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Wenn es um autonomes Fahren geht, sind es meist die Pkw, die im Licht der Öffentlichkeit stehen. Dabei finden die entscheidenden Fortschritte aktuell im Bereich Lkw & Co statt. Getrieben von massivem Kostendruck, einem sich verschärfenden Fahrermangel sowie kontinuierlichen Effizienzoptimierungen gehört der Nutzfahrzeugsektor zu den voraussichtlich größten Profiteuren der Zukunftsmobilität. Entsprechend groß sind die Ambitionen. Ob Personen- oder Güterverkehr, ob innerbetrieblicher Warentransport, Shuttleverbindungen oder Hafen-Parcours: Zahlreiche Projekte bringen das autonome Fahren ins Rollen. Zu den Wegbereitern gehört auch der Nabtesco-Unternehmensverbund mit einer rein elektromechanischen Lenk- und Antriebslösung für Nutzfahrzeuge.

Was bedeutet autonomes Fahren?

Beim autonomen Fahren werden gemäß der Norm SAE J3016 sechs Stufen unterschieden:

• Stufe 0 = Keine Automatisierung: Der Fahrer hat die volle Kontrolle über das Fahrzeug.
• Stufe 1 = Assistiertes Fahren: Fahrassistenzsysteme unterstützen den Fahrer. Beispiel: Abstandsregeltempomat
• Stufe 2 = Teilautomatisiertes Fahren: Unterstützung durch Fahrassistenzsysteme inkl. Teilübernahme des Steuers; Beispiele: automatisches Einparken, Spurführungsassistent
• Stufe 3 = Hochautomatisiertes Fahren: Zeitweises, selbständiges Fahren unter bestimmten Voraussetzungen. Der Fahrer darf sich vorübergehend vom Verkehrsgeschehen abwenden, muss jedoch immer verfügbar bleiben.
• Stufe 4 = Vollautomatisiertes Fahren: Das Automatisierungssystem übernimmt dauerhaft die Fahrzeugführung. Der Fahrer wird zum Passagier, muss aber im Bedarfsfall – etwa beim Ausfall von Systemen – einspringen.
• Stufe 5 = Autonomes Fahren: Das Fahrzeug agiert komplett eigenständig und übernimmt alle Fahrfunktionen. Der Fahrer ist in die Fahraufgabe nicht mehr involviert.

Mit dem Inkrafttreten einer neuen Rechtsverordnung ist es seit Sommer 2021 auch in Deutschland möglich, Fahrzeuge bis inklusive Stufe 4 in festgelegten Betriebsbereichen im öffentlichen Straßenverkehr einzusetzen.

Steer-by-Wire: Innovative Lenktechnologie für das autonome Fahren

Autonomes Fahren ist ein hochkomplexer Prozess und eine Herkulesaufgabe für die eingesetzte Technik. Als Augen und Ohren fungieren Kamerasysteme sowie Radar-, Ultraschall- und LiDAR-Sensoren, die die Umgebung des Fahrzeugs im 360-Grad-Winkel scannen und vollständig erfassen. Auch bei der Lenk- und Antriebstechnik sind innovative Lösungen gefragt. Als Schlüsseltechnologie gelten Steer-by-Wire-Systeme. Sie wurden ursprünglich entwickelt, um körperlich behinderten Menschen ein komfortables und sicheres Fahren zu ermöglichen und kommen ohne mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Radachse aus. Stattdessen sind Sensoren im Einsatz und übertragen die Lenkbewegung elektronisch. Das hat erhebliche Vorteile hinsichtlich Bauraum, Designfreiheit, Sicherheit, Komfort und Funktionalität.

Im klassischen Automobilbau konnte sich Steer-by-Wire bisher nicht durchsetzen, doch für das autonome Fahren ist die digitale Lenkung essenziell. Sie ermöglicht eine neue Funktionsvielfalt sowie die optimale Integration von Assistenzsystemen und macht den Weg frei für höhere Automatisierungsgrade. Übrigens: In Flugzeugen sind elektrische Lenkungen – dort Fly-by-Wire genannt – längst gang und gäbe.

Novum: Steer-by-Wire-System für Nutzfahrzeuge

Zusammen mit der Firma adcos, ein Unternehmen der Nabtesco-Gruppe, hat Nabtesco eine rein elektromechanische Lenk- und Antriebslösung für Nutzfahrzeuge entwickelt. Zum Einsatz kommen die ersten Prototypen des innovativen Steer-by-Wire-Systems als Funktionsmuster im neuen urbanen Transportkonzept SRT (Super Virtual Rail Train) des chinesischen Schienenfahrzeugherstellers CRRC / ZELC. Dabei handelt es sich um 36 Meter lange, elektrisch angetriebene Busse mit vier Fahrzeugmodulen und drei Gelenken, die – rein über Software gesteuert – bis zu 320 Fahrgäste auf einer virtuell berechneten Straßenbahnschiene transportieren können.

Das innovative Antriebskonzept besteht aus einem speziell auf den Fahrzeugbau abgestimmten Zykloidgetriebe, einem eigens designten Zwei-Kanal-Motor, einer Control Unit sowie einem ausgeklügelten Lenkalgorithmus und ist exakt auf den Einsatz in den Hochvolt-Plattformen der E-Mobilität zugeschnitten. Das System verfügt über den Standard ISO 26262-ASIL D und erfüllt damit höchste Sicherheitsanforderungen. Alle sicherheitsrelevanten Elemente sind redundant ausgeführt. Insgesamt ist jeder SRT mit sechs miteinander gekoppelte Lenkantriebe ausgestattet, die auf den einzelnen Achsen montiert sind.

Wie unterstützen Zykloidgetriebe das autonome Fahren?

Zykloidgetriebe im Antriebsstrang? Das klingt erst einmal ungewohnt, sind die Hochpräzisionsgetriebe doch vor allem durch den Einsatz in Roboterachsen und peripheren Industrieanwendungen bekannt. Doch dank ihrer hohen Leistungsdichte sind die kompakten Getriebesystems nicht nur in der Fertigung zuhause, sondern erobern immer neue Hightech-Anwendungen. Die im Nabtesco-Unternehmensverbund entwickelte rein elektromechanische Lenk- und Antriebslösung ist ein wichtiger Baustein des autonomen Fahrens und ebnet der Nutzfahrzeugbranche den Weg in eine neue Mobilität.

Zykloidgetriebe für Lenkantriebe:

• Effiziente, smarte, sichere und umweltfreundliche Technologie
• Höchstmaß an Präzision, Robustheit und Langlebigkeit
• Hohe Drehmomentleistungen auf kleinstem Bauraum
• Integrierte Hauptlagerung zur Aufnahme hoher Radial- und Axialkräfte
• Flexibel an individuelle Bedürfnisse anpassbar