SISTEM KEMUDI MOBIL

SISTEM KEMUDI MOBIL

Pada artikel kali ini saya akan membahas tentang system kemudi kendaraan bermotor khususnya pada mobil.

Fungsi sistem kemudi

Fungsi sistem kemudi adalah untuk mengatur arah laju kendaraan sesuai dengan yang diinginkan dengan cara membelokkan roda-roda depan.

Bila roda kemudi (steering wheel) diputar, steering mainshaft akan meneruskan tenaga putarnya ke steering gear. Steering gear memperbesar tenaga putar ini sehingga dihasilkan momen yang lebih besar untuk menggerakkan roda depan melalui steering linkage.

 

                        Gambar Sistem kemudi

Pada dasarnya sistem kemudi dibedakan menjadi dua yaitu :

1.      Sistem kemudi secara manual

Sistem kemudi manual untuk membelokkan roda-rodadepan dengan meneruskan gerakan roda kemudi ke roda-roda depan dengan cara hubungan (linkage) beberapa komponen dan dibutuhkan tenaga yang besar untuk menggerakkan roda kemudi dengan demikian pengemudi membawa kendaraan akan terasa lebih cepat lelah.

 

2.      Sistem kemudi yang memakai power steering

Sistem kemudi ini prinsip kerjanya dengan adanya dorongan minyak yang dipompa oleh van pump yang digerakkan oleh mesin melalui belt atau motor listrik untuk jenis EPS (electronic power steering).

Penggunaan power steering memberikan keuntungan seperti :

- Mengurangi daya pengemudian ( steering effort ) 

- Kestabilan yang tinggi selama pengemudian

A. SISTEM KEMUDI SECARA MANUAL

Dengan diproduksinya mobil-mobil baru sekarang ini penggunaan Sistem kemudi secara manual sudah mulai ditinggalkan. Pada sistem ini dibutuhkan adanya tenaga yang besar untuk mengemudikannya. Akibatnya pengemudi akan cepat lelah apabila mengendarai mobil terutama pada jarak jauh.

Tipe sistem kemudi secara manual yang banyak digunakan adalah :

1. Recirculating ball

Cara kerjanya :

Pada waktu pengemudi memutar roda kemudi, poros utama yang dihubungkan dengan roda kemudi langsung membelok. Di ujung poros utama kerja dari gigi cacing dam mur pada bak roda gigi kemudi menambah tenaga dan memindahkan gerak putar dari roda kemudi ke gerakan mundur maju lengan pitman ( pitman arm ).

        gambar Sistem kemudi jenis recirculating ball

Lengan-lengan penghubung (linkage), mulai dari batang penghubung ( relay rod ), tie rod, lengan idler ( idler arm ) dan lengan nakel arm dihubungkan dengan ujung pitman arm. Sambungan tersebut memindahkan gaya putar dari kemudi ke roda-roda depan dengan memutar ball joint pada lengan bawah ( lower arm ) dan bantalan atas untuk peredam kejut.

Jenis ini biasanya digunakan pada mobil penumpang atau komersial.

Keuntungan :

1.      Komponen gigi kemudi relative besar, dapat digunakan untuk kendaraan sedang, mobil besar, dan kendaraan komersial.

2.      Keausan relative kecil dan pemutaran roda kemudi relative ringan.

Kerugian :

1.      Konstruksi rumit karena hubungan antara gigi sector dan gigi pinion tidak langsung

2.      Biaya perbaikan lebih mahal

2. Jenis rack and pinion

Cara kerja :

Pada waktu roda kemudi diputar, pinion pun ikut berputar. Gerakan ini akan menggerakkan rack dari samping ke samping dan dilanjutkan melalui tie rod ke lengan nakel pada roda-roda depan sehingga satu roda depan didorong, sedangkan satu roda tertarik, hal ini menyebabkan roda-roda berputar pada arah yang sama.

       gambar Sistem kemudi jenis rack dan pinion

  

Kemudi jenis rack and pinion jauh lebih efisien bagi pengemudi untuk mengendalikan roda-roda depan. Pinion yang dihubungkan dengan poros utama kemudi melalui poros intermediate, berkaitan denngan rack.

Keuntungan :

1.      Konstruksi ringan dan sederhana

2.      Persinggungan antara gigi pinion dan rack secara langsung

3.      Pemindahan momen relatif lebih baik, sehingga lebih ringan

Kerugian :

1.      Bentuk roda gigi kecil, hanya cocok digunakan pada mobil penumpang ukuran kecil atau sedang.

2.      Lebih cepat aus

3.      Bentuk gigi rack lurus, dapat menyebabkan cepatnya keausan

KOMPONEN SISTEM KEMUDI

A.    STEERING COULUMN

Steering column atau batang kemudi merupakan tempat poros utama. Steering column terdiri dari main shaft yang meneruskan putaran roda kemudi ke steering gear, dan column tube yang mengikat main shaft ke body. Ujung atas dari main shaft dibuat meruncing dan bergerigi, dan roda kemudi diikatkan ditempat tersebut dengan sebuah mur.

 

                        Gbr. Steering coulumn

Steering column juga merupakan mekanisme penyerap energi yang menyerap gaya dorong dari pengemudi pada saat tabrakan.

Ada dua tipe steering column yaitu :

1. Model Collapsible

Model ini mempunyai keuntungan : 

Apabila kendaraan berbenturan / bertabrakan dan steering gear box mendapat tekanan yang kuat, maka main shaft column atau bracket akan runtuh sehingga pengemudi terhindar dari bahaya.

Kerugiannya adalah :

1.  Mainsfatnya kurang kuat, sehingga hanya digunakan pada mobil penumpang atau mobil ukuran kecil

2.      Konstruksinya lebih rumit

Waktu Tabrakan

Dorongan badan pengemudi terhadap roda kemudi memutuskan pen-pen plastik dan menyebabkan poros utama atas dan tabung batang kemudi terdorong maju, sementara tabung-tabung atas dan bawah dihubungkan oleh bola-bola baja.

Tahanan meluncur bola-bola ini menyerap kekuatan dorong badan pengemudi.

3.      Model Non collapsible

Model ini mempunyai keuntungan :

1.  Main shaftnya lebih kuat sehingga banyak digunakan pada mobil-mobil besar atau mobil-mobil kecil

2.   Konstruksinya sederhana

Kerugiannya adalah :

Apabila berbenturan dengan keras, kemudian tidak dapat menyerap goncangan sehingga keselamatan pengemudi relative kecil

B. STEERING GEAR

Steering gear tidak hanya berfungsi untuk mengarahkan roda depan, tetapi dalam waktu yang bersamaan juga berfungsi sebagai gigi reduksi untuk meningkatkan momen agar kemudi menjadi ringan. Untuk itu diperlukan perbandingan reduksi yang disebut perbandingan steering gear, dan biasanya perbandingannya antara 18 sampai dengan 20 : 1.

Perbandingan yang semakin besar akan menyebabkan kemudi menjadi semakin ringan, tetapi jumlah putarannya akan bertambah banyak, untuk sudut belok yang sama.

Ada beberapa tipe steering gear, tetapi yang banyak digunakan dewasa ini adalah

                   Gambar Recirculating ball

                        Gambar Rack and pinion.

Tipe yang pertama, digunakan pada mobil penumpang ukuran sedang sampai besar dan mobil komersial. Sedangkan tipe kedua, digunakan pada mobil penumpang ukuran kecil sampai sedang.

Sudut belok dan gear ratio Pada diagram dapat dilihat hubungan sudut putar sector dengan gear ratio. Pada saat lurus atau sektor shaft berputar 2,5 ° ke kiri atau ke kanan gear ratio masih tetap 19,5 : 1. Sedangkan pada saat belok dengan sudut putar sektor 37° gear ratio menjadi besar yaitu 21,5 : 1. Oleh karena itu pada saat membelok kemudi menjadi ringan.

Ada beberapa bentuk steering gear box, diantaranya :  
                    

1. Model Worm dan Sector Roller
Worm gear berkaitan dengan sectorroller dibagian tengahnya. Gesekannya dapat mengubah sentuhan antara gigi dengan gigi menjadi sentuhan menggelinding.

2. Model Worm dan Sektor  Pada model ini worm dan sektor berkaitan langsung.
3. Model Screw Pin Pada model ini pin yang berbentuk tirus bergerak sepanjang worm gear.                                                  4. Model screw dan nut
Model ini di bagian bawah main shaft terdapat ulir dan sebuah nut terpasang padanya. Pada nut terdapat bagian yang menonjol dan dipasang kan tuas yang terpasang pada rumahnya.
5. Model recirculating ball Pada model ini, peluru-peluru terdapat dalam lubang-lubang nut untuk membentuk hubungan yang menggelinding antara nut dan worm gear.Mempunyai sifat tahan aus dantahan goncangan yang baik
6. Model rack and pinion Gerakan putar pinion diubah langsung oleh rack menjadi gerakan mendatar. Model rack and pinion mempunyai konstruksi sederhana, sudut belok yang tajam dan ringan, tetapi goncangan yang diterima dari permukaan jalan mudah diteruskan ke roda depan.

C. STEERING LINKAGE

Steering linkage terdiri dari rod dan arm yang meneruskan tenaga gerak dari steering gear ke roda depan. Walaupun mobil bergerak naik dan turun, gerakan roda kemudi harus diteruskan ke roda-roda depan dengan sangat tepat setiap saat. Ada beberapa tipe steering linkage dan konstruksi joint yang dirancang untuk tujuan tersebut. Bentuk yang tepat sangat mempengaruhi kestabilan pengendaraan.

1. Steering linkage untuk suspensi rigid

          Gambar Steering linkage suspensi rigid

2. Steering linkage untuk suspensi independen

          Gambar Ball joint pada suspensi independen

Komponen sistem kemudi lainnya bergantung pada jenis kemudi yang digunakan antara lain :

         Gbr. Komponen sistem kemudi

1.      Steering wheel

Steering wheel atau roda kemudi berfungsi untuk membelokkan roda depan dengan cara diputar.

2.      Steering mainshaft Steering mainshaft atau poros utama kemudi berfungsi untuk menyambungkan atau sebagai tempat roda kemudi dengan steering gear. 3.      Pitman Arm Pitman arm meneruskan gerakan gigi kemudi ke relay rod atau drag link. Berfungsi untuk merubah gerakan putar steering column menjadi gerakan maju mundur.

4.       Relay Rod Relay rod dihubungkan dengan pitman arm dan tie rod end kiri serta kanan. Relay rod ini meneruskan gerakan pitman arm ke tie rod

5.      Tie Rod Ujung tie rod yangberulir dipasang pada ujung rack pada kemudi rack end pinion, atau ke dalam pipa penyetelan pada recirculating ball, dengan demikian jarak antara joint- joint dapat disetel.

6.      Tie Rod End ( Ball Joint ) Tie rod end dipasanglkan pada tie rod untuk menghubungkan tie rod dengan knuckle arm, relay roda dan lain-lain.

7.      Knuckle arm Knuckle arm meneruskan gerakan tie rod atau drag link ke roda depan melalui steering knuckle.

8.      Steering knuckle Steering knuckle untuk menahan beban yang diberikan pada roda-roda depan dan berfungsi sebagai poros putaran roda. Berputar dengan tumpuan ball joint atau king pin dari suspension arm

9.      Idler arm       Pivot dari idler arm dipasang pada body dan ujung lainnya dihubungkan dengan relay rod dengan swivel joint. Arm ini memegang salah satu ujung relay rod dan membatasi gerakan relay rod pada tingkat tertentu.

B.     POWER STEERING

Demi menunjang kenyamanan berkendara, kini Power Steering merupakan sebuah sarana yang semakin umum dijumpai pada sistem kemudi setiap mobil. Jika dahulu seorang pengemudi membutuhkan tenaga ekstra untuk membelokan kemudi, kini dengan keberadaan Power Steering pengemudi bahkan dapat membelokan kemudi hanya dengan menggunakan satu tangan.

Seperti komponen lain pada umumnya, Power Steering pun membutuhkan perawatan untuk menjaga kondisinya agar tetap dapat berfungsi dengan baik. Namun tidak semua pengemudi memahami bahwa merawat Power Steering diawali dari cara mengemudi yang benar. Kelalaian dalam menggunakannya dapat memperpendek umur dan menyebabkan kerusakan. Gejala kerusakan yang tidak segera ditangani pun harus ditebus dengan biaya perbaikan yang tidak sedikit.

Walaupun perawatan antara Power Steering mobil yang satu dengan lainnya tidak jauh berbeda, namun ada pula perawatan spesifik yang perlu disesuaikan dengan jenis Power Steering yang menunjang sistem kemudi mobil. Untuk itu pahami terlebih dahulu perbedaannya. Sejauh ini ada 3 jenis Power Steering yang umum digunakan, yaitu :

A. Power Steering Hidrolik

Power Steering jenis ini menggunakan pompa hidrolis berisi oli yang berfungsi meningkatkan tenaga yang mendorong roda untuk membelok ke kiri atau ke kanan saat pengemudi memutar setir. Power Steering Hidrolis adalah jenis Power Steering yang paling banyak digunakan, dua diantaranya adalah Toyota Avanza dan Daihatsu Xenia.

 

B. Power Steering Semi Hidrolik

Power steering jenis ini menggunakan perpaduan pompa hidrolik dan motor listrik (dinamo) untuk dapat menghasilkan tekanan pada pompa hidrolik. Penggunaan Power Steering Semi Hidrolik ini dapat dijumpai pada mobil Mercedes Benz A Class.

C. Power Steering Elektrik

Power steering jenis ini hanya menggunakan motor listrik (dinamo) tanpa pompa hidrolik, dan dikenal dengan sebutan Electric Power Steering (EPS). Penggunaan EPS umum dijumpai pada mobil-mobil baru. Walaupun sudah diperkenalkan sejak tahun 90an, namun kepopulerannya mulai beranjak pada tahun 2000. Beberapa mobil yang menggunakan EPS ini antara lain adalah Honda Jazz, Toyota Yaris, Mazda 2, Suzuki Splash, Suzuki Karimun, dan lain-lain.

 

1    
     Berikut ini adalah beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merawat dan menjaga kondisi Power Steering agar awet dan dapat tetap bekerja dengan baik : 
       1. Pastikan roda berada dalam posisi lurus saat parkir.

Membiarkan posisi roda membelok terlalu lama akan terus membebani pompa hidrolik pada satu sisi. Hal tersebut dapat menyebabkan kerusakan sistem hidrolis pada mobil yang menggunakan jenis Power Steering Hidrolik dan Semi Hidrolik.

2     2.  Hindari putaran maksimal kemudi.

Memutar kemudi hingga mentok dan mengeluarkan bunyi terlalu sering atau lama akan meningkatkan suhu dan merusak karet pada sistem hidrolis.

3     3.  Perhatikan tekanan angin ban.

Kurangnya tekanan angin pada ban akan membuat beban kerja Power Steering semakin besar. Baik Power Steering Hidrolik, maupun Elektrik akan rusak menghadapi kondisiini.

4     4.  Kurangi kecepatan saat melalui jalanan rusak.

Apapun jenis Power Steeringnya, menerjang jalanan rusak dengan kecepatan tinggi dapat dengan mudah merusak banyak komponen. Dua diantaranya adalah poros rack steer dan boot rack steer.

5     5.  Ganti komponen yang sudah mencapai batas usia pakai.

Pada umumnya masa pakai komponen Power Steering mencapai 5 tahun atau setelah menempuh jarak 100.000 km. Usia tersebut tentunya dapat lebih atau kurang, sesuai dengan cara mengemudi dan perawatannya. Kondisi komponen pendukung lainnya seperti swing arm, ball joint, shock breaker, bearing dan sebagainya juga mempengaruhi kinerja Power Steering. Buruknya komponen pada kaki-kaki mobil mempersulit pengendalian roda yang dilakukan Power Steering dan memaksanya untuk bekerja lebih keras.

6     6.  Hindari banjir.

Pada Power Steering jenis Elektrik, khususnya Honda, motor listrik dipasang langsung pada as setir, sejajar dengan as roda. Jika air sampai terendam, motor listrik bisa rusak. Bila sudah rusak, motor listrik tersebut harus diganti karena tidak bisa diperbaiki.

7     7.  Lakukan penggantian oli hidrolik secara berkala.

Pada Power Steering jenis Hidrolik dan Semi Hidrolik, Oli hidrolik yang sudah lama tidak diganti akan kehilangan fleksibilitasnya dan meyebabkan pompa tidak bekerja dengan optimal, terlebih lagi jika oli dibiarkan berkurang sehingga pompa akan bekerja pada tekanan atau kondisi yang tidak wajar, yang menyebabkan kerusakan pada pompa oli.

Perawatan Power Steering jenis Elektrik (EPS) tidak serumit jenis Hidrolik dan Semi Hidrolik karena sebagian besar komponenenya menggunakan sistem elektrik dan dikontrol oleh komputer, sehingga kerusakan yang terjadi lebih mudah terdeteksi melalui indikator yang disampaikan komputer. Namun umumnya kerusakan yang terjadi pada sistem EPS sulit atau tidak dapat diperbaiki, sehingga komponen tersebut harus diganti. Oleh karena itu biasakanlah berkendara dengan wajar dan rawatlah dengan baik. 

Demikianlah artikel bahasan materi tentang Sistem Kemudi pada mobil ini, semoga bermanfaat untuk pembaca sebgai bahan referensi anda kuhususnya yang sedang belajar otomotif atau yang hobi dibidang otomotif.