Planetary Gear Transmission

Transmisi model ini biasanya disebut transmisi otomatis. Yang termasuk transmisi model ini adalah Overdrive Transmission. Overdrive adalah suatu bagian untuk meningkatkan kecepatan yang memungkinkan propeller shaft berputar lebih cepat dari putaran mesin. Overdrive yang diuraikan ini berkisar pada overdrive yang digunakan Toyota pada Crown Deluxe.

Perlengkapan overdrive pada intinya adalah transmisi planet 2 kecepatan yang dipasang di belakang transmisi biasa. Fungsinya, untuk mempercepat putaran poros jalan terhadap putaran poros input dari transmisi biasa.

Overdrive dilengkapi dengan perlengkapan listrik untuk menjalankannya yang biasanya terdiri dari  1 buah solenoid, 1 buah sakelar governor yang peka terhadap perubahan kecepatan, 1 buah relay, dan 1 buah sakelar penyepak (kick-down switch).

a. Kegunaan Overdrive

•  Memungkinkan kendaraan berjalan dengan tenang dan aman.

•  Penggunaan bahan bakar yang lebih hemat.

•  Daya tahan mesin akan bertambah/lebih cepat.

•  Mengurangi putaran motor sekitar 30%.

b. Cara Kerja Overdrive

Jika kecepatan kendaraan mencapai 50 km/jam (31 mph), perlengkapan listrik akan bekerja dan sekaligus terhubung dengan overdrive. Pada waktu yang bersamaan, lampu tanda (indicator lamp) yang terdapat pada dashboard akan menyala. Pada kecepatan ini overdrive dapat dihubungkan. Pada tingkat kecepatan lampu tanda menyala disebut cut in speed.

Sebaliknya, jika putaran mesin menurun, overdrive tidak akan melepas pada kecepatan 50 km/jam (31 mph). Di sini terdapat perbedaan sekitar 8 km/jam (5 mph). Dengan kata lain, overdrive tidak akan melepaskan (bebas) hingga kecepatan menurun sampai 42 km/jam (26 mph). Pada kecepatan ini overdrive akan terlepas secara otomatis, kondisi ini biasa disebut cut out speed. Adanya perbedaan 8 km/jam (5 mph) antara cut in speed dan cut out speed ini disebut histeresis. Tanpa adanya perbedaan ini, kendaraan pada kecepatan 50 km/jam (31 mph) akan timbul kesukaran pada waktu melakukan pertukaran gigi-gigi, berganti-ganti secara terus menerus antara overdrive dan kecepatan tinggi yang normal.

Jika tuas pengontrol (control lever) yang terdapat pada bagian depan pengemudi ditarik, sakelar pengunci (lock-nut switch) akan bekerja dan overdrive akan bebas. Sistem kelistrikan overdrive akan terputus dan overdrive tidak akan berhubungan sekalipun kecepatan cut in (Cut in speed).

Mobil akan tetap berjalan dalam hubungan langsung dan normal (normal direct drive). Jika mobil berjalan dengan kecepatan overdrive, mobil memerlukan akselerasi yang cepat. Apabila kendaraan berjalan mendaki, yang membutuhkan tenaga, tekanlah pedal akselerasi (pedal gas) dalam-dalam dan overdrive secara otomatis akan bebas dan memungkinkan mobil berjalan pada tingkat hubungan langsung (direct drive), ini yang biasa disebut kick-down. Jika pedal akselerasi ditekan dalam-dalam pada waktu mobil berjalan pada kecepatan tinggi (kira-kira 110 km/jam atau 70 mph), overdrive akan tetap tidak terhubung sebab dilengkapi dengan perlengkapan overdrive relay yang berfungsi mencegah mesin dari overrunning.

c. Konstruksi Overdrive

Dapat dibagi menjadi : mekanisme free wheeling, mekanisme planetary gear, dan mekanisme pengontrol (control mechanism).

d. Perpindahan Daya Overdrive

Perpindahan daya melalui unit overdrive dapat diatur dalam 3 kondisi, yaitu : locked out (penguncian), direct (langsung) + free wheeling (roda bebas), dan overdrive.

1) Locked Out (Penguncian)

Dalam hal ini, penguncian dilakukan oleh pengemudi dengan memindahkan/menggerakkan tuas ke kanan sehingga gigi matahari berhubungan dengan sangkar roda gigi (pinion cage). Dengan demikian output shaft akan memutarkan roda dengan perbandingan putaran 1 : 1.

2) Direct, Free Wheeling (Langsung, Roda Bebas)

Dalam keadaan ini :

- Motor akan memutar roda, dalam hal ini putaran motor akan sama besar dan searah dengan putaran poros gardan.

- Motor tak memutar roda, set luar dari unit di atas injakan kopling berputar bebas, sehingga poros gardan berputar lebih cepat dari putaran motor.

3) Overdrive

Pada keadaan ini motor akan memutar roda, patok solenoid masuk pada pelat control, sehingga pelat control diam, karenanya gigi matahari juga dalam keadaan diam. Putaran poros gardan berputar lebih cepat dari putaran motor.

Selective Gear Transmission

Terdiri dari beberapa model, yaitu : model Sliding Mesh, Constant Mesh dan Syncromesh. Selective Gear Transmission mempunyai  konstruksi yang sederhana, kesukaran yang timbul juga relatif ringan, biaya produksinya rendah, dan dewasa ini banyak sekali digunakan pada kendaraan bermotor (mobil). Sebaliknya, pada transmisi model ini terdapat beberapa kerugian, diantaranya perbandingan gigi-giginya tidak kontinu dilakukan dalam beberapa tingkat (dari 3 sampai 5 tingkat) diperlukan setiap kali pemindahan gigi apabila keadaan jalan berubah dan menimbulkan suara.

a. Tipe Sliding Mesh

Model ini dilengkapi dengan gigi-gigi yang meluncur (sliding gear) dari berbagai macam ukuran yang terpasang pada poros outputnya. Dengan meluncurkan gigi-gigi ini agar berkaitan dengan gigi susun (counter gear) untuk memperoleh pengaturan yang sempurna, bermacam perbandingan dapat diperoleh. Kombinasi yang umum pada transmisi model ini adalah 3 sampai 5 tingkat ke depan/maju dan 1 tingkat untuk mundur.

Gambar berikutnya memperlihatkan konstruksi transmisi model sliding mesh 3 tingkat untuk maju dan 1 tingkat untuk mundur. Apabila garpu pengatur gigi transmisi (gear shift fork) digerakkan ke arah 1 oleh tuas pengatur gigi (gear shift lever), sliding gear (2) yang terpasang pada output shaft (1) tertarik ke depan agar berkaitan dengan low speed gear (9) pada counter shaft (8), menimbulkan perputaran input shaft yang dipindahkan dengan urutan (6) – (9) – (2) untuk memutarkan output shaft. Pengaturan gigi ini adalah salah satu yang menghasilkan kecepatan terendah dari input shaft dan transmisi dapat dikatakan low (gigi 1) apabila pada keadaan seperti ini. Apabila garpu pengatur gigi (gear shift fork) digerakkan ke arah 2, (2) dan (9) tidak berkaitan dengan second sliding gear (3) didorong ke belakang agar berkaitan dengan second speed gear (10). Perputaran input shaft dipindahkan dengan (6) – (10) – (3) untuk memutarkan output shaft. Dalam keadaan seperti ini disebut second atau kedua (gigi 2).

Apabila garpu pengatur gigi digerakkan ke arah 3, (3) dan (10) tidak berkaitan, tetapi (3) dengan clutch (4) berkaitan, dengan demikian input dan output shaft menjadi satu dan berputar bersamaan. Pada posisi ini transmisi disebut posisi “top” (gigi 3). Apabila garpu pengatur gigi digerakkan ke arah depan R, sliding gear (2) digerakkan ke belakang berkaitan dengan reverse idle gear (12). Perputaran input shaft dipindahkan dalam urutan (6) – (7) – (11) – (12) – (2) untuk memutarkan output shaft dalam arah putaran mundur.

Di antara selective gear transmission, tipe sliding mesh inilah yang paling sederhana konstruksinya. Dikarenakan belum adanya ukuran yang tepat untuk memudahkan perkaitan gigi, maka cara kopling ganda (double clutching) harus dilakukan agar pemindahan gigi-gigi dapat berlangsung dengan sempurna. Selain itu gigi-gigi ini cenderung menimbulkan suara berisik. Karena adanya kesukaran tersebut, dewasa ini tidak dipergunakan lagi. Adapun contoh mobil yang menggunakan model transmisi sliding mesh adalah sedan Holden, Daihatsu, Tronton, Suzuki Fronte dan lain-lain.

b. Tipe Constant Mesh

Pada transmisi model ini, roda gigi yang berkaitan harus dapat bergerak pada putaran yang sama. Jika tidak, gigi-gigi akan berbunyi dan tidak berkaitan dengan mudah. Model constant mesh telah dikembangkan untuk membatasi kekurangan pada tingkat tertentu. Gambar berikut menunjukkan sebuah transmisi yang gigi 3 dan 4 nya (ketiga dan ke empatnya) terdiri dari model constant mesh. Pada model ini, gigi input shaft dan counter gear ada dalam “perkaitan yang tetap” (constant mesh). Gigi ke-3 pada output shaft dikondisikan dapat berputar bebas di shaft. Pada gigi kopling (clutch gear) diberi alur-alur dan diposisikan sedemikian rupa (pada poros output) sehingga dapat digerakkan sepanjang alur-alur untuk berkaitan dengan alur pada roda gigi constant mesh yang selalu berputar pada dudukannya. Sebagai contoh, apabila gigi-gigi ingin dipindahkan pada tingkat 3, gigi kopling didorong ke belakang agar dapat berkaitan dengan bagian dalam gigi ketiga pada poros output. Kemudian, momen mesin akan berpindah dalam urutan : input shaft – counter shaft –gigi ketiga (pada output shaft) – clutch gear – output shaft.

c. Tipe Synchromesh

Transmisi model ini, mempunyai banyak keuntungan untuk memungkinkan pemindahan gigi dengan lembut dan cepat tanpa menimbulkan bahaya pada gigi-gigi dan tidak memerlukan pelayanan dengan kopling ganda (double clutching).

Mobil yang menggunakan tipe sinkromesh adalah : sedan Datsun 120Y, Suzuki Carry 1.6, Suzuki Carreta 1.0, Toyota Corola, Toyona Corona, Benz 200, Mazda 626, BMW 520i, dll.

1)    Prinsip Konstruksi Transmisi Sinkromesh

Melihat pada gambar diatas memindahkan gigi-gigi dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang rendah pada saat mobil berjalan, pertama kopling dibebaskan dan gigi diposisikan pada netral (bebas). Bagian-bagiannya terdiri dari: gigin susun (counter gear) dan gigi 3 berada pada kecepatan asli yang tertinggi tetapi kecepatan gigi 3 dalam hubungan dengan clutch hub sleeve ada lebih rendah dan menjadi lebih lambat dengan perlahan-lahan karena adanya berbagai macam tahanan.

Sebaliknya, clutch hub sleeve dan out put shaft yang disatukan untuk menggerakan roda disesuaikan dengan kecepatan kendaraan dan tidak akan menjadi lambat. Karena itu, terjadi perbedaan putaran yang besar pada clutch hub sleeve dan gigi 3. Dalam hal ini, pada sliding gear type, putaran gigi ke 3 akan bertambah oleh adanya kopling ganda untuk disesuaikan dengan putaran clutch hub sleeve. Pada type sinkromes, sebagai ganti mempertinggi putaran mesin dilakukan dengan hub sleeve. Sebuah kopling dengan bentuk kerucut (conical clutch) disebut synchronizer ring digunakan untuk menghasilkan gaya gesek antara clutch hub sleeve dan gigi 3 yang berputar pada kecepatan yang sama kemudian gigi (alur-alur) akan berkaitan. Ini adalah prinsip kerja transmisi sinkromesh.

2)    Bagian-bagian utama transmisi sinkromesh

a)    Clutch hub berkaitan dengan output shaft pada alur-alurnya.

b)    Clutch hub sleeve berkaitan dengan bagian luar. Dilengkapi dengan alur bagian luar untuk garpu pengatur (shift fork).

c)    Synchronizer ring, berada disamping bagian gigi yang tirus pada output shaft. Ring ini terbuat dari tembaga paduan.

d)    Baji sinkromesh (synchromesh shifting key), dipasangakn di tiga tempat dibagian luar diameter clutch hub dan ditekan oleh pegas-pegas pada hub sleeve.

3)    Cara kerja transmisi sinkromesh

Dalam keadaan netral, gigi-gigi dalam keadaan perkaitan yang tetap dengan gigi susun tetapi dapat berputar bebas pada output shaft. Output shaft, clutch hub, dan clutch hub sleeve masing-masing beralur. Dengan demikian, semua dapat berputar sama. Ring-ring sinkromesh berada dalam keadaan bebas, tetapi ujung-ujung shifting key ditempatkan pada tiga tempat dari tiap ring-ring.

Apabila gigi-gigi berhubungan (shifting gear) :

a)    Apabila tuas pengatur didorong menurut arah panah, clutch hub, dan shifting key agar berkaitan pada bagian yang menonjol di bagian tengahnya. Dengan demikian, tenaga akan berpindah ke shifting key. Kemudian, shifting key akan mendorong synchronizer ring pada gigi tirus (core gear) yang mana gigi-gigi ini mulai cepat putarannya. Dalam waktu yang bersamaan synchronizer ring akan ditarik oleh gigi. Dengan demikian, clutch hub dan synchronizer ring akan saling berhadapan dengan bagian-bagian yang menonjol keluar dari jajaran (gambar 1)).

b)    Apabila shift lever didorong sedikit keras, clutch digeserkan lebih lanjut, maka clutch tidak berkaitan dengan shifting key (keras). Synchronizer ring selanjutnya akan diseret dan mengakibatkan clutch hub synchronizer ring saling mendorong dengan kuat seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Selama tenaga dipindahkan, putaran gigi ke 3 akan bertambah, hingga akhirnya clutch hub dan gigi ke 3 berada pada kecepatan yang sama (gambar 2)).

c)    Apabila tuas pengatur didorong lebih lanjut, dan apabila clutch hub disinkronisasikan dengan gigi 3, synchronizer ring menjadi bebas dalam arah putarannya. Dengan demikian, clutch hub telah berkaitan dengan gigi ke 3 (gambar 3)).