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TUTTO SUL SERVOSTERZO

Lo sterzo di una vettura è un comando scontato eppure svolge una funzione straordinaria: trasforma il moto rotatorio del volante in un angolo di sterzata delle ruote. Un movimento preciso che consente il controllo della vettura anche quando questa perde stabilità. Per niente scontato dunque: scopriamo come funziona lo sterzo e quali sono le sue caratteristiche.

STERZARE TRA FISICA E COMPONENTI

I componenti base del comando dello sterzo sono il volante, la colonna, la scatola, i tiranti trasversali e le testine. Nelle auto lo sterzo consente alle ruote direzionali di ruotare attorno a un proprio asse (sterzo con fuso a snodo) e ogni ruota deve poter sterzare secondo il proprio raggio di curvatura altrimenti nel percorrere la curva ci sarebbe uno strisciamento, deleterio per l’efficienza della vettura. L’efficienza passa dunque per la differente velocità di rotazione delle gomme direzionali tra ruota interna alla curva (gira più lenta) e ruota esterna (gira più veloce). Nelle automobili per la geometria dello sterzo vale il principio di Ackermann: le ruote devono poter sterzare in modo che il prolungamento degli assi del perno a fuso della ruota interna ed esterna alla curva si incontrino sul prolungamento della mezzaria dell’asse posteriore. Le traiettorie circolari percorse dalle ruote anteriori e quelle posteriori hanno così un centro comune.

LA SCATOLA DELLO STERZO

La scatola dello sterzo ha il compito di trasformare il movimento generato dalla rotazione del volante e trasferito dalla colonna nella variazione dell’angolo di sterzo delle ruote attraverso i braccetti cha dalla scatola dello sterzo raggiungono il mozzo ruota tramite le testine.

Questa trasmissione del movimento generata all’interno della scatola dello sterzo deve rispettare dei parametri di omologazione legati allo sforzo che l’automobilista deve applicare al volante. Il limite massimo di sforzo in assenza di assistenza (elettrica o idraulica) non può essere superiore a 150 N per le vetture con 4 ruote e sale a 200 N per i veicoli commerciali. Oggi quasi tutte le vetture in circolazione usano una scatola dello sterzo a pignone e cremagliera che nel tempo ha sostituito l’uso delle scatole dello sterzo a circolazione di sfere.

SCATOLA STERZO A CREMAGLIERA

Nella scatola dello sterzo a cremagliera un pignone con dentatura elicoidale ingrana su un’asta a cremagliera: questa tenuta in posizione da guide e da un pattino di Beleville è costantemente in contatto con il pignone. L’accoppiamento tra pignone e cremagliera converte il movimento rotatorio del volante in uno spostamento assiale delle barre trasversali collegate alla cremagliera. Le scatole dello sterzo a cremagliera possono avere un rapporto costante o variabile. Nel primo caso i denti della cremagliera sono equidistanti e offrono un rapporto di sterzo costante. In quella variabile i denti sono spaziati per offrire una sterzata più diretta nella prima fase di rotazione (più precisione in velocità) e una maggiore leggerezza nella rotazione completa (maggiore confort).

ASSISTENZA ALLO STERZO

Per rendere leggera e confortevole la guida nel tempo si sono affermati i sistemi di assistenza alla sterzata. Questi incrementano la forza di sterzata applicata dal guidatore e si dividono in tre categorie: servosterzo idraulico a cremagliera, servosterzo elettro-idraulico e servosterzo elettrico

SERVOSTERZO IDRAULICO

Il servosterzo idraulico è costituito da una scatola dello sterzo a cremagliera meccanica a cui sono accoppiati la barra di torsione idraulica con valvola a cassetto rotante e una pompa dell’olio che preleva da un serbatoio tramite tubazioni specifiche. Ruotando il volante il sistema mette in azione la pompa che spinge l’olio sul lato destro o sinistro secondo la direzione imposta dal guidatore. La forza idraulica alleggerisce lo sforzo applicato da guidatore perché si somma a quella esercitata dai suoi muscoli.

SERVOSTERZO ELETTRO-IDRAULICO

Il servisterzo elettro-idraulico è una evoluzione di quello idraulico in cui i progettisti hanno aumentato la precisione di guida e migliorato il feeling con il guidatore adattando la potenza dell’assistenza alle condizioni di guida come la velocità della vettura. In pratica una centralina rileva in tempo reale la velocità della vettura e adegua l’intensità dell’assistenza alla velocità: da fermo e a bassa velocità si ha un volante leggero e veloce nella rotazione, mentre al crescere della velocità si appesantisce e diventa più consistente nelle mani del guidatore.

SERVOSTERZO ELETTRICO

Chiamato dai tecnici Servoelectic (EPS Electronic Power Steering) l’alleggerimento del volante dovuto alla servoassistenza viene realizzato da un motore elettrico a comando elettronico che si attiva alla minima rotazione del volante. Non solo, il sistema può far ruotare il volante in autonomia, come per il parcheggio automatico installato su alcune vetture, oppure per agire sulla traiettoria della vettura con gli ADAS come il mantenimento della carreggiata automatico. Il comando dello sterzo è una sistema a scatola a cremagliera meccanica su cui viene montato un motore elettrico: sul piantone (per le utilitarie) sulla tiranteria dello sterzo sulle vetture di gamma media o alta oppure parallelo all’asse del tirante per i fuoristrada e i SUV dalla massa elevata. Il funzionamento avviene così: il guidatore aziona il volante, un sensore rileva l’intensità della sterzata e attiva il motore elettrico che abbassa lo sforzo necessario: il sistema dialoga con la centralina ABS ed ESP per far capire al sistema se l’auto sta curvando oppure viaggia in traiettoria rettilinea per agevolare le correzioni di traiettoria in caso di perdita di stabilità.

a cura di Renato Dainotto

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