Planetary Gear

PLANETARY GEAR UNIT

            Pada transmisi otomatis Toyota digunakan planetary gear unit type simpson, yang mempunyai dua planetary gear set sederhana yang disusun dalam suatu poros. Dua planetary gear set ini disebut fron planetary gear set dan rear planetary gear set sesuai lokasinya didalam transmisi. Kedua gear set ini pada umumnya dihubungkan oleh sun gear tunggal. Bila pada transmisi digunakan dua buah planetary gear set, transmisi tersebut mempunyai tiga tingkat gigi maju dan satu gigi mundur. Planetary gear set, rem, kopling, dan bearing serta poros yang berfungsi memindahkan tenaga bersama-sama disebut planetary gear unit.

 

 

Kopling (C₁ dan C₂)

            Kopling C₁ berfungsi untuk meneruskan tenaga dari torque converter ke front ring gear melalui input shaft. Disc dan plate disusun bolak-balik, dengan disc beralur dihubungkan dengan front ring gear dan plate beralur berhubungan dengan forward clutch drum. Front ring gear dihubungkan oleh alur dengan ring gear flange dan forward clutch drum dihubungkan dengan alur ke direct clutch hub. Kopling C₂ meneruskan tenaga secara terputus-putus dari input shaft ke direct clutch drum (sun gear). Disc dihubungkan dengan alur ke direct clutch hub dan plate dihubungkan dengan alur ke clutch drum. Direct clutch drum berhubungan dengan sun gear input drum, dan sun gear input drum dihubungkan dengan alur ke front dan rear sun gear. Dengan demikian ketiga unit itu akan berputar bersama-sama.

 

1. Cara Kerja

Berhubungan

Pada saat minyak bertekanan mengalir ke piston cylinder, maka ia akan mendorong piston check ball sehingga check valve tertutup. Hal ini selanjutnya menyebabkan piston bergerak didalam silinder, memaksa plate berhubungan dengan disc.. Adanya kekuatan gesekan yang tinggi antara disc dengan plate, maka plate pada sisi penggerak dan disc akan berputar pada kecepatan yang sama. Ini berarti bahwa kopling terikat atau berhubungan, poros input dihubungkan ke ring gear dan tenaga dari poros input diteruskan ke ring gear.

Tidak Berhubungan

Pada saat tertekan hidrolik dibebaskan, tekanan minyak dalam silinder akan menurun. Hal ini akan memungkinkan check ball untuk lepas dari dudukannya karena adanya gaya sentripugal dan minyak didalam silinder dikeluarkan melalui check valve. Akibatnya, piston akan kembali dengan adanya tekanan pegas  pembalik (return spring) ke posisinya semula, dan membebaskan hubungan kopling.

Referensi

Banyaknya clutch disc dan plate berbeda-beda pada masing-masing model transmisi otomatis. Bahkan pada model transmisi otomatis yang sama, jumlah disc dapat berbeda-beda tergantung dengan mesin dan model transmisi dipadukan.

 2. Pemindah Tenaga

C₁ Bekerja

Pada saat C₁ bekerja, tenaga dari input shaft diteruskan ke ring gear

C₂ Bekerja

Pada saat C₂ bekerja , tenaga dari input shaft diteruskan ke sun gear.

C₁ dan C₂ Bekerja

Pada saat C₁ dan C₂ bekerja secara bersamaan, tenaga dari input shaft diteruskan ke ring gear dan sun gear secara bersamaan.

Rem (B₁, B­₂, dan B₃)

Ada dua jenis rem (brake) seperti telah disebutkan pada garis besar transmisi otomatis band type dan wet-multiple disc type. Band type digunakan untuk rem B₁ dan multiple disc untuk B₂ dan B₃. Pada beberapa transmisi otomatis, wet-multiple disc type juga dipergunakan untuk B₁.

           

1. Band Type Brake (B₁)

Brake band dilingkarkan disekeliling bagian luar brake drum. salah satu ujung brake band diikatkan pada transmision case dengan pin dan ujung lainnya berhubungan dengan brake piston, yang dioperasikan oleh adanya tekanan hidrolik. Brake piston dapat bergerak pada piston rod dengan menekan inner spring. Piston rod disediakan dengan dua ukuran panjang yang berbeda untuk membuat agar celah antara brake band dan drum dapat disetel.

Cara Kerja

Pada saat tekanan hidrolik, bekerja pada piston, maka piston bergerak kekiri didalam piston cilinder, menekan outer spring. Bersama piston, piston rod bergerak ke kiri mendorong salah satu ujung brake band. Karena ujung yang lain diikat dengan transmision case diameter brake band akan mengecil dan brake band mengikat drum sehingga tidak dapat bergerak. Pada saat ini terjadi kekuatan gesekan yang kuat antara brake band dengan drum, membuat drum atau sebagian anggota planetary gear set tidak dapat bergerak. Pada saat tekanan hidrolik dikeluarkan dari silinder piston dan piston rod terdorong kembali dengan adanya kekuatan outer spring, sehingga drum terlepas dari brake drum.

Referensi

• Pada saat drum berputar dengan kecepatan tinggi, brake band menerima gaya relatif dari drum pada saat mengikat. Bila piston dan piston rod dibuat menyatu, piston akan bergerak karena gaya reaktif. Untuk mencegah hal ini, piston dipasangkan dengan piston rod melalui inner spring. Pada saat brake brand menerima gaya reaktif, piston akan terdorong kebelakang menekan inner spring untuk meredam gaya reaktif.
• Pada saat tekanan hidrolik di dalam silinder naik, piston dan piston rod akan terus mendorong outer spring untuk menekan brake band agar memperoleh ikatan yang seragam pada brake drum. Pada saat tekanan didalam silinder naik lebih banyak, tetapi piston rod sudah tidak dapat bergerak lagi didalam silinder, piston hanya bergerak menekan inner dan outer spring. Bila piston bersentuhan dengan piston rod spacer, maka piston secara langsung akan mendorong piston rod dan brake band mengikat drum dengan gaya yang lebih besar.

2. Wet Multiple Disc Type Brake (B₂ dan B₃)

Rem B₂ bekerja melalui one way clutch No.1 untuk mencegah front dan rear sun gear berputar berlawanan arah jarum jam. Disc dihubungkan dengan alur ke outer race one way clutch dan plate dihubungkan dengan alur ke transmision case. Inner case one way clutch no.1 dirancang sedemikian rupa sehingga terkunci bila berlawanan dengan jarum jam tetapi berputar bebas searah dengan jarum jam. Tujuan dari B₃ adalah untuk mencegah berputarnya rear planetary carier. Disc berhubungan dengan hub B₃ dan rear palnetary carier dibuat dalam satu unit dan berputar bersama. Plate diikatkan ke transmision case.

 

Cara Kerja

Pada saat tekanan hidrolik diberikan ke piston cilinder, piston bergerak didalam silinder mendorong disc dan plate untuk saling berhubungan, akibatnya timbul gaya gesekan  antara disc dan plate sehingga carier terkunci dengan transmision case. Bila tekanan hidrolik dikeluarkan dari silinder, piston kembali ke posisinya semula oleh return spring dan mengakibatkan rem bebas.

ONE WAY CLUTCH

One-way clutch No.1 ( F1 ) bekerja melalui rem B2 untuk mencegah front dan rear sun gear berputar berlawanan arah jarum jam. One –way clutch No.2 ( F2 ) mencegah planetary gear carrier berputar berlawanan arah jarum jam.

Outer race dari one way clutch No.2 diikatkan terhadap transmission case. Disusun sedemikian rupa sehingga berhubungan atau mengikat bila inner race ( planetary carrier ) berputar berlawanan arah jarum jamdan berputar bebas searah jarum jam.

PLANETARY GEAR  ( Depan dan Belakang )

Gear ratio untuk ketiga gigi maju dan gigi mundur ditentukan oleh planetary gear  ( depan dan belakang ). Pinion gear dari front planetary gear dipasang pada pinion shaft dari front carrier dan berhubungan dengan front ring gear, front gear dan rear sun gear.

Pinion gear dari planetary gear dipasang pada pinion shaft dari rear carrier dan berhubungan dengan ring gear serta front dan rear sun gear.

CARA KERJA

Cara kerja gabungan antara front dan rear planetary set akan diterangkan kemudian pada planetary gear unit 3 kecepatan, dan di sini kami hanya akan menjelaskan planetary gear set tunggal.

Planetary gear set mempunyai tiga macam gigi : ring gear, sun gear dan pinion gear. Baik sun gear, ring gear maupun pinion gear terkunci dengan gigi yang lain yang beraksi sebagai input dan output sehingga terjadi percepatan, perlambatan dan gerakan mundur.

PERLAMBATAN

Cara kerja roda gigi :

  Ring gear -  drive member ( penggerak )

  Sun gear   -  fixed ( ditahan )

  Carrier     - driven member ( digerakkan )

Bila ring gear berputar searah jarum jam, pinion gear akan berputar mengelilingi sun gear sambil berputar searah jarum jam. Ini menyebabkan carrier menjadi lambat sesuai dengan banyak gigi ring yang gear dan sun gear.

PERCEPATAN

Cara kerja roda gigi :

  Ring gear -  Driven member ( digerakkan )

  Sun gear   -  Fixed ( ditahan )

  Carrier     -  Drive member ( penggerak )

Bila carrier berputar searah jarum jam, pinion gear akan berputar mengelilingi sun gear sambil berputar searah jarum jam. Ini menyebabkan putaran ring gear menjadi cepat sesuai dengan jumlah gigi ring gear dan sun gear, dan ini berlawanan dengan contoh di atas.

MUNDUR

Cara kerja roda gigi :

  Ring gear -  Driven member ( digerakkan )

  Sun gear   -  Drive member ( penggerak )

  Carrier     -  Fixed ( ditahan )

Bila sun gear berputar searah jarum jam, pinion gear yang terikat pada carrier akan berputar berlawanan arah jarum jamdan mengakibatkan ring gear juga berputar berlawanan arah jarum jam.pada saat ini ring gear menjadi lambat sesuai dengan jumlah gigi sun gear dan ring gear.

2.  KECEPATAN DAN ARAH PUTARAN

Kecepatan dan arah putaran pada planetary gear dapat diringkas sebagai berikut :

FIXED              ( DITAHAN )	DRIVE MEMBER             (PENGGERAK)	DIVEN MEMBER (DIGERAKKAN)	KECEPATAN PUTARAN	ARAH PUTARAN
RING GEAR	SUN GEAR	CARRIER	BERKURANG	Searah dengan drive member ( penggerak )
	CARRIER	SUN GEAR	BERTAMBAH
SUN GEAR	RING GEAR	CARRIER	BERKURANG	Searah dengan drive member ( penggerak )
	CARRIER	SUN GEAR	BERTAMBAH
CARRIER	SUN GEAR	RING GEAR	BERKURANG	Berlawanan arah dengan drive member ( penggerak )
	RING GEAR	SUN GEAR	BERTAMBAH

3.  GEAR RATIO

Gear ratio dari planetary gear set diperoleh dengan persamaan berikut :

Gear ratio

karena pinion selalu bekerja sebagai idle gear, jumlah giginya tidak pernah dikaitkan dengan perhitungan planetary gear set gear ratio. Oleh karena itu, gear ratio dari planetary gear set ditentukan oleh banyaknya gigi carrier,ring gear dan sun gear.

Karena carrier bukan roda gigi dan tidak mempunyai gigi, benyaknya gigi perumpamaan digunakan pada carrier.

Banyaknya gigi carrier Zc dapat diperoleh dengan persamaan :

Zc = ZR + ZS

Dimana :

  Zc = jumlah gigi carrier

  ZR = jumlah gigi ring gear

  Zs = jumlah gigi sun gear

 Sebagai contoh, kita anggap bahwa jumlah gigi ring gear ZR = 56 dan sun gear ZS = 24. jika sun gear fixed ( mati ) dan ring gear bekerja sebagai drive member, gear ratio dari planetary gear set dapat dihitung.

DAFTAR PUSTAKA

TOYOTA Service Training Manual, Clutch & Manual Transaxle / Transmision. Step 2