PEMBUATAN SIMULATOR TORQUE CONVERTER TRANSMISI OTOMATIS TOYOTA KIJANG LGX SERI A45DE
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang
Oleh :
YULIANDA 13869.2009
PROGRAM STUDI D-III TEKNIK OTOMOTIF JURUSAN TEKNIK OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2012
HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR
PEMBUATAN SIMULATOR TORQUE CONVERTER TRANSMISI OTOMATIS TOYOTA KIJANG LGX SERI A45DE
Oleh Nama
: Yulianda
BP. NIM
: 2009.13869
Jenjang Program
: Diploma III
Jurusan
: Teknik Otomotif
Fakultas
: Teknik
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang
Padang,
Juli 2012
Ketua Jurusan
Disetujui Oleh,
Teknik Otomotif
Pembimbing
Drs. Martias, M.Pd
Drs. Daswarman, M.Pd
NIP. 19640801 199203 1 003
NIP. 19520504 198403 1 002
i
LEMBARAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR Dinyatakan Lulus Setelah Dipertahankan di Depan Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi Teknik Otomotif Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang Judul Tugas Akhir PEMBUATAN SIMULATOR TORQUE CONVERTER TRANSMISI OTOMATIS TOYOTA KIJANG LGX SERI A45DE Oleh : Nama
: Yulianda
BP. NIM
: 2009.13869
Jenjang Program
: Diploma III
Jurusan
: Teknik Otomotif
Fakultas
: Teknik Padang , 17 Juli 2012 Dewan Penguji
Nama 1. Ketua
Tanda Tangan : Drs. Daswarman, M.Pd
_________________
2. Sekretaris : Drs. Erzeddin Alwi, M.Pd
_________________
3. Anggota
_________________
: Drs. Hasan Maksum, M.T
Ketua Program Studi
Disetujui Oleh,
Teknik Otomotif ( D3)
Pembimbing
Drs. Andrizal, M.Pd
Drs. Daswarman, M.Pd
NIP. 19650725 199203 1 003
NIP. 19520504 198403 1 002 ii
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir ini benar-benar karya sendiri. Sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan orang lain kecuali sebagai acuan atau kutipan dengan mengikuti tata penulisan karya ilmiah yang lazim
Padang,
Juli 2012
Yang menyatakan
Yulianda
iii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Kenalilah Allah diwaktu lapang, pasti Dia akan mengenalmu diwaktu sempit, ketahuilah! Sesungguhnya apa yang ditetapkan tidak mengenaimu pasti tidak akan menimpamu, sebaliknya apa saja yang ditetapkan menimpamu, kamu pasti tidak akan dapat menghindarinya. Sesungguhnya pertolongan itu datangnya bersama kesabaran, kesenangan bersama kesusahan dan sesungguhnya beserta kesulitan adalah kemudahan. (HR. Muttafaq’alaih)
Teruntuk : Kedua Orang Tuaku Atas kasih sayang, cinta dan pengorbanan dalam hidupku Kakak-kakakku yang selalu memberiku semangat Teman-teman yang terus membantuku Almamaterku
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Puji syukur penulis haturkan kepada sang khalik. Karena atas izin-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul “Pembuatan Simulator Torque Converter Transmisi Otomatis Toyota Kijang LGX Seri A45DE”. Tugas Akhir ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program D III di Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang (UNP). Dalam membuat laporan Tugas Akhir ini penulis banyak sekali menemui kesulitan dikarenakan keterbatasan ilmu yang dimiliki penulis. Hal ini disebabkan karena masih terbatasnya kemampuan penulis baik pengalaman maupun pengetahuan. Berkat bantuan dari berbagai pihak, penulis dapat mengatasi kesulitan tersebut dan akhirnya dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang. 2. Ketua Jurusan Teknik Otomotif. 3. Sekretaris Jurusan Teknik Otomotif. 4. Ketua Program Studi D III Jurusan Otomotif. 5. Penasehat akadenik Program Studi D III Jurusan Otomotif BP 2009. 6. Pembimbing penyelesaian Tugas Akhir Bapak Drs. Daswarman, M. Pd. v
7. Dosen dan staf Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik UNP yang telah membagi ilmu pengetahuan dan pengalaman yang sangat berharga. 8. Terkhusus buat kedua orangtua dan keluarga yang selalu mendukung secara moril dan materil 9. Seterusnya kepada semua pihak yang telah membantu demi kelancaran Tugas Akhir dan penulisan laporan ini. Penulis berharap semoga bantuan dan dukungan yang telah diberikan kepada penulis mendapat imbalan pahala dari Allah SWT. Akhirnya penulis berharap agar laporan ini dapat memberikan sumbangan pemikiran dan informasi yang bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa serta para pembaca pada umumnya.
Padang,
Juli 2012
Penulis
vi
DAFTAR ISI Halaman LEMBARAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR ............................................. i LEMBARAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR .............................................. ii HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................... iii HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................ iv KATA PENGANTAR........................................................................................ v DAFTAR ISI .................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang ................................................................................ 1 B. Identifikasi Masalah ....................................................................... 2 C. Pembatasan Masalah ....................................................................... 3 D. Rumusan Masalah ........................................................................... 3 E. Tujuan Tugas Akhir ......................................................................... 3 F. Manfaat Tugas Akhir ....................................................................... 4
BAB II
LANDASAN TEORI A. Dasar Teoritis Torque Converter ..................................................... 5 B. Prinsip Kerja Torque Converter....................................................... 7 C.Konstruksi Torque Converter ........................................................... 8 D. Cara Kerja Torque Converter. ....................................................... 12 E. Kemampuan Torque Converter...................................................... 24
BAB III PEMBAHASAN A. Proses Pembuatan,Konstruksi, dan Tahap Pengerjaan Stand .......... 29 B. Hasil ............................................................................................. 36 BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan ................................................................................... 38 B. Saran ............................................................................................. 39 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 40
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
Gambar 1. Komponen torque converter ............................................................... 5 Gambar 2. Prinsip kerja torque converter............................................................. 7 Gambar 3. Konstuksi pump impeler ..................................................................... 9 Gambar 4. Konstuksi turbine runner .................................................................... 9 Gambar 5. Konstuksi stator ............................................................................... 11 Gambar 6. Prinsip pemindahan tenaga ............................................................... 13 Gambar 7. Prinsip melipat gandakan momen ..................................................... 14 Gambar 8. Cara melipatgandakan momen .......................................................... 15 Gambar 9. Cara kerja kopling satu arah ............................................................. 15 Gambar 10. Cara kerja kopling satu arah berlawanan arah ................................. 16 Gambar 11. Pada saat aliran vortex besar ........................................................... 12 Gambar 12. Pada saat aliran vortex kecil............................................................ 18 Gambar 13. Bekerjanya converter pada saat kendaraan berhenti ........................ 19 Gambar 14. Bekerjanya converter pada kecepatan rendah .................................. 20 Gambar 15. Mekanisme lock-up clutch .............................................................. 21 Gambar 16. Konstruksi lock-up clutch ............................................................... 22 Gambar 17. Lock-upclutchtidak berhubungan .................................................... 23 Gambar 18.Lock up clutch berhubungan ............................................................ 24 Gambar 19. Torque ratio ................................................................................... 25 Gambar 20. Efisiensi transmisi) ......................................................................... 27 Gambar 21. Gambar rancangan konstruksi stand ................................................ 31 Gambar 22. Pembuatan stand simulator transmisi otomatis ................................ 32 Gambar 23.Pemotongan converter case ............................................................. 33 Gambar 24.Hasil pemotongan converter case .................................................... 34 Gambar 25.Pemasangan torque converter pada poros input transmisi ................ 34 Gambar 26.Pengecatan stand simulator torque converter ................................... 35 Gambar 27.Motor listrik dan handle transmisi pada dudukannya ....................... 35 Gambar 28.Pengecatan pada komponen transmisi .............................................. 36 viii
Gambar 29.Simulator transmisi otomatis tampak samping ................................. 37 Gambar 30.Simulator transmisi otomatis tampak depan ..................................... 37
ix
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Perkembangan negara industri dapat maju pesat karena dipengaruhi oleh adanya hasil teknologi yang tinggi dimana komponen-komponen mesin memiliki kualitas yang baik dan memenuhi standar, baik dari segi komponen maupun umur penggunaan yang tahan lama. Penemuan alat-alat modern dan otomatis membawa manusia ketingkat kenyamanan yang lebih tinggi. Perkembangan teknologi tersebut juga berpengaruh dalam bidang otomotif khususnya pada engine, chasis, body, accessoris serta kelengkapan lainnya. Mahasiswa dituntut belajar mengenal teknologi baru yang sedang berkembang terutama di bidang otomotif khususnya di bidang sistem pemindahan tenaga. Satu contohnya adalah ketika praktik sistem pemindah tenaga. Adapun bahan praktek transmisi otomatis di workshop Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang tidak memperlihatkan semua komponen-komponen yang terdapat pada transmisi otomatis dan torque converter, sehingga hal ini menjadi hambatan bagi mahasiswa dalam memahami dan mengenal komponen-komponen serta cara kerja komponen pada transmisi otomatis dan torque converter. Menyikapi hal tersebut, maka penulis beserta teman sekelompok mendiskusikan masalah ini. Keputusannya yang diambil adalah bahwa kami sepakat menyediakan bahan praktek berupa simulator transmisi otomatis Kijang LGX dan penulis mengambil judul Pembuatan Simulator Torque Converter Transmisi 1
2
Otomatis Kijang LGX dan diharapkan bisa membantu kegiatan praktek. Sehingga diharapkan mahasiswa dapat dengan mudah dapat mengenal secara langsung komponen-komponen serta cara kerja komponen-komponen transmisi otomatis dan torque converter itu sendiri. Mahasiswa banyak yang kurang mengetahui tentang transmisi otomatis Kijang LGX. Salah satu perbedaan pada transmisi konvensional dengan transmisi otomatis adalah sistem pemindahan tenaganya. Pada transmisi konvensional masih mengguanakan kopling hidrolik dengan kanvas kopling untuk menghubungkan dan memutuskan tenaga dari engine ke poros input transmisi, sedangkan pada transmisi otomatis sudah menggunakan kopling fluida (torque converter) untuk memindahkan tenaga yang bekerja berdasarkan putaran engine. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis berusaha memberikan informasi tentang mengenal komponen-komponen serta cara kerja komponen torque converter Kijang LGX. B. Identifikasi Masalah Sesuai
dengan
latar
belakang
diatas
dapat
diidentifikasikan
permasalahan sebagai berikut: 1. Bahan praktek sistem pemindahan tenaga di Jurusan Teknik Otomotif Universitas Negeri Padang berupa stand transmisi otomatis tidak memperlihatkan semua komponen pada transmisi otomatis tersebut. 2. Pengetahuan mahasiswa tentang komponen-komponen serta cara kerja komponen torque converter transmisi otomatis masih kurang.
3
C. Pembatasan Masalah Mengingat banyaknya komponen-komponen yang terdapat pada transmisi otomatis serta guna tercapainya tujuan dan sasaran yang diharapkan, maka penulis membatasi masalah hanya membahas tentang mengenal komponen pada torque converter dan cara kerja torque converter pada transmisi otomatis Kijang LGX. D. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan pembatasan masalah diatas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana cara pembuatan stand simulator torque converter transmisi otomatis. 2. Bagaimana fungsi masing-masing komponen serta cara kerja masingmasing komponen tersebut.
E. Tujuan Tugas Akhir Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini adalah: 1. Membuat simulator torque converter transmisi otomatis. 2. Menjelaskan fungsi masing-masing komponen serta cara kerja komponen torque converter tersebut.
4
F. Manfaat Tugas Akhir Manfaat yang dapat diperoleh dalam pembuatan dan penyusunan proyek akhir yang berjudul Pembuatan Simulator Torque Converter Transmisi Otomatis Kijang LGX Seri A45DE adalah sebagai berikut: 1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program studi Diploma III di Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang. 2. Dapat menambah pengetahuan mahasiswa tentang torque converter pada transmisi otomatis Kijang LGX. 3. Bisa digunakan sebagai bahan pratikum mahasiswa di workshop.
BAB II LANDASAN TEORI
A. Dasar Teoritis Torque Converter Torque converter adalah kopling yang digunakan pada transmisi otomatis dengan fungsi sebagai penghubung dengan motor. Pada transmisi manual menggunakan kopling (clutch) manual untuk memutus hubungan dengan motor (engine), sedangkan pada transmisi otomatis menggunakan Pengubah Torsi (torque converter) atau sering disebut kopling fluida.
Gambar 1. Komponen torque converter (Sumber : www.autoshop101.com)
5
6
Torque converter memindahkan dan memperbesarkan momen dari mesin dengan mengunakan minyak transmisi sebagai perantara. Torque converter terdiri dari pump impeller yang digerakkan oleh poros engkol; turbine runner yang di hubungkan oleh poros engkol dengan poros input transmisi ; stator yang terpasang pada transmission case dengan kopling satu arah ( one way clutch ) dan stator shaft dan converter case yang berisi semua bagian tersebut. Converter terisi minyak transmisi otomatis yang berasal dari oil pan dan dipompakan oleh pompa oli : minyak ini meluncur keluar dari pump impeller dengan arus yang cukup kuat dan memutarkan turbine runner. Torque Converter merupakan kopling fluida yang berfungsi untuk: 1. Memutus dan menghubungkan putaran dari mesin ke transmisi. 2. Memperbesar momen. 3. Meredam getaran fly wheel. 4. Menggerakan pompa oli. Dengan kopling fluida (fluid coupling), memungkinkan motor berputar secara independen terhadap transmisi. Saat motor berputar pelan yaitu saat idle, maka pemindahan torsi mesin ke transmisi sangat rendah, akan tetapi jika transmisi pada posisi D (drive) sudah mampu menggerakan mobil sehingga dibutuhkan sedikit injakan pedal rem. Jika pedal gas ditekan lebih dalam sementara mobil berhenti maka, dibutuhkan tekanan pedal rem lebih kuat, hal ini disebabkan putaran motor lebih tinggi dan impeller mengalirkan cairan ke turbin lebih kuat dan menyebkan pemindahan torsi ke transmisi juga lebih kuat.
7
Unit rumah torque converter dibaut pada flywheel, sehingga putarannya mengikuti putaran engine. Sirip impeller pembangkit aliran dilekatkan pada rumah torque converter, sehingga sirip berputar sama seperti putaran engine. B. Prinsip Kerja Torque Converter Jika dua kipas angin ditempatkan saling berhadapan satu sama lain, dan salah satu kipas angin dinyalakan, angin yang ditimbulkan akan menggerakkan sirip kipas angin satunya ( kipas angin yang tidak dinyalakan ) dan akhirnya keduanya berputar. Sirip kipas angin yang berputar pertama kali akan berputar secara bertahap lebih cepat sampai pada akhirnya kedua kipas angin berputar dengan kecepatan yang sama.
Gambar 2. Prinsip kerja torque converter (Sumber : trans-metic-modul1 hal. 4)
Apa yang terjadi dengan sistem transmisi otomatis adalah mirip dengan kejadian di atas. Kipas angin digantikan dengan dua roda yang bersirip. Dua roda bersirip tersebut diletakkan saling berdekatan dalam sebuah casing yang berbentuk lingkaran dan dibautkan pada roda gila ( flywheel ) mesin. Casing
8
tersebut diisi
dengan
minyak/oli
yang
berfungsi
sebagai medium
menggantikan fungsi angin dalam gambaran kerja dua kipas angin. Torque converter terbuat dari plat baja yang dipasang pada drive plate poros engkol sehingga torque converter berputar sesuai dengan putaran mesin. C. Konstruksi Torque Converter 1. Pompa impeller Konstruksi impeller pump terdiri dari blade yang diikat menyatu dengan case torque converter. Pompa impeller ( impeller pump ) disatukan dengan converter case dan di sekeliling bagian dalamnya terpasang vane yang melengkung. Sebelah dalam vane diberikan guide ring untuk membentuk celah yang memperlancar aliran minyak. Converter case di hubungkan dengan poros engkol melalui drive plate. Sehingga impeller pump akan berputar sesuai dengan putaran mesin. impeller pump akan memompa fluida kemudian memberikannya ke turbine runner sehingga turbine berputar.
9
Gambar 3. Konstruksi pompa impeller (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 18) 2. Turbine runner Konstruksi turbine runner terdiri dari blade yang tersusun bebas terhadap case torque converter. Sehingga turbine runner akan berputar bebas terhadap torque converter. Turbine runner akan meneruskan momen dan putaran dari impeller pump melalui fluida. Besarnya putaran turbine tergantung dari besarnya tekanan fluida dari impeller pump.
Gambar 4. Konstruksi turbine runner (Sumber : www.autoshop101.com/forms/AT21.pdf)
Seperti pada pompa impeller, turbine runner juga memiliki banyak blade. Arah lengkungan blade pada turbine runner berlawanan dengan
10
yang terdapat pada pompa impeller. Turbine runner dipasang pada poros input transmisi sehingga blade-nya berhadapan dengan pump impeller blade dengan celah yang sangat kecil. Turbine runner dihubungkan dengan poros input tramnsmisi dan berputar bersama pada saat kendaraan berjalan dengan transmisi pada posisi D , 2, L atau R. akan tetapi turbine runner tidak berputar pada saat kendaraan berhenti dengan transmisi pada posisi D, 2, L, atau R, dan berputar bebas bersama putaran pompa impeller pada saat transmisi pada posisi P, atau N. 3. Stator Stator ditempatkan pada tengah-tengah antar pompa impeller dan turbine runner. Dipasang pada poros stator yang diikatkan pada transmission case melalui one way clutch. Stator blade menangkap minyak yang keluar dari turbine runner dan mengarahkan kembali ke bagian belakang blade pump impeller ,sehingga memberika tambahan tenaga pada pump impeller.
11
Gambar 5. Konstruksi stator (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 19)
4. One Way Clutch Stator dipasang diatas one way clutch yang ditempatkan diatas input shaft yang memungkinkan stator hanya akan berputar searah dan akan mengunci manakala terdapat putaran balik. Kopling satu arah (one way clutch) memungkinkan stator untuk berputar searah dengan putaran poros engkol dan pada saat stator mempunyai kecenderungan berputar balik, kopling satu arah akan menguncinya sehingga tidak berputar. Oleh karena itu, stator akan
12
berputar atau terkunci tergantung pada arah dorongan minyak pada vanenya. 5. Lock-Up Clutch Konstruksi lock-up clutch terbuat dari bahan asbes paduan yang dipasang
dibelakang
turbine
runner
yang
berfungsi
untuk
menghubungkan turbine runner dengan case torque converter sehingga putaran turbine akan menjadi 1 : 1 dengan putaran impeller pump. Lockup clutch akan bekerja pada kecepatan kendaraan mencapai 60 km/jam atau lebih. D. Cara Kerja Torque Converter 1. Power transmission / pemindahan tenaga Pompa impeller digerakkan oleh
poros engkol, minyak yamg
berada di dalamnya akan berputar bersama dengan arah yang sama. Kecepatan pompa impeller ditambah gaya sentrifugal akan menyebabkan minyak mulai mengalir keluar dari bagian tengah pompa impeller ke permukaan vane. Apabila kecepatan pompa impeller ditambah, minyak akan dipaksa keluar dari pompa impeller. Minyak akan membentur vane pada turbine runner dan selanjutnya turbine runner mulai berputar dengan arah yang sama seperti pompa impeller.
13
Gambar 6. Prinsip pemindahan tenaga (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 20) Setelah minyak menghamburkan energi ke vane pada turbine runner, ia akan mengalir ke dalam ke dalam di sepanjang vane pada turbine runner. Pemukaan bagian dalam kurva runner mengarahkan minyak kembali ke pompa impeller dan siklus akan dimulai kembali. Seperti disebutkan diatas pemindahan momen dipengaruhi siklus minyak melalui pump impeller dan turbine runner. 2. Prinsip Melipat Gandakan Momen Pada bab yang lalu , pemindahan momen pada kopling fluida dijelaskan dengan dua buah kipas listrik sebagai contoh. Dikatakan bahwa kopling yang terdiri dari dua buah kipas angin listrik dapat memindahkan tenaga tetapi tidak dapat memperbesar tenaga. Akan tetapi, bila pada dua buah kipas ini ditambahkan air duct, udara akan mengalir ke kipas B (kipas yang digerakkan ) dan kembali ke kipas A ( kipas penggerak ) dari belakang melalui air duct, seperti digambarkan di bawah. Ini akan
14
mengintensifkan aliran udara yang di hembuskan oleh kipas angin A karena energi yang tertinggal di udara setelah melalui kipas B akan membantu putaran kipas A. Dalam sebuah torque converter, stator berfungsi sebagai air duct.
Gambar 7. Prinsip melipat gandakan momen (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 21)
Melipatgandakan momen oleh torque converter dipengaruhi oleh pengaliran minyak kembali ke pompa impeller dengan adanya stator vane, setelah melalui turbine runner.
Dengan
kata lain,
pompa
impeller diputarkan oleh momen dari mesin dan diperbesar momen oleh adanya aliran minyak balik dari turbine runner.
15
Gambar 8. Cara melipatgandakan momen (Sumber: www.Autoshop101.Com/Forms/AT21.Pdf) 3. One Way Clucth a. Cara kerja one way clucth Pada saat outer race akan berputar searah dengan tanda panah A seperti terlihat pada gambar di bawah, ia akan mendorong bagian atas sprag. Karena jarak l lebih pendek maka, outer race akan berputar.
Gambar 9. Cara kerja kopling satu arah (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 21)
Akan tetapi bila outer race akan berputar pada arah yang sebaliknya B sprag tidak dapat miring karena jarak l2 lebih besar dari
16
pada jarak l. akibatnya, sprag berfungsi sebagai baji yang mengunci outer race mencegahnya berputar.
Gambar 10. Cara kerja kopling satu arah berlawanan arah (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 21) b. Fungsi one way clutch 1) Pada saat aliran vortex besar Jumlah minyak memasuki stator tergantung pada perbedaan kecepatan putar dari pompa impeller dan turbine runner. Jika perbedaan ini besar, kecepatan minyak yang bersikulasi ( vortex flow ) melalui turbine runner dan impeller pump tinggi. Jadi, minyak mengalir dari turbine ke stator dengan arah yang menahan putaran pompa impeller seperti digambarkan di bawah ini.
17
Gambar 11. Pada saat aliran vortex besar (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 22)
Disini minyak membentur permukaan bagian depan stator vane, menyebabkan stator berputar dengan arah yang berlawanan dengan arah putaran putaran pompa impeller. Karena stator terkunci one way clutch, ia tidak berputar
tetapi vane-nya
menyebabkan arah aliran minyak berubah ke arah yang akan membantu putaran pompa impeller. 2) Bila vortex flow kecil Bila kecepatan putaran turbine runner mendekati kecepatan pompa impeller, maka kecepatan minyak ( rotary flow ) yang berputar dengan turbine runner bertambah.
pada arah yang sama akan
18
Gambar 12. Pada saat aliran vortex kecil (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 23) Dalam hal lain, kecepatan minyak ( vortex flow )
yang
bersikulasi pada turbine runner dan pompa impeller berkurang. Oleh karena itu, arah aliran minyak dari turbin ke stator sama seperti arah putaran pompa impeller. Karena pada saat ini minyak membentur permukaan bagian belakang stator vane, maka stator vane akan menghalangi aliran minyak. Dalam hal ini, one way clutch akan membisakan stator berputar dengan pompa impeller, jadi memungkinkan minyak untuk kembali ke pompa impeller. Seperti diterangkan diatas, stator berputar searah dengan putaran pompa impeller pada saat putaran turbine runner sebanding dengan kecepatan
putar
pompa
impeller. Ini
disebut dengan clutch point atau coupling point. Setelah clutch point tercapai, maka peningkatan momen puntir tidak terjadi dan torque converter berfungsi sebagai kopling fluida biasa.
19
4. Bekerjanya Converter a. Kendaraan berhenti , mesin idling Pada saat mesin idling, maka momen yang dihasilkan oeh mesin itu sendiri minimum. Bila rem ( parking brake dan / foot brake ) dioperasikan beban pada turbine runner , menjadi besar karena tidak dapat berputar. Karena kendaraan berhenti, maka speed ratio antara pompa impeller dan turbine runner nol sedangkan torque rationya maksimum. Oleh karena itu , turbine runner akan selalu siap untuk berputar dengan momen yang lebih tinggi dari momen yang dihasilkan oleh mesin.
Gambar 13. Bekerjanya converter pada saat kendaraan berhenti (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 26) b. Kendaraan mulai bergerak Pada saat rem dibebaskan, maka turbine runner dapat berputar dengan poros input transmisi. Dengan menekan pedal akselarator , maka turbine runner akan berputar dengan momen yang lebih besar dari yang di hasilkan oleh mesin, jadi kendaraan mulai bergerak.
20
c. Kendaraan mulai berjalan dengan kecepatan rendah Bila kecepatan kendaraan bertambah, putaran turbine runner dengan cepat mendekati pompa impeller. Torque rationya dengan cepat mendekati 1,0. Pada saat perbandingan putaran turbine runner dan pompa impeller mendekati angka tertentu (clutch point) stator mulai berputar. Dengan kata lain torque converter mulai berkerja sebagai kopling fluida. Oleh karenanya, kecepatan kendaraan naik hampir berbanding lurus dengan putaran mesin.
Gambar 14. Bekerjanya converter pada kecepatan rendah (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 26)
d. Kendaraan berjalan pada kecepatan sedang sampai tinggi Torque converter hanya berfungsi sebagai kopling fluida. Turbine runner berputar pada kecepatan yang hampir di identik dengan pump impeller. Selama kendaraan start normal, torque converter mencapai clutch point dalam 2 sampai 3 detik setelah start, akan tetapi bila beban berat bahkan sampai kendaraan mencapai kecepatan sedang
21
sampai tinggi, torque converter tidak dapat bekerja pada converter range. 5. Mekanisme Lock Up Clutch Pada coupling range ( tidak ada peningkatan momen puntir) torque converter meneruskan momen input dari mesin ke transmisi pada ratio mendekati 1:1. Pada pompa impeller dan turbine runner paling sedikit terdapat perbedaan kecepatan putar 4% sampai 5%. Oleh sebab itu, torque converter tidak memindahkan 100% tenaga dibangkitkan oleh mesin ke
transmisi jadi terdapat kerugian energi.
Untuk mencegahnya dan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar, lock up clutch secara mekanik menghubungkan pompa impeller dengan turbine runner pada saat kecepatan kendaraan mencapai 60 km/jam atau lebih.,dengan demikian hampir 100 % tenaga yang dibangkitkan oleh mesin diteruskan ke transmisi.
Gambar 15. Mekanisme lock-up clutch (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 27)
22
a. Konstruksi Lock up dipasang pada turbine runner dibagian depan turbine runner. Damper spring meredam tenaga yang terjadi pada saat hubungan untuk mencegah terjadinya kejutan. Bahan gesek sama seperti yang digunakan pada brake atau clutch disc dilekatkan pada converter case atau lock up piston dari torque converter untuk mencegah slip pada saat hubungan.
Gambar 16. Konstruksi lock-up clutch (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 27) b. Operasi Pada saat lock-up bekerja , ia akan berputar bersama pompa impeller dan turbine runner .Bekerja atau tidaknya lock-up diatur oleh perubahan arah aliran minyak hidrolik pada torque converter. c. Tidak berhubungan Pada saat kendaraan berjalan dengan kecepatan rendah minyak yang bertekanan ( tekanan converter ) mengalir ke bagian depan
23
lock-up clutch. Oleh karena itu, tekanan pada bagian depan dan belakang tidak sama, dengan demikian lock-up clutch tidak berhubungan dengan front cover ( lock-up clutch tidak bekerja ).
Gambar 17. Lock-up clutch tidak berhubungan (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 28)
d. Berhubungan Pada saat kendaraan berjalan dengan kecepatan sedang ( biasanya 50 km/jam atau lebih) ,minyak yang bertekanan mengalir ke bagian belakng lock up clutch. Oleh karena itu, lock up clutch tertekan kearah converter case. Akibatnya lock up clutch dan front cover akan berputar bersama ( disini lock up clutch berhubungan atau mengunci ). Hal ini mengakibatkan lock up clutch bekerja.
24
Gambar 18. Lock up clutch berhubungan (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 29)
E. Kemampuan Torque Converter 1. Torque ratio Melipat gandakan momen oleh torque converter akan semakin tinggi sebanding dengan vortex flow seperti telah diterangkan sebelumnya. Tingkat maksimum akan dicapai pada saat turbine runner berhenti. Bekerjanya torque converter dibagi dalam dua tingkatan : yaitu converter range dimana pada tingkat itu terjadi lipat gandakan momen. Clutch point adalah garis pembagi antara kedua tingkatan diatas.
25
Gambar 19. Torque ratio (Sumber: Toyota Automatic Transmission, 1996: 24) Dimana : Torque ratio ( t ) Turbine runner output ratio = ----------------------------------Pump impeller input torque
Speed ratio ( e ) Turbine runner rpm = --------------------------Pump impeller rpm
2. Stall point Bila speed ratio (e) nol, yaitu bilamana turbine runner tidak berputar sama sekali (umpama bila mesin berputar dan shift selector pada posisi “ D “ sedangkan kendaraan tidak dapat berjalan ), perbedaan putaran antara pompa impeller dengan turbine runner pada tingkat maksimum.
26
Stall point terjadi pada stator turbine runner tidak bergerak atau pada saat speed ratio (e) nol. Torque ratio maksimum dari torque converter pada saat stall point. Ini biasanya antara 1,7 dan 2,5. 3. Clutch point Pada saat turbine runner mulai berputar dan speed ratio bertambah, maka perbedaan kecepatan putaran antara turbine runner dan pompa impeller mulai berkurang. Bila speed ratio mencapai tingkat tertentu , maka vortex flow mencapai minimum, jadi torque ratio hampir mencapai 1:1. Karena minyak yang mengalir dari turbine runner membentur permukaan bagian belakang stator vane pada speed ratio yang lebih tinggi, maka kopling searah akan menyebabkan stator berputar berputar searah dengan pompa impeller. Dengan kata lain, torque converter mulai bekerja sebagai kopling fluida pada saat clutch point untuk mencegah torque ratio menurun di bawah 1.
4. Efisiensi Transmisi Efisiensi transmisi dari torque converter menunjukkkan efektifitas torque converter dalam memindahkan energi yang diberikan ke pompa impeller yang di teruskan ke turbine runner. Energi disini adalah output mesin itu sendiri dan sebanding dengan kecepatan ( rpm) dan momen sendiri.
27
Power = K x T x R Dimana, K = coefficient, T = torque, R = rpm
Gambar 20. Efisiensi transmisi (Sumber : Toyota Automatic Transmission, 1996 : 2005) Dimana, Efisiensi transmisi (n) Turbine runner output =
x 100 (%) Pump impeller output
Turbine runner output race =
x speed ratio ( e) x 100 (%) Pump impeller input race Pada saat stall point, pompa impeller berputar tetapi turbine runner
berhenti. Momen maksimum diteruskan ke turbine runner tetapi efisiensi transmisinya nol, karena turbine tidak berputar. Pada saat turbine runer mulai berputar , output turbine runner yang sebanding dengan rpm dan momen pompa impeller menyebabkan
28
peningkatan yang tajam pada efisiensi transmisi yang mencapai maksimum pada speed ratio menjelang clutch point. Setelah mencapai titik efisiensi maksimum efisiensi transmisi mulai turun karena sebagian minyak yang mulai mengalir ke permukaan belakang stator vane. Pada clutch point, dimana sebagian besar minyak dari turbine runner membentur permukaan bagian belakang stator vane mulai berputar , mencegah penurunan efisiensi transmisi lebih jauh dan torque converter mulai berfungsi sebagai kopling fluida. Momen dipindahkan pada perbandingan mendekati 1:1 dalam kopling fluida, efisiensi transmisi pada tahap kopling meningkat berbanding lurus dengan speed ratio. Akan tetapi, sirkulasi minyak menyebabkan sebagian energi kinetic ( energi gerakan ) minyak menjadi hilang pada saat suhu minyak naik disebabkan gesekan dan benturan. Oleh sebab itu, efisiensi transmisi pada torque converter tidak mencapai 100% dan biasanya tidak lebih dari 95%.
BAB III PEMBAHASAN A. Proses Pembuatan, Konstruksi, dan Tahap Pengerjaan Stand Pembuatan simulator transmisi otomatis ini melibatkan 4 orang anggota dan dosen
pembimbing lapangan, dimana dalam proses
pembuatannya meliputi beberapa tahap yaitu, 1. Proses Pembuatan Stand Proses pembuatan ini meliputi pengumpulan ide, saran sebagai masukan dan acuan dalam proses pembuatan media pembelajaran Simulator Transmisi Otomatis. Dalam pembuatan media pembelajaran Simulator Transmisi Otomatis ini dari bahan, proses pengerjaan sampai dengan tahap finishing membutuhkan dana ± 5 juta rupiah. Jadi tiap mahasiswa dibebankan dana sebesar 1,25 juta rupiah, dana tersebut digunakan untuk biaya pembelian bahan pembuatan meliputi: transmisi Transmisi Otomatis Kijang LGX Seri A45DE, motor listrik,puly dan fan belt, besi kanal U 8mm, karet bantalan, besi siku, besi plat, saklar, murbaut, kabel listrik, roda untuk stand. Pembelian alat proses pembuatan meliputi: mata circle, mata gerinda tangan, mata gergaji besi, elektroda las. Pembelian kebutuhan tahap finishing meliputi: amplas, kuas cat, bensin, cat besi, cat body, clear. Alat-alat yang dibutuhkan dalam proses pembuatan dari awal hingga akhir: kunci ring dan kunci pas satu set, obeng, tang, gerinda tangan, las listrik dan, kompresor listrik, spet untuk cat semprot, pen brush.
29
30
2. Konstruksi Stand Konstruksi stand mempunyai spesifikasi panjang: 86 cm, lebar: 75 cm, tinggi: 65 cm untuk rangka penopang depan dan 39 cm untuk rangka penopang belakang. rangka penopang menggunakan besi kanal U dengan tebal 8 mm, rangka penopang berbentuk persegi dengan panjang 86 cm, dan lebar 75 cm, pada bagian tengah ditopang dengan besi kanal U 8 mm agar lebih kuat, penyambungannya menggunakan las listrik. Setelah kerangka dasar terbentuk dilanjutkan mengukur tinggi dudukan atau penyangga transmisi otomatis tersebut, pembuatan dudukan dibuat bertahap mulai dari pembuatan dudukan transmisi bagian depan dengan tinggi 65 cm, jarak antara kedua penyangga 28 cm dengan bahan besi siku, kemudian dilanjutkan dengan pembuatan dudukan transmisi bagian belakang dengan tinggi 39 cm dan lebar 29 cm, sesuaikan dengan dudukan pada transmisi, lubangi dengan bor berdiameter 12 mm, sesuaikan dengan jumlah baut pada transmisi. Kemudian dilanjutkan dengan pembuatan tempat dudukan handle dengan tinggi 34 cm, dan panjang ke samping 15 cm, pada bagian bawah di las dengan rangka dasar. Dilanjutkan dengan pembuatan dudukan motor listrik dengan panjang 65 cm yang dilas pada kerangka dasar stand.
31
Gambar 21. Gambar rancangan konstruksi stand 3. Tahap
Pengerjaan
Stand
dan
Pemotongan
converter
case.
Tahapan pengerjaan terdiri dari beberapa tahap, yaitu tahap pertama tahap perancangan yang meliputi kalkulasi dana serta
perancangan
yang
dibutuhkan
desain stand simulator transmisi otomatis Tahap
kedua tahap konstruksi, pembuatan stand dan perakitan stand simulator transmisi otomatis, serta penempatan motor listrik, dan instalasi kabel termasuk saklar penghubung. Tahap ketiga tahap finishing yaitu tahap pengecatan akhir. a. Tahap pertama; tahap ini adalah tahap pengumpulan ide-ide, kalkulasi dana yang dibutuhkan. Setelah melalui tahap kalkulasi dicapai kesepakatan danam yang dibutuhkan ± 5 juta rupiah , dibebankan oleh 4 orang anggota jadi tiap anggota dibebankan biaya sebesar 1,25 juta rupiah. Selanjutnya dilanjutkan ke tahap desain konstruksi stand, pertama anggota melakukan observasi dan pengukuran konstruksi
32
stand. Setelah gambaran awal desain konstruksi didapat dilanjutkan membeli komponen-komponen transmisi otomatis, dan bahan untuk konstruksi stand. b. Tahap kedua; setelah komponen utama transmisi otomatis, dan bahan konstruksi stand tersedia dilanjutkan dengan pembuatan kerangka dasar stand serta penempatan atau pembuatan dudukan komponen transmisi otomatis. Anggota dibagi menjadi dua kelompok yang tiap kelompok terdiri dari 2 orang anggota. Kelompok pertama mertugas membuat stand beserta dudukannya, kelompok kedua bertugas cut.
Gambar 22. Pembuatan stand simulator transmisi otomatis ( Sumber: Dokumentasi 9 Mei 2012) Cut engine adalah pemotongan bagian luar (housing) sehingga bagian dalam yang bergerak dapat terlihat, sehingga hubungan atau perkaitan bagian-bagian dapat dilihat jelas, sebagai contoh cut engine pada bagian transmisi agar kita dapat melihat jelas roda gigi yang berhubungan pada tiap tahap percepatan. Setelah stand dan cut engine tersebut selesai sesuai konstruksi dan desain yang didapat dari
33
observasi
yang telah dilakukan modifikasi
konstruksi maka
dilanjutkan dengan merakit komponen transmisi otomatis sesuai dudukan
yang
terdapat
pada
stand.
Sebagai
penggeraknya
menggunakan motor listrik ¾ PK. .
Gambar 23. Pemotongan converter case ( Sumber : Dokumentasi 20 Maret 2012 ) Komponen yang di potong pada torque converter adalah bagian converter case. Ini bertujuan untuk memperlihatkan komponenkomponen yang terdapat di dalam converter case seperti pompa impeller
dan
menggunakan
turbine gerinda
runner. dan
Pemotongan
gergaji
besi,
converter sedangkan
case untuk
menghaluskan permukaan hasil pemotongan menggunakan kikir.
34
Gambar 24. Hasil pemotongan converter case (Sumber : Dokumentasi 23 Maret 2012 )
Gambar 25. Pemasangan torque converter pada poros input transmisi (Sumber : Dokumentasi 7 Mei 2012 )
c. Tahap ketiga; tahap finishing, tahap pengecatan atau sentuhan akhir. Pada tahap ini semua komponen dilepas dari stand. Anggota dibagi menjadi 2 tim yang beranggotakan 2 orang, tim pertama mengecat stand, tim kedua mengecat komponen-komponen transmisi otomatis. Tahap pengecatan dimulai dari pembersihan bagian yang akan di cat dari kotoran, karat dan cat lama. Pembersihan menggunakan amplas, setelah bagian yang akan di cat bersih dilakukan pengecatan dasar,
35
setelah kering dilanjutkan dengan pengecatan utama, setelah kering semprotkan clear agar cat terlindungi lebih mengkilap.
Gambar 26. Pengecatan stand simulator torque converter (Sumber : Dokumentasi 1 Juni 2012 )
Gambar 27. Motor listrik dan handle transmisi pada dudukannya (Sumber : Dokumentasi 1 Juni 2012 )
36
Gambar 28. Pengecatan pada komponen transmisi ( Sumber : Dokumentasi 5 Juni 2012 ) B. Hasil Tahap pengerjaan dari awal hingga akhir membutuhkan waktu ± 5 bulan, hasil akhir yang didapat dengan proses yang memakan waktu dan pikiran yang tidak sedikit itu dapat diselesaikan dengan semangat antar anggota yang saling mendukung hingga terselesaikan proyek akhir tersebut dengan judul Simulator Transmisi Otomatis. Hasil akhir proyek akhir tersebut dapat dilihat pada gambar atau foto-foto berikut. Pada gambar berikut, dapat dilihat susunan simulator transmisi otomatis tampak dari samping dimana seluruh komponen berada pada dudukannya (stand). Pada gambar dibawah (gambar 29) diperlihatkan bagian-bagian transmisi otomatis yang dilakukan proses cutting, cutting dilakukan agar komponen-komponen yang terdapat didalam transmisi dapat terlihat dari luar sehingga komponen-komponen yang bergerak dapat di amati. Begitu juga dengan torque converter, kita dapat melihat komponen-komponen yang terdapat didalam converter case.
37
Gambar 29. Simulator transmisi otomatis tampak samping (Sumber : Dokumentasi 7 Juni 2012) Pada gambar dibawah (gambar 30) adalah gambar simulator torque converter dilihat dari depan. Pada bagian puli adalah bagian yang memerlukan pengerjaan yang lebih sulit karena pada bagian ini kami harus memasang secara simetris antara puly pada transmisi dengan puly pada motor listrik agar pada saat dioperasikan tidak bergetar. Proses yang paling sulit pada saat proses pengelasan puly yang berdiameter 180 mm dengan poros transmisi karena membutuhkan ketelitian dan kehati-hatian agar puli tidak oleng pada saat pengelasan.
Gambar 30. Simulator transmisi otomatis tampak depan (Sumber : Dokumentasi 7 Juni 2012)
BAB IV PENUTUP
A. Kesimpulan Dari pembuatan Simulator Torque Converter Transmisi Otomatis Toyota Kijang LGX seri A45DE dan merujuk kepada laporan tugas akhir yang telah dibuat, dapat penulis ambil beberapa kesimpulan: 1. Torque Converter adalah kopling yang digunakan pada transmisi otomatis dengan fungsi sebagai penghubung dengan motor. Torque converter memindahkan dan memperbesarkan momen momen dari mesin dengan mengunakan minyak transmisi sebagai perantara. 2. Prinsip kerja torque converter yaitu jika dua kipas angin ditempatkan saling berhadapan satu sama lain, dan salah satu kipas angin dinyalakan, angin yang ditimbulkan akan menggerakkan sirip
kipas angin
satunya ( kipas angin yang tidak dinyalakan ) dan akhirnya keduanya berputar. 3. Proses pembuatan simulator transmisi otomatis ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu: (1) merancang konstruksi stand dari simulator torque converter transmisi otomatis, (2) membeli bahan yang dibutuhkan, (3) merakit dan merawat simulator transmisi otomatis.
38
39
B. Saran Berdasarkan pembahasan yang telah dijelaskan di atas, maka penulis perlu menyampaikan saran-saran, sebagai berikut : 1. Dalam mempelajari cara kerja sistem transmisi otomatis pada mobil diperlukan sekali pengetahuan yang mendalam, termasuk pengetahuan komponen, fungsi dan cara kerja masing-masing komponen pada sistem Sehingga dalam melakukan penerapan mahasiswa tidak lagi mengalami kesulitan. 2. Pembuatan Simulator Transmisi Otomatis ini juga ditujukan sebagai media pembelajaran pada beberapa mata kuliah di jurusan teknik otomotif, khususnya tentang pembelajaran Sistem Transimisi Otomatis. 3. Hendaklah Simulator Transmisi Otomatis ini dapat kita jaga bersama sehingga dapat terus berguna dalam menunjang kegiatan praktek di workshop jurusan Teknik Otomotif. 4. Perlu ditingkatkan lagi layanan penunjang di labor serta bimbingan dari semua pihak supaya hasil pembuatan Tugas Akhir bisa lebih maksimal
DAFTAR PUSTAKA Depdiknas. 2008. Buku Panduan Penulisan Tugas Akhir/Skripsi. Padang: Universitas Negeri Padang. Toyota, Toyota Automatic Transmission (1996), Jakarta : PT. Toyotaastra Motor. Toyota, CD Repair Manual Toyota (2010), Jakarta : PT. Toyota Astra Motor. Training Manual PT. Astra International Toyota www.autoshop101.com/forms/AT21.pdf, Automatic Transmission Basic, diakses 23 Mei 2012
40
