Preload pada pegas itu salah satu hal yang gampang sekali disalahpahami.
Dan sejujurnya, ada cukup banyak alasan kenapa orang bisa salah paham soal ini. Jadi, rasanya sulit juga menyalahkan mereka.
Lagi pula, namanya saja sudah “preload”.
Yah, mau bagaimana lagi… Dengan nama seperti itu, orang mau berpikir apa lagi? Namanya sendiri memang seperti jebakan.
…Paham maksud saya?
Beberapa waktu lalu, saat sedang mencari informasi, saya menemukan sebuah artikel yang juga memuat kesalahpahaman umum tentang preload.
Tapi yang menarik, sekilas artikel itu ditulis dengan sangat logis. Saat membacanya, saya sampai berpikir, “Wah, orang ini pasti sudah susah payah mencari informasi.”
Artikel itu menjelaskan bahwa, kalau dilihat lebih teliti, kekakuan pegas tidak selalu konstan sepanjang langkah kompresinya.
Jadi, meskipun dua pegas memiliki spesifikasi kekakuan yang sama, karakteristiknya bisa sedikit berbeda tergantung produsen atau desainnya.
Misalnya, pegas dengan ujung lilitan terbuka (open-end) dan ujung lilitan tertutup (closed-end) bisa memiliki karakteristik kekakuan yang berbeda pada awal langkah kompresi.
Begitu juga menjelang akhir langkah kompresi, saat lilitan pegas hampir saling menempel. Karakteristik kekakuannya bisa sedikit berbeda tergantung desain pegasnya.
Hmm. Masuk akal. Sampai di sini, semuanya terdengar benar.
“Jadi, kalau preload ditambah, pegas akan bergerak lebih jauh dalam langkah kompresinya. Akibatnya, rentang langkah yang tersedia ikut berubah. Itulah yang membuat perilaku mobil berubah!”
Waduh…
Padahal dari tadi penjelasannya sudah bagus. Kok tiba-tiba jadi begini?
Sebenarnya, menurut saya, orang yang bisa menulis penjelasan seperti itu mungkin sangat cerdas.
Justru karena itu, saya rasa kalau dia mencoba melihat preload itu sendiri dengan lebih sederhana, mestinya dia bisa menyadari ada sesuatu yang janggal.
Mungkin dia terkecoh oleh istilah “preload” itu sendiri.
Coba pikirkan baik-baik.
Bayangkan ada pegas dengan kekakuan 10 N/mm yang mencapai coil bind—kondisi ketika lilitan pegas sudah saling menempel sepenuhnya—setelah dikompresi sejauh 150 mm.
Kalau kita memberikan preload sebesar 50 mm, apakah pegas itu sekarang akan mencapai coil bind saat menerima gaya 1000 N?
Tentu tidak. Untuk mengompresi pegas 10 N/mm sejauh 150 mm, tetap dibutuhkan gaya sebesar 1500 N.
Hanya karena kita memberikan preload 50 mm, yang setara dengan gaya 500 N, bukan berarti pegas itu tiba-tiba mencapai coil bind pada gaya 1000 N.
Begitu juga kalau kita memberikan preload 10 mm. Apakah pegas itu sekarang akan terkompresi sejauh 110 mm? Kalau preload-nya 20 mm, apakah kompresinya menjadi 120 mm?
Bukan begitu cara kerja pegas.
Coba saja tekan pegas di dalam pulpen dengan jari Anda.
Seberapa jauh pegas memendek tergantung pada gaya yang bekerja saat itu, bukan pada seberapa jauh pegas sudah ditekan sebelumnya.
Sederhananya, preload itu terjadi saat damper menahan pegas agar tidak kembali ke panjang bebasnya.
Caranya, jarak antara dudukan atas damper dan dudukan pegas bawah dibuat lebih pendek daripada panjang bebas pegas. Dengan begitu, pegas tidak bisa memanjang lebih jauh dari jarak tersebut.
Tapi ini bukan berarti pegas menyimpan semacam gaya tambahan. Damper hanya menahannya agar tetap berada pada posisi itu.
Misalnya, ambil sebuah damper dengan preload yang cukup besar, lalu potong batang damper-nya menggunakan gerinda tangan. Pegas akan langsung memanjang kembali ke panjang bebasnya dengan suara keras. BRAK!
Anda yang pernah membongkar damper bawaan pabrik mungkin bisa membayangkan apa yang saya maksud.
Jadi, damper-lah yang menahan pegas agar tetap terkompresi sebesar preload yang diberikan.
Tapi bagaimana kalau ada orang yang kuatnya luar biasa, lalu memegang kedua ujung damper dan menekannya sampai memendek?
Kalau damper dikompresi melebihi jarak preload-nya, batang damper tidak lagi menahan gaya preload tersebut.
Dalam kondisi itu, meskipun batang damper dipotong menggunakan gerinda tangan, pegas tidak akan tiba-tiba memanjang.
Kenapa?
Karena sekarang yang menekan pegas adalah tangan orang itu sendiri.
Entah preload-nya 20 mm atau 50 mm, begitu gaya yang diberikan oleh kedua tangan tadi melebihi gaya preload, preload itu sendiri sama sekali tidak lagi berpengaruh terhadap pegas.
Nah, saat damper terpasang pada mobil, apa yang membuatnya terkompresi?
Bobot kendaraan.
Jadi, selama mobil tidak sedang didongkrak, damper biasanya sudah terkompresi lebih jauh daripada jarak preload yang diberikan.
Dalam kondisi tersebut, preload tidak berpengaruh terhadap pegas itu sendiri.
Tapi tunggu dulu. Kalau kita benar-benar menyetel preload, memang ada sesuatu yang berubah, bukan?
Yang berubah bukan besarnya langkah pegas, melainkan posisi damper terhadap bodi mobil.
Bagian ini mungkin agak sulit dibayangkan hanya dari penjelasan tertulis, jadi mari kita lihat secara visual.
Pertama-tama, saat orang mengatakan “menambah preload”, biasanya yang mereka lakukan adalah memutar dudukan pegas bawah pada damper ketika mobil sedang diangkat dengan dongkrak.
Mobil yang sedang ditopang jack stand berada dalam kondisi yang cukup khusus. Ban terangkat dari tanah dan suspensi berada pada posisi memanjang sepenuhnya.
Tapi saat Anda mengemudikan mobil seperti biasa, bannya tidak melayang di udara, kan?
…Eh, tunggu. Jangan-jangan Anda pembalap WRC?
Wah, maaf! Saya tidak tahu kalau ternyata sedang berbicara dengan orang yang menghabiskan separuh waktunya melayang di udara.
(Oke, oke. Kembali ke topik.)
Sekarang, mari kita lihat lewat animasi apa yang sebenarnya terjadi ketika preload ditambah dalam kondisi berkendara normal, yaitu ketika seluruh bobot kendaraan bekerja pada suspensi.
(Supaya lebih mudah dibayangkan, dalam animasi ini bodi mobil dibuat diam, sedangkan permukaan tanahnya yang bergerak.)
Sekarang, coba perhatikan damper-nya. Kita buat transparan supaya gerakan di dalamnya kelihatan.
Bisa melihat apa yang sedang terjadi?
Bayangkan ada kamera yang dipasang pada posisi tetap di dalam rumah roda.
Pertama, berikan preload sebesar 1 mm, turunkan mobil dari dongkrak, lalu ambil foto.
Setelah itu, dongkrak mobil lagi, tambahkan preload 1 mm, turunkan kembali, lalu ambil foto dari posisi kamera yang sama.
Ulangi proses tersebut, kemudian gabungkan sepuluh foto menjadi sebuah animasi.
Kurang lebih seperti itulah animasi yang sedang Anda lihat.
Nah, seperti yang terlihat, jarak antara dudukan atas dan bodi damper semakin panjang.
Akibatnya, posisi piston di dalam bodi damper ikut berubah. Artinya, pembagian langkah kompresi dan ekstensi damper (stroke balance) juga berubah.
Selain itu, jika dilihat dari ketinggiannya terhadap tanah, dudukan pegas bawah—tempat pegas bertumpu—bergerak naik, sehingga tinggi mobil juga bertambah.
Dan sudah. Hanya itu yang berubah.
Karena yang kita lakukan hanyalah menggeser posisi bodi damper, tidak ada yang berubah selain tinggi mobil dan stroke balance damper.
Hal penting yang perlu dipahami di sini adalah bahwa memutar dudukan pegas bawah sebenarnya bukan berarti kita sedang “mengompresi pegas”.
Ketika mobil sedang diangkat dengan dongkrak, memang bisa terlihat seolah-olah pegas sedang dikompresi. Tapi itu hanya karena bobot mobil tidak sedang bekerja pada suspensi.
Saat mobil berada di tanah dan seluruh bobotnya ditopang oleh suspensi seperti biasa, menambah preload hanya mengubah tinggi mobil dan stroke balance damper.
Namun, ada satu hal yang membuat pembahasan ini membingungkan.
Kadang-kadang, orang menjelaskan perubahan stroke balance dengan mengatakan, “Bagian pegas yang dipakai jadi berubah.”
Sebenarnya, ungkapan itu tidak salah. Sama sekali tidak salah.
Tapi ungkapan seperti ini gampang sekali bikin orang salah paham. Bisa menjebak juga, ya.
Seorang insinyur dari Team Le Mans, tim yang telah meraih prestasi di ajang seperti Super Formula dan Super GT, pernah menjelaskan preload seperti berikut (Referensi: Damper Lecture No.101).
———————————–
Apakah preload memengaruhi sistem massa-pegas?
Selama pegas tidak mencapai batas ekstensi atau mentok saat kompresi, mengubah preload tidak akan mengubah karakteristik pegas itu sendiri, seperti yang terlihat pada diagram. Pegas hanya berosilasi di sekitar titik keseimbangan antara gaya pegas dan bobot kendaraan.
Pegas tidak menjadi lebih kaku ataupun lebih lunak. Yang berubah hanyalah bagian pegas yang digunakan.
———————————–
Nah, perhatikan kalimat itu.
“Yang berubah hanyalah bagian pegas yang digunakan.”
Sepertinya di sinilah banyak orang mulai salah paham.
Mereka mengartikannya seperti ini:
“Berarti kalau saya menambah preload 10 mm, pegas akan terkompresi 10 mm lebih jauh? Kalau saya menambahnya 20 mm, pegas akan terkompresi 20 mm lebih jauh?”
Padahal bukan itu maksudnya.
Menariknya, di bagian selanjutnya dari artikel yang sama, insinyur tersebut juga menjelaskan hal berikut.
———————————–
Bahkan saat sistem digetarkan menggunakan 7-post rig, tidak ada yang berubah.
Kadang-kadang, orang dari dunia balap pun datang ke 7-post rig dan bertanya, “Saya sedang berpikir untuk menambah sedikit preload. Bagaimana menurut Anda?”
Kami menjawab, “Silakan saja kalau mau diubah. Tapi selama pegas tidak mencapai batas ekstensi, hasil pengujian di rig tidak akan berubah.”
Preload itu tidak lebih dari penyetelan tinggi mobil yang mengubah pembagian langkah damper. Hanya itu.
———————————–
Nah, tepat sekali. Itulah inti pembahasannya.
Oh iya, 7-post rig itu alat pengujian, semacam simulator jalan yang sangat canggih untuk menyimulasikan dan menganalisis perilaku kendaraan dalam kondisi terkendali.
Jadi, preload hanyalah “penyetelan tinggi mobil yang mengubah pembagian langkah damper”.
Tidak lebih.
Sebenarnya, kalau mau benar-benar teliti, preload itu sendiri bahkan belum tentu ada hubungannya dengan tinggi mobil.
Pada dasarnya, preload hanyalah cara untuk mengatur stroke balance damper.
Alasan orang biasanya mengaitkan penyetelan preload dengan perubahan tinggi mobil hanyalah karena memutar dudukan pegas bawah merupakan cara paling mudah untuk melakukan penyetelan tersebut.
Sebagai contoh, Anda bisa melepas damper, mengeluarkan spacer setebal 10 mm yang berada di bawah dudukan atas, lalu memasang damper kembali tanpa mengubah posisi dudukan pegas bawah.
Dengan begitu, preload bertambah 10 mm, tetapi tinggi mobil tetap sama.
Jadi, kalau bicara soal prinsip dasarnya, preload hanyalah cara untuk mengatur stroke balance damper.
Memang, dalam praktiknya, perubahan stroke balance bisa memengaruhi hal-hal seperti seberapa jauh karet bump stop terkompresi.
Dan kalau tinggi mobil ikut berubah, sudut toe serta posisi roll center juga akan berubah.
Jadi, wajar saja kalau ada yang berpikir:
“Wah, setelah preload saya ubah, perilaku mobil jadi berbeda sekali! Ternyata efek dari menekan pegas terlebih dahulu memang luar biasa!”
Kalau tinggi mobil berubah, tentu saja perilakunya bisa berubah drastis.
Perubahan alignment atau posisi roll center memang bisa memengaruhi karakter pengendalian mobil.
Tapi itu bukan efek dari preload itu sendiri.
Pegas tidak tiba-tiba memiliki perilaku yang berbeda hanya karena sebelumnya sudah dikompresi.
Kalau Anda mengira penambahan preload membuat pegas terkompresi lebih jauh sebesar nilai preload-nya, suatu saat Anda bisa kesulitan saat menyetel suspensi mobil yang hanya punya sedikit sisa langkah kompresi sebelum pegas mencapai coil bind.
Apa yang benar-benar terjadi nanti tidak akan sesuai dengan perkiraan Anda.
Jadi, arti preload yang sebenarnya bukan sekadar “mengompresi pegas terlebih dahulu”.
Yang lebih tepat adalah “mengubah stroke balance damper” atau “membatasi seberapa jauh pegas bisa memanjang”.
Itulah yang sebenarnya dilakukan preload.
Tapi ya… namanya tetap saja “preload”.
Jadi, sejujurnya, sulit juga menyalahkan orang yang salah paham.
Inilah maksud saya ketika di awal tadi bertanya, “…Paham maksud saya?”
Memang tidak banyak yang bisa kita lakukan soal istilah itu. Tapi saya selalu merasa istilah “preload” itu sendiri seperti jebakan yang justru membuat konsep ini lebih sulit dipahami.