Hat das Lenkrad noch eine Zukunft? Das Steuern eines Fahrzeugs per „Sidestick” bietet unübersehbare Vorteile – vor allem in puncto Sicherheit.
Sanft setzt sich der Mercedes SL Roadster in Bewegung, wenn der Fahrer gegen den Sidestick drückt. Sofort greifen die Bremsen, wenn er ihn zurückzieht. Hohe Geschwindigkeit, enge Kreiskurve, nasses Kopfsteinpflaster – da müßten selbst versierte Rennfahrer mit dem Lenkrad ringen, um ihr Fahrzeug sicher auf Kurs zu halten. Doch nur mit zwei Fingern der rechten Hand führt DaimlerChrysler-Ingenieur Heinz Ewald den Steuerknüppel, den Sidestick – „Joystick” träfe den Sachverhalt nicht ganz.
„Die Hand ist der feinmotorisch sensibelste Teil des Körpers”, erklärt Ulrich Hipp, Leiter des Projekts „New Cockpit Controls”. „ Sie kann sowohl ein zerbrechliches Ei aufheben als auch einen schweren Schmiedehammer schwingen” – oder ein Auto per Sidestick lenken. Ulrich Hipp und Heinz Ewald von der DaimlerChrysler-Forschung arbeiten seit fünf Jahren an der Entwicklung von Techniken zum Fahren ohne Lenkrad und Pedale. Jetzt haben sie ihre Forschungsarbeiten weitgehend abgeschlossen. Ihr Fazit: Der Sidestick verbessert die Sicherheit im Auto erheblich. Was für den klassischen Lenkrad-Fahrer zunächst als Spielerei anmutet, basiert auf dem Konzept „Drive by wire” – dem Steuern des Autos per Kabel, durch elektrische Signale. Es verspricht neben höherer Sicherheit mehr Komfort und bessere Ergonomie sowie Vorteile bei Design und Produktion des Fahrzeugs. Um die Entwicklung realitätsnah auf der Straße zu testen, haben die Forscher im Versuchsfahrzeug zwei Sidesticks angebracht, auf der Mittelkonsole und auf der Armablagefläche der Fahrertür. Der Testfahrer hat die Wahl, ob er beide Sticks oder nur einen benutzen will – sie sind elektronisch miteinander gekoppelt. Geübte Fahrer können das Auto mühelos einhändig steuern.
Die seitliche Abweichung des Sticks signalisiert die Position der Räder. Vorwärtsdruck läßt das Fahrzeug beschleunigen. Zum Bremsen zieht der Fahrer den Stick nach hinten, und zum Lenken muß er ihn nach rechts oder links drücken. Der Sidestick bewegt sich in Längsrichtung nicht mit – obwohl beim Fahrer das subjektive Gefühl einer solchen Bewegung entsteht. Statt dessen registrieren Drucksensoren die von der Hand ausgeübte Kraft und übertragen sie an den Rechner, der die gewünschte Beschleunigung in Sollwerte für den Motor oder die Bremse umrechnet. Wenn der Fahrer den Sidestick weder nach vorne drückt noch zurückzieht, hält der Wagen seine augenblickliche Geschwindigkeit. Vor allem Jugendliche, die heute aufgrund ihrer Erfahrung mit Flugsimulatoren oder ähnlichen Spielen Steuerknüppel-erfahren sind, werden rasch mit diesem Gerät vertraut. Am Fahrsimulator des Unternehmens in Berlin, berichtet Hipp, wurden zunächst 17jährige ohne Fahrpraxis getestet. Eine Gruppe fuhr mit dem Sidestick, die andere mit dem Lenkrad. Das Resultat des vergleichenden Experiments: Beide Gruppen lernten ähnlich schnell.
Auffällig war indes: Einige der jungen Leute mit Lenkrad und Pedalen hätten bei kritischen Situationen einen Unfall verursacht, während die „Joystick-Kids” schneller reagieren konnten. Der Steuerknüppel ist dem Bremspedal deutlich überlegen, ergab die Auswertung der Forscher, denn das Umsetzen vom Gas- und Bremspedal dauert länger als die Reaktion mit der Hand. Mindestens ebenso wichtig ist der Schutz der Insassen bei einem Unfall. Lenksäule und Pedale können trotz Airbag schwere Verletzungen verursachen, wenn sie gegen den Fahrer gedrückt werden. Diese Gefahr entfällt bei Sidestick-Fahrzeugen; der Fahrer hat bei einer Kollision eine geräumigere Pufferzone. Der Verzicht auf Lenkrad, Lenksäule und Pedale erlaubt auch eine neue Gestaltung des Fahrzeug-Interieurs. „Die Designer freuen sich über die gewonnenen Freiheiten bei der Gestaltung des Innenraums, da die Sicht des Fahrers weniger eingeschränkt ist und es mehr Platz für Displays und Bedienungselemente gibt”, sagt Hipp.
Hände und Füße müssen nicht länger das Lenkrad und die Pedale erreichen können. Der Wagenlenker muß nur noch an die Sticks herankommen. „Dadurch ist es möglich, eine ergonomisch günstigere Sitzhaltung einzunehmen, und der Fahrer erhält damit auch eine bessere Rundumsicht”, ergänzt der DaimlerChrysler-Forscher. Weiterer Pluspunkt: Ohne Lenkrad fällt das Ein- und Aussteigen leichter. „Das ist besonders für Fahrzeuge der Kompaktklasse und für Sportwagen wichtig”, meint Hipp. Auf den ersten Blick wirkt der kleine Knüppel wie ein gewöhnlicher Computer-Joystick. „Es liegen aber Welten dazwischen”, betont Hipp. Wildes Rühren mit dem Steuerknüppel, wie bei Computerspielen üblich, schließt der High-Tech-Stick von vornherein aus: Er bewegt sich nur in einer Ebene – nämlich nach links oder nach rechts. Diese Einschränkung ermöglicht ein präzises Lenken.
Der gewünschte Lenkwinkel wird über das elektronische Steuergerät auf den Lenk-Aktuator übertragen. Der Sidestick übersetzt das Signal in eine proportionale Verschiebung des Griffs: Der Fahrer „spürt” Widerstand – etwa wenn der Wagen gegen eine Bordsteinkante fährt. „Durch diese Rückkopplung bekommt der Fahrzeuglenker ein Gefühl für die Straße”, meint Hipp. Einen großen Unterschied gibt es zwischen dem Fahren mit Lenkrad und mit Sidestick: Wenn der Fahrer das Lenkrad eines Autos dreht, wird die Drehung im Verhältnis 1 zu 20 reduziert, was ein sehr präzises Lenken erlaubt. Sidesticks hingegen können nur um etwa 20 Grad nach links oder rechts nachgeben. Würde diese Bewegung direkt auf die Räder übertragen, ließe sich das Auto bei hoher Geschwindigkeit nicht mehr steuern, da der Steuerknüppel dann zu sensibel reagieren würde. „Der Trick ist, nicht die Abweichung des Sticks zu messen, sondern den Druck, den der Fahrer auf ihn ausübt”, erklärt Hipp. Drive-by-Wire-Systeme unterstützen beim Lenken, Gasgeben und Bremsen. Bei scharfen Bremsmanövern in Notfällen ist aber die Reaktionsgeschwindigkeit entscheidend. Hier ist der Sidestick dem Bremspedal deutlich überlegen. Denn die Lenker konventioneller Fahrzeuge benötigen bei einer Geschwindigkeit von 80 Kilometern pro Stunde – zusätzlich zum reinen Bremsweg – rund zehn Meter Fahrstrecke, bis sie die Bremse betätigen können.
Auch Volkswagen hat bereits ein Forschungsauto gebaut, dessen Perspektive weit in die Zukunft reicht. Es hat zwar keinen Sidestick, sondern eine konventionelle Lenkung. Was der jedoch fehlt, ist das Lenkgestänge – die direkte Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern. Diese Aufgabe übernimmt auch dort die Elektronik: Sensoren, Rechner, Elektromotoren. Das System nennt sich „Steer-by-Wire”, wörtlich übersetzt „Lenkung per Kabel”, und gehört zur Ausstattung eines Multivans. Steer-by-Wire ist die vorletzte Entwicklungsstufe vor Drive-by-Wire, dem eigentlichen Ziel, erläutert Horst Friedrich, Leiter der Fahrzeug-Forschung bei Volkswagen. Es soll innerhalb von etwa zehn Jahren erreicht werden. Zwischenstationen auf dem Weg dorthin sind zum Beispiel ein aktiv regelbares Fahrwerk oder die elektromechanische Bremse: „Brake-by-Wire”. Auch BMW präsentiert eine Entwicklung, die bereits in den nächsten Jahren in Serie gehen könnte: das erste Steer-by-Wire-System für den Serieneinsatz – genannt Active Front Steering (AFS). Bei ihm verschmelzen eine aktive hydraulische Servolenkung und ein Steer-by-Wire-System.
Prof. Heiner Bubb, Inhaber des Lehrstuhls für Ergonomie an der Technischen Universität München, ist überzeugt: „Aus Sicht der Ergonomie ist der Sidestick mit seinen zwei Arbeitsebenen, längs und quer, ideal geeignet für das Autofahren. Der Fahrer erhält durch den Stick eine unmittelbare Rückmeldung, hat somit guten Kontakt zur Fahrbahn und fühlt im Hebel, was das Auto macht.” Im Grunde seien die Argumente gegen den Sidestick psychologischer Natur – eine Sache der Gewöhnung. „Bei vielen Menschen stellt sich Unbehagen ein, wenn sie erfahren, daß Lenkung und Bremse an einem Stückchen Draht hängen. Ihnen erscheint das kompakte Stück Eisen der Lenksäule sicherer. Versuche mit jungen Fahrschülern haben aber ergeben, daß die neue Technik mühelos erlernbar ist”, argumentiert der Ergonomie-Experte.
Flugzeuge fliegen seit Jahren sicher „by wire”. Auch beim Auto ist das nur eine Frage der Zeit, meint Bubb. Sein Credo: „Ich bin überzeugt, daß in zehn Jahren die ersten Serienfahrzeuge mit Sidestick vom Band laufen. Bis dahin sind sicherlich die Voraussetzungen geschaffen: erstens die Einführung der Steer-by- Wire-Technik, zweitens die notwendigen Gesetzesänderungen.”
Kompakt Automobilhersteller arbeiten an der Entwicklung eines Systems zur Steuerung von Fahrzeugen ohne Lenkrad und Pedale. Das Lenken per „Sidestick” verspricht höhere Lenkpräzision und ein verringertes Unfallrisiko. Versuche mit Fahranfängern zeigen: Drive-by-Wire ist schnell und einfach erlernbar.
Bdw community INTERNET Informationen über Drive-by-Wire auf der Homepage von DaimlerChrysler http://www.daimlerchrysler.com/index_g.htm?/specials/sidestick/sidestick1_g.htm
Beschreibung der Drive-by-Wire-Technik auf der Homepage von Mercedes-Benz http://www.mercedes-benz.com/d/innovation/ rd/forschung_apr97.htm
Lehrstuhl für Ergonomie an der Technischen Universität München http://www.lfe.mw.tum.de
Weitere Informationen zu Drive-by-Wire und zum Fahren per Sidestick mitglied.tripod.de/technikinderzukunft/ drive.htm mitglied.tripod.de/technikinderzukunft/ side.htm
Heike Stüvel
