Upload
nur-fadiah
View
2.246
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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:
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.
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.
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
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)
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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)
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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.
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
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.
3
Gambar. Sistem kemudi tipe rack and pinion tampak samping kanan.
Gambar. Sistem kemudi tipe rack and pinion tampak depan.