MODIFIKASI SISTEM KEMUDI
MANUAL
MENJADI SISTEM
KEMUDI DENGAN
POWER STEERING
TIPE RACK AND
PINION PADA TOYOTA KIJANG 5K
PROYEK AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Ahli Madya (A.Md)
Oleh :
DHAMAR WAHYUDI I 8609012
PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
DAFTAR ISI 2.1 Sistem Kemudi pada Mobil ……….
2.1.1 Sistem Kemudi Manual………. 2.1.2Power Steering……….. 2.1.3 Prinsip Kerja Power Steering………... BAB 111 PERENCANAAN DAN GAMBAR………...
3.1 Perencanaan Pelaksanaan Proyek Akhir... 3.2 Gambar Komponen Power Steering………. BAB IV PROSES PENGERJAAN DAN PEMBAHASAN………..
4.1 Modifikasi Sistem Kemudi...……….. 4.1.1 Pelepasan SteeringManual... 4.1.2 Pembuatan dudukan dan bracket...
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem Kemudi...………... Gambar 2.2 Sistem kemudi recir cula ting ba ll...……… Gambar 2.3 Sistem kemudi ra ck a nd pinion ...……….. Gambar 2.4 Power Steer ingtipe Ra ck and Pinion... Gambar 2.5 Gea r Housingdan Power cylinder... Gambar 2.6 Konstruksi Control Va lve... Gambar 2.7 Control Va lvedalam posisi netral... Gambar 2.8 Control Va lveposisi belok kanan... Gambar 2.9 Control Va lveposisi belok kiri ..………... Gambar 2.10 Cara kerja contr ol va lvepada putaran rendah ...…………. Gambar 2.11 Cara kerja contr ol spoolpada tekanan rendah …………... Gambar 2.12 Cara kerja contr ol va lvepada putaran sedang ....…………... Gambar 2.13 Cara kerja contr ol spoolpada putaran sedang……….. Gambar 2.14 Cara kerja contr ol va lvepada putaran tinggi ……….. Gambar 2.15 Cara kerja contr ol spoolpada putaran tinggi ...………….. Gambar 2.16 Posisi Lurus ...……….. Gambar 2.17 Posisi Belok... Gambar 3.1 Desain dudukan... Gambar 3.2 Gambar 3 dimensi dudukan cylinder... Gambar 3.3 Desain bra cket...……….. Gambar 3.4 Gambar 3 dimensi bra cket...………. Gambar 3.5 Desain dudukan pompa ………. Gambar 3.6 Gambar 3 dimensi dudukan pompa………...
Gambar 3.7 Desain pulleypompa………....
Gambar 3.8Cha mber…………...………. Gambar 3.9Caster...……… Gambar 3.10Toe-in/out………... Gambar 3.11 Diagram alur pelaksanaan proyek akhir……….... Gambar 3.12 Gambar 3 dimensi Ra ck and pinion………...
Gambar 3.13 Gambar 3 demensi Va ne pump………... Gambar 4.1 Merapikan potongan plat dengan gerinda... Gambar 4.2 Proses pengelasan dudukan... Gambar 4.3 Membuat siku... Gambar 4.4 proses pengelasan dudukan... Gambar 4.5 Proses pengeboran dudukan... Gambar 4.6 proses pembengkokan besi plat... Gambar 4.7 Proses penggerindaan... Gambar 4.8 Proses pemanasan dengan las asetilen... Gambar 4.9 Proses Pemotongan bra cket... Gambar 4.10 Penggerindaan akhir... Gambar 4.11 Lubang dudukan pada As mobil... Gambar 4.12 Dudukan cylinder... Gambar 4.13 Pemasangan bra cket... Gambar 4.14 Posisi jadi cylinder ra ck a nd pinio... Gambar 4.15 Proses pemotongan ma in shaft...
25
Gambar 4.16 Proses pembesaran diameter... 35
Gambar 4.17 Pemasangan sensor pada roda... 36
Gambar 4.18 Hasil penyetelan bagian depan... 37
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Sistem kemudi pada mobil berfungsi untuk mengendalikan atau mengatur arah kendaraan dengan cara membelokkan roda depan. Dalam sistem kemudi manual, gaya yang diperlukan untuk memutar roda depan sepenuhnya berasal dari putaran roda kemudi yang diputar oleh pengemudi. Hal ini akan berpengaruh pada kenyamanan pengemudi dan penumpangnya.
Untuk mengurangi gaya yang diperlukan dalam memutar roda depan, diperlukan suatu sistem bantuan kemudi yang disebut power steering. Power steer ing adalah sebuah sistem yang berfungsi untuk memperingan tenaga yang dibutuhkan untuk memutarkan kemudi terutama pada kecepatan rendah. Power steer ing biasanya digunakan pada kendaraan besar, tetapi sekarang juga digunakan pada mobil-mobil penumpang yang berukuran kecil. Sistem Power steer ing membuat roda kemudi lebih ringan pada saat belok ketika mobil berjalan dengan kecepatan rendah dan memberikan kenyaman pada saat kecepatan tinggi.
Menyadari akan pentingnya peranan sistem kemudi dengan power steer ing maka diambil rumusan masalah “Memodifikasi Sistem Kemudi Manual menjadi Sistem Kemudi dengan P ower Steer ing tipe Ra ck a nd Pinion pada Toyota Kijang.
Batasan masalah Proyek Akhir ini adalah membahas tentang sistem kemudi power steering tipe ra ck and pinion khususnya tentang sistem kerjapower steer ing tipe ra ck a nd pinion.
1.2. Tujuan Proyek Akhir
Tujuan dari pelaksanaan proyek akhir ini adalah :
1. Dapat melakukan modifikasi sistem kemudi manual tipe Recircua ting balldiganti dengan sistem kemudi dengan power steeringtipeRa ck a nd pinion.
1.3. Manfaat Proyek Akhir
Manfaat yang diperoleh dari penyusunan laporan Poyek Akhir ini adalah sebagai berikut:
- Dapat mengubah sistem kemudi manual menjadi sistem kemudi dengan power steeringtipe Ra ck a nd pinion.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Sistem kemudi
Sistem kemudi suatu kendaraan berfungsi untuk mengendalikan arah gerak kendaraan sesuai dengan keinginan pengemudi. Pengendalian arah gerak ini dilakukan oleh pengemudi, dengan jalan memutarkan atau mengubah roda kemudi sesuai dengan arah yang dikehendaki. Prinsip kerjanya, apabila steer ing wheel (roda kemudi) diputar, steer ing column (batang kemudi) akan meneruskan tenaga putarnya ke steering gea r (roda gigi kemudi). Steering gea r memperbesar tenaga putar ini sehingga dihasilkan momen puntir yang lebih besar untuk diteruskan ke steer ing lingka ge. Steering lingka ge akan meneruskan gerakan steering gea r ke roda-roda depan.
.
Gambar 2.1 Sistem Kemudi (Toyota New Step 1, 1995)
2.1.1. Sistem kemudi manual
Pada sistem kemudi manual, gaya yang diperlukan untuk memutar roda depan sepenuhnya berasal dari putaran roda kemudi yang diputar oleh pengemudi. Pada umumnya tipe sistem kemudi dapat dibedakan menjadi :
1. Sistem kemudi recir cula ting ba ll a. Keuntungan
1) Komponen gigi kemudi yang relatif lebih besar, bisa digunakan pada mobil yang berukuran sedang dan mobil penumpang besar.
2) Rangkaian antara gigi menggunakan bantalan peluru yang bergulung, menyebabkan keausan relatif kecil dan pemutaran roda kemudi relatif ringan.
b. Kerugian
1) Hubungan antar gigi sektor dan gigi cacing tidak langsung, melainakan dengan bantuan mur dan peluru, menyebabkan konstruksi menjadi rumit. 2) Konstruksi yang rumit menyebabkan servis pada kemudi memerlukan
perhatian khusus.
Gambar 2.2. Sistem kemudi recir cula ting ba ll (http//.m-edukasi. Net sistem kemudi)
Komponen komponen sistem kemudi recir cula ting ba llmeliputi:
2. Poros utama kemudi berfungsi untuk mengirim gaya putar roda kemudi ke bak roda gigi kemudi
3. Batang kemudi, merupakan tempat poros utama
4. Bak roda gigi kemudi, merubah gerak putar dari roda kemudi menjadi gerak maju mundurnya lengan penghubung, dengan memberikan tambahan gaya. 5. Lengan pitma n, meneruskan gerakan gigi kemudi ke batang penghubung. 6. Batang penghubung menghubungkan tie r odsebalah kanan dan kiri
7. Tie rod berfungsi menghubungkan lengan nakel kemudi dengan batang penghubung.
8. Lengan idler menunjang batang penghubung dan tie rod dalam gerakan maju mundur.
9. Lengan knuckle berfungsi untuk mengendalikan roda – roda depan sesuai dengan gerakan lengan penghubung.
Prinsip kerjanya ketika roda kemudi diputar maka wor m shaft akan berputar. Hal ini menyebabkan sector bergerak bergeser pada wor m shaft. Bergesernya sector membuat sector gear berputar menggerakkan pitma n a rm. Gerak ayunan pitman arm diubah menjadi gerak lurus, belok kanan atau belok kiri pada tie rod
2 Sistem kemudi Ra ck and Pinion
Kemudi jenis ini mempunyai konstruksi sederhana dimana gerakan putar pinion di rubah langsung oleh ra ckmenjadi gerakan mendatar .
a. Keuntungan
1) Konstruksi sederhana dan lebih ringan
Dengan sifat diatas tipe ini relatif efisien tempat karena gea r box yang diperlukan tidak terlalu besar. Ra ck yang digunakan juga digunakan sebagai sambungan langsung terhadap kemudi sehingga rela y rod tidak dibutuhkan.
2) Kontak gigi terjadi secara langsung
Sifat diatas menjadikan tipe ra k a nd pinionlebih responsif. 3) Hambatan geser kecil
Kemudi tipe ini mampu memindahkan momen lebih baik, sehingga putaran kemudi lebih kecil.
Hal ini dikarenakan karena konstruksi dan roda gigi yang tertutup sehingga memudahkan dalam perawatan.
b. Kerugian
1) Bentuk roda gigi relatif kecil, sehingga kemudi jenis ini hanya dapat digunakan pada mobil penumpang ukuran kecil sampai sedang.
2) Persinggungan antara gigi-gigi terjadi secara langsung sehingga keausan relatif lebih cepat terjadi.
Bentuk gigi rak adalah lurus (spur gea r), sehingga dapat menyebabakan cepatnya keausan pada rak.
Gambar 2.3. Sistem kemudi ra ck a nd pinion (http//.m-edukasi. Net sistem kemudi)
Komponen komponen sistem kemudi ra ck a nd pinionmeliputi :
1. Roda kemudi berfungsi untuk mengendalikan arah roda depan melalui lengan penghubung.
2. Poros utama kemudi berfungsi untuk mengirim gaya putar roda kemudi ke steering gea r.
3. Batang kemudi, merupakan tempat poros utama.
4. Poros intermedia te berfungsi menghubungkan poros utama dan poros pinion. 5. Steering gear berfungsi menambah gaya yang dikirim dari roda kemudi dan
komponen utama yang sangat berperan adalah Ra ck da n P inion. Gerakan putar pinion diubah langsung oleh ra ck menjadi gerakan mendatar. Model ra ck and pinion mempunyai konstruksi sederhana, sudut belok yang tajam dan ringan, tetapi goncangan yang diterima dari permukaan jalan mudah diteruskan keroda depan sehinnga kurang bagus dalam menahann getaran.
6. Tie rod berfungsi menghubungkan lengan nakel kemudi dengan batang penghubung.
7. Ra ck boot berfungsi mencegah masuknya kotoran atau debu masuk ke dalam mekanismera ck.
8. Steering knuckle berfungsi untuk mengendalikan roda – roda depan sesuai dengan gerakan lengan penghubung.
Prinsip kerjanya pinion yang dihubungkan dengan poros utama kemudi melalui poros penghantar , berkaitan dengan ra ck. Pada waktu roda kemudi diputar pinion juga ikut berputar. Gerakan ini akan menggerakkan ra ck dari samping ke samping, lalu gerakan ini dilanjutkan melalui tie rod ke steering knuckle pada roda - roda depan. Ini menyebabkan satu roda terdorong dan satu roda tertarik. perubahan gerak putar menjadi gerak translasi terjadi di rumah gigi kemudi.
2.1.2 Power Steering
Power steering adalah sebuah sistem hidrolik yang berfungsi untuk memperingan tenaga yang dibutuhkan untuk memutarkan kemudi terutama pada kecepatan rendah dan menyesuaikannya pada kecepatan menengah serta tinggi. Power steering menggunakan putaran mesin untuk menggerakkan pompa sehingga membangkitkan tekanan fluida. Tekanan fluida ini bekerja menekan piston yang berada didalam power cylinder dan memberikan tambahan atau bantuan pada pinion dan ra ck.
Sistem power steering konstruksinya tidak jauh beda dengan sistem kemudi manual dengan komponen steer ing wheel (roda kemudi), Steering column (batang kemudi) dan steering linkage, hanya ditambah mekanis hidrolis yang bertujuan membantu mendorong piston pada power cylinder. Untuk tipe ra ck a nd pinion ini mempunyai komponen-komponen yang penting yaitu gea r housing, power cylinder, control va lve dan va ne pump.
Gambar 2.4 .P ower Steeringtipe Ra ck and P inion. (Toyota New Step 1, 1995)
2.1.3 Komponen-komponen power steering
1. Gear Housing
Gea r housing pada power steering menggunakan roda gigi tipe ra ck a nd pinion. Dimana steer ing pinion bagian ujung pada poros utama kemudi bersinggungan dengan steering r ack, sehingga pada saat steer ing wheel diputar dan diikuti sha ft pinion akan menggerakkan steering ra ck kekiri atau kekanan. Gerakan steering ra ck diteruskan ra ck end dan tie r od keroda depan kiri dan kanan. Roda gigi ra ck a nd pinion mempunyai keuntungan sebagai berikut :
a. Konstruksinya sederhana, ringan karena gea r box kecil, ra ck end sebagai steer ing linkage.
b. Gigi reduksinya lebih besar maka momen untuk menggerakkan roda lebih ringan.
d. Rakitan steer ing tertutup sehingga tidak memerlukan perawatan.
2. Power cylinder
P ower cylinder adalah tempat piston bekerja dan ditempatkan pada ra ck, ra ck bergerak karena tekanan minyak yang dihasilkan oleh tekanan va ne pump yang bekerja pada power piston. Kebocoran tekanan minyak di cegah oleh seal ring pada piston dan juga oil sealpada kedua sisi silinder untuk mencegah minyak bocor ke bagian luar. Steering wheel dihubungkan dengan steer ing ma in sha ft untuk menggerakkan control va lve.
Pada saat steer ing wheel dalam posisi lurus control va lve pada posisi netral sehingga minyak dari va ne pump tidak bekerja dikedua ruangan tetapi dialirkan ke reservoir tank. Jika steer ing wheel diputar kesalah satu arah, maka contr ol valve merubah saluran fluida sehingga minyak pada ruangan lainnya dikeluarkan dan mengalir ke reservoir ta nk.
Tipe ra ck and pinion yang mengatur perubahan saluran ada dua macam alat, yaitu spool va lve dan rota ry va lve. Pada masing-masing jenis terdapat torsion bar yang terletak diantara contr ol va lve dan pinion.
Bekerjanya contr ol va lve tergantung besarnya puntiran yang diterima torsion ba r. Pada saat tidak ada tekanan minyak, torsion ba r berputar sampai titik tertentu sehingga contr ol shaft stopper langsung memutar pinion dan menggerakan ra ck, seperti pada sistem kemudi manual.
3.Control Valve
Control va lve (rota ry valve) didalam rumah roda gigi (gea r housing) menentukan arah aliran minyak dari pompa. Control va lve sha ft yang menerima momen dari steer ing wheel dengan pinion gea r dihubungkan oleh sebuah pasak dan berputar bersama. Bila tidak ada tekanan minyak dari va ne pump, torsion ba r
akan terpuntir sepenuhnya. Control va lve shaftdengan pinion gear berhubungan pada stopper. Sehingga momen dari contr ol va lve diteruskan langsung ke pinion gea r.
Gambar 2.6. Konstruksi Control Va lve (Toyota New Step 1, 1995)
Cara Kerja Pengaturan Minyak
Pembatasan dalam sirkuit hidrolis dilakukan oleh gerakan putar dari contr ol va lve sha ft dalam kaitan dengan rota r y va lve. Pada saat membelok kekanan tekanan ditutup pada orifice X dan Y dan pada saat berbelok kekiri pembatasan dilakukan pada orificeX’ danY’.
Dengan cara inilah putaran control valve langsung melakukan perubahan saluran untuk mengatur tekanan minyak. Minyak dari va ne pump masuk dari lingkaran luar rota ry va lve dan minyak kembali ke tangki reservoir melalui celah antara torsion ba r dan control va lve sha ft.
a. Posisi Netral
Selama contr ol va lve shaft dan ka tup rota ry (rota ry valve) tidak berputar, maka dalam posisi netral. Posisi ini terjadi saat berjalan lurus tanpa memutar roda kemudi. Minyak yang dialirkan dari pompa kembali ke tangki reservoir melalui lubang D pada ruang D. Ruangan sebelah kiri dan kanan dalam silinder mulai bertekanan, tetapi keduanya tidak ada perbedaan maka tidak terjadi bantuan power steering.
Gambar 2.7.Control Va lvedalam posisi netral (Toyota New Step 1, 1995)
b. Posisi Belok Kanan
Gambar 2.8.Control Va lveposisi belok kanan. (Toyota New Step 1, 1995)
c. Posisi Belok Kiri
Sama halnya dengan membelok ke kanan, kendaraan membelok kekiri torsia n ba r terpuntir dan contr ol sha ft berputar ke kiri. Minyak yang dialirkan dari pompa ditahan oleh orifice X’ dan Y’ dan menutup aliran ke lubang B dan D. Akibatnya minyak mengalir dari lubang C ke Sleeve C dan kemudian ke ruang silinder kiri memberikan bantuan power steering. Pada waktu yang sama, minyak pada silinder kanan mengalir kembali ke reservoir ta nk melalui sleeve C- lubang B- lubang D- ruang D.
4.Va ne Pump
Va ne pump adalah bagian utama dari sistem power steering berfungsi menghasilkan tekanan tinggi dan debit yang besar. Vane pump juga berfungsi untuk mengatur jumlah aliran fluida yang diperlukan sesuai dengan putaran mesin, dilengkapi dengan idle up untuk mencegah kondisi mesin tidak mati pada saat steer ing wheel di putar maksimal. Va ne pumptermasuk jenis pompa rota ry. Pompa rota ry ini digunakan va ne yang berbentuk sliding blide, karena didalam rotornya berbentuk blideyang bekerja karena gaya sentrifugal dan tipe ini banyak digunakan pada power steering. Adapun komponen yang ada dalam va ne pump adalah :
a . Reservoir Tank
Reservoir ta nk berfungsi untuk menampung fluida power steering. Penempatan reservoir dapat disatukan dengan pump body dan dapat terpisah. Tutup tangki dilengkapi dengan stickukur yang berfungsi mengetahui jumlah fluida pada tangki, apabila ketinggian minyak kurang dari tanda yang ditentukan maka ada udara yang masuk pada sistem tersebut, akan mengurangi kerja dari pompa atau kerja pompa menjadi tidak normal.
b.Pump Body
Pump body adalah rumah dari rotor blade dan pompa digerakan oleh puli poros engkol mesin dengan drive blet, dan mengalirkan tekanan fluida ke gea r housing. Volume fluida dari pompa adalah sebanding dengan putaran mesin, banyaknya minyak yang dialirkan kegea r housingakan diatur oleh flow contr ol va lve sehingga bila kelebihan fluida akan dialirkan ke sisi hisap (suction side).
c. Flow Control Valve
relief va lve yang dipasang didalam flow control valveuntuk mengatur tekanan minyak maksimum. Tekanan maksimum tercapai pada saat roda kemudi diputar sepenuhnya kekiri atau kekanan, kemudian control valve menutup rapat saluran balik.
Cara kerja contr ol va lve 1. Selama Kecepatan Rendah
Tekanan pompa P1 dialirkan kesebelah kanan flow control va lve dan P2 dialirkan kesebelah kiri setelah melewati orifice 1 dan 2. Perbedaan tekanan antara P2 dan P1 akan semakin besar bila kecepatan rpm mesin bertmbah. Bila perbedaan tekanan P1 dan P2 mampu mengalahkan tegangan pegas (A) pada flow control valve, maka flow control valve akan bergerak ke kiri. Ini membuka saluran pada sisi hisap pompa (pump suction side), sehingga minyak akan kembali ke sisi hisap pompa. Dengan cara ini, volume aliran minyak ke gea r housing.
Gambar 2.10. Cara kerja contr ol va lvepada putaran rendah (Toyota New Step 1, 1995)
2. Selama Kecepatan Sedang
Tekanan pengeluaran P1 dialirkan ke sebelah control spool. Bila pompa berputar di atas 1250 rpm, maka tekanan P1 mengalahkan tegangan pegas (B) dan mendorong contr ol spool kekanan sehingga volume minyak yang melalui orifice 2 akan berkurang dan menyebabkan penurunan tekanan P2. Akibatnya, perbedaan tekanan antara P1 dan P2 bertambah. Sebagai akibatnya, flow contr ol va lve bergerak kekiri sehingga minyak kembali kesisi hisap pompa dan menurunkan tekanan volume aliran minyak yang ke gea r housing. Dengan kata lain, bila contr ol spool bergerak ke kanan, ujung spool bergerak kearah orifice 2 sehingga mengurangi volume minyak yang mengalir melalui orifice.
Gambar 2.12. Cara kerja contr ol va lvepada putaran sedang (Toyota New Step 1, 1995)
3. Selama Kecepatan Tinggi
Bila kecepatan pompa melebihi 2500 rpm maka contr ol spool terdorong sepenuhnya ke kanan menutup rapat orifice no.2 pada saat in tekanan P2 ditentukan oleh banyaknya minyak yang dialirkan melaui orificeno.1. Volume aliran minyak ke gea r housingdikontrol dengan cara ini.
Gambar 2.14. Cara kerja contr ol va lvepada putaran tinggi. (Toyota New Step 1, 1995)
2.1.3. Prinsip Kerja Power Steering
Prinsip kerja P ower Steering dari sistem kemudi yang menggunakan peralatan hidrolis adalah bekerja untuk meringankan pengemudian, adapun sumber tenaganya dari pompa yang menggunakan putaran mesin.
P ompa pada power steering yang digerakkan mesin bertujuan membangkitkan tekanan fluida. Fluida yang bertekanan, menekan piston dalam power silinder yang membantu tenaga gerak pada pinion dan batang ra ck. Besarnya tenaga bantu yang dihasilkan, tergantung pada tekanan hidrolis yang bekerja pada piston. Oleh karena itu diperlukan tenaga pengemudian yang besar, maka tekanan harus ditingkatkan. Tekanan fluida ini diatur oleh katup pengontrol (contr ol va lve) yang dihubungkan dengan steering ma in sha ft. Katup pengontrol menurut cara kerjanya dibedakan menjadi dua, yaitu :
a. Posisi Netral (Lurus)
Minyak dari pompa dialirkan ke katup pengontrol (contr ol va lave). Bila katup pengontrol berada pada posisi netral, semua minyak akan mengalir melalui katup pengontrol keseluruh relief port dan kembali ke pompa. Pada saat ini tidak terbentuk tekanan dan tekanan pada kedua sisi torak sama, torak tidak akan bergerak kemanapun.
Gambar 2.16. Posisi lurus
b. Pada Saat Membelok
Pada saat poros utama kemudi (steer ing ma in shaft) diputar kesalah satu arah, maka katup pengontrol juga akan bergerak menutup kesalah satu saluran minyak. Saluran yang lain akan terbuka danterjadi perubahan volume aliran minyak dan akhirnya terbentuk tekanan. Pada kedua sisi torak akan bergerak ke sisi yang bertekanan lebih rendah sehingga minyak yang berada dalam ruangan tersebut dialirkan ke pompa melalui katup pengontrol.
BAB III
PERENCANAAN DAN GAMBAR
3.1 Perencanaan Pelaksanaan Proyek Akhir
Sebelum melaksanakan proyek akhir, perencanaan pelaksanaan merupakan hal yang sangat penting guna kelancaran proses pengerjaan proyek akhir tersebut. Oleh karena itu sebelum memulai proyek akhir dibuat perencanaan pengerjaan modifikasi sistem kemudi dengan power steering sebagai berikut :
3.1.1 Penentuan tipe sistem kemudi dengan power steer ing
Pada modifikasi sistem kemudi ini memilih tipe kemudi rack and pinion. Penentuan didasarkan pada :
1. Mobil Toyota Kijang generasi selanjutnya memakai sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion, contohnya: Toyota Kijang Grand Extra.
2. Steering linkage tipe ra ck a nd pinion lebih sederhana dibandingkan dengan tipe recir cula ting ba ll.
3. Komponen power steering lebih mudah didapatkan dan harganya lebih murah dibandingan dengan tipe recir cula ting ba ll.
3.1.2 Pembuatan Desain dan Penempatan Sistem kemudi dengan power steering 1. Membuat dudukan cylinder
Pembuatan dudukan cylinder mengguna ka n plat dengan ketebalan 1 mm. Dudukan akan ditempatkan pada As mobil. Sebelum proses pembuatan dilakukan pembuatan desain dudukan untuk cylinder power steering. Berikut adalah desain dari dudukan dari cylinder power steering :
Gambar 3.2 Gambar 3 dimensi dudukan cylinder
2. Membuat Bra cket
Pembuatan bra cket untuk memegang cylinder power steering menggunakan plat dengan ketebalan 0,5 mm. Desain dari bracket adalah sebagai berikut :
Gambar 3.4 Gambar 3 dimensi bracket
3. Membuat dudukan pompa
Pembuatan dudukan pompa menggunakan plat dengan ketebalan 0,6 mm dan 1 mm. Pompa akan ditempatkan disamping mesin sebelah kanan atas. Daya pompa akan didapat langsung dari putaran mesin mobil. Dengan cara menggabungkan sabuk penggerak antara output mesin, kompressor ac dan pompa power steer ing.
Berikut adalah desain dari dudukan pompa power steering :
Gambar 3.6 Gambar 3 dimensi dudukan pompa
Gambar 3.7 Desain pulley pompa
3.1.3. Pelepasan Komponen sistem kemudi manual tipe Recircula ting ba ll
Komponen-komponen yang dilepas adalah steer ing linka ge dan steer ing gea r, sedangkan untuk ma in sha ft masih dapat dipakai hanya memerlukan sedikit pengurangan panjang dari ma in shaft.
3.1.4. Pelepasan Mesin Mobil
Pelepasan mesin mobil dilakukan supaya dalam proses pemasangan komponen power steeringdapat lebih mudah dan cepat.
3.1.5. Pemasangan dan modifikasi komponen sistem kemudi dengan power steer ing
Pengecekan komponen cylinder,ra ck,tie r oddan pompa power steering
Kompressor A/C
Vane Pump
Output Mesin
Modifikasi dan pemasangan komponen a. Pemasangancylinder
Cylinder power steeringakan ditempatkan pada As mobil. b. ModifikasiRa cksebelah kanan dan kiri
Ra ckdilakukan modifikasi dengan cara mengurangi panjang darira ck menggunakan gergaji tangan kemudian dilakukan penambahan ulir pada ra ckdengan menggunakan mesin bubut.
c. Pemasangan pompa power steering
Penempatan pompa power steeringdisebelah kanan atas mesin mobil. d. Pemasangan pipa-pipa/selang power steering
3.1.6. Finishing pengerjaan pemasangan komponen sistem power steering Pengecatan dudukan pompa dan cylinder power steering.
3.1.7. Penyetelan geometri roda (Spooring) 1. Penyetelan cha mberdan ca ster
Cha mber Adalah sudut kemiringan roda pada bagian atasnya bila dilihat dari depan. Sedangkan ca ster adalah sudut antara kingpin dengan garis vertikal yang dilihat dari samping kendaraan. Besar sudut penyetelan cha mberdan ca sterantara 1-3o.
2. Penyetelan toe-in/out
Toe-in/out Adalah selisih antara proyeksi pertengahan lebar ban antara bagian depan dengan bagian belakang. Besar sudut penyetelan toe-in antara 2-5 mm.
Gambar 3.10 Toe-in/out
3.1.8. Uji P erforma nce 1. Test drive
Test drive dilakukan untuk mengetahuia apakah ada komponen yang tidak berfungsi dengan baik dan apakah ada kebocoran pada komponen.
2. Uji kekuatan bra cket/dudukan cylinderdan pompa power steering
Uji kekuatan dilakukan dengan cara memutar roda kemudi ke kanan dan kekiri untuk mengetahui apakah bra cket bergerak mengikuti arah belokan roda kemudi atau tidak.
Untuk lebih memperjelas perencanaan proyek akhir tersebut maka dibuat suatu bagan perencanaan proyek akhir sebagai berikut :
Gambar 3.11. Diagram alir pelaksanaan proyek akhir
3.2 Gambar Komponen Power Steering Tipe Rack and Pinion 1. Ra ck and P inion
Gambar 3.12 Gambar 3 dimensi Rack and pinion
2. Va ne P ump
BAB IV
PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Modifikasi Sistem Kemudi
Setelah melakukan pemilihan tipe sistem kemudi dengan power steering yang tepat yaitu, tipe Ra ck a nd pinion, langkah selanjutnya adalah masuk tahap perencanaan kerja. Penggantian atau modifikasi sistem kemudi dengan power steer ing di bagi menjadi beberapa tahap. Tahap-tahap modifikasi adalah sebagai berikut :
4.1.1. Pelepasan Steering Manual
Sebelum melakukan modifikasi perlu dilakukan pelepasan atau pembongkaran komponen-komponen sistem kemudi manual. Langkah-langkah pelepasan sebagai berikut :
1. Membebaskan tekanan pada kedua roda depan dengan cara mengangkat mobil menggunakan dongkrak hidrolik, sebelumnya mengendorkan ke empat baut yang mengikat roda depan.
2. Menahan beban mobil dengan menggunakan ja ck sta nd yang lebih stabil dibandingkan dongkrak hidrolik.
3. Melepaskan kedua roda depan, melepaskan tie roddari knuckle, dan melepas steer ing linkagedari chassis mobil.
4. Melepaskan mesin dari mobil untuk memudahkan pemasangan sistem kemudi dengan power steering
4.1.2. Pembuatan dudukan dan bra cket a. Pembuatan dudukancylinder
1. Membeli plat dengan ukuran panjang 150 mm dan lebar 30 mm dengan ketebalan 0,8 mm sebanyak 2 buah
2. Membeli plat dengan ukuran panjang 60 mm dan lebar 30 mm dengan ketebalan 0,8 mm sebanyak 6 buah
Gambar 4.1. Merapikan potongan plat dengan gerinda
4. Proses pembuatan dudukan untuk cylinder power steering :
- Melakukan pengelasan utuk membuat pegangan pada As mobil.
Gambar 4.2. Proses pengelasan dudukan
Gambar 4.3. Membuat siku
- Setelah itu melakukan pengelasan supaya menjadi satu bentuk dudukan utuh.
Gambar 4.4. proses pengelasan dudukan
Gambar 4.5. Proses pengeboran dudukan
5. Membuat dudukan sebelah kiri dengan proses pembuatan yang sama. 6. Mengecet dudukan cylinder dengan menggunakan kuas
b. Pembuatan dudukan pompa power steering 1. Membeli plat dengan dimensi sebagai berikut :
- Persegi panjang dengan panjang 184 mm dan lebar 71 mm, tebal 0,6 mm - Persegi panjang dengan panjang 84 mm dan lebar 50 mm, tebal 0,6 mm - Persegi panjang dengan panjang 140 mm dan lebar 70 mm, tebal 0,6 mm - Jajar genjang dengan panjang alas 71 mm dan panjang atas 101 mm,
tebal 0,6 sebanyak 2 buah
2. Merapikan bekas potongan brader pada plat dengan mengguanakan gerinda tangan.
3. Melakukan pengelasan untuk membuat bentuk dudukan dengan las listrik 4. Melakukan pengeboran pada plat untuk pengangan baut.
5. Mengecat dudukan pompa power steer ing
c. Pembuatan bra cketuntuk memegang cylinder
1. Membuat bra cketdengan plat yang mempunyai dimensi dengan ketebalan 0,5 mm.
3. Untuk mendapatkan bentuk bracket yang di inginkan dapat menggunakan pipa besi dengan diameter 53 mm.
4. Proses pembentukan bracket :
- Memanaskan plat dengan menggunakan las asetilen supaya dapat dibengkokkan pada pipa besi
Gambar 4.6. proses pembengkokan besi plat
- Melakukan proses pengerindaan pada plat untuk membersikan cat-cat yang menempel.
Gambar 4.7. Proses penggerindaan
Gambar 4.8. Proses pemanasan dengan las asetilen
- Memotong plat dengan menggunakan gergaji mesin.
Gambar 4.9. Proses Pemotongan bracket
- Merapikan bekas potongan gergaji mesin dengan menggunakan gerinda.
- Membuat lubang untuk baut pada ujung atas dan bawah dari bracket. 5. Membuat bracket 1 buah lagi untuk sebelah kiri dengan proses pembuatan
yang sama.
6. Melakukan proses pengecatan pada bra cket
4.1.3. Pemasangancylinderpada chassis mobil
1. Melakukan modifikasi pada ra ck sebelah kanan dan kiri dikarenakan ra ck kepanjangan. Modifikasi dilakukan dengan cara mlakukan pembubutan dan pembuatan ulir baru pada ra ck
2. Membuat tempat pegangan baut pada As belg dengan cara mengebor As belg pada tempat yang di inginkan.
Gambar 4.11 Lubang dudukan pada As mobil
Gambar 4.12. Dudukan cylinder
4. Memasang cylinder pada dudukan yang sudah dipasang pada As dan mengunci dengan bra cketyang sudah dibuat.
Gambar 4.13. Pemasangan bracket
Gambar 4.14. Posisi jadi cylinder rack and pinion
6. Proses terakhir adalah memasang tie r odpada knuckle
4.1.4. Modifikasi ma in shaft
Modifikasi ma in sha ft dilakukan karena main shaft terlalu panjang saat dilakukan pemasangan. Alat yang digunakan antara lain, gergaji tangan, mesin bot duduk, kikir bulat.
Berikut adalah proses modifikasi ma in shaft:
1. Melakukan pemotongan panjang main shaft pada bagian ujung ma in sha ft yang bertemu dengan steering coulomn.
2. Kemudian melakukan pengeboran dengan mata bor 17 pada bagian pengunci supaya shaft yang tadi dipotong dapat masuk.
3. Mengganti mata bor 17 dengan mata bor 16 dikarenakan mata bor 17 tidak ada. Sehingga diperlukan proses pembesaran diameter menggunakan kikir bulat untuk mencapai diameter yang di inginkan.
Gambar 4.16. Proses pembesaran diameter
4. Melakukan proses pengelasan untuk menyatukan kedua bagian yang terpotong dengan menggunakan las listrik.
5. Melakukan pemasangan main shaft pada steering coulomn dan pada rack and pinion.
4.1.5. Pemasangan pompa power steeringdan belt
1. Melakukan pemasangan dudukan pompa setelah mesin kembali dinaikkan. 2. Kemudian memasang pompa pada dudukan yang sudah disediakan.
3. Memasang belt yang menghubungkan output mesin, kompresor ac, dan pompa power steering.
4.1.6. Pemasangan selang-selang power steering
1. Memasang selang bertekanan tinggi dari pompa menuju ke inta ke atau saluran masuk va lve
2. Memasang selang bertekanan rendah/selang pengembali dari saluran keluar atau output va lvemenuju ke reservoiratau tangki penampung minyak
4.1.7. Uji peforma sistem kemudi dengan power steering dan spoor ingroda 1. Menghidupkan mesin sehingga dapat diketahui apakah pompa power steering
bekerja dengan baik atau tidak, apakah ada kebocoran apa tidak.
2. Melakukan spooring pada kendaraan untuk menyetel toe-in dan toe-out, cha mberdan ca ster
Penyetelan toe-in dan toe-out dapat dilakukan dengan cara manual, yaitu dengan menggunakan tali/kenur yang ditarik dari roda belakang hingga roda depan. Tetapi untuk penyetelan cha mber dan ca ster harus menggunakan alat khusus. Berikut ini proses dari spoor ingroda :
- Memasang sensor-sensor pada ke empat roda mobil
Gambar 4.17. Pemasangan sensor pada roda
Gambar 4.18. Hasil penyetelan bagian depan
- Selanjutnya menyetel cha mber dan ca ster. Hasil dari pengukuran dan penyetelan cha mber dan ca ster.
Gambar 4.19. hasil penyetelan chamber dan caster
4.2. Gangguan pada Sistem Power Steering dan Cara Perbaikannya
mempengaruhi kemampuan sistem kemudi dan kenyamanan kendaraan. Pemeriksaan setiap komponen dilakukan sesuai dengan prosedur dan didasarkan pada gejala-gejala yang ditimbulkan pada saat sistem berjalan.
4.2.1. Trouble shootingdan perbaikan
Pemeriksaan dilakukan sesuai dengan prosedur yang tepat dan benar. Dimulai dari gejala yang ringan sampai yang berat agar efisien waktu. Berikut ini adalah gejala-gejala yang timbul saat sistem berjalan dan perbaikannya.
1. Kemudi berat
Gerakan kemudi yang berat dapat disebabkan oleh power steering unit atau tahanan power steeringyang terlalu besar.
Berikut adalah penyebab-penyebab kemudi berat dan perbaikannya : a. Tekanan ban rendah
Dengan memeriksa apakah bocor dan menanmbah tekanan ban hingga mencapai tekanan 4,2 kg/cm2
b. Power steering beltlonggar
Dengan memeriksa beltdan menyetel beltdengan tekanan 10 kg. Menganti beltapabila beltsudah retak atau rusak.
Penyetelan kelonggaran harus memenuhi standar kelonggaran. Untuk belt lama toleransi kelonggaran 5-6 mm, dan utuk beltyang baru 6-8 mm. c. Pelumasan kurang
Memeriksa level minyak pelumas dan menambahkan minyak pelumas sampai level maksimum.
d. Tuas kemudi rusak
Memeriksa kerusakan pada tuas kemudi dan mengganti dengan yang baru. e. Kesalahan penyetelan sikap roda (toe-in/toe-outdan cha mber/ca ster)
Memeriksa sikap roda dan menyetel sikap roda. Penyetelan toe-indan toe-out bisa dilakukan manual dengan menggunakan kenur atau tali dan menarik garis lurus dari roda belakang hingga roda depan.
2. Gerak bebas roda kemudi terlalu besar saat dikemudikan.
dan akan mengakibatkan getaran dan keausan pada komponen khususnya ban sehingga sistem kemudi tidak normal.
Berikut adalah penyebab-penyebabnya :
a. Banyak ruang main (gerak bebas) dalam steer ing coulomn Memeriksa steer ing coulomndan memperbaiki.
b. Bantalan roda depan aus
Memeriksa secara visual bantalan roda depan, apabila sudah rusak bantalan harus diganti.
c. Ba ll joint dan kingpinaus
Memeriksa kedua komponen itu dan mengganti dengan yang baru. d. Ma in sha ftdan jointlonggar/aus
Memeriksa komponen tersebut dan memperbaikinya. e. Linka gelonggar
Memeriksa dan memperbaikinya. f. Gea r housing longgar
Memeriksa dan mengencangkan nya.
Gerak bebas kemudi bisa juga disebabkan oleh beberapa hal berikut : - Mur roda kurang kencang
- Keausan pada steering gear atau penyetelan kurang kencang - Linka ge joint aus
- Pemasangan linka ge bra cketlonggar - Bantalan roda longgar
- Ma in sha ftmasih longgar - Melayang (wandering)
Wa ndering adalah kecenderungan posisi kendaraan tidak mengarah keposisi pengemudian.
3. Masalah wandering
Berikut adalah penyebab dari wandering/melayang : a. Tekanan ban tidak tepat
Memeriksa tekanan pada ban dan menempatkan tekanan ban +/- 4,2 kg/cm2.
Memeriksa ma in shaft, joint, dan gea r housing. Mengencangkan bila perlu mengganti dengan yang baru.
c. Bear ingroda kocak atau longgar
Mengganti bea ringroda dengan yang baru. d. Ba ll joint dan kingpinaus
Memeriksa kedua komponen tersebut dan menggati dengan yang baru. e. Suspensi a rm rusak
Memeriksa suspensi a rmdan mengganti dengan yang baru. f. Penyetelan front wheel a ligmenttidak tepat
Menyetel kembali front wheel a ligment. g. Shock a bsorber lemah
Memeriksa komponen dan memperbaiki bila perlu diganti dengan yang baru.
h. Suspensi springlemah
Mengganti komponen dengan yang baru.
4. Kendaraan membelok ke satu sisi selama pengemudian normal
Kendaraan cenderung membelok kesalah satu sisi selama pengemudian lurus, hal ini disebabkan adanya tahanan gelinding (rolling resistence) yang berbeda antara roda kanan dan roda kiri.
Berikut adalah penyebab dari masalah di atas : a. Ke ausan pada roda tidak merata
Mengganti roda dengan yang baru atau dengan cara menyirkulasi roda. b. Penyetelan rem antara kiri dengan kanan tidak sama
Memeriksa rem kiri dan kanan kemudian menyetel kembali agar sama. c. Penyetelan bantalan roda salah atau aus
Memeriksa bantalan roda dan menyetel kembali atau menggani dengan bantalan yang baru.
d. Pegas depan lemah atau patah
Memeriksa dan menggati pegas dengan yang baru. e. Pegas peredam kejut tidak berfungsi
Disamping itu juga kendaraan akan menarik kesatu sisi bila :
- Diameter roda tidak sama, karena akan menyebabkan putaran roda tidak sama.
- Tekanan antara roda kiri dan kanan tidak sama, karena akan menyebabkan gaya putarnya tidak sama.
- Penyetelan toe-indan toe-out belum bagus atau tidak sama. 5. Roda kemudi shimmy
Shimmy adalah roda kemudi berayun disebabkan roda depan tidak bala nce. Shimmysering disebabkan oleh ca ster yang terlalu besar, toe-indan toe-out yang terlalu besar dan cha mber yang terlalu besar atau cha mber antara roda kanan dan kiri tidak sama.
Berikut adalah penyebab-penyebab lain apabila roda kemudi shimmy: a. Ke ausan roda tidak rata
Mengganti roda dengan yang baru atau dengan cara menyirkulasi roda b. Tekanan ban tidak tepat
Memeriksa tekanan pada ban dan menempatkan tekanan ban +/- 4,2 kg/cm2.
c. Roda tidak bala nce
Memeriksa bala nceroda dan memperbaiki hingga bala nce. d. Gerak bebas roda berlebihan
Memeriksa gerak bebas roda dan menyetel gerak bebas kurang dari 30 mm.
e. Bear ingroda aus
Memeriksa bearing roda dan mengganti dengan yang baru. f. Ba ll joint dan kingpin longgar
Memeriksa kedua komponen tersebut dan mengganti dengan yang baru. g. Suspensi springlemah
Mengganti suspensi spring dengan yang baru. h. Shock a bsorber tidak berfungsi
Mengganti komponen dengan yang baru. i. Suspensi a rmlemah
4.2.2. Perawatan power steeringtipe Ra ck and pinion
Supaya power steeringtidak mengalami kerusakan, maka perlu dilakukan perawatan terhadap komponen-komponennya.
1. Ra ck and pinion
Berikut adalah macam-macam perawatan pada rack and pinion :
- Kurangi membelokkan steer sampai patah atau mentok terlalu lama supaya sea l-sea l yang terdapat di dalam silinder tidak bocor.
- Sebaiknya mobil berjalan atau bergerak terlebih dahulu sebelum membelokkan kemudi/kendaraan.
- Setiap mencuci kendaraan, karet pelindung kanan dan kiri diperiksa apakah robek atau terjadi kerusakan.
2. Pompa power steering
- Memakai minyak power steering original jenis power steering.
- Memeriksa minyak power steering di tempat reservoir. Apabila berkurang berarti terdapat kebocoran.
BAB V KESIMPULAN
1. Sistem kemudi manual tipe Recircula ting ba llpada Toyota Kijang 5K dapat diganti sistem kemudi dengan power steering tipe Ra ck a nd pinion.
