Die Fahrerkabine der Zukunft

Runder, länger, komfortabler: die neuen Spielräume für ein optimiertes Lkw-Frontdesign

Dank der EU-Richtlinie 2015/719 dürfen die Fahrerhäuser von Lkws künftig länger werden – wenn sich dadurch die Aerodynamik und die Sicherheit von Fußgängern verbessern lassen. In der Nutzfahrzeugbranche hat diese Änderung für viel Bewegung gesorgt: Zahlreiche OEMs arbeiten bereits an Designstudien. IAV entwickelt ein eigenes Konzept, das die EU-Vorgaben erfüllt und die zahlreichen Wechselwirkungen mit anderen Gewerken berücksichtigt.

Die Stirnfläche der Fahrerkabine sorgt beim Lkw derzeit für einen hohen Luftwiderstand. Würde man die Kabine verlängern, größere Rundungen einführen und die Außenspiegel anders gestalten oder durch Kameras ersetzen, ließen sich der cw-Wert verbessern und der Kraftstoffverbrauch verringern. „Größere Radien reduzieren das Staudruckgebiet am Bug des Fahrzeugs“, erklärt Oliver Predelli, Fachbereichsleiter Entwicklungssteuerung Nutzfahrzeuge bei IAV. „Neu gestaltete Außenspiegel verringern die Unterdruckgebiete seitlich der Sattelzugmaschine. Beides verringert spürbar den Luftwiderstand von angetriebenen Fahrzeugen”.

Viele geltende Richtlinien bleiben in Kraft

Größere Radien erfordern aber eine längere Front – genau das, was die neue EU-Richtlinie seit diesem Jahr gestattet. Allerdings müssen die Entwickler beachten, dass viele andere Regelungen nach wie vor in Kraft sind und ihren Freiraum bei der Neugestaltung der Fahrerkabine einschränken. Dazu gehören Vorgaben zum Unterfahrschutz (ECE R-93), zur Kabinensicherheit (ECE R-29/03) und zur Safety (ECE R-61). Der BO-Kraftkreis bleibt als Prüfstein für ein zulässiges Design ebenfalls in Kraft: Auch mit einer verlängerten Fahrerkabine muss ein Lkw bei einer Kreisfahrt innerhalb der vorgegebenen Radien (12,5 Meter außen, 5,3 Meter innen) bleiben.

Ziel der Nutzfahrzeugexperten von IAV ist es, ein Konzeptdesign für eine neue Lkw-Zugmaschine zu entwickeln, das Aerodynamik und Sicherheit verbessert und zugleich absolut straßentauglich ist. Es sieht vor, die Lkw-Front um 80 Zentimeter zu verlängern und die Vorderachse um 40 Zentimeter zu verschieben. Das verschafft den Ingenieuren die nötigen Freiräume für ein deutlich runderes Design, das aerodynamisch optimiert ist. „Welches Potenzial zur Kraftstoffeinsparung die neue Kabine hat, wird sich demnächst in Windkanalversuchen mit einem Modell zeigen“, so Predelli. „Insbesondere in Kombination mit adaptiven Heckklappen dürfte der Effekt für Lkw-Betreiber sehr interessant sein.“

Interdisziplinäre Zusammenarbeit der Fachexperten

Allerdings ist es mit einer bloßen Verlängerung und Abrundung der Fahrerkabine längst nicht getan. Viele Baugruppen im Lkw sind von der Änderung betroffen, weshalb IAV in interdisziplinären Workshops seine Experten zu diesen Themen zusammenbringt. „Hierbei geht es um Gewerke, die zu den Kernkompetenzen von IAV gehören und für die wir viele erfahrene Entwickler im Haus haben“, sagt Predelli. „Mit ihnen diskutieren wir intensiv über die neuen Fragestellungen.“

Die neuen Herausforderungen beginnen schon beim Fahrwerk. Muss die Vorderachse schmaler werden, wenn sich die Fahrerkabine nach vorne stark verjüngt? Was bedeutet das für die Stabilität der Lkws? Und wie müssen Lenksäule und -anlage ausgelegt sein, wenn sich die Position des Fahrers ändert? Auch beim Rohbau stellen sich Fragen: „Um an den Motor zu kommen, muss die Fahrerkabine nach vorne gekippt werden“, erklärt Predelli. „Wir müssen sicherstellen, dass das auch bei einem verlängerten Design möglich ist, ohne dass das gesamte Fahrzeug kippt.“

Neue Scheibenwischer gesucht

Beim Exterieur steht eine Neugestaltung der Frontscheibe an, die ebenfalls wesentlich runder wird. Hier stellt sich eine ganz besondere Herausforderung: Wie müssen künftig die Scheibenwischer gestaltet sein, damit sie zuverlässig arbeiten? Weitere Fragen lauten: Wie muss man künftig die Trittstufen auslegen? Und was bedeutet eine längere Fahrerkabine für das Design der Türen? Müssen sie vielleicht hinter der Kabine angebracht werden? Hinzu kommen Fragen nach der passiven Sicherheit: Wenn die Frontscheibe künftig tiefer angebracht ist, könnte ein Fußgänger bei einem Zusammenstoß mit seinem Kopf auf die Scheibe aufprallen und sich schwer verletzen.

„Das sind nur einige wenige Beispiele für die Herausforderungen, denen wir uns bei der Neugestaltung der Fahrerkabine stellen müssen“, so Predelli. „Weitere Beispiele betreffen das Interieur – etwa die Frage, ob der Fahrer künftig in der Mitte sitzen und wie sein Wohnbereich aussehen soll.“ Der zusätzliche Platz in der Fahrerkabine ließe sich auch als Bürofläche nutzen: Wenn ein Lkw in Zukunft hochautomatisiert unterwegs ist, könnte der Fahrer nebenbei beispielsweise Schriftverkehr erledigen. Neben den technischen Fragen stehen die Kosten von Anfang an im Fokus der IAV-Entwickler. „Das neue Design lohnt sich ausschließlich im Fernverkehr, weshalb sich der erhöhte Aufwand nur auf eine begrenzte Stückzahl von Lkws umlegen lässt“, sagt Predelli. „Wir denken darum auch darüber nach, mit welchen günstigen Fertigungsverfahren wir die neu gestaltete Fahrerkabine später in Serie bringen können.“