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パワーステアリングとは。フルードオイル不足時の警告灯

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パワーステアリングとは。フルードオイル不足時の警告灯

ハンドルを回すには本来大きな力が必要です。パワーステアリング(パワステ)はステアリング(ハンドル)を回す力をアシストするもので、現在の車の大半に標準装備されています。女性ドライバーの増加などを背景に、誰にとっても運転しやすい高性能な車が普及している今、この装備のありがたみは、なかなか実感できないかもしれません。 1,000キロから2,000キロの重量がある車を誰もが簡単に操作できることを支えているパワーステアリング、そのしくみについてお話しします。

パワーステアリングの役割

パワーステアリングの役割 前輪の舵を切るステアリング機構。油圧・電動による力を加えてハンドル操作を楽にする

自動車は、重量が1,000〜2,000キロあります。そして進行方向を変えるための操舵(そうだ)を担う車両前方には、エンジンなど重量物が搭載されており、さらに、タイヤと地面との摩擦による抵抗が加わります。パワステという機構がない昔の自動車は、これらの反力のため、低速での切り返しなどはとてもハンドルが重く、女性が運転を嫌う一因になっていました。

車が走り出すと、タイヤの摩擦抵抗は停車時に比べて軽くなり、ハンドルは軽く回せるようになります。パワーステアリングは、主に低速時の摩擦でハンドルが重くなる現象を緩和するために、エンジン(油圧)の力や電気モーターの力を使ってアシストする機能です。最近、ペダルを漕ぐ力をモーターがアシストしてくれる電動アシスト付自転車が普及していますが、それと原理は似ています。

電動式が一般的になったパワーステアリング

電動式が一般的になったパワーステアリング

パワーステアリングのしくみには、大きく分けて油圧式と電動式の2種類があります。

油圧式パワーステアリング

油圧式はエンジンの回転がベルトでパワステポンプに伝わり、ポンプからパワステフルード(オイル)が油圧を作り出します。その力をハンドルの回転を伝えるギアボックスに伝えて、ハンドルを回転させる力を助けます。
油圧を主な仕事とするオイルには「フルード」という名称を使います。つまり、パワステオイルではなく、「パワステフルード」と呼びます。油圧ブレーキに使われるオイルも「ブレーキフルード」と呼ばれています。

電動式パワーステアリング

電動式は、その名の通り電気モーターを回し、ハンドルを回す力を補助します。ハンドルそのものではなく、ハンドルが接続するステアリングラックやピ二オンギアをモーターでアシストしています。モーターを使ったさまざまなコントロールができるので、現在ではこの電動式が主流です。最近の自動車に搭載されているレーンキーピング機能や将来の自動運転などは、単にハンドルの力をアシストする役割を超えて、自動的にステアリングを切る機能へと、どんどん技術開発が進む最中です。ステアリング制御はますます精密さが求められますので、「パワーステアリング=電動式」の構図は、今後も揺るがないでしょう。

油圧式、電動式パワステのメリット・デメリット

油圧式、電動式パワステのメリット・デメリット

油圧式は歴史があり、技術が確立されているのでコストが安価です。また大きな出力を取り出せるので、重量級の大型車にも使用が可能です。さらに操舵フィーリングがナチュラルなどのメリットがあります。
デメリットとしては、老朽化するとオイル漏れの可能性があること、エンジン回転数と発生する油圧が比例するため、停車時や低速では十分なアシストを得られないことが挙げられます。
さらに意外なデメリットとしては、エンジンが回っている間は常に油圧ポンプが作動するので、燃費の悪化要因となることです。実は、燃費の3%程度がパワステポンプに費やされているのです。

一方、電動式は、動力源がモーターなので電流のオン、オフで制御が可能です。また油圧ポンプやチューブが不要なため省スペース化も可能です。
しかし、油圧式よりアシスト量が少ないので、重量級大型車には不向きです。

デメリットとして、大電流を使うため、容量の大きなバッテリーやオルタネータが必要となり、結果的に低燃費効果が薄れてしまうことが挙げられます。
また、モーターを保護する回路が働くとハンドルが重くなる、油圧式パワステに比べて操舵フィーリングに違和感があるということもあるようです。

パワステの故障原因(フルードオイル不足)と警告灯

パワステの故障原因(フルードオイル不足)と警告灯

油圧式パワステの異常の原因のほとんどは、パワステフルードの不足による異音や動作不良です。オイルを適切な量まで補充すれば直りますが、それでも直らない場合はステアリングジョイント、ベルト、サスペンションなどの機械の故障を疑います。ディーラーや整備工場でチェックしてもらいましょう。

電動式の場合は、警告灯がメーターパネルに点灯することがあります(油圧式の場合は警告灯はありません)。異常の原因のほとんどは、ギアボックスか制御を行うコンピュータ(ECU)やセンサーなどの電気系統の故障によるもので、こちらもディーラーや整備工場での診断、整備が必要です。

なお、電動パワステは停車したままハンドルを切ることを繰り返すと、モーターの温度が上昇して一時的にハンドルが重くなることがあります。その場合はしばらくハンドルを動かさずに待てば元に戻ります。

電動式パワステの進化は自動運転の機能としても

電動式パワステの進化は自動運転の機能としても

油圧式パワステに替わり、主流となった電動式パワステには、自動車を任意の方向に進ませる「操舵力」だけでなく、車両制御の機能が組み込まれています。運転者が意思をもって行った操作に対して、運転者への補助的な役割を可能にします。

たとえば、直進性がよくない車でも電動式パワステの制御によって直進性を高めることもできるのです。このような機能は油圧式パワステでは実現できないことでした。
主流である電動式パワステは、その制御機能を活かした運転支援システム、さらには自動運転システムの発展、実用化への現実味を高めているのです。

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