ZF Chassis Tech Day: Warum sich X-By-Wire-Technologie durchsetzen wird

Steer-by-Wire – die rein elektrische Übertragung von Lenksignalen – sieht man in Friedrichshafen bei ZF als eine der künftigen Schlüsseltechnologien im Pkw. Warum? Weil fixe, mechanische Verbindungen durch eine variable, reine Softwaresteuerung ersetzt werden. Das sorgt für "schier grenzenlose Möglichkeiten bei der Auslegung der Lenkübersetzung", wie die ZF-Ingenieure schwärmen. In den künftig immer häufigeren sogenannten "software-definierten Fahrzeugen" ermöglicht die Technologie präzisere Fahrmanöver, höhere Stabilität und Sicherheit sowie ein optimales Ansprechverhalten, so das Versprechen. Auch der Einsatz neuer Lenkradgeometrien und Cockpitdesigns ist möglich. Letztlich ist die elektronische Verbindung der Lenkungskomponenten auch ein Wegbereiter für die unmittelbare Integration von autonomen Fahrfunktionen bis Level 4 und darüber hinaus.

ZF sieht sich dabei als Pionier und hat bereits mehrere Serienaufträge für sein System erhalten – auch von Mercedes-Benz. Damit zählt nun erstmals ein europäischer Kunde zu den Abnehmern. Der Konzern profitiert dabei von der langjährigen Expertise. Jüngstes Beispiel: die Kombination von Steer-by-Wire und dem Achskonzept ZF EasyTurn. Die Lenksysteme seien somit die bevorzugte Wahl für Fahrzeuge, bei denen die Erweiterung von Kundenvorteilen durch softwarebasierte Funktionen, Fahrerassistenz und Elektrifizierung den Trend angeben, was mittlerweile fast alle Premium-Marken machen, nicht nur in Europa, sondern vor allem auch in China. 

Nio als Vorreiter für Steer-by-Wire

So startet beispielsweise das Elektro-Flaggschiff ET9 der Marke NIO dank ZF als erstes Serienfahrzeug mit einem echten Steer-by-Wire-System auf dem chinesischen Markt. Einen weiteren Auftrag konnte ZF von Mercedes-Benz gewinnen. 2026 startet damit erstmals die Serienproduktion eines SbW-Fahrzeugs in Europa.

„Mit unserer System-Expertise für Lenkungen erlauben wir Fahrzeugherstellern rund um den Globus, das volle dynamische Potenzial ihrer Modelle zu entfalten“, wirbt Philippe Gasnier, Leiter Forschung und Entwicklung der ZF Division Chassis Solutions. 

Steer-by-Wire: Schlüsseltechnologie

Im Vergleich zu traditionellen Lenksystemen fällt bei Steer-by-Wire keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe weg. Die Lenkkraft wird von einem mechatronischen Aktuator zwischen den Rädern erzeugt. Die Steuerbefehle übermittelt ein Lenkradaktuator im Cockpit, der über eine Drehwinkelsensorik verfügt. Eine Torque-Feedback-Unit – ein kleiner elektrischer Antrieb am Lenkrad – soll dabei das natürliche Lenkgefühl und die Rückmeldung der Straße quasi simulieren. Dabei passt das selbstredend redundant ausgelegte System die Lenkübersetzung individuell an. Der Effekt: Bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten oder -situationen kann die Übersetzung des Lenkradwinkels zum Radeinschlagswinkel passend variiert werden. Beispiele: Eine direkte Übersetzung für mehr Agilität erfolgt beim Parken, eine indirekte für Stabilität und Komfort bei höheren Geschwindigkeiten.

Sofort spürbare Funktion mit vielen Vorteilen

Für Fahrer ist diese Funktion direkt zu spüren, für die Hersteller sind die Vorteile zahlreich. Neben Vorteilen bei Präzision, Lenkgefühl und Ansprechverhalten erschließt man eine Vielzahl von Funktionen im Bereich Komfort, Sicherheit und Fahrerlebnis. Das Cockpit und der Innenraum lassen sich zudem freier und mit mehr Platz für die Passagiere gestalten. Auch neue Lenkrad-Geometrien oder zusammenklappbare Lenkradkränze sind möglich, werben die Friedrichshafener.

"Der Wegfall der Lenkzwischenwelle bedeutet, dass keine Komponenten vom Innenraum in den Motorraum geführt werden müssen. Das vereinfacht sowohl die Montage, die Positionierung der Lenkungselemente als auch die Adaption von Plattformen für verschiedene Modellreihen oder Märkte mit Rechts- und Linkslenkung. Außerdem sorgt der Wegfall der Lenkzwischenwelle zudem für eine Reduzierung der Geräuschübertragung und erhöht die passive Sicherheit", führen die Ingenieure weiter aus. 

Und während mechanische Lenkungen ADAS-Funktionen bis Level 3 abdecken, ermöglicht SbW Funktionen bis Level 4 und darüber hinaus. Dazu zählen auch zukünftige aktive Sicherheitsfunktionen wie beispielsweise Automated Emergency Steering (AES).

One fits all: Software-Algorithmen statt Mechanik

Ein weiterer Vorteil von Steer-by-Wire ist die rein softwareseitige Anpassung des Lenk- und damit des Fahrverhaltens. Die für Hersteller wichtige Markencharakteristik lässt sich somit rein softwarebasiert darstellen. Für verschiedene Modelle und Ausführungen müssen nicht mehr mechanische Sonderauslegungen designt werden. Das bedeutet nicht nur eine bessere Skalierbarkeit der Produktion und eine höhere Wirtschaftlichkeit, verspricht der Zulieferer. Es vereinfacht zudem die Kalibrierung des Fahrwerks und verkürzt Entwicklungs- und Montagezeiten. Im Cockpit können nun noch mehr verschiedene Fahrmodi frei wählbar gemacht werden. 

Twin Worm: Spezifische Lenkgefühl, krasser Wendekreis

Ein weiteres Beispiel zum Thema Lenkung aus der "Daniel Düsentrieb"-Schmiede am Bodensee ist die von ZF entwickelte Torque Feedback Unit mit dem patentierten „Twin Worm“-Konzept vereint die Bandbreite zur Erzeugung von Rückmeldung und Lenkpräzision bei kompakter Bauweise mit höchstem Drehmoment-Volumen-Verhältnis. Dabei werden zwei von der Software separat ansteuerbare Schneckenantriebe verwendet. Das System ist damit einerseits redundant ausgelegt, andererseits lässt es sich gut regeln.

„Durch dieses mechatronische System und dessen spezielle Steuerungssoftware gelingt es uns, das in Getrieben immanent vorhandene Spiel komplett und vor allem kontrolliert aus dem System zu nehmen“, erklärt Stéphane Cassar, Leiter der Produktgruppe Steer-by-Wire bei ZF.

Reibung und Spiel innerhalb von Lenksystemen sind entscheidende Faktoren, die zum Komforteindruck beitragen. Beim Twin Worm System werden diese Parameter nicht aufwändig mechanisch und mit zusätzlichen Elementen wie Federn und Dämpfungselementen abgebildet, sondern mit der zuvor genannten, softwarebasierten Steuerung realisiert.

„Das alles bekommen wir mit unserem Twin Worm-Konzept also viel einfacher hin“, sagt Cassar. Die Lenkübersetzung, und damit der maximale Lenkwinkel am Lenkrad, lässt sich in weiten Bereichen variieren und lässt sich insbesondere soweit reduzieren, auch in den Bereich um 180-210 Grad, dass damit auch neue, flachere Lenkradformen möglich sind. Ein Umgreifen beim Lenken ist somit nicht mehr erforderlich. Da das System insgesamt die höchste Stufe für funktionale Sicherheit (ASIL-D) erfüllt, ist es kompatibel mit automatisierten Fahrfunktionen bis Level 4 und darüber hinaus", schwärmt Cassar.