Tipe Diferensial Dijelaskan: Fungsi dan Manfaat bagi Kendaraan

Ada berbagai tipe diferensial yang sesuai untuk kendaraan tertentu karena mereka bertujuan untuk mentransfer daya mesin ke roda. Dalam postingan saya sebelumnya, diferensial dijelaskan sebagai mekanisme yang mentransfer torsi mesin ke roda untuk membagi daya, memungkinkan roda bergerak dengan kecepatan yang bervariasi.

Hari ini kita akan membahas lebih dalam tentang berbagai tipe diferensial dan prinsip kerjanya.

Tipe Diferensial

Berikut adalah berbagai tipe diferensial yang dapat ditemukan pada mobil:

• Open differential
• Locked differential
• Welded/Spool differential
• Limited slip differential
• Torsen differential
• Active differential
• Torque vectoring differential

Sekarang mari kita lihat penjelasannya!

Baca: Memahami Sistem Transmisi Otomatis

Open differential:

Bentuk dasar diferensial terbuka terdiri dari dua bagian poros dengan gigi di setiap ujung yang terhubung oleh gigi ketiga yang membentuk tiga sisi persegi. Untuk menyempurnakan persegi, gigi keempat ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan. Kekuatan ditingkatkan dengan ring gear yang ditambahkan ke diferensial case yang menahan inti gigi dasar. Ring gear ini menjamin roda mendapatkan daya dengan menghubungkan drive shaft melalui pinion.

Keuntungan diferensial terbuka adalah memungkinkan poros untuk belok lebih efektif, yang dicapai karena roda luar putaran bergerak dengan kecepatan lebih cepat daripada roda dalam karena mencakup lebih banyak tanah. Manfaat lainnya adalah relatif murah untuk diproduksi dan umum.

Kekurangan juga terjadi pada tipe diferensial ini karena torsi terbagi rata di antara kedua roda. Karena ini, daya yang ditransmisikan ke roda terbatas oleh roda dengan gesekan terendah.

Locked differential:

Tipe terkunci sering ditemukan pada kendaraan off-road. Ini pada dasarnya diferensial terbuka dengan efek mengunci poros di tempat untuk menciptakan satu yang tetap bukan independen. Efek ini dapat terjadi secara manual atau elektronik dalam kendaraan.

Keuntungan diferensial terkunci adalah untuk mendapatkan gesekan yang lebih banyak daripada diferensial terbuka. Ini akan dicapai karena torsi tidak dibagi sama rata 50/50 ke roda. Lebih banyak torsi dapat disalurkan ke roda yang memiliki traksi lebih baik.

Salah satu kekurangan diferensial terkunci disebut binding, yang terjadi ketika energi rotasi berlebihan (torsi) terbangun dalam rangka penggerak dan perlu dilepaskan. Pelepasan ini dapat dilakukan saat roda meninggalkan tanah untuk mengatur ulang posisi atau dengan mudah membuka poros saat tidak lagi diperlukan.

Welded/Spool Differential:

Diferensial las cukup mirip dengan tipe terkunci, hanya saja telah dipasang secara permanen dari diferensial terbuka menjadi poros tetap. Pengelasan poros tetap dilakukan dengan sengaja untuk menjaga kedua roda berputar secara bersamaan. Kendaraan dengan diferensial seperti ini ditujukan untuk drift.

Diferensial ini tidak cocok untuk kondisi berkendara lainnya, karena pengelasan telah mengubah kekuatan komponen. Ini juga meningkatkan risiko kegagalan bagian parah yang dapat mengarah pada gigi diferensial meledak melalui casing diferensial.

Limited Slip Differential:

Tipe diferensial ini disingkat sebagai LSD. Ini menggabungkan keuntungan dari diferensial terbuka dan terkunci melalui sistem yang lebih rumit. Bentuk resistensi yang berbeda digunakan untuk mencapai hal yang sama dalam diferensial ini. Mereka dikategorikan menjadi:

• Mechanical clutch LSD
• Viscous LSD

Mechanical clutch LSD

Mechanical clutch SLD mengandung gigi inti yang sama yang ditemukan pada diferensial terbuka dengan sepasang tekanan ring. Tekanan ring memberikan gaya pada dua sekelompok piring clutch yang terletak di samping gigi. Ini memberikan resistensi terhadap rotasi independen roda, yang mengubah efek diferensial dari terbuka menjadi terkunci. Ini juga memberikan traksi yang lebih tinggi padanya.

Dalam tipe mechanical clutch LSD ini, tekanan ring yang mengelilingi gigi inti, yang dipaksa terpisah oleh pin gigi pusat. Ini mendorong permukaan berpisah saat rotasi dan mendorong tekanan ring ke dalam clutch park (kuning dan biru) di setiap sisi. Ini menghasilkan resistensi dan mengubah kerja poros terbuka menjadi efek tetap.

Baca: Semua yang perlu Anda ketahui tentang diferensial

Mechanical clutch LSD lebih dibagi menjadi subtype yang berfungsi dengan cara yang berbeda. Mereka berubah ketika tekanan pada piring clutch dan tekanan ring diberikan. Berikut adalah berbagai tipe mechanical clutch LSD:

• One-way LSD: tekanan hanya diberikan saat rem, yang berarti berperilaku sebagai tipe terbuka saat belok. Ini membuat roda berputar secara independen. Namun saat percepatan, rotasi clutch diferensial menciptakan gesekan pada piring clutch. Ini menguncinya di tempat untuk mendapatkan lebih banyak traksi.
• Two-way LSD: tekanan juga diberikan pada piring clutch saat rem. Ini membantu meningkatkan stabilitas saat rem di permukaan jalan yang bervariasi.
• One and a half way LSD: ini mencoba menggabungkan keuntungan subtype, dengan memberikan jumlah tekanan yang baik saat percepatan dan jumlah yang lebih sedikit saat rem.

Viscous LSD:

Viscous adalah tipe kedua diferensial limited-slip yang menggunakan cairan kental sebagai pengganti clutch untuk menciptakan resistensi yang diperlukan untuk mengubah kerja diferensial antara terbuka dan terkunci. Tipe ini lebih sederhana karena memiliki bagian bergerak lebih sedikit daripada mechanical LSD.

Kerjaannya lebih halus dalam aplikasi, karena resistensi membangun seiring dengan kecepatan roda, memberikan peningkatan yang sangat bertahap. Viscous LSD mentransfer torsi secara lebih efektif ke roda yang memiliki lebih banyak traksi. Ini karena cairan bertindak sebagai resistensi saat kecepatan. Jika roda kehilangan traksi dan berputar, selisih kecepatan antara dua roda di dalam diferensial. Ini menciptakan lebih banyak resistensi pada roda yang bergerak lebih lambat dengan menyalurkan lebih banyak torsi dari drive shaft padanya.

Kekurangan tipe ini yang membuat penggunaannya terbatas adalah cairan panas dan menjadi kurang viskos sehingga menghasilkan resistensi yang lebih rendah. Ini juga tidak dapat mengunci sepenuhnya seperti mechanical LSD karena cairan tidak dapat memberikan resistensi absolut dalam ruang yang memadai.

Torsen differential:

Torsen differential menggunakan gigi cerah untuk menghasilkan efek yang sama seperti diferensial limited-slip. Namun, ini tidak bekerja dengan clutch atau resistensi cairan. Sebaliknya, lapisan gigi cacing ditambahkan pada setup gigi tradisional diferensial terbuka. Set gigi cacing bertindak pada setiap poros untuk memberikan resistensi yang diperlukan untuk mengaktifkan transfer torsi. Ini dicapai dengan memiliki gigi cacing dalam mesh konstan satu sama lain melalui gigi spur yang terhubung.

Mesh konstan di antara kedua sisi diferensial membantu dalam mentransfer torsi segera. Ini membuatnya lebih sensitif saat kondisi jalan dan berkendara berubah. Torsen differential juga mampu mengarahkan persentase tinggi torsi ke satu roda tergantung pada rasio gigi. Tidak seperti diferensial terbuka yang harus membagi torsinya sama rata di antara roda.

Dalam Torsen differential, gigi dapat diproses dengan cara rasio resistensi yang berbeda akan mempengaruhi saat mempercepat dan memperlambat seperti satu setengah dari diferensial limited-slip. Ini dicapai secara mekanis tanpa menggunakan elektronik atau bentuk penguapan lainnya. Torsen differential adalah sistem mekanik terbaik yang memiliki semua kualitas dari diferensial lain yang tercantum dalam posting ini.

Active differential:

Tipe aktif diferensial sangat mirip dengan diferensial limited-slip karena masih menggunakan mekanisme. Mekanisme digunakan untuk menawarkan resistensi yang diperlukan untuk mentransfer torsi dari satu sisi ke sisi lain. Clutch diaktifkan secara elektronik alih-alih mengandalkan gaya mekanis murni.

Diferensial aktif menggunakan elektronik untuk mengubah secara buatan gaya mekanis yang dihadapi sistem melalui kondisi berkendara yang berubah. Itu sebabnya mereka dapat dikontrol dan dapat diprogram. Dan dengan sensor pada kendaraan tersebut, komputer dapat secara otomatis mendeteksi roda mana yang akan ditransfer daya dan kapan harus ditransfer.

Tipe diferensial ini baik dalam performa, terutama di jalan buruk, dan membantu meningkatkan mobil yang mengalami kondisi berkendara yang berubah dengan cepat. Namun ini akan menjadi sistem yang dapat menyesuaikan terus menerus ke kendaraan.

Torque Vectoring differential:

Tipe torque-vectoring diferensial juga menggunakan sistem yang ditingkatkan secara elektronik dan bahkan menggunakannya untuk mengubah sudut, atau vektor kendaraan. Ini mendorong roda tertentu untuk mengambil lebih banyak torsi saat dibutuhkan yang meningkatkan performa beloknya. Ketika clutch sebaliknya diaktifkan, yang pada umumnya akan terlibat dalam LSD yang didorong secara mekanis murni, dapat digunakan untuk membantu pengarahan. Sambil juga menempatkan lebih banyak daya, mengatasi kekurangan sistem LSD.

Di sudut diferensial ini, multi-way LSD memberikan resistensi pada kedua roda sampai poros sebagian terkunci. Dan juga menstabilkan saat rem, yang kemudian dilepaskan saat kecepatan roda turun dan kendaraan belok masuk. Ini memungkinkan roda berputar dengan kecepatan yang berbeda. Namun, alih-alih melepaskan resistensi pada kedua roda, TVD akan terus menerapkan clutch pada roda luar saja. Ini meningkatkan resistensi yang dialami oleh roda dan membuat sistem menyalurkan lebih banyak torsi padanya. Ketidakseimbangan daya akan ke arah luar, membuat kendaraan mengambil sudut yang tajam dan mengurangi understeer.

Saat resistensi dialami terus menerus melalui sudut, saat kendaraan melewati titik puncak dan mulai mempercepat keluar, ini akan terus mengganti normal multiway-LSD. Ini akan kembali menginterpretasikan roda luar yang bergerak lebih cepat sebagai slip dan mengalihkan torsi saat percepatan ke roda dalam karena dianggap memiliki lebih banyak gesekan.

TVD memberikan lebih banyak resistensi pada clutch roda luar, sistem tertipu untuk mengalirkan lebih banyak torsi melalui roda tersebut. Ini dicapai dengan meningkatkan jumlah daya yang dapat diberikan dan mengurangi understeer yang dialami saat percepatan keluar dari sudut.

Baca: Hal yang perlu Anda ketahui tentang sistem transmisi manual

Torque vectoring differentials mampu mentransmisikan 100% torsi yang tersedia melalui satu roda. Ini hanya saat dibutuhkan torsi dalam keadaan paling ekstrim.

Keterbatasan TVD ini adalah sangat rumit dan sangat mahal dan biasanya digunakan untuk aplikasi balap/lapangan untuk potensi belok kecepatan tingginya.

Semua tipe diferensial memiliki keuntungan dan kekurangan masing-masing, saya harap Anda sekarang mengetahui berbagai tipe diferensial. Jika Anda memiliki pertanyaan, silakan tanyakan melalui kotak komentar dan silakan bagikan artikel ini kepada siswa teknis lain. Terima kasih!