L'essenza del controllo: interpretazione della tecnologia dello sterzo automobilistico

Per giudicare se un'auto è facile da guidare, oltre al coordinamento tra "acceleratore" e "freno", anche il sistema di sterzo contribuisce per metà del punteggio. La cosiddetta maneggevolezza dell'auto dipende principalmente dal fatto che il volante abbia raggiunto il livello di "integrazione tra uomo e auto". Dal volante alle ruote anteriori, il processo di sterzata richiede una traduzione e una trasmissione sistematiche.

In questo articolo, interpreteremo il sistema di sterzo di un'auto per scoprire perché questo tipo di tecnologia può avere un impatto così grande sulla sensazione di guida di un'auto e persino determinare direttamente le caratteristiche di un marchio.

Per capire cosa sia lo sterzo, bisogna prima comprendere un concetto basilare di buon senso: il servosterzo. La velocità di risposta, la precisione e la potenza del sistema di sterzo sono direttamente correlate al sistema di servosterzo. Non è difficile capire che, a causa dell'enorme attrito tra i due pneumatici anteriori e il terreno, sarà molto faticoso per le braccia umane superare questa forza per completare la sterzata, il che influenzerà l'esperienza di guida e non favorirà la gestione di situazioni di sicurezza come l'evitamento di un'emergenza.

Pertanto, l'esistenza di un'assistenza è molto necessaria. In generale, la fonte di energia per il servosterzo è la cinghia del motore. A seconda della specifica forma di implementazione, il servosterzo si divide in servosterzo idraulico e servosterzo elettrico. Ulteriormente suddiviso, il servosterzo idraulico è diviso in servosterzo idraulico meccanico e servosterzo idraulico elettrico; Il servosterzo elettrico significa che sia la trazione della barra dello sterzo sia la fonte di servoassistenza sono eseguite dal motore, senza l'applicazione di principi idraulici.

Il servosterzo idraulico elettrico è una versione migliorata del servosterzo idraulico meccanico. Rende il servosterzo più potente, il volante più leggero e la potenza del servosterzo può essere regolata. Tuttavia, rispetto al servosterzo elettrico, il servosterzo elettroidraulico si basa ancora sul principio idraulico per ottenere il trasferimento di energia. Il servosterzo elettrico abbandona il principio idraulico e si affida direttamente al motore per la sterzata e la fornitura di servoassistenza.

Rispetto al precedente, il servosterzo elettrico è più preciso e non presenta gli errori del servosterzo idraulico; Allo stesso tempo, poiché l'intero sistema di sterzo è elettronico e digitale, anche la regolazione della forza sterzante risulta più precisa. Sia in inverno che in estate, la flessibilità, la reattività e la precisione del sistema sterzante non sono influenzate dalle proprietà fisiche dell'olio idraulico.

Questo è un incentivo. Anche il meccanismo del tirante dello sterzo dal volante alle ruote anteriori necessita di un albero dello sterzo. Questa parte è responsabile della trasmissione della direzione e della forza alla barra di trazione e al meccanismo di servoassistenza. La differenza di maneggevolezza tra i vari marchi di automobili risiede principalmente nella "traduzione" dello sterzo da parte del volante.

Quando si parla di maneggevolezza, tutti parlano bene della BMW. Infatti, tra tutti i modelli che ho provato, il sistema sterzante della BMW è quello che trasmette la sensazione di "integrazione uomo-auto" più intensa. In altre parole, lo sterzo della BMW è sempre stato messo a punto per essere molto "astuto", essendo più sensibile alla rotazione del volante e avendo meno gioco. Grazie all'ausilio del servosterzo elettrico, il controllo delle ruote anteriori da parte del volante è molto preciso e rapido.

Inoltre, data l'insistenza sulla trazione posteriore, il rapporto di distribuzione del peso tra anteriore e posteriore dei modelli BMW è generalmente di 50:50. Ciò fa sì che la carrozzeria dell'auto abbia buone prestazioni di follow-up. Ecco perché si parla tanto della maneggevolezza della BMW. A dire il vero, se parliamo solo di "acceleratore" e "freno", personalmente penso che la Volvo sia migliore della BMW.

Nel breve termine, non sembrano esserci grandi miglioramenti nel servosterzo. Così le case automobilistiche hanno rivolto la loro attenzione all'asse dello sterzo. La modifica più importante in questo senso è lo sterzo controllato tramite cavo, o Drive by wire. L'Infiniti Q50 è la prima automobile a essere dotata di questa tecnologia su un veicolo di produzione.

Lo sterzo tramite filo elimina il collegamento meccanico tra il volante e il meccanismo di sterzo delle ruote anteriori e lo sostituisce con un sistema di sterzo digitale. Prendiamo come esempio il sistema di sterzo DAS della Q50 per comprendere il principio dello sterzo controllato tramite cavo.

Come si può vedere dall'immagine sopra, la Q50 conserva ancora il tradizionale gruppo sterzo meccanico, ma nella parte centrale è presente una frizione (cilindro argentato). La funzione di questo componente è quella di collegare lo sterzo meccanico quando lo sterzo con controllo via cavo si guasta, assicurando che il sistema di sterzo sia ancora disponibile.

Le tre scatole argentate sulla sinistra sono tre ECU (unità di controllo elettronico) che elaborano i segnali dello sterzo. Ogni ECU può "tradurre" individualmente le istruzioni del volante. All'estremità inferiore della centralina sono collegati tre gruppi di motori che svolgono funzioni di sterzata. Due dei motori sono responsabili dello sterzo, mentre il terzo simula la sensazione della strada.

Nell'esperienza di guida, il sistema DAS della Q50 è molto preciso nella direzionalità e anche la sua simulazione delle sensazioni provenienti dalla strada è molto accurata. Salvo diversa indicazione, l'esperienza di guida non è molto diversa da quella di una normale auto con sterzo meccanico. Tuttavia, quando si attiva il cruise control adattivo e il sistema di mantenimento della corsia, quando si guida su una strada curva le ruote anteriori sterzano con una piccola angolazione, ma il volante rimane fermo.

Lo sterzo elettrico è un importante progresso tecnologico basato sul servosterzo elettrico. La sua importanza equivale all'iterazione tecnologica dai segnali analogici ai segnali digitali. L'avvento del DAS significa anche che questa tecnologia militare utilizzata nei jet da combattimento è stata ufficialmente trapiantata nelle auto civili.

Oltre allo sterzo, la tecnologia di controllo via cavo può essere applicata anche ad altri dispositivi di trasmissione del veicolo, come gli alberi di trasmissione dei veicoli a trazione posteriore e a trazione integrale. I sensori rilevano la distribuzione della coppia sull'asse anteriore, mentre il computer di bordo determina la quota di coppia da distribuire sull'asse posteriore. La centralina è quindi responsabile di avvisare il motore dell'asse posteriore per completare la distribuzione della coppia. In questo modo non si formerà un rigonfiamento eccessivo al centro dei sedili posteriori.

Vincitore del Qingyun Plan di Toutiao e del Bai+ Plan di Baijiahao, del Baidu Digital Author of the Year 2019, del Baijiahao's Most Popular Author in the Technology Field, del Sogou Technology and Culture Author 2019 e del Baijiahao Quarterly Influential Creator 2021, ha vinto numerosi premi, tra cui il Sohu Best Industry Media Person 2013, il China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, il Guangmang Experience Award 2015, il China New Media Entrepreneurship Competition Finals 2015 e il Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.