Subyek:
- Pengoperasian umum sistem suspensi
- McPherson
- Suspensi koil
- Konstanta pegas
- Suspensi daun
- Suspensi udara
- Pegas torsi
- Suspensi hidropneumatik
Pengoperasian umum sistem suspensi:
Tujuan dari sistem suspensi adalah untuk meredam pergerakan berkendara pada ketidakteraturan permukaan jalan dengan sebaik-baiknya, sehingga kenyamanan berkendara tetap terjaga. Road holding juga mempengaruhi suspensi. Jika suspensinya sangat fleksibel (bayangkan mobil Amerika kuno), ketahanan jalan akan jauh lebih buruk dibandingkan mobil dengan suspensi kaku. Hal ini karena mobil yang sangat fleksibel kehilangan cengkeramannya saat memantul (misalnya saat mengerem keras atau berbelok tajam). Tekanan ban pada permukaan jalan dengan roda pegas jauh lebih kecil dibandingkan dengan roda yang dikompresi dan oleh karena itu akan meluncur lebih cepat. Saat melewati tikungan tajam dengan kecepatan tinggi, peluang terjadinya break out juga akan sangat tinggi, karena cengkeraman ban di bagian dalam tikungan sangat minim.
Ketika mobil yang meluncur dengan sangat mulus melewati permukaan jalan yang berbukit dan beraspal, mobil akan banyak bergoyang ketika memantul. Saat mobil dalam keadaan pegas, tekanan pada ban menjadi berkurang dan hanya sedikit atau tidak ada kemungkinan pengereman atau kemudi pada saat itu.
Dengan mobil berpegas kaku, apalagi mobil sporty atau mobil diturunkan, cengkeraman pada keempat rodanya akan maksimal saat melewati tikungan tajam. Stabilizer bar dan ukuran ban juga mempunyai pengaruh besar dalam hal ini. Ketika mobil yang diturunkan melaju di atas permukaan jalan yang berbukit dan beraspal, mobil akan tetap kokoh di jalan sehingga tidak mengalami masalah dengan pengereman mendadak yang keras pada posisi diperpanjang.
Suspensi yang fleksibel dan kaku (pada mobil dengan pegas koil) berhubungan dengan laju pegas. Untuk mengoptimalkan suspensi mobil (tergantung konstruksinya), dapat dipasang pegas fleksibel untuk kenyamanan (pegas linier) atau pegas yang lebih kaku untuk kesan sporty (pegas progresif). Lebih lanjut tentang ini di bab Konstanta musim semi, di bagian bawah halaman.
McPherson:
Keuntungan besar dari suspensi McPherson adalah perpaduan pegas dan peredam kejut. Ini menghemat banyak ruang dan juga mudah dibuat saat mendesain mobil. Dampaknya, biaya produksi juga rendah.
Suspensi McPherson merupakan pengembangan lebih lanjut dari suspensi dengan dua wishbones melintang (disebut juga konstruksi double wishbone). Wishbone atas digantikan oleh batang piston peredam kejut, yang kini juga menyerap gaya lateral. Oleh karena itu, jika terjadi benturan dengan roda (oleh kendaraan lain atau saat menabrak tepi jalan), biasanya terjadi kerusakan langsung pada batang piston. Ini berubah bentuk dengan sangat cepat dan karenanya bengkok. Peredam kejut lengkap kemudian harus diganti.
Suspensi McPherson selalu digunakan di bagian depan mobil. Struts terkadang juga digunakan pada poros belakang, tapi ini bukan tipe McPerson. Pada suspensi belakang, pegas koil dan peredam kejut seringkali didesain terpisah.
Bantalan atas terletak di atas penyangga. Bantalan atas memungkinkan pergerakan kemudi. Penyangga sering kali dipasang ke bodi di bawah kap dengan sambungan sekrup. Jadi ini adalah titik tetap. Bantalan atas, yang terletak di bawah, memastikan bahwa penyangga lengkap dapat berputar dengan lancar relatif terhadap titik tetap atas. Sistem dengan fungsi penahan beban dan titik pivot dengan bantalan atas ini disebut sistem McPherson.
Suspensi koil:
Pengoperasian pegas koil tidak didasarkan pada pembengkokan seperti yang mungkin Anda bayangkan pada awalnya, tetapi pada torsi (puntir). Saat pegas ditekan, batang heliks akan terpelintir. Seluruh bobot kendaraan ditopang oleh pegas koil. Pegas koil tertutup di antara bantalan atas dan dudukan pegas bawah. Saat kendaraan terkompresi, bantalan atas akan mendorong pegas koil ke bawah. Karena memutar, gaya tandingan dihasilkan. Kekuatan tandingan ini pada akhirnya merupakan efek yang muncul. Semakin besar gaya tandingan yang diberikan oleh pegas, maka semakin kuat pula pegas tersebut.
Konstanta pegas:
Fleksibilitas suatu pegas ditunjukkan dengan konstanta pegas. Laju pegas pegas koil linier berbeda dengan pegas koil progresif. Dengan pegas linier, jarak antara semua lilitan adalah sama. Dengan pegas progresif, jarak ini tidak sama; di bagian atas atau bawah pegas, belitan akan ditempatkan lebih berdekatan dibandingkan di tempat lain. Perbedaan kedua jenis pegas ini dapat dilihat pada gambar:
Dengan pegas linier, pegas selalu jatuh pada jarak tertentu dengan berat tertentu. Di bawah ini adalah contoh perjalanan pegas linier:
- +100 kg beban tambahan, mobil tenggelam 2 cm.
- +200 kg beban tambahan, mobil tenggelam 4 cm.
- +300 kg beban tambahan, mobil tenggelam 6 cm.
Sekarang ada hubungan antara berat dan jarak dengan pegas linier ini. Kompresi pegas linier ditunjukkan di bawah ini; semakin besar gaya pada pegas maka semakin besar pula travel suspensinya. Garis lurus karena jarak semua lilitan pegas sama besar.
Dengan pegas progresif tidak ada hubungan antara berat dan jarak. Pegas ini menjadi semakin kaku karena tekanannya semakin besar. Bagian pertama mudah, tetapi seiring bertambahnya beban, pegasnya semakin berkurang. Ini karena belitannya lebih rapat di bagian atas. Di bawah ini adalah contoh perjalanan pegas dari pegas progresif:
- +beban tambahan 100kg, mobil tenggelam 2cm.
- +beban tambahan 200kg, mobil tenggelam 3cm.
- +beban tambahan 300kg, mobil tenggelam 3,5cm.
Di bawah ini adalah grafik pegas progresif. Awalnya, perjalanan pegas akan meningkat seiring dengan meningkatnya kekuatan pegas. Garisnya tidak lurus, melainkan miring ke atas. Hal ini berarti semakin besar gaya yang bekerja pada pegas maka gerak pegas semakin berkurang. Oleh karena itu, defleksi mobil akan semakin berkurang seiring bertambahnya gaya pada pegas.
Produsen mobil selalu mencari rasio terbaik antara kenyamanan dan karakteristik berkendara kendaraannya. Perjalanan pegas dapat diatur dengan mengatur progresivitas pegas (dengan menempatkan lebih banyak atau lebih sedikit belitan berdekatan). Diameter belitan itu sendiri juga mempunyai pengaruh besar terhadap besarnya torsi yang mungkin terjadi. Ini akan berbeda untuk setiap mobil. Terdapat juga jenis pegas yang berbeda untuk jenis mobil yang sama dengan kapasitas silinder yang berbeda, jenis mesin (bensin atau solar), paket sport, dll.
Pegas penurun seringkali banyak yang roboh pada bagian pertama, sehingga mobil sudah berada lebih rendah di atas permukaan jalan dalam posisi netral. Hal ini akan mempersulit kompresi mobil, sehingga pegas dibuat ekstra progresif. Jika tidak, kendaraan akan terlalu cepat menghantam permukaan jalan. Karena pegas kurang mudah terkompresi, kendaraan menjadi lebih kaku; Hal ini dirasakan tidak menyenangkan oleh sebagian orang.
Suspensi daun:
Pegas daun terdiri dari beberapa daun yang dipasang di atas satu sama lain. Lembaran paling atas disebut lembaran utama. Semakin banyak daun yang dimiliki pegas, semakin kuat dan kaku pegas tersebut. Di masa lalu, kadang-kadang dipasang di bawah mobil penumpang. Pegas daun saat itu hanya terdiri dari beberapa helai daun, bahkan kadang hanya daun utama saja. Mereka masih digunakan pada kendaraan komersial, meski tentu saja lebih tebal. Pegas daun bagian tengahnya dipasang pada poros dan ujungnya pada bodi atau sasis. Gerakan kenyal diperoleh dengan membengkokkan beberapa daun di tengah panjang totalnya.
Ada 2 jenis pegas daun:
- Pegas trapesium: Daun pegas memiliki panjang yang berbeda-beda dan ketebalannya sama di semua tempat.
- Pegas parabola: Daun pegas memiliki panjang yang sama dan lebih tebal di bagian tengah daripada di ujungnya. Ada juga ruang di antara dedaunan musim semi. Pegas parabola lebih fleksibel dibandingkan pegas trapesium dan memiliki massa yang lebih kecil.
Suspensi udara:
Suspensi udara lebih jarang digunakan dibandingkan pegas koil pada mobil penumpang. Suspensi udara misalnya bisa ditemukan pada Audi A8, BMW seri 7 atau X5. Mobil-mobil ini sering kali memiliki suspensi udara di keempat rodanya. Beberapa mobil memiliki penyangga dengan pegas koil di depan dan suspensi udara di belakang.
Gambar tersebut menunjukkan suspensi belakang dengan pegas udara. Di bagian dalam mobil (seringkali di bagian bawah bagasi) terdapat pompa yang memompa udara ke pegas udara. Pegas udara mengembang memanjang sehingga beban mobil dapat bertumpu pada pegas tersebut. Seringkali terdapat sensor pada wishbone yang mencatat seberapa jauh mobil digantung oleh beban (orang yang duduk di belakang, atau trailer yang berat). Berdasarkan data pengukuran tersebut, pompa udara dapat menggembungkan hembusan udara sedikit lebih keras agar mobil tidak bersandar ke belakang.
Suspensi torsi:
Torsi adalah kata lain dari “memutar”. Pegas torsi dulunya (terutama) digunakan pada mobil-mobil Amerika. Wishbone bawah dari konstruksi ini dihubungkan ke bodywork melalui batang torsi. Saat kendaraan terkompresi maka titik pivot atas dan bawah akan bergerak. Lengan penopang tempat batang torsi dimasukkan harus berengsel di sekitar batang torsi. Namun hal tersebut tidak mungkin dilakukan, karena batang puntir mempunyai sambungan tetap pada lengan penyangga. Sisi lain dari batang torsi (pada gambar di bawah) terhubung erat ke bodywork.
Artinya ketika roda dikompres, batang akan terkena beban puntir. Torsi ini membangun resistensi (semakin jauh roda terkompresi, semakin jauh batang torsi terpelintir). Oleh karena itu, kompresi menjadi semakin berat seiring dengan meningkatnya torsi. Seluruh suspensi gandar depan mobil bekerja berdasarkan prinsip ini. Itu juga salah satu alasan mengapa mobil-mobil tua Amerika melakukan kompresi dan rebound dengan mudah dan lancar.
Suspensi hidropneumatik:
Hidropneumatik merupakan gabungan dari hidrolika dan pneumatik. Sistem ini telah digunakan oleh Citroën sejak tahun 50-an dan masih dapat ditemukan pada model-modelnya hingga saat ini.
Bola pegas berisi gas terkompresi (warna biru pada gambar) yang dapat dikompresi. Cairan hidrolik (kuning) tidak. Selama kompresi, piston merah akan didorong ke atas oleh lengan penyangga dan ruang gas akan dikompresi. Akibatnya, ruang biru menjadi lebih kecil. Ketika roda memantul dan piston bergerak ke bawah, sistem kembali ke keadaan sebelumnya. Efek kenyal dan redaman diperoleh dengan mengompresi gas terkompresi ini.
Sistem dapat dikontrol dengan mengatur kuantitas oli (kuning). Dengan menambahkan oli ekstra ke sistem saat beban berat, yang terjadi secara otomatis berkat pompa hidro, ketinggian pengendaraan akan meningkat. Kendaraan kemudian akan duduk lebih tinggi pada pegasnya. Ketika beban dilepas kembali (atau penumpang keluar), oli dalam sistem akan kembali ke reservoir penyimpanan melalui katup tekanan. Ketinggian pengendaraan akan berkurang lagi.
