Pengertian dan komponen Drivetrain pada mobil

Drive Train

Drivetrain merupakan sebuah sistem dimana cara kerjanya adalah untuk menyalurkan tenaga dari mesin ke roda. Drivetrain menjadi komponen paling penting pada kendaraan.  Selain untuk menyalurkan tenaga, drivetrain juga berfungsi kompleks untuk mengatur momen putar hingga kecepatan.

Dengan memiliki fungsi yang penting, drivetrain rangkaian yang cukup kompleks. Dimulai dari transmisi, kopling / konverter torsi, diferensial, driveshafts, drive axle hingga pada akhirnya ke roda. Powertrain, nama lain dari drivetrain memiliki komponen yang saling bekerjasama. Transmisi memiliki andil cukup penting untuk mengkonversi tenaga dari mesin. 

Sejalan dengan perkembangan teknologi, drivetrain juga terus di upgrade. Sehingga menghasilkan gaya dorong semaksimal mungkin dan konsumsi BBM seirit mungkin. Hal ini karena, sistem kerja drivetrain memberikan hasil kerja maksimal di dalam sebuah berkendara. Berikut beberapa komponen yang terdapat pada sistem Drive Train :

1. Komponen Drive Train

Drive train memindahkan momen putar untuk memutarkan roda-roda. Drive train terdiri dari :

1. Clutch (Kopling) berfungsi untukmemindahkan momen putar engine ke transmisi. 
2. Transmisi berfungsi untuk menyesuaikan kendaraan pada berbagai kondisi pengemudian. Misalkan menginginkan perubahan gear ratio, jumlah momen putar engine, dan memajukan atau memundurkan arah jalan kendaraan.
3. Propeller Shaft & Universal Joint berfungsi untuk memindahkan momen putar engine dari transmisi ke final drive (kendaraan FR ). Universal joint umumnya disambungkan ke kedua ujung propeller shaft. Sambungan ini memastikan gerakan yang halus meskipun transmisi dan final drive memiliki jarak terbesar atau jarak terkecil dari keduanya.
4. Final Gear, pada saat yang sama dengan momen putar dari propeller shaft (atau transmisi) sedang dipandahkan ke axle shaft (atau drive shaft), final gear memungkinkan pengurangan kecepatan akhir dan meningkatkan tractabilitas.
5. Differential Carrier (Final Drive) berfungsi untuk membuat variasi putaran antara roda kiri dan kanan untuk memberikan perjalanan yang halus pada jalan yang kasar atau ketika sedang berputar. 
6. Drive Shaft berfungsi untuk memindahkan momen putar dari final drive ke roda. Memiliki fungsi yang sama dengan propeller shaft. (Seluruh kendaraan FF memiliki drive shaft,. Hanya kendaraan FR yang hanya menggunakan independt suspension yang memiliki drive shaft.)

Baca juga : Jenis Suspensi pada kendaraan

2. Outline Drive Train

a. Front Engine Rear Drive (FR = Front Engine, Rear Drive)

Engine, clutch, dan transmisi, dan komponen lain ditempatkan sebagai satu unit dibagian depan kendaraan sementara komponen-komponen lain seperti differential carrier dipasang di belakang. Unit bagian depan dan belakang dihubungkan oleh propeller shaft.

b. Front Engine Front Drive (FF= Front Engine, Front Drive) 

Engine, clutch, transmisi, final drive dan komponen lain dipasang sebagai satu unit di bagian depan kendaraan dan tidak menggunakan propeller shaft 

c. Front Engine 4-WHEEL DRIVE (4WD = Wheel Drive)

Seperti terlihat pada gambar, momen putar engine didistribusikan ke masing-masing roda. Sebuah transfer assembly digunakan untuk mendistribusikan momen putar. Terdapat kendaraan dengan full-time 4WD) dan kendaraan part-time 4WD).

1) Part-time 4WD

Pengemudi dapat menggunakan mode 2WD atau 4WD sesuai dengan keinginan. Sebagai contoh, On OFF kendaraan, menggerakkan diantara 2WD dan 4WD dapat dilakukan dengan mentransfer momen putar engine melalui clutch, converter, transmisi, dan final gear. Banyak kendaraan yang menggunakan sistem elektrik (pengoperasian dengan switch).

2) Full-time 4WD (4WD Permanen)

Dengan tipe ini, mode 4WD beroperasi sepanjang waktu. Sebuah viscous coupling dipasang dibelakang transfer yang meneruskan flexible transfer momen putar sehingga ketika beban pada roda depan menurun dengan tiba-tiba, momen putar secara terus-menerus diberikan ke roda belakang untuk mencegah kehilangan traksi pada roda depan

d. Rear Engine Rear Drive (RR = Rear Engine, Rear Drive) 

Engine ditempatkan di belakang roda, dan menggerakkan roda belakang.

e. MIDSHIP (MR)

Engine diletakkan diantara roda depan dan roda belakang, dan menggerakkan roda belakang.

Baca juga : Tipe - Tipe Rem pada Mobil

3. Clutch

a. Fungsi Clucth

Sebuah clutch atau kopling digunakan untuk meneruskan momen putar dari engine ke ransmisi/axle. Tujuannya adalah untuk memisahkan/disengage engine dengan trasmisi ketika starting engine, atau saat perpindahan gigi, dan menghubungkan/engage lagi engine dengan transmisi untuk menjalankan kendaraan. Untuk mencapai tujuan tersebut, maka clutch harus memenuhi

syarat-syarat sebagai berikut:

• Pada keadaan engaged, clutch harus meneruskan power engine ke transmisi tanpa slip.

• Pada awal engagement, clutch harus memiliki nilai slip yang tidak terlalu besar sehingga kendaraan dapat dimatikan tanpa tersentak. • Engage dan disengage power harus dapat dilakukan dengan cepat saat perpindahaan gigi.

4. Transmisi (model FR) /TRANSAXLE (model FF)

a. Fungsi Transmisi

Sebuah mobil membutuhkan tenaga pengendaraan yang besar saat starting, akselerasi, menanjak, atau saat membawa beban berat: akan tetapi, ketika berjalan dengan kecepatan tinggi, maka mobil membutuhkan putaran yang cepat pada roda lebih dari pengendaraan pada kebutuhan tenaga besar. Juga membutuhkan semacam perangkat yang mampu untuk membalikkan arah putaran sehingga kendaraan juga dapat dijalankan mundur. Perangkat ini disebut dengan transmisi. Perkalian momen putar ditunjukkan dengan pengurangan kecepatan putaran. Hal itu dapat dicapai dengan merubah pola engagement gear di dalam tansmisi

1) Gear Ratio Transmisi Dan Perubahan Momen Putar

Transmisi terdiri dari beberapa gear yang saling bertautan dalam bervariasi cara untuk mengatur momen putar dan kecepatan.

Garis power transmisi

Gear a gear b→ gear c gear d.

Momen putar, gear ratio dan gear transmisi Ketika memulai akselerasi atau saat menanjak, maka menggunakan gear pertama (drive gear paling kecil di dalam transmisi) atau gear kedua. Momen putar ditingkatkan oleh gear yang lebih kecil memutar gear yang lebih besar (alasannya dijelaskan nant), terlebih dulu, putaran output shaft diperlambat sehingga kecepatan menjadi turun. Momen putar berubah sebandingi dengan gear ratio.

Perhitungan gear ratio adalah sebagai berikut :

Transmisi memiliki beberapa jumlah gigi gear yang berbeda-beda. Gear ratio transmisi dapat dirubah menjadi kombinasi-kombinasi gear. Momen putar transmisi sebanding dengan gear ratio. Perhitungan gear ratio transmisi adalah:

Hubungan antara transmisi, momen gear putar ratio dan kecepatan adalah sebagai berikut. Ketika gear ratio transmisi adalah 3, output momen putar menjadi 3 kali dari input shaft, dan kecepatan output shaft menjadi satu ketiga. Dalam sistem gear, pengurangan kecepatan berarti peningkatan penerusan momen putar. 

2) Idle Gear Dan Reverse 

Sistem gear yang ditunjukkan dalam gambar adalah sama dengan struktur pada gambar sebelumnya. Perbedaannya hanya terdapat tambahan idle gear E diantara C dan D. pergerakan terjadi urut dari A 8-C-E-D-output. Pada tampilan gambar, arah putaran output shaft berbeda. Dengan kata lain, idle gear digunakan untuk membalikkan arah putaran output shaft. Di bawah ini, gear ratio dengan idler gear sama dengan gearratio tanpa idle gear, hal itu dapat dilihat bahwa idle gear tidak mempengaruhi terhadap gear ratio transmisi.

b. Tipe Transmisi

Transmisi dapat dibagi menjadi kategori-kategori yang ditunjukkan di bawah, tetapi tipe utama yang digunakan sekarang ini adalah tipe syncromesh dalam kategori parallel shaft gear dan tipe planetary gear. Tipe parallel shaft gear memiliki dua shaft dengan beberapa kelompok gear yang dibutuhkan untuk merubah posisi. Pada kebanyakan tipe gear, gerakan ke depan dibangkitkan oleh satu gear. Tipe planetary gear sering digunakan pada automatic transmission karena pengontrolan perpindahan gigi yang mudah

Tipe Gear

1. Tipe Sliding mesh

• Tipe Parallel shaft gear 
• Tipe Constant mesh 
• Tipe Synchro mesh

2. Tipe Planetary gear

Sekarang ini, banyak transmisi manual menggunakan tipe parallel shaft gear. Kebanyakan automatic transmission menggunakan tipe planetary gear dengan torque converter.

Baca juga : Tipe Steering pada Mobil

Automatic Transmision

Komponen utama dari automatic transmission termasuk case dan housing, torque converter yang meneruskan power, hydraulic control mechanism, shift control mechanism, dan perangkat bantu. Perangkat hydraulic, termasuk control valve, menggerakkan power train yang terdiri dari torque converter, clutch & brake, planetary gear, output shaft, final drive, dan lainnya. Shift control mechanism bekerja mengirimkan instruksi ke hydraulic control Mechanism.

Automatic transmission

1. Torque converter
2. Transmission (Gear box assembly)
3. Speed changing mechanism (Power train)
4. Final drive (Transaxle)
5. Hydraulic control mechanism (Control valve ol pump)

Torque converter meneruskan tenaga putaran engine ke output shaft oleh hydraulic oil yang disebut dengan automatic transmission fluid. Juga, torque converter bekerja meningkatkan momen putar yang diteruskan ke output shaft tergantung pada kondisi pengemudian dari 1:1 sampai 1:2.

Planetary gear digunakan untuk mekanisme perubahan kecepatan dan merubah putaran yang diteruskan dari torque converter untuk mengeset awal gear ratio. Hydraulic control mechanism mengirimkan tekanan hydraulic yang dibangkitkan oil pump ke masing-masing silinder (cliutch dan servo) didasarkan pada kecepatan dan kendaraan. Juga, secara otomatis mengikat atau melepas masing-masing gear dari planetry gear untuk menunjukkan perubahan kecepatan otomatis.

Seperti yang dijelaskan di atas, torque converter itu sendiri berfungsi menaikkan momen putar dan merubah kecepatan. Karena itulah transmisi dibutuhkan. Hal ini karena performa pengendaraan yang cukup diperlukan kendaraan dan juga dibutuhkan untuk memutar power train mundur. Baru baru ini, transmisi telah menjadi multi-stage yang meningkat dan rumit.

5. Propeller Shaft dan Drive Shaft

a. Propeller Shaft

Pada kendaraan FR, sebuah poros diperlukan untuk meneruskan power dari transmisi ke final drive. Poros itu disebut dengan propeller shaft. Ketika kendaraan sedang dijalankan pada jalan yang tak rata, transmisi dan final drive selalu berubah posisi dari vertikal maupun lateral dalam hubungan satu sama lain. Karena perubahan yang terus-menerus ini, transmisi dan final drive tidak dapat dipasangkan menjadi satu kesatuan panjang dan kesatuan sudut.

*Journal tersebut biasanya disebut dengan cross shaft atau spider Journal adalah jalan untuk propeller shaft dihubungkan dengan universal joint dan sleeve yoke sehingga momen putar dapat selalu diteruskan dengan halus dari transmisi ke final drive. Sleeve yoke dengan spline membuat poros dapat mengembang dan menyusut. Propeller shaft pada umumnya ringan, dengan momen putir yang kuat. Merupakan pipa baja berlubang dengan menggunakan kekakuan bengkok yang kuat.

Propeller shaft berputar pada kecepatan tinggi saat dalam perjalanan yang cepat. Untuk mencegah getaran dan nolse yang keras, maka propeller shaft harus benar-benar balance.

Pada hampir seluruh kendaaan, wheel base cukup pendek untuk menggunakan dua buah propeller shaft. Penggunaan shaft yang dipegangi oleh central bearing sudah biasa. Alasan menggunakan dua buah propeller shaft adalah meningkatkan kenyamanan pada kecepatan tinggi dan untuk mencegah poros dari kerusakan akibat puntiran dan putaran yang keras.

b. Universal Joint

Universal joint umumnya dihubungkan pada ujung propeller shaft. Meneruskan momen putar dengan halus meskipun terdapat gap yang besar antara transmisi dan final gear. Sebuah spline pada propeller shaft membuat propeller shaft untuk menyetel panjangnya tanpa adanya kerusakan ketika roda bergerak ke atas dan ke bawah.

6. Final Drive

Momen putar dari engine diteruskan ke transmisi, ke propeller shaft dan ke final drive. Final drive terdiri dari final gear assembly utama (gear reduksi) dan diferensial.

Final gear pada akhirnya akan mereduksi kecepatan engine dan mengirimkan traksi yang telah ditingkatkan ke roda. Diferensial membuat roda kiri dan kanan berputar dengan kecepatan yang berbeda ketika kendaraan sedang belok/menikung

a. Final Gear

Final gear mereduksi kecepatan mesin dan meningkatkan tenaga putar untuk meningkatkan momen putar drive shaft. Dinamakan final gear karena power engine tidak direduksi lagi setelah final gear assembly. Pada kendaraan FR, final gear meluruskan arah momen yang diteruskan pada arah yang benar. Ratio reduksi yang dibuat oleh final gear berbeda pada tiap-tiap kendaraan. Ratio yang tepat ditentukan oleh gabungan dari beberapa faktor termasuk hambatan laju, output engine, jarak putaran, radius efektif ban untuk kecepatan maksimum, performa akselerasi, power untuk tanjakan, dan konsumsi bahan bakar.

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, pada kendaraan front-engine drive, transaxle, final gear, dan differential merupakan satu unit yang bekerja sebagai transaxle.

b. Differential Gear

1) Deskripsi

Differential membantu momen putar diteruskan dengan lembut dari final gear sampai ke roda. Ketika kendaraan sedang belok atau ketika berjalan lurus pada jalan yang kasar, panjang putarandari roda depan dan roda belakang akan berbeda. Jika putaran pada kedua sisi sama (kedua sisi berputar pada poros yang sama), roda yang memiliki jarak lebih pendek akan slip dan membuat pengendaraan menjadi sulit. Sehingga agar roda tidak slip dan dapat berputar dengan halus, differential membuat roda kiri dan kanan berputar pada kecepatan yang berbeda.

2) Struktur dan cara kerja

Seperti dalam gambar, differential pinion di dalam differential case dihubungkan dengan side gear. Spline di tengah side gear dihubungkan dengan axde drive shaft. Karena differential case menjadi satu dengan ring gear, momen putar dapat diteruskan dari propeller shaft --> drive pinion --> ring gear → differential case --> differential pinion side gear -->  axle (drive) shaft.

Cara kerja Differential

Ketika kendaraan berjalan lurus, differential membuat kedua roda berputar bersama-sama; ketika kendaraan berjalan memutar (belok), differential membuat perbedaan putaran antar roda sambil meneruskan momen putar dengan halus.