Servosterzo idraulico

Il servosterzo, secondo il Dizionario dell’auto di Quattroruote, è un sistema che “riduce lo sforzo da esercitare sul volante per sterzare le ruote”, in particolare a basse velocità e durante le manovre. Senza un servosterzo, il conducente dovrebbe applicare molta più forza per girare il volante, soprattutto in situazioni in cui il veicolo è fermo. Ma più in generale, il servosterzo migliora l'esperienza di guida e permette una sterzata più rapida e precisa in ogni situazione.

Il servosterzo idraulico fu sviluppato negli anni 30 del 1900 da un ingegnere americano, Francis W. Davis, che lavorava per la Pierce-Arrow Motor Car Company. Tuttavia, il sistema non entrò subito in produzione per questioni di costo e complessità. Durante la seconda guerra mondiale, versioni sperimentali del servosterzo furono adottate su veicoli militari pesanti come i camion e i carri armati per facilitare la guida in condizioni difficili. Il primo servosterzo idraulico per auto fu montato nel 1951 sulla Chrysler Imperial. Questo sistema, denominato Hydraguide, segnò l'inizio dell'adozione di questa tecnologia nel settore automobilistico.

Esistono tre tipi di servosterzo:

• idraulico;
• elettrico;
• elettroidraulico.

Secondo il Dizionario dell’auto di Quattroruote, il servosterzo “agisce tramite un circuito idraulico ad alta pressione che si avvale di una pompa azionata dal motore e di un complesso sistema di valvole. Il servosterzo non è quindi attivo a motore spento”. In pratica, come vedremo più avanti nel dettaglio, una pompa alimentata dal motore della macchina genera pressione in un circuito idraulico e questa pressione viene applicata allo sterzo per assisterne il movimento. Nel servosterzo idraulico la pompa, se il motore è acceso, è sempre in funzione e quindi il fluido presente nel circuito è sempre in pressione, anche se la macchina è ferma e lo sterzo non viene mosso dal conducente.

Negli anni 90 del secolo scorso “sono stati sviluppati anche servosterzi”, si legge nel Dizionario dell’auto di Quattroruote “che utilizzano più economici, leggeri e programmabili sistemi elettrici che hanno il vantaggio di non consumare energia in rettilineo in quanto non occorre alimentare la pompa quando non è richiesta la guida servoassistita e che rilevano la necessità di intervento in base alla misurazione della deformazione di una barra di torsione”.

In pratica, il servosterzo elettrico utilizza un più semplice motore elettrico per fornire assistenza al sistema dello sterzo. Una tecnologia meno raffinata ma più efficiente da un punto di vista energetico rispetto al sistema idraulico, poiché il motore elettrico si attiva solo quando necessario.

“Una via di mezzo tra le due soluzioni”, si legge nel Dizionario dell’auto di Quattroruote, “consiste nei sistemi elettroidraulici, in cui la pompa, invece di essere mossa dal motore termico, è azionata da un motore elettrico che si attiva solo quando è richiesta la servoassistenza”. Il servosterzo elettroidraulico ha costituito una tecnologia di transizione tra i sistemi idraulici e quelli completamente elettrici.

Come accennato, il servosterzo idraulico utilizza la pressione generata da una pompa su un fluido idraulico, pressione che è utilizzata per agevolare la rotazione del volante nelle automobili. Il sistema si basa sui seguenti componenti:

• Pompa idraulica azionata dal motore dell'auto tramite una cinghia collegata all’albero motore: aspira il fluido idraulico dal serbatoio e genera pressione sul fluido, che diventa così è il mezzo attraverso cui questa forza viene trasferita allo sterzo;
• Cinghia di trasmissione: collega la pompa idraulica al motore del veicolo per garantire il funzionamento continuo della pompa quando il motore è acceso;
• Serbatoio del fluido idraulico: contiene il fluido utilizzato dal sistema; è dotato di un filtro per rimuovere eventuali impurità e garantire la pulizia del fluido che circola nel sistema;
• Fluido idraulico: è un olio speciale (fluido idraulico per servosterzo) che serve a trasmettere al cilindro la pressione generata dalla pompa; è resistente alle alte pressioni e alle alte temperature e ha anche proprietà lubrificanti per proteggere i componenti interni del sistema; deve essere mantenuto a un livello adeguato per garantire il corretto funzionamento dell’impianto;
• Tubi e valvole: attraverso essi il fluido idraulico pressurizzato circola dalla pompa al cilindro idraulico e viceversa;
• Sensore di coppia: nei sistemi idraulici più avanzati misura la forza esercitata sul volante e invia segnali alla valvola di comando per modulare meglio l’assistenza fornita dal sistema sullo sterzo;
• Cilindro idraulico: converte la pressione del fluido in forza meccanica applicata allo sterzo; in pratica, il fluido pressurizzato genera una pressione sul pistone all’interno del cilindro che fa muovere il meccanismo dello sterzo; ha due camere separate in cui il fluido idraulico può essere immesso per creare una forza che aiuta a spingere o tirare il meccanismo dello sterzo;
• Valvola di comando (o valvola a spola): rileva la forza applicata al volante e regola il flusso di fluido per fornire assistenza adeguata.

Quando il conducente gira il volante, la valvola di comando rileva la direzione e la forza applicata dal guidatore. La pompa idraulica invia fluido pressurizzato al cilindro idraulico nella direzione appropriata. Il fluido pressurizzato fornisce una forza aggiuntiva che contribuisce a girare le ruote, riducendo lo sforzo che il guidatore deve applicare sul volante.

Il sistema idraulico riduce il suo effetto all’aumentare dei giri del motore.

Un sistema di regolazione elettronico interviene sulla parte idraulica tenendo conto della velocità della vettura.

I più moderni impianti consentono di avere il massimo dell’assistenza a bassa velocità e di ridurre l’effetto man mano che la stessa aumenta, in modo da conservare una maggiore sensibilità e consentire al guidatore di percepire le condizioni di aderenza dell’avantreno quando si percorrono le curve.

Il servosterzo idraulico fornisce un'assistenza costante e fluida e per questo è preferito dai puristi della guida. Tuttavia, si tratta di sistemi più complessi e, dunque, più costosi, anche in termini di manutenzione ordinaria. Inoltre, il loro funzionamento richiede più energia dei sistemi elettrici, cosa che impatta negativamente sui consumi della vettura. Per questo motivo, a partire dai modelli mass market, sono stati progressivamente sostituiti dai dispositivi elettrici.

In particolare, i servosterzi idraulici hanno i seguenti svantaggi:

• Consumo di energia: La pompa idraulica è sempre in funzione quando il motore è acceso, anche quando non è necessaria assistenza alla sterzata, aumentando il consumo di carburante.
• Manutenzione: Richiede un controllo periodico del fluido idraulico e la sostituzione in caso di perdite.
• Peso e complessità: È più pesante e ingombrante rispetto ai sistemi elettrici moderni.