Steer-by-Wire

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Unter Steer-by-wire versteht man ein System in der Kraftfahrzeugtechnik, bei dem ein Lenkbefehl von einem Sensor (insbesondere dem Lenkrad) über ein Steuergerät ausschließlich elektrisch zum elektromechanischen Aktor, der den Lenkbefehl ausführt, weitergeleitet wird. Es besteht bei einem solchen System keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und gelenkten Rädern.

Vorteile von Steer-by-Wire:

  • Mechanische Komponenten werden durch elektrische Komponenten ersetzt. Dadurch ergeben sich Vorteile beim Bauraum, Montage, den Rechts- und Linkslenkervarianten und beim Crash-Verhalten.
  • Der Lenkausschlag kann den fahrdynamischen Gegebenheiten angepasst werden. So kann die Funktion des ESP um einen Lenkwinkelausschlag erweitert werden.
  • Wie bei Überlagerungslenkungen ist es möglich, bestimmte Störungen zu unterdrücken, z. B. Ripple-Unterdrückung, Entfall der Gierwinkelabschwächung beim ABS, Dämpfung von Seitenwindversatz.
  • Die Rückmeldekräfte an den Fahrzeugführer können wahlfrei eingestellt werden.
  • Im Vergleich zur Servolenkung herkömmlicher Art kann der Hilfsenergieverbrauch reduziert werden.
  • Variation des Lenkverhaltens in Abhängigkeit von der Fahrsituation, z. B. untersteuernd, übersteuernd oder neutral
  • Steer-by-wire ist eine Vorstufe für automatisches Fahren.

Bei Ausfall des Systems hängt es vom Aufbau des Systems ab, ob das Fahrzeug noch lenkbar ist. Klassische Systeme, bei denen die Lenkhilfe durch einen Stellmotor ersetzt wird und die Radwinkel über ein Lenktrapez stellen, sind weniger geeignet, um bei Ausfall die Lenkfähigkeit sicherzustellen.

Neuere Konzepte bevorzugen daher einzelne Stellmotoren je Rad. Im Fehlerfall wird voraussichtlich nur ein Motor ausfallen, konstruktiv lässt sich das Rad dann in eine Geradeaus-Stellung (fail-safe) bringen. Das Fahrzeug kann dann durch das zweite Rad gelenkt werden, wobei ESP und der Motorsteuerung über die Verteilung der Brems- und Antriebsmomente ebenfalls Lenkmomente zur Unterstützung des Fahrers erzeugen können.

Die aktuelle Entwicklung im Kraftfahrzeugbau tendiert dazu, alle Fahrzeugführerbefehle nur noch elektrisch weiterzuleiten. Systeme wie das Brake-by-Wire, Shift-by-wire und Steer-by-wire sind zurzeit Gegenstand ausgiebiger Untersuchungen. Mit einer Zulassung von Steer-by-wire ist in Deutschland und anderen Ländern erst dann zu rechnen, wenn die Hersteller nachgewiesen haben, dass es mindestens genauso ausfallsicher ist wie eine konventionelle Lenkung. Die Erfüllung dieser Forderung bei einer wirtschaftlichen Produktion ist die Herausforderung bei der Entwicklung und der Hauptgrund, warum Steer-by-wire nur in Einzelfällen die Großserienreife erreicht hat.[1]

Dagegen ist in der Luftfahrt das Fly-by-wire lange Realität, allerdings mit einer weit höheren Redundanz des Lenksystems, als dies bei Fahrzeuganwendungen angestrebt und üblich ist.

Im Sonderfahrzeugbau ist Steer-by-Wire seit rund 40 Jahren bekannt. Die ersten Systeme wurden in den 1970er Jahren für Schwerlastfahrzeuge entwickelt. Als elektronisches Lenkrad wird hier ein sogenannter Lenkkraft-Simulator eingesetzt, welcher zum einen den Lenkeinschlag des Lenkrads erfasst, zum anderen mittels einer integrierten elektrisch betätigten Bremse eine variable Lenkkraft sowie einen mechanischen Endanschlag simuliert. Die Lenkbewegung wird elektronisch-hydraulisch über Proportionalventile erzeugt, welche von einem elektronischen Steuergerät angesteuert werden. Die Lenkwinkel der Räder werden über Ist-Wert-Geber zurückgelesen, wodurch ein geschlossener Regelkreis entsteht. Heute sind Steer-by-Wire Lenksysteme Standard in allen Applikationen, in denen entweder mehrere Achsen in einer bestimmten Geometrie zueinander gelenkt werden müssen oder aber die erforderlichen Lenkkräfte für konventionelle Fremdkraft unterstützte Lenkungen zu hoch sind. Ein weiterer Vorteil der Steer-by-Wire-Technik liegt in der Möglichkeit, Spurführungs- oder Navigationssysteme zu integrieren. Steer-by-Wire-Systeme sind weit verbreitet in Schwerlast-Fahrzeugen, Flugzeugschleppern, Straddle-Carriern, Reachstackern oder auch Kommissionierstaplern.

Eine Sonderform des Steer-by-Wire stellt die sogenannte Hilfslenkanlage (engl. ASE = auxiliary steering equipment) dar. Hierbei wird die Hinterachse eines Nutzfahrzeugs entsprechend dem von der Hauptlenkanlage (Vorderachse) vorgegebenen Lenkwinkel nachgeführt. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs wird also konventionell über eine fremdkraftunterstützte, mechanisch durchgetriebene Lenkanlage vorgegeben, Hinterachsen werden im Sinne eines mechanisch entkoppelten, elektronisch geregelten Systems nachgeführt. Der Lenkwinkel der Vorderachse wird mittels eines Sensors erfasst. Aus dem Lenkwinkel, der Achsgeometrie und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird in einem elektronischen Steuergerät ein Sollwert gebildet, nach welchem die Hinterachse meist über einen elektronisch-hydraulischen Regelkreis gelenkt wird. Typische Anwendungen sind dreiachsige Busse, Verteiler-LKW oder Mobilkrane. Durch die Lenkung der Hinterachsen, vielfach Nachlauf- oder Vorlaufachsen, wird der Reifenverschleiß reduziert und die Wendigkeit des Fahrzeugs verbessert. Die ersten Hilfslenksysteme wurden bereits Anfang der 80er vorgestellt.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Nissan bringt Steer-by-Wire in Serie. Artikel auf heise.de vom 17. Oktober 2012

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]