Scatola sterzo: funzionamento, componenti, come capire se è rotta

La scatola sterzo, comunemente chiamata anche scatola guida, è un elemento fondamentale del sistema sterzante di un veicolo: questo componente serve infatti a trasmettere il movimento del volante alla ruote anteriori e il suo corretto funzionamento è indispensabile per garantire precisione di guida e sicurezza. Quando il conducente ruota il volante, la scatola sterzo converte questo movimento rotatorio in uno spostamento lineare delle ruote attraverso i tiranti e le testine di sterzo. Se ad esempio il il volante viene ruotato di 20° a destra, la scatola sterzo traduce tale movimento in uno spostamento della cremagliera, che orienta le ruote verso sinistra con l’angolazione proporzionale.

La scatola sterzo dell’auto gestisce inoltre la forza applicata al volante, incorporando – nei veicoli servoassistiti – un meccanismo di servocomando che riduce lo sforzo necessario. Ha inoltre il compito di limitare al massimo eventuali giochi o ritardi nella trasmissione del movimento per assicurare la precisione di guida, resistendo al contempo a carichi e vibrazioni indotti dalla strada (buche, avvallamenti, ecc) ed evitando che si trasferiscano al volante. Nei moderni sistemi EPS (Electric Power Steering), la scatola sterzo viene controllata elettronicamente per modulare l’assistenza in base alla velocità del veicolo, rendendo il voltante più o meno rigido.

La quasi quasi totalità delle auto oggi monta scatole dello sterzo a pignone e cremagliera, che hanno sostituito le scatole guida a circolazione di sfere. Gli autoriparatori hanno spesso a che fare con problemi e rotture alla scatola guida; la sostituzione di questo componente richiede importanti accortezze, poiché è fondamentale valutarne il funzionamento anche in relazione agli altri componenti dello sterzo.

Scatola guida: i principali componenti coinvolti

La scatola sterzo, in inglese steering box,  è costituita da una cassa che contiene i meccanismi interni e li protegge. L‘albero di ingresso connette il volante alla scatola sterzo, trasmettendo il movimento rotatorio iniziale. Può essere dotato di giunti cardanici per compensare disallineamenti tra volante e scatola sterzo. Nei sistemi a cremagliera e pignone, i più diffusi, il movimento rotatorio dell’albero di entrata è trasferito a un pignone che ingrana con la cremagliera. Questo movimento sposta lateralmente la cremagliera consentendo la sterzata. Nei sistemi a circolazione di sfere, che oggi sono presenti soprattutto sui veicoli pesanti, un albero filettato utilizza sfere metalliche per trasferire il movimento senza attriti diretti.

La scatola guida trasferisce quindi il movimento ai tiranti laterali, collegati alle ruote tramite testine di sterzo che consentono di ruotare i fusi a snodo (fondamentale componente delle sospensioni delle ruote) e orientare le ruote.

Scatola guida e servosterzo

Le scatole sterzo combinate a servosterzo idraulico utilizzano un sistema idraulico per ridurre lo sforzo richiesto al conducente, comprendendo una pompa idraulica, un serbatoio d’olio e valvole di controllo.

Nei sistemi con servosterzo elettrico, regolato da una centralina elettronica che riceve dati da sensori, si utilizza invece un motore elettrico per fornire assistenza alla sterzata. Nei moderni sistemi EPS (Electric Power Steering), la scatola sterzo può essere controllata elettronicamente per modulare l’assistenza in base alla velocità del veicolo: a basse velocità viene fornita maggiore assistenza per facilitare manovre e parcheggi; alle alte velocità invece viene data minore assistenza per garantire una maggiore stabilità e sensibilità di guida.

Cosa succede se si rompe la scatola sterzo?

La rottura della scatola sterzo non è un semplice guasto meccanico, perché rischia di essere compromessa la sterzata del veicolo e dunque la sicurezza stradale, con il rischio di gravi incidenti.

Se la rottura riguarda componenti come la cremagliera o i tiranti, le ruote anteriori non rispondono più infatti ai comandi del volante rendendo difficile se non impossibile la sterzata, con tutte le conseguenze che questo comporta. Per questo occorre prestare la massima attenzione a tutti i segnali e sintomi di un potenziale malfunzionamento della scatola guida.

Scatola sterzo: da cosa si capisce se si sta rompendo e quando sostituirla

In caso di usura dei componenti interni (ad esempio del pignone o della cremagliera), il volante può avere un gioco eccessivo, richiedendo correzioni frequenti per mantenere la traiettoria. L’auto, in questo caso, risulta particolarmente instabile e la sterzata imprecisa, soprattutto in curva. Se il cliente segnala un problema di questo genere, il meccanico può effettuare una misurazione del gioco con comparatore e procedere con la sostituzione della scatola guida e la verifica delle testine di sterzo.

Una rottura interna della scatola sterzo o una perdita di fluido potrebbero invece rendere lo sterzo estremamente rigido, rendendo difficile la sterzata in particolare nelle manovre a bassa velocità e nelle curve strette. In questo caso, prima di sostituire la scatola guida, potrebbe essere utile misurare la pressione idraulica per individuare un eventuale malfunzionamento della pompa del servosterzo, che dovrebbe essere sostituita per poi procedere alla spurgo del sistema idraulico. Potrebbe anche trattarsi di una valvola della pompa bloccata o un problema al motore elettrico. In questi casi la spia del sistema EPS dovrebbe comunque accendersi sul cruscotto. Effettuando la diagnosi elettronica sarà possibile identificare con esattezza il problema e il componente guasto.

Se si nota una perdita d’olio – con macchie sotto il veicolo e rigidità dello sterzo (nei sistemi idraulici) – potrebbe trattarsi di un problema di tenuta delle guarnizioni, che potrebbero essere usurate o danneggiate richiedendo di essere sostituite.

Rumori metallici o colpi in fase di sterzata possono indicare cremagliere danneggiate o ingranaggi usurati, che potrebbero portare alla rottura totale della scatola sterzo. Nei casi peggiori lo sterzo potrebbe anche bloccarsi completamente impedendo all’auto di sterzare.

Sostituzione scatola sterzo

Quando si ha a che fare con un potenziale problema alla scatola sterzo conviene sempre verificare anche la presenza di perdite o trafilamenti d’olio, le condizioni delle guarnizioni e lo stato delle testine dei tiranti. Oltre alla riconfigurazione della centralina elettronica e all’installazione di eventuali aggiornamenti del sistema, dopo ogni intervento di sostituzione va eseguito anche un controllo dell’allineamento delle ruote, verificando che il volante sia centrato.

Va ricordato che urti violenti, ma anche buche profonde o colpi sui marciapiedi, possono danneggiate o disallineare la scatola sterzo, che dovrà quindi essere sostituita. Solo se il problema riguarda l’ usura delle guarnizioni o degli snodi si può evitare di sostituire la scatola guida e procedere con un’ ordinaria manutenzione. Rifare la scatola sterzo ha un costo non trascurabile, richiedendo circa 2-3 ore di manodopera oltre al costo del ricambio, che può variare di molto a secondo del modello.

Scatola sterzo nei sistemi steer by wire

Nei veicoli di ultima generazione la scatola sterzo può essere integrata in sistemi avanzati come il sistema sterzo attivo su tutte le ruote – in cui le ruote posteriori possono sterzare in parallelo o in opposizione alle anteriori – oppure nel cosiddetto sterzo Steer by wire, in cui il collegamento tra il volante e le ruote anteriori è solo elettrico. In questo caso la scatola dello sterzo elettrico, detta anche scatola sterzo elettrica,  non dà solamente forza al sistema di assistenza, ma trasmette anche i movimenti dello sterzo all’assale in base agli input del volante, con il vantaggio che ruota e volante possono sterzare in modo indipendente uno dall’altra. Tale tecnologia si rivela particolarmente utile nella guida autonoma e si prevede che in futuro sarà adottata dai veicoli più avanzati su questo versante.