Steer by Wire: Die Steuerung der Zukunft
Wer sich an den 1980er-Serienhelden Michael Knight alias David Hasselhoff und seinen Kitt 2000 erinnert, dem kommen nicht nur die zahlreichen bunten Knöpfe und LED-Anzeigen in den Sinn, sondern auch das schmale Querformat-Steuer, das mit einem runden Lenkrad kaum etwas zu tun hat. Diese ungewöhnliche Steuerradform wird es bald in größerer Zahl geben.
Doch während Tesla bei seinem Model S nicht mehr als einen Designgag für das in Jahre gekommene Armaturenbrett präsentierte, sieht das bei einem Hersteller wie Toyota ganz anders aus. Der japanische Autobauer bringt das Lenkrad der Zukunft in zwei Jahren, wenn der Lexus RZ 450e auf Wunsch mit einer rein elektronischen Steuerung angeboten wird. Heißt: Es wird zwischen Lenkrad und Vorderachse keine feste Verbindung in Form eines Lenkgestänges mehr geben.
Die Idee ist alles andere als neu und bereits seit vielen Jahren in der Erprobung. Doch lange Zeit haperte es an der Technik, an der baulichen Umsetzung und nicht zuletzt an den juristischen Vorgaben. Nun sind die Voraussetzungen weitgehend gegeben und es fehlt nur noch an der technischen Feinabstimmung.
Elektrische Lenkungen gibt es schon länger, doch bisher wurde die statische Verbindung von Lenkrad und Vorderachse nur durch technische Hilfsmittel wie eine Servopumpe, eine variable Übersetzung oder einen Elektromotor unterstützt. Das sollte für Komfort, Fahrdynamik oder Fahrerassistenzfunktionen sorgen.
Die Zukunft sieht anders aus, denn die starre Lenkstange dürfte mittelfristig der Vergangenheit angehören, denn das spart Bauraum, Kosten und gibt gerade dem hochautomatisierten Fahren völlig neue Möglichkeiten. Immer wieder haben verschiedene Zulieferfirmen in der Vergangenheit Prototypen vorgestellt, die über kein gewöhnliches Lenkrad verfügten.
Eines der bekanntesten Modelle ist der Mercedes-Prototyp des SL Baureihe R129 aus dem Jahre 1998. Der silberne Nobelroadster wurde nicht über das bekannt üppig dimensionierte Lederlenkrad nach links und rechts gesteuert, sondern über zwei Joysticks. Mit diesen zwei Steuerhebeln in der Türtafel links und auf der Mittelkonsole konnten Fahrer nicht nur die Fahrtrichtung ändern, sondern gleich auch Gas und Bremse bedienen.
Die Steer-by-Wire-Technologie überträgt die Fahrerbefehle vollständig über elektronische Signale an das Lenksystem, so dass keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Vorderachse mehr erforderlich ist. Das ermöglicht Sicherheits- und Komfortfunktionen wie autonome Ausweichmanöver oder das Einparken auf engstem Raum.
Das Lenkrad kann deshalb nach Kitt-Manier nach oben offenbleiben, weil kein Umgreifen mehr nötig ist. Statt zweieinhalb Umdrehungen reichen künftig kurze Bewegungen in Händen und Unterarmen, dass die Vorderachse maximal einschlägt und der Wagen zackig um die Ecke fährt. Neben Toyota treibt gerade Nio die Entwicklungen voran – mit entsprechender Expertise von Zulieferern wie Bosch oder ZF.
ZF wird Elektroniklenkung in einem Nio verbauen
"Das neue Steer-by-Wire-Konzept von ZF ist eine marktführende und zukunftsweisende Technologie," sagt ZF-Vorstand Holger Klein, "wir freuen uns auf die enge Zusammenarbeit mit Nio, einem herausragenden Vertreter der chinesischen Automobilindustrie, der sich stark für innovative Technologien und Geschäftsmodelle einsetzt und ein Vorreiter bei der Globalisierung der chinesischen Automobilindustrie ist." ZF wird seine neue Elektroniklenkung in der neuen Fahrzeugplattform von Nio verbauen, die 2025 auf den Markt kommen soll.
Neben Nio will auch General Motors seine neuen Elektromodelle mit einer Steer-by-Wire-Lenkung ausstatten. Die neue Ultium-Plattform, auf der unter anderem Modelle wie der Lyriq oder der Celestiq unterwegs sind, ist bereits vorbereitet, um das Fahrerassistenzsystem Supercruise der nächsten Generation zu ermöglichen. Toyota wagt sich nun in Europa als einer der ersten an die Umsetzung: Das elektrische Mittelklasse-SUV Lexus RZ 450e wird die neue Elektrolenkung bekommen.
Jedoch nicht zum Marktstart in diesem Frühjahr, sondern erst Anfang 2025. Lange Zeit experimentierte Paravan, spezialisiert auf Umbauten von Behindertenfahrzeugen, an der rein elektronischen Lenktechnik. "Space Drive ist eine absolut zuverlässige Drive-by-Wire-Technologie. Sie ist straßenzugelassen und bietet einen unfassbaren Datenschatz aus über 1 Milliarde gefahrenen Kilometern on the Road. Darauf bauen wir die digitale Lenkung der Zukunft," sagt Hubert Hügle, CTO der Schaeffler Paravan Technologie GmbH & Co.KG. Mittlerweile wurden die Serienentwicklungen an Schaeffler verkauft und die Paravan-Tüftler, beheimatet auf der Schwäbischen Alb, konzentrieren sich allein wieder auf Umbauten für Personen mit Behinderung.
Ex-Kooperationspartner Continental arbeitet in seinem Projekt des Space Drive ebenso wie ZF daran, die Technik in Großserie zu bringen. "Wir haben bereits Großserienerfahrung bei Sicherheitssystemen," erklärt Manfred Meyer, Leiter aktive Sicherheit, Lenkung und Bremssysteme bei ZF.
Der Friedrichshafener Zulieferer verfügt über eine jahrelange Expertise beim Integrieren von Bremsen, der Hinterachslenkung, des Brake by Wire und eben auch der elektromechanischen Lenkung. Diese Prozesssicherheit ist das Zünglein an der Waage. Den Rest erledigen Simulationen und das berühmte Popometer der Testingenieure.
Auch beim Thema Redundanz hilft der Background des Zulieferers. Man erkenne Fehler im Grunde schon, bevor sie auftreten, sagt Manfred Meyer und führt weiter aus, dass man das System nicht sofort komplett offline schaltet, sobald sich eine Fehlfunktion ankündigt, sondern es verschiedene Stufen durchläuft. Zudem kommt die ZF-Lenkung mit zwei Elektromotoren aus. Die Mindestanzahl, wenn es um Redundanz beim Thema Sicherheit geht.