Kurang belok dan kemudi berlebih

Kurang belok (understeer) dan kemudi berlebih (oversteer) adalah istilah dalam dinamika kendaraan yang digunakan untuk menggambarkan sensitivitas kendaraan terhadap kemudi. Oversteer terjadi ketika mobil berbelok (mengemudi) lebih dari jumlah yang diperintahkan oleh pengemudi. Sebaliknya, understeer terjadi ketika mobil berbelok kurang dari jumlah yang diperintahkan oleh pengemudi.

Insinyur otomotif mendefinisikan understeer dan oversteer berdasarkan perubahan sudut kemudi yang terkait dengan perubahan percepatan lateral dalam serangkaian uji berbelok sirkular dengan kecepatan tetap. Para penggemar mobil dan balap sering menggunakan istilah ini lebih umum dalam majalah dan blog untuk menggambarkan respons kendaraan terhadap kemudi dalam berbagai manuver.

Terminologi standar yang digunakan untuk menggambarkan understeer dan oversteer didefinisikan oleh Society of Automotive Engineers (SAE) dalam dokumen J670^[1] dan oleh International Organization for Standardization (ISO) dalam dokumen 8855.^[2] Berdasarkan istilah ini, understeer dan oversteer didasarkan pada perbedaan dalam kondisi keadaan tetap di mana kendaraan mengikuti jalur radius konstan pada kecepatan konstan dengan sudut kemudi konstan, pada permukaan datar dan sejajar.

Understeer dan oversteer didefinisikan oleh gradien understeer (K) yang merupakan ukuran seberapa besar kemudi yang diperlukan untuk berbelok tetap berubah sebagai fungsi dari percepatan lateral. Kemudi pada kecepatan tetap dibandingkan dengan kemudi yang diperlukan untuk mengikuti jalur lingkaran yang sama pada kecepatan rendah. Kemudi pada kecepatan rendah untuk radius belok tertentu disebut kemudi Ackermann. Kendaraan memiliki gradien understeer positif jika perbedaan antara kemudi yang diperlukan dan kemudi Ackermann meningkat terhadap peningkatan inkremental dalam percepatan lateral. Kendaraan memiliki gradien negatif jika perbedaan dalam kemudi berkurang terhadap peningkatan inkremental dalam percepatan lateral.

Understeer dan oversteer secara formal didefinisikan menggunakan gradien "K". Jika K positif, kendaraan menunjukkan understeer; jika K negatif, kendaraan menunjukkan oversteer; jika K nol, kendaraan netral.

Beberapa tes dapat digunakan untuk menentukan gradien understeer: radius konstan (ulangi tes pada kecepatan yang berbeda), kecepatan konstan (ulangi tes dengan sudut kemudi yang berbeda), atau kemudi konstan (ulangi tes pada kecepatan yang berbeda). Deskripsi formal dari ketiga jenis pengujian ini diberikan oleh ISO.^[3] Gillespie memberikan beberapa detail tentang dua metode pengukuran.^[4]

Hasil tergantung pada jenis tes, sehingga memberikan nilai deg/g saja tidak cukup; juga perlu menunjukkan jenis prosedur yang digunakan untuk mengukur gradien.

Kendaraan pada dasarnya adalah sistem nonlinier, dan adalah hal yang wajar jika K bervariasi dalam rentang pengujian. Mungkin saja kendaraan menunjukkan understeer dalam beberapa kondisi dan oversteer dalam kondisi lainnya. Oleh karena itu, perlu untuk menentukan kecepatan dan percepatan lateral setiap kali melaporkan karakteristik understeer/oversteer.

Banyak sifat kendaraan yang memengaruhi gradien understeer, termasuk kekakuan tikungan ban, camber thrust, lateral force compliance steer, torsi pengalihan sendiri, perpindahan berat lateral, dan ketaatan dalam sistem kemudi. Distribusi berat mempengaruhi gaya normal pada setiap ban dan oleh karena itu cengkeraman ban. Kontribusi individu ini dapat diidentifikasi secara analitis atau dengan pengukuran dalam analisis Bundorf.

Sementara sebagian besar artikel ini difokuskan pada pengukuran empiris gradien understeer, bagian ini berfokus pada performa di jalan.

Understeer biasanya bisa dipahami sebagai kondisi di mana, saat berbelok, ban depan mulai tergelincir lebih dulu. Karena ban depan tergelincir dan ban belakang memiliki cengkraman, kendaraan akan berbelok kurang dari jika semua ban memiliki cengkraman. Karena jumlah belokan kurang dari yang akan terjadi jika semua ban memiliki traksi, ini disebut sebagai understeer.

Kebalikannya terjadi jika ban belakang kehilangan traksi lebih dulu. Ban depan akan terus mempercepat bagian depan kendaraan secara lateral, menggambar lingkaran. Ban belakang akan cenderung melanjutkan sepanjang tangen dari lingkaran tersebut tetapi tidak bisa karena terhubung dengan bagian depan mobil, yang masih memiliki traksi. Hasilnya adalah ban belakang akan berayun ke arah luar relatif terhadap bagian depan kendaraan. Ini membuat kendaraan berbelok ke arah dalam kurva. Jika sudut kemudi tidak diubah (misalnya roda kemudi tetap pada posisi yang sama), maka roda depan akan menggambar lingkaran yang lebih kecil dan lebih kecil sementara roda belakang terus berayun mengelilingi bagian depan mobil. Ini adalah apa yang terjadi saat mobil 'meluncur keluar'. Mobil yang rentan terhadap oversteer kadang-kadang dikenal sebagai 'tail happy', seperti cara anjing mengibaskan ekornya saat senang, dan masalah umum pada kendaraan yang memenuhi syarat negatif-k adalah meliuk-liuk.

Mobil disebut 'netral' ketika ban depan dan belakang akan kehilangan traksi pada saat yang sama. Ini diinginkan karena meskipun kendaraan mungkin meluncur ke arah luar belokan, ia mempertahankan sudut kemudi yang efektif yang ditetapkan oleh pengemudi. Ini membuatnya lebih 'aman' untuk dikemudikan di dekat kondisi batas traksi karena hasil dari kehilangan traksi lebih dapat diprediksi.

Dalam mengemudi dunia nyata (di mana baik kecepatan maupun radius belokan mungkin terus berubah), beberapa faktor tambahan memengaruhi distribusi traksi dan kecenderungan oversteer atau understeer. Ini secara utama dapat dibagi menjadi faktor-faktor yang mempengaruhi distribusi berat pada ban dan beban gesekan tambahan yang diletakkan pada setiap ban.

Distribusi berat kendaraan pada saat berhenti akan mempengaruhi penanganan. Jika pusat gravitasi dipindahkan lebih dekat ke sumbu roda depan, kendaraan cenderung understeer karena sensitivitas beban ban. Ketika pusat gravitasi berada ke arah belakang kendaraan, sumbu roda belakang cenderung bergeser keluar, yang disebut oversteer. Pemindahan berat berbanding terbalik dengan arah dan besarnya percepatan, dan berbanding lurus dengan tinggi pusat gravitasi. Saat pengereman, berat akan dipindahkan ke roda depan dan roda belakang memiliki cengkraman yang lebih sedikit. Saat berakselerasi, berat akan dipindahkan ke belakang dan mengurangi cengkraman roda depan. Dalam kasus ekstrem, roda depan mungkin sepenuhnya terangkat dari tanah sehingga tidak ada input kemudi yang dapat ditransfer ke tanah sama sekali.

Ban harus mentransmisikan gaya akselerasi dan pengereman ke tanah selain gaya lateral saat berbelok. Vektor-vektor ini dijumlahkan, dan jika vektor baru melebihi gaya gesekan statis maksimum ban dalam setiap arah, maka ban akan tergelincir. Jika kendaraan penggerak roda belakang memiliki cukup daya untuk membuat roda belakang berputar, maka bisa memicu oversteer kapan saja dengan mengirimkan cukup daya mesin ke roda sehingga mereka mulai berputar. Begitu traksi terputus, mereka relatif bebas untuk berayun lateral. Dalam beban pengereman, bias cenderung lebih banyak dilakukan oleh rem depan. Jika bias ke depan terlalu besar, maka roda depan mungkin kehilangan traksi, menyebabkan understeer.

Sementara distribusi berat dan geometri suspensi memiliki pengaruh terbesar pada pengukuran gradien understeer dalam pengujian dalam kondisi tetap, distribusi daya, bias rem, dan perpindahan berat depan-belakang juga akan mempengaruhi roda mana yang kehilangan traksi pertama dalam banyak skenario dunia nyata.