Volante steer by wire: cos’è e come funziona

Il sistema di sterzo steer by wire è una tecnologia innovativa che rivoluzionerà il settore dell’automobile. I comandi di sterzo come molti dei tradizionali sistemi idraulici e meccanici degli autoveicoli verranno in futuro sostituiti da sistemi drive by wire, nei quali i controlli diretti di tipo meccanico vengono appunto sostituiti da "fili" e controlli elettronici.

Il sistema steer by wire per le automobili ricalca quello fly by wire utilizzato con successo nell’industria aeronautica già da molti anni. L’utilizzo di comandi elettronici, in luogo di quelli idraulici e meccanici, permetterà di migliorare la precisione dei veicoli, e come avviene per i comandi degli aerei, anche l’automobile trasformerà ogni azione del guidatore sul volante in segnali digitali. Alla sterzata provvedono motori elettrici applicati alle ruote in sostituzione dei tradizionali sistemi a piantone e cremagliera.

Si tratta di tecnologie ben consolidate soprattutto in ambito aeronautico dove le forze richieste per comandare i sistemi di direzione sono ben superiori a quelle umane, ma ancora poco applicate nel settore automotive.

Come funziona il sistema di sterzo steer by wire

Invece di unire fisicamente il volante alle ruote attraverso un albero dello sterzo, il sistema steer by wire utilizza sensori e attuatori elettronici per trasmettere i comandi impartiti dal conducente alle ruote. Il comando by wire offre anche il vantaggio di "filtrare" le reazioni trasmesse allo sterzo: l’assenza di un collegamento meccanico elimina infatti le sollecitazioni che dalla strada possono ripercuotersi sul volante a tutto vantaggio dell’esperienza di guida.

Il sistema steer by wire è costituito da tre componenti principali: il sensore di posizione del volante, l’unità di controllo elettronica e gli attuatori che controllano le ruote. Il sensore di posizione del volante rileva la posizione e la direzione del movimento e invia i dati alla centralina che li elabora in tempo reale, segnalando agli attuatori elettronici il movimento da esercitare alle ruote.

Il sistema di sterzo elettronico consente poi una maggiore flessibilità nella regolazione della sensibilità del volante e della risposta dello sterzo, in quanto le funzioni di controllo possono essere programmate in modo diverso per adattarsi alle preferenze del conducente e alle condizioni di guida. Allo stesso tempo consente di integrare funzionalità di assistenza alla guida, come la correzione automatica della traiettoria o l’attivazione automatica del sistema di frenata in caso di emergenza.

Steer by wire: una tecnologia sicura

Nel settore automotive la tecnologia steer by wire è stata impiegata con successo per applicazioni speciali a supporto di persone diversamente abili e addirittura nel motorsport raggiungendo un significativo traguardo in termini di sicurezza e funzionamento a "rischio zero". In caso di malfunzionamento sono infatti previsti sistemi a doppia e tripla ridondanza per garantire il necessario backup in caso di guasto di un componente.

In questo modo la capacità di controllare il veicolo non risulterà compromessa, anche se i costi di produzione sono senz’altro maggiori rispetto ad un sistema di sterzo tradizionale.

Il sistema di sterzo via cavo della Lexus RZ

La Lexus RZ 450e, prima vettura elettrica del marchio premium del gruppo Toyota, è dotata di un sistema di sterzo "steer by wire" caratterizzato da due unità di controllo elettroniche: una collegata al volante per trasmettere i comandi impartiti dall’automobilista, l’altra posizionata sulla cremagliera per trasmettere il movimento alle ruote.

Il sistema introdotto da Lexus è denominato One Motion Grip ed è caratterizzato da un volante a cloche. Un sensore sul piantone intercetta il movimento della cloche e invia le informazioni al servosterzo elettrico che provvede alla rotazione delle ruote anteriori. Un secondo attuatore ha invece il compito di restituire il giusto feeling al guidatore che può contare anche sull’elaborazione elettronica del fondo stradale attraverso cui il sistema perfeziona ulteriormente l’azione del servosterzo.

Il collegamento elettronico garantisce inoltre una configurazione variabile via software del rapporto di sterzo, consentendo di girare da un fondo corsa all’altro senza staccare le mani dal volante, una soluzione molto utile nel caso di un comando tipo cloche come quello adottato sulla Lexus RZ.

Gli ingegneri Lexus hanno inoltre previsto processori ridondanti e fail-safe - ovvero a prova di guasto - oltre ad un’alimentazione ausiliaria del sistema se quella principale - in condizioni di emergenza - dovesse venir meno.