Subyek:
- Umum
- Roda pinion mahkota
- Pengoperasian diferensial
- Kerugian dari diferensial
- Menyetel roda pinion mahkota
- LSD (Diferensial Bola Terbatas)
- Diferensial Torsen
- Pemeliharaan dan cacat diferensial
- Sesuaikan beban awal bantalan diferensial
Umum:
Diferensial, juga disebut cardan, memungkinkan perbedaan kecepatan dalam penggerak. Hanya istilah diferensial yang digunakan di halaman ini.
Saat menikung, satu roda menghasilkan putaran lebih banyak dibandingkan roda lainnya. Oleh karena itu, ketika sebuah mobil berbelok ke kiri (seperti pada gambar di bawah), putaran roda kanan akan lebih besar dibandingkan roda kiri (r1 > r2). Jadi ada perbedaan kecepatan. Diferensial memastikan bahwa hal ini mungkin terjadi.
Pada mobil berpenggerak roda depan, diferensialnya ada di gearbox. Pada mobil berpenggerak roda belakang, letaknya di poros belakang, di antara roda belakang. Poros cardan kemudian berjalan dari gearbox ke belakang, ke diferensial.
Gambar di bawah adalah mobil berpenggerak roda belakang. Poros antara gearbox dan diferensial (cardan) disebut poros cardan atau poros perantara. Hal ini dijelaskan secara terpisah di halaman poros cardan. Terdapat dua poros penggerak yang dipasang pada differential yang menggerakkan roda belakang.
Roda pinion mahkota:
Roda pinion mahkota pada diferensial disebutkan secara terpisah, karena bagian ini harus disetel dengan sangat akurat setelah bekerja. Roda pinion dipasang pada poros baling-baling. Mesin dan gearbox menggerakkan poros baling-baling dan roda pinion menggerakkan roda mahkota. Penyetelan antara roda mahkota dan pinion adalah pekerjaan yang sangat khusus. Roda gigi harus disetel satu sama lain menggunakan data pabrik dan peralatan pengukuran/penyesuaian. Penyesuaian yang tepat memastikan perkembangan kebisingan paling sedikit dan umur terpanjang.
Pengoperasian diferensial:
Roda mahkota 1 digerakkan oleh roda pinion dari mesin/gearbox. Saat melaju lurus ke depan, poros penggerak 2 dan 3 akan berputar dengan kecepatan yang sama dan roda satelit 4 tidak akan berputar pada porosnya.
Dalam situasi gambar ini, poros penggerak kiri tidak bergerak. Hal ini mungkin disebabkan karena roda kiri berada di aspal dan roda kanan berada di jalan tidak beraspal. Dalam hal ini, roda di jalan tanah akan berputar.
Roda satelit kini berputar pada porosnya dan tenaga penggerak penuh ditempatkan pada poros penggerak kanan. Yang kiri sekarang tidak bergerak. Situasi serupa juga terjadi saat berkendara melalui tikungan, tekanan ban di satu sisi lebih rendah, profil ban sangat berbeda, dan permukaan jalan tidak sepenuhnya rata.
Kerugian dari diferensial:
Fakta bahwa diferensial memungkinkan perbedaan kecepatan antar roda juga merupakan kerugian besar dalam keadaan tertentu. Ketika salah satu roda yang digerakkan kehilangan cengkeraman, seluruh penggerak akan hilang. Ketika sebuah mobil berdiri dengan 1 roda di atas aspal dan 1 roda di lumpur, maka roda di dalam lumpur akan digerakkan 1% dan roda di atas aspal (dengan cengkeraman paling besar) akan tetap diam. Hal ini karena roda satelit akan berputar cepat dan roda dengan hambatan paling kecil akan bergerak paling kuat.
Menyetel roda pinion mahkota:
Ketinggian dan jarak permukaan kontak roda gigi mahkota dan pinion dapat disesuaikan. Gambar menunjukkan konsekuensi dari penyesuaian yang salah.
Dengan melumasi roda mahkota selama seperempat putaran dengan gemuk khusus (yang larut dalam oli), permukaan bantalan antara roda mahkota dan roda pinion dapat ditentukan. Dengan memutar roda pinion maju mundur beberapa putaran, permukaan penyangga menjadi jelas (lihat gambar). Dengan menyetel dan memutar beberapa kali, keseluruhannya dapat disetel ke permukaan penyangga yang ideal.
Harus diingat bahwa beban pada penggerak juga menyebabkan permukaan penyangga bergeser. Ketika beban bertambah, permukaan bantalan bergerak lebih banyak ke bagian luar roda mahkota (gambar kanan atas). Di bawah beban ringan, permukaan bantalan bergerak lebih banyak ke dalam. Saat menyetel, permukaan penyangga harus berada di tengah. Selalu konsultasikan dengan data pabrik untuk mengetahui ukurannya.
Penyesuaian yang salah menyebabkan (terkadang sangat) banyak kebisingan di drive, seperti suara siulan atau derit. Keausan juga akan meningkat. Misalnya, diferensial bisa rusak setelah hanya beberapa ribu kilometer karena penyesuaian yang ceroboh (atau tidak sama sekali). Tentu saja hal ini diawali dengan suara keras.
LSD (Diferensial Slip Terbatas)
Untuk mencegah situasi di atas, ada baiknya (sebagian) menonaktifkan pengoperasian diferensial dalam beberapa kasus. Itu disebut pemblokiran. Ketika diferensial terkunci, penggerak pada kedua gandar adalah sama. Roda satelit dihentikan, atau kedua roda matahari digandeng. Ada berbagai perkembangan dengan kopling multi-pelat, kopling kental, dan kopling cakar.
Gambar di bawah menunjukkan LSD (Limited Slip Differential). Ini adalah perbedaan dengan peningkatan gesekan internal. Kopling multi-pelat ditempatkan di antara permukaan lurus luar roda matahari berbentuk kerucut pada setengah gandar dan rumah diferensial.
Cincin tekanan di LSD terhubung ke rumah diferensial di satu sisi, dan dapat dipindahkan secara aksial di sisi lain. Cincin tekanan berbentuk baji di bagian dalam karena bentuk roda satelit yang cembung. Bilah bagian dalam (berwarna gelap pada gambar di atas) menyatu dengan gigi bagian dalam poros gandar. Gigi luar dari bilah luar menyatu dengan alur memanjang dari rumah diferensial. Artinya bilah luar tidak bisa berputar.
Saat melaju lurus ke depan, roda mahkota dan poros penggerak berputar dengan kecepatan yang sama, sehingga tidak terjadi gesekan. Ketika salah satu roda memiliki cengkeraman yang terlalu kecil sehingga berputar lebih cepat dari roda lainnya, terjadi perbedaan kecepatan antara permukaan kerucut pada cincin tekanan. Cincin tekanan ditekan pada bilah dan momen gesekan yang bergantung pada beban tercipta antara bilah luar (yang diblokir oleh rumah diferensial) dan bilah dalam yang berputar cepat yang terhubung ke poros penggerak.
Sistem yang dikontrol secara elektronik lebih modern telah dikembangkan lebih lanjut pada sistem self-locking. Cincin tekanan yang dijelaskan sebelumnya yang ada dalam sistem penguncian otomatis kemudian digantikan oleh silinder cincin yang beroperasi secara hidraulik. Kopling multi-pelat dioperasikan menggunakan elektronik.
Diferensial Torsen
Diferensial Torsen ('torsen' adalah kependekan dari 'penginderaan torsi', diterjemahkan secara longgar: 'perasaan torsi') pada prinsipnya adalah diferensial simetris. Ketika kedua poros keluaran berputar pada frekuensi putaran yang sama, torsi penggerak pada poros ini adalah sama. Jika aksi diferensial terjadi karena alasan apa pun, torsi penggerak ke poros keluaran yang berputar lebih cepat berkurang dan ke poros yang berputar lebih lambat. Di sini juga, pada prinsipnya tercipta momen gesekan internal yang di satu sisi mengurangi torsi keluaran dan di sisi lain meningkatkan torsi keluaran. Pengoperasiannya didasarkan pada perilaku penguncian otomatis transmisi roda gigi cacing, yang dihasilkan dengan memilih sudut pitch yang tepat dari roda gigi tersebut.
Diferensial gandar pada gambar di bawah dibaut ke ring gear. Poros roda gigi cacing dipasang di rumah diferensial. Roda gigi cacing, yang dihubungkan dua per dua oleh roda gigi silinder, dapat berputar bebas pada sumbunya.
Tiga set dua roda gigi cacing masing-masing dipasang. Satu roda gigi cacing dari setiap set terhubung dengan cacing yang dipasang pada poros penggerak roda ke roda kanan; roda gigi cacing lainnya terhubung dengan cacing pada poros penggerak roda ke roda kiri.
Selama mengemudi lurus ke depan (maju atau mundur), ketika tidak ada aksi diferensial, kedua gandar berputar dengan kecepatan yang sama. Rumah diferensial membawa roda gigi cacing, yang pada gilirannya menggerakkan cacing dengan poros penggerak roda. Kedua roda gigi cacing ingin berputar ke arah yang sama karena pitchnya, yang tidak mungkin dilakukan karena kopling dengan roda gigi silinder. Diferensial sekarang berputar sebagai satu blok dan memastikan distribusi torsi simetris (50% – 50%).
Jika terjadi efek diferensial, misalnya saat berkendara melewati tikungan, atau jika salah satu roda tergelincir, maka cacing yang satu akan berputar lebih cepat dan cacing lainnya lebih lambat dibandingkan rumah diferensial. Torsi yang lebih besar kini disuplai ke roda yang berputar lebih lambat dibandingkan ke roda yang berputar lebih cepat. Cacing yang berputar lebih cepat menggerakkan roda gigi cacing yang sesuai dan dengan demikian roda gigi cacing yang menggerakkan cacing ke roda yang berputar lebih lambat. Torsi pada roda yang berputar lebih lambat juga ditingkatkan dengan efek penguncian otomatis sebagian dari penggerak melalui roda gigi cacing ke arah cacing. Dengan memilih sudut pitch yang tepat pada worm, distribusi torsi yang diinginkan, di sini nilai pemblokiran, dapat diperoleh.
Diferensial Torsen tidak berpengaruh pada fungsi ABS apa pun, karena efek penguncian hanya terjadi saat ada beban, yaitu saat akselerator dipercepat.
Apalagi di balapan, saat drifting, differentialnya terkunci. Jika hal ini secara teknis tidak memungkinkan pada mobil tertentu, roda satelit dilas ke roda matahari. Dengan cara yang murah ini diferensial selalu terkunci. Kerugiannya adalah sulit lagi dikendarai di jalan umum, karena roda yang memiliki kecepatan paling rendah di tikungan akan mulai selip. Kemungkinan terjadinya cacat pada poros penggerak dan sambungan CV juga lebih besar.
Cara lain adalah dengan melakukan intervensi ESP (Electronic Stability Program). Sistem ini mengerem roda yang tergelincir dengan mengaktifkan kaliper rem sebentar. Dengan mengerem roda yang tergelincir, gaya yang lebih besar secara otomatis akan ditransfer ke roda lainnya melalui pengoperasian diferensial. Dengan cara ini, kelemahan tersebut juga telah dihilangkan. Hal ini kadang-kadang juga disebut operasi diferensial slip terbatas elektronik.
Pemeliharaan dan cacat diferensial:
Saat ini diferensial sering kali mengandung “oli seumur hidup”. Pabrikan menunjukkan bahwa oli tidak perlu diganti secara berkala. Beberapa pabrikan menunjukkan interval pengurasan dalam jumlah kilometer tertentu. Periode ini tidak boleh terlampaui. Sebaiknya ganti oli sesekali untuk perbedaan dengan oli seumur hidup. Setiap minyak bersentuhan dengan oksigen dan mengalami proses oksidasi. Efek pelumasannya berkurang. Oleh karena itu ada baiknya mengganti oli ini pada jarak tempuh tertentu (misalnya 150.000 km).
Diferensial yang rusak, dimana bantalannya rusak atau ruang pada roda pinion mahkota tidak rapi, akan menimbulkan banyak kebisingan dalam berkendara. Perbedaan biasanya dapat dirombak. Selama perombakan, permukaan gigi gigi mahkota dan pinion diukur dan bantalan diganti. Jika permukaan gigi terlalu aus, bagian-bagiannya harus diganti. Mengganti roda mahkota seringkali sangat mahal.
Menyesuaikan preload bantalan diferensial:
Bantalan pada diferensial harus dipasang pada beban awal tertentu. Nilai ini ditentukan oleh pabrikan diferensial. Jika beban awal terlalu rendah atau terlalu tinggi, bantalan dapat rusak seiring berjalannya waktu. Pertimbangkan beban aksial yang terlalu tinggi, yang dapat menyebabkan bantalan menjadi terlalu panas. Saat merombak diferensial atau mengganti bantalan, beban awal harus selalu diperiksa dan disetel jika perlu. Dengan melakukan pengukuran dapat ditentukan berapa ketebalan cincin pengisi (antara bantalan dan penahan segel) yang seharusnya.
Contoh pengukuran yang perlu dilakukan diberikan di bawah ini.
Jarak antara bagian luar rumah gearbox dan bantalan harus diukur dengan pengukur kedalaman. Nilai yang diukur dalam foto adalah 12 mm.
Dengan alat pengukur kedalaman ini ketinggian bahu dudukan oil seal juga dapat diukur. Nilai yang diukur dalam foto adalah 10,0mm.
Selama pemasangan, bahu penahan segel oli dipasang di rumah diferensial. Dengan mengurangkan dua nilai yang baru saja diukur, jarak antara bantalan diferensial dan bahu dudukan segel oli ditentukan: Kedalaman – tinggi = 12,0 0mm – 10,00 mm = 2 mm.
Jika shim 2 mm ditempatkan di antara bantalan diferensial dan penahan segel, bantalan akan dipasang bebas tegangan.
Tentu saja bukan itu maksudnya; shim yang lebih tebal perlu dipasang untuk memasang bantalan di bawah tekanan. Preload ditentukan oleh pabrikan. Misalnya, 0,25 mm.
Shim yang harus dipasang dalam hal ini adalah jarak terukur + preload, jadi; 2 mm + 0,25 mm = 2,25 mm. Ketika shim dengan ketebalan 2,25 mm dipasang, preload telah diatur dengan benar. Cincin shim yang cocok harus ditemukan dalam wadah dengan ukuran cincin shim yang berbeda. Mesin cuci yang benar dapat ditemukan dengan pengukur sekrup.
Pada gambar di bawah terlihat bahwa shim memiliki ketebalan 2,25 mm. Jadi ini shim yang benar. Informasi lebih lanjut mengenai pengukuran dengan mikrometer dapat dilihat pada halaman “Alat ukur mekanis".
Pengukuran kedalaman bantalan dan tinggi bahu dudukan segel pada gambar di atas dilakukan dengan alat pengukur kedalaman. Namun pengukuran ini juga dapat dilakukan dengan dial indikator. Penjelasan mengenai pengukuran dengan dial indikator juga diberikan pada halaman “Alat ukur mekanis".
Pembacaan pada gambar di bawah tidak sesuai dengan pengukuran di atas. Foto-fotonya juga sangat buram. Ini akan segera digantikan oleh gambar baru yang menampilkan pengukuran dengan benar.
Nilai dial gauge dan depth gauge harus sesuai. Pada prinsipnya tidak menjadi masalah alat apa yang digunakan untuk melakukan pengukuran, asalkan kedua alat ukur tersebut tersedia. Misalnya, pada saat ujian praktik, mungkin hanya tersedia satu jenis alat ukur. Oleh karena itu penting untuk dapat menggunakan semua alat ukur; kaliper, mikrometer, dan dial indikator.
