POROS PENGGERAK RODA

1.            Jenis-Jenis Poros Penggerak Roda

a.            Poros Penggerak Roda Depan/ Axle Shaft

Axle shaft atau poros penggerak roda adalah merupakan poros pemutar roda-roda penggerak yang berfungsi meneruskan tenaga gerak dari differential ke roda-roda. Axle shaft pada kendaraan dibedakan menjadi dua yakni front axle shaft (poros penggerak roda depan) dan rear axle shaft (poros penggerak roda belakang). Pada kendaraan FF, front axle shaft sebagai driving axle shaft, sedangkan pada kendaraan tipe FR, rear axle shaft sebagai driving axle shaft. Pada kendaraan 4WD atau AWD, front axle shaft maupun rear axle shaft  sebagai driving axle shaft.

b.           Poros Penggerak Roda Belakang/ Rear Axle Shaft

Roda belakang umumnya menumpu beban lebih berat daripada roda depan, sehingga konstruksi poros penggerak rodanya juga relatif lebih kuat. Pemasangan poros akan dipengaruhi oleh tipe/ jenis suspensi yang digunakan. Secara umum tipe suspensi yang digunakan ada dua kelompok yaitu suspensi bebas (independent) dan suspensi kaku (rigid). Pada tipe suspensi independent, jenis axle shaft yang digunakan umumnya adalah tipe melayang (floating shaft type), dimana poros bebas dari menumpu beban dan bebas bergerak mengikuti pergerakan roda akibat suspensi kendaraan.

Gambar 13.            Konstruksi Poros Melayang

Pada suspensi rigid pada umumnya menggunakan tipe poros memikul dimana axle shaft diletakkan di dalam axle housing, yang dipasangkan berkaitan melalui bantalan.

Gambar 14.            Konstruksi Poros Memikul

Poros memikul terdiri dari 3 tipe, yaitu : full floating, three-quarter floating dan semi-floating. Nama tipe poros tersebut mencerminkan kebebasan poros untuk tidak menyangga beban kendaraan. Full floating berarti sepenuhnya poros tidak menyangga beban, three-quarter floating berati ¾ beban kendaraan tidak ditumpu oleh poros (poros menyangga ¼ beban) sedangkan semi floating berarti poros hanya menumpu ½ beban.

Gambar 15.            Konstruksi poros memikul model full floating

Pada tipe ini bantalan-bantalan dipasangkan diantara haousing dan wheel hub, sedangkan roda dipasangkan pada hub. Beban kendaraan sepenuhnya ditumpu oleh axle housing, sedangkan poros roda tidak memikul beban, hanya berfungsi menggerakkan roda. Model ini sangat bagus untuk kendaraan berbeban berat.

Gambar 16.            Konstruksi poros memikul model three-quarter floating

Pada tipe three-quarter floating, hanya dipasangkan sebuah bantalan di antara axle housing dan wheel hub. Roda dipasangkan langsung pada poros roda. Hampir seluruh beban ditumpu oleh housing. Gaya lateral (lateral force) baru akan bekerja pada poros/ axle bila kendaraan membelok.

Gambar 17.            Konstruksi poros memikul model semi floating

Tipe semi floating banyak dipakai pada kendaraan ringan. Hampir seluruh beban kendaraan dipikul oleh axle shaft, demikian juga gaya lateral (lateral force) pada saat kendaraan membelok. Bantalan dipasangkan diantara axle housing dan axle shaft, sedangkan roda dipasangkan langsung pada axle shaft.

c.            Poros Penggerak Roda Depan/ Front Axle Shaft

Pada kendaraan FF front axle berfungsi sebagai penggerak. Konstruksi Front axle dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 18.            Konstruksi Poros Penggerak  Depan

Poros penggerak roda adalah poros yang berfungsi sebagai pemindah tenaga dari differential ke roda-roda. Pada kendaraan tipe FF, poros penggerak harus memiliki 2 persyaratan, yaitu : harus mempunyai mekanisme yang menyerap perubahan panjang dari poros penggerak yang mengiringi gerakan roda naik dan turun; harus dapat memelihara operasi sudut yang sama ketika roda depan dikemudikan dan harus memutar roda saat membentuk kecepatan karena roda depan digunakan secara bersamaan untuk pengemudian dan pemindahan tenaga.

Komponen/ sistem yang digunakan untuk memenuhi persyaratan tersebut adalah universal joint tipe constant velocity joint (CV Joint)

Constant velocity joint adalah tipe universal joint yang memungkinkan untuk digunakan pada kendaraan FF, dimana poros mampu meneruskan tenaga sambil terjadi perubahan-perubahan sudut. Ada dua jenis CV joint, yaitu : birfield joint dan tripod joint.

 

Gambar 19.            Konstruksi Birfield Joint

Konstruksi birfield joint adalah seperti gambar di atas. Inner race dipasang ke dalam outer race yang berbentuk mangkuk dengan menahan enam bola baja oleh suatu rangka.Tipe ini banyak digunakan karena konstruksinya yang sederhana dan kapasitas pemindahannya cukup besar.

 

Gambar 20.            Konstruksi Tripod Joint

Sebuah tripod dengan  tiga buah trunnion shaft pada plane yang sama. Tiga buah roller dipasangakan pada trunnion ini dan ke masing-masing roller dipasangkan tiga tulip dengan celah paralel. Konstruksi ini juga sederhana dan umumnya dapat bergerak dalam arah axial.

1)           Prinsip Kerja CV Joint

Lekukan khusus dibuat pada dudukan bola baja yang pada masing-masing arah memotong titik O dari titik pusat garis penggerak dan poros penggerak yang selalu dihubungkan pada pusat garis P dari masing-masing bola baja. Hasilnya putaran poros penggerak adalah selalu identik dengan poros yang digerakkan.

Gambar 21.            Prinsip Kerja CV Joint

2)            Panjang Poros Penggerak

Panjang poros penggerak kiri dan kanan dapat sama maupun berbeda tergantung lokasi mesin dan transaxle. Apabila poros penggerak panjangnya tidak sama, maka akan mudah terjadi getaran yang menimbulkan bunyi dan kurang nyaman. Hal itu diatasi dengan beberapa metode yang antara lain dengan penggunaan dynamic damper type, hollow shaft type dan intermidiate shaft

a)     Dynamic damper type

Tipe poros penggerak ini mempunyai dynamic damper yang dipasangkan pada bagian tengah poros yang panjang. Dynamic damper dipasangkan  pada poros penggerak melalui bantalan karet. Saat poros penggerak bergetar atau terpuntir maka damper yang diberikan cenderung ntuk berputar pada kecepatan konstan, sehingga bantalan karet menyerap getaran dan puntiran.

Gambar 22.                      Konstruksi Poros Penggerak dengan dynamic damper

                    

b)     Hollow shaft type

 

Gambar 23.                      Konstruksi Poros Penggerak Tipe Berlubang

Poros Kiri (biasa)

Sisi differential

Sisi roda

Poros Kanan (hollow)

Sisi differential

Sisi roda

Hollow/ berlubang

Poros Kanan

Gambar 24.                      Poros Penggerak Depan Hollow Shaft Type

c)      Intermediate shaft type

Poros penggerak tipe ini digunakan pada kendaraan yang perbedaan jarak dua poros penggeraknya besar.

 

 

Gambar 25.                        Poros Penggerak Depan dengan Intermediate Shaft

Kendaraan yang perbedaan jarak dua poros penggeraknya besar, sistem kemudinya menjadi tidak stabil dan mudah memuntir. Pada saat akselerasi, bagian depan kendaraan akan terangkat dan sudut joint poros menjadi besar, sehingga momen yang ditimbulkan menyebabkan roda tidak stabil dan sulit untuk dikendalikan.

Gambar 26.                        Poros Penggerak Depan Tanpa Intermediate Shaft

Salah satu usaha untuk membuat roda stabil akibat perbedaan panjang poros, maka dipasangkan intermediate shaft sehingga poros penggerak kiri dan kanan menjadi sama panjang. Dengan metode ini sudut joint 1 dan 2 akan sama, sehingga momen yang disebabkan aksi dari roda depan diimbangi dan kendaraan menjadi stabil dan berjalan lurus.

Gambar 27.                  Poros Penggerak Depan Dengan Intermediate Shaft

D.          Latihan

1.      Gambarkan unit axle shaft tipe full floating dan sebutkan nama-nama komponennya!

2.      Jelaskan persyaratan khusus yang harus dimiliki oleh poros penggerak roda depan!

3.      Gambarkan konstruksi poros penggerak depan dengan intermediate shaft! Beri penjelasan alasan dipergunakannya intermediate shaft!

4.      Gambarkan dan berikan penjelasan konstruksi CV-Joint tipe Birfield!

Kunci Jawaban :

1.      Gambar unit axle shaft dan nama-nama komponennya adalah sebagai berikut :

2.      Poros penggerak roda depan harus memenuhi persyaratan mampu menyesuaikan/ menyerap perubahan panjang dari poros penggerak akibat roda bergerak naik dan turun serta dapat berputar dengan stabil jika ada perubahan sudut saat mengikuti arah roda membelok selama roda-roda digunakan untuk pengemudian. Untuk memenuhi persyaratan tersebut dipasang universal joint tipe constant velocity joint.

3.      Gambar poros penggerak roda dengan intermediate shaft adalah sebagai berikut :

 

Kendaraan yang perbedaan jarak dua poros penggeraknya besar, sistem kemudinya menjadi tidak stabil dan mudah memuntir. Pada saat akselerasi, bagian depan kendaraan akan terangkat dan sudut joint poros menjadi besar, sehingga momen yang ditimbulkan menyebabkan roda tidak stabil dan sulit untuk dikendalikan.

Salah satu usaha untuk membuat roda stabil akibat perbedaan panjang poros, maka dipasangkan intermediate shaft sehingga poros penggerk kiri dan kanan menjadi sama panjang. Dengan metode ini sudut joint 1 dan 2 akan sama, sehingga momen yang disebabkan aksi dari roda depan diimbangi dan kendaraan menjadi stabil dan berjalan lurus.

4.      Gambar konstruksi CV-Joint tipe Birfield adalah sebagai berikut :

Konstruksi birfield joint adalah seperti gambar di atas. Inner race dipasang ke dalam outer race yang berbentuk mangkuk dengan menahan enam bola baja oleh suatu rangka.Tipe ini banyak digunakan karena konstruksinya yang sederhana dan kapasitas pemindahannya cukup besar.

Lekukan khusus dibuat pada dudukan bola baja yang pada masing-masing arah memotong titik O dari titik pusat garis penggerak dan poros penggerak yang selalu dihubungkan pada pusat garis P dari masing-masing bola baja. Hasilnya putaran poros penggerak adalah selalu identik dengan poros yang digerakkan.

E.           Rangkuman

1.      Axle shaft (drive shaft) atau poros penggerak roda adalah poros yang berfungsi untuk memutarkan roda penggerak dan atau digunakan untuk membantu menumpu sebagaian beban kendaraan.

2.      Ada dua tipe axle shaft yaitu poros memikul dan poros mengambang (floating shaft type).

3.      Poros memikul terdiri dari tiga jenis yaitu semi floating, three quarter floating dan full floating.

4.      Pada kendaraan FF pada poros penggerak roda dipasang universal joint tipe constant velocity joint karena poros penggerak roda depan harus memenuhi persyaratan mampu menyesuaikan/ menyerap perubahan panjang dari poros penggerak akibat roda bergerak naik dan turun serta selama roda-roda digunakan untuk pengemudian.