XDrive fyrhjulsdrift system

Jämfört med fordonen från förra seklet har den moderna bilen blivit snabbare, dess motor är mer ekonomisk, men inte på bekostnad av prestanda, och komfortsystemet gör att du kan njuta av att köra bil, även om den är en representant för budgetklass. Samtidigt har det aktiva och passiva säkerhetssystemet förbättrats och består av ett stort antal element.

Men bilens säkerhet beror inte bara på kvaliteten på bromsarna eller antalet krockkuddar (för hur de fungerar, läs här). Hur många olyckor på vägarna inträffade på grund av att föraren tappade kontrollen över fordonet när han körde i hög hastighet på en instabil yta eller i en skarp sväng! Olika system används för att stabilisera transporten i sådana situationer. Till exempel, när en bil kommer in i ett trångt hörn, flyttas tyngdpunkten åt ena sidan och den blir mer belastad. Som ett resultat förlorar varje hjul på den lossade sidan dragkraft. För att eliminera denna effekt finns det ett system med växelkursstabilitet, sidostabilisatorer etc.

Men för att bilen ska kunna övervinna alla svåra delar av vägen utrustar olika biltillverkare några av sina modeller med en växellåda som kan vrida varje hjul, vilket gör den till den ledande. Detta system kallas i allmänhet fyrhjulsdrift. Varje tillverkare genomför denna utveckling på sitt eget sätt. Till exempel har Mercedes-Benz utvecklat 4Matic-systemet, som redan nämnts separat granskning... Audi har en Quattro. BMW utrustar många bilmodeller med xDrive -växellådan.

En sådan transmission är huvudsakligen utrustad med fullfjädrade stadsjeepar, några crossover-modeller (läs om skillnaden mellan dessa typer av bilar separat), eftersom dessa bilar är mer benägna att vara på dåligt asfalterade vägar. De används till exempel för att tävla i längdtävling. Men vissa premiumbilar eller sportbilar kan också utrustas med fyrhjulsdrift. Förutom att vara effektiva på okomplicerad terräng terräng känner sådana bilar sig själva i en snabbt föränderlig vägsituation. Till exempel föll tung snö på vintern och snöröjningsutrustning har ännu inte klarat av sin uppgift.

En fyrhjulsdriven modell har större chans att tackla en snötäckt vägsträcka än en motsvarighet till framhjulsdrift eller bakhjulsdrift. Moderna system har ett automatiskt driftsätt så att föraren inte behöver kontrollera när ett visst alternativ ska aktiveras. Endast ledande företag utvecklar sådana system. Var och en av dem har sitt eget patent för implementering av automatisk fyrhjulsdrift i sina bilar.

Låt oss överväga hur xDrive-systemet fungerar, vilka element det består av, vilka funktioner och några funktionsfel.

Allmänt koncept

Trots att vridmomentet i en bil med en sådan transmission är fördelat på alla hjul, kan en fyrhjulsdriven bil inte kallas terräng. Den främsta anledningen är att en kombi, en sedan eller en kupé har en liten markfrigång, varför det inte kommer att vara möjligt att övervinna allvarlig terrängterräng - bilen kommer helt enkelt att sitta i det första spåret som slås ut av stadsjeepar.

Av detta skäl är syftet med det aktiva fyrhjulsdrivningssystemet att ge den bästa stabiliteten och kontrollen av bilen på en instabil väg, till exempel när fordonet kommer in i en snölinje eller på is. Att köra bil med framhjulsdrift och ännu mer bakhjulsdrift kräver under sådana förhållanden mycket erfarenhet av föraren, särskilt om bilens hastighet är hög.

Oavsett vilket system som genereras kommer det att bestå av:

• Växellådor (för mer information om typ och princip för växellådans drift, läs här);
• Handouts (om vilken typ av mekanism det är och varför det behövs i bilen, beskrivs det i en annan artikel);
• Kardanaxel (hur det fungerar och i vilka andra bilsystem kan en kardananordning användas, läs separat);
• Drivaxel för framhjul;
• Huvudväxel på två axlar.

Denna lista innehåller inte en differentiell av en enkel anledning. Varje generation har fått olika modifieringar av detta element. Det moderniserades ständigt, dess design och arbetsprincip förändrades. För information om vad en differentiering är och vilket arbete den gör i en bils transmission, läs här.

Tillverkaren positionerar xDrive som ett permanent fyrhjulsdrivningssystem. I själva verket erbjöds den första utvecklingen i denna design, och den fanns exklusivt tillgänglig för vissa modeller. För alla andra bilar av märket finns så kallad plug-in fyrhjulsdrift. Det vill säga den andra axeln är ansluten när huvuddrivhjulen glider. Denna växellåda finns inte bara i BMW SUV: er och crossoverar, utan också i många personbilsvarianter av modelllinjen.

I klassisk mening bör fyrhjulsdrift ge maximal bekvämlighet vid körning av ett fordon i dynamiskt läge på instabila vägsträckor. Detta gör maskinen lättare att kontrollera. I princip är detta huvudorsaken till att fyrhjulsdrivna bilar används i rallytävlingar (andra populära biltävlingar som använder kraftfulla bilar beskrivs i en annan recension).

Men om vridmomentet fördelas längs axlarna i fel förhållande, kommer detta att påverka:

• Bilens lyhördhet när du vrider på ratten;
• Minskad fordonsdynamik;
• Bilens instabila rörelse på raka vägar;
• Minskad komfort under manövrer.

För att eliminera alla dessa effekter tog den bayerska biltillverkaren bakhjulsdrivna fordon som grund, modifierade deras transmission och förbättrade fordonssäkerheten.

Historien om skapandet och utvecklingen av systemet

För första gången uppträdde en fyrhjulsdriven modell från den bayerska biltillverkaren 1985. Under den eran fanns det inget sådant som crossover. Då kallades allt som var större än en vanlig sedan, hatchback eller kombi "Jeep" eller SUV. Men i mitten av 80-talet hade BMW ännu inte utvecklat den här typen av bil. Observationer av effektiviteten hos fyrhjulsdriften, som redan fanns i vissa Audi-modeller, fick dock ledningen för det bayerska företaget att utveckla sin egen enhet, vilket säkerställde fördelningen av vridmoment till varje axel i fordonet i en annan förhållande.

Alternativt installerades denna utveckling i modellerna 3-serien och 5-serien. Endast ett fåtal bilar kunde ta emot sådan utrustning, och då bara som ett dyrt alternativ. För att göra dessa bilar annorlunda än deras motsvarigheter på bakhjulsdriften fick serien X-index. Senare (nämligen 2003) ändrade företaget denna beteckning till xDrive.

1986 BMW M3 Coupe (E30)

Efter framgångsrik testning av systemet följde dess utveckling, vilket resulterade i så många som fyra generationer. Varje efterföljande modifiering kännetecknas av större stabilitet, schemat enligt vilket effekten kommer att fördelas längs axlarna och några förändringar i designen. De första tre generationerna fördelade vridmomentet mellan axlarna på ett fast sätt (förhållandet kunde inte ändras).

Låt oss överväga funktionerna i varje generation separat.

XNUMX: a generationen

Som tidigare nämnts började historien om skapandet av fyrhjulsdrift från den bayerska biltillverkaren 1985. Den första generationen hade en konstant fördelning av vridmoment till fram- och bakaxlarna. Det var sant att effektförhållandet var asymmetriskt - bakhjulsdrift fick 63 procent och framhjulsdrift fick 37 procent av effekten.

Kraftsystemet var som följer. Mellan axlarna skulle vridmomentet fördelas med en planetdifferential. Den blockerades av en viskös koppling (vilken typ av element det är och hur det fungerar beskrivs i en annan recension). Tack vare denna design kan vid behov överföring av dragkraft till fram- eller bakaxeln tillhandahållas upp till 90 procent.

En viskös koppling installerades också i den bakre mittdifferensen. Framaxeln var inte utrustad med ett lås och differentialen var fri. Läs om varför du behöver ett differentialspärr. separat... BMW iX325 (release 1985) var utrustad med en sådan transmission.

Trots att överföringen överförde dragkrafter till båda axlarna betraktades en bil med en sådan transmission bakhjulsdrift, eftersom bakhjulen fick en direkt tillförsel av motsvarande antal Newton. Kraftuttaget gjordes till framhjulen genom ett överföringsfodral med kedjedrift.

En av nackdelarna med denna utveckling var den låga tillförlitligheten hos viskösa kopplingar jämfört med Torsen-låset, som användes av Audi (för mer information om denna modifiering, se i en annan artikel). Den första generationen rullade av den bayerska biltillverkarens monteringslinjer fram till 1991, då nästa generation av en fyrhjulsdrift växte fram.

XNUMX: a generationen

Den andra generationen av systemet var också asymmetrisk. Momentfördelningen utfördes i förhållandet 64 (bakhjul) till 36 (framhjul). Denna modifiering användes i sedans och stationbilar 525iX på baksidan av E34 (femte serien). Två år senare uppgraderades denna överföring.

Versionen före moderniseringen använde en koppling med en elektromagnetisk drivenhet. Den installerades i mittdifferentialen. Enheten aktiverades av signaler från ESD-styrenheten. Den främre differentialen var fortfarande fri, men det fanns en låsningsdifferens i baksidan. Denna åtgärd utfördes av en elektrohydraulisk koppling. Tack vare denna design kunde dragkraft levereras nästan direkt med ett maximalt förhållande mellan 0 och 100 procent.

Som ett resultat av moderniseringen ändrade företagets ingenjörer systemets design. Mittdifferentialen kan fortfarande vara låst. För detta användes ett elektromagnetiskt friktionselement med flera skivor. Endast kontroll utförs av ABS-systemet.

Huvudväxlarna förlorade sina lås och korsaxeldifferentialerna blev fria. Men i denna generation började en imitation av ett bakre differentialspärr (ABD-system) användas. Enhetsprincipen för enheten var ganska enkel. När sensorerna som bestämmer hjulens rotationshastighet registrerade skillnaden i höger och vänster hjulvarv (detta händer när ett av dem börjar glida), saktar systemet något av det som snurrar snabbare.

III-generationen

1998 skedde en generationsförändring i fyrhjulsdriften från Bayern. När det gäller förhållandet mellan vridmomentet var denna generation också asymmetrisk. Bakhjulen får 62 procent och framhjulen får 38 procent av dragkraften. En sådan överföring finns i stationvagnar och BMW 3-serie E46-sedan.

Till skillnad från föregående generation var detta system utrustat med helt gratis differentieringar (även den centrala är inte blockerad). Huvudväxlarna fick en imitation av blockering.

Ett år efter produktionsstart av den tredje generationen av xDrive fyrhjulsdrift, släppte företaget den första modellen av "Crossover" -klassen. BMW X5 använde samma system som personbilar i tredje serien. Till skillnad från den modifieringen var denna transmission utrustad med imitation av blockering av tväraxeldifferentialer.

Fram till 2003 representerade alla tre generationer FullTime-heltid. Dessutom var alla fyrhjulsdrivna modeller av bilmärket utrustade med xDrive-systemet. I personbilar användes den tredje generationen av systemet fram till 2006, och i crossovers ersattes det två år tidigare av den fjärde generationen.

IV-generation

Den senaste generationen av fyrhjulsdrivningssystemet introducerades 2003. Det var en del av basutrustningen för den nya X3-crossoveren, liksom den omformade 3-serien E46-modellen. Systemet är installerat som standard i alla modeller i X-serien, och som tillval - i andra modeller, med undantag för 2-serien.

Ett inslag i denna modifiering är frånvaron av en interaxeldifferential. Istället används en friktionskoppling med flera plattor som styrs av en servodrift. Under standardförhållanden går 60 procent av vridmomentet till bakaxeln och 40 procent framåt. När situationen på vägen förändras dramatiskt (bilen körde i lera, kom i djup snö eller is) kan systemet ändra förhållandet upp till 0: 100.

Hur systemet fungerar

Eftersom det finns fler bilar på marknaden med fyrhjulsdrift av fjärde generationen kommer vi att fokusera på arbetet med just denna modifiering. Som standard överförs dragkraft ständigt till bakhjulen, så bilen anses inte vara fyrhjulsdrift, utan bakhjulsdrift med ansluten framaxel.

Mellan axlarna är en koppling med flera plattor installerad, som, som vi redan har märkt, styrs via ett system av spakar med hjälp av en servodrift. Denna mekanism griper om kopplingsskivorna och på grund av friktionskraften aktiveras kedjeöverföringshöljet som förbinder framaxelaxeln.

Kraftuttaget beror på styrkan på skivkomprimeringen. Enheten kan ge 50 procent vridmomentfördelning till framhjulen. När servon öppnar kopplingsskivorna går 100 procent av dragkraften till bakhjulen.

Servos drift är av nästan intelligent typ på grund av närvaron av ett stort antal system associerade med den. Tack vare detta kan alla förhållanden på vägen utlösa aktivering av systemet, som växlar till önskat läge på bara 0.01 sekunder.

Det här är systemen som påverkar aktiveringen av xDrive-systemet:

1. ICM... Detta är ett system som registrerar prestanda för en bils chassi och styr några av dess funktioner. Det ger synkronisering av rullaren med andra mekanismer;
2. DSC... Detta är tillverkarens namn för stabilitetskontrollsystemet. Tack vare signaler från dess sensorer fördelas dragkraft mellan fram- och bakaxlarna. Det aktiverar också imitation av elektronisk låsning av främre och bakre differentialen. Systemet aktiverar bromsen på hjulet som började glida för att förhindra överföring av vridmoment till det;
3. AFS... Detta är ett system som fixar styrmekanismens position. Om bilen träffar en instabil yta och till viss del utlöser det glidande hjulets bromssystem, stabiliserar denna enhet bilen så att den inte slirar;
4. DTS... Traktionskontrollsystem;
5. hdc förlängning... Elektronisk assistent vid körning i långa backar;
6. DPC... Vissa bilmodeller har inte detta system. Det hjälper föraren att kontrollera bilen vid kurvtagning i hög hastighet.

Den aktiva fyrhjulsdriften hos denna biltillverkare har en fördel, som gör det möjligt för utvecklingen att konkurrera med analoger från andra företag. Det ligger i konstruktionens relativa enkelhet och schemat för implementeringen av vridmomentfördelningen. Systemets tillförlitlighet beror också på bristen på differentiella lås.

Här är några andra fördelar med xDrive-systemet:

• Omfördelningen av dragkrafter längs axlarna sker med en steglös metod;
• Elektronik övervakar ständigt bilens tillstånd på vägen, och när vägsituationen förändras justeras systemet omedelbart;
• Underlättar kontrollen av körning, oavsett vägyta;
• Bromssystemet fungerar mer effektivt, och i vissa situationer behöver föraren inte trycka på bromsen för att stabilisera bilen;
• Oavsett bilförarens körförmåga är bilen stabilare på svåra vägavsnitt än den klassiska bakhjulsdrivna modellen.

System driftlägen

Trots att systemet inte kan ändra vridmomentförhållandet mellan de fasta axlarna, fungerar BMW: s aktiva xDrive fyrhjulsdrift i flera lägen. Som nämnts ovan beror det på situationen på vägen, liksom på signalerna från de anslutna bilsystemen.

Här är de typiska situationer där elektroniken kan aktivera en förändring i kraftuttaget för varje axel:

1. Föraren börjar röra sig smidigt. I det här fallet aktiverar elektroniken servon så att överföringshöljet överför 50 procent av vridmomentet till framhjulen. När bilen accelererar till 20 km / h, avslappnar elektroniken effekten på friktionskopplingen, på grund av vilken vridmomentförhållandet mellan axlarna förändras smidigt med 40/60 (fram / bak);
2. Skridning vid kurvtagning (varför överstyrning eller understyrning sker, och vad som måste göras i sådana fall, beskrivs i en annan recension) får systemet att aktivera framhjulen med 50%, så att de börjar dra i bilen och stabiliserar den vid glidning. Om denna effekt inte kan kontrolleras aktiverar styrenheten vissa säkerhetssystem;
3. Rivning. I detta fall gör elektroniken tvärtom bilen bakhjulsdrift, på grund av vilken bakhjulen skjuter bilen och vrider den i motsatt riktning mot rattens rotation. Dessutom använder bilens elektronik några aktiva och passiva säkerhetssystem;
4. Bilen körde på isen. I det här fallet fördelar systemet kraften till hälften till båda axlarna och fordonet blir en klassisk fyrhjulsdrift;
5. Parkera en bil på en smal väg eller köra i hastigheter över 180 km / h. I detta läge är framhjulen helt avaktiverade och all dragkraft levereras endast till bakaxeln. Nackdelen med detta läge är att det är svårare för en bakhjulsdriven bil att parkera, till exempel om du behöver köra på en liten trottoarkant och om vägen är hal, kommer hjulen att glida.

Nackdelarna med xDrive-systemet är att på grund av avsaknaden av blockering av mitt- eller tväraxeldifferentialen kan ett specifikt läge inte aktiveras med våld. Till exempel, om föraren säkert vet vad bilen exakt kommer att gå in i ett visst område, kommer han inte att kunna slå på framaxeln. Den aktiveras automatiskt, men bara när bilen börjar glida. En oerfaren förare kommer att börja vidta vissa åtgärder, och i detta ögonblick kommer framaxeln att slå på, vilket kan leda till en olycka. Av denna anledning, om det inte finns någon erfarenhet av att köra sådan transport, är det bättre att träna på stängda vägar eller på speciella platser.

Systemelement

Det är värt att överväga att modifieringar för passagerarmodeller skiljer sig från de alternativ som crossovers är utrustade med. Skillnad i överföring av överföringsfall. I crossovers är det kedja, och i andra modeller är det redskap.

XDrive-systemet består av:

• Automatisk växellåda;
• Överföringsärende;
• Friktionskoppling med flera plattor. Den är installerad i överföringshöljet och ersätter mittdifferentialen.
• Kardanhjul fram och bak;
• Fram- och bakre tväraxeldifferential.

Överföringsfallet för stationsvagnar och sedans består av:

• Framhjulsdrift;
• Servokontrollkam;
• Mellanväxel;
• Drivväxlar;
• Huvudspak;
• Koppling med flera plattor;
• Bakaxeldrivmekanism;
• Servomotor;
• Flera friktionselement;
• Ett kugghjulsdrev anslutet av en servomotor.

Crossover-fodralet har en liknande design, förutom att en kedja används istället för en tomgång.

Friktionskoppling med flera plattor

En speciell egenskap hos den senaste generationen av det intelligenta xDrive-systemet är frånvaron av en centraldifferential. Den ersattes av en koppling med flera plattor. Den drivs av en elektrisk servo. Funktionen av denna mekanism styrs av överföringsstyrenheten. När bilen är i svåra vägförhållanden tar mikroprocessorn emot signaler från stabilitetskontrollsystemet, styrning, chassi etc. Som svar på dessa pulser utlöses en programmerad algoritm och servon klämmer kopplingsskivorna med en kraft som motsvarar det erforderliga vridmomentet på sekundäraxeln.

Beroende på typ av transmission (för personbilar och crossover används olika modifieringar), levereras vridmomentet i överföringshöljet genom växlar eller kedja delvis till framaxeln. Kopplingsskivornas kompressionskraft beror på de värden som styrenheten får.

Vad säkerställer systemets effektivitet

Så fördelen med xDrive-systemet ligger i den smidiga och steglösa omfördelningen av kraft mellan fram- och bakaxlarna. Dess effektivitet beror på överföringsfodralet, som aktiveras via en koppling med flera plattor. Det berättades om henne lite tidigare. Tack vare synkronisering med andra system anpassar sig överföringen snabbt till förändrade vägförhållanden och ändrar kraftuttagsläget.

Eftersom systemets uppgift är att eliminera glidningen av drivhjulen så mycket som möjligt, är fordon utrustade med det lättare att stabilisera efter en glidning. Om det finns en önskan att skriva om (om vad det är, läs här) måste detta alternativ, om möjligt, inaktiveras eller inaktiveras i vissa system som förhindrar att drivhjulen glider.

Större störningar

Om det finns problem med överföringen (antingen mekanisk eller elektronisk haveri) tänds motsvarande signal på instrumentbrädan. Beroende på typ av haveri kan en 4x4-, ABS- eller bromsikon visas. Eftersom överföringen är en av de stabila enheterna i bilen, inträffar ett kraftigt fullständigt fel i den huvudsakligen när föraren ignorerar signalerna från det inbyggda systemet eller funktionsfel före överföringselementens fel.

I händelse av mindre funktionsstörningar kan en periodiskt blinkande indikator visas på städet. Om ingenting görs börjar den blinkande signalen lysa konstant över tiden. Den "svaga länken" i xDrive-systemet är servon, som till viss del trycker på skivorna i den centrala kopplingen. Lyckligtvis förutsåg konstruktörerna detta och placerade mekanismen så att om den misslyckas är det inte nödvändigt att ta isär hälften av överföringen. Denna artikel ligger utanför handout.

Men detta är inte det enda uppdelningsegenskapen hos detta system. En signal från någon sensor kan gå förlorad (kontakten oxideras eller trådkärnorna bryts). Elektroniska fel kan också uppstå. För att identifiera fel kan du köra en självdiagnos av det inbyggda systemet (hur detta kan göras på vissa bilar beskrivs här) eller ge fordonet för datordiagnostik. Läs separat hur denna procedur genomförs.

Om servodrivningen går sönder kan borstarna eller Hall-sensorn misslyckas (hur den här sensorn fungerar beskrivs i en annan artikel). Men även i det här fallet kan du fortsätta att köra till bensinstationen med bil. Endast bilen är bara bakhjulsdrift. Det är sant att konstant drift med en trasig servomotor är fylld med fel i växellådan, så du bör inte försena reparation eller utbyte av servon.

Om föraren byter olja i lådan i tid kommer razdatka att ”leva” cirka 100-120 tusen. km. miltal. Slitaget på mekanismen kommer att anges av smörjmedlets tillstånd. För diagnostik räcker det att tömma oljan något från växellådan. Släpp för droppe på en ren servett, du kan se om det är dags att reparera systemet. Spån av metall eller en bränd lukt indikerar behovet av att byta ut mekanismen.

Ett tecken på problem med servomotorn är ojämn acceleration (bilens ryck) eller visselpipan från bakhjulen (med ett fungerande bromssystem). Ibland, under körning, kan systemet omfördela kraften till ett av drivhjulen så att bilen tryggare tar en sväng. Men i det här fallet utsätts växellådan för en tung belastning och kommer snabbt att misslyckas. Av denna anledning bör du inte erövra kurvor vid höga hastigheter. Oavsett hur tillförlitlig fyrhjulsdrift eller säkerhetssystem är, kan de inte helt eliminera effekten av fysiska lagar på bilen, så det är bättre för säkerheten på vägen att köra lugnt, särskilt på instabila delar av motorvägen.

Utgång

Så, xDrive från BMW har visat sig så bra att biltillverkaren installerar den på de flesta personbilar, liksom på alla modeller av segmentet "Crossover" med X-index. Jämfört med tidigare generationer är denna generation tillräckligt pålitlig för att tillverkaren planerar inte att ersätta den med något annat. då det bästa.

I slutet av granskningen - en kort video om hur xDrive-systemet fungerar:

Fyrhjulsdrift BMW xDrive, båda fungerar på olika ytor.

Frågor och svar:

Vad är BMW X Drive? Detta är ett fyrhjulsdriftssystem utvecklat av BMW-ingenjörer. Den tillhör kategorin permanenta fyrhjulsdriftsystem med kontinuerlig och variabel vridmomentfördelning.

Hur fungerar X Drive-systemet? Denna transmission är baserad på det klassiska bakhjulsdrivna systemet. Vridmomentet fördelas längs axlarna genom överföringshuset (en växellåda som styrs av en friktionskoppling).

När dök X Drive upp? Den officiella presentationen av BMW xDrive fyrhjulsdriven transmission ägde rum 2003. Dessförinnan användes ett system med konstant fast fördelning av dragkraften längs axlarna.

Vad är beteckningen för BMW fyrhjulsdrift? BMW använder två typer av drivning. Baksidan är klassisk. Framhjulsdriften används i princip inte. Men fyrhjulsdrift med variabelt axelförhållande är en relativt ny utveckling, och den betecknas xDrive.