suspensi dan geometri roda · web view2014. 3. 23. · dapat menjelaskan cara perawatan dan...

Suspensi dan Geometri Roda

BAB IITITIK BERAT DAN SUSPENSI

2.1 TUJUAN PEMBELAJARAN

Peserta didik dapat:

1. Dapat mengukur posisi titik berat sebuah kendaraan

2. Dapat menjelaskan sumbu guling dan mengukurnya

3. Dapat menyebutkan dan menjelaskan macam – macam suspensi

4. Dapat menjelaskan cara perawatan dan perbaikan suspensi

2.2 PENDAHULUAN

Posisi titik berat ini memegang peranan penting dalam analisa dinamika

kendaraan, ada beberapa cara untuk mengukur posisi titik berat salah satu cara

yaitu dengan memakai peralatan yang cukup sederhana, yaitu timbangan dan

dongkrak. Posisi titik berat terhadap poros depan ( a ) dan terhadap poros

belakang ( b ) serta tinggi titik berat dari permukaan jalan ( h ).

2.3 Mengukur Posisi Titik Berat Kendaraan

Pengukuran ( a ) dan ( b ) dilakukan dengan menimbang bagian depan dan

bagian belakang kendaraan pada posisi betul-betul horizontal, seperti ditunjukkan

pada gambar 2.1. Jika pada saat menimbang poros depan didapat hasil

penimbangan Wf dan penimbangan poros belakang didapat hasil Wr , maka berat

total kendaraan didapat :

Wt = Wf + Wr = W

Dengan memakai hasil penimbangan tersebut dan menerapkan konsep

statika maka didapat :

a = (a+b )WrWf +Wr

¿¿

b = (a+b )WfWf +Wr

POLITEKNIK NEGERI MALANG_2013 6


diman :

a + b = L ; adalah wheel base yaitu jarak antara poros depan /

belakang kendaraan

Gambar 2.1 : Penimbangan pada poros depan dan belakang

Setelah jarak dari pusat berat terhadap poros depan ( a ) dan jarak pusat berat

terhadap poros belakang ( b ) didapat maka kemudian dapat dicari tinggi titik

pusat berat dari kendaraan.

Untuk mencari tinggi pusat berat kendaraan, pada roda depan atau roda belakang

dapat ditopang dengan timbangan dan roda yang lain didongkrak hingga

membentuk sudut ( θd ) seperti pada gambar 2.2 dibawah ini. Jika dimungkinkan

pada saat mendongkrak kendaraan suspense dikunsi agar bodi kendaraan tidak

menukik ( pitching ) terhadap posisi roda, atau sudut ( θd ) dibuat tidak begitu

besar agar bodi kendaraan tidak menukik.

Gambar 2.2 Penimbangan Roda Depan dan Roda Belakang didongkrak

POLITEKNIK NEGERI MALANG_2013 Page 17


Gambar 2.3 : Grafis Mencari Tinggi Titik Pusat Berat

ΣMg = 0

Wf ( a + b ) Cos θ – W (hr . Sin θ + b . Cos θ ) = 0

Wf ( a + b ) Cos θ – Wb . Cos θ = Whr . Sin θ

hr = Wf (a+b )cosθ−Wb.cosθ

WSin θ

hr = Wf (a+b )−WbWtanθ

h = hr + r

2.4 Gaya Tekan Kendaraan

Gaya Tekan Roda depan kendaraan diukur seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.4 : Mengukur Gaya Tekan Roda Depan Kendaraan



Gambar 2.5 : Variabel dan Gaya Reaksi Pada Saat Roda Depan Menekan

ΣMg = 0

Wf (a + b) Sin θ – W(hr + r ).Sin θ + b.Cos θ – Rf.Cos θ = 0

Wf(a + b) Sin θ = Wb.Cos θ + W (hr + r).Sin θ + Rf.Cos θ

Wf = W (hr+r ) . sinΘ+Wb .cosΘ+Rf .cosΘ

(a+b ) sinΘ

Dimana :

Wf = Gaya tekan roda depan kendaraan ( N )

Rf = Tolling resistance roda depan ( N )

y = Tinggi lintasan (Speed bump) ( m )

W = Berat total kendaraan ( N )

a = Jarak posisi titik berat kendaraan terhadap poros roda depan

b = Jarak posisi berat kendaraan terhadap poros roda belakang

a + b= L = Wheel Base, yaitu jarak antara poros depan dan belakang.

Gambar 2.6 : Variabel dan Gaya Reaksi Pada Saat Roda Belakang Menekan

ΣMg = 0

Wr (a + b) Sin θ – W.a . Cos θ + W (h r + r). Sin θ + Ftr . Cos θ. y – Rr.Cos θ . y =

0



Wr (a + b) Sin θ = W.a. Cos θ – W(hr + r) Sin θ – Ftr. Cos θ. Y + RrCos.Y

Wr = W .a .cosΘ−W (hr+r ) . sinΘ−Ftr .cosΘ.Y +RrCosΘ.Y

(a+b ) sinΘ

Dimana :

Wr = Gaya tekan roda belakang kendaraan ( N )

Rr = Tolling resistance roda belakang ( N )

y = Tinggi lintasan (Speed bump) ( m )

W = Berat total kendaraan ( N )

Ftr = Gaya dorong kendaraan pada roda belakang ( N )

a = Jarak posisi titik berat kendaraan terhadap poros roda depan

b = Jarak posisi berat kendaraan terhadap poros roda belakang

a + b= L = Wheel Base, yaitu jarak antara poros depan dan belakang.

2.5 Sumbu Guling dan Mengukurnya

Pada saat kendaraan berbelok akan terjadi gaya sentrifugal pada pusat

massa bodi kendaraan yang akan mengakibatkan bodi kendaraan berotasi terhadap

satu sumbu memanjang kendaraan. Sumbu memanjang tersebut yang merupakan

pusat rotasi dari bodi kendaraan disebut sebagai sumbu guling bodi kendaraan

atau disingkat sumbu guling.

Jarak antara sumbu guling dengan pusat massa bodi kendaraan disebut lengan

guling. Momen guling untuk bodi kendaraan adalah perkalian gaya sentrifugal

dengan lengan guling, makin besar lengan guling akan semakin besar juga momen

guling yang terjadi.

Tinggi rendahnya letak sumbu guling terhadap permukaan jalan adalah tergantung

pada sistim suspense serta kekakuan dari suspense. letak sumbu guling dari suatu

kendaraan secara sederhana dapat dicari sebagai berikut :

1. Posisikan kendaraan pada landasan horizontal sehingga dijamin semua

roda berada pada level yang sama

2. Berikan garis vertical yang membelok secara simetris bodi kanan dan kiri

dari kendaraan. Garis tersebut harus menempel pada bagian depan dan



belakang kendaraan sehingga ia selalu mengikuti gerakan dari bodi

kendaraan.

3. Pasang kaca atau benda transparent didepan dan dibelakang kendaraan

pada posisi vertical menutupi secara frontal bagian depan dan

belakangkendaraan. Benda ini menempel pada kendaraan horizontal dan

tidak mengikuti gerakan bodi kendaraan.

4. Buat garis vertical yang menempel pada kaca atau benda transparent

tersebut yang posisi garis tersebut parallel dengan garis yang ada pada

bodi kendaraan. Jika dilihat dari belakang atau depan kendaraan maka

garis yang ada pada bodi kendaraan berimpit dengan garis yang berada

benda transparent tersebut.

5. Dorong bagian atas bodi dari samping sampai sedikit terguling dan tidak

sampai ada roda yang terangkat dari landasan. Pada saat itu garis yang ada

pada bodi dan pada benda transparent terlihat tidak berimpit lagi tapi

saling berpotongan. Perpotongan garis tersebut di bagian depan dan

belakang merupakan titik-titik dari sumbu guling di depan dan belakang di

belakang. Jika kedua titik tersebut dihubugkan maka akan didapat sumbu

guling dari kendaraan tersebut.

Gambar 2.7 : Penentuan Sumbu Guling Sprung Mass

Ada beberapa cara lain untuk mencari pusat guling atau sumbu guling dari sprung

mass yaitu dengan percobaan sederhana dan dengan mencari pusat guling



suspense secara grafis. Pusat guling adalah titik dimana kalau gaya lateral

diberikan pada titik itu maka sprung mass tidak berputar atau roll. Berdasar

konsep tersebut maka dengan percobaan sederhana dapat dicari pusat guling

sprung mass sebagai berikut :

1. Dorong kendaraan dengan gaya lateral pada garis vertical diatas roda

depan dan belakang

2. Cari posisi gaya lateral sedemikian agar bodi baik bagian depan atau

belakang tidak terguling. posisi tersebut adalah pusat guling depan dan

belakang.

3. Dengan menghubungkan pusat guling depan dan belakang maka akan

didapat sumbu guling sprung mass.

Letak pusat guling sprung mass tergantung pada sistim suspense, karena itu pusat

guling sprung mass dapat juga dicari berdasarkan pusat putar dari masing-masing

sistim suspense.

Untuk kendaraan yang menggunakan “independent suspension” dengan positip

swing arm, maka pusat guling (roll center) dapat dicari dengan grafis seperti pada

gambar 2.5 dibawah ini.

Gambar 2.8: Posisi Pusat Guling Untuk Positip Swing Arm

Untuk kendaraan yang menggunakan “Negatif Swing Arm Independent

Suspension” posisi pusat guling (roll center) dapat dilihat pada gambar 2.6

dibawah ini.



Gambar 2.9 : Posisi Pusat guling Untuk Negatip Swing Arm Independent

Suspension

Untuk kendaraan yang menggunakan “Parallel Horizontal Link Independent


dibawah ini,

Gambar 2.10: Posisi Pusat guling “Parallel Horizontal Link Independent

Suspension”

Untuk kendaraan yang menggunakan “Inclined Parallel Link Independent


dibawah ini.



Gambar 2.11: Posisi Pusat guling “Inclined Parallel Link Independent

Suspension”

Untuk kendaraan yang menggunakan “Swing Axle Independent Suspension”

posisi pusat guling (roll center) dapat dilihat pada gambar 2.12 dibawah ini.

Gambar 2.12: Posisi Pusat Guling “Swing Axle Independent Suspension”

Untuk kendaraan yang menggunakan “Mac Pherson Strut Independent


dibawah ini.



Gambar 2.13: Posisi Pusat guling “Mac Pherson Strut Independent Suspension”

2.6 SUSPENSI

Suspensi adalah kompnonen kendaraan yang fungsi utamanya adalah

untuk menjamin kenyamanan kepada penumpang jika kendaraan berjalan pada

jalan bergelombang dan juga jika kendaraan pada berbagai jenis permukaan jalan

serta berbagai gerak kendaraan. Untuk menjaga kenyamanan penumpang maka

sistim suspensi harus mampu mengisolasi penumpang dari pengaruh getaran yang

terjadi dari pengaruh eksitasi gelombang jalan. Secara ideal suspensi juga harus

mampu meredam atau mengendalikan gerakan atau getaran serta goyangan dari

bodi yang dapat mengganggu stabilitas arah kendaraan akibat gelombang jalan,

gerakan zigzag dan belokan.

Sistim suspensi umumnya terdiri dari 2 komponen yaitu pegas yang

mengakomodasi getaran, dan peredam kejut yang meredam getaran seperti pada

gambar dibawah ini :



Gambar 2.14: Sistim Suspensi

Sistim suspensi yang mempunyai pegas dan peredam dengan koefisien pegas dan

dan peredam tetap disebut sistem suspensi pasif atau juga disebut suspensi

konvensional, seperti pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.15: Sistim Suspensi Pasif

Sistim suspensi tersebut hanya mampu mengamankan atau mengisolasi

penumpang terhadap getaran yang ditimbulkan oleh gelombang jalan yang

terbatas atau tertentu.Jika gelombang jalan melebihi batasan tersebut baik dari

amplitudo maupun dari panjang gelombang maka sistim suspensi tersebut sudah

tidak mampu lagi menyamankan penumpang.Untuk dapat menjaga kenyamanan

penumpang pada berbagai gelombang jalan maka besaran konstanta pegas atau

konstanta redaman disesuaikan secara otomatis sesuai kebutuhan untuk

mengendalikan getaran.Sistim suspensi yang dapat mengatur besar redaman atau



pegas secara otomatis untuk menjaga kenyamanan penumpang pada berbagai

gelombang jalan disebut sistim suspensi “semi aktif”.Sistim suspensi yang dapat

disamping menjaga kenyamanan penumpang untuk berbagai gelombang jalan dan

juga dapat mengendalikan gerak guling bodi kendaraan kearah berlawanan pada

saat kendaraan belok sehingga stabilitas arah kendaraan juga terjaga baik disebut

“sistim aktif”.Suspensi aktif umumnya dapat mengontrol kekakuan pegas dan

besarnya redaman. Sampai saat ini telah dikembangkan konsep desain dari

suspensi aktif yaitu sistim hidrolik, sistim hydropneumatic, dan sistim suspensi

udara seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.16: Model Sistim Suspensi Udara

2.6.1 SUSPENSI AKSEL RIGIDSifat – sifat :

Gerakan salah satu roda mempengaruhi roda yang lain Konstruksi sederhana, perawatan mudah Gerakan pemegasan sedikilt mempengaruhi geometri roda Memerlukan ruang pemegasan yang besar Titik berat kendaraan tidak dapat rendah (kenyamanan kurang) Massa tak berpegas (aksel, roda) berat (kenyamanan kurang Bodi sedikit miring pada saat belok

Penggunaan : Aksel belakang tanpa/dengan penggerak roda ( kendaraan ringan dan berat ), aksel depan ( kendaraan berat ) tanpa / dengan penggerak

Macam – Macam Suspensi Aksel RigidPOLITEKNIK NEGERI MALANG_2013 Page 27


1. Aksel Canggah

Gambar 2.17: Aksel Canggah

Ujung aksel berbentuk seperti canggah atau garpu yang dihubungkan sumbu king pin dengan spindelPenggunaan : Aksel depan pada kendaraan berat

2. Aksel Kepalan Tinju

Ujung aksel berbentuk seperti kepalan tinju yang dihubungkan sumbu king pin dengan spindel

Penggunaan : Aksel depan pada kendaraan berat

Gambar 2.18: Aksel Kepalan Tinju

3. Aksel Pipa

1) Berpegas Koil



Gambar 2.19: Aksel Pipa Berpegas Koil

Lengan – lengan berfungsi untuk mengantar gerakan roda ( pegas koil tidak dapat

menerima beban horisontal ) arah memanjang dan melintang

Penggunaan : Aksel depan / belakang, dengan / tanpa penggerak roda

2) Berpegas Daun

Gambar 2.20: Aksel Pipa Berpegas Daun

Tidak dibutuhkan lengan – lengan, karena pegas daun dapat meneruskan beban /

gaya memanjang dan melintang

Penggunaan : Aksel depan / belakang, dengan / tanpa penggerak roda

4) Aksel De- Dion



Gambar 2.21: Aksel Pipa De-Dion

Kedua roda dipegang batang / aksel khusus, diferensial diikat pada bodi, perlu

empat penghubung ( joint ) pada aksel roda, tidak ada perubahan geometri roda

saat pemegasan, massa tak terpegas ringan

Penggunaan : Aksel belakang dengan penggerak roda belakang

2.6.2.SUSPENSI INDEPENDEN



Gambar 2.22: Suspensi Independen

Sifat – sifat secara umum :1) Gerakan salah satu roda tidak mempengaruhi roda lain2) Konstruksi agak rumit3) Membutuhkan sedikit tempat4) Jarak roda dan geometri roda berubah saat pemegasan5) Titik berat kendaraan dapat rendah ( nyaman dan aman )6) Pegas dapat dikonstruksi lembut ( pegas tidak membantu mengantar gerakan

roda7) Perawatan lebih sulit

Penggunaan :1) Aksel depan dan belakang ( kendaraan penumpang / sedan )2) Aksel depan saja ( kendaraan menengah dan berat )

1. Suspensi Mac. Pherson

1) Dengan Lengan Melintang dan Batang Penahan

Lengan melintang : Mengantar gerakan roda ( arah melintang ) saat pemegasan

Batang Penahan : Menahan Gaya mamanjang ( rem, penggerak dsb.)

Penggunaan : Aksel depan dengan / tanpa penggerak roda



Gambar 2.23: Suspensi Mac. Pherson Dengan Lengan Melintang dan Batang

Penahan

2) Dengan Lengan Melintang dan Memanjang

Gambar 2.24: Suspensi Mac. PhersonDengan Lengan Melintang dan Memanjang

Lengan memanjang/melintang : mengantar gerakan roda / mengatasi gaya

melintang dan memanjang

Penggunaan : Aksel belakang tanpa penggerak roda

3) Dengan Lengan “ L “



Lengan “ L “ mengantar gerakan roda ( menahan gaya memanjang / melintang

Penggunaan : Aksel depan, dengan / tanpa penggerak roda

Gambar 2.25: Suspensi Mac. PhersonDengan Lengan “ L “

4) Mac Pherson Sistem “ Honda “ ( Suspensi Lengan Melintang )

Gambar 2.26: Suspensi Lengan Melintang

Suspensi ini tergolong “ Suspensi Wish Bone “ atau lengan menlintang yang

dikembangkan dari suspensi Mac Pherson oleh Honda Penggunaan : Aksel

depan dengan penggerak roda

2. Suspensi Wishbone ( Lengan Melintang Dobel )1) Dengan pegas koil



Penggunaan : Aksel depan tanpa penggerak roda

Gambar 2.27: Suspensi WishboneDengan pegas koil

2) Dengan pegas batang torsi

Gambar 2.28: Suspensi Wishbone Dengan Pegas Batang Torsi

Pada suspensi Wishbone, lengan atas dibuat lebih pendek daripada lengan bawah, supaya saat pemegasan :

a) Jarak roda tidak berubah ( keausan ban berkurang )b) Tumpuan roda saat pemegasan ( belok ) baik

2.6.3 SUSPENSI INDEPENDEN DENGAN AKSEL LENGAN TORSI

Pada saat salah satu roda terpegas ( juga pada saat belok ), maka lengan torsi



menerima beban puntir sehingga berfungsi seperti stabilitator.

Penggunaan : Aksel belakang tanpa penggerak roda

Gambar 2.29: Suspensi Independen Dengan Aksel Lengan Torsi

2.6.4 SUSPENSI INDEPENDEN LENGAN MEMANJANG

Gambar 2.30: Suspensi Independen Lengan Memanjang

Lengan memanjang mengantar gerakan roda dan menahan gaya memanjang /



melintangPenggunaan : Aksel belakang tanpa penggerak roda

2.6.5 SUSPENSI INDEPENDEN LENGAN MIRING

Gambar 2.31: Suspensi Independen Lengan Miring

Lengan miring : untuk menahan gaya melintang & memanjang Penggunaan : Aksel belakang dengan penggerak roda

2.7 PEGAS DAN STABILISATORPegas berfungsi untuk menghilangkan getaran karoseri yang ditimbulkan oleh

pukulan jalan pada roda. Selain itu juga menjamin roda tetap menapak pada jalan.

2.7.1 PEGAS DAUN



Gambar 2.32: Nama Nama Bagian Pegas Daun

Sifat – Sifat :a) Konstruksi sederhanab) Dapat meredam getaran sendiri ( gesekan antara daun pegas )c) Berfungsi sebagai lengan penyangga ( tidak memerlukan lengan memanjang

dan melintang )

Penggunaan :Aksel depan / belakang, tanpa / dengan penggerak roda

2.7.2 PEGAS KOILPada saat pemegasan, batang pegas koil menerima beban puntir dan lengkung



Gambar 2.33: Pegas Koil

Sifat – Sifat :a) Langkah pemegasan panjangb) Tidak dapat meredam getaran sendiri c) Tidak dapat menerima gaya horisontal ( perlu lengan – lengan )d) Energi beban yang diabsorsi lebih besar daripada pegas daune) Dapat dibuat pegas lembut

Penggunaan :Pada suspensi independen dan aksel rigrid

2.7.3 PEGAS BATANG TORSI ( PUNTIR )Pada saat pemegasan, pegas menerima beban punter



Gambar 2.34: Pegas Batang Torsi

Sifat – Sifat :a) Memerlukan sedikit tempatb) Energi yang diabsorsi lebih besar daripada pegas lainc) Tidak mempunyai sifat meredam getaran sendiri d) Dapat menyetel tinggi bebas mobile) Langkah pemegasan panjangf) Mahal

Penggunaan :a) Suspensi Independen

2.7.4 PEGAS HIDROPNEUMATIS



Gambar 2.35: Pegas Hidropneumatis

Sifat – sifat :a) Elastisitas tinggib) Saat pemegasan tidak timbul gelembung udara pada olic) Dapat untuk mengatur tinggi bebas kendaraan

Penggunaan :Kendaraan penumpang / sedan

2.8 STABILISATOR :Stabilisator berfungsi untuk mengurangi efek rolling bodi kendaraan dan memperbaiki sifat jalan belok kendaraan



Gambar 2.36: Stabilitator

Cara kerja :Pada saat salah satu roda terpegas ( misal : pada saat kendaraan belok ), maka

bagian melintang stabilisator menerima beban puntir karena gaya pada kedua

sisi memanjang berlawanan arah.

Karena salah satu sisi stabilisator berhubungan langsung dengan bodi, maka

gaya Fa menarik bodi ke bawah gaya Fb mengangkat bodi ke atas, sehingga

kecenderungan “ Rolling “ berkurang

2.9 PEREDAM GETARAN ( SHOC ABSORBER )

Fungsi Peredam Getaran :

Adalah untuk meredam getaran karoseri dan aksel, sehingga jalannya

kendaraan dapat memberikan kenyamanan pada penumpang. Energi gerak

dari bagian yang bergetar dirubah melalui gerakan menjadi panas

a) Tanpa peredam getaran:



Gambar 2.37: Grafik Getaran Untuk Kendaraan Tanpa Peredam Getaran

b) Dengan Peredam Getaran

Gambar 2.38: Grafik Getaran Untuk Kendaraan Dengan Peredam Getaran

Prinsip kerja peredam getaran

Pada saat terjadi pemegasan, peredam getaran menerima beban tekan dan tarik



Gambar 2.39: Peredam Getaran

Langkah Tekan : Langkah Tarik:

Oli berpindah melalui lubang Oli berpindah melalui lubang kecil

besar tahanan oli yg berpindah tahanan oli yang berpindah besar

kecil

Kesimpulan :Peredam getaran pada langkah tarik lebih kuat daripada langkah tekan

Jenis Peredam Getaran:

1) Peredam Getaran Jenis Dua Pipa ( Twin – Tube Type Shock Absorber )

Sifat – Sifat : Pemindahan panas kurang baik Dapat timbul gelombang udara ( kavirasi ) Murah



Penggunaan :Pada kebanyakan mobil sedan dan truk

Gambar 2.40: Peredam Getaran Jenis Dua Pipa

2) Peredam Getaran Jenis Satu Pipa / Tekanan Gas ( Mono Tube Type Shock Absorber )

Gambar 2.41: Peredam Getaran Jenis Satu Pipa / Tekanan Gas

Sifat – sifat : Pemindahan panas baik Tidak timbul kavitasi ( gelembung udara ) Volume oli besar pada ruang kerja Tekanan gas merapat = 120 bar

Penggunaan :



Mobil – mobil penumpang ( taxi )


suspensi dan geometri roda · web view2014. 3. 23. · dapat menjelaskan cara perawatan dan...

Documents