Power Steering

System kemudi berfungsi mengatur arah kendaraan dengan cara membelokkan roda depan. Bila roda kemudidiputar, kolom kemudi meneruskan putaran ke roda  gigi  kemudi. Roda gigi kemudi ini memperbesar momen putar, sehingga menghasilkan tenaga yang lebih besar untuk menggerakkan roda depan melalui sambungan-sambungan kemudi (steering linkage).

Dengan adanya power steering pada system kemudi tenaga yang dikeluarkan pengemudi untuk mengatur arah kendaraan dengan cara membelokkan roda depan menjadi ringan, sehingga pengemudi akan merasa aman dan nyaman ketika berkendara.

Power steering adalah perangkat atau system pada kendaraan yang berfungsi untuk meringkankan kemudi kendaraan. Sehingga kendaraan dapat bermanufer dengan mudahdan dapat bergerak dengan radius yang lebih kecil. Jenis power steering  mempunyai dua tipe, dimana masing-masing jenis diaplikasikan pada kendaraan tertentu sesuai dengan kapasitasnya, yaotu jenis hidrolis dan elektris. Power steering  jenis hidrolis bekerja dengan oli yang bertekanan tinggi sehingga kemudi menjadi lebih ringan. Contoh mobil yang menggunakan  jenis seperti ini adalah Toyota kijang, Isuzu Panther, BMW 320i, Timor, Honda Genio, dan lain-lain. Sedangkan jenis elektris bekerja menggunakan tenaga listrik dengan memakai motor listrik khusus power steering. Mobil yang memakai jenis ini adalah Suzuki Karimun, Masda Ventrend, Honda City.

Power steering merupakan sebuah sistem yang berfungsi untuk meringankan memutar sistem kemudi kendaraan sehingga menghasilkan putaran kemudi yang ringan tanpa membutuhkan tenaga yang berarti untuk mengendalikan kemudi. Dalam perkembangannya power steering terbagi menjadi 2, yaitu : Hidrolik Power Steering dan Elektronik Power Steering.

1.      Hidrolik Power Steering

Hidrolik Power Steering adalah sebuah sistem hidrolik (servo hidrolik) yang berfungsi untuk memperingan tenaga yang dibutuhkan untuk memutarkan kemudi terutama pada kecepatan rendah dan menyesuaikannya pada kecepatan menengah serta tinggi. Pada kecepatan rendah gaya gesek ban dengan jalan cukup tinggi, apalagi untuk tipe ban tekanan rendah dengan telapak ban yang lebar.

Rack-and-pinion assembly merupakan unit hydraulic-mechanical dengan integral piston dan rack assembly. Di dalamnya ada satu rotary valve yang mengarahkan aliran minyal power steering dan mengontrol tekanan untuk mengurangi steering effort (suatu usaha daya yang diperlukan untuk memutar kemudi). Ketika kemudi diputar, tahanan yang terbentuk oleh adanya berat dari kendaraan dan gesekan roda ke ban, menyababkan torsion bar di dalam rotary valve menjadi agak cenderung melenceng. Hal ini akan merubah posisi valve spool dan sleeve, karena itulah diperlukan pengarahan pelumas bertekanan ke proper end yang terdapat pada power cylinder. Perbedaan tekanan pada sisi piston (yang dipasang pada rack) membantu menggerakkan rack untuk mengurangi langkah usaha putar. Pelumas di dalam power cylinder yang berlawanan didesak ke control valve dan kembali ke pump reservoir. Ketika steering effort berhenti, maka control valve akan diketengahkan oleh gaya melintir dari torsion bar, tekanan pada kedua sisi piston akan disamakan, dan roda depan kembali ke posisi lurus ke depan.

A.      Konstruksi System

Keterangan :

1.    Reservoir

2.    Unit pompa

3.    Pipa pendingin

4.    Unit pengatur sirkit aliran minyak

5.    Rumah gigi kemudi

6.    Saluran pembagi

Rack-and-pinion power steering system terdiri dari:

ü  Rack and pinion steering gear box

Rack Pinion/Gearbox adalah system penggerak Power Steering dari kemudi atas kemudian di teruskan ke bagian roda dengan dibantu oleh komponen understeel atau kaki-kaki kendaraan (tie rod, rack end, idle arm dll). Di dalam system RackPinion/Gearbox terdapat piston dan valve(katup) yang bekerja sesuai tekanan olie yang disalurkan melalui Vane Pump, selain itu terdapat juga seal-seal yang berguna menahan tekanan olie agar tidak bocor keluar.

ü  Power steering oil pump

Pompa PS berfungsi sebagai penyalur tenaga dari mesin dengan oli yang bertekanan tinggi yang kemudian diteruskan ke bagian Rack Pinion/Gearbox melalui Selang Tekan (Selang bertekanan tingi). Posisi Vane Pump selalu berada di bagian atas dari RackPinion/Gearbox. Dan hampir setengahnya system Power Steering dikendalikan/ditentukan dari kerja Pompa, oleh karena itu bila terdapat kerusakan pada Pompa hampir dipastikan system Power Steeringnya juga tidak akan jalan alias rusak. Tipe pompa banyak sekali, antara lain : pompa torak, membran, plunger, roda gigi luar, roda gigi dalam, vane, screw dan lain-lain. Tekanan yang diperlukan merupakan tekanan secara menerus (continue), sehingga tipe pompa yang digunakan adalah tipe Vane atau Roda Gigi. Pompa menghasilkan tekanan dengan memanfaatkan putaran mesin, sehingga volume pemompaan sebanding dengan putaran mesin.

Pengaturan jumlah minyak yang mengalir keluar dari pompa diatur oleh flow control valve, sehingga selalu konstant. Pada kenyataannya, karena tahanan pengemudian pada kecepatan tinggi berkurang maka jumlah aliran minyak juga harus dikurangi, supaya stabilitas pengemudian tetap terjaga Pada power steering rpm sensing dan power steering yang mempunyai flow control valve dengan built-in control spool, jumlah aliran minyak akan diatur sesuai dengan kecepatan kendaraan.

Kerja pengaturan jumlah aliran fuida/ minyak oleh flow control valve dan control spool adalah sebagai berikut :

a). Pada Putaran Rendah

Pada putaran rendah (650 s.d. 1250 rpm), tekanan yang dihasilkan oleh pompa akan dialirkan ke dua saluran yaitu x (saluran ke flow control valve) dan y (saluran ke control spool). Aliran yang melewati saluran x sebagian kembali ke pompa dan sebagian lagi keluar (P1). Aliran P1 diteruskan melewati orifice 1 & 2 dan terbagi menjadi dua yaitu output pompa dan dialirkan ke sebelah kiri flow control valve menjadi tekanan P2. Perbedaan tekan P1 dan P2 tergantung putaran mesin. Pada saat putaran mesin naik maka terjadi kenaikan perbedaan antara P1 dan P2.

Apabila tekanan P1 melebihi kekuatan pegas ”A”, maka flow control valve akan bergerak kek kiri, sehingga membuka saluran pengeluaran ke sisi pengisapan pompa sehingga jumlah aliran pengeluaran tidak naik. Pada kondisi ini jumlah aliran minyak dikontrol pada ± 6.6 ltr/ min.

b). Pada Putaran Menengah

Pada saat putaran menengah (1250 s.d. 2500 rpm) tekanan pengeluaran pompa (P1) yang bekerja pada sisi kiri control spool valve mempunyai tekanan yang mampu mengalahkan tekanan pegas ”B”, sehingga control spool valve tergerakkan ke kanan. Dengan bergesernya control spool valve maka besarnya lubang orifice 2 berkurang, sehingga tekanan out-put pompa dan tekanan P2 berkurang yang menyebabkan flow control valve semakin bergeser ke kiri.

Jadi pada posisi putaran menengah control spool valve akan tergeser ke kanan dan memperkecil orifice 2 sehingga mengurangi volume fluida yang melalui orifice.

c). Pada Putaran Tinggi

Jika putaran mencapai lebih dari 2500 rpm, control spool valve akan optimum terdorong ke kanan sehingga menutup orifice 2 dengan sempurna. Pada kondisi ini out-put pompa dan P2 hanya melalui orrifce 1, sehingga jumlah alirannya menjadi kecil, yaitu 3.3 ltr/ min.

Di dalam flow control valve terdapat relief valve yang berfungsi untuk mengatur tekanan kerja. Jika tekanan kerja mencapai 80kg/ cm2, pegas relief valve akan terdorong sehingga relief valve terbuka dan P2 turun.

ü  Oil reservoir

Oil reservoir berfungsi untuk menampung oli P/S. 

ü  Tubes/Hose (selang)

Selang ini berfungsi yang menyalurkan oli yang bertekanan tinggi dari Vane Pump ke bagian Rack Pinion/Gearbox, dengan perputaran/rotasi yang sangat cepat maka dapat menimbulkan efek bunyi jika bahan selang yang dipakai kurang bagus kualitasnya.

A.      Prinsip Kerja Power Steering Hidrolis

Sistem power steering menggunakan tekanan hidrolis yang dibangkatkan oleh power steering pump gunanya adalah untuk mengurangi langkah usaha yang diperlukan untuk memutar kemudi. Power steering pump dipasang di depan engine. Pompa yang dipakai adalah tipe vane-type, dan digerakkan oleh crankshaft melalui drive belt.

Minyak power steering ditarik dari reservoir ke pompa pada saat mesin dalam keadaan hidup. Minyak ini ditekan oleh satu power steering switch dan control valve yang letaknya di dalam power steering pump.

1.      Electric Power Steering

Sistem Electronic Power Steering (EPS) termasuk di dalamnya komponen yang sama seperti pada sistem power steering konvensional. Sebagai tambahannya adalah sebuah solenoid valve pada power steering gear box, dan satu control unit dekat dibawah audio yang terletak di panel farcia tengah. Untuk mengontrol aliran oli pada steering gear box, disediakan satu solenoid yang bekerja berdasarkan arus dari control module yang menerima sinyal dari VSS (Vehicle Speed Sensor) dan TPS.

1.      Cara Kerja Electric Power Steering

Cara kerja Sistem Electric Power Steering (EPS) adalah saat kunci diputar ke posisi ON, Control Module memperoleh arus listrik untuk kondisi stand-by, bersamaan dengan itu indikator EPS pada panel instrumen menyala. Saat mesin hidup, Noise Suppressor segera menginformasikan pada Control Module untuk mengaktifkan motor listrik dan clutch pun langsung menghubungkan motor dengan batang setir. Salah satu sensor yang terletak pada steering rack bertugas memberi informasi pada Control Module ketika setir mulai diputar. Disebut Torque Sensor, ia akan mengirimkan informasi tentang sejauh apa setir diputar dan seberapa cepat putarannya. Dengan dua informasi tersebut, Control Module segera mengirim arus listrik sesuai yang dibutuhkan ke motor listrik untuk memutar gigi kemudi. Dengan begitu proses memutar setir menjadi ringan. Vehicle Speed Sensor bertugas begitu mobil mulai melaju. Sensor ini menyediakan informasi bagi control module tentang kecepatan kendaraan. Pada kecepatan tinggi, umumnya dimulai sejak 80 km/jam, motor elektrik akan dinonaktifkan oleh Control Module.

Dengan begitu setir menjadi lebih berat sehingga meningkatkan safety. Jadi sistem EPS ini mengatur besarnya arus listrik yang dialirkan ke motor listrik hanya sesuai kebutuhan saja. Selain mengatur kerja motor elektrik berdasarkan informasi dari sensor, Control Module juga mendeteksi jika ada malfungsi pada sistem EPS. Lampu indikator EPS pada panel instrumen akan menyala berkedip tertentu andai terjadi kerusakan. Selanjutnya, Control Module menonaktifkan motor elektrik dan clutch akan melepas hubungan motor dengan batang setir. Namun karena sistem kemudi yang dilengkapi EPS ini masih terhubung dengan setir via batang baja, maka mobil masih dimungkinkan untuk dikemudikan. Walau memutar setir akan terasa berat seperti kemudi tanpa power steering.

Electric Power Steering (EPS) menggunakan beberapa perangkat elektronik seperti:

1.         Control Module: Sebagai komputer untuk mengatur kerja EPS.

2.         Motor elektrik: Bertugas langsung membantu meringankan perputaran setir.

3.         Vehicle Speed Sensor: Terletak di girboks dan bertugas memberitahu control module tentang kecepatan mobil.

4.         Torque Sensor: Berada di kolom setir dengan tugas memberi informasi ke control module jika setir mulai diputar oleh pengemudi.

5.         Clutch: Kopling ini ada di antara motor dan batang setir. Tugasnya untuk menghubungkan dan melepaskan motor dengan batang setir sesuai kondisi.

6.         Noise Suppressor: Bertindak sebagai sensor yang mendeteksi mesin sedang bekerja atau tidak.

7.         On-board Diagnostic Display: berupa indikator di panel instrumen yang akan menyala jika ada masalah sengan sistem EPS.

1.      Keungulan Electric Power Steering

EPS tidak hanya melakukan fungsi power steering biasa, namun juga bisa mengontrol tekanan hydraulic pressure yang bereaksi berdasarkan counter-force plunger yang ada pada gear box tetapnya di dalam input shaft, oleh karena itulah karakteristik steering effort vs. tekanan hydraulic bervariasi tergantung dari kecepatan kendaraan untuk memberikan karakteristik kemudi yang optimal pas dengan kecepatan kendaraan dan kondisi kemudi.

1.         Pada saat mobil dalam keadaan stationer dan berjalan lambat putaran kemudi ringan.

2.         Pengaturan steering effort berdasarkan kecepatan kendaraan.

3.         Pada kecepatan sedang dan cepat, steering effort secara akan bertambah untuk menambah kestabilan dan kenyamanan kemudi.

4.         Pada kecepatan sedang dan cepat, ketika posisi kemudi berada atau mendekati posisi netral, fungsi reactionary plunger akan menambah steering effort agar kemudi lebih stabil.

5.         Ketika kendaraan melewati jalan yang rusak pada kecepatan sedang dan cepat, meskipun ada rintangan besar dari permukaan jalan, namun tidak akan mempengaruhi arah control kemudi, karena tekanan ouput hydraulic untuk steering effort menjadi tinggi sama seperti power steering konvensional.

6.         Sistem ini mempunyai fungsi fail-safe sehingga meskipun sistemnya elektrikal, temasuk control unit dan sensors, namun karakteristik power steering normal masih bisa di dapat.

Daftar Pustaka :

Suratman, M. 2001. Servis dan Reparasi Auto Mobil. Bandung: pustaka Grafika

Scribd. (05/13/2010). Makalah Power Steering Recirculating Ball. http://id.scribd.com/doc/31318332/Makalah-Power-Steering-Recirculating-Ball. Diakses pada 27/11/2012

Riwadgalang. (juni 2012). Power Steering. http://riwadgalang.blogspot.com/2012/06/power-steering.html. Diakses pada 27/11/2012

Ars94ps. (2012). Power Steering. http://www.ars94ps.com/component/option,com_frontpage/Itemid,1/. Diakses pada 27/11/2012