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Steer-by-wire: l’evoluzione dello sterzo e come il motorsport influisce sullo sviluppo

Steer-by-wire: come rimuovere i collegamenti meccanici con l'ausilio dell'elettronica

Categorie Motorsport

Il mondo del motorsport ha rivoluzionato completamente le auto da corsa e anche quelle stradali rispetto a quelle realizzate inizialmente dai costruttori di tutto il mondo. Per quanto riguarda la sicurezza, le auto moderne hanno fatto letteralmente passi da gigante. Molti principi fondamentali sulla guida, però, sono rimasti pressoché gli stessi, anche se l’avvento dell’elettrificazione e la spinta verso l’automazione hanno portato una maggiore complessità. Fino a poco tempo fa, il sistema sterzante era molto simile a quello degli esordi (con le dovute differenze tecnologiche, si intende): un collegamento meccanico tra le ruote manipolato direttamente dagli input del conducente era un prerequisito di progettazione. Ma l’azienda tedesca Schaeffler-Paravan ha rinnovato il sistema sterzante con il suo sistema steer-by-wire, che elimina la necessità di un piantone dello sterzo o di qualsiasi collegamento meccanico allo sterzo.

Il funzionamento è teoricamente molto semplice (nella pratica, invece, un po’ meno): i comandi dello sterzo utilizzano sensori e cavo, funzionando in modo simile a un simulatore di guida. Questo sistema è ora utilizzato nelle competizioni del DTM, nella serie GTC Race a livello nazionale e nel campionato nazionale di rally tedesco. Per il capo della tecnologia di Schaeffler-Paravan Hubert Huegle, si tratta di un’impresa “storica”. “Dopo 120 anni rimuoviamo il piantone dello sterzo”, afferma.

24 Ore del Nurburgring 2021
24 Ore del Nurburgring 2021

La storia dello steer-by-wire

Lo steer-by-wire è stato originariamente ideato da Roland Arnold per consentire alle persone diversamente abili con capacità motorie limitate o con una forza residua inferiore di guidare in sicurezza. L’idea è nata da un incontro fortuito in una stazione di servizio autostradale con una donna che faceva fatica a far salire in macchina il marito tetraplegico, e dal suo desiderio di averlo accanto a lei in auto e non di doverlo caricare nel cofano come fosse un bagaglio o una valigia.

“Le persone possono anche guidare una sedia a rotelle con un joystick, perché non dovrebbe essere possibile anche con un’auto?” disse Arnold, che ha fondato Paravan nel 1998. Da allora ha costruito un pacchetto “olistico” che include la sedia a rotelle PR50 che può essere utilizzata come sedile, un dispositivo di sollevamento per aiutare le persone disabili a salire nelle loro auto e il cosiddetto Space Drive system – di cui fa parte lo steer-by-wire – che permette anche di controllare elettronicamente i freni e la trasmissione.

Si prevede che la tecnologia steer-by-wire costituirà una parte significativa delle soluzioni di guida automatizzata in futuro. Finora vanta oltre un miliardo di chilometri di utilizzo su strada senza incidenti grazie a un meccanismo di tripla ridondanza che utilizza due sistemi di sicurezza per il backup in caso di guasto di un componente. Come sottolinea Arnold, “per le persone con disabilità più gravi che guidano con un joystick o un cursore per frenare ed accelerare, il sistema deve essere assolutamente operativo”.

 HYRAZE League, il prototipo alimentato ad idrogeno dotato di steer-by-wire
HYRAZE League, il prototipo alimentato ad idrogeno dotato di steer-by-wire

Space Drive è l’unico sistema di questo tipo omologato per l’uso su strada, avendo dovuto superare severi test di standard di qualità ECE-R79 ed ECE-R13 per ottenere l’approvazione. “Sono completamente rilassato quando le auto corrono in pista”, afferma Huegle. È stato introdotto per la prima volta alla tecnologia mentre era in HWA e lavorava al concept HYRAZE League alimentato a idrogeno che prevedeva lo steer-by-wire. Si tratta quindi di una tecnologia collaudata. Al momento, infatti, non hanno riscontrato neanche un singolo problema legato al funzionamento.

Nel 2018 Paravan ha realizzato una joint venture con Schaeffler, un partner innovativo del DTM che in precedenza aveva collaborato con Audi sulla sua trasmissione di Formula E, con l’obiettivo di aumentare l’utilizzo di Space Drive da parte dei costruttori. L’obiettivo sarebbe quello di approdare sul mercato nel 2025/2026 e di dimostrare che questo sistema può essere usato su ogni veicolo: auto stradali, da corsa e altro ancora. La joint venture era, tuttavia, estranea alla decisione di mettere in pista lo steer-by-wire. Tuttavia, in qualche modo, Arnold è riuscito a convincere anche i più scettici.

Dopo che un primo giro dimostrativo sul Nurburgring Nordschleife è stato completato nel 2019 da Rahel Frey a bordo di un’Audi R8 LMS GT3, il sistema è stato pienamente operativo in assetto da gara l’anno successivo e, oltre alle uscite in GTC, ha completato la 24 Ore del Nurburgring con uno Space Drive la Porsche Cayman GT4 da corsa. L’anno scorso ha concluso ancora una volta la leggendaria 24 Ore del Nurburgring con una Mercedes GT3 preparata da W&S Motorsport.

Lo stesso anno è stata introdotta nel DTM in tre diverse vetture: la Muecke Mercedes di Maxi Buhk, la Rowe Racing BMW M6 GT3 di Timo Glock e la Abt Audi di Sophia Floersch. In questo caso è stato possibile dimostrare che il sistema funziona anche su tipologie di auto completamente diverse tra loro. Le corse hanno consentito di raccogliere tantissimi dati utili allo sviluppo costante del sistema steer-by-wire.

Team Rowe Racing
Team Rowe Racing

Huegle afferma: “Uno dei passaggi più importanti è trasferire la sensazione, ciò che il guidatore prova normalmente tramite il piantone dello sterzo, tramite una ECU. Questa è la tecnologia che sviluppiamo e c’è un grande passo avanti tra il software dell’anno scorso e il software di quest’anno. Lo sviluppo di questi dati è il più grande vantaggio“. Il prossimo sviluppo riguarderà la velocità di sterzata: niente sterza più veloce di un pilota, quindi servirà introdurre ulteriori funzioni e componenti per affinarne il miglioramento.

I vantaggi dello steer-by-wire

Su alcune piste, lo steer-by-wire può comportare davvero dei vantaggi per il pilota. Lo sterzo riceve meno contraccolpi, secondo quanto riportato dal pilota Maximilian Buhk. Quest’ultimo ha conquistato il podio al Norisring l’anno scorso. Ironia della sorte è che sulla pista tutta la squadra aveva dei seri dubbi sul funzionamento del sistema steer-by-wire.

“Non sapevamo quanto sarebbe stato efficiente lo sterzo nei tornanti e con una bassa aderenza in pista”, dice, “ma alla fine è stato davvero bello. In realtà è abbastanza bello guidare sui cordoli perché non hai il contraccolpo allo sterzo”. Il sistema può essere personalizzato con diversi livelli di force feedback: basta collegare il laptop all’auto, avviare il programma e configurare le impostazioni, proprio come se fosse un videogioco.

Per quanto riguarda il futuro di questa tecnologia, lo steer-by-wire aiuterà lo sviluppo della guida autonoma incrementando la possibile sicurezza dei conducenti sulle strade pubbliche e degli utenti circostanti. “Il potenziale di uno steer-by-wire nei rally è ancora maggiore perché si possono attenuare tutti i grandi dossi che possono provocare dolore alle braccia o alle articolazioni“, afferma Huegle. In un futuro non troppo lontano, poi, il sistema potrebbe anche arrivare sulle vetture di serie di tutti i giorni.

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