«Servosterzo elettrico? Perfetto anche per le sportive»
Tychy (Polonia) - “Ce l’ha il servosterzo?”. Una domanda che non si sente più riecheggiare nelle concessionarie. Tutte le auto infatti - tranne rarissime eccezioni (vedi Alfa Romeo 4C) - oggi sono dotate della famigerata servoassistenza, che aiuta a girare il volante senza fatica. E chi ha avuto una Panda prima serie oppure un vecchio Defender sa bene cosa significa girare un volante che finisce per pesare come un macigno. Eppure rispetto alle primissime applicazioni la tecnologia in questo campo si è evoluta tantissimo e quello che viene chiamato genericamente “servosterzo” non rappresenta più un unico sistema ma tecnologie anche molto diverse tra loro. Tecnologie che hanno finito per cambiare moltissimo il comportamento delle vetture e che avranno un impatto importante anche sull’auto del futuro. Ci ha spiegato tutto l'ingegner Andrea Romagnoli, Custom Manager Fiat di Nexteer, Azienda leader nella produzione di sistemi di sterzo.
Partiamo dalle basi. Che cos’è un servosterzo?
«Il servosterzo è un sistema che permette di guidare - in particolare di sterzare - in maniera più confortevole e con uno sforzo minore. Nexteer affonda le sue radici nella più antica storia della General Motors, e in particolare in quella del marchio Buick. Più di 100 anni fa infatti era già nata una divisione di componentistica che si occupava dei sistemi di sterzo. Da lì la storia si è evoluta passando dai sistemi manuali, a quelli idraulici, fino a quelli ad assistenza elettrica che produciamo oggi».
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- Andrea Romagnoli, Custom Manager Fiat di Nexteer
Fino a pochi anni fa il servosterzo idraulico la faceva da padrone. Di che cosa si tratta?
«In questi sistemi troviamo una pompa idraulica che in maniera continuativa fornisce assistenza ad un pistone comandato da una valvola. A seconda della forza impressa dal guidatore sul volante la valvola decide se fornire assistenza verso sinistra o destra».
Oggi però si stanno affermando sempre i più i servosterzi elettrici. Come funzionano?
«Negli EPS (Electric Power Steering, nda) sparisce il pistone e quindi l’assistenza di tipo idraulico viene sostituita da un sistema di tipo elettrico-elettronico. Il grosso vantaggio dei servosterzi elettrici è rappresentato dal fatto che ha permesso di eliminare del tutto quella pompa che forniva energia in maniera continuativa tipica dei sistemi idraulici. Negli EPS infatti la servoassistenza viene fornita da un motore elettrico, che aiuta a girare lo sterzo».
E l’introduzione di un motore elettrico cosa ha comportato?
«E’ molto semplice. Negli EPS non esiste più un sistema che continua ad assorbire energia dal motore in maniera indiscriminata come avveniva con l’idraulico. Nei servosterzi elettrici infatti l’assistenza viene fornita solo nel momento in cui ce n’è effettivamente bisogno. Ovvero solo nel momento in cui si va a sterzare l’EPS va a richiedere un po’ di energia alla batteria».
Quanto permette di risparmiare l’EPS in termini di consumi?
«I risultati sono entusiasmanti. Un servosterzo elettrico, da solo, arriva a far risparmiare fino al 5 - 6% in termini energetici (0,5 l/100 km, nda)».
L'immagine mostra per intero la catena cinematica di sterzo. Dal volante, al piantone, fino a pignone e cremagliera. In questo caso abbiamo un Single Pinion EPS montato a valle della catena
Non tutti i servosterzi elettrici sono uguali però. Qual è stata la prima tipologia utilizzata e quando è arrivata sulle automobili?
«Il servosterzo elettrico è nato inizialmente sui veicoli più leggeri e compatti del mercato. Per intenderci le auto di segmento A e B come la Fiat Panda e la Punto. Nexteer ha iniziato a svilupparlo su modelli di massa alla fine degli anni ’90 (Fiat Punto II). Questo sistema è noto come “Column EPS” perché il servosterzo elettrico è montato in prossimità del volante, proprio sulla colonna di sterzo. Per intenderci, tutto il sistema è nascosto sotto al cruscotto».
Su quali auto troviamo il Column EPS, nel vostro caso?
«Per esempio sulle “piccole” di casa Fiat come la 500, anche in versione Abarth, e poi su Lancia Ypsilon, Fiat Panda e Punto. E poi su alcuni modeli della GM come Opel Corsa e Adam».
L’industria ha fatto passi da gigante negli ultimi anni e oggi non ci sono più grandi differenze in termini di piacere di guida
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Oltre a questo sistema “base”, oggi abbiamo però anche qualcosa di più raffinato, vero?
«Certamente. Con i veicoli via via più pesanti infatti è necessario avere più forza sterzante. E per farlo è necessario spostare la servoassistenza là dove serve, ovvero vicino alle ruote sterzanti. In questo caso abbiamo un sistema chiamato “Single Pinion EPS”, visto che la servoassistenza è montata proprio sul pignone, a valle della colonna di sterzo. Per intenderci quindi tutto il meccanismo si è spostato vicino ai piedi del guidatore».
Nexteer costruisce sistemi single pinion per quali modelli attualmente?
«Per alcuni modelli BMW come la nuova Mini, la Serie 2 Active Tourer e la Serie 1, ma anche per l’elettrica i3. E poi per alcuni modelli del Gruppo PSA come Citroen C3 e DS 3.
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- La sportiva DS 3 Racing monta un servosterzo elettrico "single pinion"
E per le auto ancora più pesanti esiste qualcosa di efficace o si ricorre ancora oggi all’idraulico?
«Assolutamente no. Anche per le auto più pesanti esistono ormai degli efficientissimi sistemi di servoassistenza elettrica. In questo caso però bisogna disaccoppiare l’EPS dalla catena cinematica di guida (volante, piantone e pignone, nda) e spostarlo direttamente sulla cremagliera».
Di cosa si tratta nello specifico? Su quali tipi di auto viene utilizzato?
«Questo sistema viene chiamato “Rack EPS” perché la servoassistenza è fornita direttamente sulla cremagliera, ovvero sul componente meccanico che va a direzionale le ruote. Questa tecnologia viene utilizzata con auto decisamente pesanti, per esempio sui grandi pick-up americani come il Ford F-150 o lo Chevrolet Silverado e nel segmento premium e sportivo. Noi per esempio forniamo un sistema di questo tipo alla Ford Mustang».
Per la verità però esiste anche un quarto sistema, non è vero?
«Assolutamente sì, anche se in questo momento non lo stiamo realizzando alla Nexteer. Si tratta del sistema “Dual Pinion EPS”, di fatto molto simile nella filosofia al nostro “Rack EPS”, perché anche in questo caso la servoassistenza è vicino alla cremagliera. Nel Dual Pinion EPS il motore elettrico che fornisce la servoassistenza è totalmente disaccoppiato dalla catena cinematica e si trova vicino alla cremagliera con cui interagisce attraverso un altro pignone (lo troviamo per esempio sull’Alfa Romeo Giulietta, nda)».
Anche i grossi pick-up americani sono arrivati a montare robusti servosterzi elettrici "a cremagliera"
I sistemi elettrici permettono di variare il livello di servoassistenza in maniera “intellitgente”. Come?
«La centralina elettronica dell’EPS elabora il livello di servoassistenza necessaria attraverso una serie di sensori, che considerano la posizione e la velocità di rotazione del volante, la forza impressa dal guidatore sullo sterzo e la velocità del veicolo. Quando la velocità è pari a zero, in manovra per intenderci, l’EPS offre la massima forza di servoassistenza. Con l’aumentare della velocità però ridurrà via via il suo livello di intervento. E’ per questo che in autostrada lo sterzo diventa più consistente e sicuro».
Ancora oggi si sente affermare che sulle sportive di razza solo un servosterzo idraulico riesce a regalare un piacere di guida fuori dal comune. E’ ancora così? L’EPS del resto è arrivato su auto come Porsche Cayman, Ford Mustang e Mazda MX-5…
«L’industria ha fatto passi da gigante negli ultimi anni e oggi non ci sono più grandi differenze in termini di piacere di guida. Un ottimo EPS, se ben fatto e ben calibrato infatti, riesce a garantire la stessa consistenza e lo stesso feeling di guida di un sistema idraulico. Anzi è persino meglio, perché il servosterzo elettrico permette di ottenere tutta una serie di risultati che sarebbero impossibili per l’idraulico».
Un EPS filtra in maniera eccezionale tutti i disturbi che si ripercuotono sullo sterzo dall’ambiente esterno
Per esempio?
«Prima di tutto un EPS filtra in maniera eccezionale tutti i disturbi che si ripercuotono sullo sterzo dall’ambiente esterno. E poi il servosterzo elettrico è l’unico che permette di garantire tutti i moderni sistemi di assistenza alla guida come il mantenitore di corsia, la guida autonoma in colonna e il parcheggio automatico».
Non c’è più futuro quindi per l’idraulico?
«Mai dire mai, sia chiaro. Ma oggi il mercato ci chiede di continuare a investire sull’EPS, soprattutto perché ha superato tutti quelli che un tempo erano considerati i limiti della servoassistenza elettrica».
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- Gli EPS della Nexteer vengono prodotti nel modernissimo stabilimento di Tychy, in Polonia
L’EPS sta mettendo fuori gioco l’idraulico anche perché ha enormi potenzialità per il futuro. Quali sono?
«La servoassistenza elettrica permette di soddisfare, senza particolari modifiche ma per sua natura, le necessità tipiche della guida autonoma. Non può esistere infatti un’auto “che guida da sola” che non sappia anche sterzare autonomamente. L’EPS si occupa proprio di questo aspetto».
Come potrebbe rendersi utile l’EPS alla guida autonoma?
«Da un lato l’EPS è in grado di interpretare la “volontà” dell’auto e fornire una risposta adeguata, girando quindi il volante in maniera automatica. E per farlo non deve fare altro che utilizzare tutta la forza del suo stesso motore elettrico, quello che aiuta normalmente in manovra. Dall’altro però i sensori che permettono normalmente all’EPS di funzionare potranno essere utilizzati anche per raccogliere una serie di dati utili alla guida automatica».
Da anni si parla di “Steer by wire”, ovvero di una catena cinematica di sterzo senza componenti meccaniche tra volante e ruote. Ma è davvero utile un sistema del genere?
«Un sistema di sterzo “by wire” vero, senza sistemi di back up meccanici (come la Infiniti Q50, nda), potrebbe avere senso, a mio avviso, solo se affiancata da un’esigenza parallela. Fare un sistema così complesso per sfoggiare tecnologia, per intenderci, non ha senso. Farlo perché servirà alla guida autonoma invece potrebbe essere molto utile».
Questo schema mostra in maniera evidente tutti gli organi di un "Single Pinion EPS". Il motore elettrico che fornisce la servoassistenza è integrato in un unico blocco con la centralina elettronica
