Differential : Pengertian dan Cara Kerja Diferensial Saat Jalan Lurus dan Jalan Berbelok

Pengertian Differential - Performa kendaraan tidak hanya dipengaruhi oleh mesin, tetapi sistem powertrain juga menjadi faktor penting yang mempengaruhi performa kendaraan. Tenaga yang dihasilkan mesin akan disalurkan ke roda kendaraan melalui sistem powertrain. Sistem power train terdiri dari: cluth, transmission, propeller shaft, differential, dan axle shaft.

Perbedaan lintasan setiap roda dan titik berat kendaraan saat berbelok akan menyebabkan gesekan yang ditimbulkan pada roda menjadi berbeda satu sama lain. Saat berkendara di medan traksi terkecil (seperti pasir), diperlukan rotasi roda yang berbeda agar kendaraan tetap berjalan mulus. Diferensial adalah sistem powertrain, sebagai penerus daya dari propeller shaft ke roda dan membedakan putaran antara roda kiri dan kanan.

Diferensial akan meneruskan putaran ke poros axle sesuai dengan beban kendaraan, dan poros axle akan memutar roda sehingga kendaraan dapat melaju. Oleh karena itu, kita dapat mengetahui urutan perpindahan tenaga transmisi tenaga dan putaran dari mesin ke roda agar kendaraan atau mobil dapat melaju. Fungsi utama dari differential adalah untuk membedakan roda kiri dan kanan yang berputar saat mobil sedang berbelok. Dengan begini, mobil bisa berbelok dengan benar tanpa tergelincir atau selip kedua bannya. Ukuran dari sebuah differential menggambarkan dari bobot atau berat kendaraan, namun dalam proses pembagian putaran side gear kiri maupun side gear kanan keduanya memiliki kemampuan yang sama.

Konstruksi Differential (Diferensial)

Differential terdiri dari beberapa komponen berikut ini: pinion penggerak (drive pinion), poros pinion (differential pinion shaft), roda gigi cincin (ring gear) atau differential carrier, bantalan-bantalan, mur penyetel bantalan, perapat oli (oil seal), dan poros roda belakang (axel shaft).

Komponen utama differential antara lain sebagai berikut:

1. Dua roda gigi samping (side gear) masing-masing pada ujung bagian dalam poros belakang.  
2. Dua roda gigi pinion (pinion gear) yang dipasang berkaitan dengan roda gigi samping. 
3. Roda gigi pinion (drive pinion gear) berfungsi sebagai roda gigi ring.
4. Roda gigi ring (ring gear) dengan drive pinion.

Fungsi Roda Gigi Diferensial

Merupakan pemindah tenaga mesin melalui poros propeller yang diteruskan ke roda belakang melalui gigi differential dan poros axel. Differential mempunyai tiga fungsi sebagai berikut: 

1. Untuk mengurangi putaran, mengurangi putaran poros propeller sebanyak yang diperlukan oleh roda. Pengurangan tersebut terdapat pada gigi ring gear. 
2. Untuk merubah arah tenaga, dengan menggunakan gigi pinion penggerak dan gigi ring gear akan merubah arah tenaga 90 derajat  memindahkan tenaga tersebut ke poros roda belakang. 
3. Untuk membagi tenaga, bila kendaraan berubah haluan akan membuat roda belakang bagian dalam berputar lebih lambat dari pada roda belakang bagian luar, sehingga tidak terjadi slip. Cara kerja ini dilakukan oleh gigi differential yang terdiri dari gigi samping (side gear) dan gigi pinion (pinion gear).

Prinsip Dasar Diferensial 

Prinsip dasar diferensial dijelaskan sebagai pinion dan dua rak. Posisi rak dapat digeser ke arah vertikal, selama berat rak dan tahanan gesernya bersamaan. Roda gigi pinion terletak di antara dua rak, roda gigi pinion dihubungkan oleh braket, dan roda gigi pinion juga dapat digerakkan oleh braket.

Saat beban (W) yang sama ditempatkan pada rack dan alat penyangga (shakle) ditarik ke atas, kedua rack akan terangkat pada jarak yang sama, sehingga pinion tidak akan berubah dan tetap tidak berubah. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar b, ketika beban yang lebih besar diberikan pada rak kiri dan penyangga (shakle) ditarik, maka pinion gear akan berputar sepanjang gigi rack yang menahan beban yang lebih besar, hal ini disebabkan perbedaan tahanan yang diberikan pada pinion. Oleh karena itu, beban yang diangkat lebih kecil. Jarak pengangkatan rack sebanding dengan jumlah putaran pinion, dengan kata lain rak akan lebih tahan dan tidak bergerak, dan hambatan akan berkurang. Prinsip ini digunakan dalam perencanaan roda gigi diferensial.

Mekanisme Kerja Diferensial

Rotasi poros engkol mesin yang ditransmisikan oleh poros transmisi melalui poros transmisi akan berkurang sesuai dengan daya yang ditransmisikan oleh transmisi pinion ke roda gigi ring, jika tidak torsi akan meningkat dan arah transmisi akan berubah ke arah semula. Pada differential case terdapat dua buah side gear, sehingga bila differential case berputar, maka poros pinion (pinion shaft) ikut berputar yang menyebabkan roda gigi sisi (side gear) juga berputar. Side gear dihubungkan ke poros roda belakang dan memindahkan tenaga putar ke roda. Putaran poros roda menjadi lebih rendah karena tenaga putar pada propeller shaft telah direduksi oleh drive pinion yang berkaitan dengan ring gear yang kontruksi giginya lebih banyak.

Cara Kerja Diferensial

Putaran poros engkol dari mesin melalui transmisi oleh propeller shaft diperkecil sesuai tenaga yang diteruskan oleh drive pinion ke ring gear, sebaliknya momennya bertambah maka arah transmisi berubah terhadap arah semula. Pada dalam differential case atau wadah diferensial memiliki dua roda gigi pinion (pinion gear) dan side gear, sehingga bila differential case berputar maka poros pinion (pinion shaft) ikut berputar yang menyebabkan side gear juga akan ikut berputar. Side gear dihubungkan dengan poros roda belakang kemudian memindahkan tenaga putar ke roda. 

Putaran pada poros menjadi rendah karena tenaga putar pada propeller shaft telah direduksi oleh drive pinion yang berkaitan dengan  gigi ring gear yang konstruksinya lebih banyak. 

Sedangkan cara kerja differential dapat dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Cara Kerja Differential pada saat berjalan lurus 

Saat kendaraan melaju dalam garis lurus di jalan datar, tekanan pada kedua roda saat mengemudikan roda hampir sama. Pada kedua side gear berputar sebanding dengan putaran differential pinion dan semua komponen berputar dalam satu unit. Apabila tekanan kedua roda belakang sama differential pinion tidak berputar sendiri tetapi berputar bersama ring gear, differential case, poros pinion. Dengan demikian differential pinion hanya berfungsi sebagai penghubung antara side gear kiri dan kanan, sehingga side gear berputar dalam satu unit dengan putaran differential pinion yang menyebabkan kedua poros roda berputar pada kecepatan yang sama.

2. Cara kerja differential saat berbelok 

Pada saat kendaraan sedang membelok beban yang ditanggung pada roda bagian dalam adalah lebih besar dari pada beban yang ditanggung roda bagian luar. 

• Apabila kendaraan belok kanan, jarak tempuh roda kiri lebih panjang dibanding jarak tempuh roda kanan, bila dibandingkan kendaraan berjalan lurus. Pada saat kendaraan belok kanan side gear bagian kanan tertahan, differential pinion berputar masing-masing porosnya dan bergerak mengelilingi axel shaft, akibatnya putaran side gear kiri bertambah cepat.

• Sebaliknya apabila kendaraan berbelok ke kiri, jarak tempuh roda kanan lebih jauh dengan jarak tempuh roda kiri bila dibandingkan pada saat kendaraan berjalan lurus. Pada saat belok kiri, tiap differential pinion berputar melalui masing-masing porosnya serta bergerak mengelilingi axel shaft, akibatnya putaran side gear kanan bertambah cepat.

Demikian pembahasan mengenai diferensial dari pengertian, komponen utama, dan mekanisme kerja dari sistem, semoga dapat bermanfaat dalam mempelajari dunia otomotif.

Share this post