Bagaimana Cara Kerja Full Hydraulic Steering System?

Pada rod dan linkage full hydraulic steering system terdiri dari dua tipe, yaitu:

  1. Follow up linkage
  2. Orbitroll

Follow Up Linkage
Pada sistem ini roda depan digerakkan dengan tenaga hidrolik sehingga apabila engine mati, roda depan tidak akan dapat belok sekalipun steering wheel diputar (kecuali apabila dilengkapi emergency pump, digerakkan dengan tenaga listrik dari battery).

Lokasi antara gear box, steering control valve dan cylinder terpisah satu sama lain. Sedangkan fungsi dari follow up linkage adalah untuk menetralkan kembali steering control valve, agar jangan sampai disupply terus ke cylinder, sehingga akan diperoleh gerakan yang selaras antara banyaknya putaran steering wheel dengan sudut belok roda depan (proportional).

mekanisme follow up linkage steering

cara kerja follow up linkage

follow up linkage diputar ke kiri

Apabila steering wheel diputar berlawanan dengan arah jarum jam (supaya roda depan belok kiri), maka lever D akan bergerak kearah →, sedangkan rod B diam, sehingga lever C akan mendorong rod A untuk menggerakkan steering control valve, sehingga oli dari pump akan diarahkan ke port A dan masuk cylinder melalui port A, sedangkan oli akan keluar dari cylinder melalui port B dan lalu diarahkan oleh steering control valve ke drain.

follow up linkage diputar ke kiri 2

Karena oli masuk ke dalam cylinder port A, maka roda depan akan belok kiri. Dengan beloknya roda maka posisi center lever akan berubah, perubahan dari center lever akan diteruskan ke lever B dan rod B. Rod B akan bergerak kearah → , akibatnya dari bergeraknya rod B kearah → , rod A akan bergerak kearah ← untuk menetralkan kembali steering control valve (proportional). Pada saat rod B bergerak kearah → dan rod A bergerak kearah ← , posisi lever D tidak berubah (tetap diam) lever D akan berubah posisi apabila gerakan steering wheel dirubah.

Orbitrol Tipe
Orbitrol tipe berfungsi sebagai directional control valve untuk mengarahkan aliran oli pada saat engine bekerja (pump bekerja), sedangkan saat engine mati orbitrol akan berfungsi sebagai hand pump dan directional control valve.

steering orbitrol tipe

steering orbitrol tipe 2

bagian orbitrol

cara kerja orbitrol

sirkuit hidrolik orbitrol

Cara Kerja:
Pada saat steering wheel diputar, maka valve orbitrol akan bergerak. Pergerakkan valve ini terbatas, karena adanya slot yang mengunci antara valve & sleeve. Dengan pergerakkan tersebut, maka posisi di valve akan berubah sesuai dengan pergerakkan steering wheel. Sehingga oli yang disupply oleh pump akan diarahkan dari valve ke trochoid selanjutnya ke cylinder.

Detail Komponen Rear Axle pada Truck

  • Rear Drive Axle

Rear axle disebut juga back axle. Rear axle adalah komponen yang akan menyangga beban dan meneruskan tenaga penggerak ke roda belakang  yang disebut juga driving axle. Bagiannya yaitu rear axle housing, axle shaft, dan bearing roda. Selain itu ada rear axle yang tidak meneruskan tenaga atau dead axle. Rear axle tipe rigid digunakan pada kendaraan sedang dan heavy-duty.

Pada sebuah truk, rear axle dapat berjumlah satu buah dan mungkin juga dua atau tiga buah. Rear axle yang berjumlah satu disebut single axle. Rear axle yang berjumlah lebih dari satu dinamakan tandem axle.

Untuk tipe tandem axle dikenal dua istilah yaitu tag axle dan pusher axle. Ilustrasi kedua tipe ini adalah sebagai berikut:

Berdasar metode pembebanan (support) pada axle shaft, terdiri dari:

  • Half Floating Type

Roda dipasang langsung pada axle shaft. Axle shaft ini didukung oleh axle housing melalui bearing. Axle shaft dan axle housing menerima beban yang sama diteruskan ke roda. Bagaimanapun axle shaft akan menerima moment bending yang dihasilkan oleh gaya vertical, melintang, dan memanjang  pada roda serta momen torsi yang dihasilkan oleh tenaga kendali (driving).  Tipe ini banyak digunakan untuk kendaraan kecil sebab strukturnya sederhana dan hanya untuk beban ringan.

  • Full Floating Type

Masing-masing roda didukung oleh axle housing melalui dua tapered roller bearing. Bending moment dihasilkan oleh gaya vertical, melintang, dan memanjang dari roda semuanya diterima axle housing sedangkan axle shaft meneruskan tenaga driving dan hanya menerima momen torsi yang dihasilkanoleh tenaga driving tersebut. Tipe ini dipakai untuk kendaraan sedang dan heavy-duty. Axle shaft dapat dilepas dan pasang dengan mudah daripada tipe lainnya.

  • ¾ Floating Type

Struktur tipe ini antara tipe half floating dan full floating. Roda didukung oleh axle housing melalui sebuah bearing. Axle shaft sangat mudah menyalurkan kekuatan driving. Karena itu hampir ¾ bending moment dari beban vertical dan melintang oleh roda akan diteruskan ke axle housing. Axle shaft menerima momen torsi dan momen bending ¼ dari beban melintang. Tipe ini jarang digunakan karena strukturnya komplek.

Bentuk rear drive axle bervariasi tergantung dari jenis kendaraan. Perbedaan yang paling mencolok dari axle adalah axle housingnya. Axle housing berfungsi untuk menutup dan melindungi axle shaft, mendukung berat kendaraan dan beban. Final gear terpasang dekat dengan bagian tengah axle housing. Berdasarkan bentuknya axle housing dapat diklasifikasikan  menjadi:

  • Banjo type

Tipe ini mudah dibuat sehingga saat ini banyak digunakan.

  • Build-up type

Tipe ini mempunyai struktur yang paling komplek, dibanding yang lain.

  • Split type

Axle housing terpisah antara bagian kiri dan kanan. Final gear terpasang ditengah dengan menggunakan bolt untuk menghubungkannya. Pada tipe ini pemeriksaan dan pengadjustan differential carrier (final gear) lebih sulit dari tipe lain.

Axle Housing
Axle shaft akan meneruskan tenaga melalui final gear dan differential gear ke roda. Hub terpasang pada kedua sisi axle housing melalui dua bearing pada masing-masing sisi. Brake drum dan disc roda terpasang pada hub. Tapered roller bearing digunakan pada rear axle karena adanya beban melintang dari roda.

  • Rear Dead Axle

Dead axle tidak meneruskan tenaga, tetapi hanya mendukung beban pada roda sehingga tidak ada final gear atau axle shaft. Yang terdapat pada axle tipe ini hanya shaft dimana ujungnya terdapat bearing. Komponen hub disini pada dasarnya sama seperti drive axle.

Memahami Fungsi Komponen Front Axle

Fungsi front axle adalah untuk menyangga sebagian dari beban kendaraan pada roda depan (front wheels) dan untuk steering kendaraan. Secara garis besar front axle dibagi menjadi front dead axle dan front drive axle. Drive axle dapat disebut dengan live axle atau powered axle.

  • Front Dead Axle
    • Tipe front dead axle

Front dead axle merupakan axle yang menyangga beban kendaraan atau unit bagian depan. Berdasarkan jenis konstruksi dari suspensi yang digunakan front dead axle dibagi menjadi dua tipe yaitu rigid axle suspensi dan independent axle suspensi. Rigid axle suspensi digunakan pada truk dan bis untuk membawa beban besar, dimana ketika salah satu roda naik karena kondisi permukaan jalan maka body atau frame dari unit akan miring tetapi hanya dapat untuk kemiringan dengan sudut kecil. Keuntungan tipe ini mudah dalam perawatannya karena strukturnya sederhana.

Front dead axle

Independent axle suspensi dipakai untuk mobil penumpang, beberapa off-road, heavy-duty, dump truk, serta truk kecil dan sedang. Tipe ini lebih memberikan kenyamanan pada operator atau penumpangnya dan akan mengurangi efek dari jalan yang bergelombang karena ketika salah satu roda naik akibat kondisi permukaan jalan maka unit tidak akan miring.

Berdasarkan bentuknya front axle dibagi menjadi tipe elliot, tipe reverse elliot, tipe merman, dan tipe lemoine. Tipe reverse elliot paling luas digunakan, tipe elliot digunakan untuk beberapa kendaraan, sedangkan untuk tipe merman dan lemoine hampir tidak pernah dipakai lagi.

  • Structure front dead axle

Axle beam biasanya mempunyai penampang melintang bentuk I. Agar pusat gravitasi rendah maka struktur axle beam bagian tengahnya lebih rendah sehingga komponen dari spring seat dan bagian tengah unit lebih rendah dari bagian tengah roda. Axle beam yang terbuat dengan bentuk bulat pipa juga digunakan untuk beberapa kendaraan.

Knuckle terpasang pada masing-masing ujung axle beam dengan kingpin, dan dapat berputar pada kingpin. Steering arm terpasang tetap pada knuckle. Kedua ujung dari knuckle dihubungkan dengan menggunakan tie-rod arm dan tie-rod. Hub dengan dua tapered roller bearing terpasang pada komponen komponen spindle dari knuckle. Roda dan brake drum terpasang tetap pada flange dari hub dengan hub bolt.

Thrust bearing disisipkan antara bagian tengah axle beam dengan knuckle sehingga kendaraan dapat dikemudikan dengan mudah ketika mendapat beban yang besar. Clearance dengan thrust bearing dapat di-adjust dengan shim. Komponen dari sistem brake terpasang pada flange dari knuckle.

  • Front Drive Axle

Kendaraan pada umumnya bergerak dengan menggunakan penggerak roda belakang. Selain itu, ada juga kendaraan yang bergerak dengan seluruh rodanya seperti pada kendaraan yang dibuat untuk daerah dengan jalan yang kurang bagus serta kendaraan yang hanya bergerak dengan roda depan saja. Kedua tipe yang disebutkan diatas menggunakan front drive axle.

Front drive axle bukan hanya meneruskan tenaga dari power train, tetapi sebagai roda untuk kemudi. Axle pada umumnya menggunakan kingpin, akan tetapi untuk front drive axle menggunakan universal joint. Jenis – jenis universal joint diantaranya bendix type, zepper type, dan birfield type. Birfield type merupakan pengembangan dari zepper type yang biasanya digunakan untuk front rigid axle suspension di truck.

  • Front wheel alignment

Pada kendaraan roda depan harus dapat bergerak dengan lembut dan akurat ketika berbelok. Ketika kendaraan berjalan lurus, roda depan harus selalu stabil dan cepat kembali ke posisi semula apabila ada beban kejut akibat jalan yang tidak rata. Selain itu tire/ban pada roda depan tidak cepat aus. Hal tersebut dapat dicapai dengan baik jika dilakukan front wheel alignment yang tepat.

Front wheel alignment / steering wheel alignment mempunyai beberapa faktor yang harus disetel (adjust) dengan tepat, yaitu: Kingpin Inclination Angle (KIP), camber angle, toe in / toe out, dan caster angle.

  • Kingpin inclination angle

Pivot shaft dari roda kemudi dinamakan kingpin. Pada struktur tipe rigid axle suspensi, roda akan berputar mengitari kingpin. Umumnya kingpin tidak vertikal dengan permukaan jalan, tetapi ada kemiringan yang terlihat pada gambar. Sudut antara kingpin shaft dengan garis vertical kepermukaan jalan dinamakan kingpin inclination angle (b). Kemiringan ini akan membantu memberikan steering kestabilan dengan kecenderungan roda untuk kembali keposisi langsung kedepan (posisi lurus) setelah diputar. Saat kemudi dibelokkan, roda akan berputar dengan kingpin sebagai porosnya dan roda akan cenderung naik yang akan mengakibatkan ada gaya reaksi untuk mengembalikan roda keposisi awal. Besarnya kingpin inclination antara 6° – 8°. Besarnya sudut ini berhubungan dengan besarnya camber angle (a).

  • Camber angle

Ketika axle dilihat dari depan kendaraan, akan terlihat garis tengah ban tidak vertical tetapi akan miring membentuk sudut dengan arah keluar yang dinamakan camber angle dengan besar sekitar 1°. Ban akan cenderung miring kedalam ketika unit mendapat beban atau muatan, maka adanya camber ini akan menghilangkan efek tersebut. Selain itu, camber angle juga membantu unit berbelok tiba-tiba dari kondisi berjalan lurus dengan lebih mudah.

  • Toe-in

Ketika roda kemudi dilihat dari atas akan terlihat jarak yang beda antara A dan B, A akan lebih pendek inilah yang dinamakan toe-in. Ketika unit belok maka membentuk suatu radius yang titik pusatnya jika ditarik garis ke titik tengah masing-masing roda kemudi akan membentuk dua garis yang berbeda oleh karena itu agar beban jalan ke masing-masing roda sama dan tidak terjadi slip pada roda bagian dalam maka sudut untuk roda kemudi bagian luar harus lebih tajam sehingga diperlukan toe-in.

  • Caster angle

Pada umumnya kingpin jika dilihat dari sisi samping kendaraan akan miring kebelakang dari garis vertical yang dinamakan caster. Hal ini akan membuat kemudi lebih mudah dan roda akan cenderung untuk bergerak maju atau mundur kembali. Besarnya caster angle biasanya 1°-2°.

SEMI HYDRAULIC STEERING SYSTEM

Steering tipe ini mekanisme pergerakkan dibantu dengan tenga hydraulic sehingga operator akan menjadi lebih ringan pada saat memutar steering wheel. Apabila ball nut bergerak maka selector sahaft akan berputar sehingga pitman arm akan bergerak.

Pada semi hydraulic tipe ini diklasifikasikan :

  1. Tipe semi integral
  2. Tipe integral
  3. Tipe Combine

Tipe semi Integral

Pada tipe semi integral di dalam gear box terdapat directional control valve untuk mengarahkan aliran oil dari pump ke cylinder ( sisi head atau sisi bottom ). Sedangkan drag link yang dipasang pada rod cylinder dan pitman arm, berfungsi untuk mentralkan kembali directional control valve ( proposional ), agar cylinder tidak terus disupply oil dari pump ke cylinder pada saat gerakan steering wheel dihentikan.

semi integral steering

gearbox steering tipe semi integral

steering netral
steering netral
belok kiri
                                                         belok kiri
belok kanan
belok kanan

Tipe integral

Pada steering sistem tipe integral, gear box assy terdiri atas komponen directional control valve ( control valve assembly ), piston dan gear box ( power cylinder assembly )

steering tipe integral

steering netral
    steering netral
belok kiri
                                                                         belok kiri
belok kanan
                                                                              belok kanan

Tipe combine

Pada tipe combine, directional valve terpasang pada cylinder. Gear box dipakai untuk mengerahkan pitman arm selanjutnya pitman arm dipakai untuk menggerakkan directional control valve yang terletak pada hydraulic cylinder.

tipr combine

steering netral
                                                steering netral

Cara kerja :

Pada saat steering wheel posisi seperti pada gambar di atas, maka oil dari pump akan masuk ke dalam directional contol valve. Pada posisi directional control valve neutral maka oil tersebut akan mengalir ke drain (tangki).

belok kanan
belok kanan

Apabila steering wheel diputar searah jarum jam, maka pitman arm akan bergerak kearah kanan, sehingga spool A akan terdorong ke kanan juga. Akibatnya Oli dari pump diarahkan ke chamber E. Karena oil masuk ke chamber E, maka cylinder akan bergerak kekanan, sehingga roda depan berbelok kearah kanan ( seperti terlihat pada gambar ). Pada saat yang sama oil dari chamber D akan didrain ke tanki. Sewaktu cylinder bergerak kearah kanan, control valve akan dinetralkan kembali agar oil dari pump tidak disupply terus menerus ke port E ( proportional ).

belok kiri
  belok kiri

Apabila steering wheel diputar berlawanan arah jarum jam, maka pitman arm akan bergerak kearah kiri, sehingga spool A akan terdorong kearah kiri juga. Akibatnya Oli dari pump diarahkan ke chamber D. Karena oil masuk ke chamber D, maka cylinder akan bergerak ke kiri, sehingga roda depan berbelok kearah kiri ( seperti terlihat pada gambar ). Pada saat yang sama oil dari chamber E akan didrain ke tanki. Sewaktu cylinder bergerak ke kiri, control valve akan dinetralkan kembali agar oil dari pump tidak disupply terus menerus ke port D ( proportional ).

STEERING SYSTEM

Sistem kemudi ( steering ) adalah suatu sistem pengendalian unit yang digunakan untuk membelokkan arah dari gerak lurus menjadi ke kiri atau ke kanan sesuai dengan kehendak operator. Pergerakkannya dari 0° – 360°. Bermacam-macam tipe steering pada alat-alat berat. Baik yang menyangkut wheel tractor maupun crawler tractor.

Klasifikasi Steering System

Steering pada alat-alat berat diklasifikasikan sebagai berikut:
klasifikasi steering sistem

STEERING MECHANICAL

linkage & rod mechanical sistem

Gearbox Mechanism
steering gearbox mechanism

Cara kerja :
Pada saat steering wheel diputar, maka worm shaft akan ikut berputar. Dengan berputarnya shaft maka ball nut assy bergerak ke atas atau ke bawah, tergantung kepada arah putaran steering wheel. Apabila ball nut bergerak maka selector shaft akan berputar sehingga pitman arm akan bergerak .

STEERING DENGAN TRACK MOTOR

steering track motor

Steering yang dilengkapi dengan track motor digunakan pada machine yang menggunakan hydrostatic transmission seperti wheel loader kecil, bulldozer tipe kecil, compactor, dan lainnya dan juga excavator.

Kecepatan berbelok machine ditentukan oleh jumlah aliran oli dari pompa menuju track motor. Pengaturan jumlah aliran oli menuju track motor dilakukan oleh travel control valve