Pengertian, Fungsi, Cara Kerja dan Macam-Macam Transmisi Otomatis

Transmisi otomatis adalah transmisi yang pemindahan gigi dan operasional koplingnya dilakukan secara otomatis. Perpindahan tingkat momen dan kecepatannya terjadi secara otomatis oleh mekanisme mekanis, hidrolis, elektronis dan atau kombinasi ketiganya. Kerja mekanisme pemindah tersebut berdasar sensor yang memantau kondisi pengendaraan, jalan dan beban kendaraan. Transmisi otomatis mempunyai keunggulan:

-Mengurangi beban stres pengemudi, sehingga meningkatkan keselamatan jalan dan mengemudi menjadi lebih nyaman.

-Pemindahan gigi lebih cepat dan tepat sehingga konsumsi bahan bakar lebih rendah.

Transmisi otomatis ditinjau dari roda gigi yang digunakan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu transmisi otomatis dengan pasangan roda gigi (countershaft-type automatic transmission) dan transmisi otomatis dengan roda gigi planetari (planetary gear type atuotomatic transmission atau biasa juga disebut conventional automatic transmission).

Kopling utama atau kopling standar yang digunakan pada transmisi otomatis adalah torque converter. Torque converter mempunyai keunggulan tidak hanya memindahkan kecepatan putar, tetapi juga mengkorversi torsi. Selain itu, torque converter juga mempunyai keunggulan untuk meredam beban getaran dan beban kejutan torsi, meredam gaya reaksi kepada mesin dan tidak terjadi keausan secara mekanis Visual.

A. Torque Converter

Peranan dari torque tonverter, sebagaimana ditunjukkan oleh namanya, adalah sebagaiunit utama pemindah momen (dari mesin ke transmisi) dan meningkatkan momen melalui aliran fluida (automatic transmission fluid). Karena converter dihubungkan langsung ke mesin pada sisi drive plate, maka converter sekaligus berfungsi sebagai fly wheel. Oleh karena itu, drive plate lebih ringan dan lebih tipis dibanding fly wheel pada mesin dengan transmisi manual.

Bentuk converter adalah seperti donat besar yang terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu converter cover, pump impeller, turbin runner, stator serta one-way clutch. Pada konstruksi dasar converter, masing-masing komponen tersebut berjumlah 1 (satu) buah. Pada perkembangannya jumlah komponen Utama digandakan untuk mendapatkan peningkatan torque yang berlipat. Pada beberapa tipe juga ditambahkan unit lock-up yang berfungsi untuk meningkatkan efisiensi pemindahan putaran hingga 100% (tidak ada slip).

Converter cover

Merupakan rumah dari komponen-komponen converter. Di dalamnya terdapat pump impeller, turbin runner, stator, one-way clutch dan fluida (automatic transmission fluid ”ATF”). Pada bagian pusat converter cover terdapat pilot yang dipasangkan pada crankshaft sisi bagian belakang mesin dan membantu menjaga ketepatan/ kelurusan pemasangan. Converter dipasangkan pada drive plate dengan baut yang diulirkan ke dalam boss pada converter cover.

Pump Impeller

Rangkaian bilah-bilah baja dipasangkan dengan cara dilas pada bagian dalam cover dari pump impeller. Bentuk khususnya secara akurat mengontrol arah aliran fluida. Sebuah drive sleeve dipasangkan dengan cara dilas pada ujung depan yang berfungsi untuk menggerakkan pompa yang bertindak sebagai sumber pasokan fluida untuk transmisi otomatis.

Turbin Runner

Turbin runner bentuknya mirip pump impeller, dengan rangkaian bilahbilah baia berbentuk mangkuk dipasangkan dengan cara dilas pada bagian dalam cover. Hub/ spline pada bagian pusat turbin dipasangkan dengan input shaft transmisi.

Stator dan one-way clutch

Stator terbuat dari aluminium tuang. Pada bagian tengah stator di pasangkan one way clutch. Hub one way clutch dihubungkan ke rumah transmisi.

One way clutch atau sering juga disebut free wheel, merupakan kopling satu arah, yakni hanya dapat berputar pada satu arah saja. Free Wheel ada dua tipe yaitu sprag type dan roller type.

Prinsip Kerja Torque Converter

1. Prinsip Dasar Kopling Fluida

Untuk mempermudah memahami prinsip dasar kopling fluida digunakan analogi sebuah mangkuk berputar yang diisi dengan cairan, sebanyak 2/3 dari volume total mangkuk. Putar mangkuk tersebut, lalu amati gerakan cairan di dalam mangkuk. Iika kecepatan putaran ditambah, maka cairan di dalam mangkuk akan bergerak ke arah tepian luar mangkuk. Iika kecepatannya ditingkatkan lagi, maka fluida akan terlempar keluar disebabkan adanya gaya sentrifugal, dan jika kecepatannya diturunkan kembali, maka cairan akan kembali ke tengah mangkuk/kondisi normal. Hal ini menunjukkan hubungan langsung antara kecepatan putar mangkuk dengan gerakan cairan/fluida.

Selanjutnya, pasangkan mangkuk kedua dengan ukuran yang sama di atas mangkuk pertama. Di mana tidak boleh terjadi kontak fisik antara kedua mangkuk ini. Kemudian, amati reaksi mangkuk yang atas. Cairan akan bergerak melewati mangkuk atas dan menyebabkan mangkuk atas

akan bergerak secara perlahan dengan arah yang sama dengan mangkuk

bawah. Reaksi gaya sentrifugal pada mangkuk atas lemah karena tekanan air yang dihasilkan tidak mencukupi.

Pada converter, rangkaian bilah-bilah yang dipasangkan secara radial, meningkatkan aliran cairan dan tenaga yang dipindahkan ke turbin. Bagaimanapun, hal ini tidak akan mencukupi pada putaran rendah karena air akan jatuh kembali ke pusat. Jadi, bagian tengah mangkuk dihilangkan dengan memasang sebuah komponen yang berbentuk konkaf, sehingga

terlihat seperti donat. Sehingga cairan akan lebih mudah mengalir dari pump impeller ke turbine runner.

Sebenarnya, cairan mengalir dari bagian bawah bentuk donat menuju bagian atasnya dengan bentuk aliran spiral. Selama proses ini berlangsung, cairan akan memindahkan momen dari pump impeller ke turbine runner.

Selanjutnya, cairan akan kembali ke bagian bawah turbin dan menuju pump impeller.

Pada kopling fluida sesungguhnya, pump impeller dihubungkan dengan poros engkol, dan turbine runner dihubungkan ke input shaft transmisi. Komponen pump impeller berhadapan dengan turbin pada rumah yang berisi penuh dengan cairan. Konstruksi sederhana ini disebut

dengan kopling fluida dan hanya mungkin menghasilkan perbandingan momen sebesar 1:1.

2. Torque Converter

Pada penjelasan kopling fluida, telah disebutkan kurangnya efisiensi pada putaran lambat ke menengah. Hal, ini disebabkan aliran cairan terbagi dalam dua bagian yang berlawanan, sehingga mereduksi sejumlah pemindahan momen antara pump impeller dan turbin runner.

Salah satu jalan untuk meningkatkan sirkulasi cairan pada kopling fluida adalah bentuk sudu-sudu (vane) diubah dan ditambahkan komponen ketiga yang disebut stator. Stator diletakkan pada bagian tengah converter, juga memiliki rangkaian sudu-sudu yang berbentuk mangkuk sama dengan pump impeller dan turbin runner. Bagaimanapun, sudut sudu-sudu dibalik yang memungkinkan cairan kembali ke pump impeller searah putaran mesin. Pada bagian tengah stator adalah one-way clutch yang diberi alur ke depan ke oil pump pada transmisi. Stator memilki kerja fluida pada masing-masing sisi-sisinya tergantung pada kondisi operasi pada suatu waktu.

Adanya perbedaan utama ini mampu meningkatkan efisiensi rancangan kopling fluida untuk menghasilkan lebih dari 2,8:1 perbandingan momen, ketika turbin berada pada kondisi diam dan mesin mendekati beban penuh. Rangkaian ini disebut converter, karena kemampuannya untuk meningkatkan momen mesin, pada kondisi tertentu.

3. Prinsip Peningkatan Momen

Untuk mengetahui jalan aliran oli dan reaksinya, perhatikan gambar berikut ini:

Jika kita meletakkan rangkaian mangkuk pada tepian roda, lalu menyemprotkan fluida secara langsung ke arah cangkir, gaya ”A” bekerja pada roda, sedangkan kembalinya fluida menghasilkan gaya ”B”, seperti terlihat pada gambar a di atas.

Jika kita meletakkan piringan pengarah di depan mangkuk, tetapi tidak terhubung dengan mangkuk, fluida pada waktu itu akan dibalikkan arahnya kembali ke mangkuk. Kita dapat memperoleh kembali kerugian energi dan meningkatkan gaya dorong terhadap roda. Dengan kata lain, roda sekarang memiliki dua gaya dorong, yaitu gaya ”A” dan gaya ”B" yang bekerja mendorong roda dan mempertinggi momen puntir roda.

Pada siklus selanjutnya, kita memperoleh keuntungan energi lebih lanjut, yaitu pada saat kita mulai dengan gaya ”A” ditambah ”B” dan total gaya baliknya akan mendorong mangkuk ditambah gaya ”A”. Ini merupakan penjelasan sederhana bagaimana converter bekerja.

4. Kerja Stator

Ketika turbin runner diam atau berputar lebih lambat dari pump impeller, fluida kembali ke pump impeller berubah arah mengikuti bentuk sudu turbin. Perubahan arah ini mengurangi energi pump impeller (engine power) sebab fluida membentur sudu-sudu pump impeller.

Oleh karena itulah sudu-sudu stator dibuat dengan sudut terbalik dan membetulkan arah aliran balik fluida ke impeller pump. Momen puntir mesin ditingkatkan oleh energi dari gaya balik fluida yang selalu meningkat dan menghasilkan penambahan gaya pada turbin.

B. Countershaft-type Automatic Transmission

Transmisi otomatis tipe ini menggunakan pasangan roda gigi untuk mekanisme _ utama penyalur tenaganya. Susunan roda gigi menggunakan beberapa model, ada yang satu, dua ataupun 3 stage sebagaimana transmisi manual. Transmisi otomatis tipe countershaft ini mempunyai keuntungan: konstruksinya ringkas, pemilihan perbandingan gigi lebih leluasa, komponen standar, lebih mudah dikonfigurasi.

Transmisi otomatis tipe countershaft ini ada yang menggunakan torque converter dan ada yang menggunakan kopling gesek baik jenis kering maupun basah yang dikontrol baik secara hidrolik, elektronik, maupun hidro-elektronik.

Pengaturan kerja kopling diatur secara hidrolis yang aliran hidrolisnya dilewatkan pada lubang dalam poros transmisi.

C. Conventional Automatic Transmission

Conventional automatic transmission atau planetary gears transmission merupakan transmisi yang menggunakan unit-unit planetary gear. Pada transmisi otomatis ini untuk 3 kecepatan biasa mengaplikasi 2 unit planetary gear, dan untuk 4 kecepatan menggunakan 3 unit planetary gear. Konfigurasi planetary gear sangat bervariasi, antar konstruktor berbeda-beda dalam mengkonifigurasi.

Transmisi otomatis terdiri dari converter unit dan transmission unit. Unit converter terdiri dari 3 (tiga) elemen utama yakni pump impeller, turbin runner dan stator. Dalam perkembangannya, pada converter ditambahkan beberapa komponen atau sistem pendukung untuk kesempurnaan kerjanya.

Unit transmisi terdiri dari planetary gears unit sebagai mekanisme utama pemindahan tenaga, yakni untuk mendapatkan variasi momen dan kecepatan sesuai kondisi beban, jalan dan pengendaraan. Selain itu, dalam unit transmisi terdapat clutch, band dan brake yang berfungsi untuk mengatur posisi penguncian elemen dari planetary gears. Hydraulic control unit di dalam transmisi mempunyai fungsi utama sebagai kontrol pemindahan gigi secara otomatis sesuai dengan kondisi beban, jalan dan pemakaian. Kerja sistem kontrol hidrolik melibatkan beberapa sensor.

Transmisi otomatis memiliki konstruksi dasar sebagaimana diilustrasikan pada gambar berikut:

D. Continuously Variable Transmission (CVT)

Transmisi jenis CVT memungkinkan mesin dapat dioperasikan pada titik operasi ideal, sehingga dari sisi performa ataupun ekonomis akan dicapai kondisi yang optimal. Tingkatan-tingkatan gear ratio tidak lagi dipilih dengan lompatanlompatan yang besar, namun perubahan ratio akan berjalan secara linier dan sesuai dengan keperluan pengendaraan dan putaran mesin.

Jenis CVT yang banyak diaplikasikan pada kendaraan ringan adalah jenis pully drive atau sering disebut pully transmission. Variable pully menggunakan gaya sentrifugal dari putaran mesin untuk mengubah ukurannya. Selain itu, pengaturan diameter pully dengan menggunakan kontrol hidrolik ataupun hidro-elektrik juga sudah mulai dikembangkan. Pada perkembangan berikutnya, sekarang mulai diaplikasikan jenis gear drive model toroidal atau sering disebut toroidal CVT, karena mempunyai kemampuan dan kapasitas torsi yang lebih besar. Toroidal CVT tidak lagi menggunakan belt, namun menggunakan roller mekanis.

Transmisi jenis puli menggunakan sabuk (belt) untuk memindahkan torsi dan putaran. Pada awalnya pemindahan dengan sabuk banyak mengalami kerugian dikarenakan sabuk yang digunakan banyak defleksi dan mempunyai tingkat slip yang tinggi. Tingginya defleksi dan slip, menjadikan kurang akseleratif dan  responsif.

Kelemahan sistem sabuk diatasi dengan sistem rantai. Rantai yang digunakan ada dua macam: tensional link chains dan thrust link chains. Tensional link chains mempunyai efisiensi yang lebih baik, sedangkan thrust link chains mempunyai keuntungan pada sisi kelembutan pada perkaitan dan rendahnya tingkat kebisingan. Gambar 90 memberikan ilustrasi tentang thrust link chains.

Demikianlah Pengertian, Fungsi, Cara Kerja dan Macam-Macam Transmisi Otomatis, Semoga bermanfaat.