KOPLING
A. Pengertian Kopling
Kopling (clutch) terletak di antara mesin dan
transmisi. Kopling berfungsi untuk
menghubungkan dan memutuskan putaran mesin ke transmisi.
Konstuksi letak unit kopling (clutch) pada kendaraan
Kopling dalam pemakaian dikendaraan, harus memiliki syarat-
syarat minimal sebagai berikut :
1.
Harus dapat memutus dan
menghubungkan putaran mesin ke transmisi dengan lembut. Kenyamanan berkendara
menuntut terjadinya pemutusan dan penghubungan tenaga mesin berlangsung dengan
lembut. Lembut berarti terjadinya proses pemutusan dan penghubungan adalah
secara bertahap.
2.
Harus dapat memindahkan tenaga mesin
dengan tanpa slip Jika kopling sudah menghubung penuh maka antara fly wheel dan
plat koping tidak boleh terjadi slip sehingga daya dan putaran mesin
terpindahkan 100%.
3.
Harus dapat memutuskan hubungan
dengan sempurna dan cepat. Pada saat kita operasionalkan, kopling harus dapat
memutuskan daya dan putaran dengan sempurna, yaitu daya dan putaran harus
betul-betul tidak diteruskan, sedangkan pada saat kopling tidak
dioperasionalkan, kopling harus menghubungkan daya dan putaran 100%. Kerja
kopling dalam memutus dan menghubungkan daya dan putaran tersebut harus cepat
atau tidak banyak membutuhkan waktu
B. Jenis-jenis kopling
a.
Kopling Gesek
Dinamakan kopling gesek karena untuk melakukan pemindahan
daya adalah dengan memanfaatkan gaya gesek yang terjadi pada bidang gesek.
Ditinjau dari bentuk bidang geseknya kopling dibedakan
menjadi 2 yaitu :
(1)
Kopling piringan (disc clutch)
Kopling piringan adalah unit kopling
dengan bidang gesek berbentuk piringan atau disc.
(2)
Kopling konis (cone clutch)
Kopling konis adalah unit kopling
dengan bidang gesek berbentuk konis.
Ditinjau dari jumlah piringan/ plat yang digunakan kopling
dibedakan menjadi 2 yaitu :
(1)
Kopling plat tunggal
Kopling plat tunggal adalah unit
kopling dengan jumlah piringan koplingnya hanya satu.
(2)
Kopling plat ganda/ banyak
Kopling plat banyak adalah unit
kopling dengan jumlah piringan lebih dari satu.
Gesekan antar bidang/ permukaan komponen tentu akan
menimbulkan panas, sehingga memerlukan media pendinginan.
Ditinjau dari lingkungan/media kerja, kopling dibedakan
menjadi :
(1) Kopling basah
Kopling basah adalah unit kopling dengan bidang gesek
(piringan atau disc) terendam cairan/ minyak. Aplikasi kopling basah umumnya
pada jenis atau tipe plat banyak, dimana kenyamanan berkendara yang diutamakan
dengan proses kerja kopling tahapannya panjang, sehingga banyak terjadi
gesekan/slip pada bidang gesek kopling dan perlu pendinginan.
(2) Kopling kering
Kopling kering adalah unit kopling dengan bidang gesek
(piringan atau disc) tidak terendam cairan/ minyak (dan bahkan tidak boleh ada
cairan/ minyak).
Untuk mendapatkan penekanan yang kuat saat bergesekan,
sehingga saat meneruskan daya dan putaran tidak terjadi slip maka dipasangkan
pegas penekan.
Ditinjau dari pegas penekannya, kopling dibedakan menjadi :
(1). Kopling pegas spiral
Adalah unit kopling dengan pegas penekannya berbentuk
spiral. Dalam pemakaiannya dikendaraan kopling dengan pegas coil memiliki
kelebihan : penekanannya kuat dan kerjanya cepat/ spontan. Sedangkan
kekurangannya : penekanan kopling berat, tekanan pada plat penekan kurang
merata, jika kampas kopling aus maka daya tekan berkurang, terpengaruh oleh gaya
sentrifugal pada kecepatan tinggi dan komponennya lebih banyak, sehingga
kebanyakan kopling pegas spiral ini digunakan pada ke
(2). Kopling pegas diaphragma
Adalah unit kopling dengan pegas penekannya berbentuk
diaphragma. Penggunaan pegas diaphragma mengatasi kekurangan dari pegas spiral.
Namun pegas diaphragma mempunyai kekurangan : kontruksinya tidak sekuat pegas
spiral dan kurang responsive (kerjanya lebih lambat), sehingga kebanyakan
kopling pegas diaphragm ini digunakan pada kendaraan ringan yang mengutamakan
kenyamanan.
Konstruksi kopling gesek
1) Plat kendaraan menengah dan berat yang
mengutamakan kekuatan dan bekerja pada putaran lambat.
Kopling
Plat kopling adalah komponen unit kopling yang
berfungsi menerima dan meneruskan tenaga mesin dari roda penerus dan plat
penekan ke input shaft transmisi. Plat kopling dipasangkan pada alur-alur input
shaft transmisi. Bagian plat kopling yang beralur dan berhubungan dengan input
shaft transmisi dinamakan clutch hub. Kampas kopling (facing) dipasangkan pada
plat kopling untuk memperbesar gesekan. Kampas kopling dipasangkan pada cushion
plate dengan dikeling.
Cushion plate dipasangkan pada plat kopling juga
dengan dikeling. Hentakan saat kopling mulai meneruskan putaran dan pada saat
akselerasi dan deselerasi diredam oleh torsion dumper. Terdapat dua jenis
torsion dumper yakni torsion rubber dumper dan torsion spring dumper.
2) Rumah kopling, plat penekan dan
pegas penekan
a.
Clutch cover unit terdiri dari plat penekan, pegas
penekan, tuas penekan dan rumah kopling. Ditinjau dari konstruksinya clutch
cover dibedakan menjadi tiga yakni: boss drive type clutch cover, radial strap
type clutch cover dan corded strap drive tipe clutch cover. Pada tipe boss
drive plat penekan dipasangkan pada rumah kopling dengan boss sehingga
konstruksinya kuat, namun perpindahan tenaga tidak bisa lembut. Tipe radial
strap type clutch cover dan corded strap drive tipe clutch cover. Pada tipe
boss drive plat penekan dihubungkan ke rumah kopling oleh strap (plat baja)
dalam arah radial dari boss. Tipe corded strap drive plat penekan ditahan oleh
tiga buah plat pada rumah kopling sehingga daya elastisitas plat tersebut
memungkinkan perpindahan tenaga terjadi dengan lembut.Antara plat kopling dengan fly wheel dan plat penekan.
Kekuatan gesekan diatur oleh pegas Cara kerja kopling gesek.Kopling berfungsi untuk memindahkan tenaga secara halus dari
mesin ke transmisi melalui adanya gesekan penekan yang dikontrol oleh pengemudi
melalui mekanisme penggerak kopling. Jika
pedal kopling ditekan penuh, tekanan pedal tersebut akan diteruskan oleh
mekanisme penggerak sehingga akan mendorong plat penekan melawan tekanan pegas
penekan sehingga plat kopling tidak mendapat tekanan. Gesekan antara plat
kopling dengan fly wheel dan plat penekan tidak terjadi sehingga putaran mesin
tidak diteruskan. Jika pedal kopling ditekan sebagian/
setengah, tekanan pedal tersebut akan diteruskan oleh mekanisme penggerak
sehingga akan mendorong plat penekan melawan sebagain/ setengah tekanan pegas
penekan sehingga tekanan plat penekan ke fly wheel berkurang, sehingga plat
kopling akan slip. Gesekan antara plat kopling dengan fly wheel dan plat
penekan kecil sehingga putaran dan daya mesin diteruskan sebagian.
Apabila pedal dilepas, maka gaya
pegas akan kembali mendorong dengan penuh plat penekan. Plat penekan menghimpit
plat kopling ke fly wheel dengan kuat sehingga terjadi gesekan kuat dan
berputar bersamaan. Dengan demikian putaran dan daya mesin diteruskan
sepenuhnya (100%) tanpa slip.
b.
Kopling Magnet
Dinamakan kopling magnet karena
untuk melakukan pemindahan daya dengan memanfaatkan gaya magnet. Magnet yang
digunakan adalah magnet remanent yang dibangkitkan dengan mengalirkan arus listrik
ke dalam sebuah lilitan kawat pada sebuah inti besi. Listrik yang dibangkitkan
atau tersedia dikendaraan adalah listrik arus lemah sehingga magnet yang
dibangkitkan tidak cukup kuat untuk dijadikan sebagai kopling pemindah daya
utama. Kopling jenis ini kebanyakan hanya digunakan sebagai kopling pada
kompresor air conditioner (AC).
c.
Kopling Satu Arah (one way clutch/
free wheeling clutch/ over runing clutch)
Kopling satu arah merupakan kopling
otomatis yang memutus dan menghubungkan poros penggerak (driving shaft) dan
yang digerakkan (driven shaft) tergantung pada perbandingan kecepatan putaran
sudut dari poros-poros tersebut. Jika kecepatan driving lebih tinggi dari
driven, kopling bekerja menghubungkan driving dan driven. Jika kecepatan
driving lebih rendah dari driven, kopling bekerja memutuskan driving dan
driven. Ada dua jenis one way clutch yakni sprag type dan roller type.
d.
Kopling Hidrolik
Dinamakan kopling hidrolik karena
untuk melakukan pemindahan daya adalah dengan memanfaatkan tenaga hidrolis.
Tenaga hidrolis didapat dengan menempatkan cairan/ minyak pada suatu wadah/
mekanisme yang diputar, sehingga cairan akan terlempar/ bersirkulasi oleh
adanya gaya sentrifugal akibat putaran sehingga fluida mempunyai tenaga
hidrolis. Fluida yang bertenaga inilah yang digunakan sebagai penerus/ pemindah
tenaga.
Komponen utama pada unit kopling
hidrolik adalah : pump impeller, turbin runner dan stator. Pump impeller
merupakan mekanisme pompa yang membangkitkan tenaga hidrolis pada fluida.
Turbin runner adalah mekanisme penangkap tenaga hidrolis fluida yang
dibangkitkan pump impeller. Stator adalah mekanisme pengatur arah aliran fluida
agar tidak terjadi aliran yang merugikan tetapi justru aliran yang
menguntungkan sehingga didapatkan peningkatan momen/ torsi.
C. Sistem pengoperasian kopling
Sistem pengoperasian kopling adalah sebuah unit mekanisme
untuk mengoperasionalkan kopling yaitu memutus dan menghubungkan putaran dan
daya mesin ke unit pemindah daya selanjutnya (transmisi). Secara umum terdapat
dua mekanisme penggerak kopling, yaitu : sistem mekanik dan sistem hidrolik.
Pada perkembangan saat ini, pada kendaraan-kendaraan beban menengah dan beban
berat menggunakan sistem pneumatik-hidrolik.
a) Sistem pengoperasian kopling tipe
mekanik
(1). Cable mechanism (mekanik kabel)
Menggunakan media sebuah kabel baja untuk meneruskan gerakan
pedal ke garpu pembebas. Keuntungan dari mekanisme ini adalah konstruksinya
sederhana dan karena sifat kabel yang fleksible maka penempatannya juga
fleksible dan tidak memerlukan ruang gerak yang besar. Mekanisme ini mempunyai
kerugian gesek yang besar antara kabel dan selongsongnya, apalagi jika banyak
belokan/ tekukan. Elastisitas bahan kabel menyebabkan mekanisme ini tidak
bekerja dengan spontan dan kurang kuat untuk beban berat.
(2). Linkage mechanism (mekanik
batang)
Mekanisme batang mempunyai keuntungan elastisitas bahan
lebih kecil sehingga kuat dan spontanitas kerja lebih baik. Kelemahan/
kekurangan sistem ini adalah karena media penerusnya adalah batang, maka untuk
penempatannya menjadi lebih sulit dan perlu ruang gerak yang lebih besar.
(3). Centrifugal mechanism (mekanik
sentrifugal)
Jika mesin berputar maka bandul sentrifugal akan terlempar
keluar oleh gaya sentrifugal, sehingga centrifugal plate akan tertarik sehingga
menekan plat kopling ke back plate/ fly wheel. Bila putaran mesin berkurang
maka intensitas tekanan centrifugal plate juga berkurang.
b) Sistem pengoperasian kopling tipe
hidrolik
Pengoperasian kopling tipe hidrolik adalah merupakan sistem
pemindahan tenaga melalui fluida cair/ minyak. Prinsip yang digunakan pada
sistem hidrolik ini adalah pengaplikasian hukum Pascal, dimana jika ada fluida
dalam ruang tertutup diberi tekanan maka tekanan tersebut akan diteruskan ke
segala arah dengan sama besar. Dengan dibuat adanya perbandingan diameter (luas
bidang) pada master cylinder lebih kecil dari release cylinder maka akan
didapatkan peningkatan tenaga. Gaya/tenaga dihitung dengan persamaan sebagai
berikut:
Komponen sistem hidrolik lebih banyak dibandingkan sistem mekanik,
tetapi mempunyai keuntungan yang mampu mengatasi kekurangan sistem penggerak
mekanik yaitu : kehilangan tenaga karena gesekan lebih kecil sehingga penekanan
pedal kopling lebih ringan, memungkinkan diberikan perbandingan diameter master
dan release silinder sehingga penekanan pedal kopling jauh lebih ringan,
pemindahan tenaga lebih cepat dan lebih baik, penempatan fleksibel karena
fluida dialirkan melalui fleksible hose.
Kekurangan dari sistem hidrolik adalah konstruksinya rumit
dan dapat terjadi kegagalan fungsi jika terdapat udara di dalam sistem.
Komponen utama dari sistem hidrolik ini adalah: master
silinder dan release silinder.
(1). Master Silinder
Ada 2 tipe master silinder yang umum digunakan pada sistem
pengoperasian kopling, yakni tipe girling
dan tipe portlees.
(a). Tipe Girling
Cara kerja master silinder tipe girling adalah sebagai
berikut :
Pada saat piston mulai bergerak menekan minyak di dalam
silinder, tekanan minyak akan mengalir ke reservoir melalui lubang ujung
piston, cylinder cup dan spacer, sehingga minyak akan mengalir ke reservoir dan
ke release cylinder melalui flexible hose dengan tekanan yang kecil.
Pada saat piston bergerak lebih maju, maka lubang pada ujung
piston akan tertutup oleh adanya tekanan minyak yang menekan spacer, sehingga
tekanan minyak yang ke release cylinder semakin tinggi dan mampu menekan piston
release cylinder mendorong push rod.
Pada saat tekanan pedal hilang, maka compression spring akan
mendorong piston bergerak mundur, yang menyebabkan kevakuman pada silinder,
sehingga minyak reservoir mengalir ke dalam silinder. Pada saat piston telah
kembali pada posisi awal karena tekanan compression spring, maka minyak dari
release cylinder akan mengalir kembali ke reservoir sampai tekanan minyak
normal kembali.
(b). Tipe Portless
Pada saat pedal kita tekan, piston bergerak maju dan minyak
melalui valve inlet mengalir ke reservoir dan release cylinder dengan tekanan
yang rendah/ kecil. Jika pedal terus ditekan maju, gaya yang mempertahankan
conecting rod akan hilang dan conecting rod akan bergerak maju oleh gaya
conical spring, sehingga inlet valve akan menutup, yang mengakibatkan tekanan
fluida yang ke release silinder naik.
Bila pedal kopling dibebaskan, piston akan kembali mundur
oleh tekanan compression spring, maka tekanan fluida akan turun, sehingga
spring retainer akan menarik conecting rod ke arah luar an in-let valve
terbuka. Gaya balik conical spring maka minyak dari release cylinder kembali ke
master cylinder dan recervoir.
(2). Release Cylinder
Tipe release silinder yang umum digunakan ada tiga yakni
a.
adjustable type
Pada jenis adjustable type untuk
menyesuaikan jarak bebas ujung release fork dilakukan dengan menyetel mur
penyetelnya.
b.
Free adjustable
Free edjustable type tidak
memerlukan penyetelan karena penyetelan akan terjadi secara otomatis oleh
pegas. Pada tipe ini release bearing selalu menempel pada pressure lever atau
diaphragm spring.
c. non adjustable
type
Non
adjustable type
menyempurnakan free adjustable type, dimana non-adjustable ini panjang push
rodnya dapat distel sehingga dapat dijaga release bearing tidak selalu menempel
pada pressure lever atau diaphragm spring.
(3). Kebebasan Kopling (free play)
Free play adalah kebebasan yang terdapat pada
sistem kopling pada saat pedal kopling mulai ditekan sampai dengan release
bearing mulai menyentuh diaphragm spring atau pressure lever. Dengan adanya
kebebasan kopling maka sistem kopling tidak akan bekerja pada saat kopling
tidak ditekan dan tidak lngsung bekerja saat pedal ditekan, tetapi memerlukan
beberapa waktu untuk mencapai langkah efektif.
(a) Kebebasan master cylinder dan
push-rod.
Merupakan jarak dari ujung push-rod sampai dengan piston
pada saat pedal kopling tidak ditekan.
(b) Kebebasan minyak kopling
Merupakan jarak mulai dari push-rod master cylinder menekan
piston sampai tertutupnya lubang ke recervoir.
(c). Kebebasan release fork
Merupakan jarak mulai dari push-rod release cylinder
bergerak sampai release bearing menyentuh diphragm spring atau pressure lever,
pada saat pedal kopling bebas.
c) Sistem pengoperasian kopling tipe
pneumatik - hidrolik/servo – hidrolik
Model sistem pengoperasian kopling tipe pneumatik hidrolik,
antara lain yaitu : sistem pneumatik memicu sistem hidrolik, sistem hidrolik
memicu sistem pneumatik, sistem hidrolik memicu sistem pneumatik kemudian
sistem pneumatiknya memicu sistem hidrolik berikutnya, sistem pneumatik memicu
sistem hidrolik kemudian sistem hidroliknya memicu sistem pneumatik berikutnya,
serta sistem pneumatik murni.
Pada gambar di atas, dicontohkan sistem hidrolik
mengaktifkan sistem pneumatik. Sistem pneumatik kemudian memicu sistem hidrolik
berikutnya.
Booster merupakan salah satu komponen penting dalam sistem tersebut.
Konstruksi booster adalah sebagai berikut :
Piston booster langsung dihubungkan ke piston dan push-rod
kemudian release fork, tidak melalui mekanisme hidrolik. Sedangkan pada tipe
sistem hidrolik memicu sistem pneumatik kemudian sistem pneumatiknya memicu
sistem hidrolik, piston booster dihubungkan ke piston sistem hidrolik
berikutnya.
(1). Prinsip Kerja Sistem
Pengoperasian Kopling Tipe Pneumatik – Hydraulic
Kopling tidak berhubungan
Tekan pedal kopling – Tekanan fluida di dalam master kopling
naik – Relay valve bekerja – Poppet valve terbuka – Tekanan udara mengoperasikan power piston –
Piston hidrolik bergerak – Outer lever kopling beroperasi – Release bearing beroperasi – Pressure plate tidak menekan disc clutch – disc clutch bebas
Kopling berhubungan
Lepas pedal kopling – tekanan fluida di dalam master kopling berkurang –
Relay valve kembali – Poppet valve tertutup – Tekanan udara keluar dari lubang pernapasan –
Power piston kembali – Hydrolik piston kembali – Release bearing kembali – Release lever kembali ke posisi semula oleh tekanan
pegas – Pressure plate menekan disc
clutch – Disc clutch berhubungan.
Kopling dibebaskan
Tekan pedal kopling setengah – Tekanan fluida timbul didalam master silinder – Relay
valve beroperas – Poppet valve terbuka – Tekanan udara menggerakan power piston – Timbul
tekanan negatip dibelakang hidrolik piston – Fluida kembali sedikit dari relay piston –
Tekanan udara tertutup – Power piston berhenti beroperasi (tenaga kopling
berkurang sebagai reaksi penekanan pedal)
Kekurangan tekanan udara
Tekan pedal kopling – Tekanan fluida timbul didalam master silinder –
Hidrolik piston bergerak – Push rod kopling beroperasi – Clutch outer lever beroperasi – Release bearing beroperasi – Release lever beroperasi – Pressure plate terpisah dari disc clutch – Disc clutch bebas (Relay valve piston, poppet
valve dan power piston beroperasi, tetapi tidak dapat menggerakan power piston
bila tekanan udara rendah).
(2). Booster Kopling (Clutch
Booster)
Cara kerja clutch booster membebaskan kopling
Pedal kopling ditekan - Minyak mengalir masuk clutch
booster, terbagi 2 yaitu :
Hydraulc piston (bergerak kekanan) - Push rod hydraulic
cylinder (bergerak ke kanan)
Relay valve piston (bergerak kekanan) - Poppet valve terbuka
(tekanan udara langsung masuk ke ruang A) - Power piston bergerak ke kanan
(udara dalam ruang B keluar melalui pernapasan) - Push rod booster bergerak
kekanan - Hydraulc piston (bergerak kekanan) - Push rod hydraulic cylinder
(bergerak ke kanan)
Dengan demikian hydraulic piston didorong oleh dua tenaga
yaitu tekanan master cylinder dan tekanan booster. Bila servo udara/ booster
rusak maka sistem pengoperasian tetap bekerja tetapi membutuhkan tenaga
penekanan pedal yang lebih besar.
Urutan aliran tenaganya adalah sebagai berikut :
Pedal kopling ditekan - Minyak
mengalir masuk clutch booster, terbagi 2 yaitu :
·
Hydraulc piston (Hydraulic piston bergerak kekanan) - Push
rod (bergerak kekanan oleh tekanan dari master cylinder saja).
·
Relay valve piston (tidak bekerja)
Cara kerja clutch booster menghubungkan kopling
Begitu pedal kopling dibebaskan, fluida akan kembali ke
master cylinder, sehingga pegas pengembali mengembalikan seluruh bagian
booster/ servo ke posisi semula, menyebabkan tekanan udara di dalam ruang A
akan keluar melalui pernapasan
