BAB I

PENDAHULUAN

I.I Latar Belakang Masalah

NO Teori Praktek1 Mahasiswa teknik otomotif elektronik dituntut

mengetahui cara kerja roda , geometri rodaSebagian mahasiswa masih awam terhadap roda , geometri dan

2 Mahasiswa teknik otomotif elektronik dituntut untuk mengerti dan memahami fungsi utama dari velg , jenisnya dan cara pembuatannya .

Sebagian mahasiswa terkadang kurang mengetahui fungsi keseluruhan dari velg , jenis jenis dari velg dan bahan penyusun yang baik bagi velg .

Tesis :

Berdasar pada uraian diatas saya sebagai penulis atau peneliti memilih topik makalah dengan judul ‘Velg dan Roda’ . untuk mempermudah mahasiswa mengerti fungsi serta cara kerja dari cara kerja , pengertian , fungsi dari geometri roda dan velg pada kendaraan dengan lebih mudah dan lebih cepat memenuhi target dari universitas .

Velg Dan Roda 1

I.2 Rumusan Masalah

- Apa itu Geometri roda ?- Apa fungsi dari geometri roda ?- Apa pengaruh geometri roda pada manuver kendaraan ?- Apa fungsi dari Velg ?- Apa bahan penyusun velg dan bagaimana pembuatannya ?

I.3 Rumusan Tujuan

- Mahasiswa dapat mengetahui pengertian dari geometri roda .- Mahasiswa dapat mengetahui apa saja fungsi dan pengaruh geometri roda

terhadap maneuver kendaraan .- Mahasiswa dapat mengetahui fungsi , bahan penyusun dan pembuatan dari

velg kendaraan .

Velg Dan Roda 2

BAB IIGEOMETRI RODA (WHEEL ALIGHMENT)

A.    URAIAN MATERI

Geometri roda (wheel alignment) adalah  sudut-sudut kemiringan roda yang

dibentuk oleh garis sumbu vertikal jika kendaraan dipandang  dari depan, samping

atau atas. Fungsi geometri roda adalah untuk memudahkan pengemudian

kendaraan, menstabilkan pengemudian, menghasilkan daya balik kemudi yang

baik, mengurangi keausan ban. Geometri roda (wheel alignment) terdiri dari :

Camber, Caster, Steering Axis Inclination (Kingpin Inclination), Toe-in dan Toe-

out, Perbedaan sudut belok.

1.      Camber

Camber adalah kemiringan roda  bagian atas kearah dalam/luar terhadap

garis sumbu vertikal jika kendaraan dilihat dari depan. Besar sudut kemiringannya

diukur dalam  derajat. Bila   kemiringan roda bagian atas ke arah luar disebut

camber positif. Pada Camber positif roda-roda terdorong ke dalam sehingga

mencegah roda agar tidak lepas. Bila sudut camber positif terlalu besar

mengakibatkan keausan roda terjadi pada bagian luar roda.Camber positif

menyebabkan pengemudian menjadi ringan

Gambar  5. Camber positif

Velg Dan Roda 3

Bila kemiringan roda bagian atas kearah dalam disebut camber negatif.

Camber negatif membuat kendaraan cenderung lurus dan stabil.  Bila sudut camber

negatif terlalu besar mengakibatkan keausan roda terjadi pada bagian dalam roda.

Camber negatif menyebabkan pengemudian berat.Camber negatif menyebabkan

efek kebebasan bantalan roda bertambah dan dapat memperbesar momen bengkok

spindle.

Gambar 6. Camber Negatif

Bila garis tengah roda sejajar dengan garis sumbu vertikal,maka disebut

camber 0.

Camber 0 dapat mencegah keausan ban yang tidak merata. Camber 0

menyebabkan stabilitas pengemudian berkurang, menyebabkan getaran pada roda

kemudi besar dan tidak stabil.

Velg Dan Roda 4

Gambar 7. Camber 0

Besar sudut camber.

Besar sudut camber umumnya : -1 s.d 3 derajat

Besar sudut camber yang sering dipakai : 0 s.d 1 derajat

Perbedaan sudut camber.

Yang dimaksud perbedaan sudut camber adalah perbedaan sudut camber roda kiri

dan kanan.

Perbedaan sudut camber yang diperbolehkan biasanya sekitar 0,5 derajat ( 30

menit )

2.      Caster

Caster adalah kemiringan steering axis bagian atas kearah depan atau

belakang terhadap garis sumbu vertikal bila dipandang dari samping kendaraan.

Saat jalan lurus caster berfungsi menggerakkan roda tetap stabil dalam posisi

lurus walau roda kemudi dilepas dan pada saat kendaraan membelok ban

menopang pada permukaan jalan dengan baik.

Velg Dan Roda 5

Trail adalah jarak antara dari titik potong garis tengan steering axis dengan

jalan dan titik pusat singgung ban dengan jalan.

Caster positif adalah bila kemiringan steering axis bagian atas ke arah

belakang.

Kendaraan pada umumnya menggunakan caster positif karena menghasilkan

kestabilan kendaraan saat berjalan lurus dan daya balik kemudi setelah membelok.

Bila caster positif terlalu besar maka akan menyebabkan trail makin panjang dan

daya balik kemudi makin besar, akan tetapi kemudi cenderung menjadi lebih berat.

                       Trail

Gambar 8. Caster  Positif

Caster negatif adalah bila kemiringan steering axis bagian atas kearah depan.

Caster negatif membuat kemudi ringan, tetapi kestabilan kendaraan saat berjalan

lurus menjadi berkurang dan kemudi kurang dapat dikendalikan sehingga jarang

digunakan pada kendaraan pada umumnya.

Velg Dan Roda 6

                       Trail

Gambar 9. Caster  Negatif

Caster 0 adalah bila steering axis sejajar dengan garis sumbu vertikal.Pada

caster 0 saat kendaraan jalan lurus,roda tidak cenderung mencari sikap

lurus,sehingga tidak ada kestabilan saat jalan lurus.

Gambar 10. Caster 0

Sudut caster umumnya : 3 – 8 derajat

Perbedaan yang diijinkan antara roda kiri dan kanan : 0,5 derajat ( 30 menit )

3.      Steering Axis Inclination (Kingpin Inclination)

Velg Dan Roda 7

Steering axis adalah garis sumbu tempat roda berputar saat berbelok kekiri

atau kekanan dan bisa digambarkan antara bagian atas dari shock absorber upper

support bearing sampai lower suspension arm ball joint.

Steering axis inclination adalah kemniringan steering axis bagian atas ke

arah dalam bila dipandang dari depan kendaraan.

Offset adalah jarak antara titik potong steering axis dengan jalan dan titik

potong garis tengah ban dengan jalan.

Offset yang lebih kecil akan membuat kemudi menjadi lebih ringan dan

kejutan akibat pengereman dan percepatan berkurang.

Steering axis inclination juga menghasilkan daya balik kemudi dengan cara

memanfaatkan berat kendaraan.

Gambar 11. Steering Axis Inclination

Velg Dan Roda 8

4.      Wheel Angle (Perbedaan sudut belok)

Wheel angle (Perbedaan sudut belok) adalah jarak antara roda kanan dan

roda kiri terhadap titik pusat yang sama kedua roda pada saat membelok.

Bila roda depan kanan dan kiri harus mempunyai sudut belok yang sama

besar, perbedaan sudut beloknya harus sama (r1 = r2). Akan tetapi masing-masing

roda akan berputar mengelilingi titik pusat yang berbeda (O1 dan O2). Akibatnya

kendaraan tidak dapat membelok dengan lembut karena terjadinya side-slip pada

roda-roda.

Titik pusat berbeda pada saat membelok

Untuk mencegah ini, knuckle arm dan tie rod disusun agar pada saat

membelok roda-roda sedikit toe-out. Akibatnya sudut belok roda inner sedikit lebih

besar dari pada sudut belok roda outer dan titik pusat putaran roda kiri dan kanan

berimpit. Akan tetapi sudut beloknya berbeda (r1 > r2). Prinsip ini disebut prinsip

Ackerman.                     

Velg Dan Roda 9

Titik pusat sama pada saat berbelok

Untuk tipe suspensi yang tie rodnya terletak di belakang spindle, knuckle

arm sedikit diserongkan ke arah dalam ( Ø).

Velg Dan Roda 10

5.      Toe Angle (Toe-In dan Toe-Out)

Adalah perbedaan antara jarak bagian depan dan jarak bagian belakang roda

kanan dan  kiri bila kendaraan dilihat dari atas.

Bila bagian depan roda lebih kecil ke arah dalam dari pada bagian belakang

roda (dilihat dari atas), ini disebut toe-in. sebaliknya susunan yang berlawanan

disebut toe-out.

Bila bagian depan roda sama dengan bagian belakang roda,disebut toe-0

                     

     

Velg Dan Roda 11

            Toe-in : A < B

                       Roda bagian depan berada pada posisi saling mendekat

                    

           Toe-out : A > B

  Roda bagian depan berada pada posisi saling menjauh

    

                            Toe-0 : A = B

           Roda kiri dan kanan pada posisi paralel

Velg Dan Roda 12

Bila roda-roda depan memiliki camber positif, maka bagian atas roda miring

mengarah keluar. Hal ini akan menyebabkan roda-roda berusaha menggelinding ke

arah luar pada saat mobil berjalan lurus, dan akan terjadi side-slip. Dan ini akan

mengakibatkan ban menjadi aus.

Untuk itu toe-in digunakan pada roda-roda depan untuk mencegah roda

menggelinding keluar yang disebabkan oleh camber.

Dengan demikian toe-in berfungsi sebagai koreksi camber dan sebagai koreksi

gaya penggerak.

Mobil dengan penggerak roda belakang, penyetelan toe-in umumnya : 0 + 5 mm

Mobil dengan penggerak roda depan, penyetelan toe out umumnya : 0 + 2 mm

B. ANALISA GAYA PADA RODA KENDARAAN PADA BERBAGAI KECEPATAN

a.Analisa Dinamika Gaya Roda Penggerak Pada Sumbu-X (Fx)

Gambar 1.1. Dinamika Roda Penggerak

Roda yang mengalami rolling, stress yang terjadi pada roda bukanlah dalam kondisi steady state, sehingga menimbulkan slip kontak (κ′) dan deformasi (u) yang juga besarnya tidak konstan. Pada model ini, u and κ′ cendrung kecil. Sehinga hubungan antara Fx dan u serta u terhadap κ′ menjadi merupakan fungsi linear:

Velg Dan Roda 13

Data di atas diperoleh berdasarkan pendekatan empris data roda penggerak kendaraan.

Sehingga deformasi (u) dinyatakan menurut persamaan sebagai berikut ini:

Slip κ′ mengikuti σκ dan u, sehingga roda penggerak memiliki damping rate sebesar: |Vx|/σκ.

b.Deformasi Roda Penggerak Pada Sumbu-Z ,Vertikal Load (Fz)

Bila roda penggerak tersebut rigid dan tidak mengalami slip, maka akan mengalami roll dan translasi sebesar Vx = reΩ. Pada kenyataannya, roda penggerak yang rigid memiliki gaya longitudinal Fx ketika mengalami respon slip. Wheel slip velocity Vsx = Vx – reΩ ≠ 0. Dimana, wheel slip κ = –Vsx/|Vx| . Untuk kondisi lock, sliding tire, κ = –1. Untuk perfect rolling, κ = 0.

Roda penggerak juga merupakan roda yang fleksibel. Karena mengalami deformasi, contact pointnya berubah menjadi angular velocity Ω′ roda. Contact point slip κ′ = –V′sx/|Vx|, dimana V′sx = Vx – reΩ′.

Deformasi (u) pada roda penggerak secara langsung, mengukur perbedaan diantara roda penggerak dan contact point slip.

Roda penggerak selalu memiliki gaya longitudinal Fx yang besarnya dipengaruhi oleh:

Gaya vertical (Fz ) Contact slip (κ′)Karakteristik roda penggerak merupakan fungsi spesifik hubungan pada kondisi

steady state: Fx = f(κ′, Fz). Contact slip (κ′) pada saat bergerak tergantung pada besarnya deformasi (u). Gaya longitudinal Fx secara pendekatan merupakan relasi

Velg Dan Roda 14

(1)

(3)

(4)

yang proporsional terhadap gaya vertical, oleh karena Fx diperoleh dari contact friction dan gaya normal Fz. (Hubungannya menjadi nonlinear disebabkan oleh tire deformation dan slip). Relasi Fx terhadap κ′ menjadi lebih kompleks tentunya. Effective rolling radius adalah re. Load normalizes dari tire characteristic sebagai fungsi f(κ′, Fz), dan peak force, slip pada peak force, dan relaxation length fields menentukan peak dan slope dari f(κ′, Fz) kemudian CFx dan σκ.

c. Gaya Lateral (Fy)

Gaya lateral merupakan fungsi dari slip angle (α) dimana radius menjadi berubah, tetapi masih berada pada busur path. Roda penggerak memberikan gaya untuk berbelok. Gaya ini disebut gaya lateral atau side force. Pada skema dikombinasikan gaya lateral pada keempat rodanya dan posisinya terlihat melalui pusat gravity (CG) kendaraan.

Gambar 1.2. Gaya Lateral (Fy)

d. Analisa Dinamika Kendaraan

Dengan karakteristik roda penggerak sebagai fungsi f(κ′, Fz), gaya vertical Fz, dan perubahan u and κ′, dapat ditentukan gaya longitudinal Fx and wheel velocity (Ω). Dari persamaan gerak menentukan wheel angular motion (angular velocity Ω) dan longitudinal motion (wheel center velocity Vx):

Dimana β adalah slope dari tanjakan sepanjang kendaraan tersebut bergerak (positive untuk uphill), dan m serta g masing-masing adalah wheel load mass dan percepatan gravitasi. τdrive adalah driveshaft torque yang diberikan pada pusat roda

Velg Dan Roda 15

(5)

BAB III

VELG

A . PENGERTIAN

Velg atau rim adalah lingkaran luar desain logam yang tepi bagian dalam dari ban sudah terpasang pada kendaraan seperti mobil. Sebagai contoh, pada roda sepeda di tepi lingkaran yang besar menempel pada ujung luar dari jari-jari roda yang memegang ban dan tabung.karakteristiknya diameter (efektif): jarak antara bekel (untuk ban), yang diukur pada bidang rim dan melalui sumbu pusat yang sedang atau akan dipasang, atau yang merupakan bagian integral dengan tepi.

Lebar (efektif): pemisahan jarak antara tepi flensa. Tipe: Tergantung pada jenis kendaraan dan ban. Ada berbagai rim (velg),

serta jumlah komponen rim.

Kendaraan penumpang modern dan ban tubeless biasanya menggunakan one-piece rims dengan "keamanan" pada rim. Fitur keamanan membantu menjaga berpegang pada tepi bawah kondisi buruk dengan memiliki sepasang rasas memperluas keselamatan dari pinggiran menuju kursi ban lain dari luar permukaan berkontur pinggirannya.Kendaraan berat dan beberapa truk mungkin memiliki multi-piece dilepas dan tepi terdiri dari basis yang mount ke roda. Komponen-komponen ini dilepas dari satu sisi untuk pemasangan ban, sementara sisi berlawanan yang melekat pada basis tetap mengarah.

Performa kendaraan: Karena rim adalah tempat ban berada di kemudi dan pinggiran ban mendukung bentuk, dimensi dari pinggiran adalah faktor dalam penanganan karakteristik dari sebuah mobil.

Rim yang terlalu luas dalam kaitannya dengan lebar ban untuk mobil tertentu dapat menghasilkan lebih banyak getaran dan kurang nyaman karena dinding samping ban tidak cukup kelengkungan yang fleksibel mengemudi dengan benar di atas permukaan kasar. Rim besar akan menyebabkan ban untuk mengesek ketika berputar.

Velg Dan Roda 16

B . PROSES PEMBUATAN VELG

 Tipe One-piece Cast Wheels

Ini merupakan tipe velg aluminium yang paling banyak ditemukan dan merupakan proses paling simpel. Casting merupakan proses pencetakan (menggunakan mould bentuk velg sesuai desainnya) melalui penuangan aluminium yang dilelehkan. Semudah itu definisinya, tapi dari hasilnya bisa kita lihat banyak velg legenda telah dihasilkan.

GRAVITY CASTING

Gravity casting merupakan proses casting paling basic, yaitu cuma dengan menuangkan lelehan aluminium ke dalam cetakan dengan memanfaatkan gravitasi bumi untuk memenuhi cetakannya. Jadi kunci utama adalah di desain cetakan yang benar-benar memperhitungkan arah gravitasi sehingga kepadatan bentuk bisa didapat. Keuntungannya jelas: harga produksi lebih murah. Tapi tentu desain seperti ini tidak bisa mengakomodir faktor “weight reduction”, karena kepadatan hasil gravitasi membutuhkan lelehan dalam jumlah banyak, yang otomatis akan menambah berat velg. Kepadatan aluminium juga tidak bisa diatur sedemikian rupa, udara masih mudah ikut tercampur . Makanya biasanya proses model ini akan menambah berat velg jika ingin menambah kekuatannya.Produsen kawakan seperti Enkei sendiri hingga saat ini masih melakukan proses 1-piece casting ini, namun dengan berbagai modifikasi yang dikembangkan.

LOW PRESSURE CASTING

Low pressure casting menggunakan tekanan tambahan untuk menuangkan lelehan aluminium ke dalam cetakan, sehingga proses penuangan lebih cepat dan kondisi aluminium bisa lebih padat daripada gravity casting. Tekanan bisa didapat dari pemutaran cetakan itu sendiri, ada juga yang dibantu beberapa alat. Dengan harga produksi yang tidak jauh dari gravity casting, proses casting tekanan rendah ini sekarang menjadi sangat umum. Beberapa produsen velg juga telah mengembangkan proses ini dengan berbagai alat dan ukuran tekanan tertentu , demi terciptanya velg yang lebih enteng. Tentunya biaya pengembangan proses ini juga akan membuat harga velg nya ikutan naik

Spun-Rim, Flow-Forming atau Rim Rolling Technology

Ini salah satu pengembangan dari  low pressure  casting; dengan menggunakan sebuah mesin khsuus yang memutar casting awal; memanaskan bagian terluar

Velg Dan Roda 17

casting nya; kemudian menggunakan tekanan roller baja sehinggga meenghasilkan bentuk akhir velg. Kombinasi panas, tekanan dan pemutaran itu menghasilkan penampang velg yang kuat — hampir mirip dengan forged, tapi dengan biaya lebih murah. Banyak velg yang menggunakan metode ini berhasil mencapai ‘cita-cita’ light wheel dengan cost yang masuk akal, walau gak murah. BBS telah menggunakan teknologi ini untuk lini F1 dan Indy Cars nya. Contoh tipe aftermarket nya adalah BBS RC.  Enkei juga telah mencoba teknik ini, seperti di Enkei J Speed 3 nya. Bahkan sebenarnya, MAT (The Most Advanced Technology) nya Enkei merupakan pengembangan dari teknologi ini.

Forged

Mesin forging yang computerized, detailnya akurat!

Tanpa lawan, inilah teknologi paling mutakhir dalam pengerjaan velg 1 piece. Forging merupakan proses memampatkan billet aluminium solid dengan penekanan yang ekstrim. Hasilnya, sebuah produk aluminium yang sangat padat, kuat dan bisa sangat ringan. Tapi faktor biaya peralatan, pengembangan dan proses, membuat cara ini tidak banyak yang mampu melakukannya. Maka jadilah ekslusifitas, harga membumbung walaupun demand tetap tinggi.

Apa itu forging? Sederhananya, tahu kan bikin sendok, duit koin, atau malah keris? Ya, sebuah proses metal/logam yang ditempa, bukan dicor (casting). Secara teknik, metal yang ditempa mempunyai penguatan struktur ala ‘work hardening’ yaitu melalui efek penguatan material akibat dislokasi molekul. Maksudnya, struktur urat mikronya dimampatkan agar lebih kuat. Aduh kok rumit ya? Andaikan saja deh, sapu lidi akan lebih kuat dan liat kalau dikumpulkan lalu diikat secara kuat. Kebayang?

Velg Dan Roda 18

Nah, itupun bisa dijabani dua cara; cold forming dan hot forming. Efek penempaan pada benda dingin/tidak panas berakibat rawan getas. Solusinya dengan hot forming, material ditempa dengan pemanasan (tidak sampai pada titik leleh, cukup pada titik bara) sehingga didapat efek percipitation hardening. Serat makin rapat namun dengan grain/bulir molekul yang lebih lembut, tidak tajam berserabut. Hasilnya, makin kuat tanpa beresiko getas, malah in-case bisa jadi sangat liat (ductile).

Velg Dan Roda 19

Lewat alat raksasa ini, material ditempa ribuan ton agar terjadi penguatan material secara internalLantas, seperti apa velg forged? Velg forged mengandalkan metal aluminium alloy yang terdiri campuran aluminium (Al), silikon (Si), besi (Fe), tembaga (Cu), mangan (Mn), magnesium (Mg), krom (Cr), seng (Zn), vanadium(V), titanium (Ti), bismut (Bi), galium (Ga), timbal (Pb) hingga zirkonium (Zr). Nah, komposisi ini dimainkan untuk grade kualitasnya, ada seri 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 dan 8000. Salah satu yang diunggulkan untuk velg forged adalah 6061 yang asalnya dipakai buat tulang pesawat terbang!

Selanjutnya, alloy 6061 ini masuk tahap tempa untuk dibentuk velg secara kasar. Proses ini membutuhkan mesin forging raksasa dengan kekuatan tempa beragam; dari 5.000, 8.000, 10.000 bahkan 15.000 ton. Metodanya beragam, bahkan engineer pabrikan sampai mempatenkan caranya. Toh, umumnya menggunakan closed-dies (cetakan/moulding khusus) secara presisi.

Maka di pasaran kita kenal istilah forging T6, dimana penempaan dijabani pada temperatur 4000 Fahrenheit (2040C). Proses forging pun tidak berlangsung sekali. Dapat bentuk kasar, dilanjutkan pembentukan melalui proses spin forging agar didapat bentuk lebih presisi dengan kekonsentrisan yang tepat. Metoda RM8000 bikinan Rays Wheels asal Jepang, menjabani spin forging hingga 10.000 ton pembebanan yang ditengarai standar JWL+R.

Velg Dan Roda 20

Proses Forging (sumber: AMG Australia)

Semi forging

Secara teori, beberapa pabrikan mengganggap teknologi Semi-Solid Forging (SSF) itu yang paling bagus, karena bisa menggabungkan kelebihan casting, khususnya dalam kemungkinan desain yang kreatif, dan kelebihan forging, khususnya untuk tujuan lightweight dan kekuatan. Tentunya harga juga akan lebih murah daripada forged. Salah satu yang menerapkan ini adalah SSR (Speed Star Racing) di Jepun. Beberapa lini SSF yang terkenal antara lain SSR Type C, SSR Type F, SprintHart CPF.

Secara pembuatan, sebenernya masih dengan mekanisme casting, tapi dengan flow-forming khusus dan beberapa teknik lain, dia mengkompres struktur aluminium menyerupai forging.

Tipe Multi-Piece Wheels

Velg Dan Roda 21

Enkei Sport RCS,salah satu contoh 2 pieces-welded construction. Bagian tengah velg dibuat terpish,kemudian di las ke rim/bibir velg

Velg tipe ini menggunakan 2 atau 3 komponen terpisah yang dirakit menjadi satu wujud velg. Umumnya multi-piece wheels menerapkan lebih dari 1 metode pembuatan. Misalnya, bagian tengah dibuat secara casting atau forged, sedangkan lingkar pinggir velg nya dibuat dengan sistem spun dari aluminium. Komponen terpisah tersebut kemudian dibaut, di-sealant atau dilas (welded) menjadi satu.

Model 3-piece sendiri mulai berkembang pada awal 1970-an untuk racing, dengan pertimbangan untuk mengejar light-weight. Gak heran pada perkembangan selanjutnya model ini jadi banyak diterapkan pada R17 ke atas, dengan tujuan yang sama: demi Ringan!

Velg Dan Roda 22

Kesimpulan :

Roda dan velg adalah satu kesatuan komponen yang bekerja dalam menopang beban kendaraan dan juga sebagai komponen bergerak utama pada kendaraan . spesifikasi jenis dan setting dari geometri kendaraan berpengaruh besar dalam manuver dan pergerakan kendaraan . bahan penyusun velg dan cara pembuatannya pun berpengaruh pada keringanan dan kekuatan velg tersebut . sehingga spesifikasi geometri roda dan pemilihan velg yang benar akan memberikan kemudahan dalam berkendara serta kenyamanan dalam berkendara .

Velg Dan Roda 23