TORQUE CONVERTER ALIRAN FLUIDA PADA TRAN
TORQUE CONVERTER
ALIRAN FLUIDA PADA TRANSMISI
TUGAS MATA KULIAH : MEKANIKA FLUIDA
DOSEN
: ADHETYA KURNIAWAN, M.PD.
NAMA MAHASISWA
: ARIF DIMYATI
NIM
: 142170117
TAHUN
: 2014 / 2015
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOREJO
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF
Alamat : Jl. K.H.A Dahlan 3, Telp./Fax (0275)321494 Purworejo
Home page : Http://www.um-pwr.ac.id, email : info@um-pwr.ac.id
Torque converter
0
Torque converter adalah suatu komponen power train yang bekerjanya secara hydrolis.
Prinsip kerja dari torque converter adalah merubah tenaga mekanis dari engine menjadi
energi kinetis (oil flow) dan merubahnya lagi menjadi tenaga mekanis pada shaft outputnya.
Fungsi torque converter adalah sebagai berikut:
Sebagai kopling otomatis (automatic clutch) untuk meneruskan engine torque ke input
transmisi.
Meningkatkan (multiflies) torque yang dibangkitkan oleh engine.
Meredam getaran puntir (torsional vibration) dari engine dan drive train.
Meratakan (smoothes) putaran engine.
Komponen utama pada torque converter:
Pump (impeller)
Turbine (runner)
Stator (reactor)
Freewheel (one way clutch)
1. Fungsi Pump (impeller) adalah:
Pump yang dihubungkan dengan flywheel engine melalui drive case menghasilkan energi
kinetis berupa gaya sentrifugal pada oli dengan cara melempar oli yang berada didalam sudusudu pump kearah turbin.
2. Fungsi Turbin (runner) adalah:
Merubah energi kinetis dari oli yang diberikan oleh pump menjadi tenaga mekanis pada
output nya.
3. Fungsi Stator (reactor) adalah:
Mengarahkan oli flow dari turbin kembali ke pump agar arahnya sesuai, sehingga oli yang
masih mempunyai energi kinetis membantu mendorong/ memperingan kerja pump.
4. Fungsi Freewheel (one way clutch) adalah:
1
Mengarahkan putaran stator ke satu arah saja sesuai yang di inginkan dengan tujuan untuk
menaikkan efisiensi dari torque coverter.
Apabila stator tidak dilengkapi freewheel, jika turbin berputar cepat hingga speed ratio nya
mendekati satu, maka arah aliran oli akan berubah, sehingga oli yang keluar dari turbin akan
memukul punggung sudu-sudu stator. Keadaan demikian akan mengakibatkan aliran oli
menjadi tidak beraturan dan efiensi torque converter akan turun.
Prinsip Kerja Torque Converter
Pada dasarnya antara kopling fluida dan torque converter mempunyai prinsip kerja yang
sama. Jika sebuah cawan ber-isi air dan diputar, maka air yang terdapat dalam cawan akan
terlempar keluar.
Hal tersebut terjadi karena adanya gaya sentrifugal. Selanjutnya jika bagian atas cawan
tersebut ditutup dengan cawan lain yang posisinya ter-gantung, dan cawan bagian bawah
diputar maka pada putaran tertentu cawan bagian atas akan berputar pula.
Pada torque converter, cawan bagian bawah tersebut sama dengan pump impeller, sedangkan
cawan bagian atas disebut turbine runner. Diantara pump impeller dan turbine runner
dipasangkan stator.
1. Pump Impeller
Pump Impeller disatukan dengan converter case dan converter case dihubungkan ke poros
engkol melalui drive plate, hal ini berarti pump impeller akan berputar saat poros engkol
berputar. Pump impeller berfungsi untuk melemparkan fluida (ATF) ke turbine runner agar
turbine runner ikut berputar. Pump impeller terdiri dari vane dan guide ring. Guide ring
berfungsi untuk memberikan celah yang memperlancar aliran minyak.
2
2. Turbine Runner
Turbine runner dihubungkan dengan over drive input shaft transmisi, hal ini berarti turbine
runner berfungsi untuk menerima lemparan fluida dari pump impeller dan menggerakkan
input shaft transmisi. Turbine runner terdiri dari vane dan guide ring. Arah vane pada turbine
runner berlawanan dengan vane pump impeller.
3. Stator
3
Stator ditempatkan di tengah-tengah antara pump impeller dan turbine runner. Dipasang pada
poros stator yang diikatkan pada transmission case melalui one way clutch. Stator berfungsi
untuk mengarahkan fluida dari turbine runner agar menabrak bagian belakang vane pump
impeller, sehingga memberikan tambahan tenaga pada pump impeller.
4
One way clutch memungkinkan stator hanya berputar searah dengan poros engkol. Oleh
karena itu, stator akan berputar atau terkunci tergantung dari arah dorongan minyak pada
vane stator.
Ada pun cara kerja dari outer race ialah sebagai berikut.
a. Saat outer race berputar searah putaran poros engkol
Saat outer race berputar searah putaran poros engkol, ia akan bergerak miring mendekati
bagian atas sprag. Karena panjang l1 lebih pendek dari l maka outer race berputar
b. Saat outer race berputar berlawanan arah putaran poros engkol
Bila outer race berputar berlawanan arah putaran poros engkol, sprag tidak dapat miring
karena panjang l2 lebih panjang dari l. Akibatnya sprag berfungsi pengunci yang mengunci
outer race dan mencegahnya berputar. Retainer spring dipasang untuk menjaga posisi sprag
sedikit menghadap ke atas pada arah hampir mengunci outer race.
Pada generasi sekarang, torque converter dilengkapi dengan sebuah komponen yang bernama
TCC (Torque Converter Clutch). TCC berfungsi untuk menghubungkan langsung putaran
dari mesin ke transmisi tanpa melalui media fluida dan bekerja pada kondisi tertentu.
PEMINDAHAN TENAGA PADA TORQUE CONVERTER
5
Seperti prinsip yang dapat kita lihat di sekeliling kita, misalnya terdapat dua buah kipas
angin, satunya dicolokkan ke listrik lalu dinyalakan, dan satunya berada di hadapan kipas
yang dicolokkan ke listrik tersebut. Jika kipas yang kita colokkan ke listrik kita hidupkan,
maka kipas yang ada di hadapannya itu ikut berputar. Dalam kasus seperti itu, pump impeller
bertindak sebagai kipas yang dicolokkan ke listrik, sementara turbine runner bertindak
sebagai kipas yang ada di hadapannya.
Jika pump impeller diputar oleh crankshaft, ATF yang ada didalamnya akan ikut berputar
bersama dengan arah yang sama pula. Semakin cepat putaran pump impeller, semakin besar
gaya sentrifugal yang berakibat ATF akan terpental keluar dari pump impeller. ATF yang
terpental tersebut akan membentur vane pada turbine runner dan turbine runner tersebut akan
berputar searah dengan pump impeller. Pada saat ATF mengenai bagian dalam permukaan
turbine runner, maka ATF tersebut akan diarahkan kembali ke pump impeller.
PEMBESARAN (PELIPATGANDAAN) MOMEN
Masih sama dengan prinsip kipas angin yang saling berhadapan tersebut, namun sekarang
ditambahkanlah air duct di belakang kipas.
Dengan ditambahkannya air duct ini maka aliran yang mengalir ke kipas B akan dialirkan
kembali menuju kipas A sehingga putaran kipas A semakin cepat. Dalam torque converter,
stator berperan sebagai air duct tersebut.
Pada torque converter, aliran ATF yang mengalir dari pump impeller ke turbine runner dan
melewati stator vane dan kembali ke pump impeller merupakan proses pembesaran
momennya. Dengan kata lain, pump impeller dputarkan oleh mesin dan juga dibantu oleh
kembalinya ATF dari turbine runner yang melalui stator vane selaku air duct sehingga
putaran pump impeller semakin cepat dan meperbesar momen yang ada padanya.
6
1. Bila vortex flow besar
Arah ATF yang mengalir dari turbine runner ke stator tergantung perbedaan kecepatan putar
pump impeller dengan turbine runner. Jika perbedaannya besar, maka ATF yang mengalir
dari turbine runner akan mengenai bagian permukaan depan dari stator vane, sehingga stator
cenderung berputar berlawanan dengan pump impeller. Namun, pada saat ini one-way clutch
bekerja dengan cara menahan stator agar tidak berputar berlawanan dengan pump impeller.
Dengan kondisi seperti itu, aliran yang menuju ke pump impeller lagi justru akan membantu
putaran pump impeller itu menjadi lebih cepat.
2. Bila vortex flow kecil
Bila kecepatan putar turbine runner hampir menyamai pump impeller, maka kecepatan ATF
yang berputar dengan turbine runner pada arah yang sama akan semakin bertambah. Hal ini
berakibat aliran ATF tersebut sama seperti arah putaran pump impeller, sehingga ATF
mengenai bagian depan permukaan stator vane. Pada posisi ini, one-way clutch tidak akan
mengunci stator, karena stator sekarang berputar searah dengan pump impeller.
Vortex flow: aliran ATF yang dipompakan oleh impeller saat ia mengalirkan ATF ke turbine
runner lalu ke stator dan kembali kepadanya. Aliran semakin kuat bila perbandingan
kecepatan putar antara pump impeller dan turbine runner semakin besar. Contohnya pada
saat kendaraan di-start dari sebelumnya dalam keadaan diam.
Rotary flow: aliran ATF di dalam torque converter searah dengan putaran torque converter
juga. Aliran ini besar jika perbedaan putaran turbine runner dengan pump impeller kecil.
Contohnya saat kendaraan dibawa dengan kecepatan konstan. Aliran semakin kecil sebanding
dengan perbedaan kecepatan putar pump impeller dengan turbine runner.
1. Torque Ratio
Pelipatgandaan momen oleh torque converter akan terjadi sebanding dengan semakin
tingginya vortex flow. Kerja torque converter terbagi dalam dua bagian yaitu converter range
di mana saat itu terjadi pelipatgandaan momen dan coupling range yang pada saat itu tidak
terjadi pelipatgandaan momen. Clutch point adalah garis batas dari kedua bagian itu.
7
Yang dimaksud dengan stall point adalah jika mesin hidup akan tetapi turbine runner tidak
berputar. Stall point terjadi saat stator turbine runner tidak bergerak atau saat speed ratio (e)
nol. Pada posisi ini, momen yang dihasilkan oleh pump impeller paling besar. Sedangkan
clutch point adalah garis pembagi antara converter range dan coupling range. Artinya bila
speed ratio mencapai tingkat tertentu, maka vortex flow mencapai maksimal, jadi torque
ratio mendekati 1:1. Hal ini akan membuat torque converter bekerja sebagai kopling fluida
pada clutch point untuk mencegah torque ratio menurun di bawah 1.
2. Transmission Efficiency
Maksud dari Transmission Efficiency ini adalah menunjukkan keefektifan torque converter
dalam menyalurkan energi yang diberikan pump impeller ke turbine runner.
Pada stall point, pompa impeller berputar, namun turbine runner berhenti. Efisiensi transmisi
nol karena turbine tidak berputar. Seiring speed ratio bertambah dan turbine runner mulai
berputar, efisiensi meningkat tajam hingga mendekati clutch point. Setelah mencapai titik
efisiensi maksimum itu perlahan efisiensinya kembali turun karena ATF ada yang mengalir
(mengenai) ke bagian belakang permukaan stator vane. Pada clutch point, di mana sebagian
besar minyak dari turbine membentur permukaan bagian belakang stator vane mulai berputar
mencegah penurunan efisiensi transmisi lebih jauh dan torque converter mulai berfungsi
sebagai kopling fluida. Momen dipindahkan pada perbandingan mendekati 1 : 1 dalam
kopling fluida, efisiensi transmisi pada coupling range meningkat berbanding lurus dengan
8
speed ratio. Akibat kerugian panas pada ATF, maka efisiensi yang ada pada torque converter
tidak dapat mencapai 100 % dan biasanya tidak lebih dari 95 %.
Sirkulasi oli (ATF) pada Torque Converter
Karter / Bak Oli ⇒ Pompa Oli ⇒Valve Body ⇒ Pump Impeller ⇒ Turbine Runner
⇒Stator ⇒Oil Cooler ⇒Karter / Bak Oli
Gambar 1 – Sirkulasi Oli saat Posisi Diam (Stall)
STALL / Posisi Diam : Oli mengalir spiral mengelilingi Converter dengan aliran
vortex yang cepat.
Ketika turbin pada posisi diam, Oli memasuki pusat converter menuju impeller dan terlempar
ke sisi luar converter karena gaya sentrifugal. Oli menabrak bilah turbin yang melengkung
dan oleh sebab turbin diam maka oli kembali ke pusat converter dengan aliran berlawanan
arah perputaran mesin. Oli menekan stator yang terkunci oleh kopling searah (one-way
clutch). Bilah lengkung dari stator mengarahkan oli kembali ke sisi belakang impeller untuk
membantu putaran mesin. Aliran ini menghasilkan pelipatan tenaga puntir (torsi/torque), di
mana pelipatan maksimal terjadi saat posisi diam (stall).
Gambar 2 – Sirkulasi Oli saat Akselerasi
Akselerasi : Aliran Oli bergerak spiral mengelilingi Converter.
9
Begitu turbin mulai bergerak, kekuatan aliran oli dari turbin ke stator mulai menurun karena
turbin mulai terimbas oleh gaya sentrifugal saat aliran oli menuju stator. Pelipatan tenaga
puntir (torsi/torque) tertinggi saat stall (kira-kira 2.2:1) dan menurun seiring putaran turbin
meningkat. Ketika putaran turbin melambat relatif terhadap impeller disebabkan baik oleh
peningkatan beban mesin atau oleh peningkatan rpm mesin, maka pelipatan tenaga puntir
(torsi/torque) semakin meningkat.
Gambar 3 – Sirkulasi Oli saat Titik Kopling
Coupling Point : Oli bergerak pada converter dalam aliran melingkar (rotary).
Coupling Point tercapai ketika putaran turbin mencapai sekitar 90% dari kecepatan impeller.
Pada titik ini, tekanan oli dari turbin belum mencukupi untuk mengunci stator pada one-way
clutch (kopling searah) sehingga stator berputar bersama-sama dengan impeller dan turbin.
Impeller dan turbin melemparkan oli ke bagian luar converter disebabkan gaya sentrifugal
sehingga oli memutar converter dalam aliran melingkar (rotary flow).
Lock-up
Lock-up converter digunakan pada ECT (Electronically Controlled Transmission) untuk
menurunkan konsumsi BBM sewaktu cruising. ECT memiliki konstruksi serupa dengan
konvensional kecuali Lock-up clutch yang terhubung ke turbin melalui pegas damper yang
menyerap getaran putaran (torsional vibration) dari mesin ketika kopling mengunci (engage).
10
Gambar 4 – Sirkulasi Oli saat Lepas “Lock-Up” Torque Converter
Lock-up Release
Pada posisi Release (lepas Lock-up), tekanan Torque Converter dari Valve Body diarahkan
antara Lock-Up Clutch dan Housing untuk menahan kopling menjauh dari Housing. Oli
selanjutnya mengalir mengitari Plat sehingga terjadi operasi Torque Converter secara
konvensional.
Gambar 5 – Sirkulasi saat Terjadi “Lock-Up” Torque Converter
Lock-up Applied
Ketika PCM/TCM/TCU (Transmission Control Module/Unit) memerintahkan solenoid untuk
menutup ventilasi pada Valve Body yang menuju Torque Converter, dan melakukan tekanan
lock-up untuk menahan plat kopling terhadap housing. Pada kondisi ini putaran 1:1 tercapai
dan tidak ada pelipatan tenaga puntir (torque) dapat terjadi.
11
ALIRAN FLUIDA PADA TRANSMISI
TUGAS MATA KULIAH : MEKANIKA FLUIDA
DOSEN
: ADHETYA KURNIAWAN, M.PD.
NAMA MAHASISWA
: ARIF DIMYATI
NIM
: 142170117
TAHUN
: 2014 / 2015
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOREJO
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF
Alamat : Jl. K.H.A Dahlan 3, Telp./Fax (0275)321494 Purworejo
Home page : Http://www.um-pwr.ac.id, email : info@um-pwr.ac.id
Torque converter
0
Torque converter adalah suatu komponen power train yang bekerjanya secara hydrolis.
Prinsip kerja dari torque converter adalah merubah tenaga mekanis dari engine menjadi
energi kinetis (oil flow) dan merubahnya lagi menjadi tenaga mekanis pada shaft outputnya.
Fungsi torque converter adalah sebagai berikut:
Sebagai kopling otomatis (automatic clutch) untuk meneruskan engine torque ke input
transmisi.
Meningkatkan (multiflies) torque yang dibangkitkan oleh engine.
Meredam getaran puntir (torsional vibration) dari engine dan drive train.
Meratakan (smoothes) putaran engine.
Komponen utama pada torque converter:
Pump (impeller)
Turbine (runner)
Stator (reactor)
Freewheel (one way clutch)
1. Fungsi Pump (impeller) adalah:
Pump yang dihubungkan dengan flywheel engine melalui drive case menghasilkan energi
kinetis berupa gaya sentrifugal pada oli dengan cara melempar oli yang berada didalam sudusudu pump kearah turbin.
2. Fungsi Turbin (runner) adalah:
Merubah energi kinetis dari oli yang diberikan oleh pump menjadi tenaga mekanis pada
output nya.
3. Fungsi Stator (reactor) adalah:
Mengarahkan oli flow dari turbin kembali ke pump agar arahnya sesuai, sehingga oli yang
masih mempunyai energi kinetis membantu mendorong/ memperingan kerja pump.
4. Fungsi Freewheel (one way clutch) adalah:
1
Mengarahkan putaran stator ke satu arah saja sesuai yang di inginkan dengan tujuan untuk
menaikkan efisiensi dari torque coverter.
Apabila stator tidak dilengkapi freewheel, jika turbin berputar cepat hingga speed ratio nya
mendekati satu, maka arah aliran oli akan berubah, sehingga oli yang keluar dari turbin akan
memukul punggung sudu-sudu stator. Keadaan demikian akan mengakibatkan aliran oli
menjadi tidak beraturan dan efiensi torque converter akan turun.
Prinsip Kerja Torque Converter
Pada dasarnya antara kopling fluida dan torque converter mempunyai prinsip kerja yang
sama. Jika sebuah cawan ber-isi air dan diputar, maka air yang terdapat dalam cawan akan
terlempar keluar.
Hal tersebut terjadi karena adanya gaya sentrifugal. Selanjutnya jika bagian atas cawan
tersebut ditutup dengan cawan lain yang posisinya ter-gantung, dan cawan bagian bawah
diputar maka pada putaran tertentu cawan bagian atas akan berputar pula.
Pada torque converter, cawan bagian bawah tersebut sama dengan pump impeller, sedangkan
cawan bagian atas disebut turbine runner. Diantara pump impeller dan turbine runner
dipasangkan stator.
1. Pump Impeller
Pump Impeller disatukan dengan converter case dan converter case dihubungkan ke poros
engkol melalui drive plate, hal ini berarti pump impeller akan berputar saat poros engkol
berputar. Pump impeller berfungsi untuk melemparkan fluida (ATF) ke turbine runner agar
turbine runner ikut berputar. Pump impeller terdiri dari vane dan guide ring. Guide ring
berfungsi untuk memberikan celah yang memperlancar aliran minyak.
2
2. Turbine Runner
Turbine runner dihubungkan dengan over drive input shaft transmisi, hal ini berarti turbine
runner berfungsi untuk menerima lemparan fluida dari pump impeller dan menggerakkan
input shaft transmisi. Turbine runner terdiri dari vane dan guide ring. Arah vane pada turbine
runner berlawanan dengan vane pump impeller.
3. Stator
3
Stator ditempatkan di tengah-tengah antara pump impeller dan turbine runner. Dipasang pada
poros stator yang diikatkan pada transmission case melalui one way clutch. Stator berfungsi
untuk mengarahkan fluida dari turbine runner agar menabrak bagian belakang vane pump
impeller, sehingga memberikan tambahan tenaga pada pump impeller.
4
One way clutch memungkinkan stator hanya berputar searah dengan poros engkol. Oleh
karena itu, stator akan berputar atau terkunci tergantung dari arah dorongan minyak pada
vane stator.
Ada pun cara kerja dari outer race ialah sebagai berikut.
a. Saat outer race berputar searah putaran poros engkol
Saat outer race berputar searah putaran poros engkol, ia akan bergerak miring mendekati
bagian atas sprag. Karena panjang l1 lebih pendek dari l maka outer race berputar
b. Saat outer race berputar berlawanan arah putaran poros engkol
Bila outer race berputar berlawanan arah putaran poros engkol, sprag tidak dapat miring
karena panjang l2 lebih panjang dari l. Akibatnya sprag berfungsi pengunci yang mengunci
outer race dan mencegahnya berputar. Retainer spring dipasang untuk menjaga posisi sprag
sedikit menghadap ke atas pada arah hampir mengunci outer race.
Pada generasi sekarang, torque converter dilengkapi dengan sebuah komponen yang bernama
TCC (Torque Converter Clutch). TCC berfungsi untuk menghubungkan langsung putaran
dari mesin ke transmisi tanpa melalui media fluida dan bekerja pada kondisi tertentu.
PEMINDAHAN TENAGA PADA TORQUE CONVERTER
5
Seperti prinsip yang dapat kita lihat di sekeliling kita, misalnya terdapat dua buah kipas
angin, satunya dicolokkan ke listrik lalu dinyalakan, dan satunya berada di hadapan kipas
yang dicolokkan ke listrik tersebut. Jika kipas yang kita colokkan ke listrik kita hidupkan,
maka kipas yang ada di hadapannya itu ikut berputar. Dalam kasus seperti itu, pump impeller
bertindak sebagai kipas yang dicolokkan ke listrik, sementara turbine runner bertindak
sebagai kipas yang ada di hadapannya.
Jika pump impeller diputar oleh crankshaft, ATF yang ada didalamnya akan ikut berputar
bersama dengan arah yang sama pula. Semakin cepat putaran pump impeller, semakin besar
gaya sentrifugal yang berakibat ATF akan terpental keluar dari pump impeller. ATF yang
terpental tersebut akan membentur vane pada turbine runner dan turbine runner tersebut akan
berputar searah dengan pump impeller. Pada saat ATF mengenai bagian dalam permukaan
turbine runner, maka ATF tersebut akan diarahkan kembali ke pump impeller.
PEMBESARAN (PELIPATGANDAAN) MOMEN
Masih sama dengan prinsip kipas angin yang saling berhadapan tersebut, namun sekarang
ditambahkanlah air duct di belakang kipas.
Dengan ditambahkannya air duct ini maka aliran yang mengalir ke kipas B akan dialirkan
kembali menuju kipas A sehingga putaran kipas A semakin cepat. Dalam torque converter,
stator berperan sebagai air duct tersebut.
Pada torque converter, aliran ATF yang mengalir dari pump impeller ke turbine runner dan
melewati stator vane dan kembali ke pump impeller merupakan proses pembesaran
momennya. Dengan kata lain, pump impeller dputarkan oleh mesin dan juga dibantu oleh
kembalinya ATF dari turbine runner yang melalui stator vane selaku air duct sehingga
putaran pump impeller semakin cepat dan meperbesar momen yang ada padanya.
6
1. Bila vortex flow besar
Arah ATF yang mengalir dari turbine runner ke stator tergantung perbedaan kecepatan putar
pump impeller dengan turbine runner. Jika perbedaannya besar, maka ATF yang mengalir
dari turbine runner akan mengenai bagian permukaan depan dari stator vane, sehingga stator
cenderung berputar berlawanan dengan pump impeller. Namun, pada saat ini one-way clutch
bekerja dengan cara menahan stator agar tidak berputar berlawanan dengan pump impeller.
Dengan kondisi seperti itu, aliran yang menuju ke pump impeller lagi justru akan membantu
putaran pump impeller itu menjadi lebih cepat.
2. Bila vortex flow kecil
Bila kecepatan putar turbine runner hampir menyamai pump impeller, maka kecepatan ATF
yang berputar dengan turbine runner pada arah yang sama akan semakin bertambah. Hal ini
berakibat aliran ATF tersebut sama seperti arah putaran pump impeller, sehingga ATF
mengenai bagian depan permukaan stator vane. Pada posisi ini, one-way clutch tidak akan
mengunci stator, karena stator sekarang berputar searah dengan pump impeller.
Vortex flow: aliran ATF yang dipompakan oleh impeller saat ia mengalirkan ATF ke turbine
runner lalu ke stator dan kembali kepadanya. Aliran semakin kuat bila perbandingan
kecepatan putar antara pump impeller dan turbine runner semakin besar. Contohnya pada
saat kendaraan di-start dari sebelumnya dalam keadaan diam.
Rotary flow: aliran ATF di dalam torque converter searah dengan putaran torque converter
juga. Aliran ini besar jika perbedaan putaran turbine runner dengan pump impeller kecil.
Contohnya saat kendaraan dibawa dengan kecepatan konstan. Aliran semakin kecil sebanding
dengan perbedaan kecepatan putar pump impeller dengan turbine runner.
1. Torque Ratio
Pelipatgandaan momen oleh torque converter akan terjadi sebanding dengan semakin
tingginya vortex flow. Kerja torque converter terbagi dalam dua bagian yaitu converter range
di mana saat itu terjadi pelipatgandaan momen dan coupling range yang pada saat itu tidak
terjadi pelipatgandaan momen. Clutch point adalah garis batas dari kedua bagian itu.
7
Yang dimaksud dengan stall point adalah jika mesin hidup akan tetapi turbine runner tidak
berputar. Stall point terjadi saat stator turbine runner tidak bergerak atau saat speed ratio (e)
nol. Pada posisi ini, momen yang dihasilkan oleh pump impeller paling besar. Sedangkan
clutch point adalah garis pembagi antara converter range dan coupling range. Artinya bila
speed ratio mencapai tingkat tertentu, maka vortex flow mencapai maksimal, jadi torque
ratio mendekati 1:1. Hal ini akan membuat torque converter bekerja sebagai kopling fluida
pada clutch point untuk mencegah torque ratio menurun di bawah 1.
2. Transmission Efficiency
Maksud dari Transmission Efficiency ini adalah menunjukkan keefektifan torque converter
dalam menyalurkan energi yang diberikan pump impeller ke turbine runner.
Pada stall point, pompa impeller berputar, namun turbine runner berhenti. Efisiensi transmisi
nol karena turbine tidak berputar. Seiring speed ratio bertambah dan turbine runner mulai
berputar, efisiensi meningkat tajam hingga mendekati clutch point. Setelah mencapai titik
efisiensi maksimum itu perlahan efisiensinya kembali turun karena ATF ada yang mengalir
(mengenai) ke bagian belakang permukaan stator vane. Pada clutch point, di mana sebagian
besar minyak dari turbine membentur permukaan bagian belakang stator vane mulai berputar
mencegah penurunan efisiensi transmisi lebih jauh dan torque converter mulai berfungsi
sebagai kopling fluida. Momen dipindahkan pada perbandingan mendekati 1 : 1 dalam
kopling fluida, efisiensi transmisi pada coupling range meningkat berbanding lurus dengan
8
speed ratio. Akibat kerugian panas pada ATF, maka efisiensi yang ada pada torque converter
tidak dapat mencapai 100 % dan biasanya tidak lebih dari 95 %.
Sirkulasi oli (ATF) pada Torque Converter
Karter / Bak Oli ⇒ Pompa Oli ⇒Valve Body ⇒ Pump Impeller ⇒ Turbine Runner
⇒Stator ⇒Oil Cooler ⇒Karter / Bak Oli
Gambar 1 – Sirkulasi Oli saat Posisi Diam (Stall)
STALL / Posisi Diam : Oli mengalir spiral mengelilingi Converter dengan aliran
vortex yang cepat.
Ketika turbin pada posisi diam, Oli memasuki pusat converter menuju impeller dan terlempar
ke sisi luar converter karena gaya sentrifugal. Oli menabrak bilah turbin yang melengkung
dan oleh sebab turbin diam maka oli kembali ke pusat converter dengan aliran berlawanan
arah perputaran mesin. Oli menekan stator yang terkunci oleh kopling searah (one-way
clutch). Bilah lengkung dari stator mengarahkan oli kembali ke sisi belakang impeller untuk
membantu putaran mesin. Aliran ini menghasilkan pelipatan tenaga puntir (torsi/torque), di
mana pelipatan maksimal terjadi saat posisi diam (stall).
Gambar 2 – Sirkulasi Oli saat Akselerasi
Akselerasi : Aliran Oli bergerak spiral mengelilingi Converter.
9
Begitu turbin mulai bergerak, kekuatan aliran oli dari turbin ke stator mulai menurun karena
turbin mulai terimbas oleh gaya sentrifugal saat aliran oli menuju stator. Pelipatan tenaga
puntir (torsi/torque) tertinggi saat stall (kira-kira 2.2:1) dan menurun seiring putaran turbin
meningkat. Ketika putaran turbin melambat relatif terhadap impeller disebabkan baik oleh
peningkatan beban mesin atau oleh peningkatan rpm mesin, maka pelipatan tenaga puntir
(torsi/torque) semakin meningkat.
Gambar 3 – Sirkulasi Oli saat Titik Kopling
Coupling Point : Oli bergerak pada converter dalam aliran melingkar (rotary).
Coupling Point tercapai ketika putaran turbin mencapai sekitar 90% dari kecepatan impeller.
Pada titik ini, tekanan oli dari turbin belum mencukupi untuk mengunci stator pada one-way
clutch (kopling searah) sehingga stator berputar bersama-sama dengan impeller dan turbin.
Impeller dan turbin melemparkan oli ke bagian luar converter disebabkan gaya sentrifugal
sehingga oli memutar converter dalam aliran melingkar (rotary flow).
Lock-up
Lock-up converter digunakan pada ECT (Electronically Controlled Transmission) untuk
menurunkan konsumsi BBM sewaktu cruising. ECT memiliki konstruksi serupa dengan
konvensional kecuali Lock-up clutch yang terhubung ke turbin melalui pegas damper yang
menyerap getaran putaran (torsional vibration) dari mesin ketika kopling mengunci (engage).
10
Gambar 4 – Sirkulasi Oli saat Lepas “Lock-Up” Torque Converter
Lock-up Release
Pada posisi Release (lepas Lock-up), tekanan Torque Converter dari Valve Body diarahkan
antara Lock-Up Clutch dan Housing untuk menahan kopling menjauh dari Housing. Oli
selanjutnya mengalir mengitari Plat sehingga terjadi operasi Torque Converter secara
konvensional.
Gambar 5 – Sirkulasi saat Terjadi “Lock-Up” Torque Converter
Lock-up Applied
Ketika PCM/TCM/TCU (Transmission Control Module/Unit) memerintahkan solenoid untuk
menutup ventilasi pada Valve Body yang menuju Torque Converter, dan melakukan tekanan
lock-up untuk menahan plat kopling terhadap housing. Pada kondisi ini putaran 1:1 tercapai
dan tidak ada pelipatan tenaga puntir (torque) dapat terjadi.
11