1) Jenis-jenis Sistem Penggerak Kendaraan
Kendaraan dapat berjalan/ bergerak karena ada sistem yang memindahkan tenaga/ momen/ putaran dari mesin ke roda-roda. Kendaraan ditinjau dari sistem pemindah tenaganya dikelompokkan menjadi beberapa tipe/ jenis, yaitu :
a) Front Engine Rear Drive (FR)
Kendaraan dengan mesin di depan dan menggerakkan roda belakang dinamakan tipe FrontEngine Rear Drive (FR). Komponen-komponen system pemindah tenaga meliputi : kopling(clutch), transmisi(transmission), drive shaft/ propeller shaft, differential, rear axle dan roda(wheel)
Gambar 1 Sistem pemindah tenaga pada kendaraan tipe FR
b) Front Engine Front Drive (FF)
Kendaraan dengan mesin di depan dan menggerakkan roda depan dinamakan tipe Front Engine Front Drive (FF). Komponen-komponen sistem pemindah tenaga meliputi : kopling (clutch), transmisi (transmission), differential, front axle dan roda (wheel).
c) Rear Engine Rear Drive (RR)
Kendaraan dengan mesin di belakang dan menggerakkan roda belakang dinamakan tipe RearEngine Rear Drive (RR). Pemindah tenaga kendaraan tipe ini sama dengan tipe Front Engine Front Drive (FF). Komponen-komponen sistem pemindah tenaga meliputi : kopling (clutch), transmisi (transmissions), differential,rear axle dan roda (wheel)
d) Four Wheel Drive (FWD)
Kendaraan dengan mesin menggerakkan roda depan dan roda belakang dinamakan tipe Four Wheel Drive atau All Wheel Drive (FWD atau 4WD atau AWD). Komponen-komponen sistem pemindah tenaga meliputi : kopling(clutch), transmisi (transmission), transfer, dan terbagi menjadi dua. Pertama ke front drive shaft (front propeller shaft), front differential, front axle dan roda depan (front wheel), sedangkan yang kedua ke rear drive shaft, rear differential, rear axle dan roda belakang (rear wheel).
2) Propeller Shaft
Pada kendaraan tipe FR (front engine rear drive) dan FWD/AWD (four wheel drive), untuk memindahkan tenaga mesin dari transmisi ke differential, diperlukan propeller shaft atau sering juga disebut sebagai drive shaft. Panjang pendeknya propeller shaft tergantung dari panjang kendaraan. Pada kendaraan yang panjang, propeller dibagi menjadi beberapa bagian untuk menjamin supaya tetap dapat bekerja dengan baik.
Suspensi kendaraan mengakibatkan posisi differential selalu berubah-ubah terhadap transmisi, sehingga propeller harus dapat menyesuaikan perubahan sudut dan perubahan jarak, agar tetap mampu meneruskan putaran dengan lancar. Mekanisme atau komponen tersebut adalah universaljoint atau sering disebut U-joint.
Gambar 4. Bentuk-bentuk propeller shaft
Propeller shaft pada umumnya terbuat dari pipa besi, karena profil pipa lebih tahan terhadap puntiran. Dimensiporos propeller akan menentukan beban putaran yang diijinkan.
3) Universal joint
Kondisi jalan mempengaruhi kerja suspense dan berakibat pada posisi differential selalu berubah-ubahterhadap transmisi. Universal joint dipakai untuk mengatasi kondisi tersebut agar poros selalu dapat berputar dengan lancar, sehingga universal joint harus mempunyai syarat : dapat mengurangi resiko kerusakanv propeller saat poros bergerak naik/ turun, tidak berisik atau berputar dengan lembut, konstruksinya sederhana dan tidak mudah rusak.
Dilihat dari konstruksinya, universal joint dibagi dalam beberapa jenis, yaitu :
a) Hook Joint
Pada umumnya poros propeller menggunakan konstruksi tipe ini, karena selain konstruksinya yang sederhana tipe ini juga berfungsi secara akurat dan konstan. Konstruksi hook joint adalah seperti gb. 5 di atas. Ada dua tipe hook joint yaitu shell bearing cup type dan solid bearing cup type. Pada tipe shell bearing cup universal joint tidak bisa dibongkar sedangkan pada tipe solid bearing cup bisa dibongkar. Ilustrasi konstruksi kedua tipe universal joint tersebut dapat dilihat pada gambar berikut :
b) Flexible Joint
Konstruksi dari universal joint model flexible joint dapat dilihat pada gambar 8 di atas. Model ini mempunyai keuntungan tidak mudah aus, tidak berisik dan tidak memerlukan minyak/ grease.
c) Trunion Joint
Model ini berusaha menggabungkan tipe hook joint dan slip joint, namun hasilnya masih dibawah slip joint sendiri, sehingga jarang digunakan. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar 9 di bawah ini.
d) Uniform Velocity Joint
Model ini dapat membuat kecepatan sudut yang lebih baik, sehingga dapat mengurangi getaran dan suara bising. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar 10 di bawah ini.
Gambar 10. Konstruksi Uniform Velocity Joint
e) Slip Joint
Bagian ujung propeller yang dihubungkan dengan poros out-put transmisi terdapat alur-alur untuk pemasangan slip joint. Hal ini memungkinkan panjangnya propeller shaft sesuai dengan jarak output transmisi dengan differential. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar 11di bawah ini.
4) Center Bearing
Merupakan unit yang dipasang pada ujung propeller shaft depan (intermediate shaft) dan menempel pada body melalui bracket. Center bearing berfungsi sebagai tumpuan antara pada poros propeller yang panjang (3-joint type) untuk mengurangi kemungkinan poros propeller melengkung/ bengkok, untuk meredam bunyi dan getaran pada saat propeller shaft bekerja.
5) Pemeriksaan, Servis dan Perbaikan Propeller Shaft, Universal Joint dan Center Bearing
Perawatan yang dilakukan pada propeller shaft adalah memberikan pelumasan dengan grease pada universal joint. Pemeriksaan dilakukan untuk mencegah suatu kerusakan atau untuk memastikan penyebab suatu keusakan. Pemeriksaan pencegahan atau perawatan dilaksanakan secara berkala dan rutin untuk memeriksa/ menjaga kondisi komponen dan kerjanya. Sedang pemeriksaan guna memastikan penyebab kerusakan harus dilakukan dengan betul-betul cermat dan perlu analisa kasus dan perlu pemeriksaan komponen dengan urutan yang cepat, tepat dan benar.
Berikut dicontohkan, diagram analisa dan urutan pemeriksaan:
a) Bunyi dari propeller shaft
Gambar 13. Bagan alir diagnosis
Pemeriksaan terhadap bunyi diperlukan pendengaran yang baik, ketelitian dan kecermatan yang tinggi, karena pada kendaraan akan terdapat sumber bunyi yang komplek sehingga kalau tidak cermat sering terkecoh pada bunyi-bunyi yang lain.
b) Getaran dari propeller shaft
Gambar 14. Bagan alir diagnosis
Pemeriksaan terhadap getaran dan bunyi pada propeller shaft harus dilaksanakan secara teliti dan cermat, dengan mengangkat roda penggerak, dan menghidupkan mesin pada posisi gigi transmisi masuk. Naikkan putaran mesin secara bertahap dan amati getaran dan bunyi dari propeller shaft. Jika ditemukan adanya getaran atau bunyi dari propeller shaft maka lakukan pemeriksaan baut-baut pengikat dan atau lepaskan unit propeller dan lakukan pemeriksaan komponen.
Gambar 15. Bagian–bagian poros propeller
Pemeriksaan komponen dilakukan dengan melepas unit propeller, yakni dengan melepas baut pengikat flange yoke ke differential dan melepaskan center bearing (pada propeller 3 joint). Setelah propeller terlepas lakukan pemeriksaan :
(1) Kebengkokan poros propeller depan dan belakang. Dengan menggunakan V-blok dan dial tester indikator ukurlah run-out poros (kebengkokan). Run-out max. = 0.8 mm
(2) Keausan dan kekocakan bantalan spider.
Putar spider dan pastikan bahwa tidak ada hambatan saat berputar. Periksa juga kebeb asan aksial spider bearing oleh putaran yoke ketika tertahan poros dengan kuat. Kebebasan axial max. 0.05 mm.
(3) Periksa clearance antara universal joint spider dan needle roller bearing
(4) Keausan dan kerusakan center support bearing Periksalah bahwa bearing dapat berputar dengan bebas tanpa hambatan namun tidak longgar/ goyang/ kocak
(5) Pemeriksaan keausan alur-alur sleeve yoke
Lakukan pengamatan secara visual terhadap kondisi spline. Lakukan pengujian dengan memasangkan sleeve yoke ke poros lalu putar bolak-balik sleeve yoke dan gerakkan maju-mundur (axial). Pastikan tidak terjadi kekocakan yang berlebihan tetapi bisa bergerak maju-mundur dengan lancar.
(6) Pemeriksaan keausan alur-alur ujung propeller depan terhadap flange maupun yoke propeller belakang. Menggunakan metode yang sama dengan di atas lakukan pengecekan alur-alur ujung propeller depan terhadap flange maupun yoke propeller belakang
(7) Pemeriksaan karet bushing maupun penutup debu pada center bearing.
Lakukan pengamatan terhadap kondisi karet bushing maupun karet penutup debu pada center bearing
(8) Pemeriksaan keseimbangan/ balance poros propeller. Menggunakan alat khusus (roller instrument) lakukan pengecekan ketidak seimbangan poros propeller. Bila ditemukan tidak seimbang (un-balance) maka lakukan balancing dengan memasang bobot pemberat tertentu.
Setelah pemeriksaan dan penyebab kesalahan atau kerusakan ditemukan maka segera dilakukan perbaikan atau penggantian dengan pembongkaran. Pada saat sebelum melakukan pembongkaran poros propeller sebaiknya diberikan tanda pada bagian-bagian yang berpasangan (gb. 23). Pemasangan poros propeller setelah dilakukan pembongkaran harus memperhatikan tanda-tanda yang telah dibuat atau dengan memperhatikan pola pemasangan poros propeller yang terdapat pada buku manual dari kendaraan tersebut
Gambar 23. Pemasangan U-joint model 3 joint
6) Penggantian Spider Bearing
Setelah dilakukan pemberian tanda pada beberapa tempat, maka langkah-langkah pembongkaran dimulai dengan prosedur sebagai berikut :
a) Pukul perlahan-lahan bearing outer race dan keluarkan keempat snap ring dari tempatnya. Pada beberapa tipe yang menggunakan lock plate, lepaskan lock plate.
b) Tekan keluar bearing dari tempatnya dengan menggunakan SST, atau dengan alat penekan (mesin/ alat press).
Gambar 26. Melepas spider bearing
c) Jepitlah bearing outer race pada ragum dan pukul propeller shaft. Lepaskan bearing pada sisi lainnya dengan prosedur yang sama.
d) Pasangkan dua outer race bearing yang telah dilepas ke spider sebagai tumpuan penekanan dan dengan menggunakan SST tekan keluar bearing dari yoke.
e) Jepitlah bearing outer race pada ragum dan pukul propeller shaft. Lepaskan bearing pada sisi lainnya dengan prosedur yang sama.
Gambar 29. Melepas spider bearing
Setelah pembongkaran, maka pasangkan kembali dengan spider bearing yang baru dengan prosedur sebagai berikut :
(1) Berilah pelumas secukupnya saja dengan pelumas khusus pada spider dan bearing-nya.
(2) Tepatkan tanda pada yoke (u-joint)
(3) Pasangkan spider bearing yang baru ke dalam yoke dengan menggunakan SST.
(4) Setel masing-masing bearing sehingga celah snap ring pada maksimum dan lebarnya sama.
(5) Pasangkan snap ring dengan ketebalan yang sama dengan kebebasan axial max. 0.05 mm. Jangan menggunakan snap ring bekas.
(6) Pukul yoke hingga tidak terdapat celah antara bearing bagian luar dengan snap ring.
(7) Periksa dan pastikan spider bearing dapat bergerak dengan lembut. Kebebasan axial maksimal 0.05 mm.
(8) Pasangkan spider bearing pada sisi yang lain dengan prosedur yang sama sebagaimana digambarkan di atas dengan memperhatikan tanda yang telah dibuat.
7) Penggantian Center Bearing
Setelah dilakukan pemberian tanda maka langkah pembongkaran dimulai dengan prosedur sebagai berikut :
a) Melepas center support bearing dari poros intermediate dengan mengendorkan bagian mur yang ditakik dengan pahat dan palu.
b) Lepaskan mur penahan center bearing dengan bantuan SST untuk menahan flange.
c) Lepaskan flange dari poros tengah
d) Lepaskan center bearing lama dan gantilah dengan unit baru.
Gambar 41. Melepas center bearing
e) Pasangkan center bearing assembly dann center bearing support pada poros intermediate dengan bagian yang terpotong menghadap belakang.
f) Berilah pelumasan pada alur poros intermediate dengan gemuk khusus.
g) Tepatkan tanda pada flange dan pada poros atau posisikan yoke bagian depan intermediate dan yoke belakang propeller shaft berada tepat arah yang sama.
h) Gunakan SST untuk menahan flange, pres bearing sehingga tepat pada posisinya, dengan mengeraskan mur yang baru dengan momen 1.850 kg-cm
i) Kendorkan lagi mur, kemudian keraskan dengan momen 450 kg-cm
j) Gunakan palu dan pahat untuk mengunci mur.
8) Poros Penggerak Roda/ Axle Shaft
Axle shaft atau poros penggerak roda adalah merupakan poros pemutar roda-roda penggerak yang berfungsi meneruskan tenaga gerak dari differentialke roda-roda. Axle shaft pada kendaraan dibedakan menjadi dua yakni front axle shaft (poros penggerak roda depan) dan rear axle shaft (poros penggerak roda belakang). Pada kendaraan FF, front axle shaft sebagai driving axle shaft, sedangkan pada kendaraan tipe FR, rear axle shaft sebagai driving axle shaft. Pada kendaraan 4WD atau AWD, front axle shaft maupun rear axle shaft sebagai driving axle shaft.
9) Poros Penggerak Roda Belakang/ Rear Axle Shaft
Roda belakang umumnya menumpu beban lebih berat daripada roda depan, sehingga konstruksi poros penggerak rodanya juga relatif lebih kuat. Pemasangan poros akan dipengaruhi oleh tipe/ jenis suspensi yang digunakan. Secara umum tipe suspensi yang digunakan ada dua kelompok yaitu suspensi bebas (independent) dan suspensi kaku (rigid). Pada tipe suspensi independent, jenis axle shaft yang digunakan umumnya adalah tipe melayang (floating shaft type), dimana poros bebas dari menumpu beban dan bebas bergerak mengikuti pergerakan roda akibat suspensi kendaraan.
Pada suspensi rigid pada umumnya menggunakan tipe poros memikul dimana axle shaft diletakkan di dalam axle housing, yang dipasangkan berkaitan melalui bantalan.
Poros memikul terdiri dari 3 tipe, yaitu : full floating, three-quarter floating dan semi-floating. Nama tipe poros tersebut mencerminkan kebebasan poros untuk tidak menyangga beban kendaraan. Full floating berarti sepenuhnya poros tidak menyangga beban, three-quarter floating berati ¾ beban kendaraan tidak ditumpu oleh poros (poros menyangga ¼ beban) sedangkan semi floating berarti poros hanya menumpu ½ beban.
Pada tipe ini bantalan-bantalan dipasangkan diantara haousing dan wheel hub, sedangkan roda dipasangkan pada hub. Beban kendaraan sepenuhnya ditumpu oleh axle housing, sedangkan poros roda tidak memikul beban, hanya berfungsi menggerakkan roda. Model ini sangat bagus untuk kendaraan berbeban berat.
Pada tipe three-quarter floating, hanya dipasangkan sebuah bantalan di antara axle housing dan wheel hub. Roda dipasangkan langsung pada poros roda. Hampir seluruh beban ditumpu oleh housing. Gaya lateral (lateral force) baru akan bekerja pada poros/ axle bila kendaraan membelok.
Tipe semi floating banyak dipakai pada kendaraan ringan. Hampir seluruh beban kendaraan dipikul oleh axle shaft, demikian juga gaya lateral (lateral force) pada saat kendaraan membelok. Bantalan dipasangkan diantara axle housing dan axle shaft, sedangkan roda dipasangkan langsung pada axle shaft.
10) Poros Penggerak Roda Depan/ Front Axle Shaft
Pada kendaraan FF front axle berfungsi sebagai penggerak. Konstruksi Front axle dapat dilihat pada gambar berikut :
Poros penggerak roda adalah poros yang berfungsi sebagai pemindah tenaga dari differential ke roda-roda. Pada kendaraan tipe FF, poros penggerak harus memiliki 2 persyaratan, yaitu : harus mempunyai mekanisme yang menyerap perubahan panjang dari poros penggerak yang mengiringi gerakan roda naik dan turun; harus dapat memelihara operasi sudut yang sama ketika roda depan dikemudikan dan harus memutar roda saat membentuk kecepatan karena roda depan digunakan secara bersamaan untuk pengemudian dan pemindahan tenaga.
Komponen/ sistem yang digunakan untuk memenuhi persyaratan tersebut adalah universal joint tipe constant velocity joint (CV Joint) Constant velocity joint adalah tipe universal joint yang memungkinkan untuk digunakan pada kendaraan FF, dimana poros mampu meneruskan tenaga sambil terjadi perubahan-perubahan sudut. Ada dua jenis CV joint, yaitu : birfield joint dan tripod joint.
Konstruksi birfield joint adalah seperti gambar di atas. Inner race dipasang ke dalam outer race yang berbentuk mangkuk dengan menahan enam bola baja oleh suatu rangka.Tipe ini banyak digunakan karena konstruksinya yang sederhana dan kapasitas pemindahannya cukup besar.
Sebuah tripod dengan tiga buah trunnion shaft pada plane yang sama. Tiga buah roller dipasangakan pada trunnion ini dan ke masing-masing roller dipasangkan tiga tulip dengan celah paralel. Konstruksi ini juga sederhana dan umumnya dapat bergerak dalam arah axial.
a) Prinsip Kerja CV Joint
Lekukan khusus dibuat pada dudukan bola baja yang pada masing-masing arah memotong titik O dari titik pusat garis penggerak dan poros penggerak yang selalu dihubungkan pada pusat garis P dari masing-masing bola baja. Hasilnya putaran poros penggerak adalah selalu identik dengan poros yang digerakkan.
b) Panjang Poros Penggerak
Panjang poros penggerak kiri dan kanan dapat sama maupun berbeda tergantung lokasi mesin dan transaxle. Apabila poros penggerak panjangnya tidak sama, maka akan mudah terjadi getaran yang menimbulkan bunyi dan kurang nyaman. Hal itu diatasi dengan beberapa metode yang antara lain dengan penggunaan dynamic damper type, hollow shaft type dan intermidiate shaft
(1) Dynamic damper type
Tipe poros penggerak ini mempunyai dynamic damper yang dipasangkan pada bagian tengah poros yang panjang. Dynamic damper dipasangkan pada poros penggerak melalui bantalan karet. Saat poros penggerak bergetar atau terpuntir maka damper yang diberikan cenderung ntuk berputar pada kecepatan konstan, sehingga bantalan karet menyerap getaran dan puntiran.
(2) Hollow shaft type
(3) Intermediate shaft type
Poros penggerak tipe ini digunakan pada kendaraan yang perbedaan jarak dua poros penggeraknya besar.
Kendaraan yang perbedaan jarak dua poros penggeraknya besar, sistem kemudinya menjadi tidak stabil dan mudah memuntir. Pada saat akselerasi, bagian depan kendaraan akan terangkat dan sudut joint poros menjadi besar, sehingga momen yang ditimbulkan menyebabkan roda tidak stabil dan sulit untuk dikendalikan.
Salah satu usaha untuk membuat roda stabil akibat perbedaan panjang poros, maka dipasangkan intermediate shaft sehingga poros penggerak kiri dan kanan menjadi sama panjang. Dengan metode ini sudut joint 1 dan 2 akan sama, sehingga momen yang disebabkan aksi dari roda depan diimbangi dan kendaraan menjadi stabil dan berjalan lurus.
11)Pemeriksaan, Servis dan Perbaikan Poros Penggerak Roda (axle shaft)
Pemeriksaan dilakukan untuk mencegah kerusakan atau untuk memastikan penyebab kerusakan. Pemeriksaan pencegahan dilaksanakan secara berkala dan rutin untuk memeriksa kondisi komponen dan kerjanya. Sedangkan untuk memastikan penyebab, biasanya terdapat gejala awal, sehingga harus betul-betul cermat dan perlu analisa kasus dan perlu pemeriksaan komponen dengan urutan yang tepat dan benar.
Secara umum perawatan atau servis axle shaft jarang atau sedikit dilakukan karena sederhana dan sedikitnya komponen dari axle shaft. Pemeriksaan pada axle shaft antara lain : periksaan secara visual terhadap kondisi axle shaft, pemeriksaan pelumasan joint (boot dan grease) pada velocity joint tipe, pemeriksaan kelurusan/ kebengkokan dan keseimbangan poros, pemeriksaan kekocakan/ keausan joint, keausan/ kekocakan alur-alur poros terhadap alur hub roda maupun alur side gear serta keausan atau kerusakan bantalan.
Pemeriksaan bantalan dilakukan dengan langkah sebagai berikut :
a) Melepas kaliper dan piringan rem
b) Periksa kebebasan bantalan dalam arah axial dengan dial indikator. Kebebasan makasimum adalah 0.05 mm.
c) Setelah dipastikan bantalan masih baik, pasang kembali kaliper dan piringan rem.
Jika kebebasan terlalu besar ganti bantalan dengan yang baik, dengan melkukan pembongkaran. Pembongkaran dan pemeriksaan-pemeriksaannya adalah sebagai berikut :
a) Lepaskan cotter pin, penutup pengunci mur dan mur pengunci bantalan
b) Mengeluarkan minyak pelumas roda gigi differential
c) Melepaskan hubungan tie rod end dengan steering knuckle, dengan menggunakan tracker ball joint.
d) Melepas steering knuckle dari lower arm, dengan melepas baut pemegangnya
e) Melepas poros penggerak depan, dengan memukulnya dengan palu plastik dan memegangnya dengan tangan.
Setelah unit poros penggerak terlepas lakukan pemeriksaan sebagai berikut :
a) Periksa dan perhatikan bahwa harus tidak ada kebebasan dalam outboard joint
b) Periksa dan perhatikan bahwa inboard joint meluncur dengan lembut dalam arah axial
c) Periksa dan perhatikan bahwa kebebasan arah radial dari inboard joint tidak terlalu besar
d) Periksa kerusakan boot.
e) Pemeriksaan panjang standar (spec. lihat manual book)
Untuk penggantian bantalan dapat dilakukan dengan melepas dan membongkar axle hub dengan langkah sebagai berikut :
a) Melepas kaliper dan melepas piringan rem (disc brake)
b) Melepas mur/baut pengikat steering knuckle ke shock absorber
c) Melepas unit axle hub
d) Membongkar unit axle hub
e) Mengganti bantalan
f) Merakit unit axle hub
g) Memasang axle hub depan
Gambar 69. Konstruksi Detail Axle Hub
