Prinsip dan Konstruksi Sistem Kopling

Gambar 1. Ilustrasi sistem pemindah daya pada kendaraan

Gambar di atas memberikan ilustrasi sistem pemindah daya pada kendaraan empat penggerak roda (4WD/AWD). Sistem pemindah daya adalah sistem untuk memindahkan daya yang dibangkitkan mesin ke roda-roda penggerak untuk menggerakkan kendaraan. Sistem pemindah daya terdiri dari kopling, transmisi, transfer, poros propeller belakang, differential belakang, poros roda belakang, poros propeller depan, differential depan, poros roda depan dan hub roda depan. Kopling (clutch) terletak di antara mesin dan transmisi. 

Kopling berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan putaran mesin ke transmisi dengan sempurna, sesuai dengan kebutuhan operasional transmisi dan atau pengendaraan.

Gambar 2. Letak unit kopling pada kendaraan

Kopling dalam pemakaian dikendaraan, harus memiliki syarat-syarat minimal sebagai berikut : 

1. Harus dapat memutus dan menghubungkan putaran mesin ke transmisi dengan lembut.
2. Harus dapat memindahkan tenaga mesin dengan tanpa slip
3. Harus dapat memutuskan hubungan dengan sempurna dan cepat

Kopling Gesek

Dinamakan kopling gesek karena untuk melakukan pemindahan daya adalah dengan memanfaatkan gaya gesek yang terjadi pada bidang gesek, yaitu kampas kopling, plat penekan dan roda gila. 

Ditinjau dari bentuk bidang geseknya kopling dibedakan menjadi 2 yaitu :

1. Kopling piringan (disc clutch) Kopling piringan adalah unit kopling dengan bidang gesek berbentuk piringan atau disc.
2. Kopling konis (cone clutch) Kopling konis adalah unit kopling dengan bidang gesek berbentuk konis. 

Ditinjau dari jumlah piringan/ plat yang digunakan kopling dibedakan menjadi 2 yaitu :

1. Kopling plat tunggal Kopling plat tunggal adalah unit kopling yang hanya mempunyai satu kampas kopling.

   

   Gambar 3. Konstruksi unit kopling plat tunggal
   
   

2. Kopling plat ganda Kopling plat ganda adalah unit kopling yang hanya mempunyai dua kampas kopling.

   

   Gambar 4. Konstruksi unit kopling plat ganda
   
   

3. Kopling plat banyak adalah unit kopling yang mempunyai lebih dari dua kampas kopling dalam satu unitnya. Kopling plat banyak biasa digunakan pada sepeda motor dan juga pada transmisi otomatis, yang biasanya bekerja berdasarkan kontrol hidrolik. 

   

   Gambar 5. Konstruksi unit kopling plat banyak

Gesekan antar bidang/ permukaan komponen akan menimbulkan panas, sehingga memerlukan media pendinginan. 

Ditinjau dari lingkungan/ media kerja, kopling dibedakan menjadi kopling basah dan kopling kering. Kopling basah menggunakan media pendingin cairan, sedangkan kopling kering menggunakan media pendingin udara. Bahan dari kampas kopling tentunya berbeda, antara kopling model basah dan kopling model kering supaya bisa tetap optimal bekerjanya.

Untuk mendapatkan penekanan yang kuat saat berhimpitan, sehingga saat meneruskan daya dan putaran tidak terjadi slip maka dipasangkan pegas penekan. 

Ditinjau dari jenis pegas penekannya, kopling dibedakan menjadi :

Kopling pegas spiral

Kopling pegas spiral adalah unit kopling dengan pegas penekannya berbentuk spiral. 

Dalam pemakaiannya dikendaraan kopling dengan pegas coil memiliki kelebihan : penekanannya kuat dan kerjanya cepat/ spontan. 

Kelemahan atau kekurangannya : penekanan kopling berat, tekanan pada plat penekan kurang merata, jika kampas kopling aus maka daya tekan berkurang, terpengaruh oleh gaya sentrifugal pada kecepatan tinggi dan komponennya lebih banyak, sehingga kebanyakan kopling pegas spiral ini digunakan pada kendaraan menengah dan berat yang mengutamakan kekuatan dan bekerja pada putaran yang relatif lebih lambat. 

Kopling pegas diaphragma 

Kopling pegas diaphragma adalah unit kopling dengan pegas penekannya berbentuk diafragma/ bilah/ daun. 

Penggunaan pegas diafragma mengatasi kekurangan-kekurangan dari pegas spiral. Namun pegas diaphragma mempunyai kekurangan : kontruksinya lebih lemah dibanding pegas spiral dan kurang responsif (kerjanya lebih lambat), sehingga kebanyakan kopling pegas diafragma ini digunakan pada kendaraan ringan yang mengutamakan kenyamanan

Gambar 6. Kopling pegas spiral dan diafragma

Komponen-komponen dari sebuah konstruksi kopling gesek pegas spiral dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 7. Konstruksi unit kopling gesek tipe plat tunggal

Plat kopling adalah komponen unit kopling yang berfungsi menerima dan meneruskan tenaga mesin dari roda penerus dan plat penekan ke input shaft transmisi. 

Bagian-bagian plat kopling terlihat pada gambar di atas. Plat kopling dipasangkan pada alur-alur input shaft transmisi. Bagian plat kopling yang beralur dan berhubungan dengan input shaft transmisi dinamakan clutch hub. Kampas kopling (facing) dipasangkan pada plat kopling untuk memperbesar gesekan. Kampas kopling dipasangkan pada cushion plate dengan dikeling. Cushion plate dipasangkan pada plat kopling juga dengan dikeling. Hentakan/ puntiran saat kopling mulai menghubungkan/ meneruskan putaran dan pada saat deselerasi diredam oleh torsion dumper. Terdapat dua jenis torsion dumper yakni torsion rubber dumper dan torsion spring dumper.

Berikut ini diuraikan masing-masing komponen dari unit kopling gesek yaitu plat kopling unit dan plat penekan unit.

Gambar 8. Konstuksi plat kopling

Clutch cover assy unit terdiri dari plat penekan, pegas penekan, tuas penekan dan rumah kopling. 

Gambar 9. Rumah kopling tipe boss drive

Ditinjau dari konstruksinya clutch cover dibedakan menjadi tiga yakni : boss drive type clutch cover, radial strap type clutch cover dan corded strap drive tipe clutch cover.

• Pada tipe boss drive plat penekan dipasangkan pada rumah kopling dengan boss sehingga konstruksinya kuat, namun perpindahan tenaga tidak bisa lembut. 
• Tipe radial strap type clutch cover dan corded strap drive tipe clutch cover. Pada tipe boss drive plat penekan dihubungkan ke rumah kopling oleh strap (plat baja) dalam arah radial dari boss. 
• Tipe corded strap drive plat penekan ditahan oleh tiga buah plat pada rumah kopling sehingga daya elastisitas plat tersebut memungkinkan perpindahan tenaga terjadi dengan lembut. 

Gambar 10. Rumah kopling tipe radial strap drive dan chorded strap

Berikut ini diuraikan secara singkat cara kerja kopling gesek model plat tunggal:

Kopling berfungsi untuk memindahkan tenaga secara halus dari mesin ke transmisi melalui adanya gesekan antara plat kopling dengan fly wheel dan plat penekan. 

Kekuatan gesekan diatur oleh pegas penekan yang dikontrol oleh pengemudi melalui mekanisme penggerak kopling. Jika pedal kopling ditekan penuh, tekanan pedal tersebut akan diteruskan oleh mekanisme penggerak sehingga akan mendorong plat penekan melawan tekanan pegas penekan sehingga plat kopling tidak mendapat tekanan. 

Gesekan antara plat kopling dengan fly wheel dan plat penekan kecil dan bahkan tidak bergesekan sehingga putaran mesin tidak diteruskan

Gambar 11. Ilustrasi kerja kopling

Jika pedal kopling ditekan sebagian/setengah, tekanan pedal tersebut akan diteruskan oleh mekanisme penggerak sehingga akan mendorong plat penekan melawan sebagian/ setengah tekanan pegas penekan sehingga tekanan plat penekan ke fly wheel berkurang, sehingga plat kopling akan slip. Gesekan antara plat kopling dengan fly wheel dan plat penekan terjadi sehingga putaran dan daya mesin diteruskan sebagian. 

Apabila pedal dilepaskan maka gaya pegas akan kembali mendorong dengan penuh plat penekan. Plat penekan menghimpit plat kopling ke fly wheel dengan kuat sehingga terjadi jepitan yang kuat dan berputar bersamaan. Dengan demikian putaran dan daya mesin diteruskan sepenuhnya (100%) tanpa slip.

Kopling Hidrolik 

Dinamakan kopling hidrolik karena untuk melakukan pemindahan daya adalah dengan memanfaatkan tenaga hidrolis. Tenaga hidrolis didapat dengan menempatkan cairan/ minyak pada suatu wadah/ mekanisme yang diputar, sehingga cairan akan terlempar/ bersirkulasi oleh adanya gaya sentrifugal akibat putaran dan menyebabkan fluida mempunyai tenaga hidrolis. 

Gambar 12. Konstuksi unit kopling fluida

Fluida yang bertenaga inilah yang digunakan sebagai penerus/ pemindah tenaga. Pada aplikasinya di transmisi otomatis, kopling ini disebut torque converter

Komponen utama pada unit kopling hidrolik adalah : pump impeller, turbin runner dan stator. 

• Pump impeller merupakan mekanisme pompa yang membangkitkan tenaga hidrolis pada fluida. 
• Turbin runner adalah mekanisme penangkap tenaga hidrolis fluida yang dibangkitkan pump impeller.
• Stator adalah mekanisme pengatur arah aliran fluida agar tidak terjadi aliran yang merugikan tetapi justru aliran yang menguntungkan sehingga didapatkan peningkatan momen/ torsi.