Istituto Professionale di Stato per l’Industria e l’Artigianato “CARLO CATTANEO”
Dalla prima alla terza rivoluzione industriale: il progresso nella scienza e nella tecnologia
Sterzo
Lo sterzo è un insieme di elementi che garantiscono la direzionalità di un veicolo. Questo può essere di natura meccanica, idraulica, elettroidraulica o elettrica.
Sterzo manuale
Alla base di questo sistema di sterzo c’è l’ingranamento (trasmissione della forza) pignone-cremagliera a denti elicoidali. La coppia applicata dal conducente al volante viene trasmessa al pignone tramite un doppio giunto cardanico: ciò è dovuto sia a problemi di packaging all’interno del cruscotto, sia a questioni di sicurezza, in quanto in caso di urto frontale gli snodi evitano di avere un elemento rigido potenzialmente pericoloso puntato verso il conducente.
Il pignone trasmette alla cremagliera un carico assiale che, tramite i tiranti laterali fissati al portamozzo, consente la sterzatura delle ruote. In caso di urto laterale i tiranti sono progettati per fare da “fusibili” del sistema, infatti l’eventuale cedimento plastico consente di evitare la rottura dell’ingranamento e la conseguente perdita di controllo del veicolo.
Il parametro più importante per definire il sistema di sterzo è il rapporto di trasmissione dell’ingranamento. Il rapporto di trasmissione viene espresso in mm di traslazione della cremagliera per rotazione del pignone (mm/giro). Rapporti di trasmissione alti danno un sterzo più diretto ma più pesante e viceversa. Valori tipici di rapporto di trasmissione per auto con sterzo manuale sono compresi tra i 30 e i 40 mm/giro.
Il servosterzo elettrico (EPS): Grande punto.
Caratteristiche: Il servosterzo EPS (Electrical Power Steering) prodotto dalla DELPHI è un dispositivo di asservimento dello sterzo, il cui scopo è di alleggerire lo sforzo al volante da parte dell'utente, soprattutto nelle manovre di sterzata a bassa velocità, senza tuttavia rendere troppo leggero il comando in marcia normale.
Funzionamento di base: Secondo le esigenze del conducente (coppia al volante) e della velocità del veicolo, la centralina gestione nodo guida elettrica (NGE), comanda il servomotore elettrico che assiste il piantone sterzo nella rotazione. Tramite un meccanismo a vite senza fine, il motore applica una coppia al piantone stesso, alleviando quindi il guidatore dallo sforzo in sterzata.
Servoassistenza variabile secondo la velocità del veicolo: L'utente all'aumentare della velocità veicolo, ed in modo proporzionale, aumenta la forza da applicare sul volante, anche perché la forza resistente alle ruote, con l'incremento della velocità vettura, diminuisce. Conseguentemente, sfruttando il segnale di velocità veicolo, il NGE attua un minor grado di assistibilità della guida.
Ritorno attivo: Per fase di ritorno s'intende la funzione di riallineamento normalmente generata dalla geometria dell'avantreno dei veicolo quando lo sterzo viene rilasciato dopo una sterzata. Questa funzione ha lo scopo di rendere più rapido il riallineamento facendo intervenire il servo motore in aiuto al normale effetto geometrico. La correzione di ritorno attivo varia in funzione della velocità veicolo:
- È massima a velocità basse
- È minima a velocità alte.
Il servomotore esegue il ritorno attivo del volante secondo l'angolo di sterzata rispetto al centro. Più grande l'angolo di sterzata, più grande l'impegno del motore per riallineare le ruote.
Asservimento selezionabile: Agendo sul pulsante posizionato sulla plancetta comandi, l'utente può selezionare tra due modi di guida:
-
“Normal” per un asservimento normale a media e alta velocità,
-
“City” per una guida più facile in parcheggio ed a bassa velocità, grazie ad una assistenza maggiore.
Centralina: La centralina elabora i segnali ricevuti in ingresso dai sensori e pilota il motore elettrico, erogando la corrente opportuna per ottenere la coppia di asservimento desiderata. Inoltre gestisce la comunicazione su rete CAN ed effettua un'autodiagnosi continua del sistema, per assicurarne il corretto funzionamento. Su rete CAN gestisce la comunicazione con strumenti di diagnosi. I valori relativi alla velocità dell'autoveicolo, dell'alternatore, della modalità City/Normal e del tipo di tuning vengono letti sulla linea CAN. I segnali di posizione e di coppia provenienti dai sensori rappresentano i valori di base con i quali il microprocessore elabora i dati di uscita in termini di corrente erogata al motore. La centralina per il controllo dell'asservimento della guida è fissata sul corpo dell'elettroguida stessa e si interfaccia con il cablaggio tramite due connettori separati: uno a 10 pin ed uno a 2 pin.
Descrizione dei segnali:
Segnale selezione modo di guida “Normal / City”
La funzione "Normal / City" ha il compito di variare la coppia di asservimento in funzione della velocità veicolo. Tramite un pulsante monostabile posto sulla plancetta comandi si commuta da una configurazione base ("Normal") ad una assistita ("City").
Il sistema NGE riceve il segnale "Normal / City" da C.A.N. ed attuerà la strategia richiesta. La centralina Body computer è preposta alla ricezione del segnale analogico che verrà variato al rilascio del pulsante accendendo la segnalazione preposta e con una coppia applicata, dal guidatore, maggiore di 1 Nm.
Durante il ciclo di chiave su STOP / chiave su marcia, la centralina Body Computer mantiene lo stato precedentemente richiesto dall'utente.
La guida è sempre assistita (con la funzione CITY inserita la servoassistenza è maggiore) e diminuisce all'aumentare della velocità.
Linea seriale C.A.N.
La centralina è in grado di ricevere / trasmettere informazioni sulla rete CAN questa interfaccia di rete è funzionante dal chiave su marcia al chiave su stop.
Segnali ricevuti / inviati via rete C.A.N.
I segnali ricevuti su rete C.A. N. dalla centralina NGE sono:
- Velocità vettura
- Stato lampada di avaria
- Segnale motore in moto (D+)
- Diagnosi
- Errore segnale velocità vettura
- Modalità ‘Normal/City
- Tipo di tuning (calibrazione)
I segnali inviati su rete C.A. N. dalla centralina NGE sono:
- Stato sistema (avaria)
- Segnale di servoguida attivata (EPS Active)
- Diagnosi
- Posizione assoluta volante (solo per versione NGE per applicazioni con ESP)
Il comando di servo assistenza della Fiat Panda. Al di sopra dei 35 km/h il grado di servo assistenza ritorna normale indipendentemente dalla funzione impostata.
 Dual-driveDual-drive è il sistema di servo assistenza dello sterzo sviluppato dalla Fiat, dotato di due logiche di funzionamento ed in grado di funzionare mediante la potenza generata da un piccolo motore elettrico. |  Sensore di scontro PPS3Il sensore PPS3 viene integrato nella parte interna delle portiera e consente un rapido e sicuro rilevamento dell'impatto laterale, misurando continuativamente la pressione atmosferica ed eventuali cambiamenti derivanti da una deformazione della portiera. |
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 Centralina servosterzoLa centralina del servosterzo elabora i dati provenienti dai sensori e regola l’asservimento. |  Servosterzo elettrico |
 Sensore velocitaPer calcolarne la velocità, la centralina utilizza i segnali inviati dai sensori di velocità della ruota. Vengono impiegati due principi operativi differenti: sensori di velocità della ruota passivi e attivi. Entrambi misurano la velocità della ruota senza alcun contatto, mediante campi magnetici. I sensori attivi di oggi vengono maggiormente utilizzati e sono in grado di rilevare sia la direzione di rotazione sia lo stato di immobilità di una ruota. |  Sensore di coppiaLa funzione del sensore dell'angolo di sterzata è quella di misurare la posizione del volante determinando l'angolo di sterzata. A partire dall'angolo di sterzata vengono calcolate la velocità del veicolo, la pressione di frenata desiderata o la posizione dell'acceleratore e le intenzioni del conducente (stato desiderato). |
 servosterzo elettricoFiat panda |