Die Zukunft: Steer-by-wire

Aktuelle Trends: Bereich Lenkungen

Die Zukunft: Steer-by-wire

26. März 2024 agvs-upsa.ch – Die Lenkungen haben in den vergangenen Jahrzehnten nur wenige sichtbare Innovationen erfahren. Ins Auge stechen vor allem der Wechsel von hydraulischen Lenkhilfesystemen zu elektromechanischen Pendants, Überlagerungslenkungen und der Einzug von Allradlenkungen. Künftig entfällt die Lenksäule. Dadurch entstehen für die Entwicklerinnen und Entwickler neue Freiheitsgrade, insbesondere für autonom fahrende Fahrzeuge. Andreas Senger


Die Lenkung künftiger Fahrzeuge als Steer-­by­-wire-­Lösung wird mehr Vernetzung mit anderen Fahrwerksregel­ und den Fahrerassistenzsystemen erlauben. Foto: ZF

Als sicherheitsrelevantes Teil ist die Lenkung vom Gesetzgeber geregelt und Innovationen und neue Entwicklungen bedürfen zuerst regulatorischer Anpassungen. Bisher verlangte die ECE-R-79-Norm, dass eine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe vorhanden ist, um bei Ausfall von elektronischen und elektrischen Systemen einen Lenkeingriff zu gewährleisten. Die serienmäßige Einführung von Allradlenkungen war deshalb vor rund 35 Jahren rein mechanischer Natur. Eine Zusatzlenkwelle von der Vorder- zur Hinterachse erlaubte 1987 im Honda Prelude bei geringen Lenkeinschlägen an der Vorderachse ein gleichsinniges Mitlenken der Hinterachsräder, um bei Spurwechseln stabilisierend zu wirken und Lastwechselreaktionen zu verringern. Bei größeren Lenkeinschlägen zum Manövrieren lenkten die Hinterräder gegensinnig zur Vorderachse ein, um den Radstand virtuell kürzer werden zu lassen und das Fahrzeug einfacher zu parkieren. Mitsubishi wie Mazda bauten in der Folge ein ähnliches System. Die mechanischen Systeme sind längst durch elektromotorisch aktuierte Hinterachslenkungen ersetzt. Während erste Applikationen noch Winkel von ±3° erlaubten, sind es heute rund ±10° oder mehr.

Auch der Wegfall der hydraulischen Lenkhilfeunterstützung begünstigte es, die Unterstützungskraft nicht nur geschwindigkeitsabhängig, sondern von viel mehr Parametern einsetzen zu können. Wer sich zurückerinnert weiß, dass erste elektromechanische Lenkhilfen ein synthetisches Rückmeldegefühl aufwiesen. Ein Feedback der Vorderräder war kaum möglich. Die als gefühllos gebrandmarkten Lenkhilfeunterstützungen wurden aber kontinuierlich verbessert und erreichen heute einen Stand, der nicht nur ein direktes Lenkgefühl und -haptik vermitteln, es können auch variable Rückstellkräfte einprogrammiert und die Anlage dem Charakter des Fahrzeugmodells individuell angepasst werden.

Die Weiterentwicklung bei Lenkungen mündete danach in den Überlagerungslenkungen. Mittels Winkel- oder Planetengetriebe konnte elektromotorisch ein Zusatzlenkwinkel in der Lenksäule generiert oder die Lenkung durch Wegnehmen von Lenkwinkel indirekter ausgelegt werden. Diese Systeme waren aber sehr aufwendig und Kundinnen und Kunden mussten sich zuerst daran gewöhnen, bei niedrigen Geschwindigkeiten mit einer halben Lenkradumdrehung die Räder zum maximalen Lenkeinschlag zu bringen. Der Vorteil: Beim Manövrieren reichten geringe Lenkradwinkel. Bei hohen Geschwindigkeiten sorgte ein hektisches Lenkmanöver für nur geringere Radeinschlagswinkel. Diese Idee setzte sich aber nicht durch und in den Entwicklungsabteilungen wurde die Idee der Überlagerungslenkung nicht hartnäckig weiterverfolgt, weil der nächste Schritt, das Steer-by-wire, in Angriff genommen wurde. Seit einigen Jahren wurde bei Zulieferern und auch Automobilherstellern an der Entkoppelung von Lenkrad und Lenkgetriebe getüftelt und die Systeme unterdessen zur Serienreife weiterentwickelt.

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