Система повного приводу xDrive
Зміст
У порівнянні з транспортними засобами минулого століття сучасний автомобіль став більш швидким, його мотор - економічніше, але не на шкоду продуктивності, а система комфорту дозволяє отримати задоволення від водіння машиною, навіть якщо це представник бюджетного класу. При цьому система активної і пасивної безпеки вдосконалилися, і складаються з великої кількості елементів.
Але безпека машини залежить не тільки від якості гальм або кількості подушок безпеки (про те, як вони працюють, читайте тут). Скільки аварій на дорогах відбувалося через те, що водій втрачав контроль над транспортним засобом, коли на великій швидкості виїжджав на нестабільну поверхню або в крутому повороті! Для стабілізації транспорту в таких ситуаціях використовуються різні системи. Наприклад, коли машина входить в крутий поворот, її центр ваги зміщується на одну сторону, і вона стає більш навантаженої. Через це кожне колесо разгруженной боку втрачає зчеплення з покриттям. Щоб усунути цей ефект, є система курсової стійкості, поперечні стабілізатори і т.д.
Але щоб машина була здатна долати будь-які складні ділянки дороги, різні автовиробники оснащують деякі свої моделі трансмісією, яка здатна крутити кожним колесом, роблячи його ведучим. Ця система в цілому називається повний привід. Кожен виробник по-своєму здійснює дану розробку. Наприклад, компанія Mercedes-Benz розробила систему 4Matic, про яку вже є окремий огляд. У Audi є Quattro. BMW оснащує багато моделей авто трансмісією xDrive.
Такий трансмісією оснащуються в основному повноцінні позашляховики, деякі моделі кросоверів (про те, в чому різниця між цими типами авто, читайте окремо), Так як ці машини частіше виявляються на дорогах з поганим покриттям. Наприклад, їх використовують для участі в змаганнях з подолання пересіченій місцевості. Але деякі преміальні легкові автомобілі або спорткари теж можуть оснащуватися повним приводом. Крім ефективності на нескладному бездоріжжя такі машини впевнено себе почувають на різко змінюється дорожню обстановку. Наприклад, взимку випав сильний сніг, а снігоприбиральна техніка ще не впоралася зі своїм завданням.
Повнопривідна модель має більше шансів подолати засніжений ділянку дороги, ніж передньопривідний або задньопривідний аналог. Сучасні системи мають автоматичний режим роботи, завдяки чому водієві немає необхідності контролювати, коли активувати конкретну опцію. Розробляють такі системи тільки передові компанії. У кожної з них є свій патент на реалізацію автоматичного повного приводу в своїх авто.
Розглянемо, за яким виконується робота системи xDrive, з яких елементів вона складається, в чому її особливості і деякі несправності.
Загальна концепція
Незважаючи на те, що крутний момент в авто з такою трансмісією розподіляється на всі колеса, легковик з повним приводом не можна назвати позашляхової. Основна причина в тому, що універсал, седан або купе мають невеликий дорожній просвіт, через що серйозне бездоріжжя подолати не вийде - машина просто сяде в першу ж колію, вибиту позашляховиками.
З цієї причини призначення системи активного повного приводу в тому, щоб забезпечити найкращу стійкість і керування авто на нестабільну дорозі, наприклад, коли транспорт потрапляє в сніжний перемет або на ожеледь. Рух автомобіля з переднім, а тим більше з заднім приводом в подібних умовах вимагає від водія чималого досвіду, особливо якщо швидкість машини висока.
Незалежно від покоління системи, вона буде складатися з:
- Коробки перемикання швидкостей (детальніше про різновиди і принцип роботи КПП читайте тут);
- Раздатки (про те, що це за механізм, і навіщо він потрібен в машині, розповідається в іншій статті);
- Карданного валу (про те, як він працює, і в яких ще системах авто може застосовуватися карданна передача, читайте окремо);
- Приводного вала для передніх коліс;
- Головною передачі на двох мостах.
До цього списку не входить диференціал з однієї простої причини. Кожне покоління отримувало різні модифікації даного елемента. Він постійно модернізувався, змінювалася його конструкція і принцип дії. Детально про те, що таке диференціал, і яку роботу він виконує в трансмісії автомобіля, читайте тут.
Виробник позиціонує xDrive, як систему постійного повного приводу. Насправді перші розробки пропонувалися в такому виконанні, і то були доступні виключно для деяких моделей. Для всіх інших автомобілів бренду доступний так званий повний привід. Тобто друга вісь підключається при пробуксовці основних ведучих коліс. Така трансмісія зустрічається не тільки в позашляховиках і кросовери BMW, але також і в багатьох легкових варіантах модельної лінійки.
У класичному розумінні повний привід повинен забезпечити максимальну зручність в управлінні транспортним засобом в динамічному режимі на нестабільних ділянках дороги. Завдяки цьому машину легше контролювати. В принципі, це головна причина, чому на ралійних змаганнях використовуються саме повнопривідні автомобілі (про інших популярних автомобільних змаганнях, в яких використовуються потужні автомобілі, розповідається в іншому огляді).
Але якщо крутний момент по осях розподіляється в неправильному співвідношенні, то це позначиться на:
- Чуйності автомобіля на поворот керма;
- Зниження динамічності автомобіля;
- Нестійкому русі машини на прямих ділянках дороги;
- Зниженні комфорту під час маневрів.
Щоб усунути всі ці ефекти, баварський автовиробник взяв за основу саме задньопривідні автомобілі, допрацювавши їх трансмісію, підвищивши безпеку транспортних засобів.
Історія створення і розвитку системи
Вперше повнопривідна модель від баварського автовиробника з'явилася з 1985-м році. В ту епоху такого поняття, як кросовер ще не існувало. Тоді все, що було більше звичайного седана, хетчбека або універсала, називалося «Джип» або позашляховик. Але в середині 80-х BMW ще не розробляло автомобілі даного типу. Однак спостереження за ефективністю повного приводу, який вже був в деяких моделях Audi, спонукали керівництво баварської компанії розробити власний агрегат, який забезпечував розподіл крутного моменту на кожну вісь транспорту в різному співвідношенні.
Опціонально дана розробка встановлювалася в моделях 3-Series і 5-Series. Тільки деякі автомобілі могли отримати подібне оснащення, і то тільки в якості дорогою опції. Щоб дані автомобілі відрізнялися від задньопривідних аналогів, серія отримувала індекс Х. Пізніше (а саме в 2003-му році) компанія змінила це позначення на xDrive.
Після успішного тестування системи було її розвиток, в результаті чого з'явилося цілих чотири покоління. Кожна наступна модифікація відрізняється більшою стабільністю, схемою, за якою буде розподілятися потужність по осях і деякими змінами в конструкції. Перші три генерації розподіляли крутний момент між осями фіксоване (не можна було змінити співвідношення).
Розглянемо особливості кожного покоління окремо.
I покоління
Як було сказано раніше, історія створення повного приводу від баварського автовиробника почалася в 1985-му році. Перша генерація мала постійний розподіл крутного моменту на передню і задню вісь. Правда, співвідношення потужності було несиметричним - задній привід отримав 63 відсотки, а передній - 37% потужності.
Схема розподілу потужності була наступною. Між осями крутний момент повинен був розподіляти планетарний диференціал. Він блокувався віськомуфтой (про те, що це за елемент і як працює, розповідається в іншому огляді). Завдяки такій конструкції в разі потреби могла забезпечуватися передача тяги на передній або задній міст до 90 відсотків.
Вязкостная муфта також встановлювалася в задній міжосьовий диференціал. Передня вісь не оснащуються блокуванням, і диференціал був вільний. Про те, навіщо потрібна блокування диференціала, читайте окремо. Такий трансмісією оснащувався BMW iX325 (випуск 1985 р.).
Незважаючи на те, що трансмісія передавала тягові зусилля на обидві осі, автомобіль з такою трансмісією вважався заднеприводним, тому що задні колеса отримували безпосередню подачу відповідного числа Ньютоновий. На передні колеса проводився відбір потужності через роздавальну коробку з ланцюговим приводом.
Один з мінусів даної розробки була низька надійність вискомуфт в порівнянні з блокуванням Torsen, яку використовувала компанія Audi (детальніше про цю модифікації розповідається в іншій статті). Перше покоління сходило з конвеєрів баварського автовиробника аж до 1991-го року, коли з'явилася чергова генерація повнопривідної трансмісії.
II покоління
Друге покоління системи теж було несиметричним. Розподіл крутного моменту виконувалося в співвідношенні 64 (задні колеса) до 36 (передні колеса). Така модифікація використовувалася в седанах і універсалах 525iX в кузові Е34 (п'ята серія). Через два роки ця трансмісія була модернізована.
У версії, що передує модернізації, використовувалася муфта з електромагнітним приводом. Вона встановлювалася в міжосьовий диференціал. Активація пристрою відбувався від сигналів, що надходять з блоку управління ESD. Передній диференціал як і раніше залишався вільним, але ззаду був блокується диференціал. Ця дія виконувала електрогідравлічна муфта. Завдяки такій конструкції тяга майже миттєво могла подаватися в співвідношенні максимум 0 до 100 відсотків.
В результаті модернізації інженери компанії змінили конструкцію системи. Центральний диференціал як і раніше можна було заблокувати. Для цього використовувався багатодисковий електромагнітний фрикційний елемент. Тільки управління здійснюється блоком системи ABS.
Головні передачі позбулися блокування, а міжколісні диференціали стали вільними. Але в даному поколінні стала використовуватися імітація блокування заднього диференціала (система ABD). Принцип роботи пристрою був досить простим. Коли датчики, що визначають швидкість обертання коліс, фіксували різницю в оборотах правого і лівого колеса (це відбувається, коли одне з них починає буксувати), система трохи пригальмовує то, яке крутиться швидше.
III покоління
У 1998-му році відбулася зміна поколінь повнопривідної трансмісії від баварців. Що стосується співвідношення розподілу крутного моменту, то дана генерація теж була асиметричною. На задні колеса надходить 62, а на передні - 38 відсотків тяги. Таку трансмісію можна зустріти в універсалах і седанах BMW 3-Series E46.
На відміну від попереднього покоління, дана система оснащувалася повністю вільними диференціалами (навіть центральний не блокується). Головні передачі отримали імітацію блокування.
Через рік після старту виробництва третього покоління повнопривідних трансмісій xDrive компанія випустила першу модель класу «Кросовер». У BMW Х5 використовувалася та ж система, що і в легкових родичів третьої серії. На відміну від тієї модифікації, дана трансмісія оснащувалася імітацією блокування міжколісних диференціалів.
До 2003-го року всі три покоління представляли повний постійний привід FullTime. Далі все повнопривідні моделі автобренда стали оснащуватися системою xDrive. У легкових моделях третя генерація системи використовувалася до 2006-го року, а в кроссоверах її замінили двома роками раніше на четверте покоління.
IV покоління
Остання генерація системи повного приводу була представлена в 2003-му році. Вона була частиною базової комплектації для нового кросовера Х3, а також рестайлінгової моделі 3-Series E46. Дана система за замовчуванням встановлюється в усі моделі з Х-серії, а в якості додаткової опції - в інші моделі, за винятком 2-Series.
Особливістю даної модифікації є відсутність міжосьового диференціала. Замість нього використовується фрикційна багатодискова муфта, яка керується сервоприводом. У стандартних умовах крутний момент на 60 відсотків надходить на задню вісь, і на 40 - на передню. Коли ситуація на дорозі різко змінюється (машина заїхала в бруд, потрапила в глибокий сніг або на ожеледь), система здатна змінити співвідношення аж до 0 до 100.
Принцип роботи системи
Так як на ринку більше автомобілів саме з повним приводом четвертого покоління, то зосередимося на роботі саме цієї модифікації. За замовчуванням постійно тяга передається на задні колеса, тому машина вважається не повнопривідний, а задньопривідної з підключається передньою віссю.
Між осями встановлена багатодискова муфта, яка, як ми вже звернули увагу, управляється через систему важелів за допомогою сервоприводу. Цей механізм затискає диски муфти і завдяки силі тертя активується ланцюгова роздавальна коробка, яка підключає вал передньої осі.
Відбір потужності залежить від сили стискання дисків. Цей вузол здатний забезпечити 50-відсоткове розподіл крутного моменту на передні колеса. Коли сервопривід розтискає диски муфти, тяга на всі 100 відсотків надходить на задні колеса.
Робота сервоприводу має майже інтелектуальний тип завдяки наявності великої кількості пов'язаних з ним систем. Завдяки цьому будь-яка умова на дорозі здатне спровокувати активацію системи, яка перейде в потрібний режим за все за 0.01 сек.
Ось які системи впливають на активацію системи xDrive:
- ІВМ. Це система, яка фіксує показники ходової частини авто і керуюча деякими її функціями. Вона забезпечує синхронізацію ходовки з іншими механізмами;
- DSC. У даного автовиробника так називається система курсової стійкості. Завдяки сигналам від її датчиків відбувається розподіл тягових зусиль між переднім і заднім мостом. Вона ж активує імітацію електронного блокування переднього і заднього диференціала. Система активує гальмо того колеса, яке почало буксувати, щоб запобігти передачі крутного моменту на нього;
- AFS. Це система, яка фіксує положення рульового механізму. Якщо машина потрапила на нестабільну поверхню, і в деякій мірі спрацьовує система пригальмовування буксує колеса, цей пристрій стабілізує авто, щоб його не занесло;
- DTS. Система контролю тягових зусиль;
- HDC. Електронний асистент при русі по затяжним схилах;
- ЦОД. У деяких моделях авто цієї системи немає. Вона допомагає водієві контролювати машину при проходженні поворотів на великій швидкості.
Активний повний привід даного автовиробника має одна перевага, яке дозволяє розробці конкурувати з аналогами інших компаній. Він полягає у відносній простоті конструкції і схемі здійснення розподілу крутного моменту. Також надійність системи обумовлена відсутністю блокування диференціалів.
Ось ще деякі переваги системи xDrive:
- Перерозподіл тягових зусиль по осях відбувається безступінчатим методом;
- Електроніка постійно контролює стан автомобіля на дорозі, а при зміні дорожньої обстановки система миттєво підлаштовується;
- Полегшує контроль управління автомобілем, незалежно від дорожнього покриття;
- Гальмівна система працює ефективніше, а в деяких ситуаціях водієві не потрібно натискати гальмо, щоб стабілізувати авто;
- Незалежно від навичок водіння автомобіліста, автомобіль стабільніший на складних ділянках дороги, ніж класична заднеприводная модель.
Режими роботи системи
Незважаючи на те, що система не здатна фіксоване змінювати співвідношення крутного моменту між осями, активний повний привід xDrive від BMW працює в декількох режимах. Як говорилося вище, це залежить від того, яка обстановка на дорозі, а також від сигналів пов'язаних систем авто.
Ось типові ситуації, в яких електроніка може активувати зміна відбору потужності на кожну вісь:
- Водій плавно починає рух. В цьому випадку електроніка активує сервопривід так, щоб раздатка передавала 50 відсотків крутного моменту на передні колеса. Коли машина розганяється до 20 км / ч, електроніка послаблює вплив на фрикционную міжосьове муфту, завдяки чому співвідношення моменту між осями плавно змінюється на 40/60 (перед / зад);
- Занесення при проходженні поворотів (про те, чому відбувається надлишкова або недостатня обертальність, і що потрібно робити в таких випадках, розповідається в іншому огляді) Призводить до того, що система на 50% активує передні колеса, завдяки чому вони починають тягнути машину, стабілізуючи її при занесенні. Якщо цей ефект не піддається контролю, блок управління активує деякі системи безпеки;
- Знесення. В цьому випадку електроніка навпаки робить автомобіль заднеприводним, завдяки чому задні колеса підштовхують машину, розгортаючи її в сторону, протилежну повороту рульових коліс. Також електроніка авто задіє деякі системи активної і пасивної безпеки;
- Машина виїхала на ожеледь. В цьому випадку система розподіляє потужність навпіл на обидві осі, і транспортний засіб стає класичним повнопривідним;
- Парковка авто на вузькій дорозі або їзда на швидкостях, вище 180км / ч. В цьому режимі передні колеса повністю відключаються, а вся тяга надходить тільки на задню вісь. Недолік такого режиму в тому, що задньопривідний автомобіль важче паркувати, наприклад, якщо потрібно заїхати на невеликий бордюр, а якщо дорога слизька, то колеса будуть пробуксовувати.
Недоліками системи xDrive є те, що через відсутність блокування міжосьового або межколесного диференціала конкретний режим не можна включити примусово. Наприклад, якщо водій точно знає, що на конкретній ділянці авто точно занесе, він не зможе включити передню вісь. Вона активується автоматично, але тільки коли машину вже почне заносити. Недосвідчений водій почне вживати певних заходів, і в цей момент включиться передня вісь, що може привести до аварії. З цієї причини, якщо немає досвіду в управлінні подібним транспортом, краще потренуватися на закритих дорогах або на спеціальних майданчиках.
елементи системи
Варто врахувати, що модифікації для легкових моделей відрізняються від варіантів, якими оснащуються кросовери. Різниця в передачі роздавальної коробки. У кросоверів вона ланцюгова, а в інших моделях - шестерна.
Система xDrive складається з:
- Автоматичної коробки перемикання передач;
- Роздавальної коробки;
- Багатодискової фрикційної муфти. Вона встановлюється в корпусі раздатки і замінює міжосьовий диференціал;
- Передній і задній карданної передач;
- Переднього і заднього міжколісного диференціала.
Роздавальна коробка для універсалів і седанів складається з:
- Приводу для передніх коліс;
- Керуючого кулака сервоприводу;
- Проміжної шестерні;
- Провідної шестерні;
- Головного важеля;
- Багатодискової муфти;
- Приводного механізму на задню вісь;
- серводвігателя;
- Кількох фрикційних елементів;
- Провідної шестерні, під'єднується серводвигуном.
В раздатке для кросоверів використовується схожа конструкція, тільки замість проміжної шестерні використовується ланцюг.
Багатодискова фрикційна муфта
Особливістю останнього покоління інтелектуальної системи xDrive є відсутність міжосьового диференціала. Його замінила багатодискова муфта. Вона приводиться в рух за допомогою електричного сервопривода. Робота цього механізму контролюється блоком управління трансмісією. Коли машина виявляється в складних дорожніх умовах, мікропроцесор отримує сигнали від системи курсової стійкості, рульового управління, ходової частини і т.д. Відповідно до цих імпульсами спрацьовує запрограмований алгоритм, і сервопривід затискає диски муфти з силою, що відповідає необхідному крутним моментом на другорядній осі.
Залежно від типу трансмісії (для легкових авто і кросоверів використовуються різні модифікації) крутний момент в раздатке через шестерні або ланцюг частково надходить на вал передньої осі. Сила стиснення дисків муфти залежить від показників, які отримає блок управління.
Чим забезпечується ефективність системи
Отже, гідність системи xDrive полягає в плавному і безступінчастому розподіленні потужності між передньою і задньою віссю. Її ефективність зумовлена роздавальної коробкою, яка активується через багатодискову муфту. Про неї розповідалося трохи раніше. Завдяки синхронізації з іншими системами трансмісія швидко адаптується до мінливих дорожніх умов, і змінює режим відбору потужності.
Так як завдання системи полягає в тому, щоб максимально усунути пробуксовку ведучих коліс, автомобілі, оснащені нею, легше стабілізувати після занесення. Якщо є бажання подріфтовать (про те, що це таке, читайте тут), То при можливості дану опцію необхідно відключити або деактивувати деякі системи, які запобігають пробуксовку ведучих коліс.
Основні несправності
Якщо з'явилися неполадки з трансмісією (або механічна, або електронна поломка), то на приладовій панелі загориться відповідний сигнал. Залежно від типу поломки може з'явитися значок 4х4, ABS або Brake. Так як трансмісія - один із стабільних агрегатів в машині, різкий повний вихід її з ладу відбувається в основному, коли водій ігнорує сигнали бортової системи або несправності, що передують виходу з лади елементів трансмісії.
При незначних несправності на приборку може виводитися періодично спалахує індикатор. Якщо нічого не робити, з часом моргаючий сигнал починає постійно світитися. «Слабкою ланкою» в системі xDrive є сервопривід, який певною мірою притискає диски центральної муфти. Благо, що конструктори передбачили це, і розташували механізм так, щоб при його виході з ладу не потрібно було розбирати половину трансмісії. Цей елемент знаходиться зовні раздатки.
Але це не єдина поломка, характерна для даної системи. Може загубитися сигнал від якогось датчика (окислився контакт або зламалися жили проводу). Також можуть з'явитися збої в електроніці. Для виявлення помилок можна запустити функцію самодіагностики бортової системи (про те, як це можна зробити на деяких автомобілях, розповідається тут) Або віддати транспортний засіб на комп'ютерну діагностику. окремо прочитайте про те, як проводиться дана процедура.
При поломці сервоприводу можуть вийти з ладу щітки або датчик Холла (про те, за яким принципом працює даний датчик, розповідається в іншій статті). Але навіть в такому випадку на машині можна продовжити рух до станції техобслуговування. Тільки машина буде просто задньопривідної. Правда, постійна експлуатація зі зламаним серводвигуном чревата виходом з ладу коробки передач, тому не варто затягувати з ремонтом або заміною сервоприводу.
Якщо водій вчасно міняє масло в коробці, то раздатка «проживе» близько 100-120тис. км. пробігу. Про знос механізму буде свідчити стан мастила. Для діагностики досить небагато злити масла з піддона трансмісії. По краплі на чистій серветці можна визначити, чи пора ремонтувати систему. Металева стружка або горілий запах вказує на необхідність в заміні механізму.
Однією з ознак проблем з серводвигуном є нерівномірний розгін (машина смикається) або свист, що доноситься від задніх коліс (при справній гальмівній системі). Іноді під час руху система може перерозподіляти потужність на одне з провідних коліс, щоб машина більш впевнено пройшла поворот. Але в такому випадку редуктор піддається великому навантаженні і швидко вийде з ладу. З цієї причини не слід підкорювати віражі на великих швидкостях. Який би надійної не була система повного приводу або безпеки, вони не здатні повністю усунути дію фізичних законів на автомобіль, тому краще заради безпеки на дорозі їздити спокійно, особливо на нестабільних ділянках траси.
Висновок
Отже, xDrive від BMW настільки себе зарекомендувала, що автовиробник встановлює її на більшість легкових автомобілів, а також на всі моделі сегмента «Кросовер» з індексом Х. У порівнянні з попередніми поколіннями дана генерація досить надійна, щоб виробник не планував її заміну на щось то краще.
На завершення огляду - невелике відео про те, як працює система xDrive:
Питання та відповіді:
Що таке BMW X Drive? Це система повного приводу, яку розробили інженери BMW. Вона відноситься до категорії систем постійного повного приводу з безперервним і змінним розподілом моменту, що крутить.
Як працює система X Drive? В основі такої трансмісії лежить класична задньопривідна схема. Крутний момент по осях розподіляється через роздатку (зубчаста передача, керована фрикційною муфтою).
Коли з'явився XDrive? Офіційна презентація повнопривідної трансмісії BMW xDrive відбулася у 2003 році. До цього використовувалася система з фіксованим постійним розподілом тяги по осях.
Як позначається повний привід у BMW? Компанія БМВ використовує два типи приводу. Класичним є задній. Передній привід не використовується принципово. А ось повний привід зі змінним співвідношенням по осях – порівняно недавня технологія, і вона позначається xDrive.
