Il servosterzo è un componente fondamentale nei veicoli moderni, progettato per agevolare il controllo e la manovrabilità del volante. In un’auto priva di servosterzo, girare il volante può richiedere uno sforzo considerevole, soprattutto a basse velocità o durante le manovre di parcheggio. Grazie ad esso, invece, questa azione diventa molto più leggera e fluida, rendendo l’esperienza di guida più confortevole e sicura.
Oltre a migliorare la precisione e la reattività nella sterzata, il servosterzo contribuisce anche a ridurre l’affaticamento del conducente, soprattutto durante lunghi viaggi o in situazioni di traffico intenso. Ma come funziona esattamente questo sistema e quali sono le sue diverse tipologie? A breve esploreremo i principi alla base del servosterzo e le varie tecnologie che si sono evolute nel corso degli anni.
Indice
Come funziona
Il suo funzionamento si basa su un meccanismo che amplifica la forza applicata dal conducente sul volante, utilizzando una fonte di energia aggiuntiva, che può essere di tipo idraulico, elettrico o misto. In termini semplici, il servosterzo utilizza sensori e attuatori per rilevare quanto e in che direzione il conducente sta girando il volante, quindi applica una forza aggiuntiva per facilitare questo movimento. Ciò è particolarmente utile a basse velocità, come durante le manovre di parcheggio, dove la resistenza delle ruote è maggiore. A seconda della tipologia del sistema, l’assistenza allo sterzo viene fornita da diversi tipi di meccanismi, che approfondiamo di seguito. Esistono tre tipi di servosterzo: idraulico, elettrico ed elettroidraulico.
Caratteristiche del servosterzo idraulico
Il servosterzo idraulico utilizza una pompa alimentata dal motore dell’auto per creare pressione in un circuito di fluido. Quando il conducente gira il volante, una valvola dirige questo fluido pressurizzato verso uno stantuffo che assiste il movimento della cremagliera dello sterzo, riducendo lo sforzo necessario per girare le ruote.
Il fluido viene continuamente pompato attraverso il sistema, e il livello di assistenza dipende dalla quantità di pressione idraulica applicata. Questo tipo di sistema è stato molto diffuso in passato, ma presenta alcune limitazioni, come l’usura della pompa e la necessità di manutenzione periodica del fluido idraulico. La pompa, il cuore del sistema, è azionata dal motore tramite una cinghia. Essa preleva l’olio da un serbatoio e lo invia sotto pressione in un circuito chiuso.
Il distributore, a seconda della direzione in cui si gira il volante, devia il flusso dell’olio verso una delle due camere di un cilindro. All’interno di quest’ultimo, un pistone viene spinto dall’olio pressurizzato, generando una forza che agisce sulla cremagliera dello sterzo. La cremagliera, a sua volta, è collegata alle ruote anteriori. Il movimento del pistone fa scorrere la cremagliera, modificando l’angolo di sterzata. Al rilascio del volante, una molla all’interno del distributore riporta il sistema nella posizione iniziale, e una valvola di non ritorno impedisce all’olio di fluire nella direzione opposta.
Il servosterzo elettrico
Il servosterzo elettrico, o Electric Power Steering (EPS), è una delle tecnologie più avanzate nel campo dell’assistenza alla guida. Sostituisce i tradizionali sistemi idraulici, utilizzando un motore elettrico per facilitare il movimento del volante. Questo approccio ha migliorato l’efficienza energetica, la precisione della guida e l’integrazione con i sistemi elettronici moderni dei veicoli. Al contrario dei sistemi idraulici, che necessitano di un fluido e di una pompa, l’EPS funziona solo quando necessario, contribuendo a semplificare la manutenzione.
Il sistema EPS è composto principalmente da quattro elementi:
- sensore di coppia, che rileva quanta forza il conducente applica sul volante;
- un motore elettrico, che fornisce la forza necessaria per assistere la sterzata;
- un’unità di controllo elettronica (ECU), che elabora i dati e regola il livello di assistenza;
- una trasmissione meccanica che collega il motore elettrico al sistema di sterzo del veicolo.
Quando il conducente gira il volante, il sensore di coppia misura la forza e invia questi dati all’ECU, che attiva il motore elettrico per fornire assistenza proporzionale. A basse velocità, come durante il parcheggio, l’assistenza è massima, mentre a velocità elevate si riduce per garantire maggiore precisione e stabilità.
Esistono diverse configurazioni di servosterzo elettrico, in base alla posizione del motore e a come interagisce con il sistema di sterzo. Nell’EPS a cremagliera, il motore è montato direttamente sulla cremagliera dello sterzo, fornendo una risposta rapida e precisa, ideale per veicoli di fascia alta. Nel EPS a colonna, il motore è posizionato sulla colonna dello sterzo, una soluzione più semplice ed economica, adatta a veicoli compatti o di fascia media. Infine, l’EPS a pignone collega il motore direttamente al pignone, offrendo una soluzione bilanciata tra efficienza e semplicità meccanica.
I vantaggi del servosterzo elettrico sono molteplici. L’efficienza energetica è uno dei principali benefici: l’EPS consuma energia solo quando è necessario, contribuendo a ridurre il consumo di carburante rispetto ai sistemi idraulici. Inoltre, grazie all’integrazione con l’elettronica di bordo, l’EPS permette una personalizzazione del livello di assistenza, che può variare in base alla velocità o alle condizioni di guida. Questo sistema è anche facilmente integrabile con tecnologie avanzate di assistenza alla guida, come il mantenimento della corsia, il parcheggio assistito e i sistemi di guida autonoma.
Nonostante i numerosi vantaggi, il servosterzo elettrico presenta alcune limitazioni. Uno dei principali svantaggi è la mancanza di feedback naturale che alcuni automobilisti possono avvertire, soprattutto quelli abituati alla guida sportiva. Il sistema elettronico tende a filtrare le vibrazioni e il contatto con la strada, riducendo la sensazione di “connessione” tra il conducente e la vettura. Inoltre, l’elevata complessità elettronica rende il sistema più vulnerabile a malfunzionamenti e può comportare costi di riparazione elevati in caso di guasti.
Un breve cenno riguardo il servosterzo elettroidraulico è fondamentale. Combina i vantaggi sia dei sistemi idraulici che di quelli elettrici. Il motore elettrico ha il compito di azionare una pompa idraulica. Questa, a sua volta, fornisce la pressione idraulica necessaria per assistere lo sterzo. Uno dei vantaggi è unire la precisione e l’efficienza energetica dei sistemi elettrici con la potenza e la risposta immediata dei sistemi idraulici. Inoltre, offre spesso un feeling di guida molto simile a quello di un sistema idraulico tradizionale, apprezzato da molti conducenti.
Guardando al futuro, il servosterzo elettrico sarà un elemento chiave nell’evoluzione della guida autonoma. Tecnologie come il “drive-by-wire”, che elimina completamente i collegamenti meccanici tra il volante e le ruote, sono già in fase di sviluppo. In questi sistemi, lo sterzo è controllato esclusivamente da segnali elettronici, aprendo la strada a veicoli completamente autonomi.
