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Sep 16, 2023

Servosterzo: comprensione della dinamica e della diagnostica

Twenty-five years ago, when the power steering failed, diagnosing the system was

Venticinque anni fa, quando il servosterzo si guastò, diagnosticare il sistema fu facile. Il problema più difficile da diagnosticare era la “nausea mattutina” che affliggeva alcuni veicoli quando avevano freddo. Oggi, l’introduzione dello sterzo sensibile alla velocità, del servosterzo elettrico e dei controlli computerizzati hanno reso la diagnostica del servosterzo più impegnativa.

Esistono due tipi di sistemi di servosterzo convenzionali. Il primo tipo utilizza un cilindro idraulico collegato al tirante e al telaio. Una valvola di controllo è fissata all'estremità del tirante, in sostituzione dell'estremità del tirante, e l'attuatore della valvola è collegato tramite un albero conico al braccio del pitman.

La seconda tipologia utilizza un cilindro idraulico che è parte integrante della scatola dello sterzo ed è collegato alla chiocciola di ricircolo di sfere posta sull'albero dello sterzo. La valvola di controllo rotativa è collegata ad una barra di torsione che fa parte dell'albero dello sterzo. Il cilindro idraulico dello sterzo a pignone e cremagliera fa parte dell'ingranaggio a cremagliera e la valvola di controllo è collegata tramite una barra di torsione all'albero dello sterzo.

In ciascun tipo di sistema di servosterzo, la pompa fornisce fluido alla valvola di controllo. La valvola di controllo apre un flusso pressurizzato da e verso il cilindro idraulico e risponde direttamente all'input proveniente dal braccio del pitman o dall'albero dello sterzo. L'attuazione della valvola di controllo si basa su input orientati alle velocità del veicolo più basse dove l'assistenza è maggiormente necessaria. Questa configurazione rende lo sterzo più sensibile alle velocità più elevate.

La modifica del flusso dalla pompa al cilindro è nata come metodo per ridurre la sensibilità alle alte velocità negli anni '80. Questo sistema di controllo è chiamato orifizio variabile elettronico (EVO). La valvola EVO è montata all'uscita della pompa del servosterzo e utilizza un controller elettronico per produrre variazioni del campo magnetico nella bobina del solenoide. Il perno della valvola collegato all'orifizio della valvola si estende nella bobina del solenoide e il campo magnetico generato dalla bobina del solenoide attirerà il perno nella bobina. Questa azione di trazione regola il flusso attraverso la valvola. La valvola e il controller possono essere utilizzati con sistemi a pignone e cremagliera e convenzionali.

Un controller elettronico modifica il campo magnetico nella bobina del solenoide inviando alla bobina una tensione modulata in larghezza di impulso (PWM). Il controller regola lo sforzo di sterzata in base alla velocità del veicolo immessa nel controller e alla posizione del volante. L'input della velocità del veicolo proviene normalmente dal modulo di controllo del motore.

La posizione del volante proviene dal sensore di velocità del volantino (HWSS). L'HWSS misura la velocità con cui viene girato il volante e produce un segnale di tensione analogica variabile al controller. Il segnale varierà da un voltaggio alto a un voltaggio basso e ritornerà al voltaggio alto quando il volante viene girato di 180 gradi. Una combinazione della velocità del veicolo e della velocità con cui viene girato il volante produrrà un segnale PWM dal controller alla bobina del solenoide, variando la quantità di assistenza.

Durante le manovre di parcheggio, quando non viene immessa la velocità del veicolo, la valvola di controllo dell'orifizio non ha campo magnetico e fornisce un flusso elevato della pompa per uno sforzo di sterzata ridotto. A velocità autostradali, il campo magnetico della valvola di controllo dell'orifizio viene aumentato per ridurre il flusso in proporzione alla velocità del veicolo per ottenere uno sforzo di sterzata maggiore e ridurre la sensibilità di input al volante.

Quando il controller riceve sia un input di velocità del veicolo che un input HWSS, aumenterà il campo magnetico per diminuire la pressione e il flusso per fornire meno assistenza e aumentare lo sforzo di sterzata.

L'HWSS ha quattro circuiti divisori di tensione e un "tergicristallo" per la ruota sensore. I divisori di tensione sono costruiti con materiale resistivo su una pellicola alimentata da un riferimento di 5 volt per realizzare quattro elementi di rilevamento a 90 gradi. Il tergicristallo ha un contatto che scorre sulla pellicola resistiva e fornisce il segnale di uscita al controller. Il segnale varia da 0,5 a 4,5 volt con ±0,3 volt.