BAB III MEKANISME SUSPENSI INDEPENDEN

3.1 Sekilas Tentang ATV Z 200

All-Terrain Vehicle (ATV) rancangan Jimmy D.N. secara fisik merupakan

kendaraan roda empat yang berbasis motor. Sebagai sumber tenaga, ATV Z200

ini menggunakan mesin Kawasaki Z200 4 tak (yang lebih dikenal dengan Merzy

Binter) dengan kapasitas silinder 198cc (kelas 200cc). Konstruksi chasis utama

ATV ini menggunakan jenis semi cradle (Tubular) yang terbuat dari pipa besi.

Chasis bagian depan ATV dibuat dari pipa besi yang dirangkai sedemikian rupa

sehingga memungkinkan menjadi tempat peletakan sistem suspensi dan sistem

kemudi. Sistem kemudi depan terdiri dari setang yang menyatu dengan poros

setir, dudukan tie rod, dan tie rod panjang (kiri dan kanan).

Sistem suspensi depan menerapkan sistem independen atau double

wishbone, yang terdiri dari lengan atas (upper arm), lengan bawah (lower arm),

knuckle set (poros roda depan), dan shock absorber dengan per jenis heliks.

Dengan sistem suspensi independen, kedua roda akan tetap menapak rata dengan

tanah ketika badan motor mengalami roll (lihat lampiran mengenai sekilas tentang

dinamika kendaraan atau vehicle dynamics).

Sistem suspensi belakang menerapkan sistem monoshock unitrack atau

juga sering diketahui suspensi dengan sistem multi-link, yang terdiri dari sebuah

lengan ayun (swing arm), shock absorber tunggal dengan per heliks, dan batang

penghubung. Lengan ayun belakang merupakan penghubung chasis utama ATV

dengan poros roda belakang. Poros roda belakang terpasang di bagian lengan

ayun belakang, tepatnya dalam rumahan bantalan khusus. Pada poros roda

terdapat piringan cakram (sisi kanan pengendara) dan gigi belakang (sisi kiri

pengendara). Sistem transmisi dari mesin ke poros roda belakang masih

menggunakan sistem rantai dan gigi dengan perbandingan gigi rantai depan :

belakang = 13 : 46.

Sistem pengereman untuk roda depan (kiri dan kanan) menggunakan

sistem hidrolik atau cakram sedangkan untuk roda belakang menggunakan sistem

cakram tunggal. Rem roda depan dioperasikan melalui tuas rem yang terletak di

setang, dan rem roda belakang dioperasikan melalui tuas kaki.

Untuk mendukung penjelasan sebelumnya, tampilan ATV Z 200 ini dapat

dilihat pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2.

Gambar 3.1 ATV Z200 (tampak samping kanan)

Gambar 3.2 ATV Z200 (tampak samping kiri)

3.2 Sistem Suspensi ATV Z200

Sama halnya dengan suspensi pada mobil, ATV Z200 menerapkan sistem

suspensi independen untuk roda depan yang memungkinkan roda dapat bergerak

atas-bawah (penelitian suspensi roda depan ATV ini telah dilakukan oleh

Wellyanto dan Dicky Zulkarnain). Mekanisme yang digunakan dalam sistem

suspensi ini adalah mekanisme empat batang non-Grashof (kondisi ini dijelaskan

di Bab II). Tujuannya adalah untuk mempertahankan posisi roda supaya tetap

tegak lurus terhadap jalan dengan alasan untuk menjaga traksi dalam segala

kondisi. Teorinya, pusat roda yang terpasang pada coupler dari mekanisme ini

memiliki kurva yang berbentuk garis lurus bila terjadi perpindahan vertikal yang

kecil.

Komponen utama sistem suspensi independen roda depan ATV Z200

terdiri dari lengan atas (upper arm), lengan bawah (lower arm), dan knuckle set

(poros roda). Knuckle set merupakan dudukan poros roda depan, tempat dudukan

kepala tie rod (tie rod menghubungkan poros kemudi dengan knuckle set), dan

juga tempat pemasangan kaliper rem. Tampilan desain sistem suspensi depan

yang terdapat pada ATV Z200 rancangan Jimmy D.N. ditunjukkan oleh Gambar

3.3.

Gambar 3.3 Sistem suspensi independen roda depan ATV Z200

Komponen utama sistem suspensi roda belakang ATV Z200 terdiri dari

lengan ayun, batang-batang multi-link. Pada lengan ayun terdapat dudukan

bantalan tempat pemasangan poros roda belakang dan juga tempat pemasangan

kaliper rem. Tampilan desain sistem suspensi belakang yang terdapat pada ATV

Z200 rancangan Jimmy D.N. ditunjukkan oleh Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Sistem suspensi independen roda belakang ATV Z200

3.2 Pemodelan Mekanisme Suspensi Belakang

Hampir mirip dengan suspensi depan, lengan ayun belakang terbuat dari

pipa besi dengan diameter ¾ in dan ½ in, sedangkan bagian rumah bantalan poros

roda terbuat dari pipa 2 in. Pada bagian pangkal lengan ayun terdapat lubang

tempat pemasangan pin dan bushing sebagai sistem engsel pada chasis. Pada

bagian ujung lengan ayun terdapat rumahan bantalan tempat pemasangan poros

roda belakang.

Berdasarkan dimensi lengan ayun dan batang-batang penghubung multi-

link dari penelitian yang dilakukan Jimmy D.N., mekanisme suspensi roda

belakang ini dimodelkan dengan bantuan CAD, yaitu SolidWorks. Hasil

pemodelan ditunjukkan oleh Gambar 3.5 dan Gambar 3.6.

Gambar 3.5 Model suspensi independen (tampak isometris)

Lengan ayun

Rumah Bantalan Poros R d

Engsel

Engsel Engsel

Engsel

(a) Tampak samping

(a) Tampak atas

Gambar 3.6 Model suspensi belakang (tampak samping dan atas)

Sebelum dianalisis, model 3D dari mekanisme suspensi belakang ini diberi

notasi terlebih dahulu, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.7. Batang pertama

(nomor 1) merupakan batang tetap (fixed) dan batang penghubung 2, 3, dan 4

merupakan batang penghubung yang bergerak relatif terhadap satu sama lain.

Gambar 3.7 Notasi batang penghubung dan titik sambungan

Batang penghubung 2 (lengan ayun), yang merupakan tempat roda

dipasang, memiliki dua titik sambungan, yaitu titik O2 dan titik A. Titik O2

menghubungkan batang penghubung 2 dengan batang penghubung 1 dan titik A

menghubungkan batang penghubung 2 dengan batang penghubung 3. Batang

penghubung 3 (coupler) memiliki dua titik sambungan, yaitu titik A dan titik B.

Titik B menghubungkan batang penghubung 3 dengan batang penghubung 4.

Batang penghubung 4 (link bawah) memiliki dua sambungan, yaitu titik O4 dan

titik B. Titik O4 merupakan titik sambungan batang penghubung 4 dengan batang

penghubung 1. Setiap sambungan merupakan sambungan engsel yang hanya

memungkinkan batang penghubung bergerak pada bidang y-z.

Dimensi batang-batang penghubung (berdasarkan jarak antar sambungan)

ditunjukkan oleh Gambar 3.9 pada halaman selanjutnya (satuan dalam milimeter).

y

z

+

O4

O2

(4)

(2)

(3)

(1) A

B C

Gambar 3.9 Dimensi batang penghubung berdasarkan jarak sambungan

3.3 Simulasi Penggerak Lengan Ayun

Karena pada dasarnya penelitian ini bertujuan untuk menyempurnakan

hasil rancangan mekanisme suspensi belakang ATV Z200, maka perlu dilakukan

riset mengenai karakter gerak mekanisme. Karena mekanisme ini bergerak bolak-

balik (berosilasi) terhadap posisi awalnya, contohnya ketika ATV melewati jalan

yang tidak rata, maka mekanisme suspensi belakang akan disimulasikan

sedemikian rupa dengan menggunakan input gerak yang merupakan fungsi

kecepatan sudut harmonik, seperti pada Gambar 3.11.

-30

-20

-10

01

02

03

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Va

lue

(d

eg

/s)

Time (s)

Gambar 3.11 Fungsi gerak input

Gerak input ini merupakan hasil penelitian (tidak ditampilkan di dalam

tulisan ini) yang berdasarkan bahwa gerak ayun roda belakang dari posisi awal, ke

posisi maksimum (dibatasi oleh langkah shock absorber), dan kembali lagi ke

posisi awal memerlukan waktu rata-rata 2 detik.

Sebagai simulasi, penggerak lengan ayun dipasangkan di sambungan

lengan ayun (batang penghubung 2) dan chasis (batang penghubung 1). Di dalam

perangkat lunak MSC.visualNastran 4D, fasilitas simulator gerak telah tersedia

dan memenuhi persaratan untuk simulasi osilasi lengan ayun. Tampilan

MSC.visualNastran 4D untuk pengaturan simulasi ini ditunjukkan oleh Gambar

3.12 dan Gambar 3.13.

Gambar 3.12 Tampilan MSC.visualNastran untuk pengaturan motor penggerak (revolute motor)

Gambar 3.13 Letak motor penggerak (revolute motor)

Letak Motor input