Cara Kerja Transmisi Otomatis,Pully,V-belt Sepeda Motor Secara Detail

V Matic adalah sistem transmisi daya dari mesin menuju ban belakang melalui sabuk V yang menghubungkan antara drive pulley dengan driven pulley menggunakan prinsip gaya gesek .

Sistem ini dilengkapi dengan kopling otomatis sentrifugal dan tidak memerlukan operasi kopling ketika jalan maupun berhenti. Ketika pengendara menyesuaikan putaran gas, secara otomatis akan memindahkan rasio transmisi sehingga daya mesin akan secara efektif ditransmisikan dalam semua kondisi kecepatan ketika motor berjalan.

Dengan demikian, pengendara akan terbebas dari beberapa gangguan yang berhubungan dengan sistem operasi kopling dan perpindahan gigi. Bahkan pengendara pemula pun akan mudah untuk menikmati kenyamanan dalam mengendara.

klik gambar untuk perbesar

Sistem V Matic memiliki design yang jauh lebih ringan dan compact dibandingkan dengan transmisi otomatis menggunakan torque conventer seperti yang digunakan pada mobil. V matic banyak diaplikasikan untuk skuter baik model kecil maupun model besar.

Komponen Dasar

Dalam sistem V matic, drive belt menghubungkan antara drive pulley (terpasang di  crankshaft) dengan driven pulley (terpasang didrive shaft). Gaya penggerak yang ditransmisikan melalui drive shaft selanjutnya akan ditransmisikan menuju roda belakang melalui reduction gear.

klik gambar untuk perbesar

Kopling sentrifugal otomatis yang diperlukan untuk jalan maupun berhenti terinstal pada driven pulley. Putaran mesin ditransmisikan ke driven pulley melalui drive belt, dan kopling otomatis akan terhubung apabila kecepatan driven pulley bertambah.

Drive pulley tersusun atas drive face (secara baik dan tepat terpasang pada crankshaft) dan moveable drive yang dapat bergerak sliding di crankcase, memberikan perubahan diameter dari drivepulley, yang merupakan hasil yang dipengaruhi oleh putaran mesin.

Didalam V matic belt casing, temperatur meningkat akibat panas dari mesin melalui crankshaft, selain itu juga panas muncul akibat dari gesekan antara pulley dan sabuk.

untuk mencegah terjadinya kerusakan pada drive belt yang terbuat dari karet sintetis akibat panas yang ekstrim, maka untuk mendinginkan sabuk tersebut, beberapa design model dari drive face mulai menggunakan fin untuk mengalirkan udara dari luar ke dalam casing.

Konstruksi dari Moveable Drive Face

Movable drive face adalah komponen utama untuk mengontrol rasio transmisi sistem V matic. Antara ramp plate  dan movable drive face (dapat sliding) dipasang weight roller yang dapat bergerak radial akibat gaya sentrifugal seiring dengan meningkatnya putaran mesin.

Sebuah pegas terpasang pada driven pulley, pulley lainnya dari system V matic, selalu memberikan gaya pada arah mengencangkan sabuk. Ketika gaya sentrifugal yang dihasilkan kecil akibat putaran mesin yang rendah, diameter drive pulley juga dalam keadaan kecil. Hal tersebut diakibatkan movable drive face tertekan kearah ramp plate oleh ketegangan sabuk yang dimunculkan akibat gaya pegas pada driven pulley.

klik gambar untuk perbesar

Apabila gaya sentrifugal pada roller meningkat seiring dengan meningkatnya putaran mesin, weight roller mulai untuk bergerak secara radial kearah luar sepanjang permukaan dalam dari ramp plate. Weight roller tersebut akan mendorong movable drive face menuju arah drive face sehingga mereduksi jarak antara movable drive face dan drive face , mengangkat drive belt dan meningkatkan diameter.

Kontruksi Driven Pully

klik gambar untuk perbesar

Driven pulley terpasang pada drive shaft. Terdiri dari driving pulley untuk menerima gaya dari sabuk, dan kampas tipe kopling kering (dry clutch) sentrifugal otomatis.

Driven pulley memiliki driven face dan movable driven face yang bergeser pada poros. Movable driven face selalu menekan kearah driven face yang lain akibat gaya pegas. Dengan demikian, kedua driven face mencoba untuk saling mendekat, meningkatkan diameter dari pulley, dan akan memberikan tegangan sabuk yang sesuai selagi menghindari slip. Mekanisme ini akan selalu memberikan rasio transmisi yang rendah.

Transmisi Daya dan Bagaimana Kecepatan akan Berubah

klik gambar untuk perbesar

Selama idle ketika unit baru saja dijalankan, rasio transmisi dalam keadaan rendah karena putaran mesin juga kondisi rendah.
Apabila putaran/kecepatan mesin ditingkatkan, gaya sentrifugal mulai bekerja pada weight roller dan rasio gigi akan meningkat secara otomatis.

Cara Kerja Kopling sentrifugal Otomatis.

Secara umum, V matic diperlengkapi dengan kampas kering tipe kopling sentrifugal otomatis. Pelat Clucth drive diperlengkapi dengan clutch weight yang dapat berputar pada pivot centernya akibat gaya sentrifugal. Clucth weight akan tertarik oleh pegas sehingga diameter kopling secara keseluruhan akan menjadi lebih kecil. Lining terpasang pada bagian luar dari clutch weights dan lining ini akan mentransmisikan daya melalui gesekan.

klik gambar untuk perbesar

Clutch drive plate terpasang pada driven face dan keduanya berputar ketika mesin dalam keadaan hidup. Lebih lanjut, clutch outer ditempatkan diluar permukaan lining dan terpasang pada drive shaft.

Dengan kampas kering kopling Sentrifugal, apabila putaran mesin ditingkatkan, clutch weights akan mengembang ke arah luar akibat gaya sentrifugal, menekan clucth shoe lining ke clucth outer dan mentransmisikan gaya gesek.

untuk motor skuter yang dilengkapi dengan V matic system, kopling akan senantiasa tidak terhubung walaupun clutch outer berputar dengan kecepatan tinggi, kecuali kopling akan terhubung jika putaran mesin ditingkatkan. Dengan demikian, apabila pengendara mengendarai motornya dengan kondisi jalan menurun, engine breaking tidak akan bekerja  walaupun kecepatan kendaraan bertambah. 

Sistem Operasi Dry Shoe Tipe Sentrifugal Otomatis

klik gambar untuk perbesar

Ketika mesin dalam keadaan idle atau tidak berjalan, clutch shoe lining dan clutch outer tidak saling kontak, dan kopling dalam keadaan tidak terhubung penuh.

Ketika clutch shoe lining mengembang dan kontak dengan clutch outer, ini dinamakan kondisi ”Clutch-In”. Putaran mesin pada kondisi ini disebut dengan ”Clutch-In Speed”.

Sesaat setelah ”clutch-in”, masih terdapat perbedaan kecepatan antara clutch weights dan clutch outer, dan kopling masih berlanjut slip, belum terhubung penuh. Apabila throttle dibuka lebih lanjut pada saat tersebut, dan putaran mesin meningkat dan kampas rem akan menekan kuat clutch outer akibat gaya sentrifugal. Sebuah kondisi dimana daya yang ditransmisikan oleh kopling dan keluaran mesin akan setimbang dan putaran mesin tidak akan meningkat lagi pada titik tertentu. Putaran mesin pada kondisi ini disebut ”Clutch stall speed”. Untuk kopling sentrifugal otomatis, torsi yang dapat ditransmisikan pada saat clutch stall speed dengan kopling setengah terhubung adalah torsi maksimum.

Ketika kopling setengah terhubung, kecepatan clutch outer secara bertahap akan meningkat, dan akan berjalan tanpa ada slip yang terjadi. Kondisi ini dinamakan Kopling penuh terhubung.  

Karakteristik Transmisi V Matic

1. Perpindahan pada akselerasi dengan throttle penuh terbuka.

Gambar dibawah menunjukkan karakteristik V Matic mulai dari berhenti dan akselerasi hingga kecepatan maksimum dengan throttle terbuka penuh.

Ketika engine dalam keadaan idle, driven pulley berputar dengan kondisi rasio rendah terhadap putaran crankshaft. Kopling dalam kondisi tidak terhubung dan daya tidak ditransmisikan ke roda belakang. Kendaraan tidak berjalan.

Perpindahan ketika full throttle akselerasi.

klik gambar untuk perbesar

1 – 2. Ketika throttle dalam keadaan terbuka penuh, driven pulley meningkatkan kecepatannya dan clutch weight mengembang akibat gaya sentrifugal. Ketika mesin mencapai clutch-in speed, kopling dalam keadaan setengah terhubung dan kendaraan mulai berjalan. 

2 – 3 Mesin meningkatkan putarannya sedangkan kopling masih slip dan mencapai kondisi clutch stall speed. 

3 – 4 Mesin mengatur clutch stall speeed, ketika clutch outer meningkatkan kecepatannya dari saat slip hingga tidak ada perbedaan kecepatan antara outer dan clutch shoes. 

4 – 5 Ketika kopling sudah dalam keadaan penuh terhubung, putaran mesin meningkat dengan transmisi V matic dalam kondisi rasio rendah, dan putaran mesin meningkat secara konstan. Dengan meningkatnya kecepatan kendaraan, kecepatan drive pulley juga meningkat dan gaya sentrifugal yang bekerkja pada weight rollers semakin meningkat juga. 

klik gambar untuk perbesar

5 – 6  Ketika gaya sentrifugal yang bekerja pada weight roller semakin meningkat dan gaya yang bekerja menekan moveable drive face ke arah drive face semakin membesar dan lebih besar dari gaya pegas pada driven face maka movable drive face akan mulai untuk bergeser pada arah aksial crankshaft dan proses perpindahan gigi terjadi.Area ini disebut ”ratio shifting area”. Pada ratio shifting area, kendaraan berakselerasi dengan putaran mesin yang hamper tidak berubah. Ketika weight rollers telah berpindah secara radial hingga ujung, maka lebar diameter pulley tidak dapat ditambah lagi. Kondisi rasio gigi telah mencapai Rasio Top. 

6 – 7  Ketika perpindahan gigi telah mencapai area rasio top, putaran mesin dan kecepatan kendaraan akan meningkat secara proportional. Dengan kondisi tertentu biasanya akan sangat sulit untuk berakselerasi apabila tercapai kesetimbangan antara putaran mesin dan resistansi jalan dan kecepatan kendaraan pada kondisi ini disebut kecepatan maksimum. 

Perpindahan dengan Throttle tertutup penuh saat Deselarasi

klik gambar untuk perbesar

7-8 Gaya tarik yang sangat besar diterima oleh sabuk dan masih terdapat sedikit slip antara sabuk dan pulley ketika kendaraan berjalan pada putaran maksimum (Vmax) dengan kondisi throttle terbuka penuh dan daya mesin maksimum pada putaran tersebut. Lebih lanjut, sabuk tersebut mentransmisikan daya yang sangat besar, sedikit mengalami perubahan bentuk akibat terjepit diantara pulley. Dengan demikian ketika secara tiba-tiba (spontan) gaya penggerak dihilangkan, putaran mesin secara akan langsung sedikit menurun. 

8-9 Putaran mesin bertahap turun secara proporsional dengan kecepatan kendaraan. Rasio pada kondisi ini adalah Top Ratio dengan throttle kondisi tertutup penuh. 

9-10 Dengan menurunnya kecepatan kendaraan, kecepatan drive pulley juga akan turun. Ketika gaya sentrifugal yang terjadi pada weight rollers semakin kecil , lebih kecil dari gaya pada pegas driven face, maka perpindahan gigi ke gigi lebih rendah terjadi. Ketika weight roller kembali ke posisi awal sebelum perpindahan gigi ke rasio yang lebih tinggi dan lebar pulley kembali mengecil atau rasio menjadi Low Ratio maka proses perpindahan transmisi telah selesai.

klik gambar untuk perbesar

10-11 Ketika proses perpindahan gigi telah komplit, dan rasio berubah menjadi rasio rendah, putaran mesin secara bertahap turun secara proporsional dengan kecepatan kendaraan. Mulai dari awal deselarasi hingga area ini, kopling akan tetap terhubung dan engine braking akan bekerja. 

Keadaan ini akan berlanjut hingga kecepatan drive pulley akan semakin menjadi rendah dan akhirnya kopling akan terlepas tidak terhuubung. 

11-12 Ketika kopling dalam keadaan tidak terhubung, putaran driven pulley menjadi rendah, putaran mesin akan turun secara drastis (drop) hingga putaran mencapai idle. Engine braking akan tidak bekerja dan kendaraan akan berjalan hanya karena gaya inersia. Kecepatan kendaraan secara bertahap akan turun hingga akhirnya kendaraan akan berhenti. 

Dengan demikian, Sistem V matic akan secara otomatis memindahkan transmisi dengan daya mesin yang terkontrol oleh throttle dan putaran mesin. Rasio akan secara otomatis berpindah sesuai dengan kondisi di dalam area antara kurva full throttle acceleration dan fully closed deceleration (lihat gambar area abu2). 

2. Perpindahan pada akselerasi dengan throttle tidak penuh terbuka. 

Gambar dibawah menerangkan mengenai karakteristik V Matic ketika dari berhenti (throttle setengah

terbuka) hingga berakselerasi dengan tetap menggunakan throttle setengah terbuka.

  

klik gambar untuk perbesar

1-2 Adalah tahapan mulai dari berjalan hingga titik dimana kopling penuh terhubung pada rasio rendah, tahapan ini sama dengan tahapan apabila throttle dalam keadaan penuh terbuka. Pada kondisi throttle setengah terbuka tenaga mesin akan menjadi lebih kecil, tegangan yang bekerja pada sabuk juga demikian dibandingkan dengan kondisi throttle terbuka penuh, sehingga gaya yang mencekam sabuk di pulley untuk menggerakkan drive face mencapai low ratio akan lebih kecil.

Dengan demikian perpindahan transmisi terjadi pada putaran mesin yang lebih rendah dibandingkan dengan full throttle acceleration.

  

2-3 Pada area perpindahan transmisi, peningkatan kecepatan kendaraan hampir sama dengan putaran mesin. Karakteristik dari perubahan putaran mesin dan peningkatan tingkat kecepatan kendaraan tergantung darikesetimbangan antara massa dari weight roller, bentuk konstruksi bagian dalam dari movable drive face dan ramp plate tempat dimana weight roller akan bergerak, Kekuatan dari pegas pada driven face, dan tenaga mesin. Proses ini diakhiri dengan pulley telah mencapai posisi akhirnya dan perpindahan telah selesai pada rasio Top.

klik gambar untuk perbesar

3-4 Ketika gigi telah berpindah ke rasio top, kendaraan akan berakselerasi hingga daya mesin dan resistansi jalan mencapai kesetimbangan. Bagaimanapun juga, jika sudut throttle sangat kecil sehingga daya mesin dan resistansi jalan akan mencapai kesetimbangan sebelum mencapai posisi transmisi top, maka akselerasi akan berhenti pada titik 4 dan kendaraan akan berjalan secara kontinyu pada kecepatan terssebut.

Torque Cam dan Pengenalan Kick Down

Ketika rasio berpindah dengan perubahan lebar driven pulley, movable driven face akan berputar dan bergeser sepanjang torque cam. Pin yang membatasi pergerakan dari cam terpasang pada driven face, dan movable driven face akan terdorong ke arah driven face oleh gaya pegas. 

klik gambar untuk perbesar

Ketika sejumlah besar gaya penggerak dibebankankan terhadap drive belt pada waktu kendaraan berjalan dengan kecepatan konstan, movable driven face lebih lanjut akan tertarik ke arah dimana movable driven face berputar relatif terhadap driven face. Lebih lanjut, movable driven face akan bergerak ke sisi rasio yang lebih rendah tertarik oleh kerja dari torque cam.  

sebaliknya, ketika sejumlah driving force diturunkan, gaya thrust yang dihasilkan dihasilkan torque cam akan semakin kecil dan movable driven face akan bergerak ke bagian atas menuju sebuah titik dimana gaya sentrifugal yang bekerja pada weight roller akan setimbang dengan gaya pegas. 

klik gambar untuk perbesar

Dengan kerja torque cam, apabila throttle ditutup ketika akselerasi, rasio akan berpindah ke Top, yaitu sama dengan perpindahan transmisi ketingkat lebih tinggi secara automatis.Sebaliknya, apabila throttle dibuka ketika motor berjalan dengan kecepatan kostan, rasio akan berpindah turun, yaitu sama dengan pemindahan turun otomatis. Perpindahan turun transmisi secara otomatis ketika throttle terbuka dinamakan ”kick down”.

Perpindahan ketika Cruising setelah menggunakan throttle penuh terbuka 
Gambar dibawah menerangkan karakteristik V matic ketika berjalan dengan kecepatan konstan setelah start dengan kondisi throttle terbuka penuh dari mulai kendaraan berhenti hingga mencapai kecepatan tertentu. 

klik gambar untuk perbesar

1-2 Setelah dihidupkan, kopling terhubung dan kendaraan berakselerasi pada low ratio, dimana kondisinya sama dengan throttle penuh terbuka.

2-3 Ketika mesin mencapai area perpindahan, gaya sentrifugal pada weight rollers akan menjadi lebih besar dari gaya pegas pada driven face, dan juga rasio perpindahan akan secara bertahap berpindah dari low ke posisi Top. Rasio pada saat itu berpindah menuju kemungkinan rasio terendah dipengaruhi oleh kerja torque cam dengan kondisi throttle terbuka penuh.

3-4 Ketika throttle setengah tertutup untuk menghentikan akselerasi dan melaju bebas, gaya thrust dari torque cam akan menjadi semakin kecil dikarenakan driving force yang turun akibat turunnya daya mesin. Selanjutnya, lebar dari driven pulley akan bertambah sehingga memindahkan transmisi ke rasio Top, dimana kondisi ini adalah sama dengan pemindahan naik transmisi secara otomatis. Rasio transmisi ketika kecepatan konstan cruising dipengaruhi oleh daya mesin, kecepatan kendaraan, Setting dari V matic.

Shifting in Full Throttle Acceleration setelah cruising 

Gambar dibawah menjelaskan karakteristik V matic dengan kondisi akselerasi pada throttle terbuka penuh, setelah cruising pada kecepatan konstan.

1 rasio transmisi ketika cruising adalah diantara kurva akselerasi throttle penuh terbuka dengan kurva deselerasi trottle penuh tertutup dan rasio tersebut akan setimbang pada kemungkinan tertinggi.

klik gambar untuk perbesar

1-2 Ketika throttle dibuka dan driving force meningkat, tegangan pada sabuk akan menjadi lebih kuat dan digunakan untuk meningkatkan kecepatan dari driven pulley.  Selanjutnya movable driven face akan mencoba untuk meningkatkan kecepatannya akibat tegangan sabuk, percepatan tiba-tiba yang terjadi lebih cepat daripada peningkatan kecepatan pada driven face yang terhubung dengan roda belakang. Pada kondisi ini, sabuk akan bergeser di driven face dan memutar movable driven face. Pada waktu yang sama, ketika movable driven face berputar relatif terhadap driven face dan mengacu kepada kerja dari torque cam, gaya thrust akan dibangkitkan dan membuat lebar dari pulley semakin kecil, memindahkan transmisi ke rasio Low. 

2-4 Setelah “kick down” telah komplit, rasio secara bertahap akan berubah sesuai dengan kecepatan kendaraan yang akan meningkat hingga maksimum seiring dengan digunakannya throttle terbuka penuh.

Kontruksi dan Pengecekan Sabuk V 
Sabuk V dibuat dari material komposit karet sintetis, fiber aramid, polyester atau aramid, sebagai inti. Inti fiber akan memberikan resistansi melawan tegangan, membuat mulur yang terjadi, dalam skala kecil dan meredam gaya impak yang terjadi. 

klik gambar untuk perbesar

Sabuk V akan mendapat beban yang sangat kuat, terdorong ke arah lateral, mentransmisikan daya melalui gaya gesek dengan permukaan pulley. Sangat perlu untuk memberikan luas penampang yang cukup untuk melindungi kekakuan sehingga tidak akan berubah bentuk ketika dilakukan pepindahan transmisi. Akan tetapi, apabila luas penampang diperbesar untuk mendapatkan sabuk yang lebih tebal, akan mengakibatkan sabuk untuk sulit melengkung pada kondisi radius pulley yang kecil. 

klik gambar untuk perbesar

Dengan demikian, untuk alasan ini maka sabuk memiliki gigi agar sabuk sulit untuk dideformasi tetapi mudah untuk dilengkungkan (bend). Gigi-gigi ini akan terhubung dengan puli untuk mentransmisikan daya. 

Untuk motor skuter kecil, sabuk memiliki gigi hanya didalam, sedangkan untuk motor skuter besar, menggunakan double gigi, dibagian dalam maupun bagian luar. 

Sebagai penambahan untuk melakukan pengecekan terhadap retakan maupun kerusakan dari permukaan karet seperti pengerasan maupun lapisan yang menjadi buruk, maka tingkat keausan dari sabuk harus dapat diliha melalui lebar dari sabuk tersebut. Ketika lebar sabuk melebihi batas servis maka sabuk tersebut harus diganti. Sedangkan pada sabuk double gigi, untuk melakukan pengukuran harus 
sesuai seperti yang terlihat pada gambar dan bukan ukuran lebar sabuk yang terlebar. 

Sekian Semoga Bermanfaat.. 

wassalam 

bangdjo  

jangan lupa like - reaksi - komentar - g+1  - join member