Lenken neu gedacht

Von Carsten Paulun
Die Innenraumkonzepte von künftigen Fahrzeugplattformen werden maßgeblich von neuen Steer-by-Wire-Technologien bestimmt. Schaeffler treibt auch diese Motion Technology mit hoher Geschwindigkeit voran.
© Schaeffler

Schaeffler beschäftigt sich seit Jahrzehnten damit, Bewegung effizienter, sicherer und intuitiver zu steuern. Mit dem kontinuierlichen Ausbau der Fahrwerkskompetenz – von hochpräzisen mechanischen Komponenten über mechatronische Lenksysteme bis zu By-Wire-Aktuatoren – ist ein technologischer Baukasten entstanden, der den Weg in eine automatisierte Mobilität ebnet.

„Schaeffler hat in den vergangenen Jahren sein Portfolio kontinuierlich von Fahrwerkskomponenten hin zu Modulen und mechatronischen Systemen erweitert. Wir möchten Fahrzeugherstellern innovative und hochperformante Lösungen anbieten hinsichtlich Fahrdynamik, Komfort und Sicherheit. Steer-by-Wire spielt dabei eine wichtige Rolle.“

Clément Feltz, Leiter des Unternehmensbereichs Chassis Systems bei Schaeffler

Lenkbefehle werden bei Steer-by-Wire nicht mehr über mechanische Verbindungen übertragen, sondern über elektronische Signale. Mehrfache Redundanzen sorgen für höchste Ausfallsicherheit. Gleichzeitig eröffnet der Wegfall der Lenksäule völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten für den Fahrzeug­innenraum: Bedienelemente müssen nicht mehr an einen festen Punkt im Cockpit gebunden sein. Völlig neue Human Machine Interfaces (HMI) entstehen – mit Joysticks oder mit ganz neuen Formen von Eingabegeräten, immer optimiert auf Ergonomie und Bedienerfreundlichkeit.

1. Elektrische Lenkung

Neue Denkansätze

Schaeffler entwickelt bereits seit etlichen Jahren Komponenten für die elektromechanische Servolenkung und zuletzt auch Produkte und Lösungen für die nächste Evolution im Bereich der Lenkung: Steer-by-Wire. Die Chance: Lenkung neu denken, um Automobilherstellern wie auch Fahrern den größtmöglichen Nutzen dieser neuen Technologie zu bieten. Ein Wettbewerbsvorteil von Schaeffler ist der hohe Grad der Wertschöpfungstiefe: Das kombinierte Automotive-Produktportfolio aus dem Zusammenschluss mit Vitesco Technologies ermöglicht völlig neue Denkansätze und innovative Lösungen – auch im Bereich der Lenkung. „In Zeiten der Transformation bietet Schaeffler mit seinen By-Wire-Lösungen auf Komponenten- und Aktuator-Ebene in Europa entwickelte Innovationen, die über das enorme Potenzial verfügen, Steer-by-Wire zur Standardausstattung der Mobilität von morgen zu machen“, sagt Benjamin Severin, Leiter der Produktgruppe Steer-by-Wire.

2. Hand Wheel Actuator

Maximale Möglichkeiten

Im Zentrum der Steer-by-Wire-Architektur steht bei Schaeffler der Hand Wheel Actuator (HWA). Er ermöglicht es, das Lenkrad individuell einzustellen und – im By-Wire-Kontext besonders vorteilhaft – bei Bedarf platzsparend zu verstauen. So können Fahrzeughersteller völlig neue Innenraumkonzepte realisieren: Durch den HWA lässt sich das Lenkrad flexibel integrieren oder sogar gänzlich im Dashboard verstauen.

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Mithilfe des Hand Wheel Actuators (HWA) könnte das Lenkrad bei Bedarf platzsparend verstaut werden© Schaeffler

Schaeffler entwickelt den HWA seit 2020 und griff dabei auch auf sein umfassendes Lager-Know-how zurück. Wälzkörperbasierte Drehwinkelbegrenzer ermöglichen eine robuste Lösung, die sich für große Verstell- und Einschubwege eignet. Zusätzlich kommen wälzlagerbasierte Lösungen bei der mechanischen Drehwinkelbegrenzung zum Einsatz. Auch die Leichtbauexpertise des Unternehmens – etwa über die Blechumformung – trägt zu hoher Effizienz und Performance bei.

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Wälzkörperbasierter Drehwinkelbegrenzer© Schaeffler
Technologiekompetenz aus einer Hand

Ein wesentlicher Vorteil für Fahrzeughersteller: Schaeffler besitzt sämtliche relevante Kompetenzen und Technologien von simulativer Auslegung bis hin zur Fertigung für moderne Lenkungssysteme unter einem Dach. Dazu gehören:

  • Hochpräzise Lager
  • Mechanikkomponenten
  • Elektronische Komponenten (Elektromotoren, Sensoren, Steuergeräte, magnetorheologische Pulverbremse)
  • Software- und Funktionsentwicklung

Diese Gesamtheit ermöglicht schnelle Entwicklungszyklen, hohe Anpassbarkeit und Lösungen, die exakt auf die Anforderungen der Kunden zugeschnitten sind.

Lenken neu gedacht© Schaeffler
3. Force Feedback Actuator

Fühlbare Kontrolle in jeder Situation

Innerhalb des Hand Wheel Actuators übersetzt der Force Feedback Actuator (FFA) auf der einen Seite die Lenkvorgabe in ein elektrisches Signal und erzeugt auf der anderen das gewünschte Lenkgefühl. Unabhängig davon, ob die Eingabe über ein Lenkrad oder ein alternatives Human Machine Interface (HMI) wie den Joystick erfolgt. Als Teil des HWA definiert der FFA, wie sich die Lenkung anfühlt. Schaeffler kombiniert dabei einen direktangetriebenen Elektromotor mit einer magnetorheologischen Pulverbremse (MRP). „Eine moderne Technologie, die Widerstandskräfte sehr schnell, präzise und energieeffizient erzeugt“, sagt Benjamin Severin.

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Der Force Feedback Actuator erzeugt das gewünschte Fahrgefühl© Schaeffler

Die MRP-Bremse ermöglicht ein konfigurierbares Lenkgefühl für ein präzises und wiederholbares Handmoment. Der FFA besitzt durch nahezu verschleißfreie Komponenten eine hohe Lebensdauer und verfügt über eine sehr hohe Energieeffizienz bei gleichzeitiger Reduzierung der Einsatzmenge an seltenen Erden für Magneten. Der integrierte Elektro-Motor gehört ebenfalls zum Inhouse-Portfolio von Schaeffler. Der bürstenlose Gleichstrommotor ist auf eine reduzierte Drehmomentenwelligkeit optimiert. Je nach Kundenanforderung ergänzt Schaeffler seine Komponenten um innovative, kontaktlose Sensoren – egal ob für single- oder multi-turn-Anwendungen, die das Unternehmen an seinem Standort in Toulouse entwickelt.

„Mit dem FFA bietet Schaeffler ein zuverlässiges und redundantes Steer-by-Wire-Produkt, das sich durch Modularität auszeichnet“, erklärt Produktgruppen-Leiter Benjamin Severin. Es eignet sich für Pkw ebenso wie für leichte und schwere Nutzfahrzeuge. Die Kernkomponenten können millionenfach produziert und in unterschiedliche Baureihen integriert werden. Die fahrzeugspezifische Ausprägung entsteht softwareseitig. Für Fahrzeughersteller bedeutet das eine hohe Applikationsvielfalt bei minimaler Teilenummernvarianz. Zudem profitieren sie von einem breiten FFA-Konfigurationsspektrum: von bis zu 35 Newtonmeter variablen Lenkmoments, einem hochdynamischen Ansprechverhalten und einer adaptiven Sicherheitsarchitektur für höchste Anforderungen. Speziell für Nutzfahrzeuge arbeitet Schaeffler seit geraumer Zeit an Lösungen, um den FFA in einer neuen Weise in die Fahrerkabine einzubinden.

4. Joystick

Mehr als ein Gimmick

Hockenheimring, spätherbstlicher Morgen. Kein wuchtiges Lenkrad, keine störende Lenksäule – stattdessen nur zwei Joysticks in einem Sportwagen, der präzise jeder kleinsten Bewegung folgt (Sehen Sie dazu auch ein Video). Was wie ein Experiment wirkt, zeigt bereits heute, wie eine neue Form der Mobilität der Zukunft aussehen kann. Der Joystick-Prototyp auf dem Hockenheimring ist kein Serienprodukt, sondern ein Beleg dafür, wie viel Gestaltungsspielraum entsteht, wenn die mechanische Lenksäule verschwindet. Bedienelemente können minimalistisch, verschiebbar oder vollständig neu gedacht sein. Der Joystick demonstriert diese Möglichkeiten in Reinform: präzise Steuerung, geringe Baugröße, neue Kinematik.

Schaeffler nutzt den Joystick-Demonstrator als Entwicklungsplattform, um unterschiedliche Bedienkonzepte zu erproben – stets basierend auf derselben sicheren und modularen Steer-by-Wire-Architektur.

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Die neue Form der Lenkung? Zwei Joysticks, die schon in einem Sportwagen testweise zum Einsatz kamen© Schaeffler
Fazit: Der Weg nach vorn

Ob klassisches Lenkrad oder Joystick – die Zukunft der Lenkung wird softwaredefiniert, flexibel und frei gestaltbar sein. HWA und FFA bilden dafür den technischen Kern. Der Joystick am Hockenheimring war ein erster Ausblick auf diese Freiheit. Die dahinterliegende Technologie zeigt: Schaeffler geht den Weg in eine neue Lenk-Ära konsequent, modular und mit einem klaren Ziel – Bewegung intelligenter und automatisierter zu machen.