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Sep 16, 2023

パワーステアリング: ダイナミクスと診断を理解する

Venticinque anni fa, quando il servosterzo fallì, il sistema era difficile da diagnosticare.

25 年前、パワーステアリングが故障したとき、システムを診断するのは簡単でした。 診断するのが最も困難な問題は、寒いときに一部の車両を悩ませる「つわり」でした。 今日では、速度感知ステアリング、電動パワーステアリング、およびコンピューター制御の導入により、パワーステアリングの診断の要求がさらに厳しくなりました。

従来のパワーステアリングシステムには 2 つのタイプがあります。 1 つ目のタイプは、ドラグリンクとシャーシに取り付けられた油圧シリンダーを使用します。 コントロールバルブはタイロッドエンドの代わりにドラッグリンクの端に取り付けられ、バルブアクチュエーターはテーパーシャフトによってピットマンアームに接続されています。

2 番目のタイプは、ステアリング ギアの一体部分である油圧シリンダーを使用し、ステアリング シャフトにある再循環ボール ナットに接続されています。 ロータリーコントロールバルブはステアリングシャフトの一部であるトーションバーに接続されています。 ラックアンドピニオンステアリングギアの油圧シリンダはラックギアの一部であり、コントロールバルブはトーションバーによってステアリングシャフトに接続されています。

各タイプのパワー ステアリング システムでは、ポンプが流体を制御バルブに送ります。 制御バルブは、油圧シリンダーとの間で加圧された流れを開き、ピットマン アームまたはステアリング シャフトからの入力に直接応答します。 制御バルブの作動は、アシストが最も必要な低速の車両速度に合わせた入力に基づいて行われます。 この構成により、高速走行時のステアリングの感度が向上します。

ポンプからシリンダーまでの流れを変えることは、1980年代に高速感度を低減する方法として始まりました。 この制御方式は電子可変オリフィス（EVO）と呼ばれます。 EVO バルブはパワー ステアリング ポンプの出口に取り付けられ、電子コントローラーを使用してソレノイド コイルに磁界の変化を生成します。 オリフィスバルブに取り付けられたバルブピンはソレノイドコイル内に伸びており、ソレノイドコイルが発生する磁界によってピンがコイル内に引き込まれます。 この引っ張り動作により、バルブを通る流れが調整されます。 バルブとコントローラはラックアンドピニオンおよび従来のシステムで使用できます。

電子コントローラーは、パルス幅変調 (PWM) 電圧をソレノイド コイルに送信することで、ソレノイド コイル内の磁場を変化させます。 コントローラは、コントローラに入力された車速とステアリングホイールの位置に基づいて操舵力を調整します。 車速入力は通常、エンジン制御モジュールから得られます。

ハンドル位置はハンドル速度センサー (HWSS) から取得されます。 HWSS は、ステアリング ホイールが回転する速度を測定し、コントローラーに可変アナログ電圧信号を生成します。 信号は高電圧から低電圧に変化し、ステアリングホイールを 180 度回転させると高電圧に戻ります。 車速とステアリングホイールの回転速度の組み合わせにより、コントローラーからソレノイドコイルへの PWM 信号が生成され、アシスト量が変化します。

駐車操作中、車速入力がない場合、オリフィス制御バルブには磁場がなく、ステアリング力を軽減するために高いポンプ流量を提供します。 高速道路の速度では、オリフィス制御バルブの磁界が増加して車速に比例して流量が減少し、より高い操舵力が得られ、ステアリングホイールへの入力感度が低下します。

コントローラーが車速入力と HWSS 入力の両方を受信すると、磁場を増加させて圧力と流量を減少させ、アシストを減らし、ステアリング力を増加させます。

HWSS には 4 つの分圧回路とセンサー ホイール用の「ワイパー」があります。 分圧器は、5 ボルトの基準電圧によって電力を供給されるフィルム上の抵抗材料で構成され、4 つの 90 度検知素子を作成します。 ワイパーには抵抗膜上にある接点があり、出力信号をコントローラーに供給します。 信号の範囲は 0.5 ～ 4.5 ボルト (±0.3 ボルト) です。

例: ステアリングホイールが 90 度回転すると、センサーは 0.2 ～ 4.8 ボルトを生成します。 次に、同じ方向にステアリングホイールを 90 度回転させると、センサーは 4.8 ～ 0.2 ボルトを生成します。 ステアリングホイールが 360 度回転すると、電圧は一定の上昇と下降を繰り返しながら、0.2 ボルトから 4.8 ボルト、4.8 ボルトから 0.2 ボルト、0.2 ボルトから 4.8 ボルト、4.8 ボルトから 0.2 ボルトと変化します。

EVO バルブのコイルが故障するとどうなりますか? パワー ステアリング ポンプは、油圧シリンダーに最大の圧力と容量を供給します。 車両のステアリングは、バルブが作動していたときよりも敏感になり、あらゆる運転条件下で維持されます。

バルブが閉位置で故障するとどうなりますか? アシストがほとんど、またはまったくないため、車両のステアリングにはより多くの労力が必要になります。

センサーが故障するとどうなりますか? 断続的な障害が発生する可能性があります。 コントローラに入力される車速が断続的に遮断されると、パワーアシストが増加します。 ステアリングホイールは小さな入力に敏感であるため、車両の走行中にこの状態を検出できます。 コントローラーは駐車モードになっており、ポンプは完全なステアリングアシストを提供します。

車両の走行中に HWSS が断続的に中断されると、最小限のパワーアシストが生成されます。 これは、車両がコーナーを曲がるときのステアリング力の急激な増加として検出されます。

一部の車両には、入力および出力の故障に関する診断トラブル コードが付いています。 一般的な OBDII 診断トラブル コードをリストします。

•C0472 – ステアリング ハンドル速度センサー信号 V 低

•C0473 – ステアリング ハンドル速度センサー信号 V 高

•C0495 – EVO トラッキングエラー

•C0498 – ステアリングアシスト制御アクチュエーター供給回路低下

•C0499 – ステアリングアシスト制御ソレノイド供給回路高

•C0503 – ステアリングアシスト制御ソレノイド復帰回路低

•C0504 – ステアリングアシスト制御ソレノイド復帰回路高

スキャン ツールは、問題を迅速に診断するのに役立ちます。 もう 1 つの貴重なツールは、パルス幅を測定し、診断およびコンポーネントのテスト情報を提供できるデジタル マルチメーターです。

最も重要な診断および修復ソリューションの一部は、サービス情報から得られる場合があります。 車両の状態と修理について説明した TSB が存在する場合があります。 修復を開始する前に、すべての診断オプションを活用してください。