Sistem Kemudi Pada Mobil (Steering System)

Pengertian dan Fungsi Sistem Kemudi

Sistem kemudi adalah salah satu sistem pada mobil yang berfungsi untuk mengatur arah kendaraan dengan cara membelokkan roda depan. Cara kerjanya yaitu apabila roda kemudi (steering wheel) diputar, maka batang kemudi (steering column) akan meneruskan tenaga putarnya ke roda gigi kemudi (steering gear).

Steering gear memperbesar tenaga putar ini sehingga dihasilkan momen puntir yang lebih besar untuk diteruskan ke steering linkage. Steering linkage akan meneruskan gerakan steering gear ke roda-roda depan.

Jenis sistem kemudi pada mobil ada dua, yaitu model Recirculating Ball yang banyak digunakan oleh kendaraan menengah sampai besar, dan model Rack and Pinion yang banyak digunakan oleh kendaraan ringan.

Beberapa syarat yang harus dipenuhi agar sistem kemudi dapat sesuai dengan fungsinya, yaitu :

• Kelincahannya baik
• Usaha pengemudian yang baik
• Recovery (pengembalian) yang halus
• Pemindahan kejutan dari permukaan jalan harus seminimal mungkin

Konstruksi Sistem Kemudi

Konstruksi utama pada sistem kemudi pada umumnya ada 3, yaitu :

1. Steering Column

2. Steering Gear

3. Steering Linkage

1. Steering Column

Steering column atau batang kemudi merupakan tempat posros utama. Steering column terdiri dari main shaft yang meneruskan putaran steering wheel (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 di tempat tersebut dengan sebuah mur. Steering column juga merupakan mekanisme penyerap energi yang menyerap gaya dorong dari pengemudi pada saat terjadi tabrakan.

Steering column dipasang pada body melalui bracket column tipe brakeaway sehingga steering column dapat bergeser turun pada saat terjadi tabrakan. Bagian bawah main shaft dihubungkan pada steering gear melalui flexible joint atau universal joint yang berfungsi untuk memperkecil pengiriman kejutan yang diakibatkan oleh keadaan jalan dari steering gear ke steering wheel.

Berikut cara kerja mekanisme penyerap energi pada steering column

Disamping mekanisme penyerap energi, pada steering column kendaraan tertentu terdapat sistem kontrol kemudi.

• Mekanisme Steering Lock, berfungsi untuk mengunci main shaft.

  

  
  
• Mekanisme Tilt Steering, berfungsi untuk memungkinkan pengemudi menyetel posisi vertikal kemudi.

  

  
  
• Mekanisme Telescopic Steering, berfungsi untuk mengatur panjang main shaft agar diperoleh posisi yang sesuai dan sebagainya.

  

  
  

Ada dua tipe steering column, yaitu :

a. Model Collapsible

Keuntungan :

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

Kerugian :

Main shaft kurang kuat, sehingga hanya digunakan pada mobil penumpang atau mobil berukuran kecil, konstruksinya lebih rumit

b. Model Non-Collapsible

Keuntungan :

Main shaftnya lebih kuat sehingga banyak digunakan pada mobil-mobil besar atau mobil-mobil kecil, konstruksinya sederhana

Kerugian :

Apabila berbenturan dengan keras, kemudinya tidak dapat menyerap goncangan sehingga keselamatan pengemudi relatif kecil.

2. Steering Gear

Steering gear berfungsi untuk mengarahkan pada roda depan dan dalam waktu bersamaan, juga berfungsi sebagai gigi reduksi untuk meningkatkan momen agar kemudi menjadi ringan. Steering gear ada beberapa tipe dan yang banyak digunakan adalah tipe recirculating ball dan tipe rack and pinion.

Berikut ini adalah konstruksi dari steering gear tipe recirculating ball dan tipe rack and pinion.

Berat ringannya kemudi ditentukan oleh besar kecilnya perbandingan steering gear dan umumnya berkisar antara 18-20 : 1. Perbandingan steering gear yang semakin besar akan menyebabkan kemudi semakin ringan akan teetapi jumlah puatarannya semakin banyak, untuk sudut belok yang sama.

Selain untuk mengarahkan roda depan, steering gear juga berfungsi sebagai gigi reduksi untuk meningkatkan momen agar kemudi menjadi ringan. Untuk itu diperlukan perbandingan reduksi yang disebut perbandingan steering gear. Perbandingan yang semakin besar akan menyebabkan kemudi menjadi semakin ringan, tetapi jumlah putarannya akan bertambah banyak, untuk sudut belok yang sama.

Ada beberapa macam bentuk steering gear box, diantaranya :

a. Model Worm and Sector Roller

Pada model ini, Worm gear berkaitan dengan Sector Roller di bagian tengahnya. Gesekannya dapat mengubah sentuhan antara gigi dengan gigi menjadi sentuhan menggelinding.

b. Model Worm and Sector

Pada model ini, Worm gear dan Sector berkaitan secara langsung.

c. Model Screw Pin

Pada model ini, pin yang berbentuk tirus bergerak sepanjang worm gear.

d. Model Screw and Nut

Pada model ini, di bagian bawah main shaft terdapat ulir dan sebuah nut terpasang padanya. Pada nut terdapat bagian yang menonjol dan dipasangkan tuas yang terpasang pada rumahnya.

e. Model Recirculating Ball

Pada model ini, terdapat bola-bola kecil di dalam lubang-lubang nut untuk membentuk hubungan yang menggelinding antara nut dan worm gear. Mempunyai sifat tahan aus dan tahan goncangan yang baik.

f. Model Rack and Pinion

Pada model ini, gerakan putar pinion diubah langsung oleh rack menjadi gerakan mendatar. Model Rack and Pinion mempunyai konstruksi yang sederhana, sudut belok yang tajam dan ringan, tetapi goncangan yang diterima dari permukaan jalan mudah diteruskan ke roda depan.

3. 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.

Beberapa tipe steering linkage, yaitu :

a. Steering Linkage untuk Suspensi Rigid

Steering linkage tipe ini terdiri dari pitman arm, drag link, knuckle arm, tie-rod, dan tie-rod end. Tie rod mempunyai pipa untuk menyetel panjangnya rod.

b. Steering Linkage untuk Suspensi Independen

Pada tipe ini terdapat sepasang tie-rod yang disambungkan dengan relay rod (pada tipe rack and pinion, rack berfungsi sebagai relay rod). Sebuah pipa dipasang diantara tie-rod dan tie-rod end untuk menyetel panjangnya rod.

-Steering Linkage untuk tipe Reirculating Ball

-Steering Linkage untuk tipe Rack and Pinion

4. Steering Wheel

Ada beberapa macam roda kemudi yang ditinjau dari konstruksinya, yaitu :

a. Roda Kemudi Besar

Mempunyai keuntungan yaitu mendapatkan momen yang besar sehingga pada waktu membelokkan kendaraan, akan terasa ringan dan lebih stabil.

b. Roda Kemudi Kecil

Mempunyai keuntungan yaitu tidak memakan tempat dan peka terhadap setiap gerakan yang diberikan pada saat jalan lurus, akan tetapi dibutuhkan tenaga besar untuk membelokkan kendaraan karena mempunyai momen yang kecil.

c. Roda Kemudi Ellips

Mempunyai keuntungan yaitu model ini dapat mengatasi kedua permasalahan diatas, karena merupakan gabungan dari roda kemudi besar dan roda kemudi kecil.

5. Steering Main Shaft

Steering main shaft (poros utama kemudi) berfungsi untuk menghubungkan atau sebagai tempat roda kemudi dengan steering gear.

a. 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.

b. 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 end.

c. Tie-Rod

Ujung tie-rod yang berulir 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.

d. Tie-Rod End (Ball Joint)

Tie-rod end dipasangkan pada tie-rod untuk menghubungkan tie-rod dengan knuckle arm, relay rod dan lain-lain.

e. Knuckle Arm

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

f. 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.

g. 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 geraka relay rod pada tingkat tertentu.

Macam-Macam Sistem Kemudi

Pada dasarnya sistem kemudi dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Sistem Kemudi secara Manual

Sistem kemudi manual dibutuhkan adanya tenaga yang besar untuk mengemudikannya. Akibatnya pengemudi akan cepat lelah apabila mengendarai mobil terutama pada jarak jauh. 

Ada dua tipe yang banyak digunakan yaitu :

a. Jenis Recirculating Ball

Cara kerja :

Pada waktu roda kemudi diputar, 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 maju mundur lengan pitman.

Keuntungan :

• Komponen gigi kemudi relatif besar, dapat digunakan untuk mobil ukuran sedang, mobil besar dan kendaraan komersia
• Keausan relatif kecil dan pemutaran roda kemudi relatif ringan

Kerugian :

• Konstruksinya rumit karena hubungan antara gigi sector dan gigi pinion tidak langsung
• Biaya perbaikan lebih mahal

b. 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 langan nakel pada roda-roda depan sehingga satu roda depan didorong, sedangkan satu roda tertarik hal ini menyebabkan roda-roda berputar pada arah yang sama.

Keuntungan :

• Konstruksinya ringan dan sederhana
• Persinggungan antara gigi pinion dan rack secara langsung
• Pemindahan momen relatif lebih baik, sehingga lebih ringan

Kerugian :

• Bentuk roda gigi kecil, hanya cocok digunakan pada mobil penumpang dengan ukuran kecil atau sedang
• Lebih cepat aus
• Bentuk gigi rack lurus, dapat menyebabkan cepatnya keausan

2. Sistem Kemudi Daya (Power Steering)

Lahirnya sistem kemudi daya (power steering) ini didasari oleh kekurangan yang didapat pada sistem kemudi manual dimana rendahnya kemampuan di dalam pengemudian terutama pada perjalanan yang jauh, dan pada kecepatan rendah sehingga membuat pengemudi cepat lelah. 

Pada umumnya sistem kemudi daya (power steering) dibagi atas dua tipe, yaitu :

a. Hydraulic Power Steering (HPS)

Sistem kemudi ini memiliki sebuah booster hidraulis dibagian tengah mekanisme kemudi agar kemudi menjadi lebih ringan.

b. Electric Power Steering (EPS)

Tujuan pengembangan EPS adalah meningkatkan efisiensi kerja kendaraan dengan melakukan perubahan proses kerja power steering. Perubahan ini mengalihkan sistem hidraulis ke sistem elektrik.