Siri Asas Dinamik Kenderaan (Bahagian Satu)

Pakar sistem gantungan dan dinamik negara, Syammim Noori Arifin kali ini menerangkan asas-asas dinamik pengendalian kenderaan untuk mereka yang serius untuk memahami lebih lanjut akan bagaimana pengendalian sesebuah kenderaan itu boleh dikawal.


Artikel ini akan datang dalam bentuk bersiri, dan ini ialah siri pertama dari Syammim yang bertugas di Shanghai, China dengan syarikat perunding kenderaan bertaraf dunia, Magna Steyr Engineering.


R&H-careta


Apa itu Dinamik Kenderaan?


Dinamik Kenderaan atau Vehicle Dynamics atau DK adalah satu cabang kejuruteraan kenderaan yang menerangkan pelbagai fenomena pergerakan kenderaan.


Oleh kerana pergerakan kenderaan adalah pelbagai (memecut, membrek, membelok dan sebagainya), komponen-komponen DK juga ada bermacam-macam dan merangkumi rekaan sistem gantungan, aerodinamik kenderaan, sistem-sistem casis seperti sistem brek, stereng dan sebagainya; teknik pemanduan, sistem bantuan pemanduan aktif (ADAS), Ride & Handling dan banyak lagi. Ride & Handling atau R&H sebagai satu cabang DK merujuk kepada prestasi kenderaan dari segi stereng, pemanduan jalan lurus dan berliku, serta keselesaan ride.


R&H kini semakin menjadi faktor penting yang mempengaruhi pembelian satu-satu model kenderaan selepas faktor-faktor harga, saiz enjin, penjimatan bahanapi, dan sebagainya.


jaguar-Ftype-careta


R&H yang baik menjadikan sesebuah kereta mudah dipandu secara selamat serta selesa dipandu di atas pelbagai jenis permukaan jalan, disamping memberikan kepuasan untuk dipandu secara bersemangat.


Seterusnya bagi peminat kenderaan berprestasi atau modifikasi kereta, penambahbaikan handling sentiasa menjadi salah satu fokus utama. Handling atau pengendalian lebih merujuk kepada kemampuan kenderaan memecut dan membrek, serta mengambil selekoh dengan baik menurut kehendak pemandu, pada tahap kestabilan yang tinggi.


Kereta dengan handling yang tinggi lebih dari tahap keselesaan biasanya dikategorikan sebagai kereta sports. Untuk handling yang baik, beberapa konsep asas dinamik kenderaan harus difahami.


weight transfer 2


Pemindahan berat


Berat adalah sejenis daya dan diwakili oleh simbol N untuk Newton.


Berbeza dengan jisim (yang diwakili simbol kg – kilogram), lebih spesifik lagi, berat adalah daya yang terhasil apabila pecutan graviti bertindak ke atas sesuatu jisim.


Jadi untuk sebuah kereta sedan kecil yang diparkir di atas permukaan jalan berjisim 1300 kg, berat kereta itu adalah 13000 N (Jisim x pecutan graviti : 1300 kg x 10m/s2 = 13000 N).


Ini bermakna di dalam keadaan pegun, terdapat 13000 N daya yang menekan permukaan jalan oleh keempat-empat tayar kereta itu (dan 13000 N daya yang sama yang ditekan balik oleh permukaan jalan kepada tayar agar kereta berada dalam keadaan pegun).


Dalam keadaan dinamik, sewaktu kereta dipandu sambil memecut, membrek, membelok atau kombinasi pergerakan-pergerakan ini, berat kenderaan akan sentiasa terpindah di antara keempat-empat tayar.


bentley-careta


Sewaktu membrek secara lurus, berat akan terpindah dari kedua-dua tayar di gandar belakang ke gandar hadapan.


Sewaktu memecut, hal sebaliknya berlaku.


Sewaktu membelok, berat terpindah dari kiri ke kanan atau kanan ke kiri, bergantung pada arah belokan.


Dalam kombinasi membrek atau memecut sambil membelok, berat terpindah bukan hanya dari arah longitudinal, tetapi juga dari arah sisi pada masa yang sama.


weight transfer


Kuning – Berat terpindah dari belakang ke hadapan kerana kereta dibrek.


Merah – berat terpindah dari tayar dalam ke tayar luar kerana kereta membelok


 


Daya membelok


Daya Membelok Tayar (Tyre Cornering Force)


Tayar menjana daya-daya yang menggerakkan kenderaan sewaktu memecut, membrek dan membelok.


Ia juga menampung beban berat kenderaan dalam keadaan pegun, dan juga dalam keadaan dinamik sewaktu kenderaan dipandu.


Kemampuan tayar untuk menjana daya pecutan/brek dan daya membelok amat berkait rapat dengan berat beban pada tayar pada satu-satu masa. Secara amnya, lebih besar beban yang ditanggung, lebih banyak daya yang yang dapat dijana oleh tayar.


Semakin kurang beban, semakin kurang daya tayar, dan jika tayar hampir meninggalkan permukaan jalan (terangkat ke udara), tiada daya yang dapat dihasilkan. Oleh kerana sifat tayar yang sedemikian rupa, bagaimana pemindahan berat ini berlaku (dari segi jumlah, pembahagian berat antar keempat-empat tayar, dan kadar pemindahan) adalah amat penting untuk prestasi handling kereta.


daya membelok 2


Ini kerana, sebagai contoh, di dalam satu selekoh sepasang tayar pada gandar akan dapat menjana lebih banyak jumlah daya membelok jika kedua-duanya menanggung beban yang sama, jika dibanding hanya satu tayar yang terpaksa bekerja untuk menjana daya membelok kerana tayar yang satu lagi sudah kehilangan banyak beban kerana pemindahan berat.


Secara asasnya, pemindahan berat seharusnya diminimumkan, namun jika kereta kita bukan kereta Formula 1 atau sebuah gokart (dimana pusat graviti mereka amat rendah untuk mengurangkan pemindahan berat), ada tahap praktikaliti yang menghadkan berapa jumlah minimum pemindahan berat yang akan berlaku.


Pendek kata, pusat graviti (CoG-centre of gravity) kereta kita adalah faktor statik yang berkait rapat dengan jenis kenderaan.


Centre of gravity


Kenderaan besar dan tinggi seperti MPV dan SUV secara semulajadi mempunya pusat CoG dari sebuah hatchback kecil. Keadaan ini seterusnya dirumitkan lagi oleh sifat tayar yang secara amnya tidak linear (perkara biasa untuk komponen berasaskan getah).


Pemindahan berat dalam julat tertentu menghasilkan daya membelok yang berkadar terus dengan berat yang terpindah, tapi apabila julat linear ini dilampaui, daya membelok yang terhasil akan mula berkurangan pada kadar yang lebih pantas.


 


Di dalam keadaan kereta sedang membelok, bergantung pada gandar hadapan atau belakang, keupayaan gandar menjana dayar membelok yang semakin berkurang secara pantas akan menyebabkan ketidakstabilan pada kenderaan dari segi understeer (bonet kereta membuang keluar dari selekoh) atau oversteer (ekor kereta melibas masuk kedalam selekoh).


05-TOM_7844


Rumusan


Untuk kali ini, dapat kita simpulkan beberapa faktor-faktor penting yang sudah dibincangkan untuk handling yang baik:


Pemindahan berat: Pemindahan berat mempengaruhi keupayaan handling, dan seharusnya diminimumkan. Namun, sesetengah faktor seperti CoG kenderaan, sukar untuk ditukar dan bergantung kepada jenis kenderaan secara amnya.


Daya membelok tayar – daya ini berhubung kait rapat dengan beban yang ditanggung oleh tayar, yang seterusnya pula dipengaruhi pemindahan berat sewaktu kenderaan dipandu. Daya membelok juga tidak linear, dan kadar ia dijana akan berubah dan tidak lagi berkadar langsung di luar julat linear sesebuah tayar.


Seterusnya kita akan bincangkan faktor-faktor lain yang mempengaruhi prestasi handling, lebih tepat lagi agihan pemindahan berat antara gandar depan dan belakang.

syammim


 


Untuk mengenali Syammim, baca artikel mengenai pakar pengendalian negara yang dahulu bertugas di Proton dan kini bekerja untuk Magna Steyr (antara konsultan automotif terbaik di dunia) dalam artikel Anak Muda Malaysia Pakar Suspensi Bertaraf Dunia.


Artikel lain oleh Syammim ialah

1. Camber Bolt – patut ditukar atau dongeng kedai 

2. Penyerap hentak (shock absorbers) – cara menguji samada perlu diganti atau tidak 

3. Fakta perlu tahu bila tukar sport rim