44
SISTEM KEMUDI DENGAN POWER STEERING TIPE RACK AND PINION PADA TOYOTA KIJANG SUPER SERI KF 50 PROYEK AKHIR Diajukan dalam rangka menyelesaikan program studi Diploma Tiga Untuk memperoleh gelar Ahli Madya Disusun Oleh : Nama : KRISTYANTO NIM : 5250302512 Program Studi : Teknik Mesin D-3 Jurusan : Teknik Mesin FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2006

Sistem_kemudi_001

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Sistem_kemudi_001

SISTEM KEMUDI DENGAN POWER

STEERING TIPE RACK AND PINION PADA

TOYOTA KIJANG SUPER SERI KF 50

PROYEK AKHIR

Diajukan dalam rangka menyelesaikan program studi Diploma Tiga

Untuk memperoleh gelar Ahli Madya

Disusun Oleh :

Nama : KRISTYANTO

NIM : 5250302512

Program Studi : Teknik Mesin D-3

Jurusan : Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2006

Page 2: Sistem_kemudi_001

ii

ii

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan Proyek Akhir ini telah dipertahankan dihadapan sidang penguji Proyek

Akhir Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Pada hari :………………..

Tanggal :………………..

Pembimbing: Drs. Boenasir, M.Pd NIP. 130529946

Penguji I Penguji II Drs. Boenasir, M.Pd Drs. Sunyoto, M.Si. NIP. 130529946 NIP. Ketua Jurusan Teknik Mesin Ketua Prodi D-3 Teknik Mesin Drs. Pramono, M.Pd Drs. Wirawan Sumbodo, M.T NIP. 131474226 NIP. 131876223

Mengetahui, Dekan

Prof. Dr. Soesanto NIP. 13075753

Page 3: Sistem_kemudi_001

iii

iii

ABSTRAK

KRISTYANTO, 2006. Sistem Kemudi dengan Power Steering Tipe Rack And Pinion pada Toyota Kijang Super seri KF 50. Teknik Mesin D-3. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang.

Proyek Akhir ini bertujuan untuk mengkaji kontruksi, cara kerja dan

gangguan-gangguan serta cara mengatasi gangguan dan kerusakan yang terjadi pada sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion. Kerja power steering adalah dengan cara membantu memperingan beloknya roda depan dengan sistem hidrolis. Sistem power steering kerjanya mengandalkan tekanan fluida, sehingga momen yang didapat besar. Sistem power steering ini mempunyai beberapa komponen utama yang yang terdiri dari tangki reservoir, vane pump, gear book, power piston, steering gear, pipa-pipa fluida dan selang-selang fleksibel. Power steering ada dua macam yang dipakai pada kendaraan-kendaran berat maupun komersil yaitu Power steering Tipe Reculating ball dan Power steering Tipe Rack and pinion.

Berdasarkan dari Proyek Akhir yang dibuat dalam pembuatan media pembelajaran sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion, maka penulis mengambil judul “SISTEM KEMUDI DENGAN POWER STEERING TIPE RACK AND PINION PADA TOYOTA KIJANG SUPER SERI KF 50”

Kesimpulan yang didapat dari sistem kemudi bahwa sistem kemudi memerlukan adanya sistem power steering yang dapat meringankan dalam mengemudi. Walaupun pada saat sistem power steering mengalami kerusakan, mobil masih dapat dikendalikan secara manual (tanpa power steering). Adapun gangguan yang sering terjadi pada sistem kemudi dengan power steering adalah kemudi berat, gerak bebas kemudi terlalu besar, melayang (wandering), kendaraan naik kesalah satu arah selama pengemudian mormal, roda kemudi shimmy. Cara mengatasi gangguan-gangguan diatas yaitu tetapkan tekanan, ukuran dan balance roda, stel ketegangan belt, periksa busa dan level minyak, ganti atau perbaiki steering lingkage, setel FWA (camber, caster, dan toe angel), perbaiki bearing dan gerakan roda kemudi, ganti ball join dan king pin yang sudah aus, setel rem, tetapkan tinggi kendaraan, ganti shock absorber yang sudah cacat atau rusak, perbaiki atau ganti suspensi spring, ganti suspensi arm yang sudah bengkok atau rusak. Saran untuk perawatan dan pengembangan sistem power steering; minyak power steering dalam reservoir tank harus dikontrol agar tidak terlambat dalam pengisian yang mengakibatkan kemasukan udara dalam sistem, dalam sistem yang menggunakan fluida ganti dengan udara agar lebih menghemat biaya.

Page 4: Sistem_kemudi_001

iv

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan

laporan Proyek Akhir dengan judul “ Sistem Kemudi dengan Power Steering tipe

Rack And Pinion pada Toyota Kijang Super seri KF 50”

Laporan ini berisi tentang uraian mengenai kontruksi, cara kerja, dan

troubleshooting sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion.

Dalam penulisan laporan ini tidak lepas dari bantuan, bimbingan maupun saran

dari pihak lain, oleh sebab itu dengan penuh ketulusan penulis mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Bapak Drs. Pramono, M.Pd. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

2. Bapak Drs. Boenasir, M.Pd. Selaku Dosen Pembimbing.

3. Bapak Widi Widayat, S.Pd. Selaku Dosen Pembimbing Lapangan.

4. Bapak Drs. Wirawan Sumbodo,S.T. Selaku Ketua Program Studi.

5. Bapak Drs. Sunyoto, M.Si Selaku dosen penguji.

6. Semua pihak yang membantu sehinggga selesai penulisan laporan ini.

Mengingat kekurangan yang ada pada laporan ini penulis mengharapkan

saran dan kritik yang membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Semoga

laporan ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.

Semarang, Februari 2006

Penulis

Page 5: Sistem_kemudi_001

v

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... . i

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... . ii

ABSTRAK. ..................................................................................................... iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN................................................................. . iv

KATA PENGANTAR.. .................................................................................. v

DAFTAR ISI................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR. ..................................................................................... viii

DAFTAR TABEL. ......................................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah. ......................................................... 1

B. Permasalahan ............................................................................ . 2

C. Tujuan Proyek Akhir................................................................ 3

D. Manfaat Proyak Akhir. ............................................................ 3

E. Sistimatika Penulisan................................................................ 4

BAB II. SISTEM KEMUDI DENGAN POWER STEERING TIPE RACK

AND PINION PADA TOYOTA KIJANG SUPER SERI KF 50

A. Landasan Teori.......................................................................... 5

1. Sistem Kemudi....................................................................... 5

2. Sistem Power Steering .......................................................... . 6

B. Kontruksi Sistem Power Steering tipe Rack And Pinion ...... . 6

1. Gear Housing......................................................................... 7

2. Power Silinder. ..................................................................... 8

Page 6: Sistem_kemudi_001

vi

vi

3. Katup Rotary......................................................................... 9

4. Vane pump............................................................................. 14

C. Prinsip Kerja Power Steering. ................................................. 17

1. Posisi Netral. .......................................................................... 18

2. Pada Saat Membelok. ........................................................... 19

D. Cara Kerja Koponen Bagian Dalam Sistem Kemudi ............ 19

1. Vane Pump............................................................................. 19

2. Flow Control Valve dengan Control Spool. ......................... 21

3. Relif Valve.............................................................................. 24

E. TroubleShooting Pada Sistim Kemudi. .................................... 25

1. Kemudi berat. ........................................................................ 25

2. Gerak bebas kemudi terlalu besar . .................................... 26

3. Melayang (Wandering). ........................................................ 27

4. Kendaraan naik kesatu sisi . ................................................ 29

5. Roda kemudi shimmy............................................................ 30

BAB III. PENUTUP

A. Simpulan ................................................................................. . 32

B. Saran. ....................................................................................... . 33

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 34

LAMPIRAN

Page 7: Sistem_kemudi_001

vii

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion ......... . 5

Gambar 2. Sistem kemudi manual tipe rack and pinion ................................. 6

Gambar 3. Komponen sistem kemudi dengan power steering. ....................... 7

Gambar 4. Komponen gear housing dan power silinder ................................. 8

Gambar 5. Kontruksi rotary valve ................................................................... . 10

Gambar 6. Pengaturan sirkuit minyak.............................................................. 11

Gambar 7. Rotary valve posisi netral ............................................................... 12

Gambar 8. Rotary valve posisi belok kanan..................................................... 13

Gambar 9. Rotary valve posisi belok kiri......................................................... 14

Gambar 10. Vane pump.................................................................................... 16

Gambar 11. Peralatan idle up. .......................................................................... 17

Gambar 12. Posisi netral .................................................................................. 18

Gambar 13. Posisi belok. ................................................................................. 19

Gambar 14. Mekanisme kerja vane pump........................................................ 20

Gambar 15. Flow control valve dengan control spool. .................................... 21

Gambar 16. Cara kerja flow control valve saat kecepatan rendah. .................. 22

Gambar 17. Cara kerja flow control valve saat kecepatan sedang. .................. 23

Gambar 18. Cara kerja flow control valve saat kecepatan tinggi. .................... 24

Gambar 19. Relief Valve. ................................................................................. 24

Page 8: Sistem_kemudi_001

viii

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Trouble shooting Kemudi berat. ........................................................ 25

Tabel 2. Trouble shooting Gerak bebas kemudi terlalu besar ......................... . 26

Tabel 3. Trouble shooting Melayang (Wandering).......................................... 27

Tabel 4. Trouble shooting Kendaraan naik kesatu sisi. ................................... 29

Tabel 5. Trouble shooting roda kemudi shimmy .............................................. . 30

Page 9: Sistem_kemudi_001

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi yang semakin cepat mendorong manusia

untuk selalu mempelajari ilmu pengetahuan dan teknologi. Dalam dunia

otomotif khususnya dalam mobil dikenal berbagai macam sistem yang

bekerja. Sistem-sistem itu bekerja saling berkaitan antara satu dengan yang

lain, sehingga jika salah satu dari sistem mengalami kerusakan atau diganti

dengan komponen yang tidak sesuai, maka akan mempengaruhi kerja sistem

yang lain. Sistem power steering pada kemudi mobil berfungsi untuk

menyempurnakan kenyamanan pada pengemudi. Sekarang ini banyak mobil-

mobil modern mempunyai ban lebar dengan tekanan yang rendah, sehingga

mengakibatkan bidang singgung ban dengan permukaan jalan bertambah

besar oleh karena itu mengakibatkan tenaga yang dibutuhkan untuk

mengemudikan kendaran menjadi bertambah besar.

Usaha memutar kemudi dapat dikurangi dengan memperbesar

perbandingan gigi (gear ratio) pada sistem kemudi, tetapi ini akan

mengakibatkan usaha untuk memutar roda kemudi semakin besar pada saat

kendaraan berbelok, terutama pada belokan tajam. Oleh karena itu, agar

usaha dalam pengemudian kecil, diperlukan suatu sistem bantuan kemudi

yang disebut power steering (steering assist device). Power steering biasanya

Page 10: Sistem_kemudi_001

2

digunakan pada kendaraan besar, tetapi sekarang juga digunakan pada mobil-

mobil penumpang yang berukuran kecil.

Power steering ini diciptakan untuk memperingan dan memberi

kenyamanan pengemudi dalam mengemudi. Sistem power steering ini

menggunakan fluida untuk memperoleh momen yang besar dalam menekan,

sehingga dalam pengemudian menjadi ringan. Untuk mobil-mobil modern

sekarang ini apabila sistem kemudinya tidak memakai power steering, saat

belokan tajam atau membanting stir secara mendadak, akan mengakibatkan

usaha pengemudi dalam mengemudikan menjadi besar. Hal ini akan

berpengaruh pada kenyamanan dan keselamatan pengemudi dan penumpang

lainnya.

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka diambil judul

“Sistem Kemudi dengan Power Steering tipe Rack and Pinion pada Toyota

Kijang Super seri KF 50 ”.

B. Permasalahan

Permasalahan yang diangkat dalam penulisan proyek akhir dengan

judul “Sistem Kemudi dengan Power Steering tipe Rack and Pinion pada

Toyota Kijang Super seri KF 50” adalah untuk mengetahui lebih mendalam

tentang sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion dan

gangguan-gangguan yang sering terjadi pada sistem kemudi dengan power

steering tipe rack and pinion khususnya pada toyota kijang super seri KF 50,

yang meliputi:

Page 11: Sistem_kemudi_001

3

1. Bagaimana kontruksi dari sistem kemudi dengan power steering

tipe rack and pinion.

2. Bagaimana cara kerja sistem kemudi dengan power steering tipe

rack and pinion.

3. Bagaimana gangguan yang sering terjadi pada komponen-

komponen sistem kemudi dengan power steering tipe rack and

pinion dan cara memperbaiki kerusakan-kerusakan berdasarkan

analisis dari kerusakan yang terjadi.

C. Tujuan Proyek Akhir

Tujuan dari pembahasan sistem kemudi dengan power steering tipe

rack and pinion pada toyota kijang super seri KF 50 adalah :

1. Untuk mengkaji kontruksi dari sistem kemudi dengan power

steering tipe rack and pinion.

2. Untuk mengkaji cara kerja dari sistem kemudi dengan power

steering tipe rack and pinion.

3. Untuk mengkaji gangguan-gangguan dan cara mengatasi gangguan

dan kerusakan yang terjadi pada sistem kemudi dengan power

steering tipe rack and pinion.

D. Manfaat Proyek Akhir

Manfaat yang dapat diambil dari sistem kemudi dengan power steering

tipe rack and pinion pada toyota kijang super seri KF 50 ini adalah:

1. Dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang sistem

kemudi dengan power steering tipe rack and pinion.

Page 12: Sistem_kemudi_001

4

2. Dapat meningkatkan pemahaman tentang gangguan dan cara

mengatasinya.

3. Dapat memperbaiki jika terjadi kerusakan pada sistem kemudi

dengan power steering tipe rack and pinion.

E. Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran yang menyeluruh dalam memahami

penulisan proyek akhir ini, maka secara garis besar sistematika penulisan

proyek akhir ini dibagi menjadi tiga bagian yaitu : bagian awal, bagian isi,

bagian akhir.

Bagian awal proyek akhir ini terdiri dari : halaman judul, abstrak,

halaman pengesahan, halaman motto dan persembahan, kata pengantar, daftar

isi, daftar tabel dan daftar gambar.

Bagian isi penulisan proyek akhir ini terdiri dari : Bab I Pendahuluan,

meliputi : latar belakang masalah, permasalahan, tujuan proyek akhir,

manfaat proyek akhir, dan sistematika penulisan. Bab II pembahasan yang

berisi tentang kontruksi dan cara kerja sistem kemudi dengan power steering

tipe rack and pinion, dan gangguan yang sering terjadi pada komponen-

komponen sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion, serta

cara memperbaiki kerusakan-kerusakan berdasarkan analisa dari kerusakan

yang terjadi. Bab III Penutup, terdiri dari : simpulan dan saran atas masalah

yang dikaji.

Bagian akhir penulisan proyek akhir ini adalah daftar pustaka.

Page 13: Sistem_kemudi_001

1

BAB II

SISTEM KEMUDI DENGAN POWER STEERING

TIPE RACK AND PINION PADA TOYOTA KIJANG SUPER SERI KF 50

A. Landasan Teori

1. Sistem Kemudi

Sistem kemudi mempunyai fungsi untuk mengatur arah kendaraan

dengan cara membelokkan roda depan. Bila roda kemudi diputar, steering

coloum akan meneruskan tenaga putarannya ke steering gear. Steering gear

memperbesar tenaga putar ini sehingga dihasilkan momen yang lebih besar

untuk menggerakan roda depan melalui steering linkage.

Tipe sistem kemudi yang banyak digunakan sekarang adalah

recirculating ball dan rack and pinion, khususnya untuk mobil penumpang.

Gambar 1. Sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion.

Stering Wheel

Gear housing Power silinder

Vane pump

Page 14: Sistem_kemudi_001

2

2. Sistem Power Steering

Sistem power steering memiliki sebuah boster hidrolis dibagian tengah

dengan tujuan agar mekanisme kemudi menjadi lebih ringan. Dalam keadaan

normal berat putaran roda kemudi adalah 2-4 kg ( Step 1, 1995: 5-34 ). Sistem

ini dirancang untuk mengurangi usaha pengemudian dalam keadaan

kendaraan melaju dalam kecepatan rendah maupun kecepatan tinggi.

B. Kontruksi Sistem Power Steering Tipe Rack and

Pinion.

Sistem power steering konstruksinya tidak jauh beda dengan sistem

kemudi manual dengan komponen steering wheel (roda kemudi), Steering

column (batang kemudi) dan steering linkage, hanya ditambah mekanis

hidrolis yang bertujuan membantu mendorong piston pada power silinder.

Untuk tipe rack and pinion ini mempunyai komponen-komponen yang

penting yaitu gear housing, power silinder, control valve dan vane pump.

Gambar 2. Sistem kemudi manual tipe rack and pinion (Sumber. Toyota Astra Motor, 1995 : 5-27)

Page 15: Sistem_kemudi_001

3

Gambar 3. Komponen sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion.

(Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : )

Komponen-komponen power steering sebagai berikut :

1. Gear Housing.

Gear housing pada power steering menggunakan roda gigi tipe rack

and pinion. Dimana steering pinion bagian ujung pada poros utama

kemudi bersinggungan dengan steering rack, sehingga pada saat steering

wheel diputar dan diikuti shaft pinion akan menggerakkan steering rack

kekiri atau kekanan. Gerakan steering rack diteruskan rack end dan tie rod

end keroda depan kiri dan kanan.

Roda gigi rack and pinion mempunyai keuntungan sebagai berikut :

1) Konstruksinya sederhana, ringan karena gear box kecil, rack end

sebagai steering linkage.

Page 16: Sistem_kemudi_001

4

2) Gigi reduksinya lebih besar maka momen untuk menggerakkan roda

lebih ringan.

3) Persinggungan giginya langsung sehingga respon pengemudian

sangat tajam.

4) Rakitan steering tertutup sehingga tidak memerlukan perawatan.

Gambar 5. Komponen gear housing dan power silinder. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 63)

2. Power Silinder.

Power silinder adalah tempat piston bekerja dan ditempatkan pada

rack, rack bergerak karena tekanan minyak yang dihasilkan oleh tekanan

vane pump yang bekerja pada power piston. Kebocoraan minyak dicegah

oil seal pada kedua ruangan silinder dan bagian ujung power cylinder

juga dicegah oil seal untuk mencegah kebocoran fluida. Minyak yang

Control valve shaft

Cylinder right chamberCylinder left chamber

Page 17: Sistem_kemudi_001

5

digunakan dextron dengan SAE 10. Steering wheel dihubungkan dengan

steering main shaft untuk menggerakkan control valve.

Pada saat steering wheel dalam posisi lurus control valve pada posisi

netral sehingga minyak dari vane pump tidak bekerja dikedua ruangan

tetapi dialirkan ke reservoir tank. Jika steering wheel diputar kesalah satu

arah, maka control valve merubah saluran fluida sehingga vane pump

bekerja kesalah satu ruangan dan minyak pada salah satu ruangan akan

kembali ke reservoir tank.

Tipe rack and pinion yang mengatur perubahan saluran ada dua

macam alat, yaitu spool valve dan rotary valve. Pada masing-masing jenis

terdapat torsion bar yang terletak diantara control valve dan pinion.

Bekerjanya control valve tergantung besarnya puntiran yang diterima

torsion bar. Pada saat tidak ada tekanan minyak, torsion bar berputar

sampai titik tertentu sehingga control shaft stopper langsung memutar

pinion dan menggerakan rack, seperti pada sistem kemudi manual

(Toyota, 1994 : 63).

3. Katup Rotary.

Arah aliran minyak dari pompa ditentukan oleh control valve (rotary

valve) yang ada dalam rumah gigi (gear housing). Control valve shaft

yang menerima momen dari steering wheel dengan pinion gear

dihubungkan oleh pasak dan berputar bersama-sama.

Bila tidak ada tekanan minyak dari vane pump, torsion bar akan

terpuntir sepenuhnya. Control valve shaft dengan pinion gear

Page 18: Sistem_kemudi_001

6

berhubungan dengan stopper, sehingga momen dari control valve

diteruskan langsung ke pinion gear (Toyota 1994 : 64).

Gambar 5. Kontroksi rotary valve. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 64)

Cara Kerja Pengaturan Minyak : Pembatasan dalam sirkuit hidrolis dilakukan oleh gerakan putar

dari control valve shaft dalam kaitanya dengan rotary valve. Pada saat

membelok ke kanan, tekanan ditutup orifice X dan Y pada saat membelok

ke kiri pembatasan dilakukan oleh orifice X’ dan Y’.

Pada saat steering wheel diputar, maka control shaft valve berputar

memutarkan pinion gear melalui torsion bar. Pada saat ini control valve

terpuntir berlawanan dengan pinion gear sesuai dengan gaya permukaan

jalan, control valve shaft berputar hanya sebatas puntiran dan bergerak ke

kiri atau ke kanan mengikuti rotary valve. Akibatnya, orifice X dan Y (X’

Return port

Fixed pin

Inlet port

From vane pump A

B

Page 19: Sistem_kemudi_001

7

dan Y’) terbentuk dan perbedaan tekanan hidrolis terjadi pada ruang

silinder kiri atau kanan.

Dengan cara ini putaran control valve melakukan perubahan

saluran untuk merubah pengaturan tekanan minyak. Minyak dalam vane

pump dari lingkaran luar rotary valve akan kembali ke tangki reservoir

melalui celah antara torsian bar dan control valve shaft (Toyota 1994 :65)

Gambar 6. Pengaturan sirkuit minyak. (Sumber. Toyota Astra motor, 1994 : 65)

a). Posisi Netral.

Selama control valve shaft dan katup rotary (rotary 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

Page 20: Sistem_kemudi_001

8

keduanya tidak ada perbedaan maka tidak terjadi bantuan power

steering(Toyota 1994 :72)

Gambar 7. Rotary valve posisi netral. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 72)

b). Posisi Belok Kanan.

Pada saat membelok kekanan, Torsian bar terpuntir dan control

valve berputar kekanan. Minyak dari pompa ditahan oleh orifice X dan

Y dari edge untuk menghentikan aliran kelubang C dan D. Akibatnya

minyak mengalir kelubang B ke sleeve B dan kemudian ke silinder

kanan, menyebabkan rack pinion bergerak ke kekiri dengan bantuan

power steering. Pada saat bersamaan minyak dari ruang silinder kiri

Page 21: Sistem_kemudi_001

9

kembali ke reservoir tank melalui sleeve C- lubang C- lubang D-

ruang D.

Gambar 10. Rotary valve Posisi belok kanan (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 73)

Gambar 8. Rotary valve Posisi belok kanan (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994: 73)

c). Posisi Belok Kiri.

Sama halnya dengan membelok ke kanan, kendaraan membelok ke

kiri torsian bar terpuntir dan control shaft 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

To pump reservoir From vane pump

Page 22: Sistem_kemudi_001

10

mengalir kembali ke reservoir tank melalui sleeve C- lubang B- lubang

D- ruang D.

Gambar 9. Rotary valve Posisi belok kiri (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 74)

4. Vane Pump.

Vane pump adalah bagian utama dari system 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 steering wheel di putar maksimal. Vane pump

termasuk jenis pompa rotary. Pompa rotary ini digunakan vane yang

berbentuk sliding blide, karena didalam rotornya berbentuk blide yang

Page 23: Sistem_kemudi_001

11

bekerja karena gaya sentrifugal (putar) dan tipe ini banyak

digunakan pada power steering. Adapun komponen yang ada dalam vane

pump adalah :

a. Reservoir Tank.

Reservoir tank berfungsi untuk tampungan fluida power steering.

Penempatan reservoir dapat disatukan dengan pump body dan dapat

terpisah, dengan penambahan pipa penyambungan.

Tutup tangki dilengkapi dengan stick ukur 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 gear housing. Volume fluida dari pompa adalah

sebanding dengan putaran mesin, banyaknya minyak yang dialirkan ke

gear housing akan diatur oleh flow control valve sehingga bila

kelebihan fluida akan dialirkan ke sisi hisap (suction side)

c. Flow Control Valve.

Katup pengaturan aliran (Flow Control Valve) mengatur volume

aliran minyak dari pompa ke gear housing dan menjaga agar

volumenya tetap pada rpm pompa yang berubah-ubah. Sekarang

Page 24: Sistem_kemudi_001

12

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

sering disebut rpm sensing type power steering. Dengan tujuan

memperoleh gaya kemudi yang sesuai meskipun mobil dikemudikan

dengan kecepatan tinggi.

Pompa power steering juga mempunyai relief valve yang dipasang

didalam flow control valve untuk mengatur tekanan minyak

maksimum. Tekanan maksimum tercapai pada saat roda kemudi

diputar sepenuhnya kekiri atau kekanan, kemudian control valve

menutup rapat saluran balik (retren port).

Gambar 10. Vane pump. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 56)

Vane pump

Page 25: Sistem_kemudi_001

13

d. Peralatan Idle-Up.

Pompa memproduksi tekanan maksimum, bila roda kemudi diputar

sepenuhnya kekiri atau kekanan sehingga pompa memperoleh beban

maksimum yang mengakibatkan penurunan rpm idle mesin. Untuk

mengatasi masalah ini, kendaraan dilengkapi peralatan idle-up yang

bekerja menaikan rpm mesin pada saat pompa memperoleh beban

maksimum.

Gambar 11. Peralatan Idle up.

(Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 58)

C. Prinsip Kerja Power Steering.

Prinsip kerja Power Steering dari sistem kemudi yang menggunakan

peralatan hidrolis adalah bekerja untuk meringankan pengemudian, adapun

sumber tenaganya dari pompa yang menggunakan putaran mesin.

Pompa pada power steering yang digerakkan mesin bertujuan

membangkitkan tekanan fluida. Fluida yang bertekanan, menekan torak dalam

power silinder yang membantu tenaga gerak pada pinion dan batang rack.

Idle up

Page 26: Sistem_kemudi_001

14

Besarnya tenaga bantu yang dihasilkan, tergantung pada tekanan hidrolis yang

bekerja pada torak. Oleh karena itu diperlukan tenaga pengemudian yang

besar, maka tekanan harus ditingkatkan. Tekanan fluida ini diatur oleh katup

pengontrol (control valve) yang dihubungkan dengan steering main shaft.

Katup pengontrol (control valve) menurut cara kerjanya dibedakan menjadi

dua, yaitu :

1). Posisi Netral (Lurus).

Minyak dari pompa dialirkan ke katup pengontrol (control

valave). 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 (Toyota 1994 : 54).

Gambar 12. Posisi netral. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 54)

Page 27: Sistem_kemudi_001

15

2). Pada Saat Membelok.

Pada saat poros utama kemudi (steering main shaf.t) diputar

kesalah satu arah, maka katup pengontrol juga akan bergerak menutup

kesalah satu saluran minyak. Saluran yang lain akan terbuka dan

terjadi 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(Toyota 1994 : 54).

Gambar 13. Posisi belok. (Sumber. Toyota Astra Motor 1994 : 54)

D. Cara kerja komponen bagian dalam sistem kemudi

tipe rack and pinion .

1. Vane Pump.

Rotor berputar dalam cam ring yang diikatkan pada rumah roda gigi

pompa (pump housing). Pada rotor terdapat alur, dalam alur dipasang vane

plate. Keliling bagian luar rotor berbentuk lingkaran tetapi permukaan

Page 28: Sistem_kemudi_001

16

bagian dalam cam ring berbentuk oval dan membentuk celah antara rotor

dengan cam ring. Vane plate menyekat celah tersebut dan membentuk

ruang minyak.

Vane plate terdorong merapat kepermukaan bagian dalam cam ring

karena gaya sentrifugal dan tekanan fluida pada bagian belakang vane

plate akan membentuk seal sehingga terjadi tekanan minyak. Pada saat

rotor berputar, kapasitas minyak akan membesar dan mengecil untuk

melakukan pemompaan. Saat hisap ruangan fluida akan membesar

sehingga fluida dari reservoir akan tertekan keruangan fluida melalui

saluran hisap. Pada saat ruangan fluida menyempit pada sisi luar, bila

mencapai nol maka fluida terhisap keruangan melalui ruangan keluar

melalui saluran luar. Untuk satu kali putaran terjadi dua kali pengisapan

dan pengeluaran fluida (Toyota 1994 : 59).

Gambar 14. mekanisme kerja vane pump. (Sumber. Toyota Astra motor, 1994 :59)

Page 29: Sistem_kemudi_001

17

2. Flow Control Valve Dan Control Spool.

Volume pengeluaran minyak dari vane pump akan bertambah

sebanding dengan kenaikan putaran mesin. Besarnya steering assist yang

diberikan power piston ke gear housing ditentukan oleh volume minyak

dari pompa. Bila rpm naik, maka volume aliranya semakin besar dan

akibatnya diperlukan usaha kemudi yang lebih kecil.

Oleh karena itu, fungsi flow control valve adalah untuk

mempertahankan aliran minyak dari pompa agar konstan meskipun rpm

mesin berubah-ubah, saat kendaraan berjalan dengan kecepatan tinggi dan

tekanan ban berkurang sehingga dibutuhkan usaha pengemudian yang

lebih kecil. Singkatnya, volume aliran minyak dari pompa ke gear housing

dikurangi selama pengendaraan pada kecepatan tinggi dan tidak ada

bantuan pada power steering. Volume pengeluaran dari pompa akan

bertambah bila kecepatan pompa bertambah tetapi aliran minyak ke gear

housing dikurangi. Ini berlaku pada rpm tinggi pada power steering yang

mempunyai flow control valve dengan control spool.

Gambar 15. Flow control valve dengan control spool. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 60)

Flow control valve

To Pump suction side

From pump discharge Spring “B”

Spring “A” Relief valve

Control spool

To gear housing

Page 30: Sistem_kemudi_001

18

a. Selama Kecepatan Rendah

Tekanan pompa P1 dialirkan kesebelah kanan flow control valve

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 gear housing diatur 6,61/menit (Toyota 1996 : 61).

Gambar 16. Cara kerja flow control valve saat kecepatan rendah. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1996 : 61)

b. 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 control spool kekanan sehingga

volume minyak yang melalui orifice 2 akan berkurang dan

Tension spring “A”

To pump suction side

From pump discharge side

To gear housing

Control spool

Flow control valve

Page 31: Sistem_kemudi_001

19

menyebabkan penurunan tekanan P2. Akibatnya, perbedaan tekanan

antara P1 dan P2 bertambah. Sebagai akibatnya, flow control valve

bergerak sendiri sehingga minyak kembali kesisi hisap pompa (pump

suction side) dan menurunkan tekanan 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.

Gambar 17. Cara kerja flow control valve saat kecepatan sedang. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1996 : 62)

c. Selama Kecepatan Tinggi

Pada saat kecepatan melampui 2500 rpm, maka control spool

terdorong sepenuhnya ke kanan,menutup rapat lubang orifice No. 2.

Pada saat ini, tekanan P2 ditentukan oleh banyaknya minyak yang

mengalir melalui orifice No. 1. Volume aliran minyak ke gear housing

diatur 3,31 / menit pada saat ini.

Page 32: Sistem_kemudi_001

20

Gambar 18. Cara kerja flow control valve saat kecepatan tinggi. (Sumber. Toyota Astra Motor : 1996 : 62)

3. Relief Valve.

Relief Valve adalah katup pembebas yang di tempatkan pada flow

control valve, yaitu bila tekanan P2 melebihi 80 kg/cm2 (bila roda diputar

sepenuhnya) maka relief valve akan terbuka dan menurunkan tekanan.

Pada saat tekanan P2 turun, control valve terdorong kekiri dan mengatur

tekanan maksimum.

Gambar 19. Relief valve. (Sumber. Toyota Astra Motor, 1994 : 63)

To gear housing

To gear housing

Page 33: Sistem_kemudi_001

21

E. Trouble Shooting Pada Sistem Kemudi dengan Power

Steering.

Trouble shooting yaitu mencari penyebab gangguan yang terjadi pada

sistem mesin atau alat secara sistematis agar cepat dan tepat. Begitu pula

dalam penggantian komponen harus dilakukan dengan tepat dan benar karena

mempengaruhi kemampuan sistem kemudi dan kenyamanan kendaraan.

Pemeriksaan setiap komponen dilakukan sesuai dengan prosedur yaitu seperti

dalam tabel di bawah ini dan mulai dari yang ringan sampai yang berat agar

efisien waktu dan biaya.

1. Kemudi Berat

Gerakan kemudi yang berat dapat disebabkan oleh power steering

unit atau tahanan power steering yang terlalu besar.

Tabel 7. Trouble shooting masalah kemudi berat.

No Gejala penyebab Langkah pemeriksaan Tindak perbaikan

1 Tekanan ban rendah Memeriksa tekanan

ban

Menepatkan dengan

menambah tekanan 4,2

kg/cm2

2 Power steering belt

longgar

Memeriksa power

steering unit, meliputi:

Memeriksa power

steering belt.

Menyetel ketegangan

belt dengan tekanan 10

kg.

Belt baru : 5-6 mm

Belt lama : 6-8 mm

Page 34: Sistem_kemudi_001

22

Atau ganti jika terlihat

retak.

3 Kurang pelumasan Memeriksa level

minyak

Menambahkan minyak

hingga level

maxsimum

4 Tuas kemudi rusak Memeriksa tuas

kemudi

Mengganti

5 Kesalahan penyetelan

sikap roda (Toe-in

dan Chamber)

Memeriksa sikap roda

(Toe-in dan Chamber)

Menyetel sikap roda

(Toe-in dan Chamber)

2. Gerak bebas roda kemudi terlalu besar pada saat dikemudikan

Karena pada power steering terlalu banyak sambungan maka

terdapat gerakan bebas atau kelonggaran, kelonggaran yang belebihan dari

sistem tersebut akan mengakibatkan kemudi mengayun atau cenderung

berbelok kesalah satu arah dan akan mengakibatkan getaran dan keausan

pada komponen (khususnya ban) sehingga sistem kemudi tidak normal.

Tabel 8. Trouble shooting gerak bebas roda kemudi terlalu besar.

No Gejala penyebab Langkah pemeriksaan Tindakan perbaikan

1 Banyak ruang main

(gerak bebas) dalam

steering coulumn

Memeriksa steering

coulumn

Memperbaiki bila perlu

mengganti

2 Bantalan roda depan Memeriksa secara Menganti bantalan

Page 35: Sistem_kemudi_001

23

aus visual bantalan roda

depan

3 Ball join dan kingpin

aus

Memeriksa ball join

dan kingpin

Mengganti

4 Main shaft dan joint

longgar/aus

Memeriksa main shaft

dan joint

Memperbaiki

5 Lingkage longgar Memeriksa lingkage Memperbaiki

6 Gear housing

longgar

Memeriksa gear

housing

Mengencangkan

Bila gerak bebas kemudi berlebihan, penyebabnya bisa berasal dari salah

satu diantaranya sebagai berikut:

a) Mur roda kemudi kurang kencang.

b) Keausan pada steering gear atau penyetelan kurang tepat.

c) Lingkage joint aus.

d) Pemasangan lingkage bracket longgar.

e) Bantalan roda longgar.

f) Main shaft masih longgar.

3. Melayang (Wandering)

Wandering adalah kecenderungan posisi kendaraan tidak mengarah

keposisi pengemudian. Penyebabnya yaitu gerak bebas yang terlalu besar

pada sistem kemudi dan kemudi berat.

Tabel 9. Trouble shooting masalah melayang (wendering).

No Gejala penyebab Langkah pemeriksaan Tindakan perbaikan

Page 36: Sistem_kemudi_001

24

1 Tekanan ban tidak

tepat

Memeriksa tekanan

ban

Menepatkan tekanan

ban +/- 4,2 kg/cm2

2 Telalu longgar main

shaft, joint dan gear

housing

Memeriksa sistem

steering:

Periksa main shaft,

joint dan gear housing

Mengencangkan bila

perlu mengganti

3 Gesekan besar pada

steering lingkage

Memeriksa sistem

steering, terutama

steering lingkage

Mengencangkan bila

perlu mengganti

4 Longgar atau kocak

bearing roda

Memeriksa bearing

roda

Mengganti

5 Ball joint dan kingpin

aus

Memeriksa ball joint

dan kingpin

Mengganti

6 Suspensi arm rusak Memeriksa suspensi

arm

Mengganti

7 Penyetelan

frontwheel alignmen

tidak tepat

Memeriksa frontwheel

alignmen

Menyetel kembali

8 Shock absorber

lemah

Memeriksa shock

absorber

Memperbaiki bila perlu

mengganti

Page 37: Sistem_kemudi_001

25

9 Suspensi spring

lemah

Memeriksa suspensi

spring

Mengganti

4. Kendaraan naik kesatu 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.

Tabel 10. Trouble shooting masalah kendaraan narik kesalah satu sisi.

No Penyebab Langkah pemeriksaan Tindakan perbaikan

1 Keausan ban tidak

rata

Memeriksa ban Mengganti atau

menyirkulasi

2 Tekanan ban kurang Memeriksa tekanan

ban

Menepatkan tekanan

ban hingga +/- 4,2

kg/cm2

3 Penyetelan rem tidak

seimbang antara kiri

dan kanan

Memeriksa rem Menyetel kembali rem

4 Bantalan roda salah

stel atau aus

Memeriksa bantalan

roda

Menyetel atau

mengganti bantalan

roda

5 Pegas depan lemah Memeriksa pegas Menggantinya

Page 38: Sistem_kemudi_001

26

atau patah depan

6 Pegas peredam kejut

tidak berfungsi

Memeriksa pegas

peredam kejut

Memperbaiki atau

menggantinya

Disamping itu kendaraan akan menarik kesalah satu sisi bila:

a) Diameter roda tidak sama, karena akan mengakibatkan putaran tidak

sama.

b) Tekanan roda kiri dan kanan tidak sama, karena akan menyebabkan gaya

putarnya tidak sama.

c) Penyetelan toe-in dan toe-out tidak sama.

5. Roda kemudi shimmy

Shimmy adalah roda kemudi berayun kekanan dan kekiri yang

disebabkan roda depan tidak balance.

Tabel 11. Trouble shouting roda kemudi shimmy

No Penyebab Langkah pemeriksaan Tindakan perbaikan

1 Keausan roda tidak

rata

Memeriksa keausan

roda

Mengganti

2 Tekanan ban tidak

tepat

Memeriksa tekanan

ban

Menepatkan tekanan

ban +/- 4,2 kg/cm2

3 Roda tidak balance Memeriksa balance

roda

Memperbaiki hingga

balance

4 Gerak bebas roda Memeriksa gerak bebas Memperbaiki/menyetel

Page 39: Sistem_kemudi_001

27

berlebihan roda kurang dari 30 mm

5 Bearing roda aus memeriksa bearing

roda

Mengganti

6 Ball joint dan kingpin

longgar

Memeriksa ball joint

dan kingpin

Mengganti

7 Suspensi spring

lemah

Memeriksa suspensi

spring

Mengganti

8 Shock absorber tidak

berfungsi

Memeriksa shock

absorber

Mengganti

9 Suspensi arm lemah Memeriksa suspensi

arm

Memperbaiki/mengganti

Shimmy sering disebabkan oleh caster yang terlalu besar , toe-in

dan toe-out yang terlalu besar. Camber yang terlalu besar atau camber

antara roda kanan dan kiri tidak sama.

Page 40: Sistem_kemudi_001

1

BAB III

PENUTUP

A. Simpulan

Berdasarkan uraian di atas tentang sistem kemudi dengan power steering

tipe rack and pinion pada Toyota Kijang Super seri KF 50, maka penulis dapat

menyimpulkan sebagai berikut :

1. Kontruksi sistem kemudi dengan power steering tipe rack and pinion

mempunyai komponen utama yaitu ; roda kemudi (Steering wheel), atang

kemudi (Steering coloumn), Steering gear, Steering lingkage, Pompa

(Vane pump), Gear housing dan Power sylinder.

2. Cara kerja dari sistem kemudi yaitu; saat steering wheel diputar diteruskan

oleh steering main shaft ke gear housing, sehingga memutar pinion dan

diteruskan ke rack dan keroda-roda depan.

3. Gangguan yang sering terjadi pada sistem kemudi dengan power steering

adalah kemudi berat, gerak bebas kemudi terlalu besar, melayang

(wandering), kendaraan naik kesalah satu arah selama pengemudian

normal, roda kemudi shimmy. Cara mengatasi gangguan-gangguan diatas

yaitu tetapkan tekanan, ukuran dan balance roda, stel ketegangan belt,

periksa busa dan level minyak, ganti atau perbaiki steering lingkage,

setel FWA (camber, caster, dan toe angel), perbaiki bearing dan gerakan

roda kemudi, ganti ball join dan king pin yang sudah aus, setel rem,

tetapkan tinggi kendaraan, ganti shock absorber yang sudah cacat atau

Page 41: Sistem_kemudi_001

2

rusak, perbaiki atau ganti suspensi spring, ganti suspensi arm yang sudah

bengkok atau rusak.

B. Saran

1. Minyak power steering dalam reservoir tank harus dikontrol setiap saat

agar tidak terlambat dalam pengisian yang mengakibatkan kemasukan

udara dalam sistem.

2. Power steering harus mendapatkan perawatan yang berkala agar gangguan

maupun kerusakan yang terjadi dapat dicegah secara dini.

3. Sistem power steering yang menggunakan fluida sebagai penekan diganti

dengan udara yang lebih menghemat biaya.

Page 42: Sistem_kemudi_001

1

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1995. New Step 1 Training Manual, Jakarta : PT. Toyota Astra Motor.

Anonim, 2001. Training manual intermediate 2. Jakarta : PT. Astra Daihatsu Motor.

Boenarto, 1992. Cara Pemeriksaan Penyetelan dan Perawatan Chasis mobil, Yogyakarta : Andi Offset Yogyakarta.

Daryanto, 1999. Teknik Memelihara Mobil, Jakarta : Bumi Aksara.

Daryanto, 1999. Teknik Servis Mobil, Jakarta : PT. RINEKA CIPTA.

Toyota Astra Motor. 1994. Training Manual Steering System Step 2. Jakarta : PT. Toyota Astra Motor.

Lampiran 2

Page 43: Sistem_kemudi_001

2

Gambar Sistem Kemudi tipe rack and pinion

Gambar. Sistem kemudi tipe rack and pinion tampak belakang.

Gambar. Sistem kemudi tipe rack and pinion tampak samping kiri.

Page 44: Sistem_kemudi_001

3

Gambar. Sistem kemudi tipe rack and pinion tampak samping kanan.

Gambar. Sistem kemudi tipe rack and pinion tampak depan.