Wenn das Lenkrad verschwindet

Wie „Steer-by-Wire“ die Autos von morgen verändert.

Die nicht mehr allzu ferne Vision vom vollautonomen Fahren klingt vielversprechend: Man steigt ins Auto, startet – und das Fahrzeug macht sich selbstständig auf den Weg zur Arbeit. Selbst der allmorgendliche Stau auf der A40 könnte dann der Geschichte angehören, denn je autonomer die Verkehrsflüsse werden, desto steuerbarer und kontrollierter werden sie. Weniger Staus wären die Folge. Auch ließe sich die Zeit während der Fahrt sinnvoll nutzen: Zeitung lesen, E-Mails checken oder vielleicht sogar das Frühstück nachholen in einer Umgebung, die mehr an eine Lounge statt an einen klassischen Fünfsitzer erinnert.

Ein Baustein zur Verwirklichung dieser Vision sind sogenannte „Steer-by-Wire“-Systeme. Dabei handelt es sich um Lenkungen, die ohne durchgehende mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern auskommen. Der Lenkbefehl wird wie in Flugzeugen rein elektrisch übertragen. Wenn zukünftig auf längeren Strecken tatsächlich der Autopilot das Steuern übernimmt, ermöglicht „Steer-by-Wire“ aufgrund der fehlenden mechanischen Zwischenebene ein Versenken bzw. Herausfahren des Lenkrades ins Cockpit. So kann der Fahrer den Raum vor sich bald wirklich für ganz andere Dinge nutzen. Für dieses Szenario haben die Entwickler von thyssenkrupp auch bereits eine versenkbare Lenksäule entwickelt.

„Steer-by-Wire“ Systeme sind die Weiterentwicklung von heutigen elektrisch unterstützen Lenksystemen. Elektrisch deshalb, weil ein kleiner Elektromotor die Lenkbewegung des Fahrers unterstützt. Das hat viele Vorteile: Zum einen sind diese Lenkungen energieeffizienter als ihre Vorgänger, hydraulisch unterstützte Lenkungen. Denn der Elektromotor schaltet sich nur dann ein, wenn der Fahrer tatsächlich eine Lenkunterstützung braucht. Bei herkömmlichen hydraulischen Lenkungen hingegen muss der Öldruck permanent aufrechterhalten werden. Elektrische Lenkungen verbrauchen deshalb bis zu einem halben Liter Treibstoff auf hundert Kilometer weniger. Pluspunkt Nummer zwei: die Fahrsicherheit. Nur mit elektrischen Lenksystemen können Assistenzfunktionen, wie Einparkhilfe, Spurwechsel- bzw. Spurhalteassistent und Abstandswarner realisiert werden.

„Steer-by Wire“ – also das Lenken per Datenkabel – wird vor allem die Fahrzeugarchitektur verändern. Autobauer erhalten durch den Wegfall der mechanischen Komponenten mehr Flexibilität bei der Bauraumgestaltung. Theoretisch kann jetzt von überall im Auto aus gelenkt werden. Auch unterschiedliche Links- und Rechtslenkervarianten spielen bei der Fahrzeugentwicklung und -montage keine Rolle mehr. Ein weiterer positiver Effekt: Ohne direkte mechanische Verbindung zur Straße ist der Fahrzeuginnenraum akustisch vollständig „abgedichtet“. Vibrationen und Geräusche werden nicht mehr direkt ins Cockpit übertragen. Aufwendige Schallschutzmaßnahmen sind nicht mehr notwendig.

Auf der anderen Seite kommt dem Fahrer durch den fehlenden direkten Straßenkontakt das Lenkgefühl ein Stückweit abhanden. Darin liegt eine der größten Herausforderung für die Fahrwerksingenieure von thyssenkrupp. Sie müssen durch das perfekte Zusammenspiel von Soft- und Hardware ein vollständig authentisches Lenkgefühl designen. Ganz wichtig dabei: der sogenannte Feedback-Aktuator. Er gibt die Rückwirkungen der Straße auf das Lenkrad und somit zum Fahrer weiter. Das ist sicherheitsrelevant, denn das Lenken muss sich – anders als bei Simulationen auf der Spielkonsole – jederzeit absolut echt anfühlen. Sonst verliert der Fahrer das richtige Gefühl für die unterschiedlichen Fahrsituationen.

Überhaupt hat das Thema Sicherheit oberste Priorität bei der Entwicklung von „Steer-by-Wire“ Systemen. Denn das Auto muss auch dann noch sicher zu manövrieren sein, wenn der elektrische Datentransfer unterbrochen wird oder ein Teilsystem ausfällt. Ein Sicherheitsnetz mit doppeltem und dreifachem Boden muss für diesen Fall gespannt werden.

Die Lenkungsspezialisten von thyssenkrupp arbeiten deshalb an Zweitsystemen innerhalb der Lenkung, wie zum Beispiel der Integration eines zweiten Lenkmotors. Beim Ausfall eines Motors kann der andere die Lenkfunktion weiterhin sicherstellen. Darüber hinaus entwickeln sie auch Fallback-Lösungen außerhalb der Lenkung. So können zum Beispiel der Antrieb eines E-Fahrzeugs und auch die Bremsen genutzt werden, um die Vorderräder kontrolliert anzusteuern. Indem die Räder unterschiedlich stark angetrieben oder gebremst werden, übernehmen sie im Bedarfsfall die Lenkfunktion und das Fahrzeug bleibt weiterhin sicher steuerbar.

Auf Versuchsträgern hat thyssenkrupp „Steer-by-Wire“ Systeme bereits getestet. Zusammen mit den Kunden arbeiten die Lenkungsexperten nun daran, diese Technologie zur Serienreife zu entwickeln. Bis es so weit ist, lässt sich die Gegenwart (noch) mit Lenkrad erfahren.