sistem steering

Sistem stereng didalam sesebuah kenderaan berkait rapat dengan sistem gantungan, gandar hadapan (front axle) dan juga rangka kenderaan. Kebanyakannya bergantung diantara satu sama lain.

Sistem stereng membolehkan pemandu mengarahkan kenderaannya samaada kekiri atau kekanan. Roda hadapan memainkan peranan penting didalam proses mengarahkan haluan kenderaan ini. Sistem stereng terdiri daripada gear stereng,roda stereng dan rangkaian stereng. Penyambung stereng ialah rangkaian system pemaut, roda, tiub dan tuil digunakan untuk memindahkan pergerakan daripada gear stereng ke buku sendi roda hadapan. Gear stereng ialah alat yang membuatkan gear memindahkan kesan putiran oleh pemandu ke pemaut bagi aturan mengawal arah kenderaan. Terdapat dua jenis system stereng iaitu jenis insani dan jenis kuasa.

Kegagalan sistem stereng hanya akan menyebabkan berlakunya kemalangan. Perkhidmatan stereng yang bermutu adalah dikira dari aspek bagaimana stereng ini boleh menjamin keselamatan pemandu dan penumpangnya. 

Kenderaan boleh dikawal arahnya samaada oleh roda hadapan atau roda belakang Kawalan stereng oleh roda belakang adalah lebih mudah dilakukan jika pemandu nya berada dibahagian belakang juga, contoh seperti fork lift, kerete elektrik dan lain-lain lagi. Tetapi walaubagaimanapun stereng pada roda hadapan adalah lebih mudah dikawal. Antara susunan yang terdapat ialah enjin hadapan, pacuan belakang. Jenis susunan ini memisahkan antara sistem stereng dengan sistem pacuan. Yang palin popular digunakan sekarang ini adalah enjin hadapan dan stereng pun hadapan. Sistem ini menyatukan antara sistem pacuan dengan sistem stereng. Terdapat juga enjin belakang dan roda hadapanya hanya berfungsi untuk mengawal stereng sahaja. 

Steering Geometry

Semasa kenderaan bergerak pada satu selekuh, kesemua tayarnya mestilah berpusing dengan baik tanpa mengheret. Untuk mendapatkan ini gandar bagi sesebuah kenderaan tersebut telah direka supaya ia bersilang pada satu point / titik. Point ini akan menjadi titik tengah bagi kenderaan tersebut semasa ia mengambil selekuh. Susunan ini dikenali sebagai steering geometry. 

Gambarajah 1 dibawah menunjukkan susunan steering geometry bagi keempat-empat roda bagi sesebuah kenderaan. Roda belakang bergolek melalui dua lengkuk, Titik tengah bagi kedua-dua lengkuk ini adalah pada O. Roda hadapan (1 dan 2) pada gambarajah mempunyai gandarnya sendiri yang berbeza dari gandar roda belakang. Roda hadapan ini mempunyai lengkuknya yang tersendiri untuk ia bergolek. Lengkuk-lengkuk ini iaitu untuk roda hadapan dan roda belakang walaubagaimanapun mempunyai titik tengah yang sama iaitu pada O.

Untuk mendapatkan perjalanan sistem stereng yang baik, titik tengah roda belakang dan gandar belakang mestilah sama dengan titik tengah bagi roda hadapan 1 dan 2.

Prinsip Steering Ackerman

Dalam kaedah ini roda hadapan dipansangkan pada komponen pangsi iaitu dikenali sebagai spindel stereng dan penyambung stereng yang digunakan untuk mengikat spindle stereng bersama dengan pangsi roda hadapan.

Penuilan atau faedah mekanikal perlu untuk pemandu mengemudi kenderaan Cuma dengan sedikit gerakan yang dikeluarkan pada roda stereng. Pemandu dibantu setiapmasa oleh faedah mekanikal untuk mengawalkenderaan terutama apabila kenderaan berhenti. Apabila roda berpusing dipermukaan jalan, faedah mekanikalgear stereng mencegah gegaran atau hentakan yang dipindahkan kepada pemandu melalui roda stereng.

Fungsi Sistem Stereng

i. Membolehkan pemandu mengawal kenderaan dengan baik semasa kenderaan sedang bergerak. ii. Membenarkan pemandu membelok roda hadapan ke arah yang dikehendaki dengan senang dan daya yang sedikit. iii.Menukarkan daya gerakan kekiri dan kekanan didalam menentukan hala tuju. iv. Mengelakan kehausan pada tayar. v. Membolehkan pemandu mengawal kenderaan dengan sempurna pada setiap masa ketika dalam perjalanan terutama jalan yang tidak rata.

Jenis-jenis Sistem Stering

1. Jenis insani (manual). 2. Jenis kuasa (power steering).

Komponen manual stereng adalah penghubung antara pemandu dengan roda depan kenderaan. Ia mesti mampu menyediakan satu pergerakan yang bertepatan dengan kehendak pemandu semasa mengawal stereng. Ia mesti boleh menjadikan kawalan stereng menjadi lebih mudah segala hentakan jalan raya mesti tidak dirasai oleh pemandu. Ia juga mesti boleh berkerja tanpa mengira keadaan permukaan jalanraya atau pun halaju kenderaan. Berdasarkan pada gambarajah dibawah asas binaan sistem stereng terbahagi kepada beberapa bahagian, iaitu:-

1. Steering column dan shaft 2. Steering linkage / perangkai stereng 3. Steering gear box / kotak gear stereng

1. Steering column dan shaft

Steering column dan shaft adalah merupakan penghubung bagi roda stereng ke roda. Ia memindahkan kuasa pusingan roda stereng ke kotak gear stereng. Dipangkal steering shaft ini dipasangkan roda stereng. Roda stereng diikatkan ke steering shaft dengan menggunakan satu center bolt dan pemasangan tersebut menggunakan kaedah “splined”. Pada hujungnya pula disambungkan ke kotak gear stereng. Satu “coupling” menjadi penghubung antara shaft dengan kotak gear tersebut kerana coupling ini akan memberikan satu flexibility didalam pergerakannya. Steering shaft dimasukan ke dalam satu tiub keluli yang dikenali sebagai steering column. Steering dipegang oleh bearing yang terdapat didalam steering column tersebut. Steering column juga dikenali sebagai “mask jacket”. Steering column juga adalah tempat bagi menempatkan alat-alat seperti suis lampu, suis hazard, suis starting, suis wiper, dimmer switch dan sebagainya. Suis enjin juga terdapat disitu.

2. Steering linkage / perangkai stereng

Gambarajah dibawah adalah nama-nama bahagian yang terdapat didalam perangkai stereng.

a. Pitman Arm ( Lengan Gear)

Pitman arm adalah satu lever yang pertama didalam sistem stereng. Ia menukarkan pergerakan pusingan sector shaft atau pun cross shaft didalam gear stereng kepada pergerakan linear atau pun pergerakan side to side. Ia bergerak didalam linkungannya samaada menolak atau menarik relay rod. Ia juga kadang-kadang dikenali sebagai centre link. Pitman arm diikatkan pada sector shaft malalui kaedah splined. Splined tersebut akan bertemu dengan splined pada sector shaft. Dengan itu persambungan tersebut akan menjadi kuat dan pemindahanpergerakan stereng menjadi tepat.

b. Relay Rod (Perangkai Tengah)

Relay rod diperbuat daripada steel bar yang mana satu hujungnya disambungkan pada pitman arm. Ia disambungkan menggunakan ball and socket joint (ball joint). Satu hujung lagi disangga oleh idler arm. Relay rod bergerak kebelakang dan kehadapan apabila roda stereng dipusingkan. Dua lubang dibuat bagi membolehkan tie rod dipasang seperti yang ditunjukkan pada rajah 9 diatas.

c. Idler Arm (Rod Penyambung)

Idler arm menyangga hujung relay rod. Ia bertugas untuk memastikan relay rod selari. Seperti yang ditunjukkan pada gambarajah 9 diatas, idler arm mempunyai panjang yang sama dengan pitman arm. Ia juga dipasang sebagaimana pitman arm dipasang iaitu di rangka kenderaan. Dengan itu ia dapat menghasilkan pergerakan yang selari pada perangkai stereng. Idler arm dipasangkan pada rangka dan pada relay rod dengan menggunakan ball stud (rajah 9) atau menggunakan bushing seperti ditunjukkan pada gambarajah 10 dibawah.

d. Tie Rod

Tie rod diperbuat dari steel bar. Ia berfungsi untuk menyambungkan relay rod steering arm. Pada setiap hujung tie rod dibuatkan lubang berbebenang bagi tujuan pelarasan toe in atau toe out.

3. Steering gear box / kotak gear stereng

Terdapat banyak jenis kotak gear stereng yang digunakan pada kenderaan hari ini, tetapi walaubagaimana pun jenis yang dinyatakan dibawah adalah yang popular digunakan:

a) Cam and roller

Apabila cam berpusing ia akan menyebabkan roller turut bergerak mengikut lurah yang berbentuk helix yang terdapat pada cam tersebut. Rocker shaft yang dipasangkan pada roller juga akan turut berpusing. Pada rocker shaft dipasangkan pula dengan satu perangkai stereng yang dikenali sebagai drop arm. Drop arm ini akan bergerak mengikut.

b) Cam and peg

Sila rujuk gambarajah 16 untuk mengetahui binaan stereng jenis cam and peg ini. Stereng jenis ini mengandungi satu rocker arm yang mana pada hujungnya dibuatkan satu pasak atau pun lebih dikenali sebagai peg. Peg ini berbentuk taper atau kun. Ia dipasang pada lurah helix yang terdapat pada cam. Jadi apabila cam berpusing, peg akan bergerak sepanjang lurah tersebut. Rocker shaft juga terdapat pada steering jenis ini. Ia dipasangkan pada rocker arm secara splined shaft. Pada hujung rocker shaft ini disambungkan pula dengan drop arm. Jadi peg yang bergerak sepanjang lurah cam tadi akan menyebabkan rocker shaft berpusing. Pusingan rocker shaft pula akan menggerakkan drop arm samaada kekiri atau kekanan atau kehadapan dan kebelakang.

c) Recirculating ball (Bebola Edaran Semula)

Stereng jenis ini adalah ubahsuai dari jenis worm and nut yang terdahulu. Lihat gambarajah 17.. Ia mengandungi satu worm shaft. Terdapat juga satu yang mana didalamnya terdapat rangkaian bebola yang disusun didalam lurah yang dibuat didalam nut tersebut. Nut ini dibuat berlubang yang mana ia akan dimasukkan kedalam worm shaft. Lurah-lurah didalam nut akan bertemu dengan lurah-lurah yang terdapat pada worm shaft. Bebola yang dipasang didalam nut akan bergolek didalam lurah-lurah ini semasa worm shaft atau cam berpusing. Nut ini tidak akan berpusing tetapi dia akan bergerak sepanjang lurah-lurah worm.Pergerakan nut akan membuatkan sector shaft berpusing. Ini adalah disebabkan oleh pada hujung sector shaft dipasang dengan satu gear yang dikenali sebagai sector gear. Sector gear ini dipasang pada gigi-gigi yang terdapat pada nut. Jenis ini dapat mengurangkan berlakunya pergeseran yang berlebihan kerana terdapatnya bebola tersebut. 

d) Rack and pinion

Stereng jenis ini biasanya dipasangkan banyak pada kenderaan yang kecil. Ia mempunyai reka bentuk yang sama dengan lain-lain jenis stereng iaitu mempunyai steering shaft. Pada bahagian hujung shaft ini dipasangkan satu pinion. Pinion ini akan bertemu dengan satu shaft yang panjang yang dikenali sebagai Rack. Pada kedua-dua hujung rack ini dipasangkan pula dengan ball joint (Inner). Ball joint ini memberikan satu persambungan yang membolehkan roda turun dan naik mengikut keadaan permukaan jalan raya. Ball joint ini menyambungkan antara rack dengan tie rod. Gambarajah 30 dibawah menunjukkan dengan jelas binaan stereng ini. Tie rod ini terdapat pada kedua-dua hujung rack.. Dibahagian hujung luar tie rod ini juga terdapat ball joint lagi yang dikenali sebagai outer ball joint. Dari sini barulah disambungkan ke steering arm, ke steering knuckle dan terus ke roda. Pergerakan pusingan steeringakan menyebabkan rack bergerak samaada kekiri atau kekanan dan terus memindahkan pergerakan tadi ke roda secara terus.

Didalam binaan sistem stereng yang terdahulu kita dapati roda yang jauh dari pemandu iaitu kenderaan pemanduan sebelah kanan ia di pandu secara terus. Sementara roda yang dekat dengan pemandu akan dipandu melalui perangkai. Jadi dengan itu ini akan menyebabkan mudahnya berlakunya kehausan pada steering joint dibahagian yang dekat dengan pemandu. Walaubagaimana pun perkara ini tidak terjadi pada stereng jenis rack and pinion.

Asas Kendalian Stereng

Apabila steering wheel dipusingkan, steering column turut berpusing dan steering gear akan mengubah gerakan putaran tie rod. Seterusnya memindahkan kepada steering knuckle yang menyambungkan oleh perangkai kepada roda hadapan, dimana satu roda akan ditolak dan satu lagi ditarik.

Stering Kuasa

Sistem stering kuasa menggunakan kuasa haidrolik untuk membantu pemandu memusingkan roda. Asas sistem stering kuasa mengandungi satu pam,hos dan piston (rajah 14.57). Pam dipacu oleh enjin dan dan digunakan untuk mengorak kuasa haidrolik bagi menjalankan sistem. Hos menyambungkan pam ke ‘power piston’ . Power piston menggunakan kuasa haidrolik yang terorak oleh pam bagi membantu menggerakkan gear stering atau perangkai (linkage).Menggunakan cecair jenis Atf oil.Steering box jenis rack and pinion.

Prinsip Stering Kuasa

Sistem stering kuasa menggunakan prinsip haidrolik untuk membantu pemandu mengemudi kenderaan. Haidrolik adalah sejenis cecair. Tekanan bolih melalui cecair dan tekanan bolih dipindah dari satu tempat ketempat lain. Dengan yang demikian cecair tidak bolih dimampat kepada isipadu yang lebih kecil. Olih itu, cacair digunakan untuk memindah tenaga seperti dalam rajah 14.58 dibawah. Jika satu selinder mengandungi dua piston diasingkan oleh cecair, piston A ditekan menyebabkan piston bergerak.

Oleh sebab piston A mula bergerak, ia dipanggil piston utama dan piston B pula dipanggil piston keluaran. Jika piston utama bergerak 8 cm, piston keluaran juga bergerak 8 cm. Sila rujuk gambarajah 14.59 untuk penerangan selanjutnya. Perkara yang sama juga akan berlaku jika kita tukarkan cecair dengan rod penghubung yang padu diantara piston A dengan piston B, iaitu piston A tetap bolih menggerakkan piston B. Cuma kebaikan sistem cecair ia bolih memindahkan gerak diantara selinder pada sebarang sudut atau jarak. Tekanan kenaan ke cecair dipindahkan oleh cecair dalam semua arah dalam tiap-tiap bahagian cecair. Sebagai contoh apabila satu piston dengan 1 cm persegi kawasan dikenakan satu daya 100 kg keatas cecair, tekanan diatas cecair menjadi 100 kg/cm2. Tekanan pergi kesemua arah dalam sistem haidrolik. Jika kawasan piston mempunyai keluasan 2 cm persegi dan piston dikenakan daya 100 kg, tekanan cuma 50 kg/cm2.

Dengan sistem masuk dan keluar ini, kita dapat menentukan daya kenaan kesebarang piston keluaran dengan mendarabkan tekanan dalam kg/cm persegi dengan kawasan / luas piston keluaran dalam cm persegi. Sebagai contoh, jika tekanan 10 kg/cm2 dan luas piston keluaran 16 cm2, daya keluaran diatas piston ini 10 kali atau 160 kg. Jika piston mempunyai luas 2 cm2, daya keluaran 20 kg atau 10 x 2 (rajah 14.60)

Lebih besar keluaran piston, lebih besar daya keluaran. Jika luas piston 100 cm2 , daya keluaran sebanyak 1000 kg. Oleh itu,lebih tinggi tekanan haidrolik, lebih besar daya keluarannya. Jika tekanan haidrolik diatas piston 2 cm persegi boleh dicapai setinggi 1000 kg/cm2 ,daya keluaran keatas piston kira-kira 2000 kg.

Daripada kesemua contoh tadi, satu susunan piston – selinder boleh mengeluarkan tekanan. Kaedahyang sama digunakan didalam sistem brek haidrolik. Walaubagaimanapun dalam sistem stering kuasa sebuah pam digunakan untuk mengorak daya masukkan dan piston kuasa digunakan untuk daya keluaran. 

Sebuah pam anjakan malar menyediakan tekanan haidrolik untuk sistem stering. Pam dipandu oleh ‘pulley’ dan mempunyai satu takungan minyak yang dikamilkan. Ia dipasangkan dibahagian hadapan enjin melalui satu pendakap dan dipandu oleh talisawat daripada ‘pulley crank shaft’ enjin (rajah 14.61).

Terdapat tiga jenis pam stering kuasa iaitu:-

1. Jenis pengguling 2. Jenis gelinciran 3. Jenis ram 

(Sila rujuk rajah 14.62). Pam jenis pengguling menggunakan satu set pengguling bulat, jenis ram menggunakan satu set ram rata dan jenis gelincir pula menggunakan satu set gelincir bulat. Ia terdapat dalam pelbagai bentuk dan jenis, namun kendaliannya adalah sama. 

Bahagian Pam

Keratan rentas pam tertera dalam rajah 14.63 yang menunjukkan pam stering kuasa jenis gelinciran atau jenis ram. Pulley yang tidak terdapat didalam gambarajah dipasangkan ke shaft pemacu pam. Pam tersebut dipasangkan ke pepasangan rotor yang menyediakan mounting (cagak) untuk set gelincir atau ram dengan return spring.

Shaft pemacu disangga didalam perumah pam. Satu takungan untuk bendalir dipasangkan kepermukaan pam. Pepasangan rotor dan gelincir didudukkan didalam perumah yang dikenali sebagai gelang sesondol. Gelang sesondol terdiri dari dua cuping bersudut 180° diantara satu dengan lain. Cuping ini membentuk ruang berbentuk sabit diantara rotor dan gelang sesondol. Rotor mengandungi plat tekanan luar dan dalam pada tiap-tiap hujungnya, yang membuat sentuhan dengan muka hujung gelang sesondol. Plat tekanan ini memanjang dalam gelang sesondol, menyediakan satu ruang terkedap diantara diantara gelincir dan rotor. Rajah 14.64 

Stereng Kuasa Rack And Pinion

Stereng jenis ini menggunakan pam haidrolik untuk membantu pemandu menggerakkan tayar hadapan. Rajah dibawah menunjukkan dengan jelas binaan stereng jenis ini. Pam stereng kuasa biasanya dipasang dibahagian hadapan enjin. Ia digerakkan oleh enjin melalui talikipas dan pulley yang dipasangkan pada pam tersebut. Stereng hos dan paip-paip menyambungkan pam dengan kotak gear stereng.Binaan Rack And Pinion terdiri daripada:-

1. Power cylinder 2. Power piston 3. Hydraulic line 4. Control valve

Rajah dibawah menunjukkan power cylinder melindungi sekeliling rack. Tindak balas tekanan pada piston menolong menggerakkan rack didalam perumah.

Power Cylinder And Piston

Ia dimesin supaya sesuai dipasangkan power piston didalamnya. Bahagian luarnya dibuatkan lubang lubang supaya bolih menyambungkan paip kepadanya. Power cylinder diikatkan pada badan kenderaan. Power piston pula dimesin pada rack bertugas sebagai penyendal cecair bagi mendirikan tekanan untuk menggerakkan rack samaada kekiri atau kekanan. Rubber seal dipasangkan pada piston supaya penyendalan cecair dapat dilakukan dengan lebih baik dan juga mengelakkan cecair dari bocor. 

Rack And Pinion Control Valve 

Terdapat dua jenis control valve yang digunakan pada stereng jenis ini iaitu rotary valve dan juga spool valve. Umumnya jenis rotary adalah lebih banyak digunakan.

1. Rotary valve Ia menggunakan torsion shaft yang disambungkan pada pinion gear bagi mengendalikan control valve.

2. Spool valve  Ia menggunakan sistem tindak balas thrust daripada pinion shaft untuk menggerakkan control valve. Control valve akan menghantar cecair bertekanan tinggi ke power cylinder.

Rajah dibawah menunjukkan pemasangan power rack and pinion steering menggunakan spool valve untuk mengesan tindak balas thrust oleh helical pinion gear. Ini akan mengawal tekanan cecair pada rack piston.

Operasi Rack And Pinion

Bila steering wheel dipusingkan keberatan kereta menyebabkan tayar hadapan ada rintangan untuk berpusing. Ini menyebabkan torsion bar terpiuh (rotary valve mechanism atau thrust pinion shaft (spool valve mevhanism). Tekanan dari pam membolehkan pengaliran cecair melalui control valve, hydraulic hose dan seterusnya ke power cylinder. Tekanan juga membolehkan power piston bergerak, menolak rack dan seterusnya mengarahkan tayar samaada kekiri atau pun kekanan. Perkakas bergerak yang terdapat didalam sistem akan sentiasa berminyak bagi mengelakkan berlakunya kehausan pada sistem.