Il piantone dello sterzo, una componente fondamentale del sistema di sterzatura di un veicolo, è molto più di una semplice asta metallica; è un assemblaggio complesso che collega il volante ai meccanismi di sterzo inferiori, consentendo al conducente di controllare la direzione delle ruote. La sua evoluzione nel tempo, in particolare l'introduzione della configurazione "a tre tronchi" o collassabile, rappresenta uno dei progressi più significativi nel campo della sicurezza automobilistica. Complessivamente, il piantone dello sterzo è essenziale non solo per la guida e la manovrabilità del veicolo, ma anche per la sicurezza e il comfort del conducente.
Funzionamento del Sistema di Sterzo e il Ruolo del Piantone
Il funzionamento dell’impianto sterzante è piuttosto semplice nella sua logica, ma complesso nella sua ingegnerizzazione: il conducente ruota il volante, la rotazione viene trasmessa al piantone, che a sua volta la trasmette alla scatola dello sterzo. Quest'ultima, attraverso tiranti e barre collegati alle ruote, permette a queste ultime di girare a destra o a sinistra. Questo procedimento, sebbene intricato, porta il piantone ad agire sulle ruote e a far cambiare direzione all’auto.
L'impianto sterzante è uno degli elementi più complessi ma allo stesso tempo fondamentali in un’automobile. La forza che il guidatore applica sullo sterzo per direzionare il veicolo viene trasferita proprio dal piantone dello sterzo verso una scatola che, a sua volta, la trasferirà verso i tiranti dello sterzo. Il piantone dello sterzo è un elemento essenziale per la manovrabilità di un'auto.
Dai Piantoni Rigidi ai Sistemi Collassabili: Un Salto Qualitativo nella Sicurezza
Nelle automobili delle origini, il piantone dello sterzo era un componente tanto essenziale quanto pericoloso. Concepito come un'asta metallica rigida che collegava direttamente il volante alla scatola dello sterzo, in caso di impatto frontale rappresentava un grave pericolo. Questi piantoni, infatti, non si deformavano e trasmettevano la forza dell’urto muovendosi all’indietro fino a quando il resto della struttura dell’auto non assorbiva la forza cinetica. Questo movimento all'indietro fu causa di numerosi decessi, poiché essendo di metallo pieno e non deformandosi, questi piantoni finivano per colpire il corpo del conducente, trasformando un semplice incidente senza conseguenze in un incidente mortale. Uno dei progressi che ha salvato il maggior numero di vite da quando le misure di sicurezza hanno iniziato ad essere implementate è proprio il piantone dello sterzo collassabile.
L'Innovazione di Béla Barényi e le Zone a Deformazione Programmata
L'ingegnere Béla Barényi, entrato in Daimler-Benz nel 1939, è universalmente riconosciuto come il padre di questa disciplina. Il suo lavoro scardinò il paradigma ingegneristico dell'epoca, secondo cui la sicurezza di un veicolo risiedeva nella sua massima rigidità. Barényi teorizzò e brevettò (nel 1951) un approccio sistemico basato su una cellula abitacolo indeformabile protetta da zone ad assorbimento d'energia, o "crumple zones", anteriori e posteriori. Questa architettura, implementata per la prima volta sulla Mercedes-Benz W111 del 1959, creò un paradosso tecnico: la deformazione programmata del frontale, essenziale per dissipare l'energia cinetica, avrebbe spinto un piantone rigido direttamente contro il pilota, vanificando la protezione della cellula. Nel 1963, per risolvere questo problema, venne inventato da Béla Barényi ciò che oggi è conosciuto con il nome di piantone dello sterzo collassabile. Il suo funzionamento, in realtà, non è affatto complicato, ma ci sono voluti molti anni, e soprattutto molte vite, prima che i produttori iniziassero a implementare questi sistemi su base regolare.
Sviluppo del Piantone Collassabile: Approcci Diversi
Il concetto di piantone collassabile seguì due percorsi di sviluppo paralleli e tecnicamente distinti.
In Europa, Béla Barényi depositò nel 1963 il brevetto per un "albero di sterzo di sicurezza per veicoli a motore". Questa tecnologia, basata su un principio telescopico di più sezioni che scorrevano l'una dentro l'altra, trovò la sua prima applicazione di serie già a partire dal 1967 su diversi modelli Mercedes-Benz, incluse le serie W108/109 e W114/115.
Negli Stati Uniti, General Motors anticipò la produzione di massa introducendo già nel 1967, a partire dai modelli Chevrolet, il suo "energy absorbing steering column". La soluzione di GM era meccanicamente differente e ingegnosa. L'assorbimento dell'energia era affidato a una sezione esterna del piantone realizzata con una rete metallica a maglie romboidali ("diamond perforated section"). In caso di impatto, questa struttura era progettata per accartocciarsi su se stessa in modo controllato, dissipando l'energia attraverso la deformazione plastica a freddo del metallo ("cold-working"). I test dell'epoca indicavano una forza di attivazione per questo meccanismo di circa 500 libbre (circa 227 kg).
Oggi è obbligatorio per legge che i piantoni dello sterzo delle auto siano in grado di deformarsi in caso di incidente e che non abbiano un’unica struttura che possa mettere a rischio l’integrità del conducente o di uno qualsiasi dei suoi occupanti. Per fare ciò, le parti che compongono lo sterzo devono ammortizzare la forza dell’impatto ed evitare che l’addome, il torace o la testa del guidatore entrino in collisione con il volante dopo una brusca decelerazione. Tutto ciò può essere fatto per mezzo di barre telescopiche che si accorciano, con barre articolate con snodi sferici che si piegano, o con strutture deformabili che si muovono longitudinalmente. Il piantone dello sterzo ha un manicotto metallico che fa scattare la sua retrazione al momento dell’impatto.
Organi dello Sterzo - Capitolo 25 (sintesi)
Tipi di Piantone dello Sterzo e Caratteristiche
In generale, ci sono due tipi principali di piantone dello sterzo, che si differenziano per la presenza o meno di assistenza:
- Piantone dello sterzo non motorizzato (meccanico): Questo tipo si rivela più difficile da gestire e un po’ resistente quando si girano le ruote. Nelle automobili delle origini, il piantone dello sterzo era un componente tanto essenziale quanto pericoloso. I costi per questi sistemi meccanici si aggirano tra 60 e 200 euro.
- Piantone dello sterzo idraulico o del servosterzo: I veicoli più recenti integrano sistemi di servosterzo, che rendono la guida più agevole e confortevole. Il servosterzo può essere di tipo idraulico, elettro-idraulico o elettrico.
Il piantone dello sterzo può avere inoltre inclinazione diversa nei vari tipi di vettura, talora anche regolabile nell’inclinazione e nella lunghezza, attraverso il quale il volante comanda il meccanismo di sterzo. Ad esso sono spesso applicati altri comandi (per l’avvisatore acustico, per l’indicatore di cambiamento di direzione, per la luce dei fari, ecc.).
Piantone dello Sterzo "Tre Tronchi": Il Concetto
Il termine "piantone sterzo tre tronchi" non si riferisce a una classificazione formale universalmente riconosciuta nel settore automobilistico con un significato unico e specifico. Piuttosto, evoca la struttura segmentata e deformabile del piantone dello sterzo collassabile moderno, che si scompone o si accorcia in caso di impatto. Questo concetto di "tre tronchi" può essere interpretato in diversi modi, tutti legati alla capacità del piantone di assorbire energia e ritrarsi per proteggere il conducente:
- Principio Telescopico: Molti piantoni collassabili funzionano con un principio telescopico. Immaginare "tre tronchi" può significare la presenza di sezioni che scorrono l'una dentro l'altra. In caso di urto, queste sezioni si comprimono progressivamente, accorciando il piantone ed evitando che il volante si proietti verso il guidatore. Questo è l'approccio adottato da Béla Barényi nei brevetti europei, con più sezioni che scorrevano l'una dentro l'altra.
- Struttura Deformabile a Segmenti: Un'altra interpretazione potrebbe fare riferimento a un piantone costituito da segmenti o "tronchi" distinti, ognuno con una propria capacità di deformarsi o rompersi in modo controllato. Ad esempio, il sistema di General Motors, con la sua rete metallica a maglie romboidali, si accartoccia su se stesso in modo controllato, dissipando energia attraverso la deformazione plastica. Questa potrebbe essere vista come una "sezione" che si deforma, combinata magari con altre due sezioni più rigide alle estremità.
- Articolazioni e Snodi: Alcuni piantoni collassabili utilizzano barre articolate con snodi sferici che si piegano. Questi "snodi" potrebbero essere visti come punti di flessione che dividono il piantone in sezioni funzionali, permettendo la deformazione e la ritrazione.
- Piantone Diviso in Sezioni per Funzionalità: Il piantone, oltre alla sua funzione meccanica, ospita spesso altri comandi (frecce, clacson, luci). Potrebbe essere concettualizzato come tre sezioni: quella superiore (volante e comandi), quella centrale (il corpo principale del piantone con meccanismi di sicurezza) e quella inferiore (collegamento alla scatola dello sterzo). Queste sezioni lavorano in armonia, ma la parte centrale è quella cruciale per l'assorbimento dell'energia in caso di incidente.
Indipendentemente dall'interpretazione esatta, il concetto di "tre tronchi" o di piantone collassabile sottolinea l'importanza di una struttura non rigida e multi-sezionale, progettata specificamente per la sicurezza del conducente in caso di impatto frontale. Oggi è obbligatorio per legge che i piantoni dello sterzo delle auto siano in grado di deformarsi in caso di incidente e che non abbiano un’unica struttura che possa mettere a rischio l’integrità del conducente o di uno qualsiasi dei suoi occupanti. Per fare ciò, le parti che compongono lo sterzo devono ammortizzare la forza dell’impatto ed evitare che l’addome, il torace o la testa del guidatore entrino in collisione con il volante dopo una brusca decelerazione.
Manutenzione e Segnali di Guasto del Piantone dello Sterzo
È fondamentale rendersi conto quando uno sterzo non risponde correttamente ai nostri comandi, non solo per il fastidio che potrebbe affliggere il guidatore, ma anche per questioni di sicurezza stradale. I veicoli più recenti visualizzano qualsiasi guasto al sistema di sterzo sui loro cruscotti, rendendo facile per il conducente riconoscere la parte difettosa. Conoscere la reale funzione del piantone dello sterzo ci aiuta anche a comprendere quando quest’ultimo necessita interventi di sostituzione. Si tenga presente che i segni di usura delle parti del sistema di sterzo appaiono indipendentemente dalla distanza percorsa dal veicolo.
Indizi che Richiedono un'Ispezione
Diversi segnali possono indicare un malfunzionamento del piantone dello sterzo:
- Difficoltà nella funzione di inclinazione: Quando la funzione di inclinazione (se presente) non funziona correttamente, potrebbe essere un campanello d'allarme.
- Rumori anomali: Quando si gira il volante, si sentono rumori di sferragliamento o cigolio.
- Volante ruvido o "pop": Quando si gira il volante, è ruvido e si sente un “pop”.
- Mancato ritorno automatico del volante: Il volante non ritorna automaticamente a zero gradi quando c’è un blocco direzionale. Quest’ultimo racchiude il movimento di rotazione.
Vista la complessità dell'impianto sterzante, è semplice comprendere come un guasto allo sterzo non sia poi un’eventualità così improbabile. Il piantone dello sterzo non fa eccezione.
Come Capire Quando Sostituire il Piantone dello Sterzo
I segnali di usura o guasto variano leggermente a seconda del tipo di sistema di sterzo.
- In una macchina senza servosterzo: Uno dei momenti che ci fa capire quando questo elemento dovrà essere sostituito è l‘improvvisa rigidità del volante, nonché la diminuzione dell’angolo di rotazione e l’impossibilità di svolgere alcune manovre.
- In caso di servosterzo: Questi segnali potrebbero essere più subdoli. Potrebbe verificarsi sia l’accensione di una spia, che permetterà comunque di utilizzare il volante, sia l’improvvisa interruzione del funzionamento del volante stesso durante la guida. Quest’ultima è senza dubbio l’eventualità più pericolosa.
In ogni caso, un’ispezione immediata con un dispositivo diagnostico diventa essenziale. È fondamentale agire prontamente per garantire la sicurezza alla guida.
Costi e Reperibilità dei Piantoni dello Sterzo
Il prezzo di un piantone dello sterzo varia secondo il modello dell'auto e la sua marca. Per quelli dotati di un sistema meccanico, bisogna prevedere tra 60 e 200 euro. Tuttavia, in caso di necessità di sostituzione completa, i costi possono essere piuttosto elevati. Come detto, i costi di un piantone dello sterzo potrebbero essere piuttosto elevati, e non in tutti i casi la sua sostituzione è effettivamente conveniente: comprare una nuova auto a volte potrebbe essere addirittura più vantaggioso. Ci sono tuttavia siti su cui si trovano ricambi usati di qualità, come su Ovoko, che permettono di risparmiare notevolmente e poter così allungare la vita dell’auto. Quando si parla di sicurezza stradale, i primi elementi che si considerano sono i freni e le luci, ma la manutenzione del piantone dello sterzo è altrettanto cruciale. Cosa aspetti a contattare l’officina PuntoPRO più vicina a casa tua per un controllo?
Mozo Collassabile Aftermarket per Volanti Sportivi
Nel mondo del tuning, l'installazione di un volante sportivo è una delle modifiche più comuni. Questa operazione comporta la rimozione del volante di serie e, con esso, del sistema airbag integrato. Per colmare il vuoto di sicurezza creato, è stato sviluppato il mozzo collassabile aftermarket. Questo componente è caratterizzato da una struttura deformabile: una gabbia in acciaio con struttura a deformazione programmata, innestata sul corpo in alluminio.
Il mozzo collassabile non agisce in isolamento, ma si inserisce in una precisa sequenza di eventi durante un incidente. Dopo l'impatto, i primi dispositivi ad attivarsi (se presenti sul veicolo) sono i pretensionatori delle cinture di sicurezza, che in pochi millisecondi bloccano il corpo del pilota contro il sedile. Subito dopo, il movimento inerziale del busto porta il pilota a impattare contro il volante. In questo contesto, il mozzo collassabile aftermarket lavora in sinergia con gli altri sistemi di sicurezza passiva per ridurre al minimo i rischi per il conducente.