WHEEL ALIGNMENT

 

Kendaraan harus mempunyai performa jalan-lurus yang memadai untuk stabilitas pengendaraan, kemampuan membelok saat melintasi tikungan jalan, gaya balik kemudi agar dapat kembali ke kondisi lurus, dan kemampuan mengurangi guncangan yang ditransmisikan ke suspensi saat ban menempel permukaan jalan, dan lainnya. Oleh karena itu, roda kendaraan dibuat dengan sudut tertentu terhadap tanah dan suspensi sesuai dengan tujuannya. Semua itu disebut dengan kesejajaran roda (wheel alignment).   Wheel alignment mempunyai lima faktor berikut:   Camber Caster Kemiringan steering axis (kemiringan kingpin) Toe (toe-angle, toe-in dan toe-out) Turning radius (wheel angle, turning angle)   Bahkan bila ada satu dari elemen ini tidak benar, maka akan terjadi problem-problem berikut:   Pengemudian yang sulit Stabilitas pengendaraan  yang buruk Gaya balik ke posisi semula setelah menikung buruk Masa pakai ban lebih singkat

Bagian depan roda kendaraan dipasang dengan bagian atas miring keluar atau ke dalam.
Ini disebut "camber" diukur dengan derajat kemiringan dari garis vertikal. Bila sisi atas roda miring keluar, maka disebut dengan "camber positif". Sebaliknya, kemiringan ke dalam disebut "camber negatif".
Pada mobil-mobil seri awal, roda mendapat camber positif untuk menambah ketahanan poros depan, dan untuk membuat ban bersentuhan dengan permukaan jalan pada sudut yang benar untuk mencegah ban aus yang tidak sama pada jalan dimana pusat jalan lebih tinggi dari batas jalan.
Pada mobil-mobil modern, suspensi dan poros lebih kuat daripada waktu yang lalu dan permukaan jalan lebih datar, sehingga kebutuhan akan camber positif berkurang. Akibatnya, ban disesuaikan lebih ke zero camber (dan ada beberapa kendaraan yang benar-benar zero camber). Bahkan, camber negatif sekarang lebih umum digunakan pada mobil penumpang untuk menambah performa menikung.

PETUNJUK SERVIS:
Bila roda mendapat camber positif atau negatif yang berlebihan, maka akan terjadi ban aus yang tidak rata.
Bila roda mendapat camber negatif yang berlebihan, ban aus lebih cepat pada sisi dalam; bila roda mendapat camber positif yang berlebihan, ban aus lebih cepat pada sisi luar.

CAMBER

CAMBER NEGATIF

Bila beban vertikal diberikan kepada ban yang mempunyai camber, suatu gaya dihasilkan di arah horisontal. Gaya ini disebut "camber thrust" dan bekerja pada bagian dalam kendaraan untuk camber negatif dan bagian luar kendaraan untuk camber positif.

Saat menikung, karena kendaraan condong keluar, camber ban menjadi lebih positif, camber thrust ke arah dalam dari kendaraan dikurangi, dan gaya menikung berkurang.

Camber negatif menekan camber positif ban saat menikung dan membantu menjaga gaya menikung yang cukup.

Camber Saat Menikung

Saat kendaraan menikung, camber thrust pada ban bagian luar berfungsi untuk mengurangi gaya menikung karena kenaikan camber positif. Gaya sentrifugal memiringkan kendaraan yang sedang menikung akibat kerja dari pegas suspensi, sehingga mengubah camber.

PETUNJUK:
Menikung selalu diikuti oleh gaya sentrifugal, dimana ban memaksa kendaraan membelok lebih lebar dari yang diinginkan oleh pengemudi kecuali kendaraan dapat memberikan gaya perlawanan yang cukup -yaitu, gaya sentripetal- untuk menyeimbangkan ini. Gaya sentripetal dihasilkan oleh deformasi dan selip sisi dari alur ban yang terjadi karena friksi antara ban dan permukaan jalan. Ini disebut cornering force (gaya menikung).

 

CAMBER NOL DAN CAMBER POSITIF

Camber nol

 

Alasan utama menggunakan camber nol (zero camber) adalah untuk mencegah aus ban yang tidak sama. Bila roda diberikan camber positif atau negatif, kemiringan relatif ban ke permukaan jalan menghasilkan perbedaan radius putar ban bagian dalam dan luar saat ban berputar, sehingga ban menjadi aus tidak rata. Camber nol mencegah hal ini.

 

Camber positif Fungsi dari camber positif adalah sebagai berikut:

 

	Reduksi dari beban vertikal Dalam kasus camber nol, beban pada as diberikan ke arah F’. Beban F' yang diberikan pada as berubah ke beban F yang diberikan pada arah spindle joint (penghubung as) dengan menyertakan camber positif. Karenanya, beban momen yang diberikan ke as dan steering knuckle berkurang.
	Pencegahan dari slip-off roda Beban F atas roda dapat dibagi menjadi F1 dan F2. F2 adalah gaya untuk arah dari spindle axis (poros as) dan akan mendorong roda ke dalam. Gaya ini mencegah roda meleset/tergelincir dari as-nya.
	Pencegahan camber negatif yang tidak diinginkan karena kondisi jalan Cara ini mencegah sisi atas dari roda miring ke dalam akibat perubahan bentuk komponen suspensi dan 'bushing' karena beban penumpang dan barang.
	Reduksi dari steering effort Ini dijelaskan dengan lengkap pada bagian mengenai kemiringan steering axis

Caster adalah kemiringan ke depan atau ke belakang dari poros steering. Caster diukur dalam derajat dari poros steering ke posisi vertikal seperti yang terlihat dari samping kendaraan.

Kemiringan ke belakang dari garis vertikal disebut dengan "caster positif", sedangkan kemiringan ke depan disebut dengan "caster negatif".

Jarak persimpangan garis tengah poros steering dengan tanah,  terhadap titik pusat ban ke daerah kontak dengan tanah disebut caster trail.

Sudut caster mempengaruhi kestabilan jalan-lurus dan caster trail mempengaruhi pengembalian roda setelah membelok.

PETUNJUK SERVIS:
Bila roda diberikan caster positif yang berlebihan, kestabilan jalan-lurus dapat diperbaiki, tapi menjadi sulit membelok.

Kestabilan Jalan-lurus dan Pengembalian Roda

Kestabilan jalan-lurus akibat sudut caster Ketika sumbu steering berputar, --misalnya saat menikung, bila roda mempunyai sudut caster, ban akan miring secara relatif terhadap permukaan tanah. Sehingga akan dihasilkan sentakan torsi yang dapat menyebabkan bodi kendaraan terangkat, seperti yang terlihat pada gambar berikut. Torsi sentakan (jack-up torque) berfungsi sebagai gaya balik yang berusaha untuk mengembalikan bodi kendaraan ke posisi horisontal dan mempertahankan kestabilan jalan-lurus dari kendaraan.

Pengembalian roda akibat caster trail Bila roda diberikan sudut caster, titik kontak garis yang melebar dari sumbu steering berada di depan titik tengah ban dengan jalan. Dengan demikian, karena ban tertarik dari arah depan, gaya yang menarik ban akan mendorong gaya ke bawah dan mencoba untuk menghilangkan kestabilan ban untuk mempertahankan performa jalan-lurus. Selain itu, saat ban mengarah ke samping karena pengemudian atau gangguan saat berjalan lurus, gaya ke samping (F2 dan F' 2) akan dihasilkan. Gaya samping ini berperan sebagai tenaga pemutar di sekitar sumbu steering karena caster trail dan merupakan gaya yang mencoba untuk mengembalikan ban ke posisinya semula (recovery force). Pada saat ini, bila caster trail nya panjang, untuk besaran gaya samping yang sama, gaya yang lebih besar bekerja untuk mengembalikan roda kemudi. Karenanya, semakin panjang caster trail, maka semakin besar performa jalan-lurus dan gaya pengembaliannya Geometri Nachlauf dan Vorlauf Secara umum, sudut caster harus ditambah untuk menambah caster trail. Namun, bahkan bila sudut caster tetap sama, caster trail dapat diset seperti yang diinginkan dengan membuat offset sumbu steering ke depan atau belakang dari pusat roda. Geometri Nachlauf mampu membuat caster trail bertambah dengan membuat steering axis offset ke depan dari pusat roda. Geometri Vorlauf mampu membuat caster trail berkurang dengan membuat offset sumbu steering ke belakang dari pusat roda. Pada kendaraan yang sebenarnya, bermacam setting dibuat oleh geometri Nachlauf dan Vorlauf supaya dapat menyesuaikan dengan karakteristik kendaraan   KEMIRINGAN SUMBU KEMUDI   Poros yang digunakan roda berbelok ke kiri dan ke kanan saat roda itu berputar, disebut dengan "steering axis". Poros ini ditemukan dengan menggambar garis imajiner antara bagian atas mounting atas peredam kejut dan ball joint  lower arm suspensi (untuk suspensi tipe strut). Garis ini dimiringkan ke dalam bila dilihat dari depan kendaraan dan disebut dengan "steering axis inclination" (S.A.I) atau "kingpin angle". Sudut ini diukur dalam derajat. Sebagai tambahan, jarak "L" dari persimpangan dari steering axis dengan tanah ke jarak persimpangan garis pusat roda dengan tanah disebut "offset", "kingpin offset" atau "scrub radius". Fungsi dari Kemiringan Steering Axis   1. Mengurangi gaya putar roda kemudi   Karena roda berputar ke kanan atau kiri dengan steering axis sebagai sumbunya dan offset sebagai radiusnya, offset yang besar akan menghasilkan momen yang besar di sekitar steering axis karena resistansi rolling dari ban, yang kemudian menambah gaya untuk memutar roda kemudi. Offset ini dapat dikurangi untuk mengurangi steering effort. Metode manapun dari dua metode berikut dapat digunakan untuk membuat offset yang kecil:    (1)   Memberikan camber positif pada ban  (2)   Memiringkan steering axis. 2. Mereduksi kick-back dan tarikan ke satu sisi   Bila offset tersebut sangat besar, tenaga dari pengendaraan atau pengereman menghasilkan momen di sekitar steering axis yang mempunyai magnitude yang proporsional dengan jumlah offset. Lag pula, guncangan apapun dari jalan yang mengenai roda akan menyebabkan roda kemudi menyentak atau membalik (kick-back). Fenomena ini dapat diperbaiki dengan mengurangi jumlah offset. Bila terdapat perbedaan antara sudut kemiringan steering axis kiri dan kanan, kendaraan biasanya akan tertarik ke sisi dimana sudutnya lebih kecil (dengan offset yang besar).   3. Memperbaiki stabilitas jalan lurus Kemiringan steering axis menyebabkan roda-roda secara otomatis kembali ke posisi lurus ke depan setelah selesai menikung. PETUNJUK: Pada mobil dengan mesin depan penggerak roda depan, offset biasanya ditetapkan kecil (nol atau negatif) untuk menghindari perambatan guncangan ban  ke roda kemudi yang terjadi saat pengereman atau karena gangguan jalan, dan untuk meminimalkan momen yang dihasilkan di sekitar steering axis oleh gaya gerak saat mulai berjalan yang cepat atau akselerasi. PETUNJUK SERVIS:   Bila terdapat perbedaan antara sudut pengemudian pada sisi kiri dan kanan, maka akan ada pula perbedaan antara momen yang terjadi di sekitar steering axis pada sisi kiri dan kanan saat pengereman dan tenaga pengereman akan menjadi lebih besar pada sisi dengan sudut steering yang lebih kecil. Selain itu, perbedaan apapun antara offset kiri dan kanan akan menghasilkan perbedaan tenaga reaksi gerak (torsi kemudi) pada sisi kiri dan kanan. Dalam kasus apapun, gaya itu akan mencoba membelokkan kendaraan.   Toe (Sudut Toe, Toe-in dan Toe-out) Sudut toe (toe-in dan toe-out) Toe adalah kemiringan roda depan dan belakang bila dilihat dari atas kendaraan. Sudut pemasangan roda disebut sudut toe . Bila roda di bagian depan lebih dekat dari roda di bagian belakang, kondisi ini disebut dengan "toe-in". Kondisi sebaliknya disebut dengan "toe-out".   Gulungan sudut toe   Umumnya, tujuan utama dari sudut toe adalah untuk membatalkan camber thrust yang dihasilkan saat camber digunakan. Karena itu, sudut toe dapat mencegah roda depan membuka keluar saat toe-in digunakan untuk camber positif sebagai akibat dari penggunaan camber  negatif  untuk meningkatkan performa ban dan suspensi yang lebih baik yang jamak digunakan beberapa tahun terakhir ini.  Namun, kebutuhan untuk membatalkan camber thrust telah hilang. Sehingga, tujuan utama penggunaan sudut toe telah berubah menjadi untuk memastikan kestabilan jalan lurus. Saat kendaraan menanjak pada permukaan jalan miring, bodi kendaraan miring ke satu sisi. Kendaraan akan terasa seperti akan berbelok ke arah dimana bodi kendaraan itu miring. Bila tiap roda bagian depan diputar masuk, (toe-in), kendaraan akan mencoba untuk bergerak ke arah yang berlawanan dari arah bodi kendaraan miring. Karenanya, kestabilan jalan lurus akan tercapai. PETUNJUK SERVIS: Bila toe-in berlebihan, maka gaya selip bagian sisi menyebabkan aus ban yang tidak seimbang. Bila toe-out lebih besar, maka akan sulit untuk menjaga kestabilan jalan di jalan lurus. PETUNJUK: Selip samping adalah jarak total selip dari ban kiri dan kanan ke sisi samping saat kendaraan sedang berjalan. Pada kedua kasus toe-in dan camber negatif, selip samping terjadi ke arah luar.   Radius Belok (Sudut Roda, Sudut Belok) Radius putar (turning radius) adalah sudut belok dari roda depan sebelah kanan dan kiri saat menikung. Dengan memberikan sudut belok kanan dan kiri yang berbeda akan mensinkronkan titik pusat  putaran untuk keempat rodanya dan dapat meningkatkan stabilitas pengendaraan saat membelok. Sebagai contoh, pada tipe sistem steering dimana tie rod berada di belakang as, bila knuckle arm kanan dan kiri dinaikkan supaya sejajar dengan garis tengah kendaraan, sudut steering kiri dan kanan akan sama (α = β). Tiap roda akan berbelok pada titik usat yang berbeda (O1 dan O2) bahkan bila roda tersebut mempunyai radius yang sama (r1 = r2), akan terjadi selip samping pada salah satu ban. Tetapi, bila knuckle arm miring dari garis tengah kendaraan, karena roda kiri dan kanan mempunyai sudut belok yang berbeda (α < β), mereka dapat diset untuk menikung dengan radius putar yang berbeda (r1 > r2) dan kira-kira pada titik pusat yang sama (O), sehingga dapat diperoleh sudut kemudi yang benar. PETUNJUK SERVIS: Bila radius putar tidak sesuai, sisi dalam atau luar ban akan selip ke samping saat menikung dan mobil tidak mungkin berbelok dengan halus. Ini juga akan menghasilkan aus yang tidak rata pada sisi ban yang mengalami selip. Servis Wheel Alignment Pemeriksaan dan koreksi wheel alignment yang berkala sebenarnya tidak terlalu diperlukan dalam kondisi penggunaan normal. Namun, bila ban dalam kondisi aus yang tidak sama, bila kemudi tidak stabil, atau bila suspensi harus diperbaiki akibat kecelakaan, wheel alignment harus diperiksa dan diperbaiki.     1. Umum     Wheel alignment terdiri dari beberapa item seperti camber, caster, steering axis inclination, dll., dan tiap item saling berhubungan erat dengan item-item lainnya. Saat memeriksa dan memperbaiki, sangatlah penting untuk mempertimbangkan semua item dan bagaimana beberapa item itu berhubungan satu sama lain.     2. Dimana tempat mengukur dan peringatan menyangkut penggunaan tester     Belakangan,  telah banyak sekali digunakan alignment tester model baru. Namun, perlu dicatat bahwa tester dengan tingkat akurasi tinggi mungkin agak rumit, dan tanpa disadari sering terjadi kesalahan pengukuran. Karenanya, perlu melakukan pemeliharaan tester secara berkala untuk meyakinkan bahwa tester-tester tersebut selalu dapat diandalkan. Pastikan untuk selalu mengukur wheel alignment dengan kendaraan diparkir pada area yang datar dan rata. Hal ini penting karena, meski alignment tester itu sangat akurat, hasil pengukuran yang benar tidak akan diperoleh bila tempat pengukurannya tidak rata.     3. Pemeriksaan yang diperlukan sebelum pengukuran wheel alignment     Sebelum mengukur wheel alignment, setiap faktor yang dapat memberikan pengaruh pada wheel alignment harus dicek dan perbaikan yang diperlukan harus dilakukan. Pelaksanaan yang benar dari langkah persiapan ini akan memberikan nilai yang benar. Nilai standar wheel alignment ditentukan oleh pabrik dengan kendaraan dalam kondisi normal. Karena itu, saat memeriksa wheel alignment, sangat penting untuk sebisa mungkin menyiapkan kendaraan yang mempunyai kondisi normal dimana nilai-nilai standarnya telah ditentukan. (Lihat Repair Manual untuk nilai-nilai standarnya.) Berikut ini adalah beberapa item yang harus dicek sebelum pengukuran wheel alignment.     Tekanan angin ban (sesuai kondisi standar) Tandai keausan ban yang tidak rata atau adanya ukuran yang berbeda. Penipisan ban (melingkar dan permukaannya/face) Kelonggaran ball joint karena aus Kelonggaran tie rod  karena aus Kelonggaran bearing roda karena aus Panjang strut bar kiri dan kanan Perbedaan wheelbase kiri dan kanan Perubahan bentuk atau aus pada bagian-bagian steering linkage Perubahan bentuk atau aus pada bagian-bagian yang berhubungan dengan suspensi depan Kemiringan bodi dari samping (celah tanah chasis)   4. Pentingnya penyetelan celah tanah chassis sebelum pengukuran alignment Pada kendaraan dengan suspensi depan independen, faktor-faktor wheel alignment akan bervariasi sesuai dengan beban muatan yang dapat merubah bila celah tanah chassis-nya berubah.  Oleh karena itu, sangat penting mengetahui berbagai faktor yang menjelaskan wheel alignment berkaitan dengan celah tanah itu. Kecuali bila tidak dijelaskan, lihat Repair Manual, dll 5. Tes jalan Setelah menyetel axle depan, suspensi, steering, dan/atau wheel alignment depan, lakukan tes jalan berikut untuk mengecek hasil penyetelan:   Berjalan lurus ke depan    (1)   Roda kemudi harus pada posisi benar  (2)   Kendaraan harus berjalan lurus ke depan pada jalan yang datar.  (3)   Seharusnya tidak terjadi getaran berlebihan pada kemudi. Menikung Roda kemudi harus dapat dibelokkan dengan mudah pada arah manapun, dan harus kembali ke posisi normal dengan cepat dan halus saat dilepaskan. Pengereman Roda kemudi harusnya tidak tertarik ke sisi manapun saat kendaraan direm pada jalan yang datar dan halus. Pengecekan suara tidak normal Seharusnya tidak terdengar suara yang tidak normal selama tes jalan. 6. Hasil pengukuran dan bagaimana menggunakannya Bila nilai terukur menyimpang dari nilai-nilai standar, maka nilai-nilai tersebut akan berada pada nilai standar dengan menyesuaikan mekanisme penyetelan atau melakukan penggantian komponen   Servis Wheel Alignment Roda Depan Untuk menyetel toe-in, ubah panjang dari tie rod yang menghubungkan steering knuckle arm.     1. Pada tipe yang letak tie rod-nya berada di belakang poros, penambahan panjang tie rod akan menambah toe-in. Sedang tipe yang tie rod-nya berada  di depan poros, bila tie rod-nya  dipanjangkan akan menambah toe-out. 2. Pada tipe tie rod ganda, penyetelan toe-in dilakukan dengan membuat panjang tie rod kiri dan kanan tetap sama. Bila panjang tie rod kiri dan kanan berbeda, meski  penyetelan toe-in-nya benar, akan menyebabkan kesalahan sudut belok.   Camber dan Caster Metode penyetelan untuk camber dan caster tergantung dari modelnya. Di bawah ini adalah metode-metode yang umum. Karena toe-in berubah bila camber dan/atau caster disesuaikan, maka toe-in harus selalu dicek setelah penyetelan camber dan/atau caster.       1. Penyetelan camber yang terpisah   Pada beberapa model, baut steering knuckle dapat diganti dengan baut penyetel camber. Baut penyetel ini mempunyai diameter batang lebih kecil yang memungkinkan untuk penyetelan camber. Tipe penyetelan ini digunakan pada suspensi tipe strut.   2. Penyetelan caster yang terpisah   Caster disetel dengan merubah jarak "L" antara lower arm dan strut bar dengan menggunakan mur atau spacer dari strut bar. Cara penyetelan ini digunakan pada suspensi tipe strut atau tipe double wishbone, dimana letak  strut bar-nya  pada  bagian depan atau belakang lower arm. 3. Penyetelan camber dan caster secara bersamaan      (1) Baut mounting tipe cam eksentrik (eccentric cam) berada pada lower arm bagian ujung dalam. Dengan memutar baut ini akan menggerakkan titik pusat  ball joint yang paling rendah untuk memiringkan dan menyesuaikan baik camber maupun caster. Metode penyetelan ini digunakan pada suspensi tipe strut dan tipe double wishbone.  (2) Memutar baut mounting tipe eccentric cam pada lower arm bagian depan dan belakang akan mengubah sudut pemasangan dari lower arm tersebut dan mengubah posisi ball joint pada posisi yang paling rendah. Metode penyetelan ini digunakan pada suspensi tipe strut atau tipe double wishbone.  (3) Sudut mounting dari upper arm, yaitu posisi ball joint paling atas, diubah dengan menaikkan atau menurunkan jumlah dan/atau ketebalan shim. Metode penyetelan ini digunakan pada suspensi tipe double wishbone.   Berikut adalah contoh dari penyetelan Supra JZA80 (1998). (Untuk keterangan yang lebih lengkap, baca Repair Manual.)        (1) Ukur camber dan caster. (2) Seperti yang terlihat pada table, baca jarak dari poin yang ditandai hingga poin 0.  (3)   Sesuaikan cam penyetel depan dan/atau belakang sesuai dengan nilai yang terbaca pada tabel. Radius Putar (Wheel Angle, Turning Angle) Tipe yang mempunyai baut stopper  knuckle dapat disetel, tetapi tipe yang tidak mempunyai baut ini tidak dapat disetel. PETUNJUK: Untuk steering gear tipe rack-dan-pinion, sudut roda (wheel angle) biasanya ditentukan oleh keadaan apakah steering rack end menyentuh pada steering rack housing atau tidak. Oleh karena itu biasanya tidak memiliki baut  knuckle. Jika panjang tie rod end kiri dan kanan berbeda, ini akan menyebabkan kesalahan sudut belok roda .   Wheel Alignment Roda Belakang   Wheel alignment belakang pada suspensi belakang model independent didapat disetel dengan menyesuaikan sudut camber dan toe angle. Metode penyetelan sudut camber dan toe berbeda tergantung dari tipe suspensinya. Beberapa model tidak mempunyai mekanisme penyetelan camber.