Gardan
Gardan (differensial gear) adalah bagian dari unit power train yang berfungsi untuk menggerakkan roda belakang atau roda depan, juga untuk menaikkan momen torsi (momen putar). Gardan ini akan berfungsi kerika kendaraan berjalan ditikungan. Sebagai contoh, pada saat kendaraan berbelok kearah kanan terjadi putaran yang berbeda di antara roda kiri dan kanan kendaraan, karena roda yang berada paling jauh dari pusat jari-jari tikungan (roda kiri) akan menempuh jarak yang lebih panjang daripada roda yang di sisi lain (roda kanan).
2. Fungsi dan Kelemahan Gardan
Gambar 2
Fungsi Aksel Belakang
Terdapat 3 fungsi penting pada pemakaian gardan:
-
Mengatur perbedaan putaran antara roda kiri dan roda kanan. Fungsi ini dilakukan oleh rangkaian gigi (gear train). Yang terdiri atas roda gigi satelit dan roda gigi sisi(side gear).
-
Memperbesar momen atau rasio gearyang datang dari poros keluaran transmisi dengan jalan mereduksi (menurunkan) putaran keluaran transmisi tersebut sehingga kemampuan menarik (menghela) kendaraan menjadi lebih besar.
-
Mengubah gerak putar pada sumbu memanjang kendaraan dari propeller shaft menjadi gerakan putara pada sumbu melintang di roda dengan penggunaan sistem roda gigi cincin (ring gear) gabung roda gigi pinion penggerak dan roda gigi sisi.
Kelemahan Gardan
Kelemahan gardan ini adalah jika salah satu roda menentukan pijakan dengan kekerasan jalan yang berbeda, kendaraan akan mengalami kesulitan jalan. Ketika ini terjadi, gaya gesek permukaan yang melawan gaya torsi yang dikerahkan oleh tapak ban bisa mencapai nilai yang jauh dibawah gaya tapak (traction force) yang dibutuhkan untuk menggerakkan kendaraan.
Gambar 1
Sistem Gardan Belakang
3. Konstruksi dan Komponen Gardan
Secara umum Komponen utama Gardan baik pada lini penggerak depan maupun belakang sama yaitu:
Adapun komponen-komponen utama gardan yaitu:
-
Roda gigi Pinion (Drive pinion gear)
-
Roda gigi cincin (ring gear)
-
Rumah gardan (differensial gear)
-
Roda gigi satelit (satellite gear)
-
Roda gigi sisi (side gear)
-
Poros gandar belakang (rear axle)
Gambar 3
Aksel Belakang
4. Kerja Gardan
Kerja gardan secara umu dibagi menjadi 2 kondisi kerja, yakni pada saat kendaraan berjalan lurus dan pada saat kendaraan berjalan membelok. Namun, dalam kegiatan belajar ini turut dibahas juga kerja gardan saat kendaraan masuk parit atau lubang di mana kondisi putaran roda kanan nol (diam) dan putaran roda sisi lainya memiliki putaran besar.
Pada saat kendaraan berjalan lurus putaran roda kiri dan kanan sema besarnya, dengan kata lain, putaran roda gigi sisi adalah sama. Dalam kondisi ini, roda gigi satelit satelit tidak berevolusi sehingga roda gigi satelit ini seolah-olah memaksa kedua roda gigi sisi sehingg roda gigi satelit ini hanya berevolusi terhadap sumbu gandar.
Alur Kerja gardan pada saat jalan lurus
Pinion bergerak (1) memutar roda gigi cincin (2) yang berputar bersama rumah gardan (3). Putaran ini diteruskan ke roda gigi satelit (4) yang meneruskan enaga dan putaran ke roda.gigi sisi (5). Dari roda gigi sisi ini tenaga dan putaran diteruskan ke gardan belakang (6) yang kemudian diteruskan lagi ke roda (7).
Gambar 4
Alira Putaran pada gardan saat jalan lurus
Pada jenis reduksi ganda, kontruksi gardan dibangun sedemikian rupa sehingga pinsip pemindah tenaga dan putaran berlangsung seperti layaknya pada persneling (transmisi). Pada garan jenis ini, tingkat reduksi dapat dipilih (lebih besar atau lebih kecil). Pemilihan tingkat reduksi yang lebih besar digunakan ketika beban atau muatan kendaraan yang berat atau kendaraan sedang menempuh tanjakan terjal. Akan tetapi, putaran atau kecepatan kendaraan menjadi lambat. Begitu pula sebaliknya, tingkat reduksi yang lebih kecil dipilih ketika kendaraan sedang mengangkut beban ringan atau sedang melaju dijalan rata dan lurus.
1. Pengertian Gardan
Gambar 6
Jenis Gigi reduksi
Gambar 7
Gardan Tunggal biasa
4.1 Kerja Gardan pada Jalan Lurus
4.1 Kerja Gardan pada saat Terjerembab di lubang
Keadaan ini terjadi karena gaya gesek antara tapak ban dan permukaan parit atau lubang berlumpur jauh di bawah gay tapak (traction force) yang dibutuhkan untuk menggerakkan kendaraan ke depan atau ke belakang. Misalkan roda kanan yang masuk lubang, karena gaya tapak yang lebih besar dibutuhkan ini tersalurkan ke roda gigi sisi kiri, gaya yang dikerahkan oleh roda gigi sisi kiri ini lebih besar dari pada gaya yang dikerahkan oleh roda gigi sisi kanan, sehingga gerakan revolusi roda gigi satelit tidak mampu menggerakkan roda gigi sisi kiri. Akibatnya, roda gigi satelitnya terpaksa menggelinding terhadap roda gigi sisi kiri tersebut. Dengan kata lain, roda gigi satelit melakukan gerak revolusi terhadap sumbu kedua roda sisi sambil juga melakukan gerak evolusi terhadap sumbu sendiri. Dengan demikian, tenaga yang kecil dan putaran seluruhnya disalurkan ke roda gigi sisi kanan ini. Akibatnya, walupun roda kanan berputar kencang tetapi roda kiri tetap diam tak berputar
4.1 Kerja Gardan pada saat Berbelok
Pada saat kendaraan berbelok kiri, maka peristiwa yang terjadi hampir sama dengan yang dijelaskan di atas dengan sedikit perbedaan. Dalam hal ini, roda kiri berputar sedikit lebih cepat daripada putaran roda kanan. Pada gardan, roda gigi satelitlah yang mengalah, yakni dengan jalan membiarkan dirinya menggelinding (berevolusi terhadap sumbunya) terhadap roda gigi sisi kiri agar roda gigi sisi kanan dapat memenuhi waktu tempuh yang sama dengan roda gigi kiri walaupun jarak tempuh roda sisi kanan lebih panjang daripada jarak tempuh roda gigi sisi kiri.
Contohnya pada saat kendaraan berjalan lurus, jika roda gigi cincin berputar 100 rpm, maka roda kanan dan roda kiri berputar sama-sama 100 rpm tetapi apabila pada saat berbelok kekiri maka roda kiri akan berputar 50 rpm dan kanan akan berputar 150 rpm.
5. Jenis Gardan
1. Roda gigi Cincin Lurus
Pada gardan dengan gigi reduksi jenis roda gigi cincin, pertautan roda gigi pinion dengan roda gigi cincin berada di tengah-tengah garis pusat roda gigi cincinya, tepatnya persis pada titik puncak sekutu permukaan cicin roda giginya. Roda gigi cincin lurus ini mudah dirancang dan dibuat, tetapi cenderung mengeluarkan suara bising pada putaran tinggi. Karena itu, jenis roda gigi ini sudah jarang digunakan dalam praktik dan sekarang telah digantikan oleh roda gigi jenis lain.
5.1 Jenis gerdan berdasarkan roda gigi reduksinya
2. Roda gigi cincin spiral
Roda gigi cincin spiral ini mempunyai pinion penggerak yang berbentuk gigi spiral. Ketika berorentasi akan menghasilkan putaran yang halus, lembut, dan tidak bising pada putaran tinggi, hal ini terjadi Karena, seperti halnya roda gigi miring (heliks), gigi yang bertaut antara pinion dan roda giginya lebih banyak sehingga mengurangi tingkat keausan. Pengurangan tingkat keausan dan kehalusan operasi ini juga disebabkan oleh kenyataan bahwa pada dasarnya gerigi roda gigi cincin spiral ini merupakan gergi roda gigi cincin lurus yang dicacah takter hingga menurut panjangnya. Dengan demikian, kontak antara-gerigi akan berlangsung dari satu sayatan ke sayatan berikutnya dan dari ujung menuju ujung berikutnya sehingga tidak ada aksi gesekan diantara geriginya.
Kelemahan jenis roda gigi ini ialah proses pembuatanya yang memerlukan kepresisian dan ketelitian yang tinggi, kelemahan lainya adalah roda gigi cincin spiral ini menimbulkan gaya radial yang tegak lurus terhadap sumbunya. Hal ini akan memerlukan bantalan dan tempat pengikatan yang lebih kuat pada rumah gardanya.
3. Roda gigi Cincin Hipoida
Kedua jenis roda gigi reduksi yang telah diuraikan sebelum ini masih berupa penyambung dua batang poros atau gandar yang sumbungya berpotongan. Dalam upaya memperendah jarak pusat gravitasi kendaraan dari permukaan tanah demi kestabilan ditemukanlah jenis roda gigi lain yang dapat menyambung dua batang poros dengan sumbu poros yang saling silang. Roda gigi ini disebut roda gigi cincin Hiperbolaida yang disingkat dengan roda gigi cincin Hipoida. Dengan konstruksi reduksi pada gandar yang menggunakan roda gigi jenis ini, kedudukan propeller shaft kendaraan dapat dibuat rendah posisinya. Posisi antara pinion dan roda gigi cincin yang tidak sepusat menjadikan gardan jenis ini mempunyai kemampuan pemindah daya yang lebih besar bila dibandingkan jenis roda gigi cincin lurus. Hal ini disebabkan oleh jarak radius antara titik pusat roda gigi cincin dan pinion yang lebih besar sehingga menjadikan momen yang diperoleh lebih besar pula. Jenis ini biasanya dipakai pada kendaraan yang mampunyai beban lebih besar.
4. Roda gigi Miring (Heliks)
Roda gigi miring atau roda gigi heliks untuk reduksi (menurunkan putaran) garden umumnya digunakan pada mobil-mobil penggerak roda depan. Hubungan roda gigi penggerak dan yang digerakkan disusun sejajar. Jenis roda gigi miring ini biasanya dipasang pada poros keluaran transmisi penggerak roda depan.
5. Roda gigi Cacing
Konstruksi ini umumnya digunakan untuk kendaraan-kendaraan berat seperti truk, bus penumpang, dan lain sebagainya. Peletakan roda gigi cacing terdiri dari dua model, yakni roda gigi cacing dia atas (overhead) dan roda gigi cacing di bawah(underslung). Jenis ini mempunyai gesekan yang kecil, bersuara halus, dan kemampuan memindahkan tenaga lebih besar.
5.2.1 Gardan Tunggal
Jenis reduksi tunggal pada umumnya digunakan untuk kendaraan ringan dan berat. Jenis ini sangat umum kita lihat sebagaimana yang terdapat pada mobil-mobil pribadi seperti sedan, mobil-mobil pengangkut umum, dan bus serta kendaraan lainya. Jenis gardan reduksi tunggal ini pun masih dibagi atas 2 jenis yaitu jenis biasa dan jenis anti slip.
a. Gardan tunggal jenis biasa
Gardan jenis tunggal biasa ialah seperti gardan yang telah diuraikan sebelumunya ini, sehingga uraian tidak perlu lagi diberikan disini. Gardan jenis biasa ini sering juga disebut sebagai gardan terbuka.
b. Gardan reduksi tunggal jenis anti slip
Sementara itu, gardan jenis anti slip adalah gardan yang dirancang untuk menjadikan slipnya roda ketika roda bersangkutan menapak permukaan tanah yang gembur, licin, berlumpur, dan lain sebagainya. Dengan gardan ini tenaga ke kedua gandar kendaraannya. Kontruksi gardan ini pada dasarnya sama dengankonstruksi gardan biasa, hanya saja untuk keperluan yang disebutkan di atas gardan ini dilengkapi lagi dengan beberapa komponen.
Penaluran tenaga dan putaran tambahan ini dilakukan oleh dua kopling yang dipasang masing-masing di belakang roda gigi sisi kiri dan roda gigi sisi kanan. Kopling tesebut bertujuan untuk mengurangi tingkat slip (kehilangan tenaga) pada saat kendaraan berbelok, masuk parit, atau mendapat medan jalan yang agak berat maupun licin.
5.2 Jenis gardan berdasarkan beban kerjanya
5.2.1 Gardan Ganda
Gambar 5
Alira Putaran pada gardan saat berbelok
