BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Dalam berkendara, ketika kendaraan telah mencapai sebuah tikungan dan akan berbelok, maka ada dua skenario atau kejadian yang dikenal sebagai understeer dan oversteer. Dalam penulisan ini, akan dibahas mengenai masalah oversteer saja. Oversteer bermula dari kendaraan yang mencapai daya tarik maksimal ketika berbelok. Dalam kasus ini, roda bagian belakang memiliki daya tarik lebih besar daripada roda bagian depan sehingga menyebabkan bagian belakang kendaraan keluar dari lintasan, sementara bagian depan kendaraan tetap pada jalurnya. Dampak positif dari oversteer adalah mencegah kerusakan yang terjadi pada bagian depan kendaraan karena bagian belakang kendaraan yang akan keluar dari jalur terlebih dahulu, dan mungkin saja mengenai sesuatu yang berada di pinggir jalan. Berikut gambar kendaraan saat mengalami oversteer beserta dengan penjelasaannya. Ada tiga penyebab utama terjadinya oversteer yaitu : 1. Kendaraan berbelok dalam kecepatan terlalu tinggi. 2. Kendaraan berbelok terlalu agresif, artinya pengemudi membelokkan kemudinya terlalu dalam. 3. Mengerem ketika kendaraan dalam keadaan mengarah ke dalam belokan ( kondisi B dalam gambar di atas ).
2 Gambar 1.1 Kendaraan mengalami oversteer ketika berbelok A. Kendaraan sudah berbelok dengan keadaan normal dimana semua roda berada dalam jalurnya ( garis berwarna biru ). B. Roda bagian belakang mulai kehilangan keseimbangan dimana daya tarik lebih besar sehingga mulai keluar dari jalurnya. Pengemudi berusaha mengimbangi kendaraannya dengan memutar kemudinya ke kiri seperti terlihat pada gambar bahwa roda bagian depan dibelokkan ke kiri supaya kendaraan tetap berada pada jalurnya. C. Kendaraan sudah hilang keseimbangan meski pengemudi telah berusaha membelokkan arah kemudinya, dan kendaraan mulai hampir berputar.
3 Ada dua macam faktor ketika terjadi oversteer yaitu faktor aktif dan pasif. Faktor pasifnya adalah : - distribusi berat - rancangan kemudi. Faktor aktifnya yaitu : - kecepatan belok - throttle - rem - setir kemudi - perpindahan beban. Ada dua gejala pada oversteer yaitu : - roda bagian belakang tidak stabil. - kendaraan hampir berputar dan mulai menghadap ke dalam belokan. Pada saat berkendara di jalan, ada dua macam reaksi yang dilakukan pengemudi ketika kendaraan mulai oversteer. Reaksi yang pertama dan yang alami adalah segera melepaskan kakinya dari pedal gas dan menginjak rem untuk mencegah kendaraan berputar. Sedangkan reaksi yang kedua adalah mengurangi kecepatan dengan mengerem kendaraan perlahan untung mencegah kendaraan melaju kencang tak terkendali. Akan tetapi, reaksi yang seharusnya dilakukan adalah membelokkan kemudinya perlahan dengan kecepatan yang dikurangi juga secara perlahan. Hal ini bisa mengurangi terjadinya oversteer. Jadi dalam hal ini, mengerem mungkin atau tidak mungkin memperparah situasi.
4 Pada saat berkendara di arena balapan, gaya mengemudi adalah faktor utama yang membuat kendaraan dalam kondisi normal dan tidak mengalami oversteer ketika berbelok. Ini mengapa dua pengemudi dengan spesifikasi mobil yang berbeda dalam balapan mobil yang sama, tidak bisa disamakan dalam hal mencegah terjadinya oversteer. Roda bagian belakang membutuhkan tenaga tarik yang bisa diimbangi oleh roda bagian depan selama berbelok. Dalam situasi kendaraan oversteer ketika berbelok, pengemudi mobil balap biasanya menjadi gugup, yang membuatnya kehilangan kontrol mengemudi selama balapan. Pada saat kendaraan berbelok, total gaya yang terjadi pada masing-masing roda akan berbeda. Hal ini disebabkan oleh transformasi gaya sentrifugal pada masing-masing roda dan perpindahan beban dari roda belakang ke roda depan dan dari roda bagian dalam ke roda bagian luar. Sehingga pada masing-masing roda timbul sudut slip (α i ) yang menyebabkan sudut roda (µ i ) yang dikehendaki oleh pengemudi berbeda dengan kebutuhan kendaraan. Catat pada makalah ini, i menyatakan roda yaitu 1 adalah roda depan kiri, 2 adalah roda depan kanan, 3 adalah roda belakang kanan dan 4 adalah roda belakang kiri. Maka sudut roda aktual pada saat ini adalah β i = µ i -/+ α i, dimana β i adalah sudut simpang roda. Akibat dari ketidaksesuaian tersebut maka timbul momen pada salah satu roda sehingga kendaraan cenderung oversteer. Agar persoalan tersebut tidak terjadi maka dilakukan koreksi terhadap sudut roda yaitu β i = µ i -/+ α i +/- α i rata2 yang mengakibatkan β i = µ i A α i = α i rata2. Dengan demikian yang menjadi persoalan utama adalah optimisasi sudut slip roda (α i rata2).
5 Kendaraan cenderung mengalami oversteer pada kondisi-kondisi tertentu ketika kendaraan tersebut hendak berbelok. Salah satu kondisi yang dimaksud adalah pada kondisi jalanan basah. Kondisi jalanan yang basah pastilah licin, dan ketika kendaraan hendak berbelok bisa saja mengalami oversteer. Hal ini disebabkan oleh pengaruh dari gesekan antara roda dengan jalanan yang licin. Oleh karena itu, hal ini menjadi faktor penting dalam parameter utama kendaraan, dimana harus ditentukan harga koefisien yang cocok dan optimal pada ban roda sehingga ketika kendaraan hendak berbelok pada kondisi jalanan yang basah, tidak mengalami kejadian seperti ini lagi ( oversteer ). Contoh kondisi yang lain adalah pada waktu ban kempes. Hal ini juga bisa mengakibatkan terjadi oversteer karena ukuran panjang dan massa ban roda menjadi berubah. Kedua faktor ini juga merupakan hal yang penting dalam parameter utama kendaraan. Akan tetapi, tidak mungkin pula jika seorang pengemudi tidak melakukan pemeriksaan terlebih dahulu ketika hendak berkendara. Mungkin saja, ketika kendaraan hendak berbelok, ban tiba-tiba berubah menjadi kempes, dan hal ini bisa menyebabkan kendaraan oversteer. Oversteer adalah suatu kejadian yang muncul pada kendaraan roda empat yang hendak berbelok, dimana ketika roda bagian belakang tidak berjalan searah dengan roda bagian depan. Kecenderungan kendaraan oversteer disebabkan oleh beberapa faktor seperti tenaga mekanik, suspensi, dan kontrol mengemudi. Limit oversteer muncul ketika roda bagian belakang mempunyai tenaga tarik yang lebih selama situasi berbelok sebelum roda depan, yang menyebabkan roda bagian belakang lebih maju ke depan
6 ketika berbelok. Pada umumnya, oversteer adalah suatu kondisi ketika sudut slip roda bagian belakang lebih besar dari pada roda bagian depan. Roda bagian belakang lebih cenderung oversteer, khususnya ketika mandapat tenaga berlebih ketika berbelok. Gambar 1.2 Sudut slip roda depan dan belakang Gambar di atas menunjukkan bahwa sudut slip roda bagian belakang yang dilambangkan dengan αr lebih besar dari pada sudut slip roda bagian depan yang dilambangkan dengan αf, dan ini yang menyebabkan kendaraan mengalami oversteer. 1.2 Ruang lingkup Adapun ruang lingkup yang dibatasi dalam penulisan ini antara lain sebagai berikut : - Kendaraan yang dipakai hanyalah kendaraan roda empat. - Kendaraan yang berbelok pada kecepatan 10 km/h, 25 km/h, 40 km/h, 55 km/h, dan 70 km/h. - Sudut yang dikehendaki pengemudi kendaraan yaitu 5 o dan 10 o.
7 1.3 Metodologi Untuk mengatasi permasalahan kendaraan diatas digunakan metode kendali umpan maju pada kendaraan roda empat. Metode tersebut terdiri dari penghitungan sudut sudut slip roda. Untuk merealisasikan sistem diatas, maka pada bab dua akan dirumuskan model matematika yang menghitung gaya-gaya yang bekerja pada roda yaitu gaya lateral dan vertikal. Kemudian dilakukan penghitungan sudut slip roda menggunakan model matematika yang telah dirumuskan pada bab dua dengan variabel kecepatan longitudinal. 1.4 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah menghitung optimisasi sudut slip roda. Optimisasi sudut slip roda bertujuan untuk mendapatkan dinamika sudut slip roda terhadap variabel kecepatan longitudinal, parameter kendaraan yang dibutuhkan, dan sudut roda yang dikehendaki pengemudi. 1.5 Manfaat Manfaatnya adalah memperoleh optimisasi sudut slip roda yang optimum sehingga tidak menyebabkan kendaraan mengalami oversteer ketika berbelok.