Memahami Kemudi & Power Steering Mobil!

Kemudi dan Power Steering

Saat Anda belajar mengemudi, salah satu aspek yang paling menantang untuk dikuasai adalah mekanisme kemudi. Tahukah Anda tentang fisika dan mekanisme menakjubkan di bawah kemudi yang menjaga kendaraan Anda tetap pada jalur yang benar tanpa ada selip roda? Artikel ini akan menjelaskan mengapa kita memerlukan mekanisme kemudi seperti itu dan cara kerjanya. Kita juga akan memahami cara kerja mekanisme power steering. 

Hal yang menakjubkan tentang sebuah mobil adalah bahwa hanya dengan memiringkan roda depan, seperti yang ditunjukkan, akan menyebabkan seluruh kendaraan berputar. Namun, mengapa kendaraan tidak tetap bergerak lurus meski rodanya miring? Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus memahami fisika di balik kemudi, penemuan paling signifikan yang dimiliki umat manusia.

 

Pada titik kontak, kecepatan roda yang berputar sempurna harus selalu nol. Hal ini memastikan tidak ada selip antara jalan stasioner dan roda pada titik kontak. Tapi bagaimana roda yang bergerak bisa memiliki kecepatan nol pada satu titik? Hal ini dimungkinkan karena roda memiliki dua jenis gerakan: searah dengan kendaraan dan berputar pada porosnya. Saat kita menambahkan kedua gerakan tersebut, bagian bawah roda akan memiliki arah yang berlawanan, sehingga saling meniadakan. Ingatlah prinsip sederhana tentang roda yang berputar.

Untuk mendemonstrasikan hal ini lebih lanjut, pertimbangkan skenario dimana kendaraan masih bergerak lurus bahkan setelah roda berputar. Pada meninjau kembali translasi dan putaran roda, sektor kecepatan runcingnya miring, sedangkan sektor translasinya lurus. Kecepatan-kecepatan ini tidak saling meniadakan, sehingga akan menyebabkan drifting. Satu-satunya cara untuk mencapai kecepatan nol adalah dengan memastikan kecepatan penerjemahan pun dimiringkan. Hal ini hanya mungkin terjadi bila seluruh kendaraan berputar mengelilingi titik pusat tertentu.

Dalam gambar demonstrasi, fakta ini tergambar dengan indah. Keempat roda memenuhi kondisi rolling sempurna. Salah satu pengamatan penting adalah bahwa untuk berbelok sempurna, garis vertikal dari roda depan harus berpotongan dengan garis poros sebenarnya di titik yang sama. Kami menyebutnya prinsip kemudi. Jika diperhatikan dengan seksama, ternyata sudut putaran roda kiri dan kanan tidak sama. Artinya, untuk kemudi yang sempurna, roda kiri dan kanan harus berbelok pada sudut yang berbeda. Mekanisme kemudi berperan untuk mencapai tujuan ini.

Mekanisme kemudi yang umum digunakan pada kendaraan modern adalah tipe Rack and Pinion. Mari kita lihat bagaimana mekanisme ini bekerja dalam memandu kendaraan. Rak yang terletak di tengah mekanisme ini dibatasi hanya bergerak lurus. Pinion yang berasal dari kemudi dapat membuat rak ini bergerak. Komponen yang disebut steering arm dipasang pada keduanya. Bagian ini dibatasi hanya pada gerakan rotasi sepanjang porosnya.

Ketika lengan kemudi dihubungkan ke rangka kendaraan melalui bantalan rol, dipastikan hanya dapat memutar tie rod yang menghubungkan lengan kemudi ke rak dan pinion. Batang dapat menerjemahkan dan memutar. Saat rak bergerak, Anda dapat mengamati bahwa roda kiri dan kanan berputar pada sudut yang berbeda. Jika Anda menelusuri perpotongan roda kiri dan kanan, titik pertemuannya selalu terletak pada garis roda belakang - menjadikan mekanisme rack-and-pinion sangat sesuai dengan kebutuhan kemudi, memastikan putaran kendaraan mulus tanpa tergelincir.

 

Kemudi yang kita bahas sejauh ini adalah manual. Di zaman modern ini, power steering berbantuan motor listrik banyak digunakan di sebagian besar mobil. Power steering elektrik membuat aksi kemudi menjadi lebih mudah dan akurat. Di sini ditampilkan unit power steering yang ditopang oleh kolom. Motor DC tanpa sikat menggerakkan kolom kemudi dan pinion. Motor ini dapat berputar searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam. Unit kontrol elektronik menentukan daya/jumlah yang ditransmisikan dari motor ke kolom. ECU mengambil masukan seperti torsi yang diterapkan oleh pengemudi ke roda kemudi, sudut kemudi, kecepatan roda kemudi, dan kecepatan kendaraan untuk menentukan torsi yang tepat untuk disuplai.

Berkat power assist motor, setir dapat diputar dengan mudah bagi pengemudi. Namun apa jadinya pada kemudi jika motor mati? Anda akan menyadari fakta bahwa sekrup cacing dapat memutar roda gigi cacing, namun roda gigi cacing tidak dapat memutar sekrup cacing. Artinya jika motor mati, setiap putaran manual yang dilakukan pengemudi akan terhalang oleh worm gear. Singkatnya, kemudi menjadi macet.

Untuk mengatasi masalah tersebut, putaran dari setir tidak pernah disambungkan langsung. Roda kemudi tidak pernah langsung terhubung ke worm gear melainkan melewati planetary gearset disini putaran pengemudi diberikan kepada Sun gear outputnya diambil dari pembawa dan worm gear juga menjadi ring gear dari planetary gearset selama operasi normal, daya dari ring gear akan dengan mudah ditransfer ke pembawa jika terjadi kegagalan motor, ring gear tidak dapat bergerak namun Anda bisa lihat perputaran manual pengemudi dari Sun gear akan ditransfer ke pembawa dan akhirnya ke pinion gear.