dengan synchronizer besar, maka terjadi gaya penekanan kembali sleeve terhadap blocker ring, sleeve tidak bisa bergeser lebih lanjut. Dengan konsekuensi, gaya pada shift arm yang terus menggerakkan sleeve menekan blocker ring melawan tapered cone lebih kuat, mengakibatkan gaya gesekan meningkat. c. Sebagai hasilnya, synchronizer dipercepat atau diperlambat sampai kecepatan sama dengan itu roda gigi jadi berhubungan dengan cones roda gigi
19
Tahap 3 Tahap ketiga adalah bekerjanya dari akhir proses sinkronisasi hingga akhir penghubungan. a. Ketika kecepatan blocker ring telah sama dengan roda gigi, gaya yang berniat untuk memutar blocker ring menghilang, mengakibatkan sleeve menekan blocker ring terus dan bergerak lebih lanjut. b. Sleeve berhubungan dengan dog gear pada mainshaft gear dengan mudah mengakibatkan kecepatan yang sama.
OHP 18
2. SYNCHROMESH TIPE PIN Konstruksi Mekanisme synchromesh tipe pin terdiri dari synchronizer ring, clutch hub, tiga synchronizer pin, tiga guide pin, tiga pendorong (thrust pieces), tiga pegas pengunci synchromesh (synchronizer lock spring) dan sebuah bola. Synchronizer pin memegang synchronizer ring pada ke dua sisi. Di tengahnya terdapat (chamfered) dengan sudut 50°. Dan menekan melalui kopling hub sleeve. Tipe ini digunakan pada transmisi MAF dan MJA yang dipasang pada kendaraan F dan C series.
OHP 19
Guide pin terkunci berlawanan di setiap synchronizer pin dan bola tertekan ke dalam alur di tengah pada setiap pin dengan adanya tekanan pegas yang terletak dalam sebuah lubang pada hub sleeve. Guide pin menahan synchronizer ring pada tiap sisi dalam posisi netral. Bagian luar synchronizer ring berbentuk kopling kerucut.
OHP 19
20
2) Fungsi Bila tuas pemindah gigi digerakkan, clutch hub sleeve akan terdorong ke kiri dan alur bagian dalam pada hub sleeve mulai berkaitan dengan alur-alur roda gigi (gear spline). Synchronizer ring dibuat sedemikian rupa agar dapat bersentuhan dengan bagian dalam roda gigi yang berbentuk kerucut, sebelum roda gigi bersentuhan dengan hub sleeve. Pada waktu synchronizer ring dan roda gigi yang kerucut bersinggungan, sinkronisasi di mulai dan tenaga dipindahkan dari hub sleeve ke sinchronizer ring melalui tiga guide pin dan tiga synchronizer pin. OHP 20
Pada tiap synchronizer pin membentuk seperti gambar di samping alur pada syschronizer pin dibuat bersentuhan dengan hub sleeve seperti diperlihatkan oleh momen kopling kerucut saat mulai persentuhan. Geseran juga terjadi pada guide pin.
OHP 20
21
3. TROUBLESHOOTING TRANSMISI MANUAL PROBLEM Suara abnormal
Masuk gigi keras
Gigi loncat
22
PENYEBAB GANGGUAN 1. Flywheel dan pilot bearing aus. 2. Bearing mainshaft atau counter shaft aus atau rusak 3. Antilash plate tidak berfungsi 4. Permukaan gigi-gigi aus 5. Spline clutch hub aus 6. Gigi, clutch hub atau thrust washer aus 7. Backlash antara gigi terlalu besar
CARA MENGATASI 1. Ganti 2. Perbaiki atau ganti
1. Gerak bebas pedal kopling tidak tepat 2. Salah pemakaian oli transmisi 3. Salah setel link transmisi 4. Shift block, shift rod atau permukaan luncur control box aus 5. Shift arm aus atau alur synchronizer sleeve aus. 6. Komponen synchronizer aus 7. Thrust washer dan coolar aus 1. Detent spring aus 2. Detent ball aus 3. Salah setel link transmisi 4. Shift block, shift rod atau permukaan luncur control box aus 5. Shift arm aus atau alur synchronizer sleeve aus 6. Spline clutch hub aus
1. Setel kembali
3. 4. 5. 6.
Perbaiki atau ganti Perbaiki atau ganti Perbaiki atau ganti Perbaiki atau ganti
7. Perbaiki atau ganti
2. Ganti dengan oli yang sesuai 3. Setel kembali sesuai spesifikasi 4. Ganti 5. Ganti 6. 7. 1. 2. 3. 4.
Ganti Ganti Ganti Ganti Setel kembali Ganti
5. Ganti shift arm dan synchronizer 6. Ganti clutch hub
SERVICE TRAINING
Drive Train • Propeller shaft & Differential
Pub. No: ISZ-TM/DT- INT-1
DAFTAR ISI
Halaman
PROPELLER SHAFT
URAIAN ..........................................................................................................……………………………1 KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. PROPELLER SHAFT…………………………………………………………………………………..….3 2. UNIVERSAL JOINT………………………………………………………………………………………..4 3. INTERMEDIATE BEARING ………………………………………………………………………………5 4. GETARAN PUNTIR DAN KECEPATAN KRITIS PADA PROPELLER SHAFT
…………….7
DIFFERENTIAL KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. FINAL GEAR ………………………………………………………………….…………………………...9 2. DIFFERENTIAL ASSEMBLY …………………………………………………………………………..10 3. LIMITED SLIP DIFFERENTIAL
..…………………………………………… ………………………11
4. NO-SPIN DIFFERENTIAL UNIT ………………………………………………………………………18 5. TANDEM AXLE DIFFERENTIAL ………………………………………………………………………26 6. FREE WHEEL HUB………………………………………………………………………………………32 7. TROUBLE SHOOTING…………………………………………………………………………………..35
PROPELLER SHAFT URAIAN
Kendaraan dengan mesin di depan dan penggerak di belakang, menggunakan propeller shaft untuk memindahkan tenaga mesin dari transmisi ke differential. Pada umumnya, unit transmisi terpasang pada chassis frame dengan mesin dan gigi-gigi reduksi ke poros penggerak yang gerakannya dijamin ke frame melalui spring. Posisi dari drive shaft berubah-ubah terhadap unit transmisi mengakibatkan terjadinya flexibilitas pada frame dan ayunan spring yang dihasilkan dari pembebanan dan goncangan jalan yang diterima roda belakang. Propeller shaft dilengkapi dengan universal joint dan slip joint untuk menyerap perubahan panjang dan sudut pada unit transmisi dan unit differential.
23
KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. PROPELLER SHAFT Umumnya kendaraan dirancang menggunakan propeller shaft yang terbuat dari tabung baja. Sebagian besar sebab propeller shaft dibuat dengan tabung baja yang mempunyai ketahanan puntir yang relatif tinggi terhadap perbandingan beban dan mempunyai ketahanan terhadap kebengkokan yang sempurna untuk mengimbangi kerjanya pada kecepatan tinggi. PROPELLER SHAFT TIPE DUA JOINT Panjang keseluruhan dari propeller shaft tipe dua joint ini sangan besar. Bila propeller shaft berputar pada kecepatan yang tinggi ada kecenderungan sedikit bengkok, ini disebabkan dari sisa ketidak seimbangan (unbalance), sehingga diperlukan ketelitian keseimbangan yang besar untuk mengurangi defleksi dan vibrasi. Propeller shaft tipe ini digunakan pada kendaran dengan wheel base kecil, seperti pada kendaraan Isuzu Panther, NHR 55, dan lain-lain. Komponen dari propellershaft tipe dua joint seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.
OHP 21
PROPELLER SHAFT TIPE TIGA JOINT Sebaliknya panjang dari setiap shaft dari dua bagian propeller shaft tipe tiga joint adalah lebih pendek dan menghasilkan defleksi dan ketidak seimbangannya kecil. Getaran yang timbul saat putaran tinggi juga dapat diserap. Propeller shaft tipe ini digunakan pada kendaraan yang mempunyai wheel base lebih besar seperti unit Isuzu NKR, FTR, FVM dan lain-lain.
OHP 21
24
2. UNIVERSAL JOINT Universal joint yang ada adalah sebagai berikut : 1. Hook joint 2. Tubular joint 3. Flexible joint Tujuan dari universal joint adalah untuk menyerap perubahan sudut yang disebabkan oleh posisi transmisi dan differential yang tidak rata. Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh universal joint adalah sebagai berikut : • Harus dapat memindahkan tenaga dengan tanpa merubah sudut kecepatan walaupun sudut antara transmisi dan differential relatif besar. • Harus dapat memindahkan tenaga dengan lembut dan tanpa menimbulkan bunyi • Harus mempunyai konstruksi yang sederhana dan bebas gangguan. HOOK JOINT Tipe joint ini secara umum banyak digunakan dan ciri dari tipe joint ini ditunjukkan pada gambar di samping. Hook joint terdiri atas sepasang fork dan sebuah spider. Spider dan fork dihubungkan dalam posisi yang aman oleh bushing atau needle roller bearing. Untuk memudahkan pembongkaran, fork dapat dipisah dari bearing atau bearing yang terpasang dapat ditarik ke luar.
Jika posisi propeller shaft relatif terhadap unit transmisi dan reduction gear sehingga shaft dari universal joint pada sisi penggerak (drive side) tidak mempunyai sumbu yang sama dengan sisi yang digerakkan (driven side) dan sudut yang depan adalah α terhadap sudut yang belakang, jumlah putaran yang depan tidak sama dengan yang belakang. Hubungan keduanya di wakili oleh rumus berikut : Np =
Cos α 1- Sin ² ø Sin ²
α
Nt
dimana : Nt : Kecepatan putaran drive shaft Np : Kecepatan putaran driven shaft α : Sudut dimana keduanya berputar ø : Phase shaft pada sisi penggerak. Maka, propeller shaft terus menerus untuk bergantiganti dalam kecepatan sudut, pengulangan siklus terdiri atas sebagai berikut :
Nt Cos
α Ö Nt Sec α Ö Nt Cos α
25
Tingkat variasi dalam kecepatan putaran shaft meningkat dengan sudut α, sehingga perlu pengaturan yang harus dibuat untuk menahan sudut α pada 12°18°. Untuk membuat agar rear axle terbebas dari pengaruh kecepatan putaran yang bervariasi, reduction gear shaft harus diatur agar mempunyai sumbu yang sama dengan main shaft transmisi dan sebagai tambahan, fork universal joint pada ujung propeller shaft harus berada pada arah yang sama.
UNIFORM-SPEED JOINTS Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, spider joint tidak terpisahkan melibatkan variasi kecepatan sudut antara output dan input shaft dan untuk menutupi titik kelemahan ini, joint dari berbagai desain dikembangkan. Termasuk berikut ini: (1) TRACTOR JOINTS Joint ini secara luas digunakan pada truck penggerak depan pada desain awal. Joint ini secara teori sama dalam fungsi dengan joint ganda jika "H-piece" diperlakukan sebagai shaft dengan panjang yang sangat terbatas. Dengan demikian, kecepatan sudut dari input shaft adalah dalam pengertian, sama dengan pada output shaft.
(2) BENDIX-WEISS JOINTS Joint tipe ini menggunakan empat ball untuk meneruskan tenaga. Seperti tampak dalam gambar, sisi input dan output shaft pada joint ini adalah dijaga pada kecepatan sudut yang tetap mengakibatkan ball-ball berputar pada center ball bersamaan dengan garis yang membagi dua sudut dimana shaft terpotong.
26
(3) ZIPPER JOINTS Dalam joint tipe ini, 6 ball dibuat untuk meneruskan tenaga. Dengan guide pin dan guide bowl, ball-ball berputar pada plane yang membagi dua sudut antara input dan output shaft. Joint tipe ini menghubungkan shaft pada sebuah sudut sampai 40° dengan hasil yang memuaskan.
3. TUBULAR JOINTS Tubular joint jarang digunakan pada kendaraan desain terbaru. Tubular joint mempunyai tube sebagai pengganti spider dengan dua alur yang memotong sekeliling bagian dalam dalam arah aksial. Sebuah fork terpasang pada alur untuk meneruskan tenaga. Tipical tubular joint diilustrasikan pada gambar di samping.
4. FLEXIBLE JOINTS Flexible joint terdiri dari dua atau tiga sambungan fork yang diikat pada piringan (disc) yang terbuat dari kulit, rubber atau rubber dilapisi dengan lapisan fiber seperti ditunjukkan pada gambar di samping. Joint tipe ini bekerja tanpa menghasilkan noise yang pantas dipertimbangkan seperti dengan joint pada desain yang lain dan tidak memerlukan pelumasan, tetapi mengakui keterbatasan dalam umur perbaikan, gampang keluar dari kelurusan dan lemah kemampuannya terhadap variasi sudut shaft (sampai 10°), aplikasinya terbatas kendaraan sedang dan lainnya dengan sudut shaft yang relatif kecil.
27
3. INTERMEDIATE BEARING Kendaraan dengan wheelbase yang panjang memerlukan pemakaian propellershaft yang panjang untuk menghubungkan unit transmisi dengan reduction gear. Selama operasi kecepatan tinggi, propeller shaft dapat menjangkau kecepatan putar kritis karena panjang propeller shaft adalah rendah dalam getaran alami (natural vibration). Untuk mencegah terjadinya gangguan, panjang propeller shaft biasanya dipisahkan dalam bagian depan dan belakang yang dihubungkan dengan sebuah universal joint. Propeller shaft tipe split ditopang dengan bearing yang dipasang pada crossmember frame pada ujung belakang dari depan setengahnya propeller shaft. Karena mesin dan transmisi dipasang pada frame melalui bahan elastis seperti rubber mounting, dan lain-lain. Intermediate bearing diatur untuk menyesuaikan pergerakan dari mesin dan transmisi. Gambar di samping mengilustrasikan sebuah propeller shaft tipe split yang ditopang oleh self aligning type ball bearing. Seperti sebuah propeller shaft pengaturannya adalah relatif sederhana dalam konstruksi tetapi jika variasi dalam sudut shaft berlebihan, mengakibatkan oil seal rusak dengan demikian rawan terhadap kebocoran oli.
OHP 22
28
Dalam toleransi ketidak lurusan menyamping (lateral) pada shaft, posisi pengikat bearing inner dipasang dengan bebas. Split type propeller shaft digunakan pada kendaraan heavy-duty desain terbaru ditopang dengan standard ball bearing dan sebuah cushioning rubber yang dipasangkan di antara pengikat bearing outer.
4. GETARAN PUNTIR DAN KECEPATAN KRITIS PADA PROPELLER SHAFT Beberapa komponen seperti piston yang secara konstan mendapat tekanan pembakaran, poros engkol, gigi-gigi transmisi, poros penggerak, differential dan lain sebagainya, yang merupakan bagian dari sistem penerus daya (power train) merupakan komponen yang menerima pengaruh dari getaran puntir yang dihasilkan dari getaran torsi mesin dan goncangan beban yang merupakan getaran balik dari roda penggerak. Untuk menggambarkan bagaimana getaran puntir yang diterima oleh sistem power train, dapat menggunakan sekumpulan dari disc yang disusun pada suatu poros yang fleksibel. 1 . TORSIONAL VIBRATION (GETARAN PUNTIR) Untuk mendemonstrasikan pengaruh dari getaran puntir, sebagai referensi dibuat suatu poros fleksibel yang salah satu ujung nya dipasang pada dinding dan ujungnya lainnya dipasang disc yang menghasilkan momen inersia seperti pada gambar. Jika disc diputar pada porosnya dan kemudian dilepaskan, maka disc membuat getaran dengan pusat gerakan pada poros. Hal ini terjadi karena poros fleksibel cenderung bergerak untuk kembali pada keadan semula. Dengan melakukan puntiran yang bervariasi secara periodik pada satu siklus terhadap poros yang bergerak akan menyebabkan poros bergetar pada siklus yang sama. Bila getaran yang alamiah pada poros bersamaan waktunya dengan getaran karena gaya pada siklus tersebut, amplitudo getaran meningkat secara tidak tertentu, yang menyebabkan poros patah. Bagaimanapun peningkatan getaran amplitudo secara terus menerus ditahan oleh tahanan gesek sehingga poros menjadi bergetar dengan keras.
29
2. KECEPATAN KRITIS Poros yang berputar pada umumnya dibuat dari tabung baja yang dilas listrik dengan maksud agar kekuatan tahan bengkoknya tinggi dan diameter poros ditentukan dengan hati-hati dengan penuh pertimbangan yang diberikan terhadap "off centering action" (ketidak lurusan) dan kekuatan menerima tekanan. Off centering action (aksi ketidak lurusan) terjadi saat kecepatan putar poros mencapai titik getaran sendiri (alami) dan kecepatan putar ditunjukkan sebagai kecepatan putaran kritis. Off-centering pada poros menghasilkan adanya ketidakseimbangan pada poros dan defleksi bekerja bersama-sama untuk meningkatkan amplitudo secara cepat ketika kecepatan putar poros mencapai kecepatan kritis (critical speed). 3. KESEIMBANGAN PADA PROPELLER SHAFT Jika komponen-komponen yang berputar keseimbangannya tidak tepat pada kendaraan yang dioperasikan pada kecepatan tinggi dan getaran serupa dengan kendaraan, akan menghasilkan resonansi. Hal ini akan menyebabkan getaran pada kendaraan akan meningkat secara cepat, yang menghasilkan keburukan dalam stabilitas laju kendaraan. Untuk mencegah ini "keseimbangan " pada propeller shaft adalah sangat penting. 4. HAL-HAL YANG TERJADI JIKA PROPELLER SHAFT TIDAK BALANCE : • Komponen yang berputar tidak sepusat. • Komponen yang berputar tidak simetris. • Kerapatan materialnya dari komponen tersebut menjadi tidak sama. • Menimbulkan distorsi yang diakibatkan oleh pemanasan yang berlebihan. • Deviasi dari titik pusat yang sebenarnya yang mengakibatkan keausan bearing • Menimbulkan distorsi yang diakibatkan dari "press fitting" dan perlakuan panas (heat treatment) pada komponen yang berputar.
30
DIFFERENTIAL KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. FINAL GEAR Final gear berfungsi untuk mereduksi kecepatan dan memperbesar torsi sebelum torsi mesin diteruskan dari propeller shaft ke drive shaft. Secara umum, final gear dipasang ke dalam housing pada bagian tengah rear axle tube. Pada final gear, spiral bevel gear dan hypoid bevel gear atau, pada differential unit rancangan terdahulu, worm gear dan helical bevel gear, digunakan untuk merubah arah putaran propeller shaft sebelum torsi mesin diteruskan ke rear axle shaft sehingga roda-roda menggerakkan kendaraan. Perbandingan reduksi kecepatan secara hati-hati dipertimbangkan untuk memenuhi kondisi jalan seperti kecepatan maksimum, akselerasi, fuel consumption, dan lain-lain dituntut dengan penuh pertimbangan yang diberikan pada tahanan laju kendaraan, output dan range kecepatan mesin, radius roda, dan lain-lain. FINAL GEAR RATIO Final gear ratio adalah perbandingan antara jumlah gigi pada ring gear dengan jumlah gigi pada drive pinion gear. Final Gear Ratio =
Jumlah gigi pada ring gear Jumlah gigi pada drive pinion gear
Bila ring gear mempunyai gigi 43 gigi dan drive pinion gear mempunyai gigi 10 gigi maka final gear rationya adalah 43 : 10 = 4,3 TOTAL PERBANDINGAN GIGI Hasil perbandingan gigi transmisi dengan final gear di sebut perbandingan gigi total. RT = Rt x Rf Di mana : RT= Total perbandingan gigi Rt = Perbandingan gigi transmisi Rf = Perbandingan gigi final gear
31
2. DIFFERENTIAL ASSY
OHP 23
Final gear dan Differential gear dirakit menjadi satu dalam differential carrier dan dipasang pada differential housing. Drive pinion dipasang pada differential carrier dengan dua tapered roller bearing dan menghasilkan preload yang cukup pada bearing. Ring gear dan differential case dipasang menjadi satu pada differential carrier melalui dua side bearing. Mur penyetel atau shim penyetel dipasangkan pada bagian luar dari kedua side bearing untuk menyetel backlash antara drive pinion dan ring gear. Side gear dan axle shaft dihubungkan melalui spline. Oli seal dipasang pada companion flange untuk mencegah kebocoran oli. Apabila preload tidak diberikan pada bearing inner dan outer ketika merakit drive pinion, maka saat drive pinion menerima beban, beban tersebut akan dipikul oleh bagian ujung lawan bearing yang diberi beban. Apabila bearing terlalu longgar, maka bearing berputar tidak stabil dan dapat mengakibatkan keausan, untuk mencegah terjadinya hal ini maka pada drive pinion diberi preload bearing. Preload bearing dapat diperoleh dari adanya tahanan sebelum berputar.
32
PENYETELAN BEARING DAN GIGI UNTUK PRELOAD BEARING DRIVE PINION Selama final gear dan diferensial gear memindahkan momen yang besar, sering menjadi problem penyebab bunyi. Oleh karena itu penting sekali untuk memelihara perkaitan yang sebenarnya setiap saat untuk menjamin fungsi yang benar.
OHP 24
OHP 24
Pemeriksaan dan penyetelan yang harus dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Menyetel preload bearing drive pinion 2. Menyetel preload side bearing 3. Memeriksa run out ring gear 4. Menyetel backlash antara ring gear dan drive pinion gear 5. Menyetel backlash antara pinion gear dan side gear 6. Memeriksa dan menyetel kontak pattern gigi ring gear. Ketika drive pinion berputar (hypoid/ spiral bevel gear) pinion menerima dorongan keluar oleh karena torsi dari gigi. Tetapi ketika ring gear berputar oleh karena gaya inertia dari kendaraan selama meluncur, drive pinion tertarik ke dalam oleh ring gear. Untuk hal tersebut dua tapered bearing dipasang dalam arah berlawanan dan preload bekerja pada bearing-bearing.
PERLUNYA PRELOAD PADA SIDE BEARING Tapered roller bearing dipasangkan pada ujungujung dari differential case. Roller bearing menerima beban dorong dari ring gear. Preload diberikan pada tapered roller bearing dengan alasan yang sama seperti pada drive pinion gear.
OHP 24
33
PERLUNYA BACKLASH PADA RING GEAR DAN DRIVE PINION GEAR Backlash adalah gerak bebas dari ring gear dan drive pinion gear. Backlash berfungsi untuk melindungi permukaan gigi dengan gigi dari kerusakan yang disebabkan oleh tenaga yang berlebihan pada gigi atau pinion. Apabila backlash terlalu besar akan menimbulkan hentakan saat kendaraan mulai bergerak atau saat akselerasi dan ini dapat merusak gigi. Sebaliknya apabila backlash terlalu kecil akan menimbulkan bunyi menggeram dan panas yang berlebihan. Backlash harus disetel ke nilai standar untuk mencegah kasus tersebut.
PERLUNYA BACKLASH PADA SIDE GEAR DAN PINION Backlash pinion dan side gear diperlukan sama halnya dengan backlash ring gear dan drive pinion gear. Hanya pada pinion gear putarannya sangat lambat. Selama pinion dan side gear berputar dalam satu unit bunyi tidak normal jarang sekali terjadi. Tetapi backlash yang kecil masih diperlukan (0,05-0,20 mm). Backlash side gear dan pinion gear dapat disetel dengan ketebalan washer pada side gear dan pinion gear.
PERLUNYA PENYETELAN KONTAK GIGI RING GEAR Apabila kontak gigi ring gear tidak tepat penyetelannya, akan mengakibatkan bunyi mendengung atau keausannya tidak rata, bila dibandingkan dengan penyetelan preload dan backlash yang normal. Ring gear dan drive pinion gear keduanya dihubungkan satu sama lainnya dengan permukaan gigi yang dipasangkan dengan presisi satu dengan lainnya . Oleh karena itu penggantian harus satu set dan kontak gigi harus disetel secara tepat sesuai dengan spesifikasinya.
34
3. LIMITED SLIP DIFFERENTIAL TUJUAN DAN PRINSIP KERJA Diferensial konvensional mempunyai karakteristik yaitu memindahkan tenaga mesin ke roda kanan dan kiri sama besar, sehingga kendaraan bergerak lurus ke depan. Ketika kendaraan membelok, roda penggerak sebelah luar berputar lebih cepat dari roda sebelah dalam karena mempunyai tahanan lebih rendah. Differential membuat roda penggerak sebelah luar (roda yang tahanan yang lebih rendah) berputar lebih cepat dari roda sebelah dalam, dengan demikian kendaraan dapat membelok dengan lembut. Bagaimanpun, jika salah satu roda slip di dalam lumpur atau pada permukaan yang licin dan kehilangan traksi, mengakibatkan roda penggerak lainnya kehilangan tenaga, sehingga kendaraan tidak dapat bergerak. Kerugian lainnya dari differential konvensional adalah ketika kendaraan berjalan pada jalan yang tidak rata dan salah satu roda terangkat dari jalan, roda akan berputar dengan cepat. Ketika roda kembali berhubungan dengan jalan, menghasilkan goncangan yang pantas dipertimbangkan, yang mengakibatkan kendaraan oleng. Limited slip differential adalah differential konvensional yang ditambahkan dengan friction clutch melalui axle shaft yang dihubungkan dengan differential case. Ada beberapa tipe limited slip differential yang digunakan dan dilengkapi dengan power lock differential (friction clutch type) yang memliliki efisiensi mekanis yang tinggi dan secara meluas digunakan pada industri kendaraan luar negeri. Pada differential tipe ini, power drive (tenaga penggerak) dipindahkan ke roda kanan dan kiri sama besar dengan cara konvensional, tetapi jika ada perbedaan antara kecepatan putaran dari roda-roda penggerak, tenaga diteruskan dari roda penggerak yang kecepatannya lebih tinggi ke roda yang kecepatannya lebih rendah melalui friction clutch. Sebagai hasilnya, tenaga yang lebih besar dipindahkan ke roda penggerak yang kecepatannya lebih rendah, akibatnya tenaga pada roda penggerak lainnya berkurang. Memutarnya roda penggerak dieliminasi dengan mengubah distribusi dari tenaga mesin ke roda-roda penggerak. Oleh karena itu berhubungan dengan pengaturan ini, jika salah satu dari roda penggerak slip dan sementara traksi hilang, roda penggerak yang lain mempunyai tenaga penggerak yang lebih sehingga kendaraan dapat bergerak.
35
KONSTRUKSI DAN FUNGSI
OHP 25
OHP 25
Gambar di samping adalah gambar potongan dari sebuah limited slip differential. Perbedaan limited-slip differential (LSD) dengan differential konvensional adalah penggunaan sepasang friction clutch untuk menghubungkan axle shaft dengan differential case. Clutch diperlihatkan pada gambar adalah tipe multiplate yang terdiri dari friction plate dan friction disc yang dipasang diantara differential case dan side gear ring. Posisi side gear ring di belakang side gear dan dihubungkan dengan axle shaft oleh spline. Friction disc berhubungan dengan side gear ring melalui spline. Friction plate mempunyai empat (4) tonjolan dan dipasang pada alur-alur differential case. Seperti diperlihatkan pada gambar, pinion shaft mempunyai bagian berbentuk "V" pada ujung yang tajam berhadapan satu sama lainnya. Bagian yang berbentuk "V" dipasang pada alur differential case. Differential case adalah dapat dipisah dalam dua bagian kanan dan kiri dan alur "V" memotong pada permukaan pasangan case.
36
1) FRICTION CLUTCH PRESSURE Friction disc ditahan dengan kuat hanya melawan friction plate ketika torsi mesin dipindahkan ke unit differential. Torsi mesin dipindahkan ke differential case melalui: pinion shaft Ö pinion gear Ö side gear ringÖ friction disc dan Öfriction plate.
2) PEMINDAHAN TENAGA Jika roda penggerak kanan dan kiri berputar pada kecepatan yang berbeda, roda yang kecepatannya lebih rendah cenderung untuk menerima tenaga gerak lebih dari yang lain. Ini dijelaskan dalam bagian berikut dengan referensi yang dibuat pada gambar di samping.
OHP 26
Cara kerja limited slip differential dimana tenaga gerak sama-sama didistribusikan ke axle shaft kanan dan kiri melalui pinion gear dan side gear, seperti pada kasus differential conventional, bahkan ketika roda penggerak kanan dan kiri berputar pada kecepatan yang berbeda, seperti yang ditunjukkan dengan garis tebal dengan panah pada gambar di samping.
Disamping distribusi tenaga gerak yang sama ke axle, ada perbedaan kecepatan putaran antara axle shaft kanan dan axle kiri dan differential case. Diasumsikan bila axle shaft kanan berputar lebih cepat dari axle shaft kiri, maka differential case berputar pada kecepatan di antara keduanya. Dikemukakan bahwa di antara bagian-bagian friction clutch suatu saat slip karena berputar di bawah tekanan (under pressure) dari tenaga gerak untuk dipindahkan ke axle shaft yang kecepatan putarnya lebih rendah. Dalam gambar di atas, terlihat torsi dipindahkan dari axle shaft kanan ke axle shaft kiri melalui differential case. Friction clutch kiri dan kanan didesain konstruksinya sama dan bekerja menekan sehingga besarnya torsi yang sama dapat dipindahkan. Ini berarti bahwa tenaga gerak dipindahkan dari axle shaft kanan ke axle shaft kiri melalui differential case seperti yang ditandai dengan garis putusputus pada gambar. Demikianlah, tenaga gerak (drive power) sama-sama didistribusikan ke axle shaft kanan dan kiri akan menjadi tidak seimbang berkaitan dengan timbal balik aliran tenaga antar shaft yang menimbulkan terjadinya pemindahan tenaga berat sebelah terhdap axle shaft yang beroperasi pada kecepatan yang lebih rendah dengan tenaga gerak yang besar.
37
3) PROPORSI DRIVE POWER DIDISTRIBUSIKAN KE RODA KANAN DAN KIRI Seperti yang telah dijelaskan dalam sub paragraf, drive power dipindahkan ke roda kanan dan kiri menjadi tidak seimbang apabila differential unit bekerja. Seperti telah dibahas sebelumnya, adanya alur bentuk “V” pada differential case, yang ditekan melawan pinion shaft untuk menghasilkan penekanan clutch yang sebanding dengan tenaga gerak yang dipindahkan ke differential case, dimaksudkan untuk mempertahankan tenaga gerak yang dipindahkan ke roda penggerak kanan dan kiri sama. Berikut penjelasan fungsi friction clutch dalam urutan operasinya. 1. Pemindahan tenaga gerak clutch karena slip adalah berbanding lurus dengan tekanan pada clutch. 2. Seperti yang dijelaskan sebelumnya, tekanan clutch secara teori sebanding dengan tenaga gerak yang dipindahkan ke differential case. 3. Tenaga gerak yang diteruskan oleh clutch adalah sebanding dengan yang dipindahkan ke differential case. Proporsi tenaga yang diteruskan ke clutch sehubungan dengan tenaga yang dipindahkan ke differential case berbeda-beda sesuai dengan desain dari differential unit. Sebagai contoh, jika desain differential unit sebesar 25 % dari tenaga yang dipindahkan ke differential case dan diteruskan ke clutch sebelah kanan dan kiri, secara berturut-turut, axle shaft kanan yang ditunjukkan pada gambar mendapat tenaga 25 %, dan 75 % tenaga dipindahkan ke axle shaft kiri, menghasilkan drive power ratio : 3 : 1. Drive power ratio yang didesain untuk differential biasanya berkisar 2.5 : 1 ~ 5.0 : 1. 4) AKSI SLIP LIMITING Axle shaft kanan dan kiri dihubungkan melalui friction clutch sehingga jika salah satu dari roda penggerak cenderung untuk slip clutch bekerja untuk mereduksi tenaga traksi yang digunakan pada roda untuk mengeliminasi kecenderungan slip seperti halnya untuk menjaga roda yang lain tetap bertenaga, dengan demikian kendaraan bisa maju. 5) AKSI DIFFERENTIAL UNIT UNTUK MENCEGAH BELAKANG KENDARAAN SKIDDING PADA JALAN JELEK Pada kendaraan yang dilengkapi dengan differential konvensional, salah satu dari roda penggerak cenderung untuk slip ketika kendaraan berjalan pada jalan licin atau daerah berpasir dan bagaimanapun kendaraan kehilangan daerah inertia yang dihasilkan oleh roda yang slip ditambah dengan tenaga gerak untuk sementara waktu menghasilkan tenaga traksi yang besar dalam putaran, mengakibatkan bagian belakang kendaraan ngepot (skid), atau lebih buruk menyebabkan kendaraan untuk sementara waktu lepas kontrol. Kondisi serupa terjadi, ketika kendaraan berjalan pada permukaan yang tidak rata yang menyebabkan roda-roda penggerak bouncing. Limited slip differential didesain untuk menghilangkan kecenderungan serupa.
38
PERHATIAN YANG PERLU DIAMATI KETIKA MENANGANI KENDARAAN YANG DILENGKAPI DENGAN LIMITED SLIP DIFFERENTIAL (LSD) Jangan sekali-kali memutar roda penggerak dengan tenaga mesin hanya dengan satu roda penggerak diangkat dengan dongkrak . Karena tahanan putar (rolling resistance) dari roda yang terangkat relatif kecil, tekanan yang dibebankan ke friction clutch pada differential unit tidak mungkin besar cukup untuk membuat roda yang berlandasan dengan traksi yang sangat kuat. Bagaimanapun, mungkin differential unit dapat disuplai dengan tenaga yang besar berkaitan dengan tidak seimbangnya putaran roda atau goncangan yang menghasilkan tenaga yang dipindahkan ke roda melalui fungsi clutch pada differential unit.. Karena non-slip differential menggunakan friction clutch menjadi satu kesatuan, maka harus menggunakan gear oil non-slip differential (Oli LSD) dan hindari penggunaan hypoid gear oil yang biasa digunakan pada differential conventional.
39
4. NO-SPIN DIFFERENTIAL (1) TUJUAN DARI NO-SPIN DIFFERENTIAL UNIT No-spin differential unit yang digunakan pada diferensial konvensional terdiri dari side gear, pinion gear dan spider, sebuah alat pengunci differential (diff lock) dipasang untuk mengeliminasi kecenderungan kendaran berhenti bila salah satu dari roda penggerak slip pada permukaan yang berlumpur, menggantung atau salju. No-spin-differential unit berfungsi untuk menghilangkan kelemahan sehubungan dengan diferensial konvensional yang berfungsi sebagai diferensial assembly biasa. (2). KONSTRUKSI Seperti diilustrasikan pada gambar di samping, nospin differential unit terdiri dari side gear, spring, clutch retainer dan spider yang dipasang dalam differential cage.
OHP 27
KONSTRUKSI
OHP 27
40
1) SPIDER DAN CENTER CAM ASSEMBLY Rakitan ini terdiri dari spider, center cam dan snap ring. Center cam dipasang ke dalam spider dengan snap ring sehingga bergerak pada arah aksial. Spider mempunyai empat pin pada bagian luar gigi clutch dan disusun radial pada kedua sisi. Pada sekeliling bagian dalam spider terdapat pengunci yang ditahan berhubungan dengan pengunci pada center cam terhadap pengaturan perputaran dari center cam berada dalam limit. Pada kedua sisi dari center cam terdapat gigi cam yang dihubungkan dengan gigi clutch pada spider. Gigi cam mempunyai permukaan yang lembut untuk membebaskan friction clutch. 2) CLUTCH Clutch berhubungan dengan spider dan center cam assembly ditahan oleh gigi clutch dan lebih lanjut dihubungkan dengan gigi cam pada center cam. Clutch pada sekeliling bagian dalamnya mempunyai spline, yang dihubungankan dengan menyamakan spline pada side gear.
3) RETAINER DAN SPRING Retainer menahan posisi flange terpasang ke dalam clutch. Spring terpasang pada permukaan bagian dalam retainer sehingga apabila komponenkomponen yang terpasang menekan clutch berhubungan dengan spider.
41
4) SIDE GEAR Spline outer dan inner dari side gear dihubungkan dengan menyamakan spline pada clutch dan axle shaft secara berturut-turut. Hub pada permukaan bagian dalam side gear menekan spring ketika komponen-komponen terpasang. Ketika kendaran bergerak lurus maju gigi cam pada center cam berhubungan. Bagaimanapun, ketika kendaraan membelok, gigi cam bekerja untuk membebaskan gigi clutch.
CARA KERJA NO-SPIN DIFFERENTIAL 1) KETIKA KENDARAAN BERGERAK DENGAN GIGI TRANSMISI MAJU LURUS
OHP 28
Gigi Clutch kanan dan kiri clutch ditahan berhubungan dengan gigi pada spider dan gigi cam juga ditahan terhubung dengan gigi pada center cam. Dengan komponen pada kondisi ini, torsi mesin dipindahkan ke roda penggerak melalui ring gear Ö differential cage Ö spider Ö clutch Ö side gear dan axle shaft. Differential assembly berputar menyatu dengan differential cage.
42
2)
KETIKA KENDARAAN DIGERAKKAN DENGAN GIGI TRANSMISI MAJU LURUS DAN MESIN DIKURANGI (MENGGUNAKAN PENGARUH ENGINE BRAKE)
OHP 29
Seperti dalam kasus bergerak maju lurus, differential assembly berputar menyatu dengan differential cage, tetapi backlash pada gigi clutch di hubungkan ke sisi luncur (permukaan yang berlawanan pada gigi clutch kontak dengan menyesuaikan gigi pada spider) karena torsi dipindahkan dari clutch ke spider. 3) KETIKA KENDARAAN DENGAN GIGI TRANSMISI MUNDUR
OHP 30
Seperti halnya pada kasus pengendaraan maju lurus, differential assembly berputar menyatu dengan differential cage, tetapi backlash pada gigi clutch dihubungkan ke sisi luncur (coast side) (permukaan yang berhadapan pada gigi clutch kontak dengan menyesuaikan gigi pada spider) karena spider berputar pada arah mundur.
43
4) KETIKA KENDARAAN BERPUTAR DENGAN GIGI TRANSMISI DAN MESIN HIDUP.
OHP 31
Apabila kendaraan memutar, roda penggerak harus bisa membedakan jumlah putaran, ketika roda sebelah luar harus bergerak lebih cepat dari roda sebelah dalam. Pada kendaraan yang menggunakan diferensial konvensional. Roda sebelah dalam berputar lebih kecil kecepatannya dari ring gear ketika roda sebelah luar berputar lebih cepat dari ring gear ketika membelok. Bagaimanapun, pada kendaraan yang menggunakan no-spin differential unit, differential beraksi tergantung pada perbedaan jarak (jarak dalam jumlah putaran roda) di mana putaran roda sebelah luar dan sebelah dalam. Karena konstruksi dari no-spin differential unit yang telah dijelaskan, friction clutch terkunci di dalam dengan roda sebelah dalam secara langsung diputar oleh spider sehingga tidak dapat berputar lebih pelan dari spider. Maksud dari friction clutch terkunci dengan roda sebelah luar adalah diperkuat oleh lawan tenaga traksi yang dipindahkan dari roda ke putaran yang lebih cepat tetapi berada dalam batas dari backlash yang tersedia dalam gigi clutch. Gaya berputar cepat dari clutch meneruskan ke dalam fungsi gigi cam bahwa kekuatan outer clutch keluar untuk sementara membebaskan gigi clutch. Clutch diperkuat kembali berhubungan dengan gigi cam oleh return spring ketika ujung dari gigi clutch bebas dari bagian atas gigi cam sehinga tidak lebih lama ditahan terhadap yang lainnya. Aksi ini terjadi secara berulang-ulang untuk terwujudnya pengaruh differential sampai kendaraan kembali pada posisi pengendaraan normal lurus . Operasi dari no-spin differential unit, ketika kendaran memutar membuat suatu kurva, diiringi dengan bunyi “klik” yang ditimbulkan karena gigi clutch berhubungan.
44
5) KETIKA KENDARAAN MEMBELOK DENGAN GIGI TRANSMISI DAN MESIN DIPERLAMBAT.
OHP 32
Spider digerakkan oleh clutch yang terkunci dengan roda penggerak (backlash pada gigi clutch dipindahkan ke sisi luncur). Clutch yang terkunci dengan roda sebelah luar tidak dapat berputar lebih cepat karena ditahan dalam hubungannya dengan spider, tetapi bagian luar clutch terkunci dengan roda penggerak sebelah dalam dapat berputar sedikit lebih cepat dari spider karena dapat berputar dengan bebas pada spider. Ini menyebabkan clutch terkunci dengan roda sebelah dalam untuk pindah dari gigi center cam sehingga gigi clutch menggerakkan gigi center cam. Clutch diperkuat kembali ke dalam hubungannnya dengan gigi center cam oleh return spring ketika ujung dari gigi clutch atas bebas dari gigi cam sehingga tidak lebih lama tertahan terhadap yang lainnya. Aksi ini berlangsung secara berulang-ulang untuk menyediakan pengaruh differential sampai kendaraan kembali pada posisi pengendaraan normal lurus ke depan. Operasi pada differential unit, ketika kendaraan membelok, diiringi dengan bunyi “klik” seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Apabila kendaraan memutar sebuah kurva dengan gigi transmisi dan mesin diperlambat dengan menggunakan efek engine braking, hanya roda penggerak sebelah luar yang mempunyai efek perlambatan saat roda penggerak sebelah dalam berputar dengan bebas.
45
6) APABILA KENDARAAN MEMUTAR SEBUAH KURVA KETIKA MUNDUR DENGAN GIGI TRANSMISI DAN MESIN DIPERCEPAT.
OHP 33
Backlash pada gigi clutch dipindahkan ke sisi luncur karena spider berputar pada arah mundur. Roda penggerak sebelah dalam menyimpan traksi ketika roda penggerak sebelah luar berputar bebas seperti pada kasus sebelumnya. Operasi dari differential unit ketika kendaraan berputar dalam gigi mundur juga diiringi dengan suara “klik”. 7)
APABILA KENDARAAN BERJALAN PADA JALAN TIDAK RATA ATAU PADA PERMUKAAN TIDAK BERATURAN.
Ketika kendaraan berjalan pada permukaan kasar, penghubungan dan pemutusan clutch kanan dan kiri berlangsung dengan teratur untuk membawa efek aksi differential. Dalam rangka menjaga kendaraan selalu menyimpan traksi positif, differential unit juga didesain kedua clutch tidak dapat dipaksa keluar dari perkaitan secara serempak. Prinsip ini juga berlaku ketika kendaraan membelok. Bagaimanapun, jika roda penggerak manapun berjalan pada permukaan yang licin, clutch kanan dan kiri keduanya akan berhubungan membuat roda penggerak kanan dan kiri keduanya berputar pada kecepatan yang sama sehingga keausan ban dapat dicegah seminimum dengan slip diperkecil. Pada kendaraan yang dilengkapi dengan unit differential konvensional, roda penggerak pada permukaan slip berputar lebih cepat dari roda lainnya ketika terjadi slip. Kondisi ini juga disempurnakan ketika roda penggerak manapun pada kendaraan yang dilengkapi dengan unit diferensial konvensional memantul pada permukaan jalan kasar. Pada kendaraan yang menggunakan unit differential konvensional, roda penggerak setelah mengabaikan jalan yang tidak rata berlebihan, cenderung untuk berputar cepat tetapi tiba-tiba kecepatannya hilang dalam kontak dengan jalan, menghasilkan suatu goncangan yang dipindahkan ke sistem penggerak (drive system). Dalam kasus no-spin differential unit, kecepatan perputaran dari roda penggerak tidak berubah ketika roda memantul pada permukaan yang kasar sehingga goncangan yang dihasilkan oleh roda dalam kontak dengan jalan relatif kecil. 46
(4) POINT-POINT YANG PERLU DICATAT APABILA MENGOPERASIKAN KENDARAAN DENGAN MENGGUNAKAN NO-SPIN DIFFERENTIAL UNIT Berikut adalah pebedaan fungsi dan operasi dari no-spin differential dan differential konvensional. 1. Ketika kendaraan membelok suatu kurva operasi dari no-spin differential unit disertai dengan bunyi “klik” terus-menerus tetapi ini menunjukkan bahwa clutch dihubungkan dan dilepaskan sebagai aksi differential dan dengan demikian tidak merusak pada operasi normal unit differential. 2. No-spin differential unit cenderung untuk menimbulkan bunyi “klik” ketika kendaraan berjalan lurus ke depan jika roda penggerak diameter luarnya tidak sama.. Ini dapat dihilangkan dengan pemeriksaan secara berkala ukuran ban dan tekanan ban untuk menjaga roda penggerak lain baik. Jika differential unit menimbulkan bunyi “klik” pada pengendaraan lurus, dapat dihilangkan dengan mengatur tekanan angin ban terhadap tinggi ban dari landasan yang sesuai dengan bagian tengah ban. 3. Jika steering wheel menarik pada satu sisi ketika mesin dipercepat, betulkan dengan memerika dan mengatur ukuran ban dan tekanan angin ban. Beban berat sebelah juga menyebabkan steering wheel menarik ke satu sisi. 4. Suatu percobaan dibuat dengan mempercepat dan memperlambat mesin secara bergantian pada kurva akan menimbulkan roda penggerak secara bergantian terhadap traksi dan perlambatan tenaga dengan demikian menyebabkan differential unit gemercik. Bunyi ini berkembang ketika clutch yang statusnya bebas kontak dengan spider oleh return spring. 5. Pemasangan no-spin differential unit akan menghasilkan backlash bertambah yang disediakan pada sistem penggerak (drive system). Ini menyebabkan gigi clutch menahan backlash dengan relatif besar sehingga penghubungan dan pemutusan gigi clutch berlangsung dengan bebas untuk melakukan aksi differential. 6. Backlash yang terdapat pada no-spin differential unit tidak ada penambahan setelah pengendaraan dalam waktu yang lama. Jika dalam pemeriksaan memperlihatkan backlash pada sistem penggerak bertambah, menunjukkan bahwa masalah diakibatkan dari keausan gigi transmisi, universal joint atau spline. 7. Hanya roda penggerak sebelah dalam yang menyimpan traksi ketika kendaraan memutar dengan penggerak mesin. Ini mungkin kadang-kadang menimbulkan slip pada roda penggerak karena roda penggerak sebelah dalam kira-kira tidak cukup untuk menyediakan kendaraan dengan traksi positif yang berjalan pada daerah salju atau permukaan yang licin dan ini cenderung bertahan sampai kembali pada pengendaraan berjalan lurus kedepan. Fenomena ini biasa terjadi ketika kendaraan yang berat kotornya lebih ringan, saat tidak dibebani. 8. Pastika bahwa mesin berhenti ketika hanya satu dari roda penggerak terangkat dari lantai untuk memeriksa kendaraan yang dilengkapi dengan no-spin differential unit. Kedua roda penggerak harus didongkrak bebas dari lantai apabila torsi mesin yang diperlukan untuk memutar roda penggerak untuk memeriksa keseimbangan roda atau fungsi rem. Jangan pernah menstart mesin dengan gigi transmisi hanya dengan satu roda penggerak terangkat dari lantai, atau roda menahan kontak dengan lantai atau benda lainnya menahan berhenti akan menerima torsi mesin dan mulai berputar.
47
5. TANDEM AXLE DIFFERENTIAL URAIAN Isuzu tandem drive axle assembly terdiri dari forward dan rearward rear axle assembly dihubungkan dengan unit pembagi tenaga (power divider unit) yang menyatu dengan forward rear axle. Forward rear axle assembly secara prinsip terdiri dari final drive unit dan power divider unit (unit pembagi tenaga) yang terdiri dari input shaft, inter-axle differential, differential lock, power divider (helical drive dan driven gear), output shaft, dan lain-lain. Isuzu tandem axle assemblies tersedia dalam 2 tipe yang berbeda yang termasuk di dalamnya tipe single reduction dan tipe double reduction. Dalam tipe single reduction, torsi mesin yang dibawa, tanpa reduksi pada power divider (helical drive gear dan driven gear dalam jumlah yang sama) dan single reduction adalah diterapkan pada final drive unit. Dalam tipe double reduction, torsi mesin yang dibawa melalui primary reduction pada power divider dan secondary reduction pada final drive unit. Rearward rear axle assembly pada tipe single reduction adalah desainnya sama untuk hypoid gear single reduction axle assembly. 16,5" Rearward rear axle assembly pada tipe double reduction desain komponennya sama dengan untuk tipe single reduction terkecuali pada inter-axle differential, differential lock dan output shaft.
OHP 34
48
FUNGSI Power divider unit didesain untuk membagi torsi dari transmisi secara merata pada forward dan rearward axle. Inter-axle differential (terpasang pada input shaft), berfungsi sebagai aksi diferensial konvensional bilamana aksi differential yang dihasilkan antara forward rear axle dan rearward rear axle. Untuk mencegah berhentinya kendaran dalam kaitannya dengan slip pada roda-roda penggerak pada salah satu dari keduanya forward atau rearward rear axle saat berhubungan dengan permukaan yang licin, clutch sleeve (spline pada output shaft) dihubungkan dengan helical drive gear mencegah inter-axle differential beraksi. Torsi dari transmisi diteruskan melalui input shaft ke inter-axle differential. Torsi diteruskan dari, melalui inter-axle differential, ke forward dan rearward axle seperti berikut: Forward rear axle – Torsi diteruskan melalui inter-axle differential Ö forward axle drive side gear Ö helical drive gear Ö helical driven gear Ö drive pinion Ö ring gear forward rear axle Ö Rearward rear axle . Torsi diteruskan melalui inter-axle differential Ö rearward axle drive side gear Ö output shaft Ö rearward propeller shaft.
OHP 34
KONSTRUKSI DAN FUNGSI 1. DRIVE PINION SHAFT DAN HELICAL DRIVEN GEAR Dipasang pada housing dan diikat dengan baut. Shim dipasang antara housing dengan sisi helical untuk menyetel kontak gigi. Ujung pinion ditunjang oleh pilot bearing yang dipasang pada housing ditahan oleh retainer, baut, mur dan split pin Tenaga mesin dipindahkan ke helical driven gear dan drive pinion
49
Drive pinion shaft & tapper roller bearing dipasang pada housing, ujung poros pinion dihubungkan dengan helical driven gear dan dikencangkan oleh mur, shim & spacer untuk menyetel pre-load bearing
2. RING GEAR Pinion berhubungan dengan ring gear untuk mereduksi kecepatan dan memperbesar torque Catatan Tandem differential posisi ring gear terbalik antara forward dan rear ward, untuk mendapatkan putaran yang sama pada waktu mengendarai.
3. DIFFERENTIAL UNIT Differential unit dipasang pada housing dan ditunjang oleh tapper roller bearing dan ditahan oleh cup yang dikencangkan dengan baut. Untuk menyetel backlash dan preload bearing setelannya adalah adjusting nut dan lock plate, dipasang supaya mur penyetelnya tidak kendor.
Dua buah side gear yang dipasang pada differential unit dihubungkan dengan axle shaft oleh spline dan thrush washer dipasang pada bagian belakang side gear, 4 pinion dipasang pada spider dan berhubungan dengan side gear. Untuk mendapatkan backlash yang tepat antara side gear dan pinion disediakan ketebalan washer yang berbeda.
50
4. HELICAL DRIVE GEAR Helical drive gear ditunjang oleh bearing pada carrier dan power divider housing, divider housing dipasang pada carrier diikat dengan baut, dilengkapi dengan dua dowel agar lurus. Untuk mencegah kebocoran oli dipasangkan gasket. Untuk mendapatkan preload bearing yang tepat dipasang shim dan retainer. Ketebalan shim tersedia dengan ukuran yang bervariasi
5. INTER AXLE DIFFERENTIAL COVER. Inter axle differential cover dipasang pada carrier housing dan diikat dengan baut dan dilapisi gasket untuk mencegah kebocoran.
6. INTER AXLE DIFFERENTIAL ASSEMBLY Ditahan oleh ball bearing dan snapring pada ujung belakangnya dtahan oleh power divider dan berhubungan dengan helical drive gear apabila dipasang dan pada ujung depan di hubungkan dengan flange spline dan dikencangkan dengan mur dan O-ring agar tidak bocor dipasang oil seal. Untuk mengisi dan membuang oli pada bagian atas dan bawah dipasangkan plug
7. INTER-AXLE DIFFERENTIAL UNIT Oil catcher dipasang agar pelumasannya lebih sempurna, Agar side gear tahan aus maka dipasang bush pada bagian belakangnya, Side gear depan dihubungkan dengan output shaft, Side gear belakang dihubungkan dengan helical drive gear, 4 pinion dipasang pada spider dan berhubungan dengan 2 side gear.
51
8. OUT PUT SHAFT Pada ujung belakang output shaft ditunjang oleh tapper roller bearing, spacer, snap ring, oil seal, yoke flange, O ring, lalu dikencangkan dengan mur dan pada ujung depannya dihubungkan dengan side gear bagian depan
9. OIL PICKUP Dipasang pada carrier housing untuk meningkattkan pelumasan.
10. DIFF-LOCK UNIT Shif fork yang dipasang pada power cylinder dihubungkan dengan clutch sleeve yang dipasang pada out put shaft spline Power cylinder itu sendiri dipasang pada carrier housing dibagian luar Sleeve dapat berhubungan dengan helical drive gear bila shift fork digerakkan.
11. POWER CYLINDER Power cylinder dipasang pada carrier housing terdiri dari cylinder piston, gasket, return spring, push rod dan lain-lain. Apabila udara yang bertekanan diarahkan ke piston maka piston bergerak menekan push rod bersamaan dengan bergeraknya garpu untuk menggeser dutch sleeve
12. DIFF-LOCK UNIT CONTROL SYSTEM 52
Diff lock control system terdiri dari shift fork, shift unit dan control system, tekanan udara diberikan ke cylinder, piston ditekan ke dalam sehingga shift fork yang berhubungan dengan clutch sleeve menghubungkan helical drive gear sehingga gardan tengah dan belakang berhubungan (satu poros) untuk mengoperasikannya tekan tombol DL dan magnetic valvenya bekerja.
OHP 35
13. MAGNETIC VALVE Apabila tombol DL ditarik coil bekerja dan plunger tertarik oleh gaya magnet, sehingga push rod menutup upper valve dan udara dikompresikan ke power cylinder Apabila tombol DL dilepas coil tidak bekerja push rod dan plunger ditekan oleh spring dan lower valve tertutup dan upper valve terbuka dengan terbukanya upper valve udara yang bertekanan keluar.
OHP 35
53
6. FREE WHEEL HUB URAIAN
Axle depan menopang berat depan kendaran dan memindahkan ke ban depan. Juga berfungsi sebagai bagian dari steering system. Axle depan juga dirancang untuk memindahkan gaya putar ke roda-roda depan pada model 4 WD.
54
KONSTRUKSI
OHP 36
Free wheel hub, adalah alat pengunci yang dipasang pada hub, memindahkan torsi mesin ke roda-roda depan dengan menghubungkan dog clutch pada mode 4 WD (4 wheel drive mode), atau memutuskan hubungan dog clutch pada mode 2WD (2 wheel drive mode) untuk membuat system penggerak roda depan free, sehingga dapat memperbaiki penghematan bahan bakar dan mengurangi bunyi. Penghubungan dan pemutusan dog clutch adalah dilakukan dengan mengoperasikan handle.
55
FUNGSI (FREE status) Bila handle diputar pada arah FREE, lock spring yang dipasang pada handle juga berputar. Karena retainer lug bergerak sepanjang permukaan miring pada lock spring, hub lock clutch yang terpasang pada retainer terbebas dari lock inner, dan menghasilkan status free. Jika hub lock clutch tidak terbebas dari lock inner karena tahanan spline, lock spring mengembang. Untuk menghilangkan tahanan spline, hub lock clutch dibebaskan oleh kekuatan gaya sping. OHP 37
(LOCK status) Jika handle diputar ke arah LOCK, retainer lug bergerak sepanjang permukan miring pada lock spring, dan menghubungkan hub lock clutch dengan lock inner, menghasilkan status lock (mengunci). Pada phase antara hub lock clutch dan lock inner tidak tepat, lock spring ditekan oleh tension spring. Pada phase yang tepat, hub lock clutch berhubungan oleh gaya spring.
OHP 37
56
7. TROUBLE SHOOTING DIFFERENTIAL 1. SUARA GANDAR BELAKANG ABNORMAL 1) Bunyi saat mesin menggerakkan kendaraan
57
2) Bunyi saat kendaraan mengurangi kecepatan
58
3) Kadang-kadang timbul bunyi
59
4) Bunyi saat kendaraan berbelok
60
5) Bunyi terus menerus
61
2. BERGETAR
62
SERVICE TRAINING
Chassis • Steering system
Pub. No: ISZ-TM/CH- INT-1
DAFTAR ISI
Halaman
SISTEM KEMUDI KONDISI DAN GAYA YANG DIPERLUKAN STEERABILITY …………………………………………………………………………………………………….
1
GAYA DAN AKSI PERGERAKAN BAN KETIKA MEMBUAT SIDE SLIP …………………………………..
3
GAYA ……………………………………………………………………………………………………………….
4
MOMENT ……………………………………………………………………………………………………………
4
HUBUNGAN ANTARA CORNERING FORCE DAN SIDE SLIP ……………………………………………
5
UNDER-STEERING DAN OVER-STEERING ……………………………………………………………………..
5
AXLE-STEERING ……………………………………………………………………………………………………..
7
RODA DEPAN SHIMMY ……………………………………………………………………………………………..
7
STEERING COLUMN URAIAN ………………………………………………………………………………………………………………..
8
MEKANISME PEREDAM BENTURAN ……………………………………………………………………………..
8
STEERING MANUAL KONSTRUKSI STEERING GEAR ……………………………………………………………………………….
10
REVERSIBLE TYPE DAN NON-REVERSIBLE TYPE ……………………………………………………….
10
RACK AND PINION TYPE …………………………………………………………………………………………
11
BALL – NUT TYPE ………………………………………………………………………………………………..
12
WORM SECTOR TYPE ………………………………………………………………………………………………..
14
WORM PIN TYPE ………………………………………………………………………………………………………
14
STEERING GEAR RATIO ……………………………………………………………………………………………..
15
VARIABLE GEAR RATIO TYPE …………………………………………………………………………………..
15
.
STEERING LINK KOMPONEN STEERING LINKKAGE ………………………………………………………………………………
17
PROSEDUR PEMERIKSAAN STEERING SYSTEM ………………………………. ……... TROUBLE SHOOTING ………………………………………………………………………
20 22
DAFTAR ISI POWER STEERING
Halaman
URAIAN ……………………………………………………………………………………………
23
KEUNTUNGAN DARI POWER STEERING ………………………………………………………………………..
24
PRINSIP KERJA ………………………………………………………………………………………………………
25
TIPE POWER-STEERING ……………………………………………………………………………………………
26
KONSTRUKSI POWER – STEERING …………………………………………………………
27
1. RESERVOIR ( OIL TANK) ……………………………………………………………………………………….
28
2. VANE PUMP (OIL PUMP) ……………………………………………………………………………………….
28
KONSTRUKSI DAN OPERASI ………………………………………………………………………………..
29
PENGONTROLAN TEKANAN DAN VOLUME YANG DIKIRIM …………………………………………...
29
FLOW CONTROL ……………………………………………………………………………………………….
30
PRESSURE CONTROL ………………………………………………………………………………………..
30
SAFETY CHECK VALVE (Tipe Linkage dan tipe Integral spool valve) ………………………………….
31
3. STEERING GEAR HOUSING URAIAN ……………………………………………………………………………………………………………
32
POWER STEERING TIPE LINK AND INTEGRAL SPOOL VALVE ……………………………………….
32
CARA KERJA ……………………………………………………………………………………………………..
33
GEAR BOX STEERING TIPE INTEGRAL ROTARY VALVE ………………………………………….
41
CARA KERJA ……………………………………………………………………………………………….
41
TROUBLESHOOTING …………………………………………………………………………..
44
SISTEM KEMUDI KONDISI DAN GAYA YANG DIPERLUKAN Kondisi yang diperlukan pada sistem kemudi adalah sebagai berikut: 1. Konstruksi yang sederhana dan menjamin keselamatan operasi kendaraan 2. Beroperasi dengan baik dengan tenaga yang minimum Karakteristik ini dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: • Directional stability • Steerability • Followability Istilah tersebut mengacu pada karakteristik yang secara alami terlalu sulit untuk dipecahkan sampai detil dan karenanya tidak mempunyai definisi sejauh bentuk yang meliputi padanya. Bagaimanapun, umumnya yang dimaksud adalah meliputi berikut ini:
1. DIRECTIONAL STABILITY (STABILITAS ARAH) Istilah "directional stability" mengacu pada efek berputar dengan sendirinya roda depan ke posisi normal lurus ke depan setelah kendaraan kehilangan control untuk sementara waktu sehubungan dengan efek dari hembusan angin ke jalan atau ketidak rataan permukaan jalan. Berikut adalah karakteristik yang dimaksud dengan istilah: 1. Wondering stability 2. Directional stability on steering 3. Meandering stability
2. STEERABILITY Istilah "steerability" mengacu pada karakteristik yang menentukan ya atau tidak kendaraan berubah arah gerakan dengan bebas dan lembut dalam merespon gaya kemudi. Istilah "steerability" berarti meliputi sebagai berikut: 1. Respon kemudi 2. Reaksi dari kendaraan dalam merespon gaya kemudi 3. Variasi kekuatan gaya kemudi yang diperlukan untuk kemudi.
3. FOLLOWABILITY Istilah “followability" mengacu pada karakteristik yang menentukan ya atau tidak kendaraan memasuki ke dalam gerakan menikung dengan bebas dan lembut dalam merespon gaya kemudi. Ini berarti meliputi berikut ini : 1. Kemampuan membelok yang baik pada kecepatan yang sangat rendah 2. Kemampuan membelok yang baik pada kecepatan tinggi 3. Karakteristik kendaraan untuk mengikuti tikungan dan manuver 4. Menggelincir dan membelok Meluncur, membelok dan lain sebagainya, sebagian besar dapat terjadi ketika roda-roda over-steering pada permukaan jalan yang basah atau saat rem bekerja pada satu sisi. Bagaimanapun stabilitas kemampuan steer dan kemampuan membelok dikombinasikan dengan yang lain untuk menimbulkan kecenderungan meluncur, membelok dan lain sebagainya, setiap elemen harus mendapat pertimbangan untuk memperbaiki seluruh kemampuan saat mendesain steering system kendaraan.
1
STEERABILITY PENGARAHAN STABILITAS KENDARAAN PADA PENGENDARAN LURUS KE DEPAN Dalam rangka mengendarai kendaraan lurus ke depan pada suatu permukaan yang rata sementara lepas control dan diawali membelok yang disebabkan oleh tonjolan pada permukaan jalan atau steering sedikit kesusahan, lalu kembali pada posisi normal lurus ke depan setelah goyang beberapa saat jika tangan dibebaskan dari steering wheel yang disediakan kendaraan dengan hati-hati didesain dan wheel alignment disetel dengan tepat. Gerakan yang menyebabkan kendaraan berputar pada garis vertical dari pusat gravitasi disebut "yawing". (Lihat gambar). Yawing terjadi ketika kendaraan dijalankan pada kecepatan rendah (40~50 km/jam) terus-menerus dalam waktu 1~3 detik, menyebabkan kendaraan goyang kepalanya 2 atau 3 kali. Bagaimanapun, selama periode yawing terus menerus meningkat dengan bertambahnya kecepatan laju, menyebabkan kendaraan memakan waktu beberapa saat untuk kembali ke dalam posisi normal. Demikian, karakteristik yang membuat kendaraan kembali kepada posisi lurus ke depan saat tangan dibebaskan dari steering wheel disebut "statical stability". Jika kendaran terus menerus menyimpang dari garis lurus, kendaraan dinyatakan tidak stabil (unstable) (lihat gambar B di bawah) dan kendaraan yang terus-menerus mengikuti arah, terutama yang dikemudikan dianggap mempunyai stabilitas alami (neutral stability) (lihat gambar C) Seperti yang ditunjukan pada gambar (D), kendaraan dianggap sebagai kestabilan dinamis (dynamically stable) jika cenderung kembali pada posisi lurus ke depan setelah membelok. Jika kendaraan dengan kestabilan dinamis, kembali ke pengemudian lurus setelah membelok pada waktu yang cepat dan desain kendaraan yang baik goyang hanya sekali sebelum kembali pada garis lurus. Dalam kasus ini kendaraan yang tidak mempunyai kestabilan dinamis (dynamically stable), cenderung menimbulkan yawing dengan meningkatnya amplitude. Dalam hal ini kendaraan sangat sulit dikontrol dan menyebabkan bahaya untuk dioperasikan. Kestabilan laju kendaraan dipertimbangkan dengan beberapa elemen yang termasuk di dalamnya wheel alignment, posisi pusat grafitasi, kecepatan laju, distribusi berat kendaraan dan lain sebagainya. Tidak ada definisi konsep yang tidak bisa dipungkiri untuk menyelesaikan masalah berkaitan dengan running stability kendaraan pada tahap merancang. Bagaimanapun, masalah bertambah dalam batas skala sesuai bertambahnya kecepatan gerakan dan khususnya untuk menganalisa problem. Diantara variasi problem sehubungan dengan running stability pada kendaraan, apakah sebutan untuk segera memperhatikan kestabilan arah (directional stability) yang harus dipertimbangkan untuk mengeliminasi efek pusaran angin ribut yang menyolok pada kendaraan yang dioperasikan pada kecepatan tinggi. Kecepatan tinggi kendaraan rancangan baru mempunyai area depan relative kecil sehingga tahanan udara yang ada pada arah gerakan kendaraan tidak menimbulkan problem yang serius.
2
Sebagai contoh, kendaraan melambung dengan terayun bagian depannya ke arah luar ketika terjadi tiupan angin kencang dari samping. Kendaraan akan diarahkan kembali pada posisi lurus ke depan tetap terjaga (lihat gambar). Ketika diserang dari samping, kendaraan awalnya yawing dan selanjutnya bergetar sesuai dengan running stability. Lainnya untuk membuat kendaraan terpelihara kembali kestabilannya, kendaraan juga dirancang dengan pusat tekanan angin pindahkan ke bagian belakang dari pusat grafitasi.
GAYA DAN AKSI PERGERAKAN BAN KETIKA MEMBUAT SIDE SLIP
Kendaraan yang bergerak membelok didasarkan pada gaya sentrifugal yang baik offsetnya terhadap gaya sentrifugal. Kecuali bila keadaan tertentu, kebanyakan mayoritas dari gaya sentripetal yang dihasilkan oleh side slip ban dan dengan demikian karakteristik gaya dan momen beraksi pada ban 3
ketika terjadi slip menyamping (side slip) akan mudah dipahami sebelum mendiskusikan stability, steerability, dan lain-lain pada kendaraan. Istilah "side slip" mengacu pada gerakan yang dibuat ban menyimpang dari arah dalam berputar. Bila kendaraan berjalan lurus ke depan, sudut slip ban adalah nol atau hampir nol tetapi ban kendaraan membuat gerakan membelok disertai dengan beberapa sudut slip.
GAYA Gambar di atas mengillustrasikan sebuah ban dengan sudut slip. Batas untuk slip, gaya “F” yang dihasilkan ditunjukkan pada sudut kanan ke arah putaran ban. Gaya bekerja merubah arah kendaraan dan oleh sebab itu gaya disebut sebagai gaya menyudut ("cornering force"). Gaya juga berperan penting untuk menjaga directional stability pada kendaraan saat melawan angin menyamping ketika berjalan lurus ke depan. Demikian, cornering force memberikan elemen dasar yang mengontrol directional stability pada kendaraan. Kecenderungan dari kendaraan untuk memperoleh ukuran dan kecepatan laju adalah hal-hal yang perlu untuk memasukkan cornering force dalam mempertimbangkan desain. Sebagai contoh, gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh gerakan menikung dari kendaraan dapat dihitung dengan rumus berikut : (Berat kendaraan) x (kecepatan laju)2 (radius putar) Dan oleh sebab itu, cornering force yang paling besar diperlukan untuk mengatasi gaya sentrifugal jika kendaraan yang beratnya besar diijinkan untuk berputar berlebihan pada kecepatan tinggi. Cornering force dihasilkan oleh roda yang terbuat dari kayu atau besi harus lebih kecil dari ban karet.
MOMENT Lihat gambar, apabila roda slip ke samping, torsi cenderung untuk meluruskan roda dengan mengarahkan kendaraan secara otomatis yang dihasilkan pada sekitar sumbu vertikal dari garis tengah roda. Torsi ini disebut sebagai "self-aligning torque" yang berpengaruh besar terhadap usaha yang dibutuhkan untuk mengoperasikan kemudi ketika kendaraan berputar keliling. Biasanya self-aligning torque yang dihasilkan betul-betul dipertimbangkan karena cornering force beraksi pada posisi di belakang pusat roda "0". Self-aligning torque bervariasi besarnya tergantung pada sudut slip roda, beban yang diterima roda, tekanan angina ban, sudut camber, dan lain sebagainya.
4
HUBUNGAN ANTARA CORNERING FORCE DAN SIDE SLIP (LIHAT GAMBAR)
Dengan faktor-faktor lain dipertahankan konstan, cornering force bertambah sedikit sampai sudut side slip mencapai 4°~5°. Setelah mencapai titik tertentu, cornering force lebih rendah pada rate pertambahan mencapai final nilai tertinggi diikuti bertambahnya sudut side slip sebesar 10 º. Demikianlah, cornering force mempunyai batas tertinggi dan tidak dapat bertambah lagi. Seperti yang diwakili oleh titik-titik pada garis linier dalam diagram berganti ke dalam suatu kurva disebut: tenaga menyudut ("cornering power") yang digunakan sebagai kriteria untuk mengevaluasi karakteristik roda menyerong. Cornering force dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti tipe, struktur, ukuran, tekanan angin, beban vertical yang diterima roda, kondisi jalan pada ban yang digunakan, dan lain-lain. Tetapi efek dari kecepatan laju pada cornering force sangat kecil.
UNDER-STEERING DAN OVER-STEERING Kendaraan pasti mempunyai beberapa karakteristik ketika memutar, turning radius roda depan berangsurangsur diperpendek walaupun usaha untuk menjaga sudut steering normal, menyebabkan bagian depan kendaraan berputar ke dalam dan bagian belakang ke luar. Fenomena seperti ini disebut: "over-steering" dimana terjadi ketika slip ke samping pada roda belakang lebih besar dari roda depan. Sebaliknya, karakteristik yang menyebabkan turning radius roda depan bertambah, mengakibatkan bagian depan kendaraan berputar ke luar dan bagian belakang ke dalam disebut: "under-steering". Apabila kendaraan beroperasi dengan beberapa karakteristik, steering akan dikontrol sesuai dengan proses kecenderungan. Lebih spesifik, apabila menikung tajam, roda kemudi lebih over-steer, kadang-kadang ditahan untuk memperkecil kecenderungan over steering dan sudut putaran roda kemudi lebih under-steer dikontrol untuk menjaga kendaraan jalan lurus. Karakteristik pada kendaraan dapat berubah-ubah dengan laju kecepatan, menunjukkan kecenderungan under-steering pada kecepatan rendah dan over-steering pada kecepatan tinggi.
5
Istilah "reverse-steering" mengacu pada kecenderungan kendaraan untuk menyetir sendiri (self-steer). Ini betul-betul dipertimbangkan yang diakibatkan oleh variasi beberapa faktor seperti tekanan angin ban, konstruksi dari system suspensi dan sistem kemudi , posisi pusat gravitasi, distribusi berat dan lain-lain.
6
AXLE - STEERING Ketika kendaraan membelok bodinya akan miring karena gaya sentrifugal. Pada saat ini kelenturan dari pegas kiri dan kanan berbeda, sehingga posisi roda-roda sedikit berubah, hal ini disebut axle steer. Gambar di bawah mengillustrasikan kecenderungan axle-steering yang bervariasi sesuai posisi shackle dan camber pada spring. Rear axle yang menggunakan leaf spring dengan camber positif dan shackle pada belakang spring akan membuat kendaraan cenderung over-steering waktu membelok karena bagian luar axle tertarik ke belakang dan axle bagian dalam terdorong ke depan oleh kerja dari leaf spring (leaf spring bagian luar menerima beban lebih besar dari leaf spring bagian dalam) . Camber pada leaf spring berkurang akan cenderung meminimize tetapi rear axle yang mempunyai leaf spring dengan camber negative cenderung akan menimbulkan under steering. Dalam kasus front axle, kondisinya terbalik.
Pada kasus front axle pada gambar, kontribusi cenderung menimbulkan under-steering. Lihat pada suspensi independent, jika linkage dan mekanisme dirancang secara berkesinambungan camber yang bervariasi dengan toe-in seperti pada kasus yang diillustrasikan dalam gambar (a), roda bagian luar dan bagian dalam mengayun dalam arah berlawanan pada setiap putaran seperti ditunjukan pada gambar skema. Pada contoh ini, rear axle bergerak dalam bidang horizontal dan cenderung menimbulkan under-steering.
RODA DEPAN SHIMMY Ketika kendaraan mencapai kecepatan tertentu, roda-roda depan mulai beroskilasi dengan cepat dalam arah steering atau front axle oskilasi dari sisi ke sisi, oskilasi yang tidak diredam tetapi diteruskan kembali ke roda kemudi, dengan demikian kendaraan beroperasi tidak stabil. Kecepatan oskilasi yang menyeluruh pada sistem kemudi termasuk roda dan axle disebut shimmy. Shimmy sering kali dapat terjadi dari getaran jalan yang diteruskan ke unit steering dari roda-roda ketika kendaraan berjalan. Dipastikan bahwa shimmy adalah hasil dari oskilasi front axle dan komponen yang bersangkutan, komponen yang dikombinasikan dengan frekuensi alami dari komponen-komponen untuk mengundang resonansi. Berikut adalah perlu dipertimbangkan karena penyebab utama shimmy. 1. Stering unit tidak cukup rigid. 2. Penyetelan wheel alignment tidak tepat. 3. Gerak main yang berlebihan pada steering linkage dan bearing roda depan. 4. Tekanan angin ban rendah dan roda tidak balance. 5. Spring axle depan tegangannya berkurang. 6. Konstruksi steering unit, terutama steering unit tipe reversible mengundang roda depan shimmy.
7
Faktor-faktor ini bekerja berlawanan satu dengan yang lainnya untuk menimbulkan kecenderungan shimmy Maka, pengukuran pencegahan untuk menjaga komponen front axle dan komponen steering disetel dengan benar. Untuk memperoleh pengendaraan yang lembut dari kendaraan penumpang (passenger car) dengan menggunakan flexible spring dan untuk menghilangkan kecenderungan roda depan shimmy, adalah penting bahwa sistem suspensi independent dan steering unit terdiri dari komponen-komponen yang mempunyai rigiditas (kekakuan) yang cukup.
STEERING COLUMN URAIAN Steering column mempunyai tiga hal penting sebagai tambahan pada fungsi kemudi: 1. Column adalah menyerap energi, dirancang untuk memampatkan suatu benturan awal dan akhir untuk memperkecil kemungkinan kecelakaan terahadap pengemudi kendaraan. 2. Ignition switch dan lock dipasang dengan bebas pada column. 3. Dengan column terpasang lock, operasi ignition dan steering dapat dikunci untuk mencegah pencurian kendaraan. Column dapat dibongkar dan dipasang. Bagaimanapun, untuk menjamin aksi penyerapan energi, hanya menggunakan sekrup yang ditetapkan, baut dan mur seperti yang ditunjuk, dan dikencangkan sesuai spesifikasi torsi. Menangani column dengan penuh perhatian ketika melepas dari kendaraan. Pukulan yang keras pada ujung steering shaft atau shift lever, atau meletakkan rakitan dapat shear atau mengendurkan fastener itu memelihara rigiditas column.
MEKANISME PEREDAM BENTURAN COLLAPSIBLE STEERING SHAFT SHEAR PIN TYPE
OHP 1
KONSTRUKSI Shear pin type collapsible steering shaft assembly terdiri dari inner dan outer steering column yang dikencangkan bersama-sama dengan sepasang shear pin, dan steering shaft dihubungkan dengan tube dengan sepasang shear pins yang lain. OPERASI Beban dampak utama (beban goncangan yang dihasilkan dari benturan kendaraan dengan kendaraan lainnya atau benda) 8
Shear pin pada steering shaft rusak dan terjadi aksi sliding antara tube (bagian bawah steering shaft) dan bagian atas steering shaft dengan demikian mencegah roda kemudi dari menonjol ke arah tempat duduk pengemudi. TINDAKAN PENCEGAHAN Apabila melepas atau memasang rakitan roda kemudi dari kendaraan yang dilengkapi dengan collapsible steering shaft, suatu beban goncangan harus tidak pernah terjadi pada steering shaft dan steering column assembly dengan memukulkan palu atau dengan membiarkan jatuh, atau kerusakan pada shear pin dapat terjadi. Jika steering shaft telah terbebani goncangan melalui benturan, steering assembly harus diganti dengan yang baru.
9
STEERING MANUAL KONSTRUKSI STEERING GEAR URAIAN Steering gear dirancang praktis dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Rack and pinion type. 2. Ball nut type. 3. Worm sector type. 4. Worm Pin type. Di dalam beberapa steering gear, sliding kontak pada permukaan gigi adalah dirubah ke dalam rolling kontak untuk meningkatkan efisiensi kemudi.
REVERSIBLE TYPE DAN NON-REVERSIBLE TYPE Steering gear harus dirancang agar pengemudi dapat mengontrol kemudi dengan usaha yang minimum. Sebagai tambahan, steering gear harus dikonstruksikan sedemikian rupa sehingga roda kemudi tidak tertarik ke satu sisi ketika terkena kejutan jalan. Steering gear mempunyai konstruksi drop arm yang dapat digerakkan dari sisi roda kemudi tetapi roda kemudi tidak dapat digerakkan dari sisi drop arm disebut "non-reversible type" sedangkan steering gear yang roda kemudi dapat digerakkan dari sisi drop arm disebut: "reversible type". Dalam rangka memperoleh directional stability yang sempurna dari kendaraan, roda kemudi harus diatur untuk secara otomatis kembali ke posisi normal lurus ke depan dengan memanfaatkan tahanan jalan (road resistance) yang bekerja pada roda depan. Biasanya, reversible type steering gear digunakan pada mobil penumpang (passenger car) sedangkan truck dan bus mengadopsi semi-reversible dan non-reversible type steering gear. Kendaraan Heavy-duty menggunakan reversible type steering gear yang baru-baru ini ditingkatkan dalam jumlahnya.
10
RACK AND PINION TYPE KONSTRUKSI DAN FUNGSI
OHP 2
Pada suspensi independent, rack and pinion type steering gear sering digunakan. Rack and pinion type steering gear reversible tetapi tidak menyebabkan roda kemudi tertarik pada salah satu sisi jika penyetelan wheel alignment benar. Gambar mengilustrasikan contoh typical dari konstruksi rack and pinion steering gear. Steering gear dalam gambar mempunyai pinion menyatu terhadap steering shaft dan tie-rod dihubungkan kepada rack dengan ball joint. Dalam kasus tipe rack and pinion, mekanisme link adalah simple dalam konstruksi, mudah untuk dikontrol dan perbaikan dan oleh karenanya steering unit tidak bisa disetel. Dikemukakan antara steering shaft adalah rubber coupling yang terdiri dari beberapa lapisan karet dan kanvas digabungkan bersama-sama untuk membentuk suatu plat logam (damper). Servis untuk menyerap goncangan jalan dan oskilasi getaran dalam arah vertikal dan putaran . Tipe steering gear ini sebagian besar digunakan pada passenger car dan kendaraan light-duty. Pada rack and pinion type steering gear, rack diposisikan dalam arah melintang pada kendaraan dan pinion pada bagian bawahnya dari steering shaft dihubungkan dengan gigi rack, dan rack juga dari bagian three piece linkage. Gigi rack tersedia juga dalam tipe gigi lurus atau tipe gigi spiral tetapi yang terakhir ini biasanya digunakan, dan untuk menyediakan kekuatan yang cukup, tekanan sudut ditingkatkan dan jumlah gigi dikurangi untuk meminimalkan. Backlash antara rack dan pinion dijaga dengan spring diposisikan di bawah rack. Rack dan pinion juga menghubungkan gaya reaksi dari permukaan jalan dapat diteruskan kembali ke roda kemudi. 11
Untuk menghilangkan roda kemudi dari gaya eksternal, yang mana flexible intermediate joint dipasang pada posisi antara pinion dan steering shaft, atau shimmy damper digunakan sebagai alat untuk menyerap goncangan jalan.
BALL NUT TYPE URAIAN Ball nut type steering unit terdiri dari steering shaft yang membawa worm gear pada ujungnya. Celah antara worm gear dan ball nut diisi dengan sejumlah steel ball yang mana melalui gaya putaran dari steering shaft diteruskan melalui ball nut ke sector shaft. Tahanan gesekan dengan efektif diperkecil oleh perputaran steel ball. Steering unit tipe ball-nut mempunyai sejumlah steel ball yang dipasang di antara celah bagian ulir dari worm shaft dan untuk mengurangi tahanan gesek yang dihasilkan melalui aksi sliding dari komponen. Di dalam negeri, worm roller type steering unit paling umum digunakan di samping fakta bahwa efisiensi mekanis ball-screw type steering unit lebih tinggi dari worm roller type steering unit. Efisiensi mekanis pada worm roller type adalah sekitar 65% dan pada ball-screw type lebih tinggi dari 90%. Ini sebagian besar menyebabkan ball-nut type steering unit ini lebih rumit dalam desain bila dibandingkan dengan worm roller type dan sebagai tambahan berbagai kesulitan ditemukan dalam menyelesaikan permukaan worm gear dan nut yang di atasnya steel ball bersirkulasi.
FITUR 1. Karena komponen utama diselesaikan dengan presisi dan sejumlah besar steel ball yang digunakan untuk meminimalkan tahanan gesek, unit ini sangat tinggi dalam efisiensi mekanis. Roda kemudi dapat diputar secara lembut dengan gaya yang kecil untuk memastikan pengemudi tidak lelah mengemudikan kendaraan. 2. Respon yang tinggi dan sempurna dalam karakteristik steering seperti follow ability, aksi mengembalikan dan kestabilan tidak memberi gerak main roda kemudi dan memastikan pengemudi lebih sempurna untuk manuver. 3. Kekuatan mekanis yang tinggi, ketahanan dan ketangguhan yang tahan lama dengan memperkecil keausan dan kerusakan, mudah untuk disetel. 4. Steering unit dapat dibuat ringan.
12
KONSTRUKSI
OHP 3
Steering sistem ini terdiri dari gear box, steering wheel, steering column, arm dihubungkan dengan knuckle pada front axle dan link. Steering unit yang digunakan pada kendaraan Isuzu terdiri dari gear box, worm gear yang dilas ke steering shaft, ball-nut, recirculating ball, worm gear bearing, sector shaft, adjust screw, steering column, side cover, front cover, rear cover, dan lain-lain. Worm gear dan ball-nut yang tergabung dalam komponen utama dari steering unit yang mempunyai penyelesaian yang presisi. Ulir-ulir ini dihubungkan melalui sejumlah besar still ball seperti halnya sebuah ball bearing dengan celah antara ulir male dan female diisi dengan ball. Oleh karena itu pengaturan komponen yang merubah gesekan geser (sliding friction) ke dalam gesekan putar (rolling friction), keausan komponen diperkecil dan unit dibuat untuk beroperasi dengan ringan dan dengan stand beban berat. Ujung dari rakitan worm gear adalah taper roller bearing yang dipasang ke dalam rear dan front cover diikatkan ke gear box. Preload disediakan pada bearing dapat di setel dengan merubah shim front cover yang disisipkan di antara front cover dan gear box. Ball-nut berbentuk segi empat dan bagian tengahnya lubang berulir yang sesuai dengan worm gear. Pada bagian belakang dari ball-nut terdapat empat lubang ball-tube yang disusun dalam bentuk diamond ke dalam sepasang ball-tube terpasang. Ball-tube terdiri dari dua bagian atau pipa terpisah ke dalam dua (2) bagian membujur dan diletakkan bersama-sama dari sebuah tube yang ujungnya berbentuk sendok pengikis yang berfungsi mengambil ball-ball. Untuk mencegah ball-ball sirkulasi kembali dari posisi rolling ke luar, ball-tube juga didesain mengambil still ball sebelum mencapai ujung tube dan disirkulasikan melalui ball tube. Berputar searah putaran tetapi dipaksa untuk bergerak secara linier dalam arah aksial karena worm gear berputar. Sector shaft yang ditunjang oleh needle bearing di dalam gear box dan side cover dirakit dalam posisi menyilang dengan worm gear. Sector taper gear pada sector shaft adalah serupa dengan bevel gear dalam bentuk tetapi seluruhnya berbeda dalam fungsi. Sector taper gear di machining dengan rack cutter 13
(ini adalah identik dalam bentuk pada rack dengan ball-nut) secara berbalasan dioperasikan pada sudut tertentu (7°30') terhadap pusat dari shaft dan mengakibatkan sector taper gear ditahan berhubungan dengan rack ball-nut pada sudut 70°30'. Gear ditentukan pada sudut 7° 30' untuk melakukan penyetelan backlash yang disediakan diantara rack dan sector gear. Disediakan di atas kepala sector shaft yaitu berbentuk alur "T" di dalam kepala adjust screw dipasang melalui shim. (Untuk memperoleh penyetelan yang pas adjust screw shim tersedia lima [5] ketebalan yang berbeda) Karena bagian ulir dari adjust screw dipasang melalui lubang tapped pada side cover, gerak main roda kemudi dapat disetel dengan adjust crew menyetel celah antara taper gear dan ball-nut rack. Unit juga didesain rata, jika gerak main steering wheel melebihi batas keausan pada gear dan rack dari periode operasi yang dimaksud. Gerak main roda dapat disetel untuk membawa unit kembali normal dengan menggerakkan sector gear lebih rapat terhadap gear lawannya. Lebih spesifik, ball-ball dipaksa lewat ulir di dalam ball nut untuk membuat 2 dan setengah putaran dan diambil ke dalam ball tube. Ball-ball dipaksa, lewat ball tube, di dalam ulir sepenuhnya bersirkulasi. Sirkulasi ball circuit adalah terpisah dalam dua bagian dengan rata sepasang ball tube untuk meningkatkan safety kerjanya. Menyebabkan pengaturan sirkuit ganda, steering unit menjaga fungsi normal rata jika salah satu circuit terganggu. Ball tube dipasang pada ball-nut dengan alat serrated tube clamp dan tiga sekrup dan posisi dilindungi dengan lock plate. Pada sisi belakang ball-nut adalah rack yang dihubungkan dengan sector taper gear pada sector shaft. Ball-nut dihubungkan melalui still ball dengan worm gear. Karena satu assy, ball nut dan worm gear dapat berputar bebas tetapi ketika dipasang ke dalam gear box rack pada sisi ball-nut berhubungan dengan taper gear dan dapat mengakibatkan ball-nut tertahan.
WORM SECTOR TYPE Pada tipe worm sector, roller dihubungkan dengan drum type worm untk membawa gerak putar dari steering wheel. Roller biasanya dipasang pada sector shaft melalui roller bearing untuk dapat berputar bebas. Ketika steering wheel diputar roler berputar dengan arah putaran berlawanan. Sehingga tahanan geser antara roller teeth, worm teeth dikonversi ke dalam rolling resistance (tahanan guling) menghasilkan pengurangan tahanan gesek.
WORM PIN TYPE Pada tipe ini, pin perpanjangan dari sector shaft yang terpasang di-slot pada worm yang menyebabkan sector shaft berputar. Pin dipasang melalui bearing, saat lever sector shaft berputar akan bergeser (sliding) bersama slot, sehingga aksi sliding melawan worm dicover ke dalam rolling contact untuk mengurangi tahanan gesek.
14
STEERING GEAR RATIO Perbandingan dari sudut putaran steering wheel terhadap sudut putaran dari sector shaft disebut steering gear ratio. Perbandingan yang lebih tinggi, usaha yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit untuk mengemudi. Bagaimanapun terlalu tingginya perbandingan akan membuat kerja steering berkurang. Untuk alasan ini, kendaran berukuran sedang dan kecil digunakan dengan steering gear ratio 10~12 yang membuat steering wheel berputar 2~3 kali dari posisi lurus ke depan untuk mengunci, kendaraan heavy duty menggunakan steering gear ratio 18~25 sehingga steering wheel dapat membuat 3~5 putaran sebelum berhenti dari posisi lurus. Untuk tipe recirculating ball, gear ratio diperoleh dari hasil bagi antara banyaknya putaran steering wheel dan gerakan pitman arm Sudut putar stering wheel (dalam derajat) Sudut pitman arm (dalam derajat) Untuk tipe rack and pinion, gear ratio diperoleh dari hasil bagi antara banyaknya putaran stering wheel dengan sudut belok roda depan Sudut putar stering wheel (dalam derajat) Sudut belok roda depan (dalam derajat)
VARIABLE GEAR RATIO TYPE Steering gear tipe variable gear ratio didesain dengan gear ratio normal adalah dijaga supaya sudut yang bekerja pada sector shaft kecil, untuk memperbaiki kestabilan steer pada jalan lurus ke depan, tetapi gear ratio dinaikkan untuk mereduksi gaya steering saat manuver dalam jarak yang terbatas.
OHP 4
STEERING LINKAGE Gerakkan dari drop arm diteruskan, melalui drag link, ke knuckle arm. Dengan demikian menyebabkan knuckle arm mengayun disekitar kingpin. Linkage terdiri atas beberapa komponen juga didesain agar steering mechanism terjaga berfungsi dengan benar tanpa memperhatikan gerakan dari roda depan.
OHP 5
15
TIPE STEERING LINK RIGID TYPE
OHP 5
Putaran dari steering wheel dirubah melalui pengurangan gerakan pada drop arm pada arah depan dan belakang. Drag link dihubungkan langsung dengan knuckle arm perpanjangan dari knuckle dihubungkan ke arm dengan ball joint, sehingga gerakan ke depan dan ke belakang drop arm dirubah ke dalam gerakan pivot di sekitar kingpin untuk aksi steering. Tie-rod dihubungkan, melalui tie-rod arm ke knuckle pada setiap sisinya, sehingga aksi belok dari roda pada satu sisi di hubungkan ke roda pada sisi lainnya. Steering linkage harus memiliki efisiensi pemindahan yang sempurna dan meredam, menghilangkan efek kejutan roda-roda pada jalan untuk kestabilan operasi kendaraan pada permukaan yang tidak rata .
INDEPENDENT TYPE
OHP 6
OHP 6
16
Steering linkage pada suspensi tipe independent adalah rumit dalam desain untuk itu harus tidak mengganggu gerakan relatif roda depan dalam arah vertikal ditopang dengan bebas. Biasanya, steering linkage pada sistem suspensi tipe independent juga didesain agar kebebasan gerakan vertikal roda depan tidak terbatas dengan tie-rod. Tipe steering linkage diilustrasikan, gerakan dari drop arm diteruskan ke drag link yang diarahkan oleh idler arm yang dipasang secara fix pada member dengan pin, dan pemindahan dari drug link diteruskan melalui track rod, ke roda depan. Dalam susunan ini, putaran dari steering wheel diteruskan dengan baik ke roda depan tanpa menghiraukan aksi dari spring pada front axle. Beberapa tipe steering linkages untuk sistem suspensi independent mengadopsi rack and pinion type linkage, dimana tie-rod dihubungkan secara langsung ke rack dengan ball joint, dengan menggunakan resin ball seat untuk meredam efek dengan demikian mencegah steering shimmy.
KOMPONEN STEERING LINKAGE 1. PITMAN ARM Pitman arm meneruskan gerakan gigi kemudi (steering gear) ke relay rod atau drag link. Bagian ujung arm yang besar disatukan dengan alur tirus terhadap sector shaft dan diikat dengan mur, ujungnya yang kecil dihubungkan ke relay rod atau drag link dengan ball joint.
2. RELAY ROD Relay rod dihubungkan dengan pitman arm dan tie rod end kiri serta kanan. Relay rod ini meneruskan gerakan pitman arm ke tie rod. Dan juga dihubungkan dengan idler arm.
3. TIE ROD
Ujung tie rod yang berulir dipasang pada ujung rack pada kemudi rack and pinion, atau ke dalam pipa penyetelan (adjusting tube) pada recirculating ball steering, dengan demikian jarak antara joint-joint dapat disetel.
17
4. TIE ROD END Tie rod end dipasangkan pada ujung tie-rod untuk menghubungkan tie rod dengan knuckle arm, relay roda dan lain-lain. Bentuk ball joint seperti terlihat pada gambar di bawah. Karena tie rod end yang digunakan pada mobil penumpang biasanya model tanpa pelumasan, bahan dudukan ball harus tahan gesekan, dan kemampuan tutup debunya harus lebih baik dan juga harus menggunakan gemuk yang tidak lumer. Digunakan juga tie-rod yang mempunyai pegas untuk memberikan preload dan mengatasi keausan, bentuknya seperti terlihat pada gambar di samping. 5. KNUCKLE ARM Knuckle arm meneruskan gerakan tie rod atau drag link ke roda depan melalui steering knuckle.
6. STEERING KNUCKLE Steering knuckle menahan beban yang diberikan pada roda-roda depan dan juga berfungsi sebagai poros putaran roda. Steering knuckle berputar dengan tumpuan ball joint atau king pin dari suspension arm untuk pengemudikan roda depan. Konstruksi steering knuckle dan axle hub berbedabeda tergantung pada mobilnya; front, rear atau four wheel drive.
18
7. IDLER ARM Pivot dari idler arm dipasang pada body dan ujung Iainnya dihubungkan dengan relay rod dengan swivel joint. Arm ini memegang salah satu ujung relay rod dan membatasi gerakan relay rod pada tingkat tertentu. Idler arm bearing yang digunakan biasanya jenis sliding atau torsional. Idler arm dengan torsional bearing menggunakan bushing karet antara poros dan support untuk memudahkan pengembalian posisi roda setelah belok. Pada saat sekarang banyak digunakan idler arm dengan sliding bearing karena tahanan geseknya kecil. 8. DRAG LINK Drag link menghubungkan pitman arm dengan knuckle arm, bekerjanya sebagai link untuk meneruskan gerakan maju-mundur dan kiri-kanan dari pitman arm.
9. STEERING DAMPER Peredam kemudi (Steering damper) adalah shock absorber yang ditempatkan di antara steering linkage dan rangka untuk meredam kejutan dan getaran dari roda-roda yang diteruskan ke roda kemudi.
19
PROSEDUR PEMERIKSAAN STEERING SYSTEM Bagian dan Pemeriksaan Prosedur Periksa gerak main dan 1. Posisi roda kemudi harus lurus ke depan, gerakkan kemudi ke Handle kekendoran
Gear Box
Periksa kondisi bekerjanya sistem.
1. Lakukan pemeriksaan berikut ini pada waktu kendaraan dijalankan. a. Periksa posisi roda kemudi apabila kendaraan berjalan lurus. b. Pastikan bahwa kendaraan tidak condong lari ke kiri atau ke kanan. c. Tidak ada getaran yang melampaui batas pada roda kemudi. d. Belokkan kendaraan ke kiri dan ke kanan dengan tajam, apabila roda kemudi dapat berputar seluruhnya kedua arah, periksa suara yang tidak normal. Dan apabila roda kemudi terasa berat pada waktu kemudi diputar ke kiri dan kanan, lepaskan kemudi dan kembalikan ke posisi lurus.
Periksa kebocoran oli
1. Periksa seluruh bagian unit kemudi (oil seal tutup depan, tutup samping, sector shaft dan lain-lain) untuk memastikan bahwa oli tidak bocor. 1. Kendaraan tidak didongkrak, seorang pembantu memutar roda kemudi ke kiri dan kanan dan anda memeriksa dengan penuh perhatian seluruh area pada unit kemudi yang berhubungan dengan frame dari kekendoran dan kemungkinan problem lain
Periksa rakitan dari kekendoran
20
kiri dan kanan perlahan-lahan. Gerak mainnya adalah 10 mm ke masing-masing arah sebelum roda depan mulai bergerak. Jika kendaraan dilengkapi dengan power steering, mesin harus hidup bila melakukan pengujian. 2. Pegang roda kemudi dengan dua tangan, tekan ke atas dan ke bawah ke arah column kemudi dan tidak ada gerak mainnya. 3. Gerakkan roda kemudi ke kiri dan kanan, periksa dan perhatikan Poros Kemudi. Pastikan bahwa komponen yang berhubungan tidak kendor.
Periksa gerak main bantalan.
1. Periksa kondisi sambungan antara poros kemudi dan bantalan. Gerakkan poros kemudi ke arah gandar (AXLE) dan pastikan bahwa gerak mainnya tidak ada. 2. Putar poros kemudi perlahan-lahan dan tidak terasa ada kekasaran maupun suara yang tidak normal. Periksa untuk memastikan apakah ada suara yang tidak normal atau keausan pada bantalan.
Periksa gerak main
1.Posisi roda depan lurus ke depan, seorang pembantu memegang drop arm sampai tidak bergerak, sekarang coba putar roda kemudi, gerak mainnya tidak boleh lebih dari satu milimeter.
Periksa sector shaft dari keretakan.
1.Buka unit kemudi dari kendaraan dan keluarkan bagian komponennya dan periksa dengan penuh perhatian sector shaft dari keretakan atau rusak.
Bagian dan pemeriksaan Periksa gerak main dan Rod dan kerusakan Arm
Knuckle
Prosedur 1. Kendaraan tidak didongkrak, seorang pembantu memutar roda kemudi ke kiri dan kanan. Sedangkan anda memeriksa dengan penuh perhatian pada titik-titik penghubung pada seluruh bagian apakah terdapat gerak main, kendor, atau rusak. Periksa dengan teliti pitman arm, intermediate rod, tie rod, tie rod end, knuckle arm dan relay lever. 2. Periksa dengan penuh perhatian seluruh pin apakah retak atau terdapat kerusakan lain. 3. Pastikan bahwa tutup debu rod end dan arm yang berhubungan tidak retak atau terdapat kerusakan lain.
Periksa bagian-bagian coupling apakah luka atau terdapat kelainan.
1.
Periksa keretakan dan keadaan knuckle arm.
1.
Pastikan bahwa knuckle arm dan tie rod arm harus bebas dari keretakan dan dipasang/ diikat dengan kuat. Perhatikan juga apakah terdapat warna yang tidak normal yang menandakan adanya gangguan.
Periksa sambungan apakah kendor dan rusak
1.
Dongkrak gandar depan, dengan tangan putar roda kiri dan kanan, periksa king pin dan ball joint tidak ada gerak mainnya atau kendor. Jika terdapat gerak mainnya, tekan pedal rem dengan dibantu oleh seseorang, gunakan dial indicator, Periksa sekali lagi roda dari gerak mainnya, kemungkinan problem gerak main bukan pada sistem melainkan pada bantalan roda.
Periksa celah antara knuckle dan gandar depan.
1.
Gunakan alat pengukur celah untuk mengukur celah antara knuckle dan gandar depan, ukurlah ke dalam arah king pin. Setelah pengukuran, sisipkanlah thrust washer pada celahnya
2.
Ball Joint dan bushing karet harus bebas dari luka atau kerusakan lain. Perhatikan pada area Coupling, pastikan bahwa semuanya harus berhubungan.
21
TROUBLE SHOOTING SISTEM KEMUDI MANUAL PROBLEM Kemudi kembalinya tidak baik
Kemudi membuang
PENYEBAB GANGUAN Kurang pelumasan pada link Steering gear ke column tidak tepat Tekanan ban tidak cukup FWA tidak tepat Link kemudi bengkok Terdapat gesekan dalam steering column 7. Bearing steering shaft macet 8. Penyetelan steering gear tidak tepat
1. 2. 3. 4. 5. 6.
9. Bushing king pin / ball joint macet
7. Ganti bearing 8. Setel steering gear sesuai spesifikasi 9. Perbaiki atau ganti
1. Gear box steering kendor pada frame
2. Universal joint steering shaft aus 3. Steering link aus 4. Penyetelan stering gear tidak tepat Jalan terlalu mengejut
1. Tekanan ban terlalu tinggi 2. 3. 4. 5. 6.
22
CARA MENANGANI
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Penyetelan bearing roda terlalu longgar Penyetelan camber tidak tepat Pegas depan rusak atau lemah Shock absorber rusak atau lemah Komponen suspensi kendor
Lumasi link Tepatkan column kemudi Sesuaikan tekanan ban Setel FWA Ganti link kemudi Perbaiki steering column
1. Kencangkan baut-baut pengikat steering gear box ke frame. 2. Ganti universal joint 3. Ganti steering link 4. Setel sesuai spesifikasi 1. Sesuaikan tekanan ban dengan spesifikasi 2. Setel pre load bearing 3. Periksa dan setel 4. Ganti leaf spring 5. Ganti shock absorber 6. Periksa, perbaiki dan ganti bila perlu
POWER STEERING URAIAN
OHP 7
Dengan bertambahnya ukuran kendaraan akan mengakibatkan bertambahnya beban pada front axle dan untuk meningkatkan kualitas kenyamanan menggunakan ban bertekanan rendah, Gaya gesek pada roda depan menjadi bertambah besar, menyebabkan gaya untuk mengoperasikan kemudi bertambah besar juga. Gaya yang besar untuk mengoperasikan kemudi mengakibatkan kelelahan pengemudi bertambah terutama dalam jarak tempuh yang jauh, dengan demikian harus dilengkapi dengan power steering agar pengemudi terbebas dari kelelahan dan untuk menjamin keselamatan berkendara .
23
KEUNTUNGAN DARI POWER STEERING .
OHP 8
1. Memperkecil gaya untuk mengoperasikan steering Gaya yang dibutuhkan untuk memutar steering wheel lebih kecil pada kendaraan heavy-duty sekalipun, membebaskan pengemudi dari kelelahan dalam jarak yang jauh atau saat manuver pada permukaan jalan yang kasar. 2. Pengemudian yang cepat Untuk efisiensi mengoperasikan kemudi, steering gear ratio dapat ditentukan tanpa memerlukan pertimbangan penuh berat kendaraan dan gaya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan kekuatan mekanisme kemudi. 3. Memperbaiki stabilitas kemudi Meskipun roda depan menerima kejutan dari jalan dalam arah menyamping, mengakibatkan beban kejutan diserap oleh power cylinder yang beraksi dengan segera beban dilawan dan mencegah steering tertarik, menjamin kendaraan beroperasi dengan stabil walaupun pada permukaan jalan yang kasar. Getaran pada roda depan juga diserap oleh aksi dari power cylinder.
24
PRINSIP KERJA Pompa menghasilkan tekanan hidrolis, dimana tekanan hidrolis ini akan mendorong piston di dalam silinder dan membantu menggerakkan lengan kemudi saat membelok.
POSISI LURUS • • • •
Katup pengatur aliran pada posisi netral Tekanan minyak mengalir dari pompa kembali ke reservoir Tekanan di dalam silinder sebelah kiri dan kanan sama Piston tidak bergerak
OHP 9
POSISI BELOK • • • •
Katup pengatur aliran digerakkan mengatur arah aliran minyak Minyak mengalir ke sisi kanan piston Piston bergerak ke kiri Minyak di sebelah kanan piston kembali ke reservoir
OHP 9
25
TIPE POWER-STEERING Power steering system diklasifikasikan sebagai berikut menurut konstruksi atau posisi pemasangannya..
POWER STEERING TIPE LINKAGE Pada power steering tipe linkage, power cylinder dan control valve dipasang terpisah dari gear box. Ini membuat keduanya konstruksi yang sederhana dan mudah perawatan.
SEPARATE TYPE Power steering tipe separate mempunyai control valve dan power cylinder assembly dipasang pada steering linkage dan fitur yang sederhana desain dan konstruksi, mudah perawatan dan lain-lain. Karena control valve terpisah dapat dipasang pada kendaraan light-duty dimana ruang pemasangan biasanya terbatas.
OHP 10
COMBINED TYPE Tipe ini mirip dengan tipe separate susunan dari control valve dan power cylinder tetapi mempunyai control valve menyatu dengan power cylinder assembly. Tipe ini memerlukan ruangan sedikit luas dari separate type untuk pemasangan dan sebagian besar digunakan pada truck dan bus.
OHP 10
26
INTEGRAL TYPE POWER STEERING Integral type terdiri dari valve system dan power cylinder assembly menyatu dengan steering gear. Tipe ini rumit dalam desain tetapi komponen yang bekerja lebih sedikit, memerlukan penyusunan pipapipa yang sederhana.
OHP 10
KONSTRUKSI POWER STEERING Power-steering unit terdiri dari komponen utama sebagai berikut: 1. Operating unit Bagian ini menggunakan double-acting power cylinder assembly untuk mengirimkan tenaga ke kerja steering. 2. Control unit Bagian ini di dalamnya mempunyai empat saluran control valve system untuk mengontrol aliran fluida untuk kerjanya.
SEPARATION TYPE
INTEGRAL TYPE
OHP 11
27
VANE PUMP 1. RESERVOIR (OIL TANK) Circuit hydraulic power steering di dalamnya dibuat presisi dan valve-valve, orifice-orifice yang bersih, dan lain sebagainya, masalah akan timbul dari pemakaian minyak yang tempatnya tidak bersih. Dengan demikian untuk mencegah kerusakan terhadap komponen yang vital, filter harus dijaga pada kondisi yang optimal pada setiap saat dan harus memperhatikan perawatan secara berkala, pembatasan pada filter akan mencegah fluida bersirkulasi dengan lembut.
OHP 12
2. VANE PUMP (OIL PUMP) Sistem power-steering mengadopsi pompa oil tipe vane untuk menghasilkan tekanan fluida yang cukup untuk mengoperasikan steering dan menjamin pengiriman fluida yang cukup untuk merespon steering dengan cepat.
OHP 13
28
KONSTRUKSI DAN OPERASI Pompa oli tipe mekanis terdiri dari vane-vane yang terpasang pada radial slot rotor, mengirimkan dengan constant dan bervariasi sesuai kecepatan pompa. Vane-vane yang terpasang pada slot rotor terlempar keluar oleh gaya sentrifugal yang disebabkan oleh putaran rotor. Ketika rotor berputar vane-vane berhubungan dengan bagian dalam dari cam plate. Untuk menjamin hubungan yang baik pada vane dan cam plate, tekanan fluida dari outlet port oil pump dialirkan ke bawah.
OHP 13
PENGONTROLAN TEKANAN DAN VOLUME YANG DIKIRIM
OHP 14
Untuk menggerakkan power silinder tekanan maupun volume fluida yang dialirkan harus tetap walaupun kecepatan oil pump bervariasi, dengan demikian diperlukan alat untuk mengontrol tekanan dan volume yang dialirkan. Dalam sistem ini, sebuah pressure relief valve dan flow control valve dipasang pada posisi antara oil pump dan control valve power steering, untuk mengembalikan kelebihan fluida ke reservoir.
29
FLOW CONTROL
OHP 15
Flow control valve berfungsi untuk mengontrol aliran yang diperbolehkan tetap melalui orifice "A" di posisi pertengahan dari sirkuit hydraulic. Dengan kata lain, kelebihan fluida dikembalikan ke reservoir melawan tahanan pada relief circuit dan volume fluida yang sudah diukur disuplai ke sirkuit. Di negara lain, volume aliran dikontrol dengan membedakan ukuran orifice "A" dan tegangan dari valve spring. Bagaimanapun, tidak dibolehkan menyetel sembarangan, karena banyaknya aliran fluida telah ditetapkan sudah disetel dengan hati-hati oleh pabrik sebelum dipasarkan.
PRESSURE CONTROL
OHP 16
Pressure control relief valve berfungsi untuk mengatur tekanan maksimum fluida yang telah ditetapkan melewati orifice "A", dan saat tekanan maksimum tercapai, tahanan yang lebih tinggi di dalam circuit dibebaskan (sebagai contoh saat steering wheel diputar sampai mengunci ketika kendaraan diam), dengan demikian peningkatan tekanan yang menyebabkan kerusakan pada saluran pipa dapat dicegah.
30
SAFETY CHECK VALVE (Linkage type and Integral spool valve type) Safety check valve dipasang untuk memungkinkan kerja steering secara manual ketika mesin mati atau ketika terjadi gangguan pada oil pump, kebocoran sirkuit hidrolis dan sebagainya. Ketika worm shaft berputar dari posisi netral dan terjadi kontak dengan stopper, lebih lanjut gerak putar shaft menyebabkan komponen berubah terhadap kerja konvensional dari mekanisme sistem steering Bagaimanapun, ruang pada kedua sisi dari ball-nut terisi dengan fluida yang harus dikembalikan untuk mengurangi tahanan pada saat sistem steering mengontrol secara manual. Safety check valve digunakan untuk mengurangi tahanan dan fungsi seperti yang diilustrasikan. Apabila tekanan fluida normal, safety check valve tertutup oleh tekanan fluida yang dipompa keluar dari oil pump, sehingga tidak berpengaruh banyak terhadap kerja power steering, tetapi ketika terjadi suatu masalah di dalam hydraulic circuit dan pengiriman fluida dari oil pump berhenti, check valve tertekan dan terbuka oleh tekanan fluida yang dipaksa keluar oleh piston pada manual steering, mengikuti fluida mengalir ke ruang belakang piston.
31
3. STEERING GEAR HOUSING URAIAN Unit ini terdiri dari sebuah pompa oli tipe vane untuk mengirimkan tekanan fluida untuk mengaktifkan sistem power. Sebagai tambahan untuk komponen utama yang tersebut di atas, komponen berikut adalah termasuk dalam hydraulic circuit: 1. Pressure relief valve Untuk mengatur tekanan fluida maksimum dengan demikian melindungi circuit hydraulic. 2. Flow control valve Untuk mengontrol aliran fluida di dalam circuit hydraulic dengan demikian mencegah peningkatan temperatur dan memburuknya fluida yang tidak diperlukan.. 3. Safety check valve Untuk membolehkan steering bekerja manual saat terjadi masalah pada power steering. 4. Reservoir tank fluid. 5 Pipa-pipa POWER STEERING TIPE LINK DAN INTEGRAL SPOOL VALVE
OHP 17
32
CARA KERJA KETIKA STEERING WHEEL LURUS (NETRAL) Pada saat pengendaran lurus dan steering wheel tidak diputar, valve spool di dalam control valve tertahan pada posisi netral seperti pada gambar. Pada posisi netral, fluida ditekan dari oil pump terus dialirkan ke alur-alur pada valve body. Alur-alur ini saling berhubungan, melalui saluran ke fluid reservoir, sehingga oli dipompa ke luar dari dalam alur dikembalikan melalui alur tengah ke fluid reservoir. Oleh karena itu, tidak ada perbedaan tekanan fluida pada kedua ruang dari power silinder.
OHP 18
KETIKA STEERING WHEEL DIPUTAR KE KANAN
OHP 18
Saat steering wheel diputar ke kanan, gerak putar diteruskan melalui drop arm dan balljoint, ke valve spool dan terdorong bergerak ke kiri. Sebagai akibatnya fluida ditekan dari oleh oil pump diteruskan ke alur pada sisi kiri dari control valve body. Karena valve spool bergerak lebih jauh dan berhubungan dengan center land valve body, saluran fluida utama yang ke reservoir tertutup sehingga fluida mengalir ke sisi ruang kiri power cylinder dan mendorong power piston bergerak ke kanan, menyebabkan roda depan membelok ke kanan. Fluida di dalam sisi ruang kanan didorong oleh piston dan dikembalikan melalui valve body ke reservoir .
33
KETIKA STEERING WHEEL DIPUTAR KE KIRI Ketika steering wheel diputar ke kiri, valve spool bergerak ke kanan oleh drop arm seperti pada gambar dehingga fluida dari oil pump bekerja pada power cylinder dan bergerak kekiri, menyebabkan roda depan membelok ke kiri.
OHP 19
FOLLOW UP ACTION (AKSI MENGIKUTI) Ketika power steering bekerja dipertimbangkan dengan asumsi bahwa control valve body ditahan diam, sementara steering wheel diputar dengan enteng, fluida dipompa keluar dari oil pump akan terus-menerus mengalirkan ke salah satu ruang sisi dari power cylinder dan menyebabkan roda depan membelok ke satu arah sampai mengunci bila valve spool dikembalikan pada posisi netral. Oleh sebab itu, pada actual hydraulic circuit, control valve body juga dibuat bergerak dalam jarak yang sama dengan putaran steering wheel, sehingga lebih lanjut pengiriman fluida ke power cylinder dihentikan.
OHP 19
34
FEEL OF STEERING (PERASAAN MENGEMUDI)
Power-steering bekerja untuk mengurangi gaya yang diperlukan untuk memutar steering wheel dan untuk memberi pengemudi rasa senang mengemudi, Daerah reaksi disediakan pada setiap sisi valve spool. Tekanan fluida diberikan lewat orifice dalam permukaan dari valve spool di dalam control valve, ke ruang reaksi, sehingga ketika steering wheel diputar dan valve spool dipaksa bergerak, ruang reaksi (reaction chamber) menerima tekanan sama terhadap fluida yang mengalir ke power cylinder dan bekerja pada gaya valve spool kembali ke posisi neutral dan gaya ini diteruskan kembali ke steering wheel untuk memberi pengemudi rasa mengemudi. Metode reaksi adalah bermanfaat untuk membuat pengemudi berperasaan positif terhadap kemudi apabila mengendarai pada kecepatan tinggi tetapi cenderung untuk perlu menambah gaya untuk mengoperasikan kemudi pada kecepatan rendah, dan untuk keuntungannya, diterapkan metode penggabungan reaction chamber dan reaction spring . Kombinasi aksi gaya tidak hanya untuk mengembalikan valve spool ke posisi netral saat steering wheel dibebaskan tetapi juga untuk membantu dalam aksi pengembalian dari steering system.
35
BEKERJANYA MANUAL STEERING BILA TERJADI GANGGUAN POWER STEERING Apabila terjadi gangguan pada power steering yang diakibatkan oleh mesin mati, oil pump rusak atau kebocoran pada hydraulic circuit, sistem kemudi dapat dikendalikan secara manual melalui sistem mechanical linkage. Ketika steering wheel diputar, gerakan drop arm diteruskan melalui drag link dan ball stud ke actuator inner sleeve dan menyebabkan inner sleeve bergerak. Karena inner sleeve bergerak pada jarak tertentu ke salah satu arah (gerakan valve spool) dan membuat kontak dengan outer sleeve actuator, gaya yang diberikan pada steering wheel diteruskan secara langsung oleh steering wheel.
Apabila terjadi gangguan pada power steering, power cylinder tetap terisi dengan fluida, sehingga sebagian tekanan negatif diperkuat di dalam salah satu chamber dan fluida terjebak di dalam chamber yang lain, dimampatkan ketika valve spool dikendalikan secara mekanis dengan linkage dan power cylinder digerakkan sepanjang gerakan putar steering wheel. Aksi ini menghasilkan tahanan yang perlu dipertimbangkan yang mana membuat kemudi keras, power menurun kondisi gangguan lebih sulit, dan untuk menyelesaikan problem dari tahanan internal, kedua chamber mungkin disirkulasikan pendek, sehingga fluida ditekan keluar dari chamber dialihkan ke sisi tekanan negative. Dalam prakteknya, circuit bypass tidak bisa dipungkiri antara saluran pompa dan saluran reservoir dan check valve dipasang di dalam circuit seperti pada gambar ilustrasi. Check valve terdiri dari ball yang dipasang melawan seat dengan tekanan fluida yang dipompa keluar dari oil pump, untuk mencegah fluida mengalir. Oleh karena itu, apabila pengiriman fluida dari oil pump berhenti karena adanya masalah di dalam hydraulic circuit dan steering wheel diputar, ball yang terpasang menutup seat oleh tekanan fluida yang ditekan keluar oleh power cylinder, mengalirkan fluid ke chamber pada sisi lawannya.
36
KETIKA MENGEMUDI LURUS KE DEPAN (NETRAL) Ketika pengemudian lurus ke depan, valve spool dan valve body ditahan pada posisi netral oleh reaksi spring dan fluida dipompa keluar dari pump disalurkan melalui celah-celah A, B, C dan D antara valve body dan valve spool dan lubang oil pada valve body, ke power cylinder dan sebagian fluida kembali ke reservoir di bawah tekanan yang sama. Sebagai hasilnya, tekanan fluida di dalam power cylinder pada kedua sisi piston seimbang, menahan piston dalam posisi netral.
OHP 20
OHP 20
37
APABILA STEERING WHEEL DIPUTAR KE KANAN
OHP 21
Ketika sector shaft mendapat tahanan, worm nut (piston) tidak bergerak walaupun steering wheel ringan, tetapi membiarkan worm shaft bergeser sejauh dengan reaksi spring yang dimampatkan. Ketika valve spool bergerak ke kiri sepanjang dengan gerakan worm shaft seperti pada gambar ilustrasi saluran "B" dan "D" terbuka dan "A" dan "C" tertutup. Sehingga arah aliran fluida berubah seperti yang ditunjukkan oleh panah pada gambar ilustrasi, dan fluida dipompa dari oil pump disalurkan ke chamber pada sisi kiri piston. Karena chamber pada sisi kanan piston dihubungkan dengan reservoir, piston bergerak ke kiri melawan tahanan steering dan menyebabkan sector shaft berputar, mendorong roda depan membelok dengan arah steering. Pada saat shaft berhenti berputar, menyebabkan piston valve spool bergerak ke kanan bekerja untuk mendorong worm shaft ke kanan, menyebabkan passage "A" sebagian tertutup dan passage "B" terbuka. Ketika komponen-komponen relative dibawa ke dalam posisi netral, tekanan hydraulic bekerja mengurangi gerakkan piston. Begitu, ketika steering wheel diputar, roda depan membelok ke suatu sudut dengan cepat karena dikontrol oleh gerakan memutar steering wheel. Gerakan valve spool ke kiri menyebabkan reaksi spring dimampatkan dan karena fluida ditekan dari oil pump ke reaksi chamber. Gaya pada reaksi spring ditambah dengan tekanan fluida bekerja pada reaksi plunger untuk mendorong valve spool kembali ke posisi netral, dan sebagian gaya ini dikembalikan ke steering wheel untuk memberikan pengemudi suatu rasa mengemudi.
OHP 21
38
KETIKA STEERING WHEEL DIPUTAR KE KIRI Tindakan serupa berlangsung (dan valve spool didorong bergerak ke kanan) tetapi dengan arah gerakan komponen terbalik.
OHP 22
OHP 22
OPERASI MANUAL Ketika mesin mati atau terjadi ganggguan pada power steering berkaitan dengan masalah pada oil pump, kebocoran pada hydraulic circuit, dan lain-lain, steering system harus dioperasikan dengan manual. Juga, bantuan manual dibutuhkan saat tahanan steering meningkat diluar kemampuan tenaga hidrolis. Lebih detail, ketika steering wheel diputar sedangkan fluida tidak ditekan, worm shaft membantu dengan gerak putar bersama thrust bearing dan valve spool sampai membuat kontak dengan valve body (travel X). Setelah itu, worm shaft dibuat bekerja dengan cara konvensional yaitu dengan mechanical steering system. Karena chamber atau masing-masing sisi piston terisi dengan fluida, gerakan piston menyebabkan fluida dalam chamber pada satu sisi dimampatkan dan pada sisi lainnya ditekan keluar, menghasilkan suatu tekanan negatif dalam chamber, dan untuk menahan fluida, sebuah check valve digunakan.
39
Check valve dipasang dalam posisi di antara passage menuju ke oil pump dan passage dihubungkan dengan reservoir, dan normalnya ditahan tertutup oleh tekanan fluida dari oil pump. Bagaimanapun, ketika terjadi kerusakan pada power steering, valve terbuka oleh tekanan fluida yang ditekan keluar dari chamber oleh operasi manual piston, sehingga fluida diberikan ke cylinder pada kondisi di bawah tekanan negatif, membuat operasi kemudi lembut.
40
GEAR BOX STEERING TIPE INTEGRAL ROTARY VALVE
OHP 23
CARA KERJA KETIKA JALAN LURUS KE DEPAN (NETRAL)
OHP 24
Fluida dipompa keluar dari oil pump dialirkan ke rotor lewat intake port, annular groove pada sleeve dan port "P", celah-celah "t" antara alur-alur pada sleeve chambers "C1" dan "C2" di dalam cylinder melalui saluran "a" dan "b" pada sleeve.
41
KETIKA STEERING WHEEL DIPUTAR KE KANAN
OHP 25
Ketika steering wheel diputar ke kanan, torsion bar terpelintir dan menyebabkan rotor berputar ke kanan melawan sleeve karena worm shaft mendapat tahanan dari roda yang bergesekan dengan jalan. Ketika rotor berputar, celah menghubungkan pompa dengan chamber "C2" mengurangi dan mencegah fluida mengalir ke outlet port. Akibatnya fluida mengalir lewat alur "b" Ö chamber "C1" di dalam cylinder dan menyebabkan penambahan tekanan fluida di dalam chamber. Karena tekanan fluida bertambah, piston menerima gaya dorong ke arah panah (kanan) dan gaya diteruskan ke sector shaft. Karena piston bergerak, fluida ditekan ke luar dari chamber "C2" ke alur-alur pada rotor lewat port "a" dan selanjutnya ke reservoir melalui port "T", celah antara rotor dan stab shaft dan outlet port. Ketika steering wheel dilepas, torsion bar kembali ke posisi semula bersamaan dengan kembalinya piston karena ada aksi dari torsion bar dan menyebabkan sleeve berputar ke kiri, sehingga sleeve dan rotor kembali ke posisi netral. Karena tekanan fluida di dalam chamber C1 dan C2 pada cylinder seimbang, steering wheel kembali ke posisi lurus Untuk steering wheel diputar ke kiri cara kerjanya adalah sama dengan belok kanan tetapi gerakan katup, torsion bar dan power piston kebalikannya.
42
OPERASI MANUAL
OHP 26
Apabila tidak ada tekanan hydraulic yang dikirimkan ke power steering karena mesin dimatikan atau ada masalah pada oil pump atau kerusakan pada hydraulic circuit, stopper terjadi antara bagian tonjolan worm shaft dan alur pada stab shaft seperti pada gambar, dan manual steering dapat difungsikan dengan mendorong secara langsung. Stering shaft Ö stab shaft Ö worm shaft
43
TROUBLESHOOTING 1. KEMUDI KERAS, RODA KEMUDI SUSAH KEMBALI
44
45
2. KEMUDI GOYANG DAN BERGETAR
46
47
3. KEMUDI TERTARIK KE SATU SISI ATAU KE SISI LAINNYA
48
4. KEMUDI GOYANG (GERAK BEBAS ATAU KEKENDORAN YANG BERLEBIHAN)
49
50
5. PERLU TENAGA EKSTRA PADA WAKTU MEMUTAR RODA KEMUDI DENGAN CEPAT KE SATU SISI ATAU SISI LAINNYA (HANYA POWER STEERING)
6. RODA KEMUDI MENYENTAK ATAU MELONCAT PADA WAKTU MEMARKIR KENDARAAN (HANYA POWER STEERING)
51
7. GONCANGAN JALAN BERLEBIHAN
52
8 . BUNYI T I D A K N O R M A L
BUNYI GEMERETAK ATAU KETUKAN DI DALAM GIGI KEMUDI
53
9. POMPA OLI BERISIK
54
SERVICE TRAINING
Chassis • Suspension system • Wheel Alignment & Ban
Pub. No: ISZ-TM/CH- INT-1
DAFTAR ISI SISTEM SUSPENSI
Halaman
URAIAN ………………………………………………………………………………………………………………….. OSKILASI DAN KENIKMATAN BERKENDARA 1. OSKILASI SPRUNG WEIGHT …………………………………………………………………………………….. 2. OSKILASI UNSPRUNG WEIGHT....... …………………………………………………………………………….
1 2 3
TIPE SUSPENSI DAN KARAKTERISTIK 1. SUSPENSI RIGID AXLE.……………………………………………………………………………………………. 5 2. SUSPENSI INDEPENDENT.……………………………………………………………………………………….. 9
PEGAS – PEGAS
1. GETARAN ……………………………………………………………………………………………………………… 10 2. VIBRASI DAN KENYAMANAN BERKENDARA ………………………………………………………………….. 11
TIPE PEGAS
1. LEAF SPRING.…………………………………………………………………………………………………………. 12
2. COIL SPRING .………………………………………………………………………………………………………… 17 3. TORSION BAR SPRING .……………………………………………………………………………………….. 18 4. RUBBER SPRING……………………………………………………………………………………………………. 19 5. AIR SPRING………………………………………………………………………………………………………….. 19
SUSPENSI UDARA.…………………………………………………………………………….
20
SHOCK ABSORBER URAIAN….…………………………………………………………………………………………………………………. 22 KONSTRUKSI DAN CARA KERJA
1. TIPE MONO TUBE . ………………………………………………………………………………………….. 24 2. TIPE TWIN TUBE .. …………………………………………………………………………………………….. 25 3. TIPE GAS BERTEKANAN RENDAH...................................................................................................... 26
WHEEL ALIGNMENT & BAN WHEEL ALIGNMENT URAIAN… .………………………………………………………………………………………………………………… 1. CAMBER ….……………………………………………………………………………………………………………. 2. CASTER DAN CASTER TRAIL
.………………………………………………………………………………….
3. STEERING AXIS INCLINATION .………………………………………………………………………………….. 4. TIPE SUSPENSI DAN STEERIN.G AXIS … ………………………………………………………………………. 5. PERANAN STEERING AXIS INCLINATION. ……………………………………………………………………. 6.TOE ANGLE (TOE IN DAN TOE OUT)
...………….………………………………………………….
7. TURNING RADIUS (SUDUT RODA DAN SUDUT BELOK) ….………………………………………………….
27 27 29 32 32 33 35 36
DAFTAR ISI
Halaman
BAN KEMAMPUAN BAN 1. 2.
ROLLING RESISTANCE BAN
…………………………………………………………………………………………. 38 PEMBANGKITAN PANAS OLEH BAN ……………………………………………………………………………….. 41
3. KEMAMPUAN BAN DALAM PENGEREMAN 4.
SUARA PATTERN (PATTERN NOISE)
5.
STANDING WAVE
6.
HYDROPLANING (AQUAPLANING)
7.
KEMAMPUAN MEMBELOK
……………………………………………………………………….. 42 …………………………………………………………………………….. 43
…………………………………………………………………………………………………….
43
………………………………………………………………………………… 33 ……………………………………………………………………………………………. 45
KEAUSAN BAN 1. TEKANAN BAN .............................................................................................................................. 46 2. BEBAN ....... ................................................................................................................................... 46 3. KECEPATAN KENDARAAN
......................................................................................................... 47
KESERAGAMAN BAN 1. WHEEL BALANCE 2.KESERAGAMAN
…………………………………………………………………………………………… 47 …………………………………………………………………………………………… 51
TROUBLE SHOOTING BAN
……………………………………………………………….. 53
SISTEM SUSPENSI URAIAN Saat mengemudi, kejutan minor dari permukaan jalan dapat diserap oleh ban tetapi saat kecepatan bertambah, bahkan ketidak-rataan minor dari permukaan jalan dapat menghasilkan kejutan keras yang tidak dapat diserap hanya oleh ban. Dan untuk memperbaiki kualitas pengendaraan sehingga melindungi beban pada kendaraan dari kerusakan, alat peredam dipasang diantara roda dan frame, dan sistem yang menghubungkan komponen di bawah chassis dengan frame (body) melalui alat peredaman disebut dengan "sistem suspensi". Sistem suspensi terdiri dari spring, shock absorber, buffer rubber, stabilizer, torque rod, link, dan lain-lain.
FUNGSI DASAR DARI SISTEM SUSPENSI 1. Untuk menopang body kendaraan dengan pegas untuk menyerap kejutan dan getaran dari permukaan jalan untuk melindungi body kendaraan, pengemudi, penumpang, beban, juga menghilangkan vibrasi dengan damper untuk memperbaiki stabilitas pengendaraan. 2. Untuk menopang wheel link, memberikan kekakuan yang cukup dalam gaya dan arah untuk memastikan perpindahan yang positif dari traksi, tenaga pengereman, beban dalam gaya dan arah ke atau dari body kendaraan, sehingga memungkinkan pengendaraan dalam segala kondisi.
OSKILASI DAN KENIKMATAN BERKENDARA 1. SPRUNG WEIGHT DAN UNSPRUNG WEIGHT
Saat berkendara, unsprung load (m1) langsung terkena kejutan dari jalan, dan energi oskilasi diteruskan, melalui sprung load (m) ke body member dan menyebabkan body kendaraan beroskilasi. Kecepatan oskilasi akan menurun dengan pengurangan unsprung load (m1). Sehingga dapat dicatat bahwa pengaruh dari beban kejut pada sprung load (m) akan turun dengan pengurangan unsprung load (m1).
OHP 27
1
2. OSKILASI SPRUNG WEIGHT
OHP 28
FLATTERING Fenomena ini terjadi saat gaya pada pegas suspensi depan dan belakang dan beban pada kendaraan seimbang untuk menghasilkan kondisi tertentu. Akan tetapi, tipe masalah seperti ini sangat jarang terjadi karena kurangnya factor yang bekerja bersama untuk menghasilkan kondisi spesifik.
OHP 29
PITCHING Gerakan seperti gergaji dengan pusat vibrasi terkonsentrasi pada titik antara roda depan dan belakang.
OHP 29
2
YAWING Istilah "Yawing" berarti gerakan berguncang yang terjadi di sekeliling sumbu vertikal.
OHP 29
ROLLING Kondisi dimana body kendaraan berputar karena efek dari gaya sentrifugal yang dihasilkan saat berbelok atau oleh beban kejut disebut dengan "Rolling".
OHP 29
3. OSKILASI UNSPRUNG WEIGHT
OHP 30
3
HOPPING Hopping adalah gerakan ke atas ke bawah roda-roda yang biasanya terjadi pada jalan bergelombang pada kecepatan sedang dan tinggi.
OHP 31
TRAMPING Tramping adalah gerakan oskilasi turun-naik pada arah yang berlawanan pada roda kiri dan kanan. Tramping mudah terjadi pada suspensi tipe rigid.
OHP 31
WIND UP Wind up adalah gejala dimana pegas daun melintir di sekeliling poros yang disebabkan moment penggerak kendaraan.
OHP 31
4
TIPE SUSPENSI DAN KARAKTERISTIK 1. SUSPENSI RIGID AXLE Tipe suspensi ini paling banyak digunakan untuk menopang rear axle. Semua kendaraan Isuzu kecuali PR series, menggunakan rigid axle suspension pada bagian belakangnya.
OHP 32
OHP 32
Tipe parallel leaf spring adalah ciri-ciri dari tipe rigid axle, dan axle yang menopang roda-roda pada bagian ujungnya dikencangkan ke leaf spring assembly yang terpasang parallel dalam arah melintang. Karakteristik suspensi tipe rigid adalah sebagai berikut : 1. Konstruksi sederhana dan kuat dan biaya produksi rendah karena leaf spring assembly digunakan untuk menempatkan axle. 2. Mudah untuk mendapatkan karakteristik pemegasan non-linear dengan menggunakan helper spring, dan lain-lain. 3. Sulit untuk menggunakan pegas dengan konstanta yang lebih rendah karena leaf spring assembly digunakan untuk menempatkan axle. Pada tipe ini, getaran seperti judder mungkin terjadi dikarenakan oleh gesekan antara spring leave, sehingga mempengaruhi kualitas pengendaraan. 4. Suara mendecit dan aksi wind-up dan getaran mungkin terjadi karena variasi dalam torsi penggerak dan gaya pengereman. Axle akan terlepas jika leaf spring patah
5
CARA MENGONTROL WIND-UP Karena aksi wind-up yang terjadi untuk menghasilkan kecenderungan dari leaf spring assemblies berayun di sekeliling axle karena variasi dalam torsi penggerak sehingga mempengaruhi kualitas berkendara, cara berikut digunakan umumnya pada mobil penumpang: 1. Penggunaan unsymmetrical leaf spring. 2. Penggunaan torque rod. 3. Bias mounting dari shock absorber 1. UNSYMETRICAL LEAF SPRING Pengaturan ini umumnya digunakan untuk sistem suspensi belakang dari mobil penumpang dan light-duty truck. Untuk mengontrol wind-up dan menukik saat pengereman, kekakuan spring bagian depan dari axle dinaikkan.
OHP 33
2. Torque rod Rod digunakan untuk mencegah terpuntirnya axle case saat akselerasi atau pengereman.
OHP 33
3. Bias mounting dari shock absorber Pada pengaturan ini, shock absorber dipasang pada posisi terpisah dari pusat wind-up.
OHP 33
6
TRUNNION TYPE
OHP 34
Pada sistem suspensi tipe trunnion, trunnion shaft bracket dibaut ke frame member, dan trunnion shaft, ditopang pada satu ujung dari bracket, menopang spring seat dan spring. Spring assembly bergerak meluncur dengan gerakan dari roda seperti ditopang pada setiap ujung dari rear axle case. OHP 34
Saat berkendara di atas jalan yang tidak rata, spring seat dibawa ke dalam gerakan pivotal disekitar trunnion shaft dan torque rod yang juga menggerakkan link, menaikkan kontak tie ke jalan. Keuntungan ini membuat suspensi tipe trunnion sangat cocok untuk dump truck dan kendaraan heavy-duty lainnya yang biasa beroperasi pada jalan rusak dalam kondisi yang parah.
OHP 34
Keuntungan: 1. Perbedaan traksi antara maju dan mundur diminimalkan. 2. Stabilitas berkendara pada jalan rusak sangat baik. 3. Aksi rem parkir pada tanjakan dan turunan sama baiknya. 4. Kemungkinan terjadi hopping kecil saat direm. 5. Titik pelumasan sedikit. 6. Ruang yang digunakan untuk suspensi tipe ini lebih sedikit jika dibandingkan dengan suspensi tipe balance arm.
7
Kerugian: 1. Penopangan satu titik mempengaruhi kekuatan frame member. 2. Cukup berat. Sistem suspensi tipe trunnion terdiri dari dua tipe; tipe dengan trunnion shaft diposisikan antara tandem rear axle dan tipe dengan trunnion shaft offset terhadap pusat antara tandem axle. Pada model dengan tandem drive rear axle, pusat dari trunnion shaft bertemu dengan pusat antara rear axle dan distribusi dari beban di atas rear axle mendekati 1 banding 1. Pada tandem rear axle model dengan single drive axle, pusat dari trunnion shaft offset ke depan dari pusat antara rear axle dan distribusi beban kira-kira 2 banding 1, sehingga beban yang lebih berat ditopang oleh drive axle. BALANCE ARM TYPE
OHP 35
Sistem suspensi tipe balance arm sangat cocok untuk truk pengangkut barang jarak jauh. Distribusi dari beban di atas rear axle ditentukan dengan panjang dari balance arm. Sistem suspensi tipe balance arm terdiri dari tandem rear axle yang secara independen ditopang oleh leaf spring. Setiap leaf spring assembly dihubungkan pada ujung belakang balance arm melalui shackle. Balance arm untuk rear dan front axle dihubungkan satu sama lain melalui tension rod, sehingga sistem suspensi untuk axle belakang bagian depan dan bagian belakang masuk mengunci. Model dengan sistem suspensi tipe balance arm efisien dalam bergerak maju karena beban yang lebih besar bekerja pada drive axle saat maju. Suspensi tipe ini memberikan pengendaraan yang empuk dan menghilangkan kebutuhan untuk konstruksi frame karena three-point support.
8
Keuntungan: 1. Efisien saat bergerak maju karena beban yang lebih besar bekerja pada drive axle dalam gerakan maju untuk traksi yang lebih besar. 2. Leaf spring belakang yang lebih empuk dapat digunakan untuk memperbaiki kualitas berkendara. 3. Three-point support meminimalkan efek pada frame member. 4. Menyediakan gaya rem parkir yang lebih besar saat menanjak. 5. Lebih ringan.
6 x 2 Forward drive type
6 x 2 Rearward drive type
Kerugian: 1. Ruang yang dibutuhkan untuk sistem suspensi ini lebih besar. 2. Saat mundur kurang efisien karena reduksi beban pada drive axle (pada model 6 x 2).
6 x 4 Tandem drive type OHP 35
2. SUSPENSI INDEPENDENT SUSPENSI INDEPENDENT TYPE
OHP 36
Karakteristik suspensi independent adalah sebagai berikut : 1. Unsprung weight yang lebih rendah menghasilkan kontak roda dengan jalan yang lebih baik, memperbaiki stabilitas pengemudian. 2. Dengan absennya axle yang menghubungkan roda-roda pada setiap sisi, posisi mesin dan lantai dapat diperendah. Pengaturan ini juga menaikkan ruang penumpang dan bagasi. 3. Kemungkinan terjadi shimmy pada roda depan kecil. 4. Rumit dalam desain dan mahal. 5. Penyetelan wheel alignment dipengaruhi oleh gerakan vertikal dari roda-roda, sehingga mempengaruhi umur ban.
9
PEGAS – PEGAS KARAKTERISTIK 1. GETARAN Jika beban kejut bekerja pada pegas yang membawa benda seperti terlihat pada gambar, itu akan menyebabkan pegas bergetar. Oskilasi akan terus melemah sampai berhenti. KONDISI GETARAN
OHP 37
1. Energi benturan menyebabkan pegas mengerut, sehingga menyerap energi. 2. Saat pelepasan beban benturan, pegas kembali sambil menghilangkan energi yang diserap, mengakibatkan benda bergerak. Ini berarti bahwa energi yang dihilangkan diubah menjadi gerakan dari benda. 3. Benda terus bergerak selama energi masih ada, menyebabkan pegas melebihi panjang aslinya, untuk menyerap energi. 4. pegas cenderung untuk kembali ke kondisi normal, menyebabkan benda bergerak kembali. Kemudian, pegas dan benda bergerak turun naik memindahkan energi, sehingga gerakan berlanjut.
FREE VIBRATION (GETARAN BEBAS)
OHP 37
Jika body tidak dilengkapi dengan tahanan seperti tahanan udara, tahanan gesek, dan lain-lain, body akan terus bergetar sekali saja ia bergetar. Kondisi getaran yang tidak disebabkan oleh gaya dari luar disebut "getaran bebas". Body memiliki getaran dasar yang disebut "natural frequency". Jika pada body terdapat getaran bebas, ia secara bertahap menghilangkan amplitudo karena tahanan udara, tahanan internal, dan lain-lain, dan akhirnya berhenti. Getaran seperti ini disebut "damped vibration".
OHP 37
10
FORCED VIBRATION Getaran yang disebabkan oleh gaya dari luar disebut "forced vibration" dimana gaya dari luar itu disebut "vibrating force" atau "exciting force". Getaran bebas terdiri dari gerakan harmonik sederhana yang berubah, melalui kerja dari exciting force, ke getaran campuran kombinasi dari free vibration dan forced vibration.
RESONANSI Jika frekuensi dari forced vibration bertemu dengan natural frequency dari benda yang bergetar, amplitudo dari frekuensi diperbesar. Fenomena ini disebut dengan "resonansi". Sebagai contoh, jika gaya yang berhubungan dengan natural frequency dari gerakan diberikan, ini menyebabkan amplitudo dari gerakan naik. Titik dimana resonansi terlihat disebut dengan "titik resonansi ". Amplitudo menjaga nilai puncak pada titik resonansi dan menurun tajam saat menjauh dari titik resonansi.
2. VIBRASI DAN KENYAMANAN BERKENDARA Pada umumnya, mobil penumpang dirancang memiliki natural frequency dari 1-2. Kenyamanan berkendara dari mobil dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti terlihat dalam nilai di bawah ini. 1. 2. 3. 4.
Gataran dari frame dan body Tipe dan level dari suara Temperatur dan kelembaban internal Keterangan dari ruang
11
TIPE PEGAS 1. LEAF SPRING KONSTRUKSI
Leaf spring paling umum digunakan pada axle depan dan belakang dari rigid axle type suspension. Umumnya, mereka adalah semi-elliptical spring seperti terlihat pada gambar. Leaf spring terdiri dari leaf spring utama dengan ujung membulat untuk menghasilkan mata pegas dimana sejumlah leaf spring dengan panjang berbeda ditempatkan dan dikunci pada posisinya dengan center bolt dan beberapa spring clip. Beberapa leaf spring tidak memakai center bolt tetapi memakai paku keling pada bagian tengahnya. KEUNTUNGAN 1. Saat leaf spring beroskilasi, gesekan antara pegas, berfungsi sebagai gaya peredam (damping force), menghasilkan aksi pemegasan yang sangat baik. 2. Leaf spring adalah komponen dari body kendaraan, konstruksi dapat disederhanakan saat sistem suspensi tipe leaf spring digunakan. 3. Bahkan saat salah satu dari leaf spring patah, spring assembly dapat diperbaiki hanya dengan mengganti pegas yang patah. 4. Leaf spring memiliki kekakuan yang baik terhadap gaya samping dan dibuat untuk membawa torsi penggerak dan gaya pengereman. Meskipun leaf spring tidak dapat melebihi tipe lain dalam beberapa aspek seperti berat, dan lainlain. Mereka sering digunakan karena kemampuannya.
12
NAMA KOMPONEN PADA LEAF SPRING ASSEMBLY
OHP 38
Nama komponen pada leaf spring assembly terlihat pada gambar. Leaf spring dengan bengkokan bertingkat digunakan untuk menghilangkan celah antara pegas. Karena tidak ada celah, tahanan gesek antara leaf spring naik untuk menghasilkan peredaman efektif. Akan tetapi, keuntungan ini dimbangi dengan kenaikan tekanan kontak pada ujung dari pegas yang mencegah aksi pergeseran yang lembut, menyebabkan merosotnya efek dari pematian kejutan.
LEAF SPRING TIPE KONVENSIONAL Gambar memperlihatkan leaf spring yang umum digunakan untuk mobil penumpang, truk dan bus. Pegas ini memiliki beban linear terhadap karakteristik defleksi. Dipakai pada Isuzu model: Depan kendaraan lightduty. KA, TLD, NKR.
OHP 38
LEAF SPRING TIPE PROGRESIF Tipe ini umumnya digunakan untuk light-duty truck dan utility van dimana suara yang dihasilkan oleh pegas saat bergesekan dengan helper tidak disukai. Progressive type leaf spring assembly dirancang sehingga saat defleksi dari main spring naik dengan beban, helper spring bekerja secara bertahap untuk membantu aksi pemegasan dari pegas utama. Progressive type leaf spring memberikan karakteristik pemegasan yang muncul seperti busur yang terhubung pada ujungnya dengan garis lurus seprti pada gambar. Dipakai pada Isuzu model: UBS rr, WFR rr, KB rr PAD rr.
OHP 39
13
MAIN DAN SUB SPRING Pada truk dan bus, beban pada roda belakang bervariasi sekali tergantung pada kondisi pembebanan dan pengesetan kekuatan dari spring pada dasar dari kondisi pembebanan akan menyebabkan pengendaraan yang keras. Oleh karena itu, heavy-duty truck dan bus yang menggunakan pegas tipe ini untuk suspensinya. Saat beban kendaraan kecil, peredaman tergantung pada main spring tetapi saat beban bertambah, sub spring ikut bekerja dalam beberapa tahap untuk membantu aksi pemegasan. Pegas ini, bekerja bersama untuk menghasilkan karakteristik seperti terlihat pada gambar. Dipakai pada Isuzu model: TLD, N*R, F*R. OHP 39
TAPER LEAF SPRING Seperti namanya, taper leaf spring meruncing pada ujungnya sehingga mengurangi berat. Taper leaf spring (1) umumnya digunakan untuk mobil penumpang sedangkan spring (2) untuk trailer, dan lain-lain.
SPRING EYE Dipasang melalui spring eye adalah shackle pin yang menghubungkan spring dengan chassis. Seperti terlihat pada gambar. Beberapa leaf spring dirancang sehingga ujung dari pegas kedua ikut dibengkokkan bersama main leaf spring untuk memperbaiki kekuatan mekanis. Beberapa tipe dari leaf spring dipasang dengan rebound spring.
14
DESAIN DARI SHACKLE Seperti terlihat pada gambar, shackle digunakan pada satu ujung dari dari leaf spring untuk mengkompensasi variasi panjang dari pegas karena defleksi. tension shackle memiliki keuntungan mendapatkan tinggi kendaraan yang lebih rendah juga mempermudah pembongkaran dan pemasangan leaf spring. Satu tipe dari leaf spring tidak dilengkapi dengan shackle dan spring eye dan terpasang rata ke frame sehingga dapat bergerak maju mundur dalam bracket
SPRING BUSHING Bus, medium dan heavy-duty truck umumnya menggunakan bronze phosphate bushing dengan metal backing. Pada mobil penumpang dan light-duty truck, rubber bushing umumnya digunakan untuk mencegah getaran juga menghilangkan kebutuhan akan pelumasan. Dipakai pada Isuzu model: Metal bushing - Bus and truck yang lebih berat dari KA series Rubber bushing - KB, UBS, PA SPRING CLIP Spring clip digunakan untuk mencegah pergeseran dari pegas (untuk mencegah gerakan ke samping) dan untuk memegangnya, sehingga berat axle dapat ditopang oleh kombinasi pegas.
15
KARAKTERISTIK PEGAS Leaf spring memanfaatkan fleksibilitas plat baja untuk menyerap kejutan dari jalan. Makin panjang pegas, makin kecil konstanta pegas untuk memperbaiki kualitas pengendaraan. Menaikkan konstanta pegas akan memungkinkan pegas untuk menopang beban yang lebih besar. Leaf spring yang meneruskan torsi penggerak dan torsi pengereman harus memiliki karakteristik yang cukup kaku untuk melawan regangan sisi. Mobil penumpang menggunakan leaf spring yang jumlahnya sedikit tetapi panjang sedangkan truck dipasang dengan leaf spring dengan jumlah spring leave yang banyak. KEUNTUNGAN 1. Konstruksi sederhana KERUGIAN 1. Berat 2. Tidak menyerap getaran yang memiliki frekuensi tinggi
16
2. COIL SPRING
OHP 40
Coil spring terdiri dari kawat baja yang digulung memutar sehingga berbentuk coil dan gaya melawan tegangan torsional digunakan untuk menghasilkan aksi pemegasan. Tidak adanya gesekan ditambah dengan penyerapan energi yang tinggi terhadap rasio berat, coil spring digunakan sebagai chassis spring untuk mobil penumpang dan sekarang ini, suspensi belakang dengan coil spring banyak digunakan. Sistem suspensi depan dengan coil type spring mulai banyak digunakan untuk light-duty truck. Conventional coil spring memiliki karakteristik pemegasan yang linear yang dapat dikontrol melalui adopsi dari variable pitch type atau variable diameter type spring.
KONSTRUKSI Coil spring terbuat dari kawat baja yang digulung berbentuk coil. Elastisitasnya terhadap tegangan torsional digunakan untuk mendapatkan efek pemegasan. Pada coil spring hampir tidak terdapat tahanan dan kapasitas untuk menyerap energi benturan sangatlah baik untuk beratnya, paling banyak digunakan dalam sistem suspensi independent sebagai chassis spring. KARAKTERISTIK PEGAS Coil spring tidak dapat dibuat untuk meneruskan tenaga penggerak dan untuk menyerap side thrust sama seperti pada leaf spring karena tidak terdapat tahanan terhadap side thrust meskipun sangat baik aksi pemegasannya dalam arah vertikal. KEUNTUNGAN 1. Pegas dapat dibuat ringan 2. Membantu menjaga kualitas berkendara yang lebih baik dan dapat menyerap getaran yang memiliki frekuensi tinggi KERUGIAN 1. Membuat konstruksi dari suspensi rumit
17
3. TORSION BAR SPRING KONSTRUKSI
OHP 40
Gambar di samping menunjukkan contoh pemakaian torsion bar spring pada "Wishbone type" independent suspension. Torsion bar spring terbuat dari special spring steel. Karena torsion bar spring dipegang pada posisinya dengan satu ujungnya tidak bergerak ke frame (atau body) dan ujung lainnya dihubungkan dengan lower link arm, gerakan vertikal dari roda diteruskan ke arm sehingga menyebabkan torsion bar spring bekerja. Memperhatikan komponen dari coil spring akan memperlihatkan bahwa coil spring bekerja dengan cara yang sama seperti torsion bar untuk menghasilkan efek pemegasan.
KARAKTERISTIK PEGAS Elastisitas dari pegas bervariasi tergantung dari panjang, bentuk dari bagian potongan dan ukuran dari bar karena elastisitas torsional dari steel bar digunakan untuk mendapatkan aksi pemegasan. Karena durabilitas dari torsion bar dipengaruhi oleh permukaannya, permukaan dari torsion bar secara hati-hati dipoles dan dierkeras dengan shot-peening atau presetting. Suspensi independent yang menggunakan coil spring memiliki berat unspringing yang kecil untuk menghasilkan kualitas pengendaraan yang baik dan konstruksinya sederhana. OHP 40
KEUNTUNGAN 1. Paling ringan dibanding semua pegas yang digunakan pada kendaraan 2. Suspensi dapat dibuat sederhana saat coil spring digunakan. 3. Secara efektif menyerap getaran dengan frekuensi yang tinggi. KEKURANGAN 1. Produktifitasnya tidak efisien.
18
4. RUBBER SPRING
OHP 40
Rubber spring umumnya digunakan untuk main spring dari sistem suspensi atau sebagai helper spring dalam kombinasi dengan metal spring untuk menghasilkan aksi pemegasan fleksibel. Tidak hanya berfungsi untuk menghasilkan aksi pemegasan melalui kompresi, penguluran, pemuntiran, dan lain-lain. rubber spring dengan desain dan konstruksi yang berbeda-beda telah dikembangkan untuk memanfaatkan fleksibilitasnya sebaik mungkin. Rubber spring lebih berguna untuk menghilangkan bunyi dan getaran karena gesekan internalnya menghasilkan efek peredaman yang sangat baik. Dipakai pada Isuzu model - N Series dari model KA dan TLD Rubber spring umumnya digunakan pada mobil penumpang ringan. Rubber spring terbuat dari hollow cylinder dan kadang digunakan sebagai helper spring.
5. AIR SPRING KONSTRUKSI
OHP 41
Seperti terlihat pada gambar, air spring terdiri dari kantong karet fleksibel yang disebut "bellow" dan air chamber dengan levelling valve yang berfungsi untuk menjaga kapasitas air chamber tetap konstan. KARAKTERISTIK PEGAS Memanfaatkan compressibility dari udara untuk mendapatkan efek pemegasan, konstanta pegas bervariasi tergantung pada variasi beban. Spring tidak memiliki tahanan terhadap side thrust. KEUNTUNGAN 1. Tinggi kendaraan dapat dijaga pada level konstan 2. Kualitas berkendara yang sangat baik dipastikan tanpa memperhatikan kondisi beban. KERUGIAN Konstruksi sistem suspensi rumit. 19
SUSPENSI UDARA PENGENALAN Suspensi udara memanfaatkan compressibility dari udara untuk mendapatkan efek pemegasan dan ban termasuk pegas udara juga. KERUGIAN BERHUBUNGAN DENGAN PEGAS METAL 1. Untuk memperbaiki kualitas berkendara, fleksibilitas dari pegas harus dinaikkan. Kenaikan dalam fleksibilitas dari pegas akan menghasilkan kenaikan defleksi yang mana memperpendek umur dari pegas. 2. Karena pegas metal mempertahankan konstanta pegas pada nilai yang sama, natural frequency dari pegas bervariasi dengan variasi beban menyebabkan kualitas berkendara untuk berubah. 3. Tinggi kendaraan bervariasi dengan variasi beban. 4. Pada leaf spring, aksi pemegasan ditemani dengan getaran dan bunyi yang tidak diinginkan hasil dari gesekan. KEUNTUNGAN PEGAS PNEUMATIC Melalui penggunaan pegas pneumatic, kualitas berkendara dapat diperbaiki karena soft spring dapat menahan beban berat. Kualitas berkendara tertentu dapat dipertahankan tanpa dipengaruhi oleh variasi beban karena natural frequency dari pegas tetap hampir tidak berubah dan tinggi kendaraan dipertahankan pada level tertentu meskipun terjadi variasi beban. Kejutan dari jalan dapat secara efektif diserap dan resonansinya diminimalkan karena karakteristik pegas dapat diset ke kurva non-linear yang memenuhi syarat. Pegas dapat dilengkapi dengan efek peredaman tambahan (Air throttle valve dapat digunakan untuk menghasilkan efek peredaman tambahan). Seperti terlihat pada gambar, terdiri dari kantong karet fleksibel yang disebut "bellow" dan air chamber dengan levelling valve yang berfungsi untuk menjaga kapasitas dari air chamber tetap konstan. KONSTRUKSI Tidak seperti pada coil spring, pneumatic spring tidak dilengkapi dengan tahanan yang cukup terhadap side thrust dan karenanya, radius rod atau lateral rod harus digunakan untuk untuk pelengkap transmisi dari tenaga penggerak dan penyerapan side thrust. FRONT AXLE
OHP 42
Suspensi udara depan adalah pararel link type yang menggunakan upper dan lower radius rod untuk menyerap gaya longitudinal yang bekerja pada arah putar dan lateral rod untuk menopang side thrust. Untuk menghilangkan kebutuhan akan pelumasan, setiap rod end dilengkapi dengan cone type inner tube ke dalam dimana rubber bushing dengan nylon segment dirakit. Fleksibilitas dari rubber bushing digunakan untuk mengisolasi body mobil dari oskilasi frekuensi tinggi, juga menyerap thrust yang bekerja dalam arah melintang axle dan dalam arah memutar. 20
REAR AXLE Sama dengan axle depan dalam konstruksinya, axle belakang bergantung pada full-floating parallel link type suspension yang menggabungkan sepasang Vtype radius rod dalam bagian atas dan dua radius rod dalam bagian bawah. Radius rod ini bekerja bersama untuk menopang suspensi terhadap gaya yang bekerja dalam arah memutar dari roda dan menyamping.
OHP 42
Upper radius rod diperpanjang dari upper bracket pada rear axle cover dikencangkan ke permukaan luar dari frame untuk membentuk huruf "U".
LEVELLING VALVE
OHP 42
Levelling valve digunakan untuk menjaga tinggi kendaraan tidak berubah tanpa dipengaruhi oleh variasi dalam jumlah penumpang. Dirancang secara otomatis menyetel tekanan internal berdasarkan variasi beban. Pertimbangan telah diberikan pada rancangan dari levelling valve sehingga tidak memberi respon kepada kejutan jalan yang mungkin diteruskan saat kendaraan menemui jalan yang tidak rata. Leveling valve terdiri dari: 1. Pneumatic chamber yang menggabungkan feed valve, discharge valve dan check valve. 2. Mekanisme dengan damper spring yang menggerakkan feed valve. 3. Hydraulic damper yang menghasilkan efek peredaman. 4. Height adjuster yang mengontrol tinggi kendaraan.
21
SIRKUIT UDARA TERKOMPRESI
OHP 43
Udara yang dikompresi oleh compressor yang digerakkan secara langsung oleh mesin masuk ke dalam air tank melalui check valve, safety valve digunakan untuk membebaskan kelebihan udara saat tekanan internal dalam air tank melebihi nilai yang ditentukan. Udara dari main tank diteruskan melalui levelling valve pada bagian depan dan dua levelling valve pada bagian belakang masuk ke dalam air chamber depan dan belakang yang berhubungan dengan bellow housing.
SHOCK ABSORBER URAIAN
OHP 44
OHP 44
Kendaraan menggunakan pegas antara axle dan body untuk menghilangkan beban kejut yang dihasilkan dari ketidak-rataan permukaan jalan, tetapi aksi pemegasan langsung tidak hanya memperburuk kualitas berkendara tetapi juga dapat menyebabkan kecenderungan wheel bounding, menyebabkan kehilangan kontrol sementara. untuk menghilangkan problem ini dan untuk menghilangkan getaran pada tahap awal, dibutuhkan penggunaan gaya pengontrol eksternal terhadap oskilasi body, dan gaya ini disebut “damping force”. Shock absorber dirancang untuk menyerap energi getaran untuk memperbaiki kualitas berkendara, untuk melindungi beban pada kendaraan dari kerusakan, untuk memperpanjang umur komponen melalui pengurangan dalam tegangan dinamis yang bekerja pada bermacam-macam komponen dari kendaraan juga untuk memperbaiki steerabilty dan stabilitas berkendara melalui bertambahnya kontak jalan. 22
PERFORMANCE Performance dari shock absorber harus ditentukan dengan pertimbangan kepada kecepatan kerja. Jika kecepatan piston "Vm/s" dan damping force "F" kg.
Umumnya, damping force dari shock absorber diset dalam 20kg–650kg. sebagai contoh, shock absorber yang digunakan pada mobil penumpang di Jepang memiliki damping force pada sisi ekspansi 60kg– 150kg dan pada sisi kompresi 20kg–60kg pada kecepatan piston 0,3 m/s.
KARAKTERISTIK Kurva A yang menunjukkan hubungan antara kecepatan piston dan damping force umumnya disebut dengan "performance curve" atau "Damping characteristic curve". damping characteristic dari shock absorber ditentukan menurut performance keseluruhan dari kendaraan dimana shock absorber digunakan. Pengesetan damping force dari shock absorber pada low piston speed (di bawah 0,1 m/s) yang terlalu rendah akan menghasilkan efek peredaman yang lembut tetapi kenyal sedangkan menaikkan damping force dari shock absorber pada kecepatan piston rendah akan memperbaiki stabilitas dari kendaraan pada kecepatan tinggi tetapi keras.
TIPE Shock absorber dapat diklasifikasikan menurut konstruksi dan cara kerjanya sebagai berikut : Klasifikasi menurut cara kerjanya 1. Tipe single action 2. Double action Klasifikasi menurut konstruksi 1. Tipe mono tube 2. Twin tube Klasifikasi menurut medium kerjanya 1. Tipe hydraulis 2. Tipe gas Shock absorber yang banyak digunakan adalah konstruksi mono tube dan twin tube dan cara kerjanya adalah single action dan double action. 23
KONSTRUKSI DAN CARA KERJA 1. TIPE MONO TUBE Single acting type shock absorber Pada shock absorber tipe ini, sedikit sekali atau tidak ada tahanan yang diberikan saat langkah turun karena fluida membuka check valve dan mengalir ke belakang piston. Akan tetapi, saat langkah naik, fluid passage ditutup oleh check valve, sehingga fluida mengalir melalui orifice. Akibatnya, energi kejut dirubah menjadi energi panas oleh tahanan dalam fluida.
OHP 44
PRINSIP KERJA
OHP 44
Jika cairan dipaksa melalui orifice, tekanan dari cairan naik untuk menghasilkan tahanan yang melawan aliran dari cairan. Tahanan terhadap aliran fluida bervariasi sesuai dengan kecepatan aliran fluida jika diameter orifice tetap. Untuk alasan ini, jika axle terkena kejutan, shock absorber dibuat untuk beroperasi pada kecepatan tinggi sehingga menghasilkan tahanan yang tinggi untuk menyerap getaran. Dengan melihat pada gambar, jika piston bergerak turun, cairan dalam shock absorber memaksa check valve untuk membuka sehingga aliran melalui bagian belakang dari piston dan hanya sedikit tahanan yang dihasilkan. Akan tetapi, saat piston bergerak naik, check valve tertutup berhubungan dengan piston, menyebabkan cairan mengalir hanya melalui orifice menyebabkan tahanan menimbulkan panas. Kemudian, energi kejutan dirubah menjadi panas dan dihilangkan.
24
2. TIPE TWIN TUBE Double-acting type shock absorber Pada shock absorber tipe ini, piston bekerja naik turun dalam dua tabung dan saat langkah rebound, fluid passage pada piston dicekik, sehingga fluida dalam ruang di atas piston ditekan untuk menghasilkan gaya peredaman, dan fluida yang volumenya sama dengan rod ditekan ke dalam reservoir dan membuka valve pada bagian bawah dari reservoir, mencari jalan ke dalam tabung. Saat langkah kompresi, valve pada piston terbuka dan fluida mengalir ke dalam piston chamber tanpa tahanan yang berarti. Fluida yang volumenya sama dengan rod ditekan ke dalam tube cenderung mengalir ke dalam reservoir, tetapi salurannya dibatasi oleh valve pada bagian bawah dari reservoir, sehingga fluida dalam tabung ditekan untuk menghasilkan damping force.
TIPE GAS BERTEKANAN RENDAH
OHP 45
OHP 45
25
3. TIPE GAS BERTEKANAN RENDAH Shock absorber tipe gas bertekanan rendah adalah shock absorber tipe twin tube yang sebagian berisi gas bertekanan rendah (10~15 kg/cm2) Tujuannya adalah untuk mencegah timbulnya suara abnormal yang disebabkan oleh adanya ronggarongga (cavitation) dan pencampuran (aeration) juga memungkinkan memperoleh daya serap yang lebih stabil. Konstruksi dan cara kerja shock absorber yang berisi gas bertekanan rendah ini pada dasarnya adalah sama dengan tipe twin tube double action. Shock absorber tipe gas bertekanan rendah ini dilengkapi dengan base valve, sehingga daya redam (dumping force) terjadi selama kendaran melambung ke atas (bounding) dan ke bawah (rebound) oleh piston valve OHP 46
26
WHEEL ALIGNMENT & BAN WHEEL ALIGNMENT URAIAN Untuk memfasilitasi kerja dari kemudi dan untuk mendapatkan stabilitas arah dari mobil saat bergerak, roda-roda depan dipasang pada posisinya dalam hubungan sudut spesial terhadap komponen terkait. Pengaturan ini disebut "front wheel alignment" yang terdiri dari lima elemen sebagai berikut. 1. Camber 2. Caster 3. Steering axis anclination (King pin inclination) 4. Toe angle (toe in atau toe out) 5. Turning radius. Apabila terjadi kesalahan dalam salah satu dari faktor tersebut di atas, dapat mengakibatkan masalah sebagai berikut : 1. Pengemudian sulit 2. Kemudi kurang stabil 3. Pengembalian kemudi stelah belok kurang baik 4. Umur ban pendek Besarnya sudut sudut pada wheel alignment tergantung pada sistem suspensi, sistem pengerak roda dan sistem kemudi yang digunakan pada kendaraan.
1. CAMBER Roda-roda depan pada kendaraan dipasang dengan bagian atasnya miring ke luar atau dalam (ini dapat terlihat jelas bila roda dilihat dari depan). Kemiringan tersebut dinamakan camber dan diukur dalam derajat kemiringan dari garis tegak lurus. Camber positip adalah bila bagian atas roda miring keluar, dan sebaliknya, bila miring ke dalam disebut Camber negatip.
OHP 47
PERANAN CAMBER Pada mobil-mobil terdahulu roda dipasang dengan Camber positip untuk menambah daya tahan axle depan, dan untuk mengusahakan agar permukaan ban menyentuh jalan dengan sudut yang tepat untuk mencegah keausan yang tidak rata pada ban bila bagian tengah jalan lebih tinggi dari bagian pinggirnya.
Pada mobil-mobil modern, suspensi dan axle dibuat lebih kuat dari yang terdahulu dan permukaan jalan dibuat datar, sehingga Camber positif tidak begitu diperlukan. Akibatnya, ban disetel dengan Camber mendekati Nol (dan ada beberapa mobil dengan Camber Nol). Beberapa mobil bahkan dibuat dengan Camber negatip untuk menambah ketahanannya pada waktu membelok tajam.
27
CAMBER POSITIP Peranan Camber positip adalah sebagai berikut : 1. Mengurangi beban vertikal Bila Camber nol, beban pada spindle akan diberikan ke garis pusat ban dan spindle, ditandai dengan F pada gambar. Ini akan mengakibatkan spindle atau steering knucle mudah bengkok. Dengan Camber positip maka beban akan diberikan pada sebelah dalam spindle, yang ditandai dengan F, hal ini mengurangi gaya yang bekerja pada spindle dan steering knucle. 2. Mencegah roda slip OHP 47
Gaya reaktif F, yang sama dengan beban kendaraan, diberikan kepada roda dengan arah tegak lurus terhadap jalan. F dibagi dalam F1, yang tegak lurus dengan sumbu spindle, clan F2, yang sejajar dengan sumbu spindle. F2 mendorong roda ke dalam, membantu mencegah roda slip terhadap spindle. Bearing roda sebelah dalarn dibuat lebih besar dari sebelah luar untuk mendukung beban ini. 3. Mencegah Camber menjadi Negatip karena beban Bila kendaraan dibebani, bagian atas roda cenderung miring ke dalam karena perubahan komponen suspensi dan bushing yang berkaitan. Camber positip juga membantu mencegah hal ini.
OHP 47
4. Mengurangi steering effort (usaha kemudi) Hal ini diterangkan secara lengkap pada bab steering axis inclination.
CAMBER NOL Alasan utama menggunakan Camber nol adalah untuk mencegah keausan ban yang tidak merata. Bila roda dipasang dengan Camber positip, bagian ban sebelah luar akan membelok dengan radius yang Iebih pendek dari pada bagian ban sebelah dalam. Karena kecepatan putar ban sama pada sisi dalam clan luar, ban sebelah luar akan slip dengan tanah sampai yang bagian dalam menyamai, hal ini mengakibatkan keausan ban pada bagian luar akan Iebih cepat. Bila OHP 47
Camber negatip, kejadiannya akan berlawanan, yaitu bagian ban sebelah dalam Iebih cepat aus.
28
CAMBER NEGATIP Bila ban yang mempunyai Camber diberi beban vertikal, maka ban akan cenderung bergerak ke bawah. Tetapi karena tertahan oleh permukaan jalan, maka tread akan berubah bentuk seperti terlihat pada gambar. Pada saat itu elastisitas ban menahan perubahan tersebut dan beraksi pada permukaan jalan dengan arah (A). Sebagai akibat dari reaksi pada arah (A), Ban akan bergulir dengan arah (B). Gaya yang bekerja pada arah (B) disebut "Camber thrust". OHP 48
Camber thrust akan bertambah bila kemiringan ban terhadap permukaan jalan bertambah miring dengan bertambahnya beban. Bila mobil membelok tajam, Camber thrust pada ban setelah luar bekerja mengurangi gaya belok tajam menyebabkan Camber positip semakin besar. Gaya sentrifugal memiringkan kendaraan yang membelok karena kerja pegas suspensi yang akibatnya merubah Camber. Beberapa kendaraan memanfaatkan efek ini dan menambah sedikit Camber negatip untuk pengemudian lurus sehingga pada waktu belok camber positip berkurang, hal ini memperkecil Camber thrust dan mengatasi gaya belok tajam pada belokan tersebut.
OHP 48
2. CASTER DAN CASTER TRAIL Caster adalah kemiringan steering axis ke depan dan ke belakang, Caster diukur dalam derajat dari steering axis dan garis tegak lurus bila dilihat dari samping. Caster disebut positip bila kemiringannya ke arah belakang dari garis tegak lurus, dan negatip bila kemiringannya ke depan. Jarak perpotongan antara garis pusat steering axis dengan tanah, ke pusat persinggungan roda dengan jalan disebut Caster trail.
OHP 49
29
PERANAN CASTER KELURUSAN DAN KESTABILAN DIPENGARUHI OLEH SUDUT CASTER Pada mobil yang mempunyai Caster positip, bila roda dibelokkan ke kiri, spindle kiri akan cenderung menunduk mengarah ke bawah (ini karena spindle cenderung berputar pada steering axis). Akan tetapi karena spindle tidak dapat benar-benar turun ke bawah, dikarenakan terpasang pada roda, dan adanya tekanan dari permukaan jalan, maka steering knuckle kiri akan terdorong naik. Dan ini akan sedikit mengangkat body mobil. Setelah belokan selesai dan roda kemudi dibebaskan, berat body kendaraan akan OHP 49
memaksa steering knuckle kembali turun. Hal ini menyebabkan spindle kembali ke posisi lurusnya semula. Karena kemiringan steering axis mempunyai efek yang sama, pada kendaraan yang sudut Casternya kecil (seperti pada kebanyakan model sekarang), kemiringan steering axis mempunyai peranan menjalankan kendaraan dengan stabil.
PENGEMBALIAN POSISI RODA SETELAH BELOK DIPENGARUHI OLEH CASTER TRAIL Pada umumnya, roda depan mempunyai Caster dan Caster trail. Untuk menyederhanakan penjelasan berikut, kita anggap bahwa Caster mendekati nol. Positive trail berarti bahwa steering axis (a) dari masingmasing roda berada didepan garis pusat persinggungan ban dengan jalan, berarti bahwa roda berjalan di belakang steering axis pada saat kendaraan berjalan maju, sama seperti Caster dari piano atau cady yang berjalan di belakang garis pusat poros ayun Caster. OHP 49
P, P'
: Gaya kemudi.
a, a' 0, 0'
: Steering axis. : Garis pusat persinggungan ban dengan jalan.
F, F' : Gaya reaktif F1, F2 : Gaya gabungan F. F,', F2 : Gaya gabungan F'.
Caster positip juga menyebabkan roda kembali lurus setelah belok, ini terjadi karena hal yang diuraikan di bawah, tetapi singkatnya, pengembalikan ke posisi lurus ini dikarenakan momen yang timbul di sekitar steering axis a dan a' pada saat roda dibelokkan. Pada saat roda dibelokkan ke kiri, gaya kemudi P dan P' bekerja pada titik a dan a', dan rolling resistance ban bekerja pada garis pusat daerah persinggungan antara ban dengan jalan 0 dan 0' seperti gaya reaksi F dan F' terhadap gaya kemudi.
30
Gaya reaksi F dapat dibagi dalam gaya gabungan F, dan F2, dan gaga reaksi F' dibagi dalam gaya gabungan F', dan F'2. Gaya F2 dan F'2 bekerja seperti momen T dan T', cenderung menyebabkan roda berputar searah jarum jam mengitari a dan a'. Momen ini bekerja untuk mengembalikan posisi roda setelah belok.
REFERENSI Gaya dapat dijabarkan dalam tiga komponen: besarnya, arah dan titik aksi (titik dimana gaya bekerja). Seperti dapat dilihat pada diagram gaya di bawah,
A
B
kalau dari titik A ditarik sebuah garis lurus (titik aksi) sesuai
dengan
arah
gaya,
panjang
garis
A-B
menunjukkan besarnya gaya. Arah gaya ditunjukkan dengan tanda panah. Dengan demikian diagram gaya ini menunjukkan kepada kita bahwa gaya dengan besar lima satuan (misalnya 5 kg) bekerja pada titik A dengan arah A - B Bila ada dua gaya yang bekerja pada sebuah titik, hal ini biasanya dinyatakan dengan gaya gabungan yang ketiga, yang merupakan kombinasi dari gaya yang
O
pertama
F2
dan
kedua.
Untuk
mendapatkan
gaya
gabungan yang timbul bila dua gaya F, dan F2 pada titik aksi yang sama (O) dari arah gaya yang berlawanan, tariklah garis sejajar O-F, dan O-F2 pada kedua ujung tanda panah. Garis yang ditarik dari titik O ke titik potong kedua garis sejajar tadi (titik F pada
F1 F
diagram di bawah) menunjukkan arah gaya gabungan F. Besarnya gaya ini seperti diperlihatkan oleh panjangnya garis O-F.
Hubungan ini dapat dipelajari dan dipergunakan untuk memecah satu gaya menjadi dua gaya. Caranya adalah dengan menarik garis sejajar yang berpangkal pada O-F, dengan cara ini kedua garis sejajar tadi (O-F, dan F2) merupakan pecahan gaya yang dibuat dengan dasar gaya F.
31
3. STEERING AXIS INCLINATION Poros
yang menjadi tumpuan
roda pada saat
membelok ke kiri dan ke kanan disebut steering axis. Axis ini diperoleh dengan menarik garis khayal antara bagian atas shock absorber upper support bearing dengan lower suspension arm ball-joint (untuk suspensi type strut). Garis ini miring ke dalam jika dilihat dari bagian depan kendaraan dan ini disebut steering axis inclination atau sudut kingpin. Sudut ini disebut dalam satuan derajat. Jarak "Q" dari pertemuan steering axis dengan tanah ke garis pusat roda dengan tanah disebut offset atau scrub radius.
OHP 50
4. TIPE SUSPENSI DAN STEERING AXIS Tipe Rigid Axle Untuk suspensi tipe Rigid Axle bagian yang disebut kingpin termasuk juga pada masingmasing ujung axle. Kingpin axis sama dengan steering axis pada suspensi lain.
OHP 50
Tipe Double Wishbone Pada suspensi Double Wishbone, garis yang menghubungkan ball-joint atas dengan ball-joint bawah membentuk steering axis.
OHP 50
32
5. PERANAN STEERING AXIS INCLINATION MEMPERKECIL STEERING EFFORT Karena roda berputar ke kiri dan ke kanan dengan steering axis sebagai porosnya dan offset sebagai radius, offset yang besar akan menimbulkan momen yang besar di sekitar steering axis karena rolling resistance ban, sehingga steering effort menjadi besar. Offset ini dapat diperkecil untuk mengurangi steering effort. * Camber = Nol * Steering Axis Inclination = nol
OHP 51
Salah satu dari dua cara di bawah dapat dipakai untuk memperkecil offset : 1. Camber ban dibuat positip. 2. Miringkan steering axis.
OHP 51
33
REFERENSI Momen atau lebih tepat disebut momen gaya adalah kecenderungan gaya untuk membuat objek berputar pada porosnya. Momen T adalah hasil gaya F yang bekerja pada objeknya, kali jarak L, yaitu jarak antara poros putar (a) dengan titik aksi gaya (O). T=Fx L Pada mobil, titik aksi O berada pada spindle, sedangkan poros putar a adalah titik pada sekitar steering knuckle, tempat terpasangnya spindle. Jarak L disebut offset. Dianggap bahwa a konstan, gaya F bekerja pada titik O, momen yang bekerja pada titik a akan semakin kecil sebanding dengan pengurangan jarak L. Hal ini berarti bahwa steering effort dapat diperkecil dengan jalan memperkecil offset. a ; O; F ; L ;
Poros Titik aksi Gaya Offset
MEMPERKECIL DAYA BALIK DAN TARIKAN KE SATU ARAH Bila offset terlalu besar, gaya reaktif yang bekerja pada roda selama pengemudian atau pengereman akan menimbulkan momen di sekitar steering axis yang bersangkutan, menyebabkan roda tertarik ke satu arah dengan gaya reaktifnya yang besar. (Juga keadaan jalan yang terjadi pada roda menyebabkan steering wheel bergetar atau membuat daya balik). Momen ini seimbang dengan ukuran offset. Jika offset mendekati nol, momen yang timbul di sekitar steering axis kecil bila sebuah gaya bekerja pada roda, dan ini menyebabkan steering wheel tidak begitu terpengaruh oleh pengereman atau keadaan jalan. MEMPERBAIKI STABILITAS KELURUSAN Seperti telah dijelaskan di depan (lihat "kelurusan dan kestabilan dipengaruhi oleh sudut Caster" ), steering axis inclination menyebabkan roda-roda secara otomatis kembali lurus setelah selesai belok. REFERENSI Pada mobil dengan mesin di depan, penggerak roda depan, offset biasanya dibuat kecil (nol atau negatip) Untuk mencegah diteruskannya ke steering wheel kejutan dari roda-roda yang terjadi selama pengereman atau karena gangguan lain, dan untuk memperkecil momen yang terjadi disekitar steering axis yang ditimbulkan oleh gaya kemudi pada saat start cepat atau percepatan mendadak.
34
6. TOE ANGLE (TOE IN DAN TOE OUT) Bila bagian depan roda jaraknya lebih pendek dari pada bagian belakang (bila dilihat dari atas), maka ini disebut toe-in dan Bila kebalikannya disebut toe-out. Toe angle dinyatakan dalam satuan jarak (B – A).
OHP 52
PERANAN TOE ANGLE Fungsi utama toe angle adalah untuk mencegah Camber thrust jika pada roda dibuat Camber.
OHP 52
Bila roda depan diberi Camber positip, posisinya akan condong keluar pada bagian atasnya. Hal ini menyebabkan roda cenderung menggelinding keluar pada saat mobil berjalan maju, dan oleh karenanya akan terjadi side-slip yang menyebabkan ban cepat aus. 0leh sebab itu, roda depan dibuat toe-in untuk mencegah terjadinya hal tersebut di atas dengan cara mencegah roda menggelinding keluar karena Camber. Karena pada kendaraan-kendaraan sekarang cambernya dibuat mendekati nol, maka nilai toe angle menjadi lebih kecil (pada beberapa kendaraan toe angle dibuat nol).
REFERENSI * Tipe ban dan toe angle Toe angle untuk ban tipe bias-ply berbeda dengan radial-ply meskipun Cambernya sama. Alasannya adalah, karena tread dan shoulder dari ban tipe bias ply deformasinya lebih besar dari pada radial ply, dan membentuk Camber thrust yang lebih besar. Oleh sebab itu, ban bias-ply diberi toe angle yang lebih besar dari ban radial ply. * Rigiditas suspensi dan toe-angle Selama pengemudian, suspensi memikul gaya dari berbagai arah, yang menyebabkan roda cenderung toeout. Untuk mencegah kejadian ini, maka beberapa kendaraan diberi sedikit toe-in meskipun Cambernya nol.
35
7. TURNING RADIUS (SUDUT RODA DAN SUDUT BELOK)
OHP 53
Kalau roda depan kanan atau kiri dibelokkan dengan derajat yang sama (sudut kemudi roda kiri dan kanan sama), maka keduanya akan membuat turning radius yang sama (r1 = r2), akan tetapi kedua roda akan membelok dengan dua titik pusat yang berbeda (O1 dan O2). Kalau hal tersebut diatas terjadi maka akan terjadi side-slip pada roda, menyebabkan kendaraan tidak dapat membelok dengan halus. Akibatnya, meskipun tekanan udara pada kedua ban sama, dan faktor wheel alignmentnya sudah benar, ban akan mengalami keausan yang tidak merata. Pada kendaraan yang sebenarnya, steering linkage dibuat sedemikian rupa sehingga roda kanan dan kiri dapat mencapai sudut kemudi yang tepat (pada gambar, dimana (α < β) untuk memperoleh sudut belok yang tepat.
OHP 53
Sebagai contoh, pada salah satu tipe sistem steering dimana tie rod ditempatkan di belakang spindle, kalau knuckle arm kiri dan kanan dipasang sejajar dengan garis pusat kendaraan seperti pada gambar di samping, maka sudut kemudi roda kiri dan kanan akan sama (α = β)
36
Akan tetapi bila knuckle arm dimiringkan terhadap garis pusat kendaraan seperti pada gambar di samping, maka sudut kemudi roda kiri dan kanan akan berlainan tergantung pada "L" dari tie rod. Hal ini memungkinkan roda depan kiri dan kanan memperoleh sudut belok yang berbeda, sehingga didapatkan sudut belok yang diinginkan.
OHP 54
37
BAN KEMAMPUAN BAN Ban dirancang untuk dapat memberikan kemampuannya yang optimum sesuai dengan tujuan pemakaiannya, dan ban akan mencapai kemampuannya yang optimum bila penggunaannya sesuai dengan syarat operasinya. Untuk dapat menguasai cara servis ban, perlu dipahami kemampuan umum dari ban yang akan dijelaskan dalam bab-bab berikut: • Rolling resistance ban • Pembangkitan panas oleh ban • Kemampuan ban dalam pengeraman • Suara pola • Standing wave • Hydroplaning • Kemampuan membelok • Keausan ban
1. ROLLING RESISTANCE BAN Bagian terpenting dari output mesin dipakai oleh tahanan-tahanan berikut untuk menghasilkan gerakan selama kendaraan bekerja: • Gesekan pada bagian pemindah daya transmisi, differential gear, bearing dan komponen lainnya, demikian juga tahanan yang ditimbulkan oleh minyak pelumas. • Tahanan inertia selama percepatan. • Pada daerah landai, tahanan disebabkan oleh gravitasi pada saat mendaki dan lain-lain. • Tahanan udara. • Rolling resistance dari ban. Grafik di samping ini menunjukkan bagaimana tahanan tersebut berubah sesuai dengan kecepatan kendaraan. Pada kecepatan rendah, rolling resistance dari ban adalah faktor yang terbesar bagi tahanan gerak kendaraan, dan ini semakin bertambah bila kendaraan ditambah kecepatannya.
38
PENYEBAB ROLLING RESISTANCE BAN Ada dua faktor yang menyebabkan timbulnya rolling resistance ban 1. Tahanan gesek antara ban dengan permukaan jalan Tahanan gesek timbul pada saat tread ban slip pada permukaan jalan. Tahanan ini besarnya 5-10% dari seluruh rolling resistance ban, dan naik turun tergantung pada kondisi jalan, konstruksi ban, pola tread dan lain-lain. 2. Tahanan karena deformasi ban Pada saat kendaraan berjalan, bagian tread yang bersinggungan dengan jalan secara terus menerus berubah; menekan tread, side wall, dan lain-lain, melalui siklus deformasi pada masing-masing putaran ban. Siklus ini mengambil sebagian energi yang diperlukan untuk memutar ban dan menghasilkan tahanan. Energi yang diambil oleh ban diubah menjadi panas, yang menaikkan temperatur di dalam ban dan ini akan memperpendek umur ban. Tahanan yang disebabkan oleh deformasi ban besarnya mencapai 90% atau Iebih dari seluruh rolling resistance ban. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI ROLLING RESISTANCE BAN Rolling resistance ban dapat dihitung dengan rumus umum sebagai berikut R = k.W Dimana: R = Rolling resistance ban k = Koefisien rolling resistance W = Beban yang diberikan pada ban Koefisien rolling resistance bervariasi menurut kondisi permukaan jalan, kecepatan kendaraan, tekanan ban, jenis ban, konstruksi, pola tread dan faktor-faktor lainnya 1. Permukaan Jalan Rolling resistance ban bervariasi menurut kondisi permukaan jalan dimana ban dipakai.
39
2. Kecepatan Kendaraan Rolling resistance ban naik secara bertahap sampai kecepatan 100 km/jam dan setelah itu akan naik tajam. Kenaikan yang tajam ini disebabkan standing wave yang disebabkan oleh deformasi tread ban pada kendaraan kecepatan tinggi.
3. Tekanan Ban Koefisien rolling resistance turun jika tekanan ban naik. Hal ini disebabkan karena tekanan radialnya turun, sehingga energi yang hilang disebabkan oleh deformasi ban sedikit dan juga gesekan internal yang menyertainya.
4. Aspect Ratio Ban Dengan menurunnya aspect ratio, maka rigiditas ban bertambah. Hal ini selanjutnya mengurangi kelenturan ban, sehingga koefisien rolling resistance menurun.
40
5. Konstruksi Ban Ban radial-ply mempunyai rolling resistance yang lebih rendah jika dibandingkan dengan ban bias-ply karena ban radial-ply melentur lebih banyak pada arah radial, sedangkan carcass dari ban bias-ply cenderung membelit dan tread akan mengalami deformasi. CATATAN Rolling resistance ban dan pemakaian bahan bakar. Konsumsi bahan bakar kendaraan bervariasi menurut tahanan gerak kendaraan. Oleh sebab itu, rolling resistance tidak dapat diabaikan. Secara umum, kendaraan yang menggunakan ban radial-ply pemakaian bahan bakarnya 18% lebih hemat dari pada yang memakai ban bias ply.
2. PEMBANGKITAN PANAS OLEH BAN Karena karet, ply cord, dan bagian-bagian utama ban lainnya tidak sepenuhnya elastis, mereka akan menimbulkan hysteresis losses* karena menyerap energi pada saat ban melentur dan ini akan diubah menjadi panas. Karena bahan-bahan tersebut di atas merupakan bahan penghantar panas yang kurang baik, maka panas yang timbul tidak dapat segera dibuang, sehingga terakumulasi di dalam bahan ban, mengakibatkan temperatur di dalam ban naik. Panas yang timbul secara berlebihan akan melemahkan lekatnya lapisan karet dengan cord, dan bahkan dapat mengakibatkan mereka terlepas dan ban pecah. Panas yang timbul di dalam ban bervariasi tergantung pada beberapa faktor seperti tekanan ban, beban, kecepatan kendaraan, dalamnya alur tread dan konstruksi ban. REFERENSI * Hysteresis Loss Bila bahan yang tidak sepenuhnya elastis mengalami deformasi karena beban, gesekan internal akan mengubah sebagian energi menjadi panas, dan menyebabkan kerugian energi yang disebut dengan "hysteresis loss". TEKANAN BAN Karena ban lebih fleksibel pada tekanan rendah, ban yang tekanannya terlalu rendah akan melentur lebih banyak, dan ini menyebabkan bertambahnya gesekan di dalam, sehingga temperatur di dalam ban menjadi naik. BEBAN Kenaikan beban hampir sama dengan penurunan tekanan ban: Suhu di dalam ban akan naik karena kelenturannya diperbesar. Pada saat yang sama, beban ekstra diberikan pada bead dan shoulder ban yang dapat mengakibatkan ban pecah. KECEPATAN KENDARAAN Temperatur di dalam ban bertambah bila kecepatan kendaraan bertambah karena ban dipaksa melentur lebih sering.
41
KONSTRUKSI BAN Ban radial-ply mempunyai rigid belt yang mengikat carcass dengan kuat sehingga deformasi tread yang bersinggungan dengan jalan lebih kecil, Karena tread mengurangi kelenturan ban, maka panas yang timbul semakin rendah dan suhu ban Iebih rendah jika dibandingkan dengan bias-ply. Ban dengan radial-ply baja juga lebih baik dalam meradiasikan panas karena lapisan ply-cord dari baja mempunyai daya hantar panas yang baik. Lebih lanjut, ban tubeless tetap lebih dingin daripada ban tipe tubed karena udara di dalam ban berhubungan langsung dengan rim dan ini dapat meradiasikan panas dengan lebih cepat.
PENTING ! Data di atas adalah untuk ban yang dipergunakan pada bus dan truck yang mempunyai lapisan tread dan carcass ply Iebih tebal. Karena bahan ban mempunyai daya hantar panas yang kurang baik, maka semakin tebal Iapisan, semakin sulit pula meradiasikan panas, sehingga temperatur ban semakin tinggi.
3. KEMAMPUAN BAN DALAM PENGEREMAN Pada saat mobil diperlambat sampai berhenti, terjadi gesekan antara ban dengan permukaan jalan. Besarnya gaya pengereman tergantung pada kondisi permukaan jalan, jenis ban, konstruksi ban, dan kondisi dimana ban dioperasikan. Kemampuan pengereman ban ditentukan oleh koefisien gesekannya. Semakin kecil nilainya, semakin kecil pula gesekan yang ditimbulkan oleh ban dan semakin panjang jarak pengeremannya (jarak yang ditempuh kendaraan mulai pedal rem ditekan sampai kendaraan berhenti penuh).
42
KEAUSAN BAN DAN JARAK PENGEREMAN Keausan ban tidak besar pengaruhnya terhadap jarak pengereman di atas permukaan jalan yang kering, tetapi pada permukaan jalan yang basah, jarak pengereman akan lebih panjang. Penurunan kemampuan pengereman di sini disebabkan oleh keausan pola tread yang berlebihan sehingga ia tidak dapat membuang air yang terdapat diantara tread dengan permukaan jalan, dan ini mengakibatkan hydroplaning.
4. SUARA PATTERN (PATTERN NOISE)
OHP 55
Pattern noise adalah suara operasi ban yang paling jelas dapat dibedakan. Alur tread yang bersinggungan dengan permukaan jalan berisi udara yang terjebak dan dikompresikan diantara jalur dan permukaan jalan. Pada saat tread meninggalkan permukaan jalan, udara yang berada di dalam alur tread menyerbu keluar dan ini menimbulkan suara. Suara pola akan bertambah jika tread dirancang sedemikian rupa sehingga udara lebih mudah terperangkap di dalam alur tread. Contohnya pada pola block atau lug yang mempunyai suara operasi lebih besar jika dibandingkan dengan pola rib. Frekuensi suara akan semakin tinggi jika kecepatan kendaraan ditambah. Mengingat suara yang timbul pada ban ditentukan oleh pola tread, maka tread dapat dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menekan timbulnya suara sekecil mungkin.
5. STANDING WAVE
OHP 55
Pada saat kendaraan berjalan, bagian tread yang bersinggungan dengan jalan secara terus menerus melentur bergantian. Pada saat bagian tread tersebut meninggalkan permukaan jalan, tekanan udara di dalam ban dan elastisitas ban cenderung mengembalikan carcass dan tread pada kedudukannya semula. Pada kecepatan tinggi, ban berputar terlalu cepat dan tidak dapat memberikan kesempatan yang cukup untuk hal tersebut. 43
Proses ini terjadi secara berulang-ulang dan membentuk oskilasi pada tread karena interval pelenturannya yang singkat. Oskilasi ini dikenal sebagai standing wave dan terjadi terus di sekeliling ban. Sebagian besar energi yang terperangkap dalam standing wave diubah menjadi panas yang dengan cepat menaikkan temperatur ban. Pada keadaan tertentu panas yang timbul dapat merusak ban dengan jalan melepaskan carcass dengan tread (pecah). Pada umumnya, kecepatan maksimum yang diijinkan untuk ban mobil penumpang adalah suatu kecepatan dimana standing wave mulai terjadi pada ban, sebagai contoh sekitar 150 km/jam untuk ban bias ply. Perlu diperhatikan bahwa nilai ini semakin rendah jika tekanan rendah. Ban radial-ply dapat mencapai kecepatan yang lebih tinggi karena carcass-nya didukung oleh rigid belt yang kemungkinan deformasinya kurang. Ban untuk bus, truck dan truck berat hanya mengalami masalah kecil dengan standing wave karena ban tersebut dipakai dengan kecepatan rendah dan tekanannya tinggi.
6. HYDROPLANING (AQUAPLANING)
OHP 56
Kendaraan akan tergelincir jika dijalankan di atas permukaan jalan yang tertutup air dengan kecepatan terlalu tinggi karena tread tidak mempunyai waktu yang cukup untuk membuang air dari permukaan jalan. Hal ini dikarenakan apabila kecepatan kendaraan bertambah, tahanan air akan naik dan memaksa ban untuk mengapung pada permukaan air. Fenomena ini dikenal sebagai hydroplaning atau aquaplaning. Kejadian tersebut di atas berlangsung menyerupai ski air: ski air tenggelam pada kecepatan rendah dan mulai mengambang bila kecepatan ditambah.
A : Drain zone Mendorong air ke samping atau memompanya melalui alur zig zag dan kanal pada tread. B : Wipe zone Sisa lapisan air tertinggal di sela isapan. C : Grip zone (friction zone) Pola tread sekarang menggesek bidang singgung yang kering. Pada kecepatan rendah, zone C mencapai ukuran yang terlebar sehingga ban mencengkeram jalan dengan kuat, dan menghasilkan gesekan yang cukup antara permukaan jalan dengan ban. Jika kendaraan dipercepat, gesekan ban berkurang karena zone A mulai berkembang mengurangi zone B dan C. Kendaraan kelihatannya seperti mengambang di atas air kalau kedalaman air lebih dari 2,5 ~ 10,0 mm. Tahap 1 Tread sepenuhnya berhubungan dengan permukaan jalan.
OHP 56
44
Tahap 2 Lapisan air berbentuk seperti baji mulai menembus antara tread dengan permukaan jalan (mengambang sebagian).
OHP 56
Tahap 3 Tread sepenuhnya terangkat dari permukaan jalan (mengambang sepenuhnya).
OHP 56
7. KEMAMPUAN MEMBELOK
OHP 57
Pada saat kendaraan berbelok selalu timbul gaya sentrifugal yang memaksa kendaraan berputar dengan gaya sentrifugal yang lebih besar dari yang diharapkan oleh pengemudi kecuali kalau kendaraan dapat membuat gaya lawannya untuk mengimbangi gaya ini dengan gaya sentripetal. Gaya sentripetal ini terjadi karena deformasi dan side-slipping pada tread yang terjadi karena gesekan antara ban dengan permukaan jalan. Ini disebut dengan kemampuan membelok. Kemampuan belok berfungsi untuk menstabilkan kendaraan pada belokan tajam. Kemampuan kendaraan dalam membelok tajam bervariasi menurut: 1. Spesifikasi ban (pola tread, sudut ply cord, ply rating) 2. Beban yang diberikan pada permukaan singgung tread (gaya belokan naik seiring dengan beban).
OHP 57
45
OHP 57
3. Ukuran ban (Daya belok akan bertambah sesuai dengan ukuran ban). 4. Keadaan permukaan jalan. (Daya belok menurun secara bertahap bila keadaan jalan basah atau tertutup salju). 5. Tekanan udara ban. (Daya belok akan bertambah bila ban menjadi Iebih rigid disebabkan tekanan yang tinggi). 6. Camber roda cenderung rata. (Pengurangan sudut positif camber dibuat oleh garis tengah roda dan jalan yang membuat daya belok bertambah). 7. Lebar rim. (Ban yang Iebih lebar akan Iebih rigid dan akan menghasilkan daya belok yang Iebih besar ).
KEAUSAN BAN Keausan ban adalah berkurangnya atau rusaknya tread dan permukaan bahan karet yang lain disebabkan oleh gesekan yang timbul pada saat ban menggelincir di atas permukaan jalan. Keausan ini akan bervariasi tergantung pada tekanan ban, beban, pengereman, kecepatan kendaraan, kondisi permukaan jalan, temperatur, dan beberapa faktor lain. 1. TEKANAN BAN Tekanan ban yang terlalu rendah mempercepat keausan ban karena tread melentur berlebihan pada saat menyentuh permukaan jalan.
2. BEBAN Semakin berat bebannya, maka keausan ban akan semakin cepat hampir menyerupai tekanan ban yang kurang. Ban juga akan semakin cepat aus selama berbelok jika beban kendaraan berat karena gaya sentrifugal yang timbul pada saat berbelok menyebabkan kendaraan menghasilkan gaya belok yang besar sehingga gesekan yang terjadi antara tread dengan permukaan jalan pun lebih besar.
46
3. KECEPATAN KENDARAAN Gaya pengendaraan dan pengereman, gaya sentrifugal pada saat berbelok tajam, dan gayagaya lain yang bekerja pada ban, semakin besar jika kecepatan kendaraan semakin tinggi. Menaikkan kecepatan kendaraan berarti melipat gandakan gaya-gaya ini, dan tentu saja gesekan antara ban dengan permukaan jalanpun bertambah, yang pada akhirnya mempercepat keausan ban. Sebagai tambahan untuk faktor ini, kondisi permukaan jalanpun cukup besar pengaruhnya terhadap keausan ban: jalan yang kasar akan lebih cepat menyebabkan ban aus dari pada jalan yang halus.
KESERAGAMAN BAN Keseragaman ban juga berarti keseragaman berat, dimensi, maupun rigiditasnya. Akan tetapi, karena keseragaman berat biasanya disebut wheel balance, dan keseragaman dimensi disebut run-out, maka keseragaman berarti juga keseragaman rigiditas.
1. WHEEL BALANCE Dilakukan untuk meningkatkan kemampuan mesin, handling dan kemampuan pengereman, juga aerodinamik body, ini memungkinkan kendaraan dapat berjalan dengan kecepatan yang semakin tinggi. Pada kecepatan tinggi, Wheel Assembly (ban dan pelek) yang tidak balance dapat menimbulkan getaran yang diteruskan ke body melalui komponen suspensi, dan ini tidak nyaman bagi pengemudi maupun penumpang. Untuk itu, wheel balance perlu diperhatikan benar untuk mencegah timbulnya getaran seperti tersebut di atas. Pekerjaan yang berhubungan dengan ini disebut dengan wheel balancing. Wheel balancing dilakukan dengan menggunakan balancing weight bagi keseluruhan wheel assembly, yaitu pelek dengan ban yang terpasang. Wheel balance dibagi menjadi dua: static balance (jika roda diam ditempat) dan dynamic balance (pada saat roda berputar) STATIC BALANCE Untuk mengetahui static balance, digambarkan sebuah roda yang setimbang berputar bebas pada porosnya. Kalau berat roda didistribusikan merata pada poros roda, titik tertentu dari roda akan dapat berhenti pada segala posisi. Dalam kondisi semacam ini roda dikatakan static balance.
OHP 58
47
Akan tetapi, kalau ban selalu berhenti dengan titik (A) berada di bawah, berarti bagian tersebut jelasjelas lebih berat dari sisi lawannya, yaitu titik (B). Jika berat ban tidak terbagi secara merata pada poros roda, berarti roda dapat dikatakan static yang tidak balance (statically unbalanced).
OHP 58
Jika roda yang dalam keadaan static unbalance berputar, maka gaya sentrifugal yang bekerja pada titik A akan lebih besar dari gaya pada titik-titik lainnya, sehingga A akan cenderung menarik keluar dari poros roda yang akan mengakibatkan bengkoknya poros dan getaran radial pada saat roda berputar. Pada kendaraan yang sebenarnya, getaran radial ini diubah menjadi getaran vertikal oleh suspensi, dan diteruskan melalui body ke steering wheel. OHP 59
OHP 59
Dengan menempelkan bobot (W2) yang sama dengan bobot ekstra A (W) pada titik B yang posisinya 180° berhadapan dengan A dan jaraknya sama dari poros, maka getaran ini akan dapat dihilangkan karena W2 akan bekerja sebagai bobot lawan dari W1. Gaya sentrifugal yang bekerja pada titik B akan mencegah aksi pada A, sehingga getaran poros dan roda dapat dicegah pada saat roda berputar. Dengan kata lain, static balance disebut sebagai sentrifugal balance Karena penempelan bobot pada tread ban tidaklah memungkinkan, maka dipakai dua counter balance weight dengan ukuran yang sama pada pelek sebelah dalam dan luar dengan posisi berhadapan dengan titik A.
OHP 60
48
DYNAMIC BALANCE Kalau static balance diartikan sebagai keseimbangan bobot dalam arah radial pada kondisi statis, dynamic balance diartikan sebagai keseimbangan bobot dalam arah aksial pada saat roda berputar. Dengan definisi ini diterangkan bahwa dynamic unbalance tidak terlihat pada saat roda berhenti. Sebagai umpama, bobot ekstra A dan B yang sama ditempel pada roda seperti gambar di bawah. Bobot ini akan menyebabkan roda menjadi static balance.
OHP 61
Akan tetapi, garis yang menghubungkan pusat bobot dari gaya berat G1 dan G2 tidak berada pada sekeliling garis pusat roda. Akibatnya, pada saat roda berputar titik G2 dan G2 cenderung mendekati garis pusat roda karena momen FA dan FB yang bekerja di sekitar titik pusat gaya berat roda (G0). Momen ini terbentuk oleh gaya sentrifugal (F1 dan F2) yang bekerja pada G1 dan G2.
OHP 61
Setiap roda berputar 180°, seluruh momen gaya yang ditimbulkan oleh perubahan arah ini membuat getaran lateral mengikuti ayunan putaran roda. Getaran lateral ini mengakibatkan kondisi pada steering wheel yang disebut shimmy yaitu ayunan melingkar dari steering wheel.
OHP 62
49
Dynamic balance yang tidak tepat diperbaiki dengan jalan menempelkan dua buah bobot pada rodasatu dengan bobot yang sama dengan A pada posisi C dan yang lain dengan bobot yang sama dengan B pada posisi D. Penempelan bobot ini akan mencegah momen di sekitar pusat G0, sehingga getaran hilang. Pada mobil yang sebenarnya, bobot balance dengan ukuran yang benar dipasang pada wheel rim, pada titik C1 dan D1.
OHP 62
PENTING ! Ketidakseimbangan dynamic (dynamic imbalance) jarang terjadi sendiri, dalam beberapa kasus static imbalance juga selalu terjadi. Oleh karena itu, kedua masalah ini harus diperbaiki secara bersama-sama. Untuk menyetimbangkan roda dipergunakan mesin wheel balancer, yaitu suatu mesin yang mendeteksi dan memperbaiki dynamic dan static balance secara terpisah. Akan tetapi pada kebanyakan mesin sekarang, keduanya dideteksi secara berturut-turut/ bersama-sama. Ada "off-the-car" wheel balancer, yang dalam penggunaannya roda harus dilepas dari mobil, dan "on-the-car" balancer, yang tidak memerlukan roda dilepas. Off-the-car balancer pendeteksiannya lebih teliti, karena pada on-the-car balancer tidak hanya roda yang terukur tetapi juga semua bagian yang ikut berputar (Misalnya seperti disc dan tromol rem, axle dan lainlain). RADIAL RUN-OUT Sangat sulit membuat lingkaran ban supaya benarbenar sempurna. Lebih lanjut, kalau ban, pelek, dan axle hub tidak terpasang dengan posisi yang tepat, ban akan mengayun dengan arah radial. Pada saat ban yang mempunyai radial run-out berputar, radius putarannya akan berubah-ubah bertambah dan berkurang, menaikkan dan menurunkan kendaraan pada tiap putaran. Jika kecepatan kendaraan ditambah maka gerakan vertikal ini juga akan bertambah, dan menggetarkan body kendaraan serta steering wheel OHP 63
50
LATERAL RUN-OUT Fluktuasi ban pada arah aksial akan mengakibatkan keausan ban tidak normal pada ban dan pengemudian tidak stabil. Dinding samping ban yang membengkok dan rim yang rusak atau berubah bentuk akan menyebabkan terjadinya lateral runout, tetapi kadang-kadang penyebab lain seperti axle hub yang tidak benar juga harus dipertimbangkan.
OHP 63
REFERENSI Radial run-out biasanya terjadi dengan sendirinya seperti static imbalance, dan lateral run-out seperti dynamic imbalance.
2. KESERAGAMAN Pada saat ban menerima beban, ban akan melentur dan seolah-olah berfungsi sebagai pegas. Tread, karet, carcass, belt dan bahan-bahan yang lain yang merupakan susunan dari ban tidak tersebar secara merata pada lingkaran ban, sehingga rigiditas dan kekuatan ban tidak merata. Sebagai akibatnya ban akan mengalami fluktuasi pada saat melentur sambil berputar. Fluktuasi ini terjadi dalam variasi periodik tergantung gaya yang diterima dari permukaan jalan. OHP 64
Gaya-gaya tersebut dapat dibagi menjadi tiga komponen: 1. Radial Force Variation (RFV) - fluktuasi pada gaya vertikal yang bekerja ke atas mengarah ke bagian tengah ban (sejajar dengan radius ban). 2. Lateral Force Variation (LFV) - fluktuasi pada gaya horizontal yang bekerja sejajar dengan poros ban. 3. Tractive Force Variation (TFV) - fluktuasi pada gaya horizontal yang bekerja sejajar dengan arah gerakan ban. Dari semuanya, yang terpenting adalah RFV. Pada
OHP 64
mobil yang sebenarnya, ban dengan RFV yang tinggi menyebabkan getaran vertikal pada axle, dimana dapat menimbulkan getaran yang berlebihan selama kecepatan tinggi.
51
Terdapat dua cara untuk mengurangi RFV yaitu: 1. Mengatur kwantitas kemurnian karet disekeliling ban dan 2. Memindahkan ban sehingga titik maksimum RFV segaris dengan titik pada wheel rim yang mempunyai radial run-out minimum. Ini disebut sebagai "phase matching". Untuk mengetes keseragaman ban dipergunakan uniformity machine. Ban dipasang pada pelek khusus, dan kemudian dipasang pada teromol uniformity rpachine. Pada ban diberikan beban dengan menggunakan teromol sambil ban diputar pelan-pelan, dengan jarak antara poros tromol dan pelek dibuat tetap. Mesin akan menunjukkan perubahan beban (dalam kg) karena perubahan keseragaman ban, semakin kecil perubahan bebannya, semakin besar keseragamannya.
52
TROUBLE SHOOTING
53
54
SERVICE TRAINING
Chassis • Brake System
Pub. No: ISZ-TM/CH- INT-1
DAFTAR ISI Halaman
SISTEM REM TEORI REM PADA KENDARAAN 1. GAYA PENGEREMAN
…………………………………………………………………………………………….1
2. SLIP RATIO BAN .……………………………………………………………………………………………………1 3. GESEKAN ANTARA RODA DAN PERMUKAN JALAN
… ……………………………………………………1
4. KOEFISIEN GESEK ANTARA BRAKE LINING DAN BRAKE DRUM …………………………………………2 5. EFISIENSI PENGEREMAN
.………………………………………………………………………………………3
6. JARAK PEMBERHENTIAN …………………………………………………………………………………………4
MASTER CYLINDER 1. GARIS BESAR ………………………………………………………………………………………………………5 2. PRINSIP KERJA……………………………………………………………………………………………………….5 3. TANDEM MASTER CYLINDER ……………………………………………………………………………………5 4. KONSTRUKSI DAN CARA KERJA………………………………………………………………………………….5
POWER BRAKE DEVICE VACUUM ASSISTED BRAKE 1. BOOSTER SINGLE BOOSTER TYPE ……………………………………………………………………………………6 KONSTRUKSI …………………………………………………………………………………………………7 CARA KERJA …………………………………………………………………………………………………8 TANDEM BOOSTER.......................................................................................................................10 CARA KERJA …………………………………………………………………………………………………10 2. HYDROMASTER GARIS BESAR…………………………………………………………………………………………………12 KONSTRUKSI …………………………………………………………………………………………………13 CARA KERJA …………………………………………………………………………………………………15
AIR ASSISTED BRAKE 1. AIR MASTER KONSTRUKSI…………………………………………………………………………………………………19 CARA KERJA …………………………………………………………………………………………………21 BRAKE SYSTEM DEVICE URAIAN ………………………………………………………………………………………………………24 KONSTRUKS
………………………………………………………………………………………………24
CARA KERJA …………………………………………………………………………………………………24
2. AIR OVER HYDRAULIC AIR OVER HYDRAULIC SERVO TYPE………………………………………………………………….27 KONSTRUKSI………………………………………………………………………………………………….28 CARA KERJA…………………………………………………………………………………………………..29
SYSTEM PENGKOMPRESIAN UDARA URAIAN ……………………………………………………………………………………………………………33 COMPRESOR…………………………………………………………………………………………………….. 33 UNLOADER VALVE……………………………………………………………………………………………….34 AIR GOVERNOR…………………………………………………………………………………………………..34 AIR SAFETY VALVE………………………………………………………………………………………………35 LOW PRESSURE SWITCH………………………………………………………………………………………36 AIR CHECK VALVE……………………………………………………………………………………………….36 AUTOMATIC WATER DRAIN VALVE…………………………………………………………………………. 36
DUAL BRAKE VALVE URAIAN ……………………………………………………………………………………………………………37 KONSTRUKSI ……………………………………………………………………………………………………..37 CARA KERJA………………………………………………………………………………………………………38
SISTEM REM TEORI REM PADA KENDARAAN 1. GAYA PENGEREMAN Pada umumnya, rem kendaraan dirancang untuk menahan gerakan roda-roda, dengan demikian menggunakan gaya gesekan antara ban dan jalan untuk perlambatan. Gaya gesekan secara normal ditunjukkan sebagai "Gaya pengereman (brake force)" yang diindikasikan dalam satuan "kg". Gaya pengereman sangat bervariasi dengan kondisi telapak ban dan jalan dan dengan slip ratio pada ban ketika dibatasi oleh gesekan yang terjadi antara telapak ban dan permukaan jalan. Penggunaan gaya pengereman lebih luas, secara ekstrim gaya pengereman perlu didistribusikan pada roda depan dan roda belakang dengan perbandingan yang cukup. Pada kendaraan penumpang, gaya pengereman secara umum didistribusikan ke roda depan dan belakang dengan perbandingan 50 : 50 atau 65 : 35. Dalam kasus truck dan kendaran lain dengan pusat gravitasi dibelakang, mempertimbangkan gaya pengereman yang diberikan pada roda belakang lebih besar dari roda depan.
2. SLIP RATIO BAN Slip ratio pada ban adalah gerakan kendaraan terus menerus dengan direm, dapat didefinisikan sebagai berikut: Slip ratio ban = Kecepatan kendaraan – (efektif radius ban x kecepatan sudut ban) x 100% Kecepatan kendaraan Berdasarkan rumus di atas, dapat disimpulkan jika roda berputar tanpa terjadi slip, slip ratio adalah nol karena faktor yang dimasukkan di dalam kurung pada rumus sesuai dengan kecepatan kendaran. Dengan kasus yang serupa, roda slip pada permukaan jalan tanpa bergerak akan menghasilkan slip ratio = 100% karena factor yang dimasukkan ke dalam kurung pada rumus nilainya nol (0).
3. GESEKAN ANTARA RODA DAN PERMUKAN JALAN Pada roda yang berputar dengan slip tertentu, aksi gaya geseknya cenderung berlawanan arah terhadap arah dimana kendaran maju. Perbandingan pada gaya gesek yang terjadi pada roda terhadap beban yang diberikan pada roda disebut "koefisien gesek" yang dapat digambarkan dengan rumus berikut. Koefisien gesek = Gaya gesek antara roda dan permukaan jalan Beban yang diterima pada roda Koefisien gesek antara roda dan permukaan jalan sangat bervariasi dengan slip ratio yang rata jika kondisi jalan tetap. Pada gambar mengindikasikan hasil pengetesan slip yang buat pada aspal beton. Diagram menunjukkan koefisien gesek kontinyu terhadap penambahan dengan cepat sampai slip ratio roda mencapai serendah 20%. Koefisien gesek mencapai nilai tertinggi saat slip ratio ban antara 20–30% dan terus menurun setelahnya. Koefisien gesek mendapat nilai yang jauh lebih rendah dari titik tertinggi saat ban dikunci atau saat slip ratio ban mencapai 100%.
1
Oleh sebab itu, untuk mendapatkan efek pengereman tertinggi dari kendaraan, rem harus dapat dikontrol untuk menjaga slip ratio ban dalam 20– 0%. Penguncian ban melalui penekanan pedal yang berlebihan akan menghasilkan pengurangan koefisien gesek dengan kemungkinan pengurangan dalam efek pengereman.
4. KOEFISIEN GESEK ANTARA BRAKE LINING DAN BRAKE DRUM Koefisien gesek antara brake lining dan brake drum bervariasi tergantung dari material pembuat dari brake lining dan brake drum, tekanan hidrolis, sliding velocity, temperatur rem, komponen yang mengatur sirkuit rem, dan lain-lain. Diagram di bawah adalah hasil tes yang dilakukan pada service brake dalam hubungannya dengan koefisien gesek. (1) PENGARUH TEKANAN HIDROLIS PADA KOEFISIEN GESEK Umumnya, koefisien gesek terus menurun dengan kenaikan dalam tekanan hidrolis dan menjadi hampir konstan saat tekanan hidrolis mencapai level tertentu.
2
(2) PENGARUH TEMPERATUR REM PADA KOEFISIEN GESEK Hubungan antara temperatur dan koefisien gesek dari rem bervariasi tergantung dari bahan dimana brake lining dibuat. Secara umum hubungan antara temperatur dan koefisien gesek dari rem bervariasi dalam tiga jenis tergantung pada bahan brake lining yang digunakan. Koefisien gesek sangat diinginkan stabil terhadap variasi temperatur, untuk brake lining yang terkena "brake face" (brake lining yang terkena reduksi cepat dalam koefisien gesek saat temperatur tinggi dicapai) sangatlah berbahaya. (3) PENGARUH SLIDING VELOCITY PADA KOEFISIEN GESEK Koefisien gesek dari brake lining cenderung turun dengan naiknya sliding velocity dan kecenderungan ini ikut menaikkan temperatur brake lining.
5. EFISIENSI PENGEREMAN Karena gaya pengereman menahan roda dari kendaraan untuk menurunkan kecepatan, efisiensi dari rem dengan memperhatikan ukuran kendaraan dapat ditentukan dengan membandingkan berat dari kendaraan dengan gaya pengereman yang terukur. Rasio dari gaya pengereman terhadap berat kendaraan disebut "efisiensi pengereman ", didapat dengan rumus berikut. Efisiensi pengereman =
Brake forced Berat kendaraan
Sebagai contoh, jika berat kendaraan 1000 kg dengan gaya pengereman 500 kg, efisiensi pengereman adalah 0,50.
3
6. JARAK PEMBERHENTIAN Istilah "jarak pemberhentian " berarti jarak yang dibutuhkan oleh kendaraan untuk berhenti setelah service brake dioperasikan. Ini sebenarnya adalah jumlah dari jarak pengereman dan jarak dimana kendaraan terus bergerak saat rem dioperasikan. Istilah "jarak pengereman" berarti jarak yang dibutuhkan oleh kendaraan untuk berhenti setelah rem bekerja. Istilah "perception period (pre-brake distance)" berarti jarak yang ditempuh oleh kendaraan selama waktu yang dibutuhkan untuk persepsi dan reaksi dari pengemudi pada rintangan di jalan, atau jarak yang ditempuh oleh kendaraan sebelum service brake dioperasikan oleh pengemudi saat mendeteksi adanya rintangan pada jalan. BERBAGAI FAKTOR YANG MEMPENGARUHI JARAK PENGEREMAN Umumnya, jarak pengereman dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: 1. Kecepatan kendaraan saat rem dioperasikan Sejalan dengan kenaikan kecepatan, jarak pengereman naik sesuai dengan kecepatan kendaraan. 2. Berat kendaraan Jarak pengereman naik sesuai dengan kenaikan berat kendaraan. 3. Tekanan hidrolis Semakin tinggi tekanan hidrolis, semakin pendek jarak pengereman. Akan tetapi, tekanan hidrolis yang terlalu tinggi akan menyebabkan roda terkunci dan terjadi reduksi pada efisiensi pengereman. 4. Kondisi jalan Koefisien gesekan antara ban dan jalan dan jarak pengereman bervariasi dengan kondisi jalan seperti aspal, kering, basah, dan lain-lain. 5. Kondisi ban Jarak pengereman bervariasi dengan nilai keausan dari tread, tekanan angin ban, dan lain-lain.
4
MASTER CYLINDER GARIS BESAR Master cylinder adalah alat untuk merubah tekanan kaki pada pedal rem menjadi tekanan fluida. Fitur lain dari brake master cylinder assembly meliputi penggantian minyak rem pada sirkuit hidrolis cepat karena dari reservoir dan aksi dari reaction disc yang meneruskan perubahan dalam tekanan fluida kembali ke pedal rem, memberikan pengemudi respon pedal rem.
PRINSIP KERJA 1. Prinsip tuas 2. Hukum pascal
TANDEM MASTER CYLINDER 1. KONSTRUKSI
OHP 65
2. CARA KERJA Saat pedal rem diinjak Saat pedal rem diinjak, primary piston ditekan ke dalam oleh pushrod, sehingga saluran fluida dalam silinder ditutup oleh primary piston cup, menyebabkan fluida dalam cylinder menjadi bertekanan.
OHP 66
5
Saat pedal rem terus ditekan Saat pedal rem terus ditekan, primary piston terus bergerak melawan primary piston return spring, sehingga menyebabkan secondary piston ikut bergerak, menyebabkan secondary piston cup menutup saluran fluida pada cylinder.
OHP 67
Saat pedal rem masih terus ditekan Saat pedal rem masih terus ditekan, check valve pada sisi primary dan secondary ditekan sehingga terbuka oleh tekanan fluida, memungkinkan fluida bertekanan mengalir ke sirkuit rem depan dan belakang.
OHP 68
POWER BRAKE DEVICE VACUUM ASSISTED BRAKE 1. BOOSTER Master-vac adalah tipe dari vacuum booster berfungsi untuk memperbesar gaya pengereman dengan memanfaatkan perbedaan tekanan antara vacuum dan tekanan atmofir. Master-vac dipasang diantara brake pedal dan master cylinder untuk membantu aksi pengereman dan power section dibuat kompak. Master-vac berfungsi untuk meminimalkan tekanan kaki yang dibutuhkan untuk menekan pedal rem dan power section termasuk control valve dan komponen sensitif untuk memberikan pengemudi respon dari pedal rem.
6
(1) SINGLE BOOSTER TYPE KONSTRUKSI
OHP 69
Konstruksi booster rem seperti pada gambar di atas. •
•
• •
• •
Bagian dalam booster dihubungkan dengan vacuum pump melalui check valve. Bila mesin hidup vacuum pump bekerja dan terjadi kevakuman dalam booster. Check valve adalah katup satu arah yang memungkinkan udara mengalir dari booster ke vacuum pump dan ke ruang crankcase. Ruang booster dibagi menjadi dua bagian oleh diaphragm yaitu constant pressure chamber dan variable pressure chamber. Diaphragm dipasang ke valve body bersama-sama dengan booster piston. Booster piston dan valve body terdorong oleh spring diaphragm. Di dalam valve body terdapat terdapat control valve mechanism yang terdiri atas air valve dan vacuum valve. Air valve menghubungkan dan memutuskan aliran udara luar (atm) dengan ruang variable pressure chamber. Vacuum valve menghubungkan dan memutuskan raung constant pressure chamber dengan variable pressure chamber. Operating rod dihubungkan dengan pedal rem. Di antara valve body dan booster body belakang dipasang seal untuk menjaga kevacuman di dalam booster.
7
CARA KERJA Ketika pedal tidak di tekan Saat pedal rem tidak ditekan, fluida dalam cylinder tidak ditekan dan operating rod dan air valve menempel pada operating rod dikembalikan pada posisi kanan dari piston oleh valve return spring, menyebabkan vacuum valve terbuka dan air valve tertutup. Ketika mesin sudah dihidupkan
OHP 70
Tekanan negatif bekerja pada variable pressure chamber pada sisi kanan booster piston melalui check valve, constant pressure chamber pada sisi kiri booster piston, saluran vakum dalam booster piston, control valve dan vacuum valve. Sebagai hasilnya, constant pressure chamber, variable pressure chamber pada setiap sisi dari booster piston ditahan dalam kondisi tekanan negatif dan piston dikembalikan ke posisinya pada sisi kanan dari power chamber oleh aksi dari spring diaphragm. Saat pedal rem ditekan
OHP 71
Saat tekanan kaki bekerja pada pedal rem melawan tegangan pedal return spring dan valve return spring, operating rod, air valve dan control valve mechanism dipaksa untuk bergerak ke kiri dalam booster piston sehingga control valve mechanism duduk terhadap seat menyebabkan vacuum valve tertutup. Saat pedal rem terus ditekan, air valve lepas dari control valve mechanism dan menyebabkan air valve terbuka. Sebagai hasilnya, udara luar masuk ke dalam variable pressure chamber pada sisi kanan dari booster piston melalui saluran. Udara luar masuk, melalui filter, ke dalam ruang di sekeliling operating rod , dalam valve body, tetapi dicegah masuk ke dalam booster piston oleh air valve.
8
Saat pedal rem dilepas Saat pedal rem dilepas, push rod dan booster piston dikembalikan oleh tekanan fluid dalam master cylinder dan ketegangan dari piston return spring .
OHP 72
Saat tekanan fluida dalam master cylinder turun, valve plunger dikembalikan dan menyebabkan atmospheric pressure valve tertutup dan negative pressure valve terbuka. Sehingga, kedua constant pressure chamber dan variable pressure chamber kondisinya vakum, memungkinkan pedal rem kembali ke posisi normal.
OHP 73
Fungsi dari reaction disc Gaya reaksi yang dihasilkan sesuai dengan tekanan hidrolis dibawa melalui push-rod ke reaction disc dimana dialihkan ke booster piston dan air valve. Oleh sebab itu, sebagian dari gaya yang dibutuhkan untuk aksi pengereman tergantung dari pengemudi dan sisanya dilakukan oleh gaya yang dihasilkan oleh booster power, memberikan pengemudi respon dari pedal.
OHP 74
9
(2). TANDEM BOOSTER Booster rem tipe tandem ini kompak dan bertenaga dan mempunyai dua ruang vakum. CARA KERJA Rem Tidak Bekerja
OHP 75
Bila pedal belum bekerja, maka tidak ada tenaga yang bekerja pada operating rod. Akibatnya air valve dan valve operating rod terdorong ke kanan oleh air valve return spring, dan berhenti ketika menyentuh valve stopper key. Pada saat ini air valve menekan control valve, sehingga aliran udara atmosfir dari air cleaner tertutup. Sebaliknya vacuum valve dan control valve tidak bersentuhan, sehingga saluran (A) dan saluran (B) terhubung. Selanjutnya vakum bekerja pada constant pressure chamber dan variable pressure chamber, dan tidak ada perbedaan tekanan pada kedua sisi piston.
10
Rem Bekerja
OHP 76
Bila pedal rem di tekan, valve operating rod dan air valve akan terdorong ke kiri bersama-sama. Akibatnya control valve dan vacuum valve bersentuhan satu dengan lainnya, sehingga hubungan saluran (A) dan saluran (B) terputus (constant pressure chamber dan variable pressure chamber). Selanjutnya, air valve bergerak terlepas dari control valve, dan udara luar mengalir melalui elemen saringan udara melalui saluran B masuk ke variable pressure chamber. Ini akan membangkitkan perbedaan tekanan antara variable pressure chamber dengan constant pressure chamber, maka piston bergerak ke kiri. Gaya yang berlaku pada piston karena perbedaan tekanan, diteruskan ke reaction disc melalui valve body. Selanjutnya diteruskan ke push rod sebagai gaya output. Jadi gaya output booster dihasilkan dari jumlah luas bidang singgung tekanan piston No. 1 dan No. 2 dikalikan perbedaan tekanan antara constant pressure chamber dengan variable pressure chamber.
11
2. HYDROMASTER GARIS BESAR Hydromaster adalah alat bantu tambahan untuk mencapai efek tenaga pengereman yang besar. Dengan menggunakan perbedaan antara tekanan atmosfir dan kevakuman yang dihasilkan oleh mesin untuk mengalikan gaya pengereman dengan waktu yang singkat tanpa merubah gaya pengontrol pedal rem yang telah ada. Alat ini berguna untuk membebaskan kelelahan pengemudi dengan meminimalkan gaya untuk pengontrolan rem, memungkinkan perlambatan cepat dari kecepatan kendaraan dan kemudian memperbaiki keselamatan berkendara.
OHP 77
OHP 78
12
KONSTRUKSI
POWER CYLINDER DAN POWER PISTON Power cylinder assembly terdiri dari power piston, push rod, dan return spring. Variable pressure chamber dihubungkan dengan relay valve chamber melalui control tube. Push rod dihubungkan dengan hydraulic cylinder dan dipasang hydraulic piston pada bagian ujungnya. Power piston menggunakan bahan plat besi dan rubber packing, agar berhubungan dengan dinding silinder untuk mencegah kebocoran, rubber packing terdiri dari packing wick dan ring packing, rubber merembeskan oil untuk melumasi agar tidak keras.
OHP 79
13
Relay Valve adalah komponen yang langsung berhubungan dengan minyak rem dari master silinder relay valve piston, vacuum valve dan atmospheric pressure valve.
OHP 79
Relay valve assembly terdiri dari relay valve piston dan seal piston, diaphragm, vacuum valve dan atmospheric pressure valve, valve steam berhubungan dengan vacuum valve dan atmospheric pressure valve ke flexible shaft, untuk mencegah kebocoran pada waktu diaphragm terpasang.
OHP 79
HYDRAULIC CYLINDER DAN PISTON Hydraulic cylinder assembly terdiri dari cylinder tube dan cylinder plug. Di dalam Cylinder tube terdapat hydraulic piston dengan check ball valve, minyak rem dihubungkan melalui hubungan yang tembus ke relay piston . Di dalam cylinder plug dipasang check valve.
OHP 80
14
CARA KERJA PADA WAKTU PEDAL REM TIDAK DITEKAN.
OHP 81
Relay valve tertekan ke kiri oleh spring relay valve sehingga vakum valve terbuka dan atmosferic pressure valve tertutup. Variable pressure chamber dan constant pressure chamber berhubungan melalui relay chamber dan control tube. Tekanan udara luar (atmosfir) tidak bisa masuk ke relay chamber, sehingga terjadi kevakuman pada variable pressure chamber dan constant pressure chamber, akibatnya power piston tertekan ke arah kiri oleh return spring. Hydraulic piston ditahan oleh stop washer menekan yoke ke kanan dan ball check valve terbuka dengan demikian minyak rem dari master cylinder langsung ke hydraulic piston terus ke wheel cylinder.
15
PADA WAKTU PEDAL REM DI TEKAN
OHP 82
Pada saat pedal rem ditekan, tekanan minyak dari master cyilinder diteruskan ke hydraulic cylinder dan ke relay valve piston. Relay valve piston tertekan dan bergerak ke kanan menekan diaphragm sehingga vacuum valve tertutup dan atmosferic valve terbuka. Udara luar (atmosfir) masuk ke variable pressure chamber melalui relay valve chamber dan control tube, mengakibatkan terjadi perbedaan tekanan antara variable dan constant pressure chamber. Pada variable pressure chamber adalah tekanan udara atmosfir sedangkan pada constrant pressure chamber adalah tekanan negatif (vacuum) sehingga power piston terdorong ke kiri melawan return spring. Tekanan power piston diteruskan ke hydraulic piston melalui push rod. Pada saat hydraulic piston mulai bergerak, yoke lepas dari piston stop washer dan mengakibatkan ball check valve tertutup sehingga tekanan minyak rem antara master cylinder dan wheel cylinder tertahan/ tidak mengalir kembali, oleh tekanan minyak yang tinggi dari wheel cyilinder. Jika ball check valve tertutup, tekanan minyak rem pada wheel cylinder adalah tekanan master silinder + tekanan power piston
16
PADA WAKTU PEDAL REM DI LEPAS
OHP 83
Pada waktu pedal rem dilepas, tekanan minyak rem pada relay valve piston menjadi rendah dengan demikian atmosferic pressure valve tertutup sehinga udara tidak dapat masuk. Diaphragm bergerak ke kiri sehingga vacuum valve terbuka dan menghubungkan saluran antara variable pressure chamber dan constant pressure chamber pada power cylinder, sehingga udara yang ada pada variable pressure chamber mengalir ke constant pressure chamber terus ke vakum tank, dengan demikian hydromaster akan menjadi vakum kembali. Power piston bergerak ke arah kiri oleh tekanan return spring bersamaan dengan kembalinya hydraulic piston dan yoke, kemudian yoke tertahan oleh stop washer sehingga ball check valve terbuka dan minyak rem kembali ke master cylinder.
17
AIR ASSISTED BRAKE AIR MASTER DUAL CIRCUIT
OHP 84
Air master adalah alat untuk memperbesar tenaga pada rem kendaraan yang bekerja secara hidrolis. Prinsip hidrolis dan konstruksi dasar pada air master adalah hampir sama dengan hydromaster. Bagaimanapun air master berbeda dengan hydro master di dalam penggunaan perbedaan tekanan antara tekanan atmosfir dan tekanan udara untuk meningkatkan tekanan hydrolis, dimana pada hydro master menggunakan perbedaan tekanan atmosfir dan kevacuuman yang diperoleh dari mesin. Jika air master dipasang, tekanan udara di arahkan ke power cylinder untuk menambah tekanan hidrolis yang diberikan pada wheel cylinder juga aksi pengereman yang tinggi tanpa menambah penekanan kaki.
18
1. AIR MASTER
OHP 85
KONSTRUKSI Air master terdiri dari: 1. Power cylinder dan power piston 2. Relay valve 3. Hydraulic cylinder 4. Cylinder plug 1. POWER CYLINDER DAN POWER PISTON
OHP 86
Di dalam power cylinder terdapat power piston assembly Power piston terdiri dari: push rod, return spring, variable pressure chamber ada bagian kiri power piston yang berhubungan dengan ruang relay valve melalui pipa. 19
2. RELAY VALVE DENGAN SATU PISTON
OHP 87
Di dalam relay valve terdapat piston, diaphragm, poppet valve orifice, spring return dan air breather (C). Piston berfungsi untuk menekan diaphragm melalui pushrod. Diafragm memisahkan ruang relay valve menjadi dua ruangan. Pada bagian tengah diaphragm terdapat orifice. pada kondisi normal orifice menghubungkan kedua ruangan relay valve. Poppet valve berfungsi membuka dan menutup orifice diaphragm dan saluran air pressure dari tangki udara. Dalam kondisi normal poppet valve ditekan oleh spring menutup saluran air pressure dan orifice diaphragm terbuka. Air breather (exhaust port) untuk menghubungkan ruang relay valve dengan udara luar.
RELAY VALVE DENGAN DUA PISTON Relay valve piston ada buah yaitu piston A dan piston B, prinsip kerjanya sama dengan yang satu piston
OHP 87
3. HYDRAULIC CYLINDER DAN PISTON Hydraulic cylinder terdiri dari: Cylinder tube dan cylinder plug, di dalam cylinder tube terdapat hydraulic piston yang didalamnya terdapat ball check valve. Minyak rem berada pada kerenggangan di sebelah kiri hydraulic piston dan mengalir ke orifice yang tembus ke relay valve piston.
OHP 88
20
4. CYLINDER PLUG Check valve dipasang di dalam cylinder plug,
OHP 88
CARA KERJA 1. PEDAL REM TIDAK DI TEKAN
OHP 89
Apabila pedal tidak ditekan maka kondisinya adalah normal yaitu: Variable pressure chamber dan constant pressure chamber adalah ruang udara biasa (udara luar) dan power piston tertekan ke kiri oleh return spring. Variable pressure chamber berhubungan dengan relay valve chamber sebelah kanan melalui pipa dan udara luar melalui orifice diaphragm lalu ke exhaust port (air breather) . Dengan demikian pada variable pressure chamber dan constant presure chamber adalah tekanan udara luar (atmosfir) Relay valve piston ditekan ke kiri oleh spring dan poppet valve juga tertekan ke kiri oleh spring sehingga menutup dan tekanan udara dari air tank tidak dapat masuk. Hydraulic piston ditekan ke kiri oleh push rod dengan tekanan return spring dan yoke ditahan oleh stop washer, ball check valve dapat bergerak keluar dari dudukan piston, dengan demikian minyak dapat mengalir melalui bagian tengah piston . 21
2. PEDAL REM DI TEKAN Pada waktu pedal rem ditekan, minyak rem yang bertekanan dari master cylinder masuk ke saluran masuk lalu ke bagian tengah hydraulic piston dan check valve diteruskan ke wheel cylinder. Saluran pada sebelah kiri hydraulic piston berhubungan dengan orifice dan relay valve piston, bersamaan dengan itu tekanan minyak rem dari master cylinder menekan piston dan diaphragm sehingga orifice diaphragm tertutup, akibatnya ruang sebelah kiri dan ruang sebelah kanan dari relay valve tidak berhubungan. OHP 90
OHP 91
Poppet valve tertekan oleh diaphragm, sehingga poppet valve terbuka terlepas dari dudukannya tekanan udara dari air tank mengalir ke air pressure chamber, ke relay valve chamber sebelah kanan terus ke variable pressure chamber melalui pipa. Constant pressure chamber berhubungan dengan udara luar melalui exhaust port sebelah kiri diaphragm, sehingga terjadi perbedaan tekanan antara variable pressure chamber dengan constant pressure chamber, akibatnya power piston tertekan dan bergerak ke kanan bersamaan dengan hydraulic piston .
22
Pada saat piston bergerak ke kanan, yoke terlepas dari stop washer, sehingga ball check valve menutup, memisahkan hubungan antara master cylinder dan wheel cylinder, dengan demikian minyak rem yang bertekanan diteruskan ke wheel cylinder. Besarnya tekanan minyak pada wheel cylinder adalah besar tekanan pada power piston ditambah dengan besar tekanan dari master cylinder. OHP 92
3. PEDAL REM DILEPAS
OHP 93
Pada waktu pedal rem dilepas tekanan minyak rem dari master cylinder sudah tidak ada dan relay valve piston ditekan ke kiri dengan perbedaan tekanan antara ruang sebelah kiri (atmosferic chamber) dan ruang sebelah kanan (relay valve chamber) pada sisi diaphragm . Dengan demikian poppet valve tertutup dan udara yang bertekanan tidak mengalir. Atmospheric pressure valve terbuka lepas dari dudukannya pada diaphragm, sehingga udara yang bertekanan di dalam relay valve chamber (ruang sebelah kanan) keluar melalui atmosferic chamber (sebelah kiri) dan ke air breather. Relay valve piston ditekan oleh spring dan kembali ke posisi semula sehingga variable pressure chamber menjadi normal. Dengan demikian power piston ditekan ke kiri oleh return spring dan tekanan minyak rem dari hydraulic cylinder, hydraulic piston juga kembali ke posisi semula dan berhenti pada stop washer dan mengakibatkan ball check valve terlepas dari dudukannya. sehingga tekanan minyak rem pada hydraulic silinder menjadi normal, check valve tertutup untuk mencegah minyak rem yang masuk ke dalam silinder.
23
BRAKE SYSTEM DEVICE URAIAN Apabila salah satu saluran rem bocor (depan atau belakang) maka rem masih dapat bekerja dengan normal. Misalnya: 1. Kerusakkan pada pipa atau selang 2. Kerusakkan pada wheel cylinder atau piston cup. Alat ini di pasang diantara air master dan silinder roda OHP 94
KONSTRUKSI Cylinder cup dengan lubangnya diarahkan ke wheel cylinder melalui gasket pada cylinder piston dipasang pada cylinder bersamaan dengan return spring, cylinder cup. Pada permukaan piston dipasang stopper. Apabila terjadi kebocoran pada sisi wheel cylinder, piston naik dengan tekanan master cylinder sampai ujungnya duduk pada metal stopper untuk mencegah kebocoran. OHP 94
CARA KERJA KONDISI NORMAL Pada waktu pedal rem ditekan, minyak rem dari master cylinder menekan piaston naik ke atas sebelum piston menyentuh metalic stopper, rem sudah bekerja. Pada waktu pedal rem dilepas piston kembali pada posisi semula dengan tekanan return spring dan tekanan minyak rem dan wheel cylinder.
OHP 95
24
JIKA ADA KEBOCORAN Piston naik ke atas dengan adanya tekanan minyak rem dari master cylinder sampai ujung piston menyentuh dan duduk pada metallic stopper dengan demikian kebocoran dapat dicegah. Apabila rem roda belakang yang bocor, rem roda depan masih dapat bekerja dengan normal.
OHP 95
MENGATASI KEBOCORAN Untuk mengatasi kebocoran tutup lubang minyak rem dari master cylinder dengan memutar stop valve pada safety cylinder dengan arah mengencangkan, kemudian bawa ke bengkel terdekat untuk diperbaiki pada bagian yang bocornya.
OHP 96
SETELAH PERBAIKAN Setelah selesai diperbaiki putar kembali stop valve dengan arah mengendorkan agar minyak rem dari master cylinder dapat mengalir kembali. 7
OHP 96
25
BUANG ANGIN Kendorkan bleeder valve sampai berhenti dan duduk pada stopper dengan demikian piston berada di bawah, minyak rem akan mengalir melalui lubang piston dan cylinder terus ke wheel cyilinder tanpa mengoperasikan piston.
OHP 97
SETELAH BUANG ANGIN Kencangkan kembali bleeder valve pada posisi semula sampai piston terangkat ada celahnya dengan cylinder sehingga piston dapat menerima tekanan minyak rem dari master cylinder. Jika langkah ini tidak dilakukan safety cylinder tidak berfungsi sebagaimana mestinya.
OHP 97
26
2. AIR OVER HYDRAULIC
OHP 98
AIR OVER HYDRAULIC SERVO TYPE
Komponen utama terdiri dari : 1. Power cylinder, power piston 2. Air relay valve 3. Hydraulic cylinder, hydraulic piston 4. Brake lining wear indicator light 5. Cylinder plug
OHP 99
27
KONSTRUKSI POWER CYLINDER DAN POWER PISTON
OHP 100
Konstruksi power cylinder dan power piston terdiri dari komponen-komponen seperti dalam gambar di samping. Dalam power silinder terdapat dua ruangan yang dipisahkan oleh power piston. Ruang di sebelah kiri power piston dihubungkan dengan ruangan bawah dari relay valve (relay valve chamber) melalui pipa penghubung, Tekanan dalam ruangan ini bervariasi ketika rem dioperasikan dan disebut variable pressure chamber Ruang di sebelah kanan power piston berhubungan dengan udara luar melauai exhaust port pada relay valve sehingga tekanan dalam ruangan ini adalah sama dengan tekanan udara luar (atmosfir) dan disebut constant pressure chamber
AIR RELAY VALVE
OHP 100
Relay valve terdiri dari komponen-komponen seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Di dalam relay valve terdapat beberapa ruangan yaitu • Ruang (A) di atas diaphragm dihubungkan dengan dual brake valve . • Ruang (B) di bawah diaphragm, • Ruang (C) di atas valve, berhubungan dengan variable pressure chamber melalui pipa. • Ruang (D) di sekeliling valve, berhubungan dengan air tank. Di antara ruang (B) dan ruang (C) terdapat orifice. • Exhaust port (E) berhubungan dengan constant pressure chamber dan udara luar.
HYDRAULIC CYLINDER DAN PISTON Hydraulic cylinder pada air master adalah sama seperti hydraulic cylinder yang digunakan pada hydromaster.
28
BRAKE LINING WEAR INDICATOR LIGHT
OHP 101
Di pasang di dalam air master, dan berfungsi untuk mendeteksi celah antara sepatu rem dan tromol. Brake lining wear indicator terdiri dari: 1. Switch indicator 2. Rod 3. Cover Pada posisi normal switch bertemu dengan coakan pada rod sehingga switch off, dan indicator light tidak menyala. Apabila celah pada sepatu rem dengan tromol terlalu besar rod akan tertekan oleh power piston menyebabkan switch tertekan oleh rod akibatnya switch menjadi on sehingga indicator light menyala.
CYLINDER PLUG Cylinder plug di pasang pada bagian depan dari cylinder tube dan terdiri dari : 1. Check valve 2. Spring valve 3. Screw bleeder
CARA KERJA
OHP 101
CARA KERJA PEDAL REM TIDAK DITEKAN Ruang (A) pada bagian atas diaphragm relay valve berhubungan dengan udara luar melalui dual brake valve. Diaphragm assembly ditekan oleh spring diaphragm ke atas, sehingga rod tidak berhubungan dengan valve . Akibatnya ruang (B) di bawah diaphragm, ruang (C) di atas valve berhubungan dengan udara luar melalui exhaust port (E) Valve berhubungan dengan valve seat karena ditekan oleh valve spring . Akibatnya tekanan udara dari tangki udara stand-by di ruang (D) . OHP 102
29
Variable pressure chamber dan constant pressure chamber berhubungan dengan udara luar melalui chamber C dan exhaust port pada relay valve, sehingga power piston tertekan ke kiri oleh spring return, akibatnya push rod bergerak ke kiri menarik hydraulic piston dengan demikian minyak rem dapat mengalir ke hydraulic cylinder melalui lubang tengah dari hydraulic piston.
OHP 102
PEDAL REM DI TEKAN Udara yang bertekanan dari dual brake valve diarahkan ke ruang A dan menekan diaphragm, spring, dan valve rod sehingga valve rod berhubungan dengan valve seal akibatnya exhaust port dan ruang C tertutup.
OHP 103
30
Valve rod terus tertekan sehingga valve seal lepas dari seatnya akibatnya chamber D dan chamber C berhubungan, tekanan udara dari air tank ke chamber D diteruskan ke chamber C dan selanjutnya ke variable pressure chamber melalui tube dan menekan power piston ke kanan. Udara yang bertekanan di chamber D juga masuk ke chamber B melalui orifice .
OHP 103
Setelah rem mulai bekerja, tekanan udara pada chamber D yang ke chamber B melalui orifice bertambah besar, apabila tekanan pada Chamber A dan chamber B telah seimbang seal valve dan valve rod bergerak ke atas sehingga seal valve berhubungan dengan seat valve. mengakibatkan chamber D dan chamber C tertutup. Dengan demikian tekanan udara di chamber B tidak bertambah dan tidak berkurang. OHP 104
31
Apabila tekanan udara yang diarahkan ke chamber A bertambah, valve rod bergerak ke bawah sehingga seal valve lepas dari seat valve, akibatnya chamber D dan chamber C berhubungan lagi, tekanan udara dari air tank masuk ke dalam chamber D dan chamber B, apabila tekanan udara telah sama dengan ruang A, valve body seat dan valve seal tertutup lagi, sehingga chamber A dan chamber B seimbang lagi. OHP 104
Pada waktu relay valve bekerja udara mengalir menekan power piston dan hydraulic piston bergerak ke kanan. Pada saat power piston bergerak ke kanan yoke pada ujung push rod bergerak dari stop washer sehingga ball check valve duduk pada hydraulic piston untuk memisahkan (tidak berhubungan) antara ruang minyak rem pada sisi reservoir tank dengan ruang hydraulic cylinder. Dengan demikian minyak rem yang bertekanan diteruskan ke wheel cylinder.
OHP 104
PADA WAKTU PEDAL REM DI LEPAS Pada saat pedal rem dilepas maka tekanan udara pada chamber A tidak ada, maka tekanan di chamber B lebih besar dari pada chamber A, dengan demikian diaphragm dan valve rod bergerak ke atas oleh tekanan spring return dan valve rod lepas dari valve seal sehingga udara yang berada chamber D ke luar melalui exhaust port . Dalam waktu yang bersamaan power piston dan hydraulic piston ditekan ke kiri oleh return spring.
OHP 105
32
SYSTEM PENGKOMPRESIAN UDARA URAIAN Kompressor digerakkan oleh mesin, udara disupply ke tangki udara sampai tekanannya mencapai 7-8 kg/cm2. Apabila tekanannya lebih, governor bekerja menekan unloader valve dan kompressor tidak mensupply udara lagi ke tangki. Governor dipasang antara tangki dan kompressor. Udara yang sudah masuk ke dalam tangki tidak bisa kembali lagi ke kompressor karena dipasang check valve. OHP 106
COMPRESSOR CARA KERJA Pada waktu piston bergerak dari TMA ke TMB inlet valve terbuka, outlet valve tertutup, udara masuk ke dalam silinder kompressor.
OHP 107
Apabila piston bergerak dari TMB ke TMA inlet valve tertutup, outlet terbuka udara disuplay ke tangki udara.
OHP 107
33
UNLOADER VALVE Apabila tekanan udara sudah mencapai batasnya, maka governor bekerja menekan unloader valve dan menekan inlet valve, sehingga inlet valvenya terbuka terus.
OHP 108
Apabila tekanan tangki udara sudah berkurang dari batasnya maka unloader valve kembali oleh tekanan return spring.
OHP 108
AIR GOVERNOR Governor disetel agar tekanan tangki selalu berada pada 7-8 kg/cm 2 . Apabila tekanan di dalam tangki sudah melebihi batasnya, maka governor valve-nya tertekan oleh tekanan udara, dan udara diarahkan ke unloader valve.
OHP 109
34
CARA KERJA AIR GOVERNOR UNLOADING Udara dari tangki disaring oleh filter dan berhenti pada diaphragm. Apabila tekanan udara di dalam tangki naik melebihi batasnya, diaphragm tertekan dan udara diarahkan ke unloader valve.
OHP 109
LOADING Apabila tekanan udara menurun akibat penggunaan rem, maka diaphragm akan ditekan kembali oleh spring, dan udara yang dari unloader valve keluar melalui exhaust port.
OHP 109
AIR SAFETY VALVE Apabila tekanan udara pada tangki mencapai 9 kg/cm 2 , maka ball valve akan tertekan dan udara keluar melalui sleve karena lubangnya sudah terbuka. Air safety valve dipasang pada main tank.
OHP 110
35
LOW PRESSURE SWITCH Apabila tekanan udara kurang dari 5,3 kg/cm 2 , maka spring menekan contact point ke bawah dan contact plate berhubungan dengan massa melalui body switch, sehingga lampu peringatan tekanan udara menyala.
OHP 110
AIR CHECK VALVE Check valve dipasang di antara compressor dan air tank dan di antara setiap tangki agar udara tidak kembali lagi (one way).
OHP 110
AUTOMATIC WATER DRAIN VALVE Kedua inlet port dan outlet port tertutup apabila tekanan udara 0. Apabila ada tekanan udara, inlet port terbuka sampai tekanan udaranya maksimum. Apabila inlet port terbuka, kondensasi air kotoran akan masuk ke inlet port dan mengalir ke ruang bawah. Apabila terjadi tekanan udara sama maka inlet port tertutup. Apabila terjadi perbedaaan tekanan 0,4 kg/cm2, diaphragm tertekan ke atas air dan kotoran akan keluar. OHP 110
36
DUAL BRAKE VALVE URAIAN Dual brake valve mengontrol valve yang bekerja bilamana pedal ditekan oleh kaki, dan mengalirkan tekanan udara ke relay valve sesuai dengan sudut penekanan pedal. Dual brake valve terdiri dari dua control valve yaitu primary valve dan secondary valve. Masing-masing mempunyai air supply port untuk mensuplai tekanan udara dari air tank. Dan discharge port untuk mengirimkan udara ke relay valve. Dual brake valve mengontrol dengan bebas pada dua circuit yang terpisah (primary dan secondary). Apabila salah satu saluran tidak bekerja/ rusak, sirkuit yang lain masih dapat bekerja dan dapat memastikan keselamatan pada kendaraan.
OHP 111
KONSTRUKSI
OHP 111
37
Pedal dipasang pada bagian atas brake valve dan berhubungan dengan plunger untuk primary valve. Plunger berhubungan dengan spring seat, dan rubber spring, Primary piston, stem spring, relay piston dan relay piston spring di pasang bersama-sama. Primary piston tertekan ke atas oleh return spring Primary valve assembly di pasang di bawah primary piston, Secondary valve konstruksinya sama seperti primary valve dan di tekan ke body seat oleh spring . Setiap valve dan relay piston berlubang dan udara keluar melalui lubang tengah dan ke exhaust port yang terletak di ujung bawah, dan keluar ke udara luar (atmosfir)
CARA KERJA KETIKA DUAL BRAKE VALVE DI TEKAN
OHP 112
Ketika pedal ditekan, gaya penekanan kaki diteruskan ke plunger, spring seat dan rubber spring, ke piston sehingga piston menekan return spring dan bergerak ke bawah. Saat piston ke bawah, primary exhaust valve seat pada bagian ujung bawah piston berhubungan dengan primary inlet valve untuk menutup lubang tengah exhaust port. Piston terus menekan primary valve return spring sehingga primary valve terbuka mengalirkan udara dari supply port ke discharge port yang selanjutnya diarahkan ke relay valve sebagai tekanan signal. Ketika primary valve bekerja, sebagian tekanan udara mengalir ke lubang pada body ke ruang bagian atas secondary relay valve piston. Untuk menekan relay piston ke bawah. Secondary exhaust valve seat pada ujung bagian bawah relay piston berhubungan dengan secondary inlet valve untuk menutup lubang tengah exhaust. Secondary inlet valve ditekan terus ke bawah untuk membuat celah antara secondary inlet valve dengan inlet valve seat (terbuka). Dengan demikian tekanan udara dialirkan dari supply port ke secondary discharge port, selanjutnya diarahkan ke relay valve sebagai tekanan signal.
38
BALANCING Apabila pedal ditahan pada posisi sudut yang konstan. Tekanan udara diteruskan oleh penekanan pedal yang stabil pada batas yang sesuai dengan sudut penekanan. Saluran exhaust tertutup dan primary Inlet valve terbuka untuk mengawali pengiriman udara tersebut di atas. Tekanan udara bekerja secara simultan pada bagian bawah piston untuk menekan ke atas
OHP 113
Secondary inlet valve juga terbuka dan udara di alirkan relay valve Tekanan udara yang berada di bawah secondary piston juga menekan piston ke atas. Jika sudut penekanan pedal konstan, tekanan udara dibawah primary piston dan secondary piston menekan mengangkat piston untuk menekan rubber spring ke atas. Primary piston dan secondary piston naik bersama-sama dengan primary inlet valve dan secondary inlet valve selanjutnya berhubungan dengan body valve seat sehingga menghentikan udara yang disupply. Tekanan udara seimbang pada kondisi ini.
OHP 113
Secondary piston dialiri udara dari primary inlet valve dan dari secondary inlet valve . Apabila tekanan udara pada secondary piston di bagian atas dan bagian bawah sama maka secondary piston naik ke atas Apabila inlet valve sudah berhubungan dengan inlet valve seat maka udara dari supply port ke discharge port berhenti. Karena exhaust port tertutup pada saat ini tekanan udara stabil. Pada saat ini, tekanan udara secondary stabil pada batas yang sama seperti tekanan udara primary. Relay piston spring (primary dan secondary) bekerja mereduksi perbedaan tekanan antara primary inlet valve dan secondary inlet valve.
39
KETIKA DUAL BRAKE VALVE DILEPAS. Apabila pedal rem dilepas plunger dan piston tertekan ke atas oleh spring dan tekanan udara primary valve, sehingga exhaust valve seat pada bagian bawah piston bergerak dari primary inlet valve, dengan demikian exhaust passage terbuka. Tekanan udara keluar dari primary valve melalui exhaust passage dan exhaust port keluar ke udara luar (atmosfir).
OHP 114
Apabila tekanan udara pada primary sudah tidak ada maka relay piston terdorong ke atas oleh tekanan udara secondary dan stem spring sehingga exhaust valve seat pada bagian bawah lepas dari secondary inlet valve kemudian membuka exhaust passage ke udara luar. Dengan demikian tekanan udara secondary keluar melalui exhaust passage dan exhaust port ke udara luar.
OHP 114
BEKERJANYA DALAM KASUS PIPA REM BOCOR HANYA PRIMARY VALVE YANG BEKERJA Apabila saluran piston pada secondary bocor rusak, primary valve bekerja normal, karena terpisah dari secondary valve dengan relay piston .
OHP 115
40
HANYA SECONDARY VALVE YANG BEKERJA Jika saluran pipa pada primary bocor rusak, tidak ada tekanan udara yang ke relay piston dan secondary valve bekerja normal apabila pedal ditekan pada bagian bawah piston menekan relay piston sampai exhaust valvenya tertutup dan inlet valve terbuka, udara diarahkan ke relay valve. Pada waktu pedal dilepas cara kerjanya sama seperti primary valve dalam kondisi normal.
OHP 115
41
SERVICE TRAINING
Electrical • Basic Electrical • Starting System • Charging System
Pub. No: ISZ-TM/EL- INT-1
DAFTAR ISI DASAR-DASAR KELISTRIKAN
Halaman
KAPASITOR
1. PRINSIP KAPASITOR................................................................................................................................... 2. TIPE KAPASITOR DAN KARAKTERISTIKNYA............................................................................................
1 1
SEMIKONDUKTOR
1. URAIAN………………………………………………………………………………………………………………. 2. SEMIKONDUKOR TIPE-N DAN TIPE-P…………………………………………………………………………. DIODA…………………………………………………………………………………………………………………….. TRANSISTOR…………………………………………………………………………………………………………….
3 4 5 6
DIAGRAM RANGKAIAN KELISTRIKAN URAIAN................................................................................................................................... 8 1. 2. 3. 4. 5. 6.
SIMBOL-SIMBOL…………………………………………………………………………………………………… SINGKATAN-SINGKATAN………………………………………………………………………………………… KABEL……………………………………………………………………………………………………………….. KONEKTOR………………………………………………………………………………………………………… RELAY AND FUSE BOX LOCATION…………………………………………………………………………… TITIK MASSA………………………………………………………………………………………………………
9 10 10 12 13 14
MEMBACA SIRKUIT DIAGRAM………………………………………………………………… 14
BATERAI BEBAS PERAWATAN
KONSTRUKSI............................................................................................................................................ PRINSIP KERJA……………………………………………………………………………………………………….
SISTEM STARTER
URAIAN...................................................................................................................................................... PRINSIP..................................................................................................................................................... KARAKTERISTIK.......................................................................................................................................
16 16
18 19 20
MOTOR STARTER
1. TIPE KONVENSIONAL KONSTRUKSI..................................................................................................................................... CARA KERJA ……………………………………………………………………………………………………… 2. TIPE REDUKSI KONSTRUKSI……………………………………………………………………………………………………. CARA KERJA…………………………………………………………………………………………………….
TROUBLESHOOTING……………………………………………………………………………
21 25 29 30 33
DAFTAR ISI SISTEM PENGISIAN
Halaman
URAIAN..................................................................................................................................................... PRINSIP PEMBANGKITAN TENAGA LISTRIK……………………………………………………………………… KONSTRUKSI ALTERNATOR………………………………………………………………………………………… REGULATOR…………………………………………………………………………………………………………….
37 38 43 46
SISTEM PENGISIAN
TIPE REGULATOR KONTAK POIN……………………………………………………………………………….. 48 IC REGULATOR TIPE B………………………………………………………………………………………………. 53
TROUBLESHOOTING......................................................................................................... 57
DASAR-DASAR KELISTRIKAN KAPASITOR 1. PRINSIP KAPASITOR Seandainya dua plat logam "A" dan "B" diletakkan saling sangat berdekatan, dipisahkan oleh isolator seperti terlihat di samping. Bila salah satu plat dihubungkan dengan terminal positif baterai dan yang lain dengan terminal negatif, muatan positif dan negatif dari baterai akan bergerak ke plat tersebut. Karena muatan positif plat "A" dan muatan negatif plat "B" saling tarik menarik tetapi karena tidak dapat saling menetralisir disebabkan adanya isolator yang memisahkan mereka, maka muatan positif akan terbentuk pada satu plat dan muatan negatif pada plat lain. Muatan tersebut akan tersimpan sampai ada pembuangan. Alat yang dapat menyimpan muatan listrik bila diberi tegangan disebut kapasitor (capacitor) atau kondenser (condenser). Kapasitas (kemampuan menyimpan muatan listrik) diukur dalam satuan Farad dan ditunjukkan dengan lambang F. 1 F adalah kemampuan kapasitor menyimpan 1 C (1 Coulomb) muatan listrik bila diberikan 1 V. Bila tegangan V diberikan dan disimpan Q coulomb muatan listrik, maka kapasitornya adalah:
C =
Q V
2. TIPE KAPASITOR DAN KARAKTERISTIKNYA KAPASITOR KERAMIK Keramik, yang mempunyai daya isolasi yang baik, merupakan satu jenis isolasi yang umum digunakan pada kapasitor. Keramik yang digunakan pada jenis kapasitor ini meliputi titanium, barium titanate dan lain-lain. Kapasitor jenis ini dipergunakan dalam sirkuit eletronik.
1
KAPASITOR KERTAS Kapasitor jenis ini menggunakan isolasi kertas. Untuk memperluas penampang pelat konduktor, isolator kertas dan pelat konduktor dipasang berlapis dan kemudian digulung dalam bentuk tabung sehingga menjadi sebuah kapasitor. Kapasitor jenis ini digunakan pada breaker point sistem pengapian. Kapasitornya berkisar antara 0,14 dan 0,24 µF.
KAPASITOR ELECTROLYTIC Pada kapasitor jenis ini, isolasinya adalah film tipis dari metal oxide yang diletakkan di atas dasar aluminium atau tentalum dengan elektrolisasi. Hal ini memungkinkan untuk membuat jarak antara pelat konduktor sekecil mungkin sehingga akan menambah kapasitas muatan listriknya. Kapasitor elektrolit dipergunakan pada flasher dari turn signal unit pada mobil.
Karena terminal-terminal kapasitor elektrolit mempunyai polaritas (positif dan negatif), maka terminalterminal tersebut harus dihubungkan dengan benar menurut polaritasnya. Untuk membedakan kapasitor elektrolit dari kapasitor yang lain dipergunakan simbol grafik khusus seperti terlihat di bawah. Catat bahwa kapasitor elektrolit diberi tanda untuk menunjukkan polaritasnya.
FUNGSI KAPASITOR PADA MOBIL Kapasitor digunakan pada automobil untuk beberapa tujuan, antara lain: a. Mencegah loncatan api pada breaker point dengan menyerap EMF (electromotive force) dari primary coil pada saat titik kontak terbuka. b. Mencegah radio static yang disebabkan oleh kerja voltage regulator dan ignition coil. c. Untuk mengatur waktu kerja sirkuit listrik. Referensi Di bidang otomotif, kapasitor sering disebut "condenser"
2
SEMIKONDUKTOR SEMIKONDUKTOR 1. URAIAN Pada akhir-akhir ini ada tuntutan pengembangan semi konduktor untuk bagian-bagian kelistrikan automotif. Misalnya dioda yang menyearahkan arus yang dibangkitkan oleh alternator, transistor pada sistem pengapian untuk switch yang mengalirkan dan memutuskan arus ke ignition coil dan lain-lain. Dalam bab ini akan dijelaskan dasar-dasar semikonduktor. Semikonduktor adalah bahan yang mempunyai tahanan yang lebih tinggi dari konduktor yang baik seperti tembaga, besi dan lain-lain, tetapi lebih rendah dari isolator seperti kaca atau karet. Semikonduktor mempunyai sifat sebagai berikut : a. Bila suhunya naik, tahanan listriknya berubah. b. Bila dicampur dengan bahan lain, daya hantar listriknya naik. c. Tahanannya berubah besar bila terkena cahaya, dan menghilangkan cahaya bila dialiri arus. Dua bahan semi konduktor yang paling umum digunakan adalah germanium (Ge) dan silikon (Si). Akan tetapi pada bentuk murninya, mereka tidak cocok digunakan dalam praktek sebagai semikonduktor. Karena alasan tersebut, mereka harus di "dope" yaitu diberikan sedikit ketidak murnian untuk merubah efektifitasnya.
3
SEMIKONDUKOR TIPE-N DAN TIPE-P Semikonduktor dapat dibedakan dalam dua tipe yaitu type-N (negatif) dan type-P (positif). Tipe-N Tipe-N semikonduktor terdiri dari silikon (Si) atau germanium (Ge) base atau "substrate" yang telah didope dengan sedikit arsenic (As), antimony (Sb) atau phosphorus (P) untuk memberinya banyak elektron bebas (elektron yang dapat bergerak dengan mudah melalui silikon atau germanium untuk memberikan arus listrik).
Tipe-P Tipe-P semikonduktor terdiri dari dasar silikon atau germanium yang telah di-dope dengan galium (Ga), indium (In) atau aluminium (Al) untuk memberikan lubang-lubang yang dianggap sebagai elektron hilang dan dari sini muatan positif mengalir dengan arah berlawanan dari elektron bebas.
4
DIODA Semikonduktor diode dibuat dari tipe-n semikonduktor yang dihubungkan dengan tipe-p semikonduktor. Tipe dioda adalah banyak. Di sini hanya akan dijelaskan kemampuan diode penyearah.
KEMAMPUAN DIODE PENYEARAH Diode penyearah memungkinkan arus tegangan rendah mengalir melaluinya apabila arahnya dari P ke N ("forward biased") tetapi mencegah arus dari N ke P ("reverse biased").
OHP 1
OHP 1
Diode penyearah biasa dalam diagram kelistrikan ditunjukkan dengan simbol seperti di samping. Ujung kecil dari segitiga menunjukkan arah aliran arus. Anoda dan katoda adalah elektroda positif dan negatif demikian seterusnya.
Diode terdapat dalam beberapa bentuk seperti terlihat di samping. Arah arus masing-masing ditandai dengan sabuk berwarna, titik atau graphic symbol.
5
TRANSISTOR Transistor yang biasa terdapat dalam dua variasi: npn dan pnp. Transistor npn tersusun dari semikonduktor tipe-p yang diapit oleh semikonduktor tipe-n, sedangkan pnp transistor adalah semikonduktor tipen yang diapit oleh semikonduktor tipe-p. Dalam semua hal, pada bagian dasar diberi elektroda (di bagian alas bahan semikonduktor) dan masingmasing elektroda mempunyai nama tersendiri seperti terlihat pada gambar di samping.
OHP 2
TIPE TRANSISTOR DAN SIMBOLNYA Tipe transistor ada bermacam-macam, contohnya yang terlihat di bawah sebelah kanan. Ilustrasi disebelah kanan menggambarkan konstruksi bagian dalam (diperbesar) dari transistor. Bentuk aslinya adalah kecil ukurannya.
Pada transistor npn dan pnp tegangan diberikan pada arah yang berlawanan. Perbedaan tersebut terlihat dalam grafik di samping. Pada transistor npn, tanda panah mengarah ke emitter sedangkan pada transistor pnp, tanda panah menjauhi emitter.
6
Tanda panah tersebut menunjukkan arah arus listrik dalam transistor.
OHP 2
Elektrode (basis B, emitter E dan kolektor C) dari ketiga jenis umum transistor ini ditunjukkan seperti gambar di samping.
Referensi Cara menerangkan perbedaan antara npn dengan pnp transistor: Perhatikan ketiga kode alphanumeric yang tertulis pada transistor. • Kalau hurufnya "A" atau "B" berarti transistor PNP • Kalau hurufnya "C" atau "D" berarti transistor NPN Contoh 2SC123 = transistor NPN
7
DIAGRAM RANGKAIAN KELISTRIKAN URAIAN Apabila rangkaian kelistrikan digambarkan dengan gambar benda aslinya, maka ilustrasinya akan menjadi sulit dan rumit untuk dimengerti. Oleh karena itu maka diagram rangkaian digambarkan dengan simbol yang menunjukkan komponen kelistrikan dan kabel-kabel. Sebagai contoh, diagram rangkaian yang termasuk baterai, sekering dan lampu adalah seperti ditunjukkan di samping.
Dalam kendaraan yang sebenarnya, banyak sekali sistem kelistrikan, kabel-kabel dan konektor yang menghubungkannya. Bila melakukan pemeriksaan sistem kelistrikan, adalah mudah untuk menemukan baterai, macammacam komponen seperti lampu, klakson dan lain-lain tetapi sulit untuk mengidentifikasi sekering, junction block (J/B), relay block (R/B), konektor, kabel-kabel dan lain-lain demikian juga untuk menemukan lokasinya dikendaraan. Oleh karena itu, maka dilengkapilah dengan Electrical Wiring Diagram (EWD) yang menunjukkan tidak hanya komponen utama tetapi juga junction block, connector, kabel-kabel. Semua wiring diagram kelistrikan untuk model kendaraan tertentu disatukan dalam satu buku khusus yang disebut Electrical Body and Chassis. Di bawah adalah diperlihatkan adalah wiring diagram power door mirror untuk Panther.
8
Wiring diagram digambarkan menurut aturan tertentu. Untuk dapat menggunakan wiring diagram dengan benar, pertama-tama kita harus mengetahui aturan tersebut. 1. SIMBOL-SIMBOL Simbol-simbol berikut digunakan dalam wiring diagram untuk menunjukkan komponen kelistrikan yang dilengkapi pada automobil.
OHP 3
9
2. SINGKATAN-SINGKATAN Singkatan-singkatan berikut dipergunakan pada Electrical Wiring Diagram untuk Isuzu Panther.
3. KABEL Warna-warna Kabel Semua kabel memiliki insulasi kode warna. Kabel pada main harness sistem akan memiliki satu warna (single color). Kabel pada sub-circuit sistem akan memiliki strip warna (colored stripe). Kabel berstrip menggunakan kode berikut untuk menunjukkan ukuran kabel dan warna.
OHP 4
10
Contohnya: 0.5 G / R 0.5 = Ukuran kabel (0.5mm2) G = Green/hijau (Warna dasar) R = Red/merah (Warna strip) Singkatan digunakan untuk mengindikasikan warna kabel dalam circuit diagram. Lihat tabel berikut.
Kode Warna Kabel
OHP 4
Pembedaan Sirkuit Berdasarkan Warna Dasar Kabel
OHP 4
Ukuran Kabel Ukuran kabel ditetapkan dalam sistem metric gauge Sistem metric gauge memberikan ukuran kabel dalam area potongan dalam millimeter persegi.
Spesifikasi Ukuran Kabel
11
4. KONEKTOR Bentuk pin konektor menentukan apakah konektor male (lelaki) atau female (perempuan). Konfigurasi rumah konektor tidak menentukan apakah konektor male atau female.
OHP 5
Simbol yang diilustrasikan pada gambar digunakan sebagai simbol konektor pada sirkuit kelistrikan.
OHP 5
Konektor diidentifikasi dengan nomor.
OHP 5
Nomor terminal yang digunakan ditampilkan pada setiap konektor.
OHP 5
12
Nomor terminal konektor terlihat pada gambar. Nomor terminal konektor lelaki dibaca dari kanan atas ke kiri bawah. Nomor terminal konektor perempuan dibaca dari kiri atas ke kanan bawah.
OHP 5
CATATAN: Untuk konektor dengan nomor terminal spesifik pada simbol ditunjukkan, nomor terminal atau simbol digunakan pada circuit diagram, dengan mengabaikan aturan di atas.
5. LOKASI RELAY DAN FUSE BOX
13
6. TITIK MASSA Titik massa ditunjukkan seperti gambar di samping.
MEMBACA SIRKUIT DIAGRAM Pada manual ini, setiap sistem memiliki ilustrasi lokasi komponen dan sirkuit diagramnya masing-masing. Dan konfigurasi konektor digunakan dalam sirkuit diagram ditunjukkan pada bagian akhir dari manual ini. LOKASI KOMPONEN : Lokasi komponen memperlihatkan lokasi dari konektor (1) dan harness (2) yang digunakan dalam setiap sistem. SIRKUIT DIAGRAM : Sirkuit diagram memperlihatkan sumber tegangan (3), beban (4) dan massa (5). DAFTAR KONEKTOR : Konfigurasi konektor memperlihatkan nomor setiap konektor (6), konfigurasi (7) dan nomor pin (8). LOKASI KOMPONEN
OHP 6
14
SIRKUIT DIAGRAM
OHP 6
DAFTAR KONEKTOR
OHP 7
15
BATERAI BEBAS PERAWATAN Baterai Bebas Perawatan dilengkapi dengan indikator yang memungkinkan pemeriksaan level elektrolit dan berat jenisnya dapat dilakukan dengan mudah.
KONSTRUKSI Indikator mempunyai dua pelampung dengan warna yang berbeda dan mempunyai berat jenis yang berbeda. Ditempatkan pada bagian atas kotak baterai dan bagian ujung bawahnya dicelupkan ke dalam elektrolit. Untuk warna biru berat jenisnya 1,150 dan warna merah 1,0.
OHP 8
PRINSIP KERJA 1. Level Elektrolit Rendah Karena tidak ada elektrolit dalam indikator, kedua pelampung akan berada dibagian bawah ruang pelampung. Warna pelampung yang merah dipantulkan ke dalam prisma yang berada di dalam dinding indikator dan meneruskannya ke kedua bagian setengah lingkaran luar pada bagian indikator di atas.
OHP 8
2. Level Elektrolit Normal Tetapi Berat Jenis di bawah 1,150 Karena di dalam indikator terdapat elektrolit, pelampung merah akan naik dan menyentuh stopper yang menghadap ke bawah dari bagian atas ruang pelampung, warna merah pada pelampung direfleksikan ke atas oleh ujung prisma di bawah stopper dan dapat dilihat pada lingkaran dalam indikator.
OHP 8
16
3. Level Elektrolit dan Berat Jenis Normal Pelampung biru dan merah keduanya naik di dalam ruang pelampung. Warna pelampung merah dapat dilihat melalui lingkaran dalam dan warna biru direfleksikan ke setengah Iingkaran luar indikator dibagian atas. Bila kedua warna dapat dilihat, level elektrolit normal dan berat jenisnya 1,150 atau lebih
OHP 8
Penting! Indikator hanya dapat menunjukkan bila berat Jenis elektrolit 1,150 atau leblh, tetapi tldak dapat menunjukkan berat jenis yang sebenarnya. Berat Jenis 1,150 menunjukkan bahwa kapasitas bateral 50%. Untuk memperoleh pembacaan yang lebih tepat, gunakan hydrometer. Setelah baterai dengan Interval pemeliharaan lebih panjang telah diisi kemball, periksalah selalu untuk melihat apakah telah terisi penuh atau tidak, dengan mengukur berat jenisnya menggunakan hydrometer. Jangan hanya mengandalkan indikator.
17
SISTEM STARTER URAIAN Karena mesin tidak dapat berputar dengan sendirinya, dibutuhkan tenaga dari luar untuk mengengkol dan membantunya untuk hidup. Diantara berbagai peralatan yanga ada, sekarang automobil menggunakan motor listrik yang dikombinasikan dengan magnetic switch untuk mendorong pinion gear yang berputar ke dalam atau keluar dari/ hubungan dengan ring gear yang ada pada roda penerus (flywheel) mesin. Motor starter harus dapat membangkitkan momen puntir yang besar dari sumber tenaga baterai yang terbatas. Pada waktu yang bersamaan harus ringan dan kompak. Oleh karena itu maka dipergunakanlah motor seri DC (direct current). Mesin tidak akan dapat start sebelum melakukan siklus operasionalnya berulang-ulang yaitu langkah hisap, kompresi, pembakaran dan buang. Langkah pertama untuk menghidupkan mesin, kemudian memutarkannya dan menyebabkan siklus pembakaran pendahuluan. Motor starter minimal harus dapat memutarkan mesin pada kecepatan minimum yang diperlukan untuk memperoleh pembakaran awal. Kecepatan putar minimum yang diperlukan untuk menghidupkan mesin berbeda tergantung pada konstruksi dan kondisi operasinya tetapi pada umumnya 40 sampai 60 rpm untuk motor bensin dan 80 sampai 100 rpm untuk motor diesel. Alasannya mengapa mesin tidak akan hidup sampai kecepatan putarannya mencapai tingkat tertentu meliputi: •
•
Bahan bakar tidak teratomisasi sepenuhnya pada putaran rendah. Pada motor bensin, kecepatan udara masuk berpengaruh terhadap kerja karburator. Pada motor diesel, kecepatan putaran pompa injeksi yang rendah tidak memungkinkan terjadinya atomisasi bahan bakar secara sempurna. Temperatur yang terlalu rendah. Pada motor bensin, temperatur silinder yang rendah menghambat pengabutan bahan bakar. Pada motor diesel, hingga temperatur udara yang dikompresikan di dalam silinder tercapai, bahan bakar masih dapat saja gagal terbakar.
Karena karakteristik motor starter semakin rendah putarannya, ia akan mengambil arus lebih besar dari baterai, dan baterai mungkin tidak mampu untuk memberikan tenaga yang cukup ke sistem pengapian (pada motor bensin) selama pemutaran awal, karena tegangan di terminal baterai banyak turun. Bila ini terjadi, maka kemampuan pembakaran akan menurun, karena tegangan yang masuk ke kumparan primer dari ignition coil tidak cukup, menyebabkan tegangan sekunder yang dikirimkan ke busi tidak cukup.
PRINSIP KAIDAH ULIR KANAN Bila arus mengalir dalam suatu penghantar (conductor), medan magnet akan bangkit pada arah yang terlihat pada ilustrasi di samping sesuai kaidah ulir kanan.
OHP 9
18
KAIDAH TANGAN KIRI FLEMING Jika tangan kiri diposisikan sehingga ibu jari, telunjuk dan jari tengah seperti terlihat pada gambar. Telunjuk digunakan untuk menunjukkan arah dari garis gaya magnet, dan jari tengah untuk menunjuk arah arus listrik, kemudian ibu jari menunjukkan arah pergerakan dari kawat.
OHP 9
19
KARAKTERISTIK Motor seri DC yang dipergunakan pada motor starter mempunyai karakteristik kerja sebagai berikut : • Makin besar arus yang digunakan oleh motor starter, makin besar momen puntir yang dibangkitkan oleh motor. • Makin cepat motor, makin besar gaya electromotive lawan yang dibangkitkan oleh armature coil dan makin kecil arus yang mengalir. Pada tahap pemutaran awal mesin pada saat kecepatan motor rendah, armature coil membangkitkan gaya electromotive melawan yang lebih kecil. Sebagai akibatnya, besarnya arus yang mengalir melalui motor dan membangkitkan momen puntir besar. Akan tetapi tegangan menurun pada terminal baterai dan kabel starter akan naik banyak karena penggunaan arus yang besar, tahanan kabel, dan tahanan internal pada bateral, jadi tegangan yang sebenarnya diberikan kepada motor kecil.
OHP 10
Pada saat putaran motor meningkat, maka akan membangkitkan gaya electromotive lawan yang lebih besar, dan arus yang digunakan semakin kecil. Akibatnya tegangan yang menurun pada terminal baterai dan kabel starter berkurang, jadi tegangan pada motor starter akan bertambah. Tetapi output momen puntir menurun. Kecepatan pemutaran terakhir mesin adalah bila momen yang dibangkitkan oleh motor starter pada saat berputar sama dengan yang diperlukan untuk memutar mesin. Momen yang diperlukan untuk memutar mesin pada tahap pemutaran permulaan sangat besar pada saat kecepatan putar sangat kecil. Momen yang kecil diperlukan pada saat mesin mulai berputar konstan. Oleh karena Itu maka motor seri DC memberikan karakteristik yang terbaik dan cocok untuk motor starter.
20
MOTOR STARTER Motor Starter yang sekarang dipergunakan pada automobil menggunakan magnetic switch yang mendorong gear yang berputar (disebut pinion gear) untuk menghubungkan dan melepaskan perkaitan dengan ring gear yang berada di sekeliling flywheel yang diikat dengan baut-baut pada poros engkol. Dewasa ini ada dua tipe utama motor starter yang dipergunakan pada mobil-mobil dan truk-truk kecil yaitu: konvensional dan reduksi. Automobil yang dirancang untuk daerah dingin menggunakan motor starter tipe reduksi yang menghasilkan momen yang lebih besar yang dibutuhkan untuk menghidupkan mesin pada temperatur rendah. Karena kemampuannya membangkitkan momen jauh lebih besar dari pada tipe konvensional pada ukuran dan berat yang sama, maka banyak automobil yang mulai menggunakan tipe reduksi meskipun dioperasikan di daerah panas.
1. TIPE KONVENSIONAL KONSTRUKSI Motor Starter tipe ini terdiri dari sebuah magnetic switch, motor elektrik, drive lever, pinion gear, starter clutch dan lain-lain seperti terlihat di bawah. Pinion gear ditempatkan satu poros dengan armature. Pada umumnya motor starter digolongkan menurut nominal outputnya (dalarn KW) makin besar outputnya semakin besar pula kemampuan startnya. Pada umumnya kendaraan menggunakan baterai 12 V maka motor starter juga dirancang untuk tegangan tersebut. Beberapa kendaraan bermotor diesel menggunakan dua buah bateral 12 V yang dihubungkan seri (12 V + 12 V = 24 V) dengan sebuah motor starter 24 V untuk memperbesar kemampuan start. Konstruksi, cara kerja dan prosedur trouble shooting untuk motor starter 24 V pada dasarnya sama dengan tipe 12 V. Training Manual ini mengkonsentrasikan pada tipe 12 V yang lebih umum.
OHP 11
21
1. Yoke Assy Yoke assy terdiri dari: Yoke core, pole core, field coil dan brush (+). Field coil dipasang pada setiap kutub (pole) dengan menggunakan lempeng kabel tembaga dan diisolasi satu dengan yang lainnya serta terhadap core dan dihubungkan secara seri dengan gulungan armature melalui brush. Pole core berfungsi untuk menopang field coil dan berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan oleh field coil. Pada umumnya setiap motor starter memiliki 4 buah pole core yang diikat pada yoke core (body starter) dengan skrup.
2. Armature Assy Armature assy terdiri dari: Armature shaft, helical spline, armature winding, armature core dan comutator. Secara umum armature berfungsi untuk merubah energi listrik menjadi energi mekanik (gerak putar). Armature core merupakan sebatang besi yang berbentuk silinder bercelah yang berfungsi sebagai inti besi dari coil armature. Armature shaft bertumpu pada 2 atau 3 bearing bush. Helical splines dibuat pada poros untuk memungkinkan overruning clutch bergeser secara halus saat bertaut dengan ring gear. Loops/ gulungan armature terletak pada core dan diisolasi satu dengan yang lainnya dan ujungujungnya dihubungkan ke segment-segment comutator. Overruning Clutch Assy OC digunakan untuk meneruskan torsi putaran armature ke ring gear mesin. OC memungkinkan pinion berputar lebih cepat dari armature setelah mesin distart, mencegah kerusakan armature akibat gaya sentifugal pada kecepatan tinggi. Overruning clutch terdiri dari : 1. Driving member yang dihubungkan dengan spline tube. 2. Driven member yang dihubungkan pada pinion. 3. Clutch spring. 4. Cylindrical roller.
22
Ada 5 atau Iebih roller antara driven dan driving member, roller ini terletak pada lubang atau celah. Permukaan luar dari celah ini sedikit miring dan tirus (tapered). Setiap roller didorong kearah bagian tirus dari celahnya oleh sebuah coil spring kecil.
Bila outer barrel berputar ke arah jarum jam maka roller akan menekan & menyatukan antara outer barrel dan inner barrel sehingga outer barrel dan inner barrel berputar dalam arah yang sama. Keadaan demikian disebabkan karena roller ditekan oleh spring dan putaran outer barrel. OHP 12
Apabila mesin telah hidup, maka pinion akan terputar lebih cepat dari outer barrel . Akibatnya akan memindahkan roller dari posisi semula hingga memungkinkan outer berputar bebas dari inner barrel.
OHP 12
Dengan demikian putaran pinion akibat putaran ring gear tidak diteruskan ke armature.
3. Magnetic Switch Assy Magnetic switch terdiri dari : Solenoid, inti magnet, plunger (inti gerak), return spring, kontak dan terminal. Solenoid terdiri dari 2 coil yaitu pull in coil (penarik) dan hold in coil (penahan), yang berfungsi untuk menggerakkan pinion sehingga bertaut dengan engine ring gear dengan cara menarik dan menahan plunger.
23
Drive End Frame Satu bagian dari drive end frame menutup overruning clutch dan drive lever, yang berfungsi memberikan perlindungan dan debu dan udara korosif. Oilless bush dipress fit pada drive end frame, sehingga memberikan interval service yang lama.
4. Rear End Frame Oilless bush juga dipress fit pada rear end frame. Grease ditambahkan pada cover belakang untuk melumasi antara bush dan ujung poros dan juga untuk melumasi brake spring.
5. Drive Lever Drive lever (tempat dipasangnya drive spring) dihubungkan dengan sambungan penggeser (Shift Linkage) untuk menghasilkan pertautan pinion dengan ring gear yang halus dan efisien.
24
CARA KERJA MOTOR STARTER 1. Pada saat Starter Switch ON
OHP 13
Apabila starter switch diputar ke posisi ON, maka arus baterai mengalir melalui hold in coil ke massa dan di lain pihak pull in coil, field coil dan ke massa melalui armature. Pada saat ini hold dan pull in coil membentuk gaya magnet dengan arah yang sama , dikarenakan arah arus yang mengalir pada kedua kumparan tersebut sama. Seperti pada gambar di atas. Dari kejadian ini kontak plate (plunger) akan bergerak ke arah menutup main switch, sehingga drive lever bergerak menggeser starter clutch ke arah posisi berkaitan dengan ring gear. Untuk lebih jelas lagi aliran arusnya adalah sebagai berikut :
Baterai → terminal 50 → hold in coil → massa Baterai → terminal 50 → pull in coil → field coil → massa. Oleh karena arus yang mengalir ke field coil pada saat itu, relatif kecil maka armature berputar lambat dan memungkinkan perkaitan pinion dengan ring gear menjadi lembut. Pada keadaan ini kontak plate belum menutup main switch.
25
2. Pada saat Pinion Berkaitan Penuh
OHP 14
Bila pinion gear sudah berkaitan penuh dengan ring gear, kontak plate akan mulai menutup main switch, lihat gambar di atas, pada saat ini arus akan mengalir sebagai berikut : Baterai → terminal 50 → hold in coil → massa Baterai → main switch → terminal c → field coil armature → massa Seperti pada gambar di atas di terminal C ada arus, maka arus dari pull in coil tidak dapat mengalir, akibatnya kontak plate ditahan oleh kemagnetan hold in coil saja. Bersama dengan itu arus yang besar akan mengalir dari baterai ke field coil → armature → massa melalui main swich. Akibatnya starter dapat menghasilkan momen puntir yang besar yang digunakan memutarkan ring gear. Bilamana mesin sudah mulai hidup, ring gear akan memutarkan armature melalui pinion. Untuk menghindari kerusakan pada starter akibat hal tersebut maka kopling starter akan membebaskan dan melindungi armature dari putaran yang berlebihan.
26
3. Pada Saat Starter Switch OFF.
OHP 15
Sesudah starter switch dihidupkan ke posisi OFF, dan main switch dalam keadaan belum membuka (belum bebas dari kontak plate). Maka aliran arusnya sebagai berikut : Baterai → terminal 30 → main switch → terminal C Field coil → armature → massa. Oleh karena starter switch OFF maka pull in coil dan hold in coil tidak mendapat arus dari terminal 50 melainkan dari terminal C. Sehingga aliran arusnya akan menjadi : Baterai → terminal 30 → main switch → terminal C Pull in coil → Hold in coil → massa. Karena arus pull in coil dan hold in coil berlawanan maka arah gaya magnet yang dihasilkan juga berlawanan sehingga kedua-duanya saling menghilagkan, hal ini mengakibatkan kekuatan return spring dapat mengembalikan kontak plate ke posisi semula. Dengan demikian drive lever menarik starter clutch dan pinion gear terlepas dari perkaitan.
27
4. Armature Brake Sesaat setelah start mesin pinion gear yang masih berputar karena gaya inertia dapat menyebabkan kerusakan bila terjadi hubungan antara pinion gear dengan ring gear. Untuk mencegah hal ini, motor starter tipe konvensional dilengkapi dengan mekanisme brake dengan konstruksi seperti diperlihatkan pada gambar di bawah. Ketika return spring di dalam magnetic switch menarik kembali pinion gear, brake spring menarik armature melawan brush holder. Bila brush holder telah menyatu dengan commutator end frame, armature akan segera berhenti berputar.
28
2. TIPE REDUKSI KONSTRUKSI Motor starter tipe ini terdiri dari sebuah magnetic switch, sebuah motor berkecepatan tinggi yang sangat kompak, beberapa roda gigi reduksi, sebuah pinion gear, sebuah starter clutch, dan lain-lain. Roda gigi ekstra memperlambat putaran motor sampai sepertiga atau seperempat putaran dan memindahkan putaran tersebut ke pinion gear. Plunger dan magnetic switch akan langsung menekan pinion gear yang letaknya satu sumbu, menyebabkan pinion gear berhubungan dengan ring gear. Motor starter tipe ini menghasilkan momen yang lebih besar, dengan ukuran dan berat yang sama, bila dibandingkan dengan tipe konvensional.
OHP 16
29
CARA KERJA 1. Kunci Kontak Pada Posisi "START" Bila kunci kontak diputar pada posisi START, terminal 50 dilalui arus listrik dari baterai ke hold-in dan pull-in coil. Dari pull-in coil, arus kemudian mengalir ke field coil dan armature coil melalui terminal C. Pada titik ini motor berputar pada kecepatan rendah, dengan adanya energi pada pull-in coil menyebabkan tegangannya turun yang mana akan membatasi arus yang mengalir ke komponen motor (field coil dan armature). Pada saat yang sama, pull-in dan hold-in coil membangkitkan medan magnet yang menekan plunger ke kiri melawan return spring. Pinion gear kemudian bergeser ke kiri sampai berhubungan dengan ring gear. Kecepatan motor yang rendah pada tahap ini menyebabkan kedua roda gigi berhubungan dengan lembut. Alur spiral juga membantu pinion dan ring gear untuk berhubungan lebih lembut.
OHP 17
30
2. Pinion dan Ring Gear Berhubungan Bila magnetic switch dan alur spiral mendorong pinion gear pada posisi dimana berkaitan penuh dengan ring gear, contact plate menyentuh plunger membuat main switch on oleh hubungan singkat antara terminal 30 dan C. Akibat hubungan ini maka arus yang melalui motor starter lebih besar, yang menyebabkan motor berputar dengan momen yang lebih besar pula. Alur spiral membantu pinion gear berkaitan lebih kuat dengan ring gear. Pada saat yang sama, tegangan pada kedua ujung pull-in coil menjadi sama sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui kumparan ini. Plunger kemudian ditahan pada posisinya hanya dengan gaya magnet yang dihasilkan oleh hold-in coil.
OHP 18
31
3. Kunci Kontak Pada Posisi "ON" Bila kunci kontak dikembalikan ke posisi ON dari posisi START, maka tegangan yang diberikan ke terminal 50 akan terputus. Main switch akan tetap tertutup, tetapi sebagian arus mengalir dari terminal C ke hold-in coil melalui pull-in coil. Dengan mengalirnya arus melalui hold-in coil dengan arah yang sama seperti pada saat kunci kontak pada posisi START, hal ini akan membangkitkan medan magnet yang menarik plunger. Pada pull-in coil, arus mengalir dengan arah yang berlawanan, dan membangkitkan medan magnet yang akan mengembalikan plunger pada posisinya semula. Medan magnet yang dihasilkan oleh kedua kumparan ini akan sating meniadakan, sehingga plunger akan tertarik mundur oleh return spring. Dengan demikian, arus yang besar yang diberikan ke motor akan terputus dan bersamaan dengan itu pula plunger akan membebaskan hubungan pinion dengan ring gear. Armature yang digunakan pada motor starter tipe reduksi mempunyai gaya inertia lebih kecil bila dibandingkan dengan tipe konvensional, sehingga akan segera berhenti bila terjadi gesekan. Motor starter tipe ini tidak memerlukan mekanisme brake seperti yang digunakan pada motor starter tipe konvensional.
OHP 19
32
TROUBLESHOOTING 1. PINION TIDAK BERHUBUNGAN DENGAN RING GEAR SAAT KUNCI KONTAK DI-START
33
2. PINION BERHUBUNGAN DENGAN RING GEAR TETAPI MESIN TIDAK BERPUTAR
34
3. HUBUNGAN PINION DAN RING GEAR SALAH
4. STARTER MASIH BERPUTAR SETELAH STARTER SWITCH DIMATIKAN
35
5. PERCIKAN BUNGA API PADA KOMUTATOR YANG BERLEBIHAN
36
SISTEM PENGISIAN URAIAN Baterai pada mobil berfungsi untuk memberikan tenaga listrik dalam jumlah yang cukup pada bagianbagian kelistrikan mobil seperti motor starter, lampu-lampu besar dan wiper. Akan tetapi, kapasitas baterai terbatas dan tidak mampu memberikan semua tenaga yang diperlukan secara terus menerus oleh mobil. Oleh karena itu, baterai harus selalu terisi penuh agar mampu memberikan tenaga listrik yang diperlukan pada saat diperlukan oleh bagian-bagian kelistrikan. Untuk memproduksi tenaga listrik dan mempertahankan baterai tetap terisi. Sistem pengisian memproduksi tenaga listrik untuk mengisi baterai serta untuk memberikan arus yang dibutuhkan oleh bagian-bagian kelistrikan yang cukup selama mesin bekerja. Kebanyakan mobil dilengkapi dengan alternator arus bolak-balik karena ini lebih baik dari dinamo arus searah dalam hal kemampuan membangkitkan tenaga listrik dan ketahanannya. Karena mobil membutuhkan arus searah, maka arus bolak-balik yang diproduksi oleh alternator disearahkan (diubah menjadi arus searah) sebelum dikeluarkan.
OHP 20
37
PRINSIP PEMBANGKITAN TENAGA LISTRIK HUKUM FARADAY Hukum Faraday berbunyi : Bila sebuah konduktor digerakkan di dalam medan magnet, maka akan timbul arus induksi pada konduktor tersebut.
OHP 21
HUKUM TANGAN KANAN FLEMING
OHP 21
Arah gaya gerak listrik yang dibangkitkan di dalam penghantar diantara medan magnet bervariasi mengikuti perubahan arah garis gaya magnet dan gerakan penghantar. Apabila penghantar digerakkan (dengan arah seperti ditunjukkan oleh tanda panah besar pada gambar di samping) diantara kutub magnet utara dan selatan, maka gaya gerak listrik akan mengalir dari kanan ke kiri (arah garis gaya magnet dari kutup utara ke kutup selatan). Arah garis gaya magnet dapat dipahami dengan menggunakan Hukum Tangan Kanan Fleming (Fleming's Right-hand Rule). Dengan ibu jari, telunjuk dan jari tengah tangan kanan dibuka dengan sudut yang tepat satu sama lain, maka telunjuk akan menunjukkan garis gaya magnet, ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar dari jari tengah menunjukkan arah gaya gerak listrik.
OHP 21
38
BESARNYA GAYA GERAK LISTRIK Gaya gerak listrik yang dibangkitkan dalam kumparan akan bertambah besar bila perubahan medan magnetnya berjalan dengan cepat. Dengan kata lain, dengan bertambah banyak dan cepatnya flux magnet yang mengalir melalui kumparan, maka gaya gerak listrik yang dibangkitkan juga bertambah besar. Hubungan di atas dapat dinyatakan dengan :
E =N dimana, E N
dΦ dt
dΦ dt
= Gaya gerak listrik (GGL) yang dibangkitkan di kumparan (Volt). = Jumlah Gulungan = Perubahan jumlah flux magnet (dΦ) persatuan waktu (dt)
PRINSIP GENERATOR Generator membangkitkan arus listrik dengan cara memutarkan kumparan di dalam medan magnet.
OHP 22
PRINSIP ALTERNATOR 1. MAGNET BERPUTAR DALAM KUMPARAN Alternator membangkitkan arus listrik dengan cara memutarkan magnet listrik (rotor coil) di dalam kumparan (stator coil).
OHP 22
39
2. PEMBANGKITAN ARUS BOLAK BALIK (ALTERNATING CURRENT) Seperti dapat dilihat pada gambar, flux magnet berubah bersamaan putaran magnet dan dipotong oleh kumparan pada sudut 90°. Tegangan yang dibangkitkan akan mengikuti kaidah tangan kanan fleming. Cara yang paling efisien untuk memotong flux magnet, adalah memotongnya secara tegak lurus sehingga dihasilkan gaya gerak listrik yang paling besar. Gaya gerak listrik ini akan bertambah kecil dengan mengecilnya sudut potong. Pada saat gaya magnet paralel dengan kawat kumparan, maka gaya listriknya = 0, karena tidak ada flux magnet yang terpotong oleh kumparan.
OHP 22
3. ARUS BOLAK BALIK (AC) 3 PHASE Uraian
OHP 23
Untuk memudahkan, di atas diterangkan pembangkitan arus AC satu phase. Sebenarnya alternator membangkitkan arus AC 3 phase yang mempunyai banyak kelebihan dibandingkan arus AC satu phase Pada suatu generator AC dua kutub yang sederhana ada 1 kumparan untuk satu phase; 2 kumparan yang diletakkan berjarak 90° untuk dua phase, dan berjarak masing-masing 120° untuk 3 phase.
Pada tiap gulungan, dibangkitkan arus AC seperti pada satu phase dan tiap-tiap kurva gaya gerak listrik berjarak 90° atau 120° sesudah A (lihat gambar). Pada arus AC 3 phase, misalkan ketiga kurva arus AC nya berupa sinusoida, maka jumlah dari ketiga tegangan tersebut pada sembarang titik = 0 volt. Ini merupakan karakteristik arus AC 3 phase yang amat penting.
OHP 23
Cara Penyambungan 3 Phase
40
Hubungan Y Pada gambar, ujung akhir dari tiap-tiap kumparan dihubungkan menjadi satu dan tegangan listrik dialirkan melalui ujung ujung lainnya dari tiap-tiap kumparan. Sambungan dimana ujung-ujung kumparan digabung menjadi satu disebut titik netral. Hubungan Δ Awal dari sebuah kumparan dihubungkan ke akhir dari kumparan yang lainnya sehingga ketiga buah kumparan tersebut dihubungkan secara seri dan tenaga listrik dihasilkan dari tiap-tiap sambungan kumparan. Misalkan tegangan dari tiap phase adalah E dan arusnya I, maka tegangan dan arus total dari kedua hubungan tersebut adalah :
OHP 23
Hubungan Y Δ
Tegangan E√3 E
Arus I I√3
Untuk mobil, biasanya alternator menggunakan hubungan Y dengan alasan-alasan sebagai berikut: 1. Hubungan sederhana 2. Tegangan output lebih besar 3. Mempunyai titik netral yang dapat digunakan 4. Meskipun kurang baik pada saat arus output maksimum, tapi pada putaran yang lebih rendah ia lebih baik. 4. PENYEARAHAN Salah satu fungsi generator mobil adalah untuk mengisi Baterai. Oleh karena itu, arus AC tidak dapat langsung digunakan. Untuk merubah arus AC menjadi DC digunakan proses penyearahan. Sistem penyearahan dengan diode terbagi menjadi 2 cara : 1. Penyearahan setengah gelombang Hanya sisi (+) dari arus AC yang digunakan. 2. Penyearahan gelombang penuh Sisi (+) dan (-) dari arus AC dirubah menjadi OHP 24 DC. Gambar di atas, memperlihatkan rangkaian penyearahan dan gelombang arus AC satu phase yang telah disearahkan. Alternator yang dipasang pada mobil adalah jenis 3 phase dengan 6 dioda untuk melakukan penyearahan 3 phase gelombang penuh. Sistem penyearahan dapat dilihat pada gambar di bawah. Pada (a), tegangan tinggi dibangkitkan diantara phase I dan II dan arus mengalir melalui dioda I ke beban dan kembali melalui dioda 5. Pada Iangkah selanjutnya (b), tegangan diantara phase I dan III meningkat dan arus mengalir melalui dioda I dan kembali melalui dioda 6. 41
Pada langkah (c), (d), (e) dan (f), arus pada tiap-tiap kumparan berubah besar dan arahnya, tetapi arus pada sirkuit beban selalu mengalir searah. Dioda pada gambar yang tidak dihitamkan berarti tidak berfungsi dan tidak ada arus yang melaluinya. Dengan kata lain, rasio beban (loading ratio) dari tiap dioda adalah 1/3.
OHP 24
5. GELOMBANG OUTPUT SETELAH PENYEARAHAN Kurva tegangan output sesudah penyearahan pada hubungan Y dapat dilihat pada Gambar. Terminal dimana arus yang sudah disearahkan keluar disebut terminal B (B = Baterai) dan terminal dimana arus kembali disebut E terminal (E = earth = massa). Pada hubungan Y, tegangan antara N dan E (tegangan titik netral) adalah 1/2 tegangan antara B dan E (tegangan output). N dapat dilihat pada Gbr. (b). Gbr.(c) memperlihatkan potensial listrik pada terminal B dan N dengan potensial terminal E dianggap 0.
OHP 24
42
KONSTRUKSI ALTERNATOR AC generator adalah alternator 3-phase yang terdiri dari rotor dengan field coil dan tidak dilengkapi dengan komutator. Alternator dilengkapi dengan dioda silicon yang berfungsi untuk menyearahkan arus yang dibangkitkan oleh alternator secara otomatis. Didesain dengan snagat baik untuk menghasilkan umur kerja maksimum dengan perwatan yang minimum. Alternator dibangun secara kompak telah siap menghasilkan arus pengisian yang stabil dalam kondisi operasi yang bervariasi dari putaran rendah sampai putaran tinggi dan karenanya, sangat baik untuk digunakan pada kendaraan yang beroperasi berhenti dan jalan. Alternator terdiri dari rotor, stator, front cover, rear cover dan pulley. Rear cover dilengkapi dengan enam (6) dioda silicon yang berfungsi untuk menyearahkan arus AC yang dibangkitkan oleh alternator menjadi arus DC.
Stator coil Fan
Rotor coil Brush spring Carbon brush
Ball bearing
Slip ring
Pulley
Silicon diode (Rectifier)
Front cover
Rear cover
OHP 25
43
1. ROTOR Rotor berfungsi untuk membangkitkan medan magnet. Rotor berputar bersama poros. Karena gerakannya, maka disebut alternator dengan medan magnet berputar. Rotor terdiri dari: Inti kutub (pole core), Kumparan medan, slip ring, poros dan lain-lain. Inti kutub berbentuk seperti cakar dan di dalamnya terdapat kumparan medan.
Pada saat arus mengalir melalui kumparan medan, satu sisi dari inti kutub akan menjadi kutub U dan yang lain menjadi kutub S. Jadi pada sistem kutub cakar ini, kedua kutub dimagnetisasi oleh satu kumparan medan. Pada gambar, terlihat bahwa flux magnet pada bagian dalam kutub bergerak sejajar poros lalu secara radial bergerak ke sisi-sisi kutub, kemudian masuk ke stator.
Cover alternator dibuat dari bahan-bahan non magnetis seperti alumunium. Bila cover dibuat dari material yang mengandung besi (ferrous), maka pada saat flux magnet bergerak secara radial melalui sisi kutub, sebagian dari flux ini akan mengalir ke cover dan mengurangi flux yang melalui cakar. Dua buah slip ring dipasang pada salah satu sisi dari rotor untuk mensuplai arus eksitasi ke rotor. Slip ring ini dibuat dari material seperti: tembaga, perunggu, stainless steel, dan lain-lain, serta dilapisi dengan bahan insulator. Arus eksitasi mengalir ke slip ring melalui brush (sikat arang).
2. STATOR Stator terdiri dari stator core (inti) dan kumparan stator dan diletakkan pada frame depan dan belakang. Stator core dibuat dari beberapa lapis plat besi tipis dan mempunyai alur pada bagian dalamnya untuk menempatkan kumparan stator.
44
Stator core ini akan mengalirkan flux magnet yang disuplai oleh inti rotor sedemikian rupa sehingga flux magnet akan menghasilkan efek yang maksimum pada saat melalui kumparan stator. Jumlah alur ini berbeda-beda menurut jumlah kutub magnet dan kumparan. Ada 3 kumparan stator yang terpisah pada stator core. Hubungan pada kumparan stator bisa Y atau Δ. Tapi hubungan Y adalah yang paling populer saat ini.
3. RECTIFIER Rectifier terdiri dari 6 atau 8 dioda. Dioda hanya dapat dialiri arus listrik secara satu arah saja. Prinsip inilah yang digunakan untuk merubah arus AC yang dibangkitkan di kumparan stator menjadi arus DC. Rectifier mempunyai sisi (+) dan (-). Selain itu, ada rectifier dengan 6 dioda yang dipasang pada piringan secara kompak yang mudah melepas panas (heat radiating plate).
Dioda dipasang pada holder fin. Sisi-sisi plus dan minus dioda dihubungkan seperti pada gambar. Rectifier pada gambar ini mempunyai 8 dioda dan digunakan untuk alternator dengan dioda titik netral.
45
REGULATOR 1. TIPE KONTAK POIN
OHP 26
Konstruksinya dapat dilihat pada gambar. Bahan biasa yang digunakan untuk kontaktipnya adalah perak pada bagian yang tetap serta tungsten atau campuran perak pada bagian yang bergerak. Regulator kontak poin terdiri atas relay voltage regulator dan relay lampu CHG. Relay Voltage regulator adalah relay dimana pada kondisi statis kontaktipnya yang bergerak tidak menyentuh terminal massa. Fungsi dari relay voltage regulator adalah menjaga agar tegangan yang dibangkitkan alternator tetap konstan. Relay lampu charge berhubungan dengan rangkaian deteksi tegangan pada relay voltage regulator dan juga mengaktifkan lampu CHG, sering disebut voltage relay.
2. TIPE IC REGULATOR URAIAN Baik regulator tipe titik kontak (point type) maupun IC regulator mempunyai fungsi dasar yang sama yaitu membatasi tegangan yang dikeluarkan alternator dengan mengatur arus field yang mengalir pada rotor coil. Perbedaan pokok bahwa, pada IC regulator pemutusan arus dilakukan oleh IC, sedang oleh relay pada regulator tipe point.
OHP 26
Referensi: IC (integrated circuit), adalah sirkuit yang dikecilkan yang terdiri dari bagian-bagian listrik dan elektronik kecil (transistor, diode, resistor, capacitor dan lain-lain) yang dipasang atau dibuat pada substrate (bahan dasar semacam circuit board atau silicon chip). IC Regulator sangat kompak dan ringan dan mempunyai kemampuan yang tinggi karena tidak mempunyai titik kontak mekanik. Dibandingkan dengan tipe titik kontak (point type), ini mempunyai kelebihan sebagai berikut : Keuntungan : • Rentang tegangan outputnya lebih sempit dan variasi tegangan outputnya dalam waktu singkat. • Tidak memerlukan penyetelan. (Karena tidak dilengkapi dengan mekanisme penyetel). • Tahan terhadap getaran dan dapat digunakan dalam waktu lama karena tidak banyak bagian-bagian yang bergerak. • Karena tegangan outputnya rendah suhunya naik, pengisian baterai dapat dilakukan dengan baik. 46
Kerugian : • Mudah terpengaruh oleh tegangan dan suhu yang tidak wajar PRINSIP KERJA IC REGULATOR Dalam circuit diagram IC Regulator. Pada saat tegangan output diterminal B rendah, tegangan battery mengalir ke base Tr1 melalui resistor R1 dan Tr1 ON, pada saat itu arus field ke rotor coil mengalir dari B → rotor coil → F→ Tr1 → E.
OHP 26
Pada saat tegangan output pada terminal B tinggi, tegangan yang lebih tinggi itu dialirkan ke zener diode (ZD) dan bila tegangan ini mencapai tegangan zener, maka ZD menjadi penghantar. Akibatnya, Tr2 ON dan Tr1 OFF. Ini akan menghambat arus field dan mengatur tegangan output.
OHP 26
47
SISTEM PENGISIAN TIPE REGULATOR KONTAK POIN
OHP 27
Ini adalah circuit diagram dari sistem pengisian yang menggunakan regulator dengan dua titik kontak (dua-point). Tenaga yang diperlukan rotor alternator untuk membentuk garis gaya magnet dialirkan dari terminal F. Tenaga ini (arus) diatur (naik dan turun) oleh regulator sesuai dengan tegangan pada terminal B. Arus yang dibangkitkan pada stator alternator dialirkan dari terminal B, dan dipergunakan untuk memikul beban dari lampu beban, lampu peringatan sistem pengisian menyala, ini terjadi bila tegangan terminal N dari alternator kurang dari ketentuan. Bila sekering terminal IG putus, maka arus tidak akan mengalir ke rotor dan akibatnya alternator tidak dapat membangkitkan arus. Alternator akan tetap berfungsi meskipun lampu indikator pengisian putus.
OHP 27
48
1. Pada Saat Kunci Kontak ON dan Mesin Mati
OHP 28
Bila kunci kontak diputar ke posisi ON, arus dari baterai akan mengalir ke rotor dan merangsang rotor coil. Pada waktu yang sama, arus baterai juga mengalir ke lampu pengisian (CHG) dan akibatnya lampu jadi menyala (ON). Secara keseluruhan mengalirnya arus listrik sebagai berikut a. Arus yang ke field coil Terminal (+) baterai → fusible link → kunci kontak (IG switch) → sekering → terminal IG regulator → point PL1 → point PL0 → Terminal F regulator → terminal F alternator → brush → slip ring → rotor coil → slip ring → brush → terminal E alternator → massa → bodi. Akibatnya rotor terangsang dan timbul kemagnetan yang selanjutnya arus ini disebut arus medan (field current). b. Arus ke lampu charge Terminal (+) baterai → fusible link → sakelar kunci kontak IG (IG switch) sekering → lampu CHG → Terminal L regulator → titik kontak P0 → titik kontak P1 → terminal E regulator → massa bodi. Akibatnya lampu charge akan nyala.
49
2. Mesin dari Kecepatan Rendah ke Kecepatan Sedang. Sesudah mesin hidup dan rotor berputar, tegangan/ voltage dibangkitkan dalam stator coil, dan tegangan neutral dipergunakan untuk voltage relay, karena itu lampu charge jadi mati. Pada waktu yang sama, tegangan yang dikeluarkan beraksi pada voltage regulator. Arus medan (field current) yang ke rotor dikontrol dan disesuaikan dengan tegangan yang dikeluarkan terminal B yang beraksi pada voltage regulator. Demikianlah, salah satu arus medan akan lewat menembus atau tidak menembus resistor R, tergantung pada keadaan titik kontak PL0.
OHP 29
Bila gerakan P0 dari voltage relay, membuat hubungan dengan titik kontak P2, maka pada sirkuit sesudah dan sebelum lampu pengisian (charge) tegangannya sama. Sehingga arus tidak akan mengalir ke lampu dan akhirnya lampu mati. Untuk jelasnya aliran arus pada masing-masing peristiwa sebagai berikut: a. Tegangan Neutral Terminal N alternator → terminal N regulator → magnet coil dari voltage relay → terminal E regulator → massa bodi. Akibatnya pada magnet coil dari voltage relay akan terjadi kemagnetan dan dapat menarik titik kontak P0 dari P1 dan selanjutnya P0 akan bersatu dengan P2. Dengan demikian lampu pengisian (charge) jadi mati. b. Tegangan yang keluar (output Voltage) Terminal B alternator → terminal B regulator → titik kontak P2 → titik kontak P0 → magnet coil dari voltage regulator → terminal E regulator → massa bodi. Akibatnya pada coil voltage regulator timbul ke magnetan yang dapat mempengaruhi posisi dari titik kontak (Point) PL 0. Dalam hal ini PL0 akantertarik dari PL1 sehingga pada kecepatan sedang PL0 akan mengambang (seperti terlihat dalam gambar di atas). c. Arus yang ke Field (Field Current) Terminal B alternator → IG switch → Fuse → Terminal IG Regulator → Point PL1 → Point PLO → Resistor R → Terminal F Regulator → Terminal F alternator → Rotor coil → Terminal E alternator → massa bodi. 50
Dalam hal ini jumlah arus/ tegangan yang masuk ke rotor coil bisa melalui dua saluran. • Bila kemagnetan di voltage regulator besar dan mampu menarik PL0 dari PL1, maka arus yang ke rotor coil akan melalui resistor R. Akibatnya arus akan kecil dan kemagnetan yang ditimbulkan rotor coil pun kecil (berkurang). • Sedangkan kalau kemagnetan pada voltage regulator lemah dan PL0 tidak tertarik dari PL1 maka arus yang ke rotor coil akan tetap melalui point PL1 → point PL0. Akibatnya arus tidak melalui resistor dan arus yang masuk ke rotor coil akan normal kembali. d. Out Put Current Terminal B alternator → baterai dan beban → massa bodi.
51
3. Mesin dari Kecepatan Sedang ke Kecepatan Tinggi
OHP 29
Bila putaran mesin bertambah, voltage yang dihasilkan oleh kumparan stator naik, dan gaya tarik dari kemagnetan kumparan voltage regulator menjadi lebih kuat. Dengan gaya tarik yang lebih kuat, field current yang ke rotor akan mengalir terputus-putus (intermittenly). Dengan kata lain, gerakan titik kontak PL0 dari voltage regulator kadang-kadang membuat hubungan dengan titik kontak PL2. Bila gerakan titik kontak PL0 pada regulator berhubungan dengan titik kontak PL2, field current akan dibatasi. Bagaimanapun juga, point P0 dari voltage relay tidak akan terpisah dari point P2, sebab tegangan neutral terpelihara dalam sisa flux dari rotor. Aliran arusnya adalah sebagai berikut: a. Voltage Neutral (tegangan netral) Terminal N alternator → terminal N regulator → magnet coil dari voltage relay → terminal E regulator → massa bodi. Arus ini juga sering disebut neutral voltage. b. Output Voltage Terminal B alternator → terminal B regulator → point P2 → Point P0 → magnet coil dari N regulator → terminal E regulator. Inilah yang disebut dengan Output voltage. c. Tidak ada arus ke Field Current Terminal B alternator → IG switch → fuse → terminal IG regulator → resistor R → Terminal F regulator → terminal F alternator → rotor coil → atau → point PL0 → point P2 → ground (No. F.C) → terminal E alternator → massa (F current). Bila arus resistor R → mengalir terminal F regulator → rotor coil → massa, akibatnya arus yang ke rotor ada, tapi kalau PL0 nempel PL2, maka arus mengalir ke massa sehingga yang ke rotor coil tidak ada. d. Output Current Terminal B alternator → baterai/load → massa. 52
IC REGULATOR TIPE B Cara pemasangan IC regulator ke alternator adalah built in. Jenis IC regulator ini digunakan pada semua kendaraan Isuzu yang menggunakan alternator dengan IC regulator. OHP 30
OHP 30
53
1. Kunci Kontak “ON” Mesin Belum Berputar
OHP 31
Saat kunci kontak “ON” mesin belum berputar pada stator coil belum ada tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus : Battery → fuse → S alternator → S IC regulator → BIC → B alternator → B IC regulator → BIC • BIC meng”ON”kan transistor karena mendeteksi tegangan battery kurang dari 14,7 volt. Battery → fuse → starter switch → IG alternator → dioda → R IC regulator → tahanan → L IC regulator → rotor coil → F IC regulator → Tr “ON” → E (massa) • Kemagnetan pada rotor coil kecil sekali. Battery → fuse → starter switch → IG alternator → dioda → R IC regulator → tahanan → L IC regulator → L alternator → kumparan CHG relay → massa • Kumparan CHG relay menjadi magnet tetapi kemagnetannya kecil sehingga tidak mampu menarik plat kontak CHG relay. Battery → fuse → starter switch → CHG lamp → plat kontak CHG relay → massa • CHG lamp menyala.
54
2. Mesin Hidup Tegangan Output Di Bawah Standar (<14,7 Volt)
OHP 32
Saat mesin hidup pada stator coil terjadi tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus: Stator coil → dioda → B alternator → S alternator → S IC reg → BIC → B IC regulator → BIC • BIC meng”ON”kan transistor karena mendeteksi tegangan output kurang dari 14,7 volt. Stator coil → field dioda → rotor coil → F IC regulator → Tr “ON” → E IC regulator → E alternator → massa • Rotor coil menjadi magnet. Stator coil → field dioda → L alternator → kumparan CHG relay → massa • Kemagnetan pada kumparan CHG relay besar sehingga dapat menarik plat kontak ke atas, akibatnya CHG lamp mati karena tidak ada beda potensial.
55
3. Mesin Hidup Tegangan Output Di Atas Standar (≥14,7 Volt)
OHP 33
Saat mesin hidup pada stator coil terjadi tegangan induksi, sehingga terjadi aliran arus : Stator coil → dioda → B alternator → S alternator → S IC reg → BIC → B IC regulator → BIC z BIC meng”OFF”kan transistor karena mendeteksi tegangan output lebih dari 14,7 volt. Stator coil → field dioda → rotor coil → F IC regulator → Tr “OFF” Rotor coil tidak menjadi magnet.
z
Stator coil → field dioda → L alternator → kumparan CHG relay → massa Kemagnetan pada kumparan CHG relay besar sehingga dapat menarik plat kontak ke atas, akibatnya CHG lamp mati karena tidak ada beda potensial.
z
56
TROUBLESHOOTING 1. TIDAK ADA PENGISIAN
57
2. OVERCHARGING
58
3. UNDERCHARGING
59
4. ARUS PENGISIAN TIDAK STABIL
60
5. BUNYI-BUNYI
61
SERVICE TRAINING
WE SERVE BETTER
PT. PANTJA MOTOR SERVICE DEPARTMENT ISUZU TRAINING CENTER
SERVICE TRAINING
Training Manual
Isuzu – INTERMEDIATE 1
SERVICE TRAINING
Chassis • Steering system • Suspension System • Wheel Alignment & Ban • Brake System
Pub. No: ISZ-TM/CH- INT-1
SERVICE TRAINING
Electrical • Basic Electrical • Starting System • Charging System
Pub. No: ISZ-TM/EL- INT-1
SERVICE TRAINING
WE SERVE BETTER
PT. PANTJA MOTOR SERVICE DEPARTMENT ISUZU TRAINING CENTER
