Abstrak— Seiring bertambahnya jumlah penduduk di suatu kota menyebabkan peningkatan pada jumlah kendaraan. Hal ini menyebabkan kepadatan lalu lintas yang menjadi masalah besar bagi penduduknya. Saat terjadi kemacetan, pergerakan  menjadi terbatas khususnya pada mobil yang memiliki dimensi yang lebih lebar  dibandingkan  motor.  Salah  satu  solusi  untuk  kondisi tersebut  adalah  dengan  membuat  desain  kendaraan  yang  kecil, aman,  dan  irit  bahan  bakar  yaitu  dengan  membuat  kendaraan narrow tilting vehicle. Langkah awal yang dilakukan dalam proses perancangan  sistem  kemudi  adalah  membuat  rancangan  3D sistem  kemudi  pada  software.  Pendekatan  yang  digunakan  pada perancangan  ini  adalah  melakukan  simulasi  kinematika  dari sistem  kemudi  dengan  variasi  trackwidth  sebesar  800  mm,  1000 mm  dan  1200  mm.  Selain  itu  variasi  yang  diberikan  berupa panjang  knuckle  dan  panjang  hub  steering  untuk  mengetahui pengaruhnya  terhadap  sudut  belok  menurut  prinsip  Ackerman. Kemudian  dari  masing-masing  trackwidth  akan  dianalisa  sudut camber  yang  dihasilkan  dengan  variasi  panjang  upper  arm  agar kendaraan  tetap  aman  dan  nyaman.  Pada  tugas  ahkir  ini  hasil analisa  yang  didapatkan  adalah  konfigurasi  trackwidth  yang sesuai  dengan  prinsip  belok  Ackerman  dicapai  pada  trackwidth 1000  mm  dengan  panjang  knuckle  134  mm  dan  panjang  hub steering  139,64  mm.  Rancangan  tersebut  menghasilkan  sudut belok roda dalam(δi) 38̊ dan sudut belok roda luar(δo) sebesar 27̊. Untuk  variasi  panjang  upper  arm  pada  trackwidth  1000  mm digunakan  upper  arm  dengan  panjang  457,5  mm  yang menghasilkan sudut camber ± 0,6̊.
Kata Kunci—Sistem kemudi, narrow three vehicle, kinematika suspensi, prinsip Ackerman, sudut camber.

## I. PENDAHULUAN
EWASA  ini  seiring  dengan  bertambahnya  jumlah penduduk  di  suatu  kota,  menyebabkan  peningkatan  pada jumlah  kendaraan.  Dengan  meningkatnya  jumlah  kendaraan hingga 5% per tahun di Indonesia menyebabkan kepadatan lalu lintas yang menjadi masalah besar bagi penduduknya. Hal ini membuat  tantangan  baru  bagi  perusahaan  industri  otomotif untuk  tidak  hanya  membuat  kendaraan  yang  dapat dikemudikan, namun dapat membantu memecahkan permasalahan ini. Salah satu pemecahan untuk kondisi tersebut
adalah  dengan  membuat  desain  kendaraan  yang  kecil,  aman, dan irit bahan bakar. Sebagai contoh, di beberapa bagian negara seperti  Cina,  India,  Thailand,  dan  Italia  telah  menggunakan jenis  kendaraan electric three  wheeler sebagai  transportasi publik.
Kendaraan beroda tiga dianggap memiliki keunggulan yang merupakan  kombinasi  antara  kendaraan  roda  dua  dan  roda empat. Konfigurasi kendaraan roda tiga sendiri ada dua macam yaitu konfigurasi Delta dengan satu roda di depan dan dua roda di belakang dan konfigurasi Tadpole(reverse trike) dengan dua roda  di  depan  dan  satu  roda  di  belakang.  Setiap  konfigurasi tersebut  memiliki  kelebihan  dan  kekurangan  masing-masing. Kelebihan kendaraan roda tiga dengan konfigurasi reverse trike antara lain tidak adanya komponen differential, side shafts dan drive  shaft membuat  efisiensi  transmisi  menjadi  lebih  besar. Konfigurasi reverse  trike memungkinkan  desain  rangka  yang menyerupai  tetesan  air,  sehingga  dapat  mengurangi  gaya hambat angin ( aerodynamic drag) [1].  Selain itu, rangka yang lebih  sederhana  membuat  biaya  pembuatan  menjadi  lebih murah,  dan  tingkat  keamanan  lebih  besar  dibandingkan kendaraan roda dua.
Selain  dapat  mengurangi  polusi  udara,  kendaraan  ini mempunyai rancang yang  melindungi  penumpangnya  seperti mobil  dan  mampu  bermanuver  bebas  seperti  halnya  sepeda motor.  Namun,  desain  ini  memiliki  kelemahan  akibat bentuknya  yang  ramping  dan  ringan  yang  menyebabkan kendaraan  menjadi  tidak  stabil  saat  berbelok  tajam. Beberapa metode  dapat  dilakukan  seperti  mengatur  sudut camber pada ban dan  metode tilting [2].  Metode  tersebut  dapat  dilakukan sesuai kebutuhan dari kendaraan. Saat membutuhkan kendaraan dengan kemampuan belok  yang baik dengan kecepatan tinggi dapat  menggunakan  metode tilting ,  dan  jika  membutuhkan kendaraan  dalam  perkotaan  dapat  menggunakan  metode pengaturan sudut camber pada ban .

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Pada  penelitian  ini,  prosedur  penelitian  dilakukan  dengan empat  tahap.  Tahap  pertama  adalah  studi  literatur  tentang

## Perancangan dan Analisa Sistem Kemudi Narrow Tilting Vehicle dengan Variasi Trackwidth dan Panjang Suspensi Arm
Idestrian Adzanta dan Unggul Wasiwitono
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : unggul@me.its.ac.id
D
pengembangan  dan  penelitian  mengenai  berbagai  macam narrow  tilting  vehicle (NTV)  yang  sudah  ada  beserta mekanisme tilting dari kendaraan tersebut. Tahap kedua adalah menentukan konfigurasi dan spesifikasi awal dari tilting three wheel  vehicle yang  akan  dirancang.  Tahap  ketiga  adalah melakukan  survei  ketersediaan  barang  penunjang  sistem kemudi  di  pasaran.  Tahap  keempat  adalah  melakukan rancangan sesuai desain dan  melakukan simulasi gerakan  dan analisa kinematika menggunakan software. Dimana rancangan sistem kemudi yang dihasilkan seperti pada gambar 1.
Untuk acuan sudut camber dibatasi sudut sebesar ± 1̊ [3]dan acuan  pada  sudut  belok  kendaraan  mengikuti  perumusan Ackerman [4] yaitu: cot⁡(𝛿 𝑜 ) − 𝑐𝑜𝑡(𝛿 𝑖 ) = 𝑤 𝑙 (1) Dimana 𝛿 𝑜 merupakan sudut belok luar roda, 𝛿 𝑖 adalah sudut dalam  roda,  w  adalah  panjang trackwidth kendaraan  dan  l adalah  panjang  jarak  antara  sumbu  roda  depan  dan  belakang kendaraan, seperti pada gambar 2.
Gambar 1. Rancangan sistem kemudi NTV
Dimana  nomor  1  adalah knuckle roda,  nomor  2  adalah rod end steering, nomor 3 adalah hub steering , nomor 4 adalah joint steering, dan nomor 5 adalah upper arm.

## III. ANALISA DAN PEMBAHASAN

## A. Rancangan Rangka dan Sistem Kemudi
Pada  rancangan  sistem  kemudi  ini  dilakukan  pada batasan trackwidth sebesar 800 mm, 1000 mm, dan 1200 mm. Dimana  rancangan narrow  tilting  vehicle pada  penelitian  ini menggunakan konfigurasi reverse trike yang dapat menampung dua  penumpang  dengan  posisi  duduk  depan  belakang,  seperti pada gambar 2. Selain itu, dilakukan variasi terhadap panjang knuckle sebesar  60  mm  hingga  134  mm  dan  panjang hub steering sebesar  59,64  mm  hingga  139,64  mm.  Untuk  contoh variasi  terhadap knuckle dan hub  steering dapat  dilihat  pada gambar 3.
Gambar 2. Layout narrow tilting vehicle
(a)                                             (b)

## (c)
Gambar 3. Contoh gambar tampak atas sistem kemudi dengan variasi panjang hub steering (a) panjang 139,64 mm, (b) panjang 99,64 mm, (c) panjang 59,64 mm

## B.  Pengaruh Panjang Hub Steering terhadap   Sudut Belok Kendaraan (Trackwidth 800 mm)
Pada  analisa  sudut  belok,  kendaraan  dianggap  tidak mengalami tilting saat  berbelok.  Sehingga  dapat  memenuhi prinsip belok Ackerman. Variasi yang digunakan pada masing- masing trackwidth adalah  dengan  mengubah  panjang hub steering .  Pengambilan  data    simulasi  dimulai  dengan  panjang 59,64 mm, 79,64 mm, 99,64 mm, 119,64 mm dan 139,64 mm. Selanjutnya, data simulasi dibandingkan dengan prinsip kondisi belok Ackerman.
Dimensi(mm) Panjang 2211 Lebar 825 Tinggi 1580 Wheel base (L) 1811 Roda Jumlah 3 Jari-jari roda 16 inch
(a)

## (b)
(c)
Gambar 4. Grafik δo vs δi pada panjang knuckle (a) 60 mm, (b) 97 mm, (c) 134 mm .
Gambar  5.  Grafik  δo  vs  δi  tiap  panjang knuckle yang  paling  mendekati prinsip Ackerman berturut-turut.
Dari  gambar  4  diketahui  bahwa  perubahan  panjang hub steering akan  mempengaruhi  tren  grafik  sudut  belok  yang dihasilkan. Perubahan panjang hub steering dan knuckle akan mempengaruhi  rasio  antara  sudut  belok  roda  dalam  ( δi )  dan sudut  belok  roda  luar  ( δo) dimana  semakin  panjang hub steering dan knuckle maka  rasio  antara δi/δo akan  semakin besar. Namun, pada gambar 4(c) untuk tren pada panjang hub 134 mm dan knuckle 59,64 mm terjadi penurunan rasio antara sudut  belok  roda  dalam  ( δi )  dan  sudut  belok  roda  luar  ( δo), dimana  hal  ini  bisa  terjadi  akibat  pengaruh  dari  rancangan sistem kemudi. Dengan variasi panjang hub steering didapatkan hasil sistem kemudi pada trackwidth 800 mm yang mendekati prinsip  belok Ackerman yaitu  dengan  panjang knuckle 99,64 mm  yang  memiliki δi sebesar  32̊    dan δo sebesar  26 ̊  seperti pada gambar 5.

## C. Pengaruh Panjang Hub Steering terhadap  Sudut Belok Kendaraan (Trackwidth 1000 mm)
Dari  gambar  6  diketahui  bahwa  perubahan  panjang hub steering akan  mempengaruhi  tren  grafik  sudut  belok  yang dihasilkan. Perubahan panjang hub steering dan knuckle akan mempengaruhi  rasio  antara  sudut  belok  roda  dalam  ( δi )  dan sudut  belok  roda  luar  ( δo) dimana  semakin  panjang hub steering dan knuckle maka  rasio  antara δi/δo akan  semakin besar.
(a) (b)

## (c)
Gambar 6. Grafik δo vs δi pada panjang knuckle (a) 60 mm, (b) 97 mm, (c) 134 mm.
Gambar 7. Grafik δo vs δi tiap panjang knuckle yang paling mendekati prinsip Ackerman berturut-turut.
Namun,  pada  gambar    6(c)  untuk  tren  grafik  pada  panjang hub 134  mm  dan  kemudi  pada trackwidth 1000  mm  yang mendekati prinsip belok Ackerman yaitu pada panjang knuckle 139,64  mm  dengan  nilai δi sebesar  38 ̊    dan δo sebesar  27̊ seperti pada gambar 7.
D. Pengaruh Panjang Hub Steering terhadap Sudut Belok Kendaraan (Trackwidth 1200 mm)
Dari  gambar  8  diketahui  bahwa  perubahan  panjang hub steering akan  mempengaruhi  tren  grafik  sudut  belok  yang dihasilkan. Perubahan panjang hub steering dan knuckle akan mempengaruhi  rasio  antara  sudut  belok  roda  dalam  ( δi )  dan sudut  belok  roda  luar  ( δo) dimana  semakin  panjang hub steering dan knuckle maka  rasio  antara δi/δo akan  semakin besar. Namun, pada gambar 8(c) untuk tren grafik pada panjang hub 134  mm  dan knuckle 59,64  mm  terjadi  penurunan  rasio antara  sudut  belok  roda  dalam  ( δi )  dan  sudut  belok  roda  luar ( δo), dimana  hal  ini  bisa  terjadi  akibat  pengaruh  rancangan sistem kemudi.
(a)
(b) (c)
Gambar 8. Grafik δo vs δi pada panjang knuckle (a) 60 mm, (b) 97 mm, (c) 134 mm
Dengan variasi panjang hub steering didapatkan hasil sistem kemudi  pada trackwidth 1000  mm  yang  mendekati  prinsip belok Ackerman yaitu  pada  panjang knuckle 59,64  mm δi sebesar 26̊  dan δo sebesar 21̊  seperti pada gambar 9.
Gambar 9. Grafik δo vs δi tiap panjang knuckle yang paling mendekati prinsip Ackerman berturut-turut.

## E. Pengaruh Panjang Upper Arm Terhadap Sudut Camber ( 800 mm)
Untuk  menciptakan  kenyamanan  berkendara  dilakukan analisa sudut camber pada roda. Pada penelitian ini dilakukan variasi  terhadap  panjang upper  arm setiap trackwidth yaitu 300,5  mm,  320,5  mm,  325,5 mm,  330,5  mm,  dan  345,5  mm. Kemudian  dari  hasil  simulasi  sudut camber akan  disesuaikan dengan  teori  sudut camber. Simulasi  sudut camber akan disesuaikan dengan teori sudut camber. Dari gambar 10 terjadi penurunan  tren  grafik  dari  posisi wheel  displacement negatif hingga posisi wheel displacement positif. Wheel displacement yang  dimaksud  disini  adalah  perubahan  posisi  roda  terhadap sumbu  vertikal  roda  [5].  Pengaruh  perubahan  panjang upper arm menyebabkan  sudut camber yang  terbentuk  saat  kondisi wheel  displacement negatif  menjadi  lebih  besar,  namun  saat kondisi wheel displacement positif menjadi lebih kecil.
Gambar 10 Grafik camber angle vs wheel displacement pada trackwidth 800 mm . Hal ini sesuai dengan teori perubahan sudut camber dimana saat  posisi wheel  displacement negatif  menghasilkan  sudut camber positif  dan wheel  displacement positif  menghasilkan sudut camber  negatif. Selain  itu,  panjang upper  arm mempengaruhi sudut camber yang terbentuk. Semakin panjang upper arm semakin kecil sudut camber yang dihasilkan, begitu juga  sebaliknya.  Untuk  pemilihan  sudut camber disarankan berada dalam kisaran sudut ± 1̊ . Dari gambar 10 dipilih upper arm dengan panjang 345,5 mm yang bertujuan agar kendaraan tetap stabil.

## F. Pengaruh Panjang Upper Arm Terhadap Sudut Camber ( 1000 mm)
Untuk  menciptakan  kenyamanan  berkendara  dilakukan analisa sudut camber pada roda. Pada penelitian ini dilakukan variasi  terhadap  panjang upper  arm setiap trackwidth yaitu 417,5  mm,  432,5  mm,  437,5  mm,  442,5  mm  dan  457,5  mm. Kemudian  dari  hasil  simulasi  sudut camber akan  disesuaikan dengan  teori  sudut camber. simulasi  sudut camber akan disesuaikan dengan teori sudut camber. Dari gambar 11 terjadi penurunan  tren  grafik  dari  posisi wheel  displacement negatif
hingga posisi wheel displacement positif. Wheel displacement yang  dimaksud  disini  adalah  perubahan  posisi  roda  terhadap sumbu  vertikal  roda.  Pengaruh  perubahan  panjang upper  arm menyebabkan sudut camber yang terbentuk saat kondisi wheel displacement negatif  menjadi lebih besar, namun saat  kondisi wheel displacement positif menjadi lebih kecil.
Gambar 11. Grafik camber angle vs wheel displacement pada trackwidth 1000 mm.
Hal  ini  sesuai  dengan  teori  perubahan  sudut camber dimana  saat  posisi wheel  displacement negatif  menghasilkan sudut camber positif  dan wheel  displacement positif menghasilkan sudut camber negatif. Selain itu, panjang upper arm mempengaruhi  sudut camber yang  terbentuk.  Semakin panjang upper  arm semakin  kecil  sudut camber yang dihasilkan,  begitu  juga  sebaliknya.  Untuk  pemilihan  sudut camber disarankan  berada  dalam  kisaran  sudut  ±  1̊  .  Dari gambar 11 dipilih upper arm dengan panjang 457,5 mm yang bertujuan agar kendaraan tetap stabil.

## G. Pengaruh Panjang Upper Arm Terhadap Sudut Camber ( 1200 mm)
Untuk  menciptakan  kenyamanan  berkendara  dilakukan analisa sudut camber pada roda. Pada penelitian ini dilakukan variasi  terhadap  panjang upper  arm setiap trackwidth yaitu 505,5  mm,  520,5  mm,  525,5  mm,  530,5  mm  dan  545,5  mm. Kemudian  dari  hasil  simulasi  sudut camber akan  disesuaikan dengan  teori  sudut camber. simulasi  sudut camber akan disesuaikan dengan teori sudut camber. Dari gambar 12 terjadi penurunan  tren  grafik  dari  posisi wheel  displacement negatif hingga posisi wheel displacement positif. Wheel displacement yang  dimaksud  disini  adalah  perubahan  posisi  roda  terhadap sumbu  vertikal  roda.  Pengaruh  perubahan  panjang upper  arm menyebabkan sudut camber yang terbentuk saat kondisi wheel displacement negatif  menjadi lebih besar, namun saat  kondisi wheel displacement positif menjadi lebih kecil.
Gambar 12. Grafik camber angle vs wheel displacement pada trackwidth 1200 mm.
Hal ini sesuai dengan teori perubahan sudut camber dimana saat  posisi wheel  displacement negatif  menghasilkan  sudut camber positif  dan wheel  displacement positif  menghasilkan sudut camber  negatif. Selain  itu,  panjang upper  arm mempengaruhi sudut camber yang terbentuk. Semakin panjang upper arm semakin kecil sudut camber yang dihasilkan, begitu juga  sebaliknya.  Untuk  pemilihan  sudut camber disarankan berada dalam kisaran sudut ± 1̊ . Dari gambar 12 dipilih upper arm dengan panjang 545,5 mm yang bertujuan agar kendaraan tetap stabil.

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  konfigurasi trackwidth yang sesuai dengan prinsip belok Ackerman dicapai pada trackwidth 1000 mm dengan panjang knuckle 134 mm dan panjang hub  steering 139,64  mm.  Rancangan  tersebut menghasilkan  sudut  belok  roda  dalam( δi) 38̊  dan  sudut  belok roda luar( δo) sebesar 27̊. Untuk variasi panjang upper arm pada trackwidth 1000  mm  digunakan upper  arm dengan  panjang 457,5 mm yang menghasilkan sudut camber ± 0.6̊.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Asimow,  I.Morris.  (1963).  Introduction  to  Design.  New  Jersey: Prentice- Hall.
[2]   Dixon,  John  C.  (2009).  Suspension  Geometry  and  Computation. United   Kingdom : J.Wiley.
[3]   Milliken,F. William & Milliken, L.Douglas.(1995). Race Car Vehicle Dynamics. Warrendale : SAE.
[4]  Jazar, Reza N. (2009). Vehicle Dynamics : Theory and Applications. New   York  : Springer.
[5]   S, -J. Park and J, -H. Sohn. (2011). Effects of Camber Angle Control of   Front  Suspension  on  Vehicle  Dynamic  Behaviours.  Journal  of Mechanical Science   and Technology, 26, 307-313.