Torque Converter [PDF]

Citation preview

4. PENGEMBANGAN TORQUE CONVERTER Spline menghubungkan antara stator dengan cam dan cam tidak dapat berputar. Penghubung antara cam dengan carrier adalah roller. Sisi kiri dari opening cam lebih kecil dibandingkan dengan sisi kanannya (openings in cam tirus). Sehingga posisi normal adalah pada sisi kiri (bagian yang lebih kecil). Ketika kecepatan dari impeller dan turbine rendah maka stator akan tetap diam. Roller akan tetap pada sisi kiri oleh tekanan dari spring. Pada saat kondisi ini terjadi hubungan mekanikal antara



cam



dengan stator. Sehingga stator dapat mengarahkan oli



dari turbine ke impeller untuk melipatgandakan torque.



Gambar 8.6 Komponen One-Way Clutch



Ketika kecepatan turbine dan impeller naik (direct drive) maka stator mulai untuk berputar ke arah yang sama dengan putaran impeller dan turbine. Pada saat stator berputar cam juga ikut berputar. Sehingga gerakan dari cam dapat menyebabkan roller bergerak ke arah kanan (sisi yang lebih lebar) dan hubungan antara stator dan carrier terputus. Stator berputar bebas sehingga tidak dapat mengarahkan aliran oli dari turbine ke impeller. Karena stator hanya dapat berputar ke satu arah maka komponen ini dinamakan one way clutch (freewheel). Keuntungan torque Converter yang menggunakan One Way Clutch : 



Melipatgandakan torque pada beban yang tinggi







Mengurangi kemungkinan terjadinya over heating







Mengurangi penggunaan torque converter



329



Torque converter outlet relief valve adalah jenis spool. Oli dari torque converter mengisi lubang yang ada di spool relief valve dan menggerakkan poppet valve ke arah kanan. Hal tersebut membuat naiknya tekanan oli di spring chamber sehingga menggerakkan spool ke arah kiri, kemudian oli dialirkan ke power train cooler untuk didinginkan. Dari cooler, oli dikirim lagi ke transmission untuk lubrikasi (pelumasan) komponen dari transmisi. Torque converter outlet relief valve berfungsi untuk menjaga tekanan oli di dalam torque converter dan mencegah terjadinya kavitasi (cavitation). Valve ini tekanannya dapat di-set sesuai dengan spesifikasi pada service manual.



Gambar 8.7 Torque Converter Outlet Relief Valve



Tekanan outlet relief valve yang terlalu rendah dapat menyebabkan turunnya kapasitas dari torque converter (torque converter low power). Tekanan outlet relief valve yang terlalu tinggi dapat menyebabkan oli torque converter over heating (terlalu panas). TORQUE CONVERTER RATIO VALVE Gambar 8.8 berikut menunjukkan torque converter ratio valve yang terletak di dalam transmission control valve. Pada sebagian machine, torque converter inlet relief valve terpisah dari transmission control valve yaitu dipasang pada torque converter itu sendiri. Valve ini tidak dapat mengontrol tekanan yang ada di dalam torque converter. Fungsi valve ini membatasi tekanan oli maksimum yang mau masuk ke dalam torque converter. Hal ini bisa terjadi pada saat awal engine start dan oli masih dingin.



329



Gambar 8.8 Torque Converter Ratio Valve



Torque converter inlet relief valve menggunakan oli P1 (speed clutch oil pressure) yang dikontrol oleh tekanan spring di dalamnya. Tekanannya bekerja pada efektif area yang dikontrol oleh slug pada sisi kanan ratio valve. Valve ini tidak dapat di- adjust. Untuk machine yang memakai torque converter inlet relief valve yang dipasang di torque converter, penyetelan tekanan olinya hanya bisa dilakukan di test bench (sebelum torque converter dipasang di machine). Planetary Gear Set Pada unit



alat



berat,



planetary



gear



set



digunakan



pada berbagai sistem,



contohnya torque divider, planetary transmission, final drive dan lain–lain. Dinamakan planetary gear set karena operasinya menyerupai sistem tata surya. Berikut adalah gambar komponen-komponen planetary gear set.



329



Komponen pada planetary gear set adalah



1. Planet gear disebut juga planetary gear, pinion atau idler gear. 2. Carrier 3. Ring gear 4. Sun gear (centered gear) Gambar 8.9 Planetary Gear Set



Agar planetary gear dapat bekerja syaratnya yaitu:  Diberi input putaran  Salah satu komponen harus ditahan (ring gear, carrier atau sun gear). Sebagai contoh, jika sun gear digerakkan dan ring gear ditahan maka gear-gear pada carrier akan dipaksa untuk bergerak sepanjang ring gear dengan arah yang sama seperti sun gear dan carrier akan berotasi dengan kecepatan yang lebih rendah. Keuntungan planetary gear set dibanding dengan external tooth gear :    



Lebih praktis karena tidak memerlukan ruang yang besar Lebih halus dalam memindahkan power. Beban dari masing-masing gears seimbang Pemilihan rasio gears yang sangat besar.



Sebagai contoh, planetary gear digunakan pada torque devider, planetary transmission dan planetary final drive. TORQUE DIVIDER



329



Torque divider menghubungkan engine dengan power shift transmission. Hubungan tersebut secara hydraulic dan secara mekanikal. Hubungan secara hydraulic melalui torque converter dan hubungan secara mekanikal melalui planetary gear set. Torque converter dan transmission menggunakan oli yang sama, dan diatur melalui transmission control valve. Pada machine yang besar oli dari transmission control valve dikombinasi dengan oli dari torque converter charging pump. Ketika machine bekerja dengan beban ringan, torque yang dilipatgandakan sedikit. Sedangkan ketika machine bekerja dengan beban yang berat, torque yang dilipatgandakan juga besar. Torque yang besar tersebut dikirim ke transmission. Planetary gear set juga melipatgandakan torque dari engine.



Torque Divider = Torque Converter + Planetary Gear Set Keuntungan Torque Divider : 



Memindahkan tenaga secara terus-menerus







Menaikkan torque out put







Meredam kejutan







Mengijinkan operasi secara Direct Drive



Komponen pada Torque Divider : 



Impeller







Stator







Turbine







Sun Gear







Planet Gear dan Carrier







Ring Gear



Pada Gambar 8.10, sisi sebelah kiri adalah planetary gear set dan sisi sebelah kanan adalah torque converter.Impeller, rotating housing dan sun gear dihubungkan secara mekanikal dengan engine. Turbine dihubungkan dengan ring gear sedangkan planet carrier dihubungkan dengan output shaft menuju transmisi. Karena sun gear dan impeller dihubungkan dengan flywheel komponen tersebut berputar sama dan searah dengan putaran engine. Oli masuk ke torque divider melalui inlet passage kemudian dilempar oleh impeller menuju kisi-kisi turbine yang mengakibatkan turbine berputar searah dengan impeller selama tidak ada beban.



329



Gambar 8.10 Torque Divider



Ketika machine mendapat beban putaran dari output shaft mulai turun sehingga putaran dari planet carrierpun ikut turun. Turunnya putaran planet carrier mengakibatkan relative motion pada komponen sun gear dan planet carrier sehingga planet gear berputar. Hal ini menurunkan



putaran



dari



ring gear



dan turbine. Pada kondisi ini torque converter



melipatgandakan torque sedangkan planetary gear set membagi torque.Pada kondisi stall (torque converter output shaft berhenti karena beban) membuat ring gear dan turbine berputar berlawanan dengan putaran dari engine. Pelipatgandaan torque secara maksimum pada torque divider ketika ring gear dan turbine mulai berputar berlawanan atau ketika machine mendapat beban. Pada torque divider pembagian penyaluran power 70% torque converter dan 30% planetary gear set. Penyaluran tenaga pada torque divider adalah sebagai berikut : A. Engine – flywheel B. Sun gear – planet gear (carrier) – output shaft. C. Rotating housing – impeller – turbine – ring gear – planet gear (carrier) – output shaft.



330



TORQUE CONVERTER DENGAN LOCK-UP



Gambar 8.10 Converter Drive



Gambar 8.10 di atas menunjukkan torque converter drive dimana lockup clutch tidak engage. Selama beroperasi, rotating housing dan impeller dapat berputar lebih cepat dibandingkan dengan turbine. Stator tetap diam dan dapat melipatgandakan torque antara impeller dan turbine. Output shaft berputar lebih lambat dibandingkan dengan putaran engine



tetapi dapat



meningkatkan torque. Pada kondisi seperti ini machine lebih mengutamakan torque dibandingkan dengan kecepatan (speed). Dan digunakan selama startup, pada gigi rendah dan saat perpindahan gigi (shifting). Converter Drive 



Output shaft berputar lebih lambat dibanding putaran engine







Torque berlipat ganda



Direct Drive



VARIABLE CAPACITY TORQUE CONVERTER (VCTC)



333



Gambar 8.11 Torque Converter Direct Drive Gambar 8.11 di atas menunjukkan torque converter pada posisi direct drive, dimana lockup clutch di-engaged-kan oleh tekanan oli dan menyatukan turbine dan impeller. Housing, impeller, turbine dan output shaft pada torque converter berputar dengan kecepatan yang sama dengan engine. Stator yang dihubungkan dengan freewheel (one way clutch) digerakkan dengan tekanan oli di dalam housing sehingga komponen tersebut berputar dengan rpm hampir sama dengan engine. Kondisi seperti ini (direct drive) lebih mengutamakan speed dibandingkan dengan torque. Digunakan pada gigi tinggi dan tenaga yang dipindahkan sangat efisien.



Direct Drive







Lockup clutch engaged oleh tekanan oli dari lock up control valve







Output shaft berputar sama dengan putaran engine







Stator pada posisi freewheel



VARIABLE CAPACITY TORQUE CONVERTER (VCTC)



334



KOMPONEN TORQUE CONVERTER DENGAN LOCK UP



Gambar 8.12 Komponen Torque Converter dengan Lock Up



Nama–nama komponen pada torque converter, dengan lock up clutch adalah : 



Rotating housing



 Impeller







Turbine



 Stator







One way clutch (freewheel)



 Hub







Lock up clutch (piston, disc dan plate)



 Carrier







Output Shaft



VARIABLE CAPACITY TORQUE CONVERTER (VCTC)



335



Gambar 8.13 Variable Capacity Torque Converter (VCTC)



Power dari diesel engine dikirim dari flywheel menuju torque converter atau impeller clutch (VCTC). Torque converter mempunyai dua impeller dan satu clutch yang digerakkan hydraulic,



yang



mana



dapat



mereduksi



kapasitas



secara



torque converter (membatasi jumlah



kenaikan torque). Kapasitas torque converter dikontrol secara manual dengan VCTC control lever atau switch electric. Lokasi dari lever dan switch tersebut terletak pada operator station. Power dari output shaft torque converter dikirim pada drive shaft menuju input transfer gear. Output gear dari transfer gear memutar input shaft dari transmission. Transmission output shaft memberikan power kepada idler gear pada transfer gear menuju output gear pada transfer gear. Output transfer gear mengirim power pada drive shaft menuju rear drive pinion. Output gear juga mengirim power ke front final drive dan ke rear final drive. Keuntungan pemakaian VCTC : 



Mengurangi slip pada roda.







Mengurangi keausan pada ban.







Menaikkan engine power yang ada untuk hydraulic system.



334



TORQUE CONVERTER DENGAN VARIABLE CAPACITY TORQUE CONVERTER (VCTC) DAN LOCK UP VCTC bertujuan untuk memungkinkan operator untuk dapat menentukan kapasitas besar-kecilnya torque dari torque converter. Hal ini akan menurunkan slip dari roda dan



mengurangi keausan



dari roda. Sehingga secara optimal engine power disalurkan untuk sistem implement. Jumlah penurunan kapasitas torque converter tergantung pada lever VCTC pada kabin. Lever dihubungkan dengan load piston pada sequence dan pressure control valve dengan kabel. Lever ini mengijinkan VCTC beroperasi pada posisi antar kapasitas minimum dan maksimum. Switch pada lift control lever juga mengontrol



kapasitas



torque



converter. Ketika switch pada posisis ON maka VCTC beroperasi pada kapasitas



maksimum



terpengaruh



dari



gerakan



tanpa wheel



torque lever. Ketika switch pada posisi



OFF



kapasitas



torque



converter kembali pada setting lever.



Gambar 8.14 Variable Capacity Torque



CONVERTER (VCTC) Torque converter ini punya dua impeller dan clutch yang diaktifkan secara hydraulic. Oli, dari ratio valve untuk torque converter inlet mengalir melalui torque converter inlet passage. Oli dikirim ke inner impeller ketika torque converter minimum capasity. Oli dikirim ke inner impeller dan outer impeller ketika torque converter maksimum capacity. Aliran oli di dalam torque converter dari salah satu atau kedua impeller mengalir ke turbine, kemudian ke stator. Dari stator aliran oli mengalir kembali ke impeller kemudian ke carrier. Torque converter beroperasi dengan tekanan untuk mencegah kavitasi. Tekanan oli yang masuk ke torque converter dikontrol oleh converter inlet ratio valve. Tekanan oli di dalam torque converter



dikontrol



oleh



torque



converter



outlet



relief



valve dengan hambatan



sesudahnya.Tekanan oli yang dikontrol oleh sequence dan pressure control valve meng-engagekan outer dan inner impeller sehingga berputar bersama. Pada tekanan oli maksimum, clutch benar–benar engage sehingga tidak ada slip pada clutch. Torque converter beroperasi pada maksimum capacity. Penurunan tekanan oli menyebabkan clutch slip. Semakin banyak clutch slip semakin banyak juga penurunan kapasitas dari torque converter. Pada minimum tekanan, outer impeller tidak berhubungan dengan inner impeller sehingga torque converter minimum capacity.



Gambar 8.15 Skema Aliran sistem hidrolik pada VCTC



336