Steer-by-Wire

Steer-by-Wire (übersetzt „Lenken via Kabel“) ist ein spezielles Lenksystem in der Fahrzeugtechnik, bei dem keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und den gelenkten Rädern besteht. Die Verbindungen der Systemkomponenten werden bei Steer-by-Wire-Lenksystemen ausschließlich elektrisch ausgeführt. Die klassische (mechanische) Lenksäule entfällt komplett.

Synonym(e): Steuern per Kabel, steer by wire systems, Lenksysteme, Hilfslenkanlage

Funktionsweise

MOBIL ELEKTRONIK EHLA® Elektrohydraulische Hilfslenksysteme in Agrarfahrzeugen

Erkennen den gewünschten Lenkbefehl und geben diesen über ein elektrisches Steuergerät an den elektrohydraulischen Aktuator weiter. Dieser transformiert die elektrischen Signale in eine Bewegung. Dabei erfassen die Sensoren die aktuelle Lenkradstellung sowie die aktuelle Stellung der gelenkten Räder. Das Steuergerät verarbeitet hierbei die Signale der Sensorik und koordiniert die Erzeugung der Stellsignale für den Lenkaktuator. Dieser Lenkaktuator transformiert die elektrischen Signale dann in eine entsprechende Bewegung der Räder. Die klassische Lenksäule entfällt dabei komplett. Lenkrad oder Joystick sind nicht zwingend notwendig.

Durch über Funk gesendet Signale kann das Fahrzeug auch ferngesteuert gelenkt werden, z. B. um gefährliche Gebiete zu befahren.

Komponenten

Komponenten Steer-by-Wire: Winkelgeber und Sicherheitslenksollwertgeber Steer-by-Wire von ME Mobil Elektronik GmbH

Das Steer-by-Wire-System besteht aus

• einem elektronisch mechanischen Lenkaktuator für die Lenkung der gelenkten Räder
• einem redundanten Winkelgeber
• Sensoren zur Erfassung der aktuellen Lenkradstellung
• Sensoren zur Erfassung der aktuellen Stellung der gelenkten Räder
• ein elektronisches Steuergerät zur Verarbeitung der Sensorik und der Erzeugung der Stellsignale für den Lenkaktuator
  

Vorteile

Douglas Equipment Flugzeugschlepper mit Steer-by-Wire von ME Mobil Elektronik GmbH

• Die Steer-by-Wire-Steuerung lässt sich an unterschiedliche Bedienerfahrungen anpassen, wodurch jeder Fahrer mit höchster Effektivität arbeiten kann.
• Die Technologie kann die Fahrzeugarchitektur erheblich verändern. Denn wenn Lenkrad und Lenksäule wegfallen, entsteht bedeutsam mehr Platz im Fahrercockpit. Dadurch erhöht sich die Flexibilität des Designs, der Bediener erhält ein größeres Sichtfeld, eine bessere Ergonomie und höhere Präzision. Das lässt außerdem vollkommen neue Ansätze für das Interieur zu.
• Der elektrisch übermittelte Lenkbefehl wird viel schneller und direkter umgesetzt als beim herkömmlichen, mechanischen/hydraulischen System.
• Die Lenkung ohne mechanische Verbindung eröffnet ganze neue Möglichkeiten für Assistenzsysteme, wie bspw. Kameraunterstützung und auch ein weiterer Schritt hin zum autonomen Fahren.
• Die Elektronik kann zu schnelle und zu weite Lenkbewegungen in reibungslose, produktivere Ergebnisse umwandeln.
• Weniger Vibrationen und Geräusche im Cockpit.
• Der Hilfsenergieverbrauch wird reduziert.
• Das Lenkrad ist durch den Wegfall der Lenksäule variabel platzierbar.
• Dämpfung von Seitenwindversetz, da das System die Spur hält und selbst nachregelt.
• Insgesamt mehr Sicherheit bei Unfällen.

Funktionale Sicherheit

Bei der Betrachtung von Ausfällen von konventionellen Lenkungen und Steer-by-Wire Systemen spielt die Komplexität eine Schlüsselrolle. Ein Ausfall einer konventionellen Lenkung ist selbst mit den aktuell verfügbaren Assistenzsystemen beherrschbar, weil die Rückfallebene mechanisch ausgeführt ist. Die Absicherung der Lenkfähigkeit ist vergleichsweise überschaubar. Bei einem reinen Steer-By-Wire-System ohne mechanische Rückfallebene ist es erforderlich, die Lenkfähigkeit auf anderen Wegen sicherzustellen. Dazu sind redundante Systemkonzepte mit nachgewiesener Unabhängigkeit der Teilsysteme und Komponenten auf dem richtigen Weg. Es laufen daher stetig zwei bis drei voneinander unabhängige Steuerkreise parallel zueinander und überwachen sich gegenseitig.

Rechtliche Betrachtung

EHLA® Multi Elektrohydraulisches Hilfslenksystem von MOBIL ELEKTRONIK in TATRA LKW - 8x8 Chassis / mit verschiedenen Lenkprogrammen

Die Regelung Nr. 79 (ECE R79) ist zuständig für die Genehmigung von Fahrzeugen hinsichtlich der Lenkanlage. Früher wurde für Hauptlenkanlagen eine formschlüssige mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und den gelenkten Rädern gefordert. Inzwischen ist Steer-by-Wire nach ECE R79 auch in Europa zulassungsfähig. Eine Forderung nach einer mechanischen Rückfallebene liegt nicht vor.

Auf Seite 4 der ECE Regulation Nr. 79 heißt es:

„Der technische Fortschritt, der Wunsch nach Verbesserung der Insassensicherheit durch Verzicht auf die mechanische Lenksäule und die Vorteile, die sich bei der Produktion ergeben, wenn die Betätigungseinrichtung für die Lenkanlage bei Fahrzeugen mit Linkslenkung bzw. Rechtslenkung leichter auf der anderen Seite angebracht werden kann, haben zu einer Überprüfung des herkömmlichen Verfahrens geführt, und die Regelung wird jetzt geändert, damit die neuen Technologien berücksichtigt werden können. So wird es jetzt möglich, Lenkanlagen ohne formschlüssige mechanische Verbindung zwischen der Betätigungseinrichtung und den Laufrädern zu konstruieren.“

(Amtsblatt der Europäischen Union - UN-ECE Regelung Nr. 79)

Anwendungsbereiche

• Innerbetriebliche Fahrzeuge (Flurföderzeuge, Flugzeugschlepper, Hafenfahrzeuge)
• Baumaschinen
• Agrarfahrzeuge (siehe auch Hersteller Agrarfahrzeuge)
• Spezialtransporter (Brammentransporter, Schwerlasttransporter)
• Fahrerlose Fahrzeuge/AGV (Automated Guided Vehicle)

Hersteller & Anbieter

ME MOBIL ELEKTRONIK

Mobil Elektronik ist Systemlieferant und kann seinen Kunden Komplettsysteme liefern, welche aus Elektronik-Hardware, Software, Hydraulik, Diagnosebildschirmen und Sensorik bestehen und das mit über 45 Jahren Erfahrung. Auf dem Spezialgebiet „Elektronische Lenksysteme“ (Steer-by-Wire) ist ME Weltmarktführer.

Schäffler Paravan

Paravan entwickelt Steer-by-Wire Systeme für das autonome und ferngesteuerte Fahren. Die Technologie kommt bei Paravan auch in Autos wie einem Ferrari, Nissan oder Infiniti zum Einsatz.

Danfoss

Danfoss ist ein Hersteller der Steer-by-Wire-Technologie für OEMs, um flexible Bedienerstationen und ein anderes Lenkgefühl mittels Feedback-Aktuator zu ermöglichen. Ebenso bietet Danfoss Technologien für die Allrad-Lenkung, Joystick-Lenkung, Quick Steering, Auto-Guide Lenkungssysteme sowie die Maschinensteuerung an.

Nexteer

ZF

ZF entwickelt für die elektrische Lenkung das Steuerungssystem "SteerCommand". Dieses Antriebssystem mit Steer-by-Wire-Technologie wird in der Marine bei Booten eingesetzt.

Abgrenzung zu Drive-by-Wire

Drive-by-Wire (Fahrantriebssteuerung) ist der Überbegriff für die elektronische Befehlsübertragung z. B. beim Fahren, also ohne jegliche mechanische Kraftübertragung. Der Fahrerbefehl, wie bspw. die Lenkrichtung wird dabei nur noch elektronisch weitergeleitet. Dabei umfasst Drive-by-Wire mindestens zwei oder mehr Systeme der X-by-Wire-Technik, wie z. B. Brake-by-Wire (Bremssteuerung) oder Steer-by-Wire (Lenkung).

Quellen

• Amtsblatt der Europäischen Union UN-ECE Regelung Nr. 79 - https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:42018X1947&from=DE