BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengereman Modifikasi pengereman dan kemudi ini berlandaskan pada tinjauan pustaka yang mendukung terhadap cara kerja dari sistem pengereman dan kemudi. Rem adalah salah satu komponen dasar dari kendaraan bermotor. Rem ini berfungsi untuk mengurangi laju kendaraan dan menahan kendaraan. Sistem pengereman yang kami gunakan yaitu menggunakan hidrolik. Saat kendaraan bergerak, meskipun sudah tidak terhubung lagi dengan transmisi, kendaraan masih akan tetap bergerak pada jarak tertentu sebelum terhenti dengan sendirinya karena adanya gaya inertia. Oleh karena hal inilah maka dipasang brake system untuk menyerap energi inertia sehingga akan mengurangi kecepatan atau menghentikan kendaraan atau mencegah kendaraan bergerak saat berhenti. Sistem pengereman menghasilkan gaya pengereman pada kendaraan dengan mengubah energi kinetik dari kendaraan menjadi energi thermal dengan memanfaatkan gaya gesek, sehingga dibutuhkan beberapa persyaratan untuk mencapai kondisi pengendaraan dengan aman yaitu : Brake system tidak mempengaruhi gerak roda saat tidak dipakai. Brake system harus bisa berfungsi dengan baik dalam keadaan maximum speed dan adanya beban pada kendaraan Pengoperasian rem harus mudah tanpa menimbulkan kelelahan pada pengendara. Harus menghasilkan pengereman yang pasti dan mudah dalam mengecek serta mengontrol. Harus mempunyai high reliability dan durability dalam pengereman. Brake system terdiri dari komponen yang mentransfer gaya yang dihasilkan oleh pengendara dan komponen yang menghasilkan gaya gesek karena adanya 1
II-2 gaya yang ditransfer tersebut. Brake system dapat digolongkan berdasarkan pada lokasi pemasangannya, tipe pengontrolnya, cara pengoperasiannya dan kerja komponennya. 2.1.1 Penggolongan berdasarkan pada lokasi pemasangannya 1. Wheel brake Wheel brake, terpasang pada setiap roda, menghasilkan gaya pengereman dengan cara menekan brake shoe (pad) ke drum (disc) maka akan mengurangi atau menghentikan perputaran roda, yang tersambung pada transaxle. Gambar 2. 1 Struktur wheel brake Sumber gambar: Hyundai Motor Company 2. Center brake Center brake, dipasang pada output shaft transmisi atau propeller shaft pada truk berat, yang berfungsi sebagai parking brake yaitu untuk mencegah kendaraan bergerak saat berhenti. Brake band ini dipasang menggunakan braket dan didalam metal brake band terpasang lining menggunakan rivet. Ketika brake lever ditarik, pull rod akan ikut tertarik, sehingga holding cam mencengkeram brake band dan menahan drum sehingga menimbulkan pengereman.
II-3 Gambar 2. 2 Struktur center brake 2.1.2 Penggolongan berdasarkan pada tipe pengontrolnya 1. Hand brake Disebut dengan Hand brake karena pengoperasiannya dengan cara menarik brake lever menggunakan tangan, sehingga kendaraan akan tetap berhenti. Brake shoe mengembang dan terjadi pengereman saat lever dan kabel rem ditarik. 2. Foot brake Foot brake, dipakai untuk mengurangi atau menghentikan gerak kendaraan, pengoperasiannya dengan cara menekan pedal rem menggunakan kaki. Yang termasuk dalam tipe foot brake ini antara lain Mechanical brake, hydraulic brake, hydro vac brake, hydro air vac brake dan aerial brake.
II-4 Gambar 2. 3 Struktur foot brake 2.1.3 Penggolongan berdasarkan pada cara kerjanya 1. Internal expansion type Internal expansion type mengaktifkan gaya pengereman saat brake shoe bergerak keluar kearah drum saat tekanan hydraulic dari master cylinder dikirimkan ke wheel cylinder dengan cara mengoperasikan pedal rem. Gambar 2. 4 Struktur bagian dalam expansion type 2. External shrinkage type Pada rem tipe external shrinkage, gaya pengereman terjadi pada brake drum dengan cara menahan brake band ketika tuas rem ditarik.
II-5 Gambar 2. 5 Struktur bagian dalam shrinkage type 3. Disc type Pada disc brake, tekanan hidrolik dikirimkan dari master cylinder ke caliper sehingga pads (shoes) akan menekan disc yang berputar bersama dengan roda untuk mengurangi perputaran roda. Karena berputarnya disc maka akan terbentuk jarak antara pad dan disc dengan sendirinya karena itu disebut juga tipe penyetelan otomatis. Gambar 2. 6 Struktur disc brake 2.1.4 Penggolongan berdasarkan pada cara kerja komponennya 1. Mechanical type
II-6 Pada mechanical type, gaya pengereman dihasilkan dengan mengoperasikan pedal rem atau brake lever. Gaya pengereman ini terjadi pada brake shoe untuk menahan brake drum dengan menggunakan kabel atau rod. Pada umumnya tipe ini dipakai sebagai sistim parking brake. Gambar 2. 7 Struktur mechanical type 2. Hydraulic type Pada hydraulic brake, pengoperasiannya dilakukan pada pedal rem yang mengirimnya ke hydraulic unit. Kemudian, tekanan hydraulic dihasilkan dengan berpedoman pada prinsip hukum pascal untuk pengereman. Ketika gaya pengereman dikirimkan ke setiap roda sama, maka gaya pengereman pada setiap rodapun akan sama dan sistem akan bekerja dengan baik walaupun hanya dengan sedikit usaha. Meskipun, fungsi pengereman akan benar benar hilang ketika sistem hidroliknya rusak. Gambar 2. 8 Struktur hidrolik brake
II-7 2.1.5 Struktur dan Cara Kerja Rem Hidrolik 1. Double anchor type Double anchor type terdiri dari 2 anchor pins dan dua brake shoes dan hanya shoe yang bekerja. Gambar 2. 9 Struktur double anchor type Pada saat rem diaktifkan terhadap drum yang sedang berputar, shoe cenderung ikut berputar bersama drum karena adanya gaya gesek, dan gaya geseknya akan semakin besar dikarenakan semakin besar gaya pengembangan yang dihasilkan. Self-reaction shoe disebut juga leading shoe dan shoe lain yang berlawanan dengan putaran drum dan cenderung menjauhi drum disebut trailing shoe. 2. Anchor link type Anchor link type terdiri dari 1 anchor pin, 2 brake shoes dan 2 links. Brake shoes pada kedua sisi mengembang pada porosnya untuk bergesekan dengan drum ketika tekanan hydraulic diberikan ke wheel cylinder. Kemudian, brake shoe menggerakan link pin dengan gerakan memutar untuk menyetel kedudukannya dengan drum. Sebagai tambahan, untuk mengontrol penyetelan ganda pada brake drums, dipasang adjusting wheels pada kedua sisi wheel cylinders.
II-8 Gambar 2. 10 Struktur anchor link type 3. Single acting two leading shoe type Single two leading shoe type, menggunakan 2 brake shoes dan 2 single diameter wheel cylinders, menghasilkan gaya pengereman yang baik saat kedua brake shoes melakukan self-reaction ketika dilakukan pengereman pada saat bergerak maju. Bagaimanapun juga, gaya pengereman akan berkurang hinga 1/3 ketika pengereman dikakukan pada saat kendaraan mundur karena saat itu kedua shoes akan berfungsi sebagai trailing shoes tanpa adanya self- reaction. Gambar 2. 11 Single acting two leading shoe type 4. Double acting two leading shoe type Pada tipe Double acting two leading shoe, terdiri dari 2 wheel cylinders yang berdiameter sama dan 4 anchor pins, yang akan berubah fungsinya
II-9 tergantung pada arah putaran brake drum dan akan menghasilkan gaya pengereman yang sempurna saat kedua shoes menjadi leading shoes pada selfreaction ketika pengereman pada gerak maju atau mundur. Gambar 2. 12 Struktur Double acting two leading shoe type 5. Non-servo brake Pada non-servo brake, shoe hanya akan saling bekerja secara berhubungan ketika pengereman dilakukan. Forward shoe bereaksi pada saat pergerakan maju dan reverse shoe bereaksi pada saat pergerakan mundur. 6. Uni-servo type Gambar 2. 13 Struktur Non-servo brake Pada uni-servo type, secondary shoe ikut bereaksi ketika digerakan oleh
II-10 primary shoe yang digerakan oleh wheel cylinder piston sehingga kedua shoe menjadi leading shoes. Bagaimanapun juga, gaya pengereman berkurang disaat kedua shoe menjadi trailing shoes pada pergerakan maju. Shoe yang bereaksi pertama kali disebut primary shoe dan yang lainnya disebut secondary shoe. Gambar 2. 14 Struktur Uni-servo type 7. Duo-servo type Pada Duo servo type, sisi tetapnya berubah tergantung dari arah perputaran drum ketika brake shoe menakan drum sehingga menghasilkan gaya pengereman yang sempurna karena kedua shoe bereaksi satu sama lainnya pada saat pergerakan maju ataupun mundur. Shoe yang melakukan reaksi primary shoe disebut dan yang lainnya disebut secondary shoe.
II-11 Gambar 2. 15 Struktur Duo-servo type 2.2 Kelebihan dan kekurangan rem hidrolik Dengan menggunakan Hukum Pascal, hydraulic brake terdiri dari master cylinder dimana tekanan hydraulic dihasilkan, wheel cylinder (atau caliper) dimana brake shoe (atau pad) menekan drum dengan hydraulic yang dihasilkan dan pipa atau flexible hose penghubung master cylinder dan wheel cylinder dari hydraulic circuit. 1. Kelebihan rem hidrolik gaya pengereman yang dihasilkan sama pada tiap roda kehilangan gesekan sedikit karena pelumasannya menggunakan brake oil sedikit tenaga pada pengoperasianya karena menggunakan brake oil 2. Kekurangan rem hidrolik performa pengereman akan hilang karena rusaknya hydraulic system performa pengereman memburuk karena adanya udara pada line oil dapat terjadi vapor lock brake line
II-12 2.3 Hidrolik Hidrolik adalah suatu sistem yang memanfaatkan tekanan fluida sebagai sumber tenaga pada sebuah mekanisme. Karena itu, pada sistem hidrolik dibutuhkan power unit untuk membuat fluida bertekanan. Kemudian fluida tersebut dialirkan sesuai dengan kebutuhan atau mekanisme yang diinginkan. Adapun prinsip kerja rem hidrolik didasarkan oleh hukum pascal, yang mana memungkinkan kita bisa memberikan gaya yang kecil untuk dapat mengangkat gaya atau beban yang jauh lebih besar, tentu dengan perbandingan luas penampangnya. Hukum pascal menyatakan bahwa tekanan yang dialami zat cair adalah sama di segala arah, maka dapat disimpulkan bahwa tekanan di penampang 1 sama dengan tekanan dipenampang 2. Dapat disimpulkan : Dimana : F1 = gaya yang bekerja pada piston kecil F2 = gaya yang bekerja pada piston besar A1 = luas penampang pad piston kecil A2 = luas penampang pada piston besar 2.4 Kemudi Sistem kemudi berfungsi untuk mengatur arah kendaraan dengan cara membelokkan roda. Tipe sistem kemudi yang digunakan tergantung dari model mobil. Tipe yang paling banyak digunakan sekarang adalah 1. Recirculating Ball 2. Rack dan Pinion
II-13 2.4.1 Recirculating Ball Cara kerja recirculating ball: pada waktu pengemudi memutar roda kemudi, poros utama yang dihubungkan dengan roda kemudi langsung membelok. Di ujung poros utama kerja dari gigi cacing dam mur pada bak roda gigi kemudi menambah tenaga dan memindahkan gerak putar dari roda kemudi ke gerakan mundur maju lengan pitman. Berikut adalah gambar dari recirculating ball Gambar 2. 16 Recirculating Ball Keuntungan dari recirculating ball : Sumber gambar : www.xlusi.com Komponen gigi kemudi relatif besar, bisa digunakan untuk ukuran mobil berukuran sedang dan besar Keausan relatif kecil dan ppemutaran roda kemudi relatif ringan Kerugian dari recirculating ball :
II-14 Konstruksi rumit karena penghubung antara sektor dan gigi pinion tidak langsung Biaya perbaikan lebih mahal 2.4.2 Rack dan Pinion Cara kerja dari rack dan pinion : pinion di putar dengan memutar kemudi, kemudian rack akan bergerak ke kanan atau ke kiri sesuai yang di arahkan oleh kemudi. Gambar 2. 17 Rack dan Pinion Ada beberapa tipe pemasangan pinion dan tie rod diantaranya yaitu : 1. Pinion tengah, tie rod pinggir Keuntungannya : Jika terjadi tabrakan, keamanan lebih baik karena tidak terhubung langsung dengan batang kemudi Produksi lebih efisien untuk dibuat kemudi kiri atau kanan Kerugian : Kontak gigi kecil Pemegasan tidak baik, karena tie rod pendek Pemakaian tempat besar 2. Pinion pinggir, tie rod tengah
II-15 Gambar 2. 18 Pinion pinggir, tie rod tengah Keuntungan : Kontak gigi besar Pemegesan baik, tie rod yang panjang pada waktu pemegasan terjadi perubahan geometri kecil Pemasangan tie rod bebas atau tidak terkait lengan suspensi Kerugian : Konstruksi rumah lebih kuat, karena menahan gaya radial dan tie rod Pemakaian tempat besar 3. Pinion pinggir, tie rod pinggir Gambar 2. 19 Pinion pinggir, tie rod pinggir Keuntungan : Kontak gigi besar (pinion miring terhadap rack) Harga murah Memerlukan sedikit tempat Kerugian : Pemegasan jelek, karena tie rod pendek