## PENGARUH PERMUKAAN ALUR KEMBANG (TREAD PATTERN) BAN TYPE RADIAL PLY TERHADAP ROLLING RESISTANCE
Aditya Krisna Hutomo 1 , Dedy Dwi Laksana 2 , Fx. Kristianta 2
1 Alumni Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
Email: adityakrisnahutomo@gmail.com

## ABSTRACT
Rolling Resistance is a resistance to the wheels that will and have been rolling due to the force of friction between the wheels with the road surface of the wheel. Rolling resistance is influenced by four  factors,  that  is  vehicle  weight,  road  surface,  transmission,  and  tires.  This  study  usefull  to determine  the  influence  of  tread  pattern  surface  to  force  and  coefficient  rolling  resistance,  tire surface contact area and tire pressure value. In this study using motorcycle tires with size 90/90- 17. The tire used is a tire with RIB tread pattern (straight groove) and LUG tread pattern (zig-zag groove). Each type of RIB and LUG tread pattern used each of two tires that is the type of simple tread pattern and the complex tread pattern.From the results of the study showed that the tire with a  simple  tread  pattern  will  produce  a  small force  of rolling  resistance  but  will result  in  a larger surface tire surface contact than the tire with the complex tread pattenr. While for the tire with the type  complex  tread  pattern  has  a  greater  pressure  value  that  will  produce  a  great  rolling resistance force. For tires get the best rolling resistance force is the tire with a simple LUG tread pattern of 10.234 N and followed by a tire with a simple RIB tread pattern type of 10.563 N.
Keywords: tread pattern, rolling resistance, rib, lug.

## PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  pada  kendaraan dan  meningkatnya  popularitas  kendaraan  akan menarik  minat  industri otomotif  untuk berlomba- lomba  mengembangkan  teknologi  kendaraan. Teknologi  yang  ditawarkan  kendaraan  modern yaitu  aman,  nyaman  dan  efisien.  Dibutuhkan kendaraan  masa  depan  ramah  lingkungan  yang tidak menghasilkan polusi karena efek gas buang. Kendaraan tersebut adalah mobil listrik.
Kendaraan memiliki tingkat efisiensi yang berbeda karena masing-masing kendaraan memiliki  perbedaan  perancangan  dan  teknologi yang diterapkan. Tiga faktor mendasar yang akan mempengaruhi  efisiensi  suatu  kendaraan  yaitu berat  kendaraan  ( mass ),  hambatan  aerodinamis ( aerodynamic  resistance )  dan  tahanan  gelinding ( rolling  resistance ).  [1] Rolling  resistance merupakan  tahanan  terhadap  roda  yang  akan  dan telah  menggelinding  akibat  adanya  gaya  gesekan antara  roda  dengan  permukaan  jalannya  roda. Pada  dasarnya, rolling  resistance adalah  momen yang  digunakan  roda  untuk  melawan  arah gerakan,  setara  dengan  gaya  yang  dibutuhkan untuk menggerakkan roda bergerak maju. [2]
Rolling  resistance memiliki  dampak  yang besar pada konsumsi bahan bakar kendaraan yang berada  diantara  7  dan  10%  dari  konsumsi  energi total  kendaraan.  Pengurangan  10% rolling
resistance akan  menyebabkan  peningkatan  2 sampai  3%  dalam  penghematan  bahan  bakar kendaraan.  Terdapat  beberapa  faktor  yang berpengaruh  terhadap  nilai rolling  resistance yaitu  permukaan  jalan,  berat  kendaraan,  bearing dan transmisi, serta permukaan kontur ban ( tread pattern ). [3] Tread pattern
merupakan bagian permukaan  terluar  dari  ban.  Fungsi tread  patern adalah untuk menghilangkan panas yang dihasilkan  ban,  mengurangi noise atau  bunyi, menghilangkan permukaan air jalan, mencengkram  permukaan  jalan  pada  waktu pengereman  dan  traksi.  Alur  kembang  pada  ban pada dasarnya terbagi atas 5 jenis alur/pola yakni alur  kembang  berbentuk RIB ,  alur  kembang berbentuk LUG ,  berbentuk RIB-LUG ,  bentuk Block dan  berbentuk  menyilang.  Tiap  roda  yang berbeda akan menghasilkan gaya rolling resistance yang  berbeda  pula,  hal  tersebut disebabkan oleh beberapa faktor antara lain salah satunya adalah perbedaan alur kembang ban [4]. Referensi  yang  telah  dikutip  dapat  ditarik sebuah  kesimpulan  bahwa  banyak  faktor  yang mempengaruhi  nilai rolling  resistance salah satunya  adalah tread  pattern ban.  Maka  dari  itu perlunya dilakukan penelitian yang lebih mendalam  tentang  permasalahan  ini  dan  penulis akan  melakukan  penelitian  tentang  pengaruh
permukaan  alur  kembang  ( tread  pattern )  ban sepeda  motor  terhadap rolling  resistance yang dikelompokkan  menjadi  dua  pola  jenis  alur kembang  yaitu  alur  jenis  alur RIB (alur  garis lurus) dan jenis alur LUG (alur zig-zag ).

## METODOLOGI PENELITIAN
Variabel  bebas  dari  penelitian rolling resistance ini adalah pengaruh perbedaan permukaan  alur  kembang  ( Tread  Pattern )  ban sepeda motor terhadap nilai dan koefisien rolling resistance . Pada penelitian ini jenis alur kembang dikelompokkan  menjadi  2  jenis  pola  alur,  yaitu jenis alur kembang RIB (alur lurus) dan jenis alur kembang LUG (alur zig-zag ).  Adapun  jenis  alur kembang yang digunakan adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Variabel bebas penelitian.
Keterangan gambar:
1. Jenis alur RIB sederhana.
2. Jenis alur RIB kompleks.
3. Jenis alur LUG sederhana.
4. Jenis alur LUG kompleks.
Metode Pengujian Dalam  penelitian  ini,  metode  pengujian yang akan
dilakukan
adalah metode eksperimental. Metode ini dilakukan dengan cara mengamati  nilai  tekanan  dari preasure  gauge yang dialami oleh silinder pneumatik ketika drum diputar pada putaran 350 rpm. Nilai yang diamati yaitu nilai gaya tangensial ban pada saat sebelum diberi beban radial pada roda (Ft0) dan nilai gaya tangensial  ban  setelah  diberi  beban  radial  (Ft1) sebesar 580 N.
Gambar 2. Mekanisme pemberian beban oleh silinder
pneumatic.

## Pengambilan Data Pengujian
Data  pengujian  sebagaimana  disebutkan dalam  prosedur  penelitian  berupa  data  gaya tangensial  atau  gaya  pada  spindel  ban  yang diperoleh dari alat ukur timbangan gantung digital dengan  ketelitian  0,001  kg.  Pengujian  dilakukan menggunakan  variasi  4  buah  ban  uji  dengan perbedaan  permukaan  alur  kembang  ( Tread Pattern )  ban  sepeda  motor  yang  dikelompokkan menjadi  2  jenis  pola  alur  kembang,  yaitu  jenis alur RIB (alur lurus) dan jenis alur LUG (alur zig- zag ).
Gambar 3. Alat ukur timbangan gantung digital.
Skema Alat Penelitian
Gambar 4. Skema alat penelitian.
Keterangan gambar:
1. Silinder pneumatik, berfungsi sebagai pemberi beban radial.
2. Timbangan digital, berfungsi untuk
mengetahui  data  gaya  tangensial  pada  ban
dengan  satuan  kilogram  dan  ketelitian  0,001 kilogram.
3. Arm ban, berfungsi sebagai pencekam ban uji.
4. Ban, merupakan bahan yang akan di uji.
5. Drum ,  merupakan  bidang  permukaan  yang akan dilalui oleh ban uji.
6. Rangka  utama,  merupakan  dudukan  dan sandaran seluruh komponen alat uji.
7. Baterai,  berfungsi  sebagai  penyedia  daya sehingga motor listrik dapat berputar.
8. Motor  listrik,  berfungsi  sebagai  pemberi putaran pada alat uji.
9. Transmisi  V- belt ,  berfungsi  sebagai  penerus daya dari motor listrik.
10. Kompresor,  berfungsi  sebagai  penyalur  udara bertekanan  untuk  di  injeksi  ke  silinder pneumatik.
Prosedur Pengujian
a. Perancangan  alat  uji rolling  resistance dan membuat  gambar  teknik , perancangan  yang dilakukan  adalah  merancang  alat  uji  yang mendekati Standar ISO 18164: 2005.
b. Memasang  roda  yang  akan  diuji  ke  alat  uji rolling resistance dengan  posisi  sesuai standart pengujian.
c. Mengecek  kelistrikan  alat  dan  menyalakan motor  listrik  untuk  memutar drum pada kecepatan 350 rpm dan posisi roda menempel pada drum tanpa  diberi  beban.  Kemudian mencatat nilai gaya tangensial ban (Ft0).
d. Selanjutnya  ban  diberikan  pembebanan  radial dari silinder pneumatik sebesar 580 N. Fluida udara  berasal  dari  kompresor  sebesar  3  bar atau setara dengan 300 kPa.
e. Kemudian memutar drum dengan putaran 350 rpm. Dan mencatat nilai gaya tangensial (Ft1).
f. Ulangi  langkah-langkah  b  sampai  f  diatas pada  variasi  penggunaan  4  buah  ban  uji dengan  perbedaan  permukaan  alur  kembang ban ( tread pattern ).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Hasil perhitungan gaya rolling resistance (FRs), koefisien rolling resistance (C r ), luas kontak dan nilai tekanan berdasarkan pada data pengujian.
Gambar 5. Grafik jenis alur kembang ban terhadap gaya parasitif (FPf).
Kerugian  parasitif  (FPf)  dihitung  untuk menyetarakan  nilai  gaya rolling  resistance yang didapat dari alat uji agar sesuai dengan standarnya (ISO  18164  :  2005).  Pada  perhitungan  kerugian parasitif dapat dilihat pada Gambar 5 ban dengan alur LUG sederhana memiliki gaya parasitif yang paling  tinggi  mencapai  21,554  Newton.  Hal tersebut  dikarenakan  gaya  tangensial  yang dihasilkan  ban  alur LUG sederhana  lebih  besar dari  ketiga  ban  lainnya  yaitu  mencapai  9,46 Newton.  Gaya  parasitif  ini  akan  berguna  sebagai pengurang dari perhitungan gaya rolling resistance .  Sehingga  gaya  parasitif  berpengaruh besar terhadap hasil dari gaya rolling resistance .
Gambar 6. Grafik jenis alur kembang ban terhadap tekanan yang dialami ban.
Perhitungan  nilai  tekanan  dihitung  guna untuk  mengetahui  tekanan  yang  dialami  oleh masing-masing  ban.  Karena  adanya  perbedaan alur  kembang  ban  yaitu RIB sederhana, RIB kompleks, LUG sederhana  dan LUG kompleks otomatis akan menghasilkan luas kontak permukaan  ban  yang  berbeda  antara  satu  dan lainnya yang tentunya akan menyebabkan tekanan yang dialami ban akan berbeda-beda pula. Karena menurut  persamaan  rumus  tekanan  yaitu  tekanan (P) adalah hasil pembagian antara gaya tekan (F) dengan  luas  alas  (A),  maka  dari  itu  alas  akan sangat  berpengaruh  terhadap  tekanan  yang dialami masing-masing ban.
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai tekanan yang dialami ban berbeda-beda. Tekanan tertinggi  pada  jenis  alur  kembang RIB diperoleh alur RIB kompleks yaitu sebesar 433223,8 N/m2. Dan  tekanan  tertinggi  pada  jenis  alur  kembang LUG diperoleh alur LUG kompleks  yaitu sebesar 446256,8  N/m2.  Pada  jenis  alur  kembang RIB terjadi  prosentase  peningkatan  nilai  tekanan sebesar  18,49  %  dan  jenis  alur  kembang LUG mengalami  peningkatan  sebesar  4.68  %.  Pada nilai tekanan yang dialami ban menunjukkan tren yang  masing-masing  meningkat  ditiap  jenis  alur kembang RIB dan jenis alur kembang LUG .
Gambar 7. Grafik jenis alur kembang ban terhadap gaya rolling resistance.
Rolling  resistance merupakan  tahanan terhadap  roda  yang  menggelinding  akibat  adanya gaya gesekan antara roda dengan permukaan jalan [2].  Maka  dari  itu  tiap  roda  yang  berbeda  akan menghasilkan  gaya rolling  resistance yang berbeda  pula,  hal  tersebut  disebabkan  oleh beberapa  faktor  antara  lain  salah  satunya  adalah perbedaan alur kembang ban [5].
Pada  hasil  perhitungan  gaya rolling resistance dapat  dilihat  pada  grafik  diatas  bahwa dengan adanya perbedaan alur kembang ban, gaya rolling resistance  yang  dihasilkan  turut  berbeda- beda.  Pada  jenis  alur  kembang RIB gaya rolling resistance tertinggi  terjadi  pada  alur RIB kompleks yaitu sebesar 12,241 N. Dan pada jenis alur  kembang LUG diperoleh  gaya rolling resistance tertinggi  pada  alur LUG kompleks yaitu  sebesar  15,984  N.  Pada  jenis  alur  kembang RIB terjadi  presentase  peningkatan  gaya rolling resistance sebesar  15,89  %.  Dan  pada  jenis  alur LUG memiliki  presentase  peningkatan  sebesar 56,19 %. Ban alur LUG kompleks memiliki gaya rolling  resistanc e  paling  besar  dikarenakan  ban ini memiliki bentuk alur yang melintang dari arah putaran  bannya  [6].  Dari  data  tersebut  dapat disimpulkan  bahwa  gaya rolling  resistance menunjukkan tren yang masing-masing meningkat  ditiap  jenis  alur  kembang RIB dan jenis alur kembang LUG .
Gambar  8.  Grafik  jenis  alur  kembang  ban terhadap koefisien rolling resistance.
Gambar  8  menunjukkan  bahwa  koefisien rolling  resistance yang  dihasilkan  dari  masing- masing  ban  berbeda,  nilai  koefisien rolling resistance juga  bergantung  pada  beban  yang diterima  oleh  ban.  Jika  beban  yang  diberikan lebih  besar  maka  akan  menghasilkan  koefisien yang  turut  lebih  besar,  sesuai  dengan  persamaan rumus  koefisien  rolling  resistance  yaitu  koefisien rolling  resistance (Cr)  merupakan  gaya rolling resistance (Fr)  dibagi  dengan  beban  yang diberikan pada ban (W).
Pada  jenis  alur  kembang RIB koefisien rolling  resistance tertinggi  terjadi  pada  alur RIB kompleks  yaitu  sebesar  2,111  %.  Dan  pada  jenis alur  kembang LUG diperoleh  koefisien rolling resistance tertinggi  pada  alur LUG kompleks yaitu  sebesar  2,756  %.  Pada  jenis  alur  kembang RIB terjadi  presentase  peningkatan  koefisien rolling  resistance sebesar  15,93  %.  Dan  pada jenis  alur LUG memiliki  presentase  peningkatan sebesar  56,24  %.  Dari  data  tersebut  dapat disimpulkan  bahwa  koefisien rolling  resistance menunjukkan tren yang masing-masing meningkat  ditiap  jenis  alur  kembang RIB dan jenis alur kembang LUG .
Gambar 9. Grafik jenis alur kembang ban terhadap luas kontak permukaan ban.
Menurut  teori  yang  sudah  ada,  perbedaan luas  kontak  permukaan  ban  akan  menghasilkan nilai rolling  resistance yang  berbeda  [1].  Hal tersebut  berhasil  dibuktikan  pada  penelitian  ini, yang dapat dilihat pada grafik yang disajikan pada
Gambar  9  menunjukkan  bahwa  tiap  jenis  alur kembang  ban  akan  menghasilkan  luasan  kontak permukaan ban yang berbeda-beda.
Gambar10. Menghitung luas kontak menggunakan

## software CAD
Pada  hasil  perhitungan  luas  kontak permukaan  ban  dapat  dilihat  pada  grafik  diatas pada  jenis  alur  kembang RIB luas  kontak permukaan  ban  terbesar  terjadi  pada  alur RIB sederhana  yaitu  sebesar  15,864  cm2.  Dan  pada jenis  alur  kembang LUG diperoleh  luas  kontak permukaan  ban  tertinggi  pada  alur LUG sederhana  yaitu  sebesar  13,605  cm2.  Pada  jenis alur  kembang RIB terjadi  presentase  penurunan luas kontak permukaan ban sebesar 18,49 %. Dan pada  jenis  alur LUG memiliki  presentase peningkatan sebesar 4,68 %.
Dari  data  tersebut  dapat  disimpulkan bahwa  luas  kontak  permukaan  ban  menunjukkan tren  yang  masing-masing  menurun  ditiap  jenis alur kembang RIB dan jenis alur kembang LUG .
Gambar 11. Grafik hubungan gaya, koefisien rolling resistance dan luas kontak permukaan ban jika diurutkan dari tekanan terkecil.
Gambar  11  merupakan  grafik  hasil perhitungan dari gaya rolling resistance, koefisien rolling resistance dan luas kontak permukaan ban yang  telah  diurutkan  dengan  tekanan  yang
dialami  oleh  ban  dari  tekanan  yang  terkecil  ke tekanan  yang  terbesar.  Dari  grafik  diatas  dapat diketahui bahwa terdapat pola grafik batang yang dapat  dianalisa  pola  nya  dari  tiap  jenis  alur permukaan ban.
Grafik  yang  disajikan  pada  Gambar  11 menunjukkan  semakin  besar  tekanan  yang dialami  ban  maka  gaya  rollingresistance  relatif akan  semakin  naik,  hal  tersebut  disebabkan tekanan yang besar akan membutuhkan gaya yang besar  pula.  Dan  koefisien  rollingresistance  tren nya  juga  akan  meningkat  seiring  dengan  gaya rollingresistance nya. Jika ada variasi pembebanan maka koefisien akan sangat berpengaruh,  sesuai  dengan  persamaan  rumus koefisien rollingresistance yaitu koefisien rollingresistance (Cr) merupakan gaya rollingresistance  (Fr)  dibagi  dengan  beban  pada ban (W). Selanjutnya luas kontak ban relatif akan semakin  menurun,  hal  tersebut  dapat  dibuktikan sesuai  dengan  persamaan  rumus  tekanan  yaitu tekanan  (P)  adalah  hasil  pembagian  antara  gaya tekan (F) dengan luas alas (A).
Nilai gaya rollingresistance pada penelitian ini mendekati nilai gaya rollingresistance  pada  penelitian  sebelumnya yang  dilakukan  oleh  Muttaqin  (2015)  dengan rata-rata  gaya  rollingresistance  sebesar  13,4  N dan  Al-Hakim  (2016)  dengan  rata-rata  gaya rollingresistance  sebesar  13,2  N.  Sementara  nilai gaya  rollingresistance  pada  penelitian  ini  adalah 10,5  sampai  15,8  N.  Ketiga  penelitian  ini memiliki  beberapa  persamaan  parameter  yaitu jenis  ban  yang  digunakan  adalah  ban  dengan ukuran  90/90-14  M/C  46P  dan  alat  uji  yang digunakan relatif sama hanya pada penelitian saat ini  alat  uji  rollingresistance  telah  mengalami sedikit penyempurnaan. Faktor lain yang menjadikan  nilai  berbeda  adalah  pada  penelitian ini  menggunakan  beberapa  ban  dengan  alur kembang  yang  berbeda,  pemberian  pembebanan yang diberikan dan tekanan ban yang berbeda.

## KESIMPULAN
1. Ban  yang  memiliki  gaya rolling  resistance terkecil adalah ban jenis alur LUG sederhana.
Ban  yang  memiliki  gaya rolling  resistance terbesar  adalah  ban  jenis  alur LUG kompleks yang disebabkan oleh ban ini memiliki bentuk alur yang melintang dari arah putaran bannya. Dari  data  tersebut  dapat  disimpulkan  bahwa gaya rolling  resista0nce menunjukkan  tren yang  masing-masing  meningkat  ditiap  jenis alur  kembang RIB dan  jenis  alur  kembang LUG . 2. Ban dengan jenis alur sederhana menghasilkan  koefisien rolling  resistance yang  lebih  kecil  dibandingkan  ban  dengan jenis  alur  kompleks,  hal  tersebut  dikarenakan ban  jenis  alur  kompleks  memiliki  nilai
tekanan  yang  lebih  besar.  Dari  data  tersebut dapat  disimpulkan  bahwa  koefisien rolling resistance menunjukkan  tren  yang  masing- masing  meningkat  ditiap  jenis  alur  kembang RIB dan jenis alur kembang LUG . 3. Semakin  besar  luas  kontak  permukaan  ban maka  akan  menghasilkan  nilai  tekanan  pada ban  yang  semakin  kecil,  hal  tersebut disebabkan oleh nilai tekanan akan berbanding  terbalik  dengan  luas  kontak permukaan  ban.  Dapat  disimpulkan  bahwa luas kontak permukaan ban menunjukkan tren yang masing-masing menurun ditiap jenis alur kembang RIB dan jenis alur kembang LUG .
4. Semakin kecil  nilai tekanan  yang dialami ban maka  gaya  dan  koefisien rolling  resistance yang dihasilkan akan kecil.

## SARAN
1. Untuk penelitian selanjutnya, variasi pembebanan  sebenarnya  sangat  dibutuhkan dalam  penelitian  ini,  karena  kita  perlu mengetahui peningkatan
luas kontak permukaan  masing-masing  ban  yang  hasilnya pasti akan berbeda.
2. Untuk penelitian selanjutnya, variasi permukaan  jalan  juga  sangat  diperlukan karena perbedaan alur kembang ban  memiliki fungsi  tersendiri  dalam  menghadapi  beberapa perbedaan kondisi permukaan jalan.
3. Pada  penelitian  ini  percobaan  yang  dilakukan hanya  kecepatan  linier  sebesar  36,7  km/jam. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan penambahan atau perbedaan kecepatan  linier  alat  uji  sehingga  mencapai kecepatan optimum dari pengujian. Kecepatan optimum  sesuai  dengan  referensi  yaitu  antara 50 km/jam sampai 90 km/jam.
4. Penelitian  ini  hanya  terbatas  pada  satu  aspek dinamika kendaraan. Oleh karena itu, penelitian selanjutnya bisa dilakukan terhadap pengaruh  sudut camber dan chaster ban dengan variasi perbedaan desain alur kembang ban.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Juhala,  M.  2014. Improving  Vehicle Rolling  Resistance  and  Aerodynamics . Aalto  university,  Finland  :  Woodhead Publishing Limited.
[2] Taghavifar,  Hamid.  2013. Investigating The Effect of  Velocity,  Inflation  Pressure, And  Vertical  Load  On  Rolling  Resistance Of  A  Radial  Ply  Tire .  Journal  of Terramechanics 50: 99–106.
[3] Chatti, K. dan Zaabar, I. 2012. Estimating the  effect  of  Pavement  Condition  on Vehicle Operating Costs , National
Cooperative  Highway  Research  Program, Report nr 720. Washington.
[4] W.  J.  vdM.  Steyn  and  M.  Ilse.  2015. Evaluation of Tire/Surfacing/Base Contact Stresses  and  Texture  Depth .  International Journal  of  Transportation  Science  and Technology · vol. 4 · no. 1 · 2015 – pages 107 – 118.
[5] W.  J.  vdM.  Steyn  and  M.  Ilse.  2015. Evaluation of Tire/Surfacing/Base Contact Stresses  and  Texture  Depth .  International Journal  of  Transportation  Science  and Technology · vol. 4 · no. 1 · 2015 – pages 107 – 118.
[6] Heinrich,  Gert  dan  Kluppel,  Manfred. 2008. Rubber Friction, Tread Deformation and  Tire  Traction .  Journal  homepage: www.elsevier.com/locate/wear . Wear  265 (2008)1052–1060.