Servosterzo elettrico: stesso risultato, diverse tecnologie

EPS, non son tutti uguali!

Grazie alla nostra recente visita alla Nexteer abbiamo già scoperto gli innumerevoli vantaggi garantiti dal servosterzo elettrico. Non tutti i sistemi di servoassistenza elettrica però sono uguali. Nel corso degli anni infatti si sono evoluti per rispondere ad esigenze sempre più specifiche e ambiziose. Il risultato è che oggi l'EPS è diventato una soluzione che non costringe a rinuncie su alcun tipo di veicolo, comprese le sportive di razza fino ai truck più pesanti.

Il “Column EPS”: semplice ed efficace

Ma andiamo con ordine e andiamo alla scoperta delle diverse tecnologie che si sono susseguite negli anni. Il servosterzo elettrico più semplice, pensato per le auto più piccole e leggere, è il “Column EPS” (CEPS), così chiamato per il meccanismo di servoassistenza è montato proprio dietro al volante, direttamente sul piantone. Nel caso di Nexteer il CEPS è in grado di produrre fino a 90 Nm di coppia in termini di servoassistenza e viene utilizzato quindi sui modelli di segmento A e B come Fiat 500 e Punto (anche in versione Abarth), Lancia Ypsilon, Alfa MiTo, Opel Adam e Corsa. Per avere un'idea della diffusione di questo sistema basterà dire che Nexteer ne ha già prodotti 21 milioni.

Nel CEPS la servoassistenza viene fornita direttamente dietro al volante, sulla colonna di sterzo

Single Pinion EPS: perfetto per le “medie”

Con modelli più pesanti e prestazionali però è necessario spostare tutto il meccanismo là dove serve generare la servoassistenza, ovvero nei pressi delle ruote sterzanti. Per intenderci il motore elettrico insieme alla centralina elettronica è montato nei pressi dei piedi del guidatore, in corrispondenza della zona dove il pignone incontra la cremagliera. È così che nasce il “Single Pinion EPS” (SPEPS), ovvero il servosterzo a pignone singolo, perfetto per le auto medie (fino al segmento C) e per i modelli che vogliono garantire un feeling di guida generalmente più raffinato. Il sistema Single Pinion sviluppa 85 Nm di coppia in termini di servoassistenza e può essere utilizzato anche sulle sportive. Non è un caso se questo sistema sia stato scelto da BMW per la Mini, un'auto divenuta celebre oltre che per il suo assetto granitico, anche per la precisione del suo sterzo chirurgico. Stesso discorso per la DS 3, un'auto che ci ha sempre convinto per il suo feeling di sterzo.

Nel sistema SPEPS la servoassistenza è fornita a valle delle colonna di sterzo, in corripondenza della cremagliera

Dual Pinion EPS: per palati raffinati

Una soluzione ancora più raffinata è rappresentata dal “Dual Pinion EPS” (DPEPS), ovvero dal servosterzo a doppio pignone. In questo caso i pignoni sono quindi due: il primo è collegato al piantone ed è calettato direttamente sulla cremagliera della scatola guida, mentre il secondo è collegato al motore elettrico, che in questo caso però è totalmente disaccoppiato dalla catena cinematica di sterzo (volante, piantone, pignone). Questo sistema, al momento non realizzato da Nexteer (dove arriverà nel 2020) ma è già utilizzato da alcuni modelli come l'Alfa Romeo Giulietta. Il sistema Dual Pinion garantisce una precisione di guida ancora maggiore e potrà essere montato persino su vetture di pregio di segmento D.

Rack EPS: il servosterzo a cremagliera

Con il “Rack EPS” (REPS), detto anche servosterzo a cremagliera, sono caduti gli ultimi tabù in materia di servoassistenza elettrica. Con questo sistema infatti si raggiungono valori di coppia molto elevati in termini di servoassistenza (superiori a 100 Nm!), ideali quindi per i veicoli più pesanti e prestazionali del mercato. Nexteer per esempio fornisce sistemi REPS ai grandi pick up americani come il Ford F-150 e lo Chevrolet Silverado, ma anche a sportive di razza come la Ford Mustang.

Anche in questo caso, proprio come con il sistema “Dual Pinion”, abbiamo un servosterzo totalmente disaccoppiato dalla catena cinematica di sterzo. In questo caso la servoassistenza è fornita direttamente su cremagliera attraverso un robusto motore collegato ad una cinghia sincrona che trasmette il moto ad una boccola parte di un sistema vite - madrevite a ricircolo di sfere. Questa componente meccanica è in grado di trasformare  efficacemente il moto rotatorio in longitudinale, grazie alle sfere che riducono sensibilmente gli attriti superficiali, esattamente  come accade ad esempio nei cuscinetti volventi. Quando il motore gira in un verso la cremagliera si sposterà in una direzione, fornendo una forza ausiliaria sulla stessa che aiuterà a sterzare le ruote in una data direzione. Invertendo il moto del motore si avrà lo steso effetto nella direzione opposta.

Nel REPS la servoassistenza è totalmente disaccoppiata dalla colonna di sterzo

Il futuro: EPS “by wire”

Nel futuro del servosterzo elettrico infine c'è qualcosa di più di un ruolo sempre più attivo nella guida autonoma. La prossima frontiera infatti sembra essere quella dello “Steer-by-wire”, un sistema decisamente bizantino che non prevede alcun tipo di collegamento meccanico tra il volante e la “drive line” che si occupa di far sterzare le ruote. Qualcuno ci ha già provato, come Infiniti con la Q50, dove però è stato collocato anche un piantone di sterzo meccanico con funzione di emergenza in caso di problemi al sistema steer-by-wire. Anche Nexteer sta lavorando in questa direzione, ma non per uno sfoggio di tecnologia fine a se stesso, ma soltanto in ottica della guida autonoma.

Uno steer-by-wire “vero” infatti, senza sistemi di back up meccanici come quello della Q50, potrebbe dare una bella mano nella corsa alla conquista della guida autonoma. Un sistema steer by wire, per esempio, permetterà al volante di rimanere completamente immobile nel momento in cui il controllo è in mano al sistema ADAS (Advanced Driving Assist System) evitando possibili interferenze non desiderate da parte dell'utente durante una manovra automatica. Questo significa che quando l'auto "sta guidando da sola" il volante rimarrà fermo anche durante le manovre, proprio mentre le ruote sono impegnate in una sterzata.

Inoltre un sistema di questo tipo limiterebbe gli ingombri nel vano motore, con ripercussioni sul design e sul contenimento del peso. Ma potremmo assistere anche a progressi evidenti anche nel piacere di guida, visto che lo steer-by-wire permetterebbe di eliminare alla radice qualsiasi tipo di compromesso, tipico dei classici EPS, tra agilità alle basse andature e stabilità alle alte velocità.

Lo "steer by wire" della Infiniti Q50. Come si può vedere è presente comunque un piantone di sterzo meccanico di back up, in caso di malfunzionamento del sistema