Image: Steer-by-wire-TechnologieBeim autonomen Fahren gibt es Alternativen zur herkömmlichen Lenksäule. | Henrik5000
NewsLenken im Auto von morgen

Steer-by-wire-Tech­no­logie

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Die nicht mehr allzu ferne Vision vom autonomen Fahren klingt vielverspre­chend: Man steigt ins Auto, startet und das Fahrzeug macht sich selbstständig auf den Weg. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung sind sogenannte „Steer-by-Wire“-Systeme als Alternative zur herkömmli­chen Lenksäule.

02. Juli 2019

Der Clou: Eine digitale Steuerungs­technik übernimmt sämtliche Fahrvorgänge ohne eine mechanische Verbindung. Stattdessen werden elektroni­sche Impulse in Nanosekun­den­schnelle über einen Aktuator an die Achsen übermittelt. Die Technik kann über die sogenannte „Steer-by-wire“-Funktion (übersetzt: „Lenken via Kabel“) nicht nur die Spur halten, sondern ebenso fahren und bremsen. So kann das System in Verbindung mit einer Kamera für eine verbesserte Spurstabi­lität sorgen und etwa unebenen Untergrund oder Seitenwind ausgleichen. Und dafür braucht es weder ein klassisches Lenkrad noch eine Lenkstange für die mechanische Übertragung auf die Räder. In der Luftfahrt wird dieses Prinzip als „Fly-by-Wire“ schon lange praktiziert. Der Überschall­flieger Concorde flog als erster mit dieser Technik an Bord. Diese elektroni­sche Entkopplung von Mensch und Maschine ist seit Jahren erklärtes Ziel der Automobil­in­dus­trie mit Hinblick auf autonom fahrende Autos.

Sicherheit ist das A und O

Schon heute werden Prototypen, Versuchs­fahr­zeuge und Showcars namhafter Automobil­her­steller und Wissenschafts­ein­rich­tungen mit der Technologie ausgestattet. Infiniti von Nissan stattete bereits 2012 als erster Hersteller optional sein Modell Q50 mit dem „Direct Adaptive Steering“ aus. Durch drei separate elektroni­sche Steuerge­räte soll das Steer-by-Wire System sicher und gegen Ausfälle oder Fehler geschützt sein. Allerdings kam es wegen der Lenkung bereits mehrere Jahre in Folge zu Rückrufak­tionen. Software­pro­bleme hätten das Einsetzen des Notfallsys­tems verzögern können, wenn die vollelek­tro­ni­sche Lenkung streikt. Das Fahrzeug wäre damit unlenkbar.

Dass es zu keinen schwerwie­genden Unfällen kam, liegt daran, dass die Variante von Infiniti weiterhin eine Lenksäule besitzt, die Steuer und Räder mechanisch verbindet. Im Normalfall ist sie durch eine Kupplung unterbro­chen, die bei einem Systemaus­fall blitzschnell schließt. Viele der Vorteile von Steer-by-wire gehen dadurch jedoch verloren, der Bauraum wird weiterhin besetzt.

Mehr Freiheiten für Innenraum­ge­stal­tung

Dabei kann die Technologie vor allem die Fahrzeug­ar­chi­tektur verändern. Denn mit dem Wegfall von Lenkrad und Lenksäule ergeben sich vollkommen neue Ansätze für das Interieur. 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. Für dieses Szenario haben die Entwickler von Mercedes-Benz bereits eine Lösung im aktuellen Experimental-Sicherheits-Fahrzeug 2019 präsentiert: Während des automati­sierten Fahrmodus befindet sich das Steuerrad grundsätz­lich in einer Parkposi­tion und dreht sich nicht mit. Zugleich wird es um zehn Zentimeter eingezogen. Zeitgleich sinkt auch die Pedalerie im Fußraum ab. Alternativ lässt sich das System mit einem Notebook, Smartphone, über eine App oder per Fernbedie­nung bedienen, während man im Fond sitzt oder neben dem Wagen steht. Der Verzicht auf eine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe wird nicht nur die Sicherheit bei Auffahrun­fällen erhöhen, weil es keine Lenksäule mehr gibt, sondern auch den Wechsel von Rechts- auf Linkslenker erheblich vereinfa­chen. Ein weiterer positiver Effekt: Ohne direkten mechanischen Kontakt zur Straße werden weniger Vibrationen und Geräusche ins Cockpit übertragen, womit sich auch Schallschutz­maß­nahmen reduzieren lassen.

Serienreife im Fokus

Fahren ohne Hände am Lenkrad – was für autonomes Fahren noch Zukunfts­musik ist, machen die behinder­ten­ge­rechten Umbauten von Paravan bereits möglich. Per „Space Drive II“ fahren schwerst­be­hin­derte Menschen, teils ohne Arme und Beine, selbständig ihr Auto per Joystick. Gaspedal, Bremsen und Lenkrad werden elektrisch betätigt und elektronisch gesteuert. Dazu ist das System redundant ausgelegt: Drei voneinander unabhängige Steuerkreise laufen stets parallel, überwachen sich dabei gegenseitig und gewährleisten so eine Ausfallsi­cher­heit. Das hat die Lösung auf der Straße im realen Verkehr bewiesen: Über eine Milliarde unfallfreie Kilometer wurden mit Space Drive bereits zurückge­legt. Für Schaeffler Paravan geht es jetzt darum, das Potenzial dieser Schlüssel­tech­no­logie in die automobile Großserie zu überführen. Mit dem „Mover“ verfügt der Zulieferer über eine ideale Entwicklungs­platt­form: Dank elektrischer Radnaben­an­triebe, einer 90-Grad-Lenkung und modularer Bauweise ist diese kompakte Plattform flexibel für verschie­dene Mobilitäts­lö­sungen wie Robotaxis oder autonome Transport­fahr­zeuge im urbanen Raum einsetzbar. Es wird also nicht mehr lange dauern, bis derartige Systeme auf unseren Straßen zu sehen sind. Inwieweit allerdings die Autofahrer einem System vertrauen werden, das keine direkte mechanische oder hydrauli­sche Verbindung mehr hat, bleibt abzuwarten.