A cosa serve (e come funziona) il servosterzo in un’auto?

Il sistema di sterzo di un veicolo è uno dei suoi componenti chiave. È formato da diversi componenti meccanici che lavorano in sinergia e traducono la rotazione del volante da parte del guidatore nella rotazione delle ruote anteriori dell’automobile. Nel suo aspetto più elementare, il servosterzo è un sistema che riduce lo sforzo richiesto al conducente per girare il volante, ovvero è una forma avanzata di sistema di sterzo. Senza servoassistenza, lo sterzo della maggior parte dei veicoli sarebbe estremamente pesante, in particolare durante le manovre a bassa velocità come entrare in un parcheggio, girare un angolo di 90 gradi in città o manovrare in una stazione di servizio affollata.

Cosa è il servosterzo?

Il servosterzo è una forma avanzata di sistema di sterzo in cui lo sforzo complessivo richiesto dal conducente viene ridotto attraverso un aumento della forza applicata sul volante con l’aiuto di assistenza elettrica o idraulica. In un normale meccanismo di sterzo, rispetto al meccanismo di servosterzo, non c’è assistenza idraulica o elettrica per ridurre lo sforzo di girare il volante. Il resto dei componenti meccanici e il loro funzionamento rimangono gli stessi tra i due sistemi di sterzo, meno le parti che sono esclusive di un sistema di servosterzo.

I sistemi di servosterzo oggi cambiano la facilità di sterzata per migliorare la sensazione per il conducente. L’atto di sterzare il veicolo è in realtà realizzato tra il volante e un sistema di ingranaggi. Potresti aver sentito il termine pignone e cremagliera quando ti riferisci al servosterzo ad un certo punto. Questo perché pignone e cremagliera è il sistema di sterzo più comune nella maggior parte delle auto e dei camion oggi.

La cremagliera è un ingranaggio lineare che, invece di essere rotondo, è lungo e piatto con i rebbi su un lato. La cremagliera è fissata ai perni dello sterzo tramite i tiranti. Il pignone è un ingranaggio circolare che si attacca all’albero dello sterzo attaccato al volante. Quando la ruota viene girata, il pignone ruota, muovendo la cremagliera avanti e indietro facendo girare le ruote a sinistra oa destra.

Storia del servosterzo nelle auto

Il primo sistema di servosterzo montato su un’auto di serie debuttò nel 1951. Non solo il servosterzo ha fatto l’ovvio – ha permesso al conducente di guidare un veicolo pesante con molto meno sforzo e maggiore comfort – ma ha anche permesso agli ingegneri di migliorare la risposta dello sterzo, ovvero la velocità con cui l’auto cambia direzione quando il guidatore gira il volante.

Prima che il servosterzo diventasse disponibile, i sistemi di sterzo delle auto erano stati orientati in modo che ci volessero molti giri del volante per affrontare curve strette o parcheggiare. Questa marcia lenta ha dato ai conducenti una maggiore leva contro l’elevato sforzo richiesto per sterzare le ruote anteriori.

Ma l’avvento del servosterzo ha permesso agli ingegneri di accelerare il rapporto di sterzata – quanto il volante deve essere girato rispetto a quanto cambia l’angolo delle ruote anteriori – perché lo sforzo aggiuntivo di sterzata potrebbe ora essere compensato dal nuovo sistema. In effetti, era più che compensato; guidare un’auto è diventato quasi senza sforzo.

Il servosterzo idraulico

Il tipo prevalente di servosterzo dagli anni ’50 ai primi anni 2000 era l’assistenza idraulica. Il servosterzo idraulico utilizza, come indica il nome, fluido idraulico pressurizzato da una pompa azionata dal motore.

Sebbene abbia servito bene il mondo automobilistico per quei 50 anni, ci sono alcuni aspetti negativi di questo tipo di sistema: c’è uno spreco di energia, poiché la pompa funziona continuamente, anche quando il veicolo sta guidando dritto e non c’è bisogno di assistenza. Inoltre, il fluido idraulico deve essere sostituito periodicamente e se una qualsiasi delle linee idrauliche presenta una perdita, non solo crea un disordine, ma si perde il servosterzo. Tuttavia, è ancora possibile guidare un’auto senza che il servosterzo funzioni.

Il servosterzo elettrico

Il servosterzo elettrico (EPS) è la norma sulle nuove auto di oggi. C’è ancora un solido albero dello sterzo in metallo che va dal volante alla cremagliera dello sterzo, che guida le gomme, ma il resto è high-tech.

L’EPS utilizza un motore elettrico che attinge energia dall’impianto elettrico del veicolo per fornire assistenza alla sterzata. Questo motore elettrico può essere posizionato direttamente sulla cremagliera dello sterzo – questa disposizione è più costosa e tende ad essere utilizzata all’estremità dello spettro delle auto sportive e di lusso – o montata sul piantone dello sterzo.

I sensori rilevano la coppia, o lo sforzo, che il conducente sta applicando al volante e un computer decide quanta assistenza deve essere aggiunta. Nella maggior parte dei sistemi, il computer modifica lo sforzo di sterzata in base alla velocità del veicolo: a velocità di parcheggio lo sterzo è leggero e facile da girare, mentre a velocità autostradali lo sforzo si amplifica, dando al guidatore una sensazione di maggiore stabilità e controllo.

Vantaggi del servosterzo elettrico

I vantaggi di fornire assistenza elettrica sono molteplici: migliora il risparmio di carburante di una piccola percentuale, poiché il motore elettrico assorbe energia solo quando necessario; elimina la manutenzione del fluido idraulico sopra menzionata; e abilita anche una varietà di funzioni.

Qualsiasi funzione di assistenza alla guida o di comodità che implica la rotazione delle ruote senza l’input dello sterzo da parte del conducente è abilitata dal servosterzo elettrico. Funzioni come l’assistenza al mantenimento della corsia, il parcheggio automatizzato e i cambi di corsia e la capacità di guidare l’auto intorno agli ostacoli utilizzano tutte la capacità dell’EPS di sterzare da solo quando necessario.

Il servosterzo elettrico è anche più tollerante nei confronti delle impostazioni di allineamento fuori specifica, utilizzando il software per riconoscere e compensare lo sterzo che tira da un lato. Può anche adattarsi automaticamente a un vento laterale oa una superficie stradale incurvata che altrimenti richiederebbe una correzione costante dello sterzo da parte del conducente.

Inoltre, le auto a guida autonoma di domani faranno affidamento sul servosterzo elettrico, perché consente all’auto di essere guidata da un sistema di computer di bordo quando è in modalità pilota automatico. Diversi sistemi sono già in grado di guidare da soli lungo l’autostrada in determinate condizioni.

Il servosterzo elettroidraulico

Tra i tipi di servosterzo idraulico ed elettrico, c’è un ibrido dei due sistemi chiamato elettroidraulico. Funziona come un sistema di assistenza idraulica, solo che la pressione idraulica è creata da un motore elettrico, invece di far uscire la pompa dal motore. Questo elimina il problema dello spreco di energia notato in precedenza, ma non abilita tutte le funzionalità possibili con il servosterzo elettrico. Solo pochi veicoli, inclusi alcuni camioncini pesanti, utilizzano attualmente questo sistema.

È pericoloso guidare senza servosterzo?

No, non è pericoloso guidare senza servosterzo. Ciò che fa un meccanismo del servosterzo è ridurre lo sforzo richiesto per girare il volante del veicolo per cambiarne la direzione. La mancanza del servosterzo rende questo processo macchinoso, soprattutto alle basse velocità, con conseguente affaticamento del conducente. Lo sforzo richiesto aumenta anche all’aumentare del peso del veicolo.