結論｜パワステは、ハンドルへ必要な力を追加する装置

ハンドルを回すと、車の中では何が起きているのか

ハンドルは、前輪の向きを直接手で動かしているわけではない。

多くの乗用車では、ハンドルの回転を左右方向の動きへ変えるラック＆ピニオンという機構が使われている。

パワーステアリングは、この流れの途中へ補助力を加える。

ハンドルをどちらへ、どれくらいの力で回しているかを読み取り、必要な分だけ操作を助ける。

パワステがないと、なぜハンドルは重くなるのか

車が停止しているとき、タイヤの接地面は路面へ強く押し付けられている。

その状態でタイヤの向きを変えるには、接地面をねじるように動かし、路面との抵抗を乗り越えなければならない。

特に、次の条件では必要な操舵力が大きくなりやすい。

• 車体が重い
• タイヤが太い
• 前輪へかかる荷重が大きい
• 車速が低い、または停止している
• タイヤの空気圧が低い

走り始めるとタイヤが転がるため、停止中より向きを変えやすくなる。

昔のパワステがない車では、細いタイヤや軽い車体、ステアリングギア比などを含めて、人の力でも操作できるように設計されていた。

現代の車でハンドルが軽いのは、抵抗がなくなったからではない。パワーステアリングが、その抵抗に打ち勝つ力を加えているからだ。

油圧パワステと電動パワステの違い

パワーステアリングは、補助力を作る方法によって主に油圧式と電動式に分けられる。

※表は左右にスクロールして確認できます。

なお、油圧と電動の中間には、電動モーターで油圧ポンプを回す電動油圧式も存在する。

「油圧か電動か」の二択だけではなく、必要な操舵力、車体サイズ、燃費、搭載性、制御性能に応じて複数の方式が使い分けられてきた。

油圧パワーステアリングの仕組み

一般的な油圧パワーステアリングでは、エンジンの力で油圧ポンプを回す。

ポンプによって圧力を与えられたオイルが、ドライバーの操舵方向に応じてステアリング機構を押し、ハンドル操作を助ける。

• エンジンが油圧ポンプを回す
• ポンプがパワステオイルへ圧力をかける
• バルブが操舵方向に合わせて油圧を振り分ける
• 油圧の力がラックの動きを補助する

油圧式は、大きな補助力を作りやすく、連続的な反力を作りやすい。

一方で、ポンプを駆動するためのエネルギーが必要となり、オイル、ホース、シール類などの部品も増える。

オイル漏れやポンプの劣化が起きると、異音や操舵力の増加につながる場合がある。

電動パワーステアリングの仕組み

電動パワーステアリングは、一般にEPSと呼ばれる。

ドライバーがハンドルへ加えた力をトルクセンサーで検知し、ECUが車速や操舵量などから必要な補助力を計算する。

その指示に基づき、電動モーターがステアリングシャフト、ピニオン、またはラックへ力を加える。

• センサーがハンドルの方向と操作力を検知する
• ECUが必要な補助量を計算する
• モーターが操舵機構へ補助力を加える
• 車速や走行状態に応じて補助量を変える

駐車時は軽く、高速走行時は過敏にならないよう補助量を抑えるなど、状況に応じた制御が可能だ。

さらに現在のEPSは、ハンドルを軽くするだけではない。

車線維持支援、駐車支援、横滑り防止制御、ハンドルの戻りや直進状態の補正などにも利用される。

パワステは、ハンドルの軽さだけでなく操舵感も作る

パワーステアリングの補助が強ければ、ハンドルは軽くなる。

しかし、軽ければ軽いほど運転しやすいとは限らない。

ハンドルには、タイヤの向き、路面の凹凸、横方向の力、前輪のグリップなど、車の状態を把握するための反力も伝わる。

補助力を強くしすぎたり、摩擦や反力を過度に打ち消したりすると、操作は楽でも前輪の状態が分かりにくくなることがある。

反対に、補助を弱くすれば情報は濃く感じやすいが、低速では操作が重く、長時間の運転で疲れやすくなる。

操舵感とは、重さそのものではない。必要な反力が、必要なタイミングで自然に返ってくるかどうかである。

昔の油圧パワステ車が好まれることがあるのも、単に重いからではない。機械的・油圧的なつながりから、タイヤの状態を連続的に感じやすい車が存在したためだ。

一方、現在のEPSも制御技術が進み、車種ごとに反力、戻り、直進付近の安定感を細かく作り込めるようになっている。

パワステが壊れると、ハンドルはどうなるのか

パワーステアリングに異常が起きたとき、最も分かりやすい症状はハンドルが重くなることだ。

油圧式では、オイル漏れ、ポンプ、ベルト、ホースなどの不具合が考えられる。

電動式では、モーター、トルクセンサー、ECU、配線、バッテリー電圧などが関係する場合がある。

※症状は車種や方式によって異なります。