Fahren ohne Lenkrad und
Pedal:
Drive by wire
April '97. Mercedes-Benz Ingenieure
arbeiten an einem elektronischen Lenk- und Bedienkonzept für die Personenwagen
der Zukunft, bei dem es weder Lenkrad noch Pedale gibt, statt dessen steuert
der Autofahrer den Wagen mit Hilfe sogenannter Side-Sticks in der Mittelkonsole
und in der Türinnenverkleidung.
Die Side-Sticks
sind mit einem leistungsfähigen Mikrocomputer verbunden, der aktiv
Lenkung, Bremse und Antrieb steuert. Dies geschieht mit Hilfe einer Rechnerlogik,
die binnen Sekundenbruchteilen aus aktuellen Daten über den jeweiligen
Fahrzustand Sollwerte für eine sichere Fahrweise berechnet. Auf Basis
dieser Sollwerte führt der Computer die Befehle des Autofahrers stets
so aus, daß der Wagen auch in kritischen Situationen sicher in der
Spur bleibt. Von der "Drive-by-Wire"-Technik, die sich gegenwärtig
noch im Forschungsstadium befindet, erwarten die Mercedes-lngenieure weitere
nennenswerte Fortschritte auf dem Gebiet der Fahrsicherheit. |
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| Lenksäule
- durch Kabel ersetzt |
| Die Ingenieure das Forschungsinstituts
Mercedes-Benz wollen zukünftig mechanische Verbindungselemente durch
elektronische und hydraulische Bauteile ersetzen. An die Stelle der Lenksäule
und ihrer Gelenke tritt beispielsweise ein einfaches Kabel, das mit einem
leistungsfähigen Fahrdynamikrechner verbunden ist. Von dort gelangen
die Richtungswünsche des Autofahrers an eine Hydraulik, die den Einschlagwinkel
der Vorderräder nach exakten Vorgaben des Computers verändert.
Weil alle Lenkbefehle ausschließlich per Kabel übertragen werden,
heißt dieses neuartige Konzept in der Fachsprache der Ingenieure
"Drive-by-Wire" - Autofahren per Kabel. Unter diesem Begriff verstehen
die Mercedes-lngenieure nicht nur eine neuartige computergesteuerte Lenkung,
sondern ein Komplettsystem, das auf elektronischem Wege auch aktiv in die
Motorsteuerung, das Automatikgetriebe, die Antriebsschlupfregelung und
die Bremse zukünftiger Personenwagen eingreift. Mit anderen Worten:
Als Koordinator führt der Fahrdynamikcomputer Regie über alle
Bewegungsvorgänge eines Automobils und fungiert somit als intelligenter
Assistent des Autofahrers, der in jeder Situation über die Sicherheit
des Wagens wacht. Im Vario Research Car, dem rollenden Forschungslabor
zur Erprobung der Automobiltechnik von Übermorgen, und in der neuen
fahrfähigen Coupe-Studie F 200 Imagination haben die Stuttgarter Fachleute
das "Drive-by-Wire"-Konzept verwirklicht und erproben dessen Einsatzchancen
durch Testfahrten in der Realität und im Fahrsimulator. Dabei wollen
die Mercedes-lngenieure zunächst grundsätzliche Antworten auf
Fragen zur Gestaltung und Ausführung dieses Systems finden und die
Erkenntnisse auf zukünftige Mercedes-Benz Modelle übertragen. |
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| Fahrdynamikrechner
- blitzschnelle Berechnung |
| Die Kommandos des Autofahrers
erkennt die Elektronik als Wunsch für einen bestimmten Fahrzustand
- Beschleunigen, Bremsen, Lenken, Rückwärtsfahren - und entscheidet
dann blitzschnell, auf welche Weise sie den Befehlen des Autofahrers am
besten und am sichersten nachkommen kann. Dies geschieht situationsabhängig,
denn der Computer nutzt die Informationen verschiedener Sensoren, die ihm
unter anderem Auskunft über Geschwindigkeit, Rad- und Motordrehzahlen,
Fahrbahnzustand und Karosseriebewegungen geben. Auf Basis dieser Daten
entscheidet der Rechner beispielsweise, wie weit die Räder bei Kurvenfahrt
eingeschlagen werden oder mit welcher Motordrehzahl auf nasser Fahrbahn
angefahren wird. Der Vorteil: Weil der Computer den technischen Zustand
des Autos und die aktuelle Fahrsituation genau kennt, kann der Autofahrer
die technische Leistungsfähigkeit seines Wagens voll ausnutzen, ohne
die fahrphysikalischen Grenzen zu überschreiten. Die Elektronik hält
den Wagen durch blitzschnelles Eingreifen in Lenkung, Bremse, Motor- oder
Getriebesteuerung sicher auf Kurs - auch wenn es brenzlig wird. Das wesentliche
Element dieses neuartigen Systems ist ein Referenzmodell, das sich zum
einen aus den technischen Grunddaten des Fahrzeugs und zum anderen aus
den aktuellen Sensorinformationen zusammensetzt. So errechnet der Computer
Sollwerte, die ständig modifiziert und an den jeweiligen Fahrzustand
angepaßt werden. Diese Sollwerte bestimmen das Fahrverhalten und
ermöglichen in kritischen Situationen das gezielte Eingreifen des
Computers in Lenkung oder Bremse. |
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| Funktionsweise
- alles im Griff mit Side-Stick |
Die Mercedes-Forschungswagen
Vario Research Car und F 200 Imagination zeigen, daß sich durch die
elektronische Steuerung auch im Innenraum zukünftiger Personenwagen
einiges ändern kann.
Das herkömmliche Lenkrad hat
ausgedient - an seine Stelle treten die sogenannten Side-Sticks. Das sind
ergonomisch geformte Hebel, die ihren Platz in der Mittelkonsole und in
der Türinnenverkleidung finden. Mit ihrer Hilfe hat der Autofahrer
alle Bewegungen seines Wagens im Griff: Er kurbelt nicht mehr am Lenkrad,
sondern bewegt lediglich den Side-Stick nach links oder rechts; er beschleunigt
oder verzögert das Auto nicht mehr per Pedal, sondern druckt dazu
den Stick nach vorne oder zieht ihn nach hinten. |
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| Side-Sticks
- eröffnen neue Dimensionen |
| Darüber hinaus bietet
der Einsatz von Side-Sticks noch eine Reihe zusätzlicher Sicherheits-
und Komfortvorteile, die das Team der Mercedes-Forschungsingenieure ebenfalls
bei den Tests im Fahrsimulator untersuchen wird:
Die Lenkübersetzung und die Lenkkräfte
können variabel gestaltet und an die jeweilige Fahrsituation angepaßt
werden. Der Vorteil: Beim Einparken oder Rangieren lassen sich die Räder
per Side-Stick schneller und leichter bewegen als mit einem herkömmlichen
Lenkrad.
Beim Bremsen muß der Fuß
nicht vom Gas- auf das Bremspedal umgesetzt werden, so daß der Fahrer
schneller reagieren kann.
Beim Frontalaufprall verringert sich
das Verletzungsrisiko der Insassen, da es weder zu einem Pedal- noch Lenkradaufprall
kommen kann.
Während der Fahrt erlaubt der
Side-Stick eine bequemere Körperhaltung. Die Position der Füße
ist beispielsweise beliebig wählbar, da es keine Pedale mehr gibt.
Auch ist der Ein- und Ausstieg hierdurch verbessert.
Durch den Verzicht auf Pedalerie und
Lenkrad lassen sich Innenraum und Instrumententafel künftiger Personenwagen
noch ergonomischer gestalten.
Zum Aufgabenspektrum der Fachleute
zählt auch die Kombination des "Drive-by-Wire«-Systems mit dem
aktiven ABC-Fahrwerk (Active Body Control), das die Karosseriebewegungen
bei Kurvenfahrt in engen Grenzen hält und dadurch neue Dimensionen
hinsichtlich Handling, Fahrstabilität und Spureinhaltung eröffnen
wird. |
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| Flugzeugtechnik
- ins Automobil geholt |
Mit den Side-Sticks und
dem Fahrdynamikrechner holen die Stuttgarter Automobilforscher Flugzeugtechnik
ins Automobil. Denn elektronische Steuerungssysteme (»Fly-by-Wire")
gehören heute zur Standardausstattung moderner Düsenjets wie
den Airbus-Modellen A 319 bis A 340.
Mit dem Einsatz der multifunktionalen
Side-Sticks anstelle des traditionellen Steuerknüppels haben die Airbus-Ingenieure
vor Jahren eine regelrechte Revolution ausgelost und alle bisherigen Steuer-
und Bedienkonzepte für Flugzeuge auf den Kopf gestellt - eine Revolution,
die sich vielleicht auch auf dem Gebiet der Pkw-Steuerung anbahnt. |
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| ©
DaimlerChrysler, 1998 |
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Konzeptstudie
F200 |
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Lenksäule - durch
Kabel ersetzt |
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Fahrdynamikrechner - blitzschnelle
Berechnung |
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Funktionsweise - alles
im Griff mit Side-Stick |
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Side-Sticks - eröffnen
neue Dimensionen |
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Flugzeugtechnik - ins
Automobil geholt |
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