Steer-by-Wire: In die Zukunft gesteuert

Auf der Schwäbischen Alb redet man Klartext und kommt ohne Umschweife auf den Punkt. Das gilt nicht nur für verbale Äußerungen, sondern auch für symbolische. Auf dem Firmengelände von Arnold NextG steht ein Tornado. Nein, keine Skulptur, die einen Wirbelsturm symbolisiert, sondern ein echtes Kampfflugzeug. „Der Tornado erinnert uns ständig daran, dass man mutige Entscheidungen treffen muss, um etwas zu erreichen“, sagt CEO-Kevin Arnold.

Diese Worte spiegeln die Mentalität des Unternehmens wider, das sich die Perfektionierung von Steer-by-Wire auf die Fahnen geschrieben hat. Denn die Steuerung eines Autos ohne Lenksäule, nur mit Hilfe von Elektromotoren, die mit Strom betrieben werden, ist eine der Schlüsseltechnologien für das autonome Fahren und hilft, Energie zu sparen. Außerdem lassen sich mit dieser Art der Steuerung einige Zusatzfunktionen problemlos realisieren, die das Autofahren erleichtern. Etwa, dass beim Einparken nur noch eine halbe Lenkradumdrehung nötig ist, um die Räder maximal einzuschlagen.

Klingt alles ganz einfach. Schließlich ist das Steer-by-Wire-Prinzip längst bekannt. Zum Beispiel von Lenkungen für Computerspiele. Die waren auch die Referenz für die ersten Versuche für Automobile. Doch der Teufel steckt bekanntlich im Detail, und bis das vermeintlich einfach zu Realisierende wirklich ausgereift und perfekt ist, ist viel Arbeit beziehungsweise Abstimmungsarbeit nötig. Das weiß jeder Ingenieur, der einmal einem Auto den letzten Schliff verpasst hat. Was passiert, wenn man diesen Aufwand nicht betreibt, sondern einfach nur ein neues System in ein Fahrzeug packt, sieht man am Tesla Cybertruck.

Wir sind in Elon Musks Pritschenwagen unterwegs. Das Ergebnis ist ernüchternd, um nicht zu sagen erschreckend. So lange man mit einer Geschwindigkeit von weniger als 50 km/h fährt und nur wenig lenkt, ist noch alles halbwegs in Ordnung. Sobald man aber das beinahe rechteckige Lenkrad aus der Mittellage hin und her bewegt, passiert fast nichts, ehe dann die Steuerung ziemlich direkt anspricht. Ein harmonisches natürliches Lenkverhalten schaut ganz anders aus. Dazu kommt, dass die Lenkbefehle nur mit Verzögerung umgesetzt werden. „Wir haben Latenzzeiten von 20 bis 30 Millisekunden gemessen. Das variiert aber je nach Untergrund“, erklärt Kevin Arnold.

Selbst eine einfache Playstation-Steuerung gibt mehr Rückmeldung

Außerdem gibt die Tesla-Lenkung keinerlei Rückmeldung und fühlt sich entkoppelt und synthetisch an. Selbst eine einfache Playstation-Steuerung gibt mehr Rückmeldung. Ein einfacher Test offenbart das Cybertruck-Dilemma: Wir fahren mit den Vorderrädern parallel bis auf ein paar Millimeter an eine große Baggerschaufel heran und schlagen das Lenkrad ein. Die Reifen bewegen sich und stoßen schnell an das Metall des Baugeräts. Man spürt… nichts. Dann wird es richtig skurril: Obwohl sich die Reifen nicht mehr bewegen können, kann man weiter am Volant kurbeln. Es gibt keinerlei haptische Indikation, dass der Gummi auf einen Gegenstand beziehungsweise Widerstand stößt.

Eine Zulassung dieser Lenkung in Europa dürfte derzeit schwierig werden. Nachdem der TÜV Rheinland die Lenkung des monströsen Elektro-Pritschenwagens unter die Lupe genommen hat, stellten die Techniker lapidar fest: „Da gemäß UN-R79, Anhang VI zur Überprüfung komplexer Lenksysteme, was auf die Telsa Steer-by-Wire zutrifft, ein Dokumentationspaket … vorliegen muss und dieses, nach dem heutigen Stand, seitens Tesla nicht vorliegt, muss auf ein alternatives Lenksystem zurückgegriffen werden.“ Zur Erklärung: In der Bestimmung UN-R79 sind die EU-Vorschriften für die Lenkanlage eines Automobils festgelegt. Und da fällt der Cybertruck durch. Allerdings wird der Tesla auch noch nicht in Europa angeboten, und das nicht nur aufgrund der Lenkung.

Wie ein besseres Steer-by-Wire-System aussieht, konnten wir in einem BMW M5 erfahren, der mit der Arnold NextG-Technik ausgestattet ist. Dass die Lenkung noch nicht ganz ausgereift ist, erkennt man an dem großen Steuergerät-Kasten im Kofferraum des Münchner-Sportlers. Das Ergebnis der Tests, an denen der ehemalige DTM-Champion Bruno Spengler beteiligt ist, ist eindeutig. Das Lenkgefühl ist deutlich natürlicher. So wie man es von den aktuellen elektromechanischen Systemen kennt. Der Fahrer spürt stets, in welche Richtung die Reifen stehen und wie es um die Traktion bestellt ist. So sind auch kontrollierte Drifts möglich.

Der Cybertruck kann schon aufgrund seines Konzepts in dieser Disziplin natürlich nicht mithalten. Auch die Nagelprobe an der Baggerschaufel absolviert der BMW mit Bravour. Sobald die Gummiwalzen Kontakt haben, spürt man das und das Lenkrad schnappt auch ein bisschen zurück. So wie man es von einem Auto mit hydraulischer oder elektromechanischer Lenkung gewohnt ist. Das Weiterkurbeln ist nicht möglich.

Das Geheimnis ist bereits patentiert

Wir schauen uns die Technik genauer an. Arnold NextG kann auf die Erfahrung der Mutterfirma Paravan zurückgreifen, die seit 20 Jahren Lenksysteme für Menschen mit körperlichen Einschränkungen entwickeln und in Fahrzeuge einbauen. Die Technik schreitet voran. In der modernsten Ausbaustufe sind keine Riemen mehr vorhanden, sondern zwei Motoren: einer unten am Lenkgetriebe und einer oben am Lenkrad.

„Die beiden Motoren sind auch Sensoren“, erklärt Kevin Arnold. Maßgebend ist die Winkeldifferenz zwischen den Rädern und der Lenkung. Je größer der Unterschied, desto stärker wird der Widerstand, den der Lenkradmotor ausübt. Untersteuert das Auto, tritt das Gegenteil ein und das Lenkrad wird quasi leicht. Unsere Vermutung, dass Ströme und Widerstände eine Rolle spielen, quittieren die Techniker mit einem freundlichen Lächeln und dem Hinweis, dass man noch nicht zu viel verraten wolle. Immerhin können wir den Verantwortlichen entlocken, dass die Technik, oder sollen wir besser sagen, das Geheimnis bereits patentiert ist. Man will die Kontrolle nur ungerne aus der Hand geben. Auch die Software schreibt die NextG-Truppe selbst.

Das von Arnold NextG entwickelte Steer-by-Wire-Konzept ist vierfach redundant. Das bedeutet, dass das System zwar Fehler meldet, aber immer noch einsatzfähig ist. Sollte die Technik wirklich einmal komplett versagen, funktioniert die Lenkung noch zwei Minuten, um das Auto auf den Standstreifen zum Halten zu bringen. Eine Vollbremsung mitten auf der Fahrbahnspur wird nicht durchgeführt. Schon beim Start überprüft das System den Zustand der Technik auf Fehler und meldet diese. Ein weiterer Vorteil: Das System ist plattformunabhängig und kann auch nachgerüstet werden. Steer-by-Wire ist nicht gleich Steer-by-Wire.