Perché la colonna di sterzo si piega deliberatamente in caso di urto?

Tecnologie di sicurezza
Autore: Lütfi Mete Odabaşı
Creazione: 23 Ottobre 2026

In caso di collisione la colonna di sterzo collassa deliberatamente; la rottura intenzionale di un componente è una delle mosse ingegneristiche più geniali per proteggere il conducente dalle lesioni al torace.

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La colonna dello sterzo, quando la soglia di forza progettata viene superata durante l'urto, si collassa in modo controllato assorbendo l'energia dell'impatto; in questo modo il volante non viene spinto verso il conducente e il rischio di lesioni al torace si riduce notevolmente. Sembra strano, vero? Come può la rottura intenzionale di un componente essere una misura di sicurezza? Ecco, in questo articolo spiegherò esattamente questo.

In evidenza

Le colonne di sterzo deformabili sono obbligatorie negli USA dal tardo 1960.
Le colonne deformabili possono assorbire un carico di circa 15 kN in caso di urto; le colonne rigide non assorbono alcuna energia.
L'airbag deve gonfiarsi prima che la colonna completi la sua corsa di collasso.
Le colonne moderne possono offrire un collasso a due o tre stadi in base alla velocità del veicolo, al peso del conducente e allo stato della cintura.

L'era della colonna rigida: L'albero che trafiggeva il conducente

Guardiamo prima i brutti vecchi giorni, perché è lì che inizia la vera storia. Nelle prime automobili la colonna dello sterzo era un unico albero in acciaio, lungo e rigido, che collegava il volante al cockpit di sterzo sottostante. Né molle né giunti, ferro perfettamente dritto. Nella guida normale svolgeva ovviamente perfettamente il suo compito.

Ma cosa succedeva in caso di collisione? Quando il frontale si schiacciava, questo rigido albero veniva spinto all'interno del veicolo senza interrompere la trasmissione della forza. Poiché il volante era collegato all'albero dello sterzo, esso arrivava sul petto del conducente come una lancia. Così tanto che nella letteratura tecnica per descrivere questa situazione si usa la parola "impale", cioè trafiggere. Nelle collisioni frontali violente questa era esattamente una delle cause più frequenti di lesioni mortali. Quando gli ingegneri si sono detti "se questo albero non può muoversi, rendiamolo capace di muoversi", è nata un'idea rivoluzionaria nella sicurezza passiva.

Come funziona il meccanismo di collasso? Fisica e principi di progettazione

Ora veniamo al punto principale. La logica di base della colonna dello sterzo deformabile è questa: la colonna resta rigida fino a raggiungere una certa soglia di forza, e una volta superata si accorcia deliberatamente. Così l'energia dell'urto viene spesa nella deformazione della colonna e non nel corpo del conducente. Pensa all'equazione impulso-quantità di moto che ricordi dalle lezioni di fisica: se distribuisci la stessa energia su una distanza maggiore, la forza di picco diminuisce. La colonna collassando offre quella distanza, e l'energia si trasforma in deformazione meccanica.

Tubo entro tubo e sfere d'acciaio

I primi design funzionavano secondo il principio "tubo entro tubo", ossia tube-in-tube: le due manicotti interna ed esterna erano formate da due tubi sovrapposti, e nell'urto quello interno scivolava telescopicamente dentro quello esterno accorciando la colonna. In una versione diffusa tra le due manicotti vengono inserite sfere d'acciaio trattenute da una potente resina di sicurezza. Quando la resina raggiunge una certa pressione si frantuma, le sfere si liberano e la manicotto interna inizia a scivolare. In pratica hanno legato la resistenza della colonna alla tenuta di una colla - secondo me una soluzione di elegance straordinaria.

In un altro approccio, nelle colonne di tipo a tubo espanso, un componente d'attrito denominato "collapse ring" determina la forza d'attrito tra il corpo della colonna e il tubo principale. La leggera inclinazione e la rastremazione nell'anello orientano dove e come il tubo si deformera man mano che il collasso avanza. Cioe il collasso non e uno schiacciamento casuale, ma un processo gestito passo dopo passo.

Chi decide la soglia: perni, strisce e dispositivi pirotecnici

Ma chi dice alla colonna quando deve collassare? La risposta: il design. I metodi di attivazione si dividono principalmente in tre gruppi:

Perno di taglio (shear pin): un perno meccanico che si spezza al raggiungimento di una forza specifica; quando si rompe, l'albero resta libero e l'albero superiore puo scorrere su quello inferiore.
Deformazione controllata: un componente metallico che si deforma intenzionalmente a una determinata pressione; una striscia che si estende lungo una guida sul corpo, comprimendosi plasticamente, funziona come elemento di assorbimento energetico.
Dispositivo pirotecnico: piccoli attuatori che rilasciano istantaneamente il meccanismo; diffusi nei veicoli moderni.

Un principio brevettato mi e piaciuto particolarmente: la pressione di rottura del tubo collassabile deve essere progettata inferiore alla pressione di rottura del volante. Perche? Perche se nella collisione il primo punto di cedimento e la colonna, il volante resta integro e l'energia viene assorbita esattamente dove si desidera, cioe nella colonna. Sapere consapevolmente dove mettere l'anello debole - ecco la bellezza dell'ingegneria.

Collasso adattivo: ogni collisione non e uguale

I sistemi moderni non sono nemmeno monostadio. Alcuni progetti offrono due o tre fasi di carico: minima, media e massima. La selezione della fase e effettuata dai dati dei sensori che misurano la velocita del veicolo, il peso del conducente, la posizione del sedile e l'allacciamento della cintura. Per un conducente di piccola statura o con la cintura allacciata si attiva una fase di carico bassa, mentre per un conducente pesante o senza cintura, o in una collisione ad alta velocita, viene selezionata una fase di carico elevata. Cioe la colonna viene regolata per te da collisione a collisione. Questo significa che la sicurezza passiva diventa quasi personalizzata.

La parte difficile del design e proprio questo equilibrio: se la resistenza e scarsa, nella guida normale - alle sollecitazioni di torsione che applichi in curva - la colonna potrebbe collassare da sola. Se la resistenza e eccessiva, nella collisione non viene assorbita energia sufficiente e la forza torna di nuovo su di te. Gli ingegneri camminano su un filo sottile tra questi due estremi.

Sincronizzazione con airbag e cintura di sicurezza: Gioco di squadra

Direksiyon kolonu milisaniye milisaniye hesaplanmış bir koreografiyle çöker, çünkü hava yastığıyla uyumsuzluk sizi korumak yerine içine fırlatır.

La colonna di sterzo non lavora mai da sola. In una collisione, in frazioni di secondo minime, i tre sistemi di protezione entrano in azione simultaneamente, come se avessero una coreografia. Appena l'unita di controllo dell'airbag rileva la collisione, attiva il pretensionatore della cintura di sicurezza fissandoti al sedile e allo stesso tempo gonfia l'airbag del volante.

La tempistica e critica: l'airbag deve essere gonfio prima che la colonna completi la sua corsa di collasso. Cos mentre sei proiettato verso il volante, tra te e il volante si interpone un airbag completamente gonfio e il tuo petto colpisce una superficie morbida, non un volante che collassa. Se inverti l'ordine, l'airbag puo spingerti verso il volante gia collassato - l'effetto esatto contrario.

Per di più, questa sincronizzazione è così sottile che la posizione e la deformazione della colonna possono influire direttamente sulle prestazioni dell'airbag. Nei gravi urti frontali, un movimento eccessivo della colonna è stato associato al caso in cui la testa del manichino attraversa l'airbag e colpisce direttamente il volante; in altre parole, un collassamento incontrollato o eccessivo può ridurre l'efficacia dell'airbag. Non è detto che più collassamento possibile sia sempre meglio in ogni condizione - il collassamento controllato è tutto.

C'è poi la questione della gravità dell'urto: le moderne scocche dei veicoli sono progettate per preservare l'integrità dell'abitacolo fino a velocità d'impatto di circa 64 km/h. A velocità più elevate - ad esempio in un urto frontale completo contro un muro rigido a 80 km/h - i risultati dei manichini indicano probabilità di sopravvivenza molto basse. La colonna è un componente che fa il suo lavoro nei limiti della scocca; non può annullare le leggi della fisica, purtroppo.

La sua storia: Dal Chevrolet del 1967 a oggi

Questa idea ha una storia degna di un museo. Già nelle Chevrolet del 1967 troviamo il piantone dello sterzo assorbente energia; in quel periodo erano state proposte diverse soluzioni, come forbici, pistoni e molle. Sul Chevy II una struttura a "mesh", cioè una rete/anelli, rallentando l'impatto assorbiva l'energia. Poco dopo, alla fine degli anni Sessanta, le colonne di sterzo deformabili divennero obbligatorie negli Stati Uniti - un passo considerato una svolta nella storia della sicurezza passiva.

L'impatto fu anche concreto: secondo i dati, la presenza di piantoni dello sterzo collassabili su tutti i veicoli avrebbe potuto prevenire circa 1.300 decessi e 23.000 feriti all'anno. L'entità della cifra mostra, a mio avviso, quante vite possa salvare un albero che a prima vista sembra insignificante.

E oggi la situazione è la stessa? Sì, e si è persino evoluta: i piantoni moderni conservano ancora la capacità di collassamento e assorbimento dell'energia, con l'aggiunta di stadi adattivi e integrazione dei sensori. La semplicità meccanica dei primi progetti si è evoluta in sistemi controllati pirotecnicamente ed elettronicamente; il principio di base - collassa in modo controllato quando la soglia viene superata - non è però cambiato affatto.

Dopo l'urto: La colonna collassata può essere riparata?

Ora ti facciamo una domanda: dopo un incidente, se il volante sembra ancora rigido e in ordine, è tutto a posto? Purtroppo no. Se la colonna è collassata nell'urto, il meccanismo di assorbimento dell'energia è a uso singolo - se si è attivato una volta, non può più garantire la stessa protezione. Per questo molti produttori consigliano di controllare e misurare la colonna dopo un urto; alcuni produttori impongono la sostituzione della colonna se il meccanismo di assorbimento dell'energia si è attivato.

Per di più, poiché il sistema può essere controllato da computer, in caso di guasto vengono registrati codici di errore che possono dover essere letti con uno strumento di diagnosi. Quindi la colonna non è più un puro componente meccanico, ma un elemento collegato alla rete di sicurezza del veicolo. In un urto di elevata gravità, se la colonna non collassa, la forza diretta verso il conducente può causare lesioni gravi - per questo dire "sembra a posto, quindi nessun problema" è una scorciatoia pericolosa.

Domande frequenti

Con un airbag, è ancora necessario che la colonna collassi?

Sì, è necessario. Anche se questa domanda è stata discussa sia nei forum che nella letteratura specializzata, la risposta è chiara: l'airbag è un sistema che può iniziare a sgonfiarsi in una frazione di secondo e si gonfia una sola volta. La colonna invece continua ad assorbire la forza per tutta la durata dell'impatto. Anche le colonne moderne mantengono la capacità di collassare e assorbire energia; l'airbag non sostituisce questa capacità, ma lavora insieme ad essa.

Qual è la soglia di collassamento?

È difficile dare un numero preciso, perché la soglia varia a seconda del progetto. Mentre in una singola fonte si parla di una soglia di circa 11.000 Newton (circa 2.500 lbf), negli studi accademici si indica che le colonne collassabili possono assorbire carichi di circa 15 kN in caso di collisione. Le due cifre misurano cose diverse: una è la soglia di forza che innesca il collassamento, l'altra è la capacità di carico totale della colonna. Per questo la risposta alla domanda "a quanti Newton collassa" varia in base al veicolo e al progetto.

Tutte le auto hanno una colonna collassabile?

Sono quasi standard sui veicoli dei mercati avanzati, poiché l'obbligo esiste dalla fine degli anni 1960. Tuttavia, si sa che in passato alcuni modelli economici usavano ancora colonne rigide; oggi questa situazione è in gran parte superata, ma nelle auto usate, specialmente nei modelli più datati, non è una cattiva idea controllare questo dettaglio.

Parola finale: Il pezzo che sembra debole è in realtà un eroe

Secondo me la storia della colonna dello sterzo racconta da sola l'essenza della filosofia della sicurezza passiva: l'energia non scompare, si sposta soltanto. La colonna è progettata per spendere quell'energia nel proprio corpo invece che nel tuo petto. Quindi poterti appoggiare sul volante dopo una collisione e dire "meno male che la colonna è collassata" è merito di uno dei successi più silenziosi ed efficaci dell'ingegneria. La prossima volta che giri il volante, ricorda che quel comune albero sotto le tue mani racchiude in realtà un progetto preparato per te. E tu hai mai guardato la colonna dello sterzo nell'elenco delle dotazioni di sicurezza di un veicolo? Prova a farlo: quando trovi la dicitura "colonna assorbente l'energia", ormai saprai cosa significa.