sistem kemudi
Post on 09-Feb-2016
202 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TEKNOLOGI CHASISSISTEM KEMUDI
Disusun Oleh:
Ahmad Choirul Huda (105524045)
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
2012
SISTEM KEMUDI
Sistem kemudi adalah system yang berfungsi untuk mengatur arah
kendaraan dengan membelokkan roda depan.
A. Macam-macam sistem kemudi
Pada dasarnya sistem kemudi dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:
1. Sistem kemudi secara manual
Sistem kemudi secara manual jarang dipakai terutama pada mobil-
mobil modern. 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 :
a) 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 dan mur pada bak roda gigi kemudi menambah
tenaga dan memindahkan gerak putar dari roda kemudi ke gerakan mundur
maju lengan pitman (pitman arm).
Jenis recirculating ball digunakan pada mobil penumpang ukuran
sedang sampai besar dan mobil komercial sedangkan jenis rack dan pinion
digunakan pada mobil penumpang ukuran kecil sampai sedang.
Sambungan-sambungan kemudi (steering linkage) walaupun mobil
bergerak naik-turun, gerakan roda kemudi harus dapat diteruskan ke
roda·roda dengan sangat tepat (akurat) setiap saat, untuk itu diperlukan
sambungan-sambungan kemudi (steering linkage). Beberapa model
sambungan·sambungan kemudi suspensi rigid.
Kontruksi sistem kemudi
Roda gigi kemudi (steering gear)
Roda gigi kemudi selain berfungsi mengarahkan roda depan,
juga berfungsi sebagai gigi reduksi untuk memperbesar momen agar
kemudi menjadi ringan dan gangguan-gangguan terhadap roda tidak
langsung dirasakan oleh pengemudi. Ada beberapa jenis roda gigi
kemudi, tetapi yang banyak digunakan dewasa ini adalah jenis
recirculating ball,
Roda gigi kemudi manual tipe recirculating ball.
2. Sistem kemudi yang memakai power steering
Power steering adalah sebuah sistem hidrolik (servo hidrolik) yang
berfungsi untuk memperingan tenaga yang dibutuhkan untuk memutarkan
kemudi terutama pada kecepatan rendah dan menyesuaikannya pada
kecepatan menengah serta tinggi. Dalam keadaan normal berat putaran roda
kemudi adalah 2-4 kg.
Power steering ada dua tipe, yaitu tipe integral dan tipe rack and
pinion. Tipe integral kebanyakan untuk steering gear tipe recirculating ball.
Dinamakan integral karena power piston dan gear housing jadi satu kesatuan,
sedangkan pada rack and pinion power silinder dan gear housing terpisah.
Masing-masing tipe mempunyai 3 bagian yang terdiri dari pompa, control
valve dan power cylinder. Control valve biasanya ditempatkan di dalam gear
housing.
1) Tipe Integral
Power Steering Tipe Recirculating Valve
Sesuai namanya, control valve dan power pistonnya terletak di
dalam gear box. Sedangkan gear yang dipakai adalah recirculating ball.
Mekanisme ini memiliki bagian-bagian yang terdiri dari tangki reservoir
(berisikan fluida), vane pump yang membangkitkan tenaga hidraulis, gear
box yang berisi control valve, power piston dan steering gear, pipa-pipa
yang mengalirkan fluida dan selang-selang fleksibel.
Power steering tipe recirculating ball terdapat dua tipe control
valve yaitu tipe flapper valve dan tipe rotary valve.
Control Valve Tipe Flapper Valve
2) Tipe Rack and Pinion
Power Steering Tipe Rack and Pinion
Power steering tipe ini control valvenya terletak di dalam gear
housing dan power piston terpisah di dalam power cylinder. Tipe ini
hampir sama dengan mekanisme tipe recirculating ball.Banyak tipe control
valve yang dikembangkan untuk power steering tipe rach and pinion tetapi
biasanya menggunakan control valve tipe rotary dan tipe spool valve.
Control Valve Tipe Rotary Valve dan Spool Valve
Fungsi dan Prinsip Sistem Kemudi Power Steering
Power steering memiliki fungsi utama untuk memperingan usaha
pengemudian. Usaha kemudi yang besar diperlukan pada saat kendaraan
berjalan lambat atau pada saat parkir kendaraan. Pada saat kecepatan
sedang, dibutuhkan usaha kemudi yang lebih kecil dan semakin tinggi
kecepatan kendaraan, maka usaha yang diperlukan untuk pengemudian
semakin kecil.
Power steering mempunyai dua tipe peralatan untuk memperoleh
usaha pengemudian, yaitu tipe peralatan hidraulis yang menggunakan
tenaga mesin dan yang lainnya menggunakan motor listrik. Keduanya
bertujuan untuk membangkitkan tekanan fluida dan tekanan fluida ini
bekerja menekan torak yang berada di dalam power cylinder dan
memberikan tambahan atau bantuan tenaga pada pinion dan rack.
Besarnya tenaga bantuan ini tergantung pada besarnya tekanan hidraulis
yang bekerja pada torak. Variasi tekanan fluida ini diatur oleh katup
pengontrol (control valve) yang dihubungkan dengan steering main shaft.
Prinsip Dasar
Posisi Netral
Kemudi Kondisi Netral/Lurus
Minyak dari pompa dialirkan ke katup pengontrol (control valve).
Bila katup pengontrol berada pada posisi netral, semua minyak akan
mengalir melalui katup pengontrol ke saluran pembebas (relief port)
dan kembali ke pompa. Pada saat ini tidak terbentuk tekanan dan karena
tekanan pada kedua sisi torak sama, torak tidak akan bergerak
kemanapun.
Pada Saat Membelok
Kemudi Kondisi Membelok
Pada saat poros utama kemudi (steering main shaft) diputar ke
salah satu arah, maka katup pengontrol juga akan bergerak, menutup
salah satu saluran minyak. Saluran yang lain akan terbuka dan akan
terjadi perubahan volume aliran minyak dan akhirnya akan membentuk
tekanan. Pada kedua sisi torak akan terjadi perbedaan tekanan dan torak
akan bergerak ke sisi yang bertekanan rendah sehingga minyak yang
berada dalam ruangan tersebuta akan dikembalikan ke pompa melalui
katup pengontrol.
Komponen Utama dan Cara Kerja Masing-Masing Komponen
pada Sistem Power Steering
1) Vane Pump
Pompa berfungsi untuk membangkitkan tekanan hidrolik yang
diperlukan untuk tekanan kerja. Tipe pompa banyak sekali, antara lain :
pompa torak, membran, plunger, roda gigi luar, roda gigi dalam, vane,
screw dan lain-lain. Tekanan yang diperlukan merupakan tekanan
secara menerus (continue), sehingga tipe pompa yang digunakan adalah
tipe Vane atau Roda Gigi. Pompa menghasilkan tekanan dengan
memanfaatkan putaran mesin, sehingga volume pemompaan sebanding
dengan putaran mesin.
Konstruksi Vane Pump
Pengaturan jumlah minyak yang mengalir keluar dari pompa diatur
oleh flow control valve, sehingga selalu konstant. Pada kenyataannya,
karena tahanan pengemudian pada kecepatan tinggi berkurang maka
jumlah aliran minyak juga harus dikurangi, supaya stabilitas
pengemudian tetap terjaga Pada power steering rpm sensing dan power
steering yang mempunyai flow control valve dengan built-in control
spool, jumlah aliran minyak akan diatur sesuai dengan kecepatan
kendaraan.
Komponen Utama Pada Vane Pump
Reservoir Tank
Tangki reservoir menampung persediaan minyak power
steering. Penempatannya dapat disatukan dengan pump body dan dapat
juga dipasang secara terpisah. Bila tidak dijadikan satu dengan pump
body, biasanya dihubungkan oleh dua pipa.
Tutup tangki reservoir biasanya dilengkapi juga dengan
pengukur minyak (level gauge) untuk memeriksa ketinggian permukaan
minyak dalam tangki reservoir.Apabila minyak yang berada dalam
tangki reservoir tingginya kurang dari ketentuan atau berada di bawah
batas minimal, maka pompa akan kemasukan udara dan kerja pompa
akan menjadi tidak normal.
Pump Body
Pompa digerakan oleh puli poros engkol mesin dan drive belt
atau motor listrik, dan mengalirkan minyak yang bertekanan ke gear
housing. Pengalir volume minyak yang dialirkan ke gear housing diatur
oleh flow control valve dengan kelebihan minyak dialirkan ke sisi hisap
(suction side).
Flow Control Valve
Katup pengatur aliran atau flow control valve memiliki fungsi
mengatur volume aliran minyak dari pompa ke gear housing dan
menjaga agar volumenya tetap pada rpm pompa yang berubah-ubah.
Akan tetapi, sekarang banyak pompa power steering yang
menggunakan control spool bersama dengan flow control valve untuk
menurunkan volume aliran minyak pada saat pompa mencapai
kecepatan tertentu. Jenis tersebut dikenal dengan rpm sensing type
power steering untuk memperoleh gaya kemudi yang sesuai meskipun
mobil dikemudikan dengan kecepatan tinggi.
Kedua jenis pompa mempunyai relief valve yang dipasang di
dalam flow control valve untuk mengatur atau membatasi tekanan
minyak maksimum. Tekanan maksimum tercapai pada saat roda
kemudi diputar sepenuhnya ke arah kiri atau ke kanan dan power
steering control valve menutup saluran baluk (return port).
Penampang Flow Control Valve
Peralatan Idle Up
Pompa memproduksi tekanan maksimum tekanan minyak bila
roda kemudi diputas sepenuhnya ke kiri atau ke kanan, pada saat itu
pompa memperoleh beban maksimum yang akan mengakibatkan
penurunan rpm idle mesin. Untuk mengatasi masalah ini, sebagian
besar kendaraan dilengkapi dengan peralatan idle up yang
bekerjanuntuk menaikan rpm mesin pada saat pompa memperoleh
beban maksimum. Fungsi idle up ini untuk menaikan rpm atau putaran
idle mesin bila tekanan minyak pada pompa bekerja pada ait control
valve yang dipasang pada body vane pump untuk mengatur aliran
udara.
Cara Kerja Vane Pump
Rotor berputar didalam cam ring yang diikatkan pada rumah roda
gigi pompa (pump housing). Pada rotor terdapat alur, didalam alur
dipasangkan vane plate. Keliling bagian luar rotor berbentuk lingkaran
tetapi permukaan bagian dalam cam ring berbentuk oval dan
membentuk celah antara rotor dengan cam ring. Vane plate menyekat
ruang itu dan membentuk ruang minyak.
Kontruksi Rotor
Vane plate terdorong merapat ke permukaan bagian dalam cam
ring oleh gaya centrifugal dan tekanan minyak pada bagian belakang
vane plate dan membentuk seal sehingga pada saat terjadi kenaikan
tekanan minyak, maka tekanan kebocoran antara cam ring dan vane
plate dapat dicegah.
Pada saat rotor berputar, kapasitas ruang minyak akan membesar
dan mengecil untuk melakukan pemompaan. Dengan kata lain, pada
saat hisap volume ruang minyak akan membesar sehingga minyak dari
reservoir mengalir ke ruang minyak melalui saluran hisap (suction
side).
Langkah Penghisapan
Volume ruang minyak akan mengecil pada sisi pengeluaran
(discharge side) dan bila mencapai nol, maka minyak yang tadi terhisap
masuk ke ruangan melalui saluran hisap dipaksa keluar melalui saluran
pengeluaran. Untuk setiap putaran rotor terjadi dua kali penghisapan
dan pengeluaran minyak. Kemudian cairan dihisap kedalam dan
dikeluarkan dua kali pada tiap putaran rotor.
Langkah Pengeluaran
Cara Kerja Flow Control Valve Dan Control Spool
Volume pengeluaran minyak dari vane pump akan bertambah
sebanding dengan kenaikan rpm mesin. Besarnya gaya steering assist
yang diberikan oleh power torak ke gear housing ditentukan oleh
volume minyak dari pompa. Bila rpm naik, maka volume aliranya
semakin besar dan memberikan bantuan pengemudian(steering assist)
yang lebih besar, akibatnya diperlukan usaha kemudi yang lebih kecil.
Dengan kata lain, usaha pengemudian berubah-ubah sesuai dengan
perubahan rpm ini merupakan suatu kerugian dalam aspek stabilitas
pengemudian.
Oleh karena itu, volume aliran minyak darei pompa perlu
dipertahankan konstan meskipun putaran pompa berubah, inilah fungsi
flow control valve.Pada umumnya bila kenndaraan berjalan dengan
kecepatan tinggi, tahanan ban berkurang dan akibatnya dibutuhkan
usaha pengemudian yang lebih kecil. Dengan demikian, pada beberapa
power steering diberikan power steering assist yang lebih kecil selama
kecepatan tinggi agar didapatkan pengendalian yang nyaman.
Rpm-Sensing Tipe Flow Control Valve
Singkatnya, volume aliran minyak dari pompa ke gear housing
dikurangi selama pengendaraan pada kecepatan tinggi dan tidak ada
bantuan pada power steering.Volume pengeluaran minyak dari pompa
akan bertambah bila kecepatan pompa bertambah tetapi volume aliran
minyak ke gear housing dikurangi, ini berlaku pada rpm sensing tipe
power steering dan mempunyai flow control valve dengan built-in
control spool.
Kecepatan Rendah
(Kecepatan Pompa : 650-1250 rpm)
Kerja Flow Control Valve Saat Kecepatan Rendah
Tekanan pengeluaran pompa P1 dialirkan ke sebelah kanan
flow control valve dan P2 dialirkan ke sebelah kiri setelah melewati
orifice 1 dan 2. Perbedaan tekanan P1 dan P2 akan semakin besar bila
kecepatan rpm mesin ditambah. Bila perbedaan tekanan P1 dan P2
mampu mengalahkan pegas (A) pada flow control valve, maka flow
control valve akan bergerak ke kiri. Ini akan membuka saluran pada
sisio hisap pompa (suction side), sehingga minyak akan kembali ke
sisi hisap pompa. Dengan cara ini, volume aliran ke sisi hisap pompa.
Dengan cara ini, volume aliran minyak ke gear housing diatur 6,6
liter/menit.
Kerja Control Spool Saat Kecepatan Rendah
Kecepatan Sedang
(Kecepatan Pompa : 1250-2500 rpm)
Kerja Flow Control Valve Saat Kecepatan Sedang
Tekanan pengeluaran pompa P1 dialirkan ke sebelah kiri control
spool. Bila pompa berputar diatas 1250 rpm, maka tekanan P1
mengalahkan tegangan pegas (B) dan mendorong control spool ke
kanan sehingga volume minyak yang melalui orifice 2 akan berkurang
dan menyebabkan penurunan tekanan P2. Akibatnya, perbedaan
tekanaan antara P1 dengan P2 akan bertambah. Sebagai akibatnya, flow
control valve bergerak ke kiri sehingga minyak kembali ke sisi hisap
pompa (suction side) dan menurunkan volume aliran minyak yang ke
gear housing. Dengan kata lain, bila control spool bergerak ke kanan,
ujung spool bergerak kearah orifice 2 menurunkan volume minyak yang
mengalir melalui lubang tersebut.
Kerja Control Spool Saat Kecepatan Sedang
Kecepatan Tinggi
(kecepatan Pompa: diatas 2500 rpm)
erja Flow Control Valve Saat Kecepatan Tinggi
Bila kecepatan pompa melampaui 2500 rpm, maka control spool
terdorong sepenuhnya ke kanan menutup rapat orifice2. Pada saat itu,
tekanan P2 ditentukan oleh banyaknya minyak yang mengalir melalui
orifice 1, volume aliran minyak ke gear housing diatur 3,3 liter/menit
pada saat itu.
Kerja Control Spool Saat Kecepatan Tinggi
Relief Valve (Katup Pembebas)
Katup pembebas (relief valve) ditempatkan pada flow control
valve. Bila tekanan P2 melebihi 80Kg/cm2 (bila roda kemudi diputar
sepenuhnya) maka relief valve akan terbuka dan menurunkan tekanan.
Pada saat tekanan P2 turun, control valve terdorong ke kiri dan
mengatur tekanan maksimum.
Reliev Valve
Rumah Roda Gigi (Gear Housing)
Piston didalam silinder tenaga (power cylinder) ditempatkan pada
rack, dan rack bergerak karena adanya tekanan minyak yang dihasilkan
oleh vane pump bekerja pada power piston. Kebocoran tekan minyak
dicegah oleh seal ring pada piston. Ada juga oil seal pada kedua sisi
silinder untuk mencegah piston kebocoran minyak ke bagian luar.
Control valve shaft dihubungkan dengan steering wheel. Jika pada
posisi netral (lurus), control valve juga berada pada posisi netral
sehingga minyak dari vane pump tidah bekerja di kedua ruangan tetapi
terus mengalir kembali ke reservoir tank. Jika steering wheel diputar ke
salah satu arah, control valve merubah saluran sehingga minyak pada
ruangan lainnya dikeluarkan dan mengalir kembali ke reservoir tank.
Rumah Roda Gigi
Pada saat tidak ada minyak atau tekanan minyak, dari torsion bar
berputar sampai titik tertentu, control valve shaft stopper akan langsung
memutar pinion dan menggerakan rack. Dengan kata lain, sama seperti
pada manual steering, momen roda kemudi juga diteruskan ke pinion
melalui control valve shaft.
Rack and Pinion
top related