BAB II TINJAUAN PUSTAKA

4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 SISTEM KOPLING Kopling merupakan sebuah komponen yang terdapat pada mobil yang digunakan sebagai tempat untuk menghubungkan mesin dengan gigi transmisi. Didalam kopling terdapat garpu pembebas yang digunakan untuk menekan kampas dan pelat kopling. Garpu pembebas bergerak mendorong atau menekan kampas kopling untuk menghubungkan gigi transmisi dengan mesin (Kristanto, 2015). Dengan adanya kopling pemindahan daya dapat dilakukan dengan teratur dan seefisien mungkin. Gambar 2.1 Sistim gerak kendaraan roda 4 (Sumber: Apri, 2014) Kopling pada mobil letaknya ada diantara mesin dan transmisi. Kopling berfungsi untuk menghubungkan serta memutuskan putaran mesin dari flywheel atau mesin ke transmisi. Kopling pada mobil harus memiliki beberapa syarat sebagai berikut: 1. Kopling harus bisa berfungsi yakni memutus dan menghubungkan putaran mesin menuju transmisi secara lembut. Hal ini karena kenyamanan dalam berkendara menuntut adanya pemutusan dan penghubungan tenaga dari mesin

5 secara lembut. Lembut disini maksudnya adalah proses pemutusan dan penghubungannya terjadi secara bertahap. 2. Kemudian kopling harus bisa memindahkan tenaga dari mesin tanpa slip. Ketika kopling telah terhubung dengan penuh maka diantara flywheel mesin dan plat kopling tidak boleh ada slip sehingga daya serta putaran dari mesin bisa dipindahkan 100% atau secara sempurna menuju transmisi. 3. Kopling harus bisa memutuskan secara sempurna dan juga cepat. Pada saat kopling dioperasikan, kopling harus bisa memutus daya dan putaran mesin dengan sempurna, maksudnya adalah daya dan putaran mesin tersebut harus betul-betul tidak diteruskan ke transmisi. Dengan demikian maka pada poros output transmisi menjadi diam ketika kopling ditekan. Dan sebaliknya ketika kopling tidak ditekan atau tidak dioperasikan, maka kopling harus terhubung dan dapat meneruskan daya mesin secara sempurna 100% ke transmisi. Kemudian kerja kopling dalam memutus dan menghubung tersebut harus dalam keadaan cepat. 2.1.1 Fungsi Komponen Sistem Kopling Gambar 2.2 Komponen sistem kopling (Sumber : Apri, 2014)

6 1. Pedal Kopling Fungsi pedal kopling adalah untuk merubah gaya tekanan dari kaki pengemudi untuk di teruskan ke dalam master kopling, pedal kopling biasanya terletak di paling kiri dan di injak menggunakan kaki kiri. 2. Master Silinder Fungsi master silinder yaitu untuk meneruskan tenaga dari pedal koling ke realese kopling, dalam master silinder ini terdapat seal atau perapat karet yang mencegah minyak kopling tidak tidak bocor, serta reservoir atau penampung minyak kopling, reservoir untuk minyak kopling untuk minyak kopling ada yang menjadi satu dengan master silinder dan ada yang terpisah. 3. Release Silinder Kopling Release kopling berfungsi menerima tekanan dari master kopling atas (master silinder) dan meneruskan kedalam garbu pembebas (fork kopling) melalui push rod untuk mendorong maju dan membebaskan plat kopling dari himpitan antara matahari kopling dengan roda gila. Sama hal-nya dengan master kopling di dalam release kopling ini juga terdapat perapat atau seal untuk mencegah kebocoran minyak kopling. 4. Fork Kopling (Garpu pembebas) Fork kopling berfungsi menerima gaya tekan dari release kopling, fork kopling ini dihubungkan dengan release bearing yang akan bergerak maju mundur menekan cover clutch dan membebskan putaran mesin ketika pedal kopling di injak. 5. Release Bearing Kopling Release bearing kopling merupakan sebuah bantalan berupa bearing atau kolaher yang fungsinya untuk menekan pelat pegas (matahari kopling) atau diafragma spring pada tutup kopling (cover clutch). 6. Clutch Cover (Tutup kopling) Clutch cover juga disebut dekrup atau matahari koling, fungsi clutch cover adalah sebagai dudukan kampas kopling dan menekan kampas kopling ke fly wheel untuk meneruskan tenaga dari mesin. 7. Disc Clutch (Pelat kopling) Kampas kopling adalah komponen kopling yang berfungsi untuk meneruskan tenaga dari mesin ke transmisi, berbentuk piringan tang terbuat dari bahan asbes, kampas kopling harus diganti jika keausan sudah terasa. Pada kampas kopling

7 terdiri dari facing yang berfungsi sebagai bidang gesek yang di keling pada cushion plate dan berfungsi untuk memperlembut saat kopling berhubungan. Pada kampas kopling terdapat torsion damper atau pegas plat kopling yang berfungsi untuk meredam kejutan ketika kopling berhubungan. Gambar 2.3 Pelat kopling 8. Fly Wheel (Roda gila) Fly wheel berfungsi untuk meneruskan tenaga atau putaran mesin yang selanjutnya diteruskan ke transmisi melalui kampas kopling. 2.1.2 Sistem Penggerak Kopling Sistem penggerak pada kopling dibagi menjadi dua yaitu: 1. Sistem Penggerak Mekanis Pada sistem ini tenaga yang dihasilkan dorongan pedal yang menggerakkan release fork diteruskan langsung oleh kabel pembebas. Mekanisme penggerak ini sekarang kurang banyak digunakan, karena memiliki kekurangan yaitu, untuk kendaraan besar seperti truk yang memerlukan kekuatan besar kurang kuat, dan penekanannya lambat.

8 Gambar 2.4 Sistem penggerak mekanis (Sumber: Agung, 2012) 2. Sistem Penggerak Hidrolik Sistem penggerak ini menggerakkan release fork melalui mekanisme penekanan minyak rem secara hidrolis. Sistem ini sangat efisien dan cepat dalam pemindahan tenaga dari injakan pedal ke release fork. Gambar 2.5 Sistem penggerak hidrolik (Sumber: Agung, 2012) Bila pedal kopling di injak, minyak yang terdapat dalam silinder utama akan terdesak keluar melalui pipa, selanjutnya mendesak torak di dalam slave silinder kemudian menggerakkan release fork.

9 2.1.4 Jenis Jenis Kopling Menurut (Kusuma, 2010) terdapat beberapa kopling yang dapat dibedakan dari jenisnya, beberapa jenis kopling tersebut adalah sebagai berikut: 1. Kopling Gesek (friction clutch) Dinamakan kopling gesek karena untuk melakukan pemindahan daya adalah dengan memanfaatkan gaya gesek yang terjadi pada bidang gesek. 2. Kopling Magnet Dinamakan kopling magnet karena untuk melakukan pemindahan daya dengan memanfaatkan gaya magnet. Magnet yang digunakan adalah magnet permanen yang dibangkitkan dengan mengalirkan arus listrik ke dalam sebuah lilitan kawat pada sebuah inti besi. Kopling jenis ini kebanyakan hanya digunakan sebagai kopling pada kompresor air conditioner (AC). 3. 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 (drivenshaft) tergantung pada perbandingan kecepatan putaran sudut dari poros-poros tersebut. 2.2 SEMI-AUTOMATIC CLUTCH CONTROL SYSTEM (SCCS) Kemajuan di era teknologi ini menciptakan ide-ide baru di dunia otomotif, dimana teknologi digunakan untuk memudahkan pengemudi dalam berkendara. Sistem kopling semi otomatis adalah salah satu teknologi untuk memudahkan dan juga mengurangi kelelahan pengendara saat terjadi kemacetan. Semi-automatic clutch control system merupakan suatu alat otomatisasi kopling yang digunakan untuk menggantikan pedal kopling dengan perintah otomatis dari program yang sudah dimasukkan dalam modul sehingga sistem kopling dapat bekerja tanpa injakan pedal kopling. Modul SCCS di program dengan memasukkan perintah yang berhubungan dengan perpindahan gigi transmisi. Semi-automatic clutch control system di aplikasikan pada kendaraan tanpa merubah sistim kopling dan sistim transmisi, modifikasi yang dilakukan yaitu dengan mengganti fungsi pedal kopling dengan linear

10 aktuator yang dihubungkan dengan SCCS. Linear aktuator akan mendorong master silinder setelah mendapat perintah dari SCCS. Setelah mendapatkan tekanan dari linear aktuator, fluida dalam master silinder menekan sleave silinder untuk mendorong garpu pembebas. Gambar 2.6 Modul SCCS 2.2.1 Spesifikasi KIT Semi-automatic Clutch Control System (SCCS) Setelah dibuat alat Semi-automatic Clutch Control System (SCCS) ini maka telah ditentukan spesifikasi pada alat ini. Berikut adalah tabel spesifikasi alat Semiautomatic Clutch Control System (SCCS): Tabel 2.1 Spesifikasi Semi-automatic Clutch Control System (SCCS) Spesifikasi Semi-automatic Clutch Control System (SCCS) No Bagian Spesifikasi Keterangan Spesifikasi 1 Tegangan Operating Voltage 12V 2 Input Signal Analog 3 Dimension - 112 x 75 x 50 mm (Box) - 2 m AWG 20 (kabel) 4 Material Rugged Alumunium Case 5 Accesoris - Installation Kit - Elektric Linear Aktuator - Master Silinder

11 2.2.2 Sistem Kerja Semi-automatic Clutch Control System Gambar 2.7 Sistem kerja SCCS Pada saat perpindahan perseneling, sinyal perintah akan masuk kedalam modul SCCS setelah driver menekan switch pada knob perseneling. Sinyal perintah tersebut lalu diolah sistem mikrokontroler untuk menggerakkan linear aktuator, untuk di teruskan ke sistem kopling. Di sistem kopling ini linear aktuator akan bergerak menekan master silider. Fluida dari master silider lalu mengalir ke slave silider yang akan mendorong garpu pembebas untuk membebaskan plat kopling. Setelah pelat kopling terbebas, perpindahan gigi transmisi bisa dilakukan. Semua sistem tersebut bekerja dengan menekan switch pada knob perseneling tanpa menginjak pedal. 2.3 UMUR PAKAI KOPLING (LIFETIME) Kampas kopling berfungsi sebagai penyalur tenaga mesin ke transmisi. Sebesar apapun tenaga mesin yang dihasilkan, bila kampas kopling habis maka tidak ada tenaga yang tersalurkan. Bila kinerjanya mulai menurun, transfer tenaga ke roda akan berkurang. Jika pedal kopling ditekan/diinjak, tidak ada gaya putar yang ditransfer dari mesin ke komponen yang lain dari transmisi perseneling. Jika pedal kopling dilepas, gaya putar/torsi dari mesin ditransfer oleh transmisi perseneling ke roda penggerak. Kampas kopling mempunyai umur masa pakai. Umur masa pakai kampas kopling bisa berdasarkan waktu atau usia kampas kopling berdasarkan jarak tempuh kendaraan. Tergantung mana duhulu yang dicapai, disertai faktor karakter pemakai kendaraan tersebut. Biasanya karakter berkendara itu bisa menjadi penyebab kampas kopling cepat habis. Hal tersebut bisa digunakan untuk mendeteksi kampas kopling habis (Apri, 2014).

12 Dalam kondisi normal, kampas kopling habis pada kisaran jarak tempuh 80.000 100.000 KM. Jika gejala kampas kopling habis sudah dirasakan, maka dianjurkan untuk dilakukan penggantian kampas kopling. Hal tersebut harus dilakukan untuk meminimalisir kerusakan komponen lainnya. 2.3.1 Faktor Penyebab Berkurangnya Umur Pakai Pelat Kopling Cara pemakaian atau penggunaan kopling yang salah dapat mempercepat umur pakai kampas kopling. Berikut adalah faktor penyebab berkurangnya umur pakai kampas kopling (Sakam, 2015): 1. Meletakan kaki di atas pedal kopling Banyak sekali pengemudi yang melakukan hal seperti ini,terutama mereka yang baru bisa nyetir. Mungkin karena siaga supaya tidak gugup saat akan melakukan pengoplingan. Tapi cara ini dianggap salah, karena jika kita terlalu sering meletakan kaki diatas pedal kopling saat berkendara akan mempercepat keausan pada kampas kopling/plat kopling dan juga druk laher/ release bearing. 2. Menginjak dan melepas pedal kopling secara kasar Kesalahan berikutnya adalah melepas dan menginjak pedal kopling secara kasar. Saat trasnmisi belum berpindah sepenuhnya pengemudi sudah melepaskan pedal kopling. Bisanya ada bunyi kasar pada bagian transmisi, hal ini dapat menyebabkan komponen kopling cepat aus dan juga dapat terjadi kerusakan pada bagian transmisi mobil. 3. Menginjak pedal kopling setengah-setangah Kesalahan yang terakhir adalah saat kita melakukan injakan pedal kopling setengah setengah. Ini bisanya dilakukan pada saat kita berada dijalan yang menanjak, atau saat terjadi kemacetan. Hal ini akan sangat mempercepat terjadinya keausan pada komponen kopling seperti pelat kopling atau pun matahari (clutch cover).

13 2.3.2 Cara Memperpanjang Umur Pakai Pelat Kopling Untuk menghindari pendeknya umur pakai plat kopling, berikut ini adalah cara yang dapat dilakukan untuk memperanjang umur atau masa pakai pelat kopling mobil (Tempo, 2011): 1. Jangan sandarkan kaki pada pedal kopling secara terus menerus saat mobil sedang berjalan, karena ini akan semakin mempercepat keausan plat kopling dan mengakibatkan kerusakan pada release bearing. 2. Gunakanlah rem tangan ketika mobil sedang mengantri di tanjakan. Menahan mobil agar tidak mundur dengan metode setengah kopling menyebabkan kondisi plat kopling cepat tipis hingga mengeluarkan bau sengit. Selain itu permukaan pressure plate pada cover clutch dan permukaan roda gila juga akan ikut terkikis. 3. Biasakan untuk melakukan pergantian gigi dengan melepaskan pedal kopling sehalus mungkin. Melepaskannya dengan kasar hingga terjadi sentakan akan menyebabkan permukaan plat kopling menjadi tidak rata dan terjadi getaran saat terhubung. Selain itu juga akan menyebabkan kerusakan komponen mekanis lainnya. 4. Lakukanlah pemeriksaan secara berkala terhadap kemungkinan terjadinya kebocoran oli di sekitar transmisi. Ketika terlihat oli bocor dari sambungan mesin dan transmisi, segera ganti seal crankshaft belakang, karena jika oli bocor dibiarkan bisa menyebabkan kopling selip. 5. Demi menjaga kenyamanan berkendara, saat melakukan service berkala, periksakan dan lakukan penyesuaian ketika pedal kopling terasa berat pada saat diinjak. 2.4 RUMUS PERHITUNGAN KOPLING Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan untuk merancang kopling (Chan, 2010) : 2.4.1 Torsi Maksimum Kopling pelat gesek bekerja karena adanya gaya gesek dengan permukaan, sehingga menyebabkan terjadinya momen puntir poros yang di gerakkan. Momen ini bekerja

14 dalam waktu tr sampai putaran kedua poros sama. Pada keaadan terhubung tidak terjadi slip dan putaran kedua poros sama dengan putaran awal poros penggerak, sehingga dapat dibuat persamaan : Mr = Mb + Mh (2.1) Dimana : Mr = Torsi gesek [kgf.cm] Mb = Momen puntir poros transmisi [kgf.cm] Mh = Torsi percepatan [kgf.cm] Nilai Mh dapat dihitung dengan persamaan: Mh = 71620 (2.2) Mh = Torsi maksimum [kgf.cm] N = Daya maksimum [Hp] n = Putaran poros [rpm] 71620 = Konstanta korelasi satuan Harga torsi gesek didapat dari hubungan: Mr = C. Mh (2.3) Mr = Torsi gesek [kgf.cm] C = Konstanta Harga C berkisar antara 2,5-3 untuk kendaraan jenis diesel dapat dipilih dari tabel pada lampiran. Untuk ini dipilih C=2.5 2.4.2 Kerja Gesek dan Daya Gesek Kerja gesek ditentukan dari hubungan antara torsi, putaran, dam waktu terjadinya slip yaitu : (2.4) Ar = Kerja gesek [kgf.cm] Mr = Torsi gesek [kgf.cm]

15 n = Putaran [rpm] tr = Waktu penyambung/slip [detik] 1910 = Faktor korelasi satuan Harga daya gesek dapat ditentukan dari hubungan kerja gesek dengan frekuensi penggunaan kopling, yaitu jumlah penekanan atau pelepasan kopling persatuan waktu yaitu : (2.5) Nr = Daya gesek [Hp] z = Frekuensi penekanan kopling dalam satuan jam 27x10 4 = Faktor korelasi satuan 2.4.3 Diameter Rata-rata Pelat Gesek Diameter rata-rata plat gesek ditentukan dengan menggunakan persamaan untuk diameter rata-rata, yaitu : [ ] (2.6) d = Dimana rata-rata pelat [cm] K T n = Ratio antara lebar pelat terhadap diameter rata-rata = Parameter koefisien gesek = Putaran Untuk menghitung diameter rata-rata plat gesek harus ada beberapa persamaan yang harus dipenuhi diantaranya ada beberapa hal sebagai berikut : Berdasarkan tabel faktor koreksi untuk lenturan K T = 1,0 1,5, tentukan harga K T yang diambil paling besar (1,5) karena sedikit terjadi kejutan / tumbukan Dan harga berkisar antara 0,15 s.d 0,3, tentukan harga dan coba ambil angka 0,175 Jumlah plat gesek yang dipakai kita tentukan j = 1 (Hino Dutro 110SD)

16 Untuk memeriksa apakah harga K T dan K U masih dalam batas-batas yang diizinkan setelah adanya pembulatan-pembulatan dalam perhitungan, maka jika harga K T tidak berbeda jauh dengan pemilihan harga awal dan harga K U masih berkisar antara 2-8 maka rancangan ini dapat dilanjutkan : (2.7) (2.8) Kecepatan tangensial adalah : (2.9) 2.4.4 Luas Bidang Tekan Tekanan permukaan terjadi akibat adanya gaya tekan yang mengenai satuan luas bidang tekan, gaya ini dipengaruhi oleh koefisien gesek sebesar μ = 0.3, dan ini adalah koefisien gesek bahan permukaan pelat gesek yang kita pilih. Luas bidang tekan sama dengan luas permukaan pelat dan dapat diperoleh dari hubungan: (2.10) F = Luas bidang tekan [cm 2 ] = Faktor koreksi luas permukaan akibat pengurangan luas alur Tekanan rata-rata dicari dari hubungan torsi maksimum, diameter rata-rata, koefisien gesekan dan luas bidang tekan : (2.11) p = Tekanan permukaan rata-rata [kgf/cm 2 ] µ = koefisien gesek F = Luas bidang tekan [cm 2 ]

17 Tekanan permukaan maksimum digunakan untuk memilih pelat gesek yang cocok dan aman. Pada lampiran tebal tertulis harga-harga tekanan untuk bahan pelat gesek. Hubungan antara tekanan maksimum dan tekanan rata-rata adalah : [kgf/cm 2 ] (2.12) 2.4.5 Umur Pelat Gesek Daya saing pelat gesek sangat ditentukan oleh umur dari pelat gesek itu. Umur pelat gesek ditentukan dari hubungan antara volume keausan spesifik dan gaya gesek, sedangkan untuk menghitung volume keausan digunakan rumus : V v = F. S v. j (2.13) V v = Volume keausan [cm 3 ] F = Luas permukaan bidang tekan [cm 2 ] S v = Batas keausan [cm] j = Jumlah pelat gesek Umur pelat gesek akhirnya dapat ditentukan dari persamaan berikut, dengan asumsi keausan spesifik standar yaitu 0,125: (2.14) L B = Umur pelat gesek [jam] V v = Volume keausan [cm 3 ] Q v = Keausan spesifik Lifetime pelat kopling sebelum dibagi waktu penggunaan (Hari), N = (2.15) N u = Lifetime pelat kopling sebelum dibagi waktu penggunaan = Rata-rata pengurangan umur pelat kopling perhari [jam/hari]

18 Lifetime pelat kopling sesudah dibagi waktu penggunaan (Bulan), L = (2.16) L T =Lifetime pelat kopling sebelum dibagi waktu penggunaan =Rata-rata pengurangan umur pelat kopling perhari [hari/bulan]