30 лет полноприводных бмв: от механических к гибридным системам awd

Режимы работы

Перемещаясь на автомобиле, полноприводная система работает в зависимости от определенного режима:

• обычное состояние;
• снос передней оси;
• занос задней части;
• парковка;
• скользкая трасса.

На разных режимах xDrive ведет себя по-разному. В первом случае до 20 км/ч момент распределяется 40:60, но после начинается анализ поведения машины и эффективность перераспределения.

При резком повороте часто сносит морду машины, в этом случае основная отдача двигателя переходит на передние колеса. При необходимости подключается ESP для выравнивания автомобиля. В третьем случае при заносе задней оси, задним колесам отдается вся мощность и подключается ESP.

Полный привод xDrive понимает, что вы на парковке, поэтому мощность полностью подключена к задним колесам, чтобы легче было крутить руль.

В последнем случае система работает практически постоянно, анализируя лучшее сцепление с дорогой, распределяя крутящий момент максимально эффективно.

Водитель всегда в выигрыше.

Водитель постоянно может наслаждаться преимуществами системы xDrive – ведь поток мощности непрерывно адаптируется к конкретным условиям движения. Вот несколько примеров:

1. При трогании с места в нормальных условиях многодисковая муфта замкнута до тех пор, пока скорость не достигнет примерно 20 км/ч. Это обеспечивает максимальную тягу при трогании. Затем система распределяет крутящий момент между задними и передними колесами в переменном отношении.
2. При прохождении поворотов мгновенное перераспределение крутящего момента снижает недостаточную или избыточную поворачиваемость: если заднюю часть автомобиля начинает заносить к наружной стороне поворота, то система xDrive сильнее замыкает многодисковую муфту и направляет больше крутящего момента к передним колесам. В результатепередача боковых сил задними колесами восстанавливается, и автомобиль стабилизируется. В сочетании с DSC система распознает тенденцию к избыточной поворачиваемости на очень ранней стадии и вмешивается, еще прежде чем водитель успеет заметить изменение ситуации: BMW с xDrive проходит поворот буквально как по рельсам.
3. Аналогичная картина наблюдается при сильной недостаточной поворачиваемости. Если передние колеса начинает сносить к наружной стороне поворота, то эта тенденция к недостаточной поворачиваемости распознается по информации системы DSC и компенсируется снижением крутящего момента, направляемого к передним колесам. Таким образом, на задние колеса может передаваться до 100 процентов крутящего момента! В результате водитель может вести BMW с xDrive, например на извилистых участках, почти с той же динамикой, как и заднеприводной BMW. Только если опасность заноса или сноса неможет быть компенсирована одним переменным распределением крутящего момента, в дело вступает система DSC, которая стабилизирует автомобиль путем подтормаживания отдельных колес.
4. Система xDrive легко компенсирует даже внезапные изменения положения педали акселератора: если с момента нажатия напедаль до создания момента двигателя проходит не менее 200 миллисекунд, то многодисковая муфта может полностью разомкнуться или сомкнуться в течение 100 миллисекунд.
5. При парковке благодаря полному размыканию многодисковой муфты автомобиль превращается в заднеприводной. При этомотсутствуют ненужные напряжения в трансмиссии и влияние на рулевое управление.
6. На подъемах со скользким покрытием, например по снегу или льду, пробуксовка отдельных колес предотвращается благодаря эффекту межосевой блокировки. В результате система DSC для перераспределения крутящего момента снижает мощность двигателя или притормаживает колеса только в значительно более сложных дорожных условиях. Кроме того, при продолжении движения эффект блокировки заметно снижает опасность потери способности отдельных колес передавать продольные или поперечные силы на дорогу. Это обеспечивает водителю более безопасный и динамичный режим движения.

Принцип работы xDrive

Вращение постоянно подается на задний мост, то есть авто с таким приводом в действительности является заднеприводным. При этом сервопривод за счет системы рычагов поджимает фрикционные диски межосевой муфты, что позволяет отбирать мощность и подавать ее на вал привода передней оси.

При надобности сервопривод меняет степень прижима дисков, меняя разделение крутящего момента. Он либо полностью их сжимает, обеспечивая передачу в пропорции 50/50, либо отпускает их, прерывая подачу момента на перед.

Раздаточная коробка xDrive с цепным приводом для кроссоверов

Работой сервопривода управляет целый комплекс систем, что обеспечивает перераспределение тяги между осями в очень короткие промежутки времени – 0,01 секунды.

• Управления ходовой частью ICM. В ее задачу как раз и входит синхронизация привода с иными системами;
• Динамической стабилизации DSC (курсовой устойчивости). Она не только управляет разделением тягового усилия между мостами. Система также «заведует» и имитацией блокировки дифференциалов, установленных на главных передачах, притормаживая пробуксовывающие колеса.
• Рулевого управления AFS. Она обеспечивает стабилизацию авто во время торможения, при котором колеса движутся по поверхностям с разным коэффициентом трения.
• Контроля тягового усилия DTC;
• Помощи при движении на спуск HDC;
• Перераспределения тяги между колесами задней оси DPC. Она осуществляет «подруливание» при проезде поворотов.

Главным преимуществом xDrive является ее сравнительная конструктивная простота. Отсутствие механических узлов блокирования дифференциалов значительно упрощает устройство привода и делает его очень надежным.

Основными преимуществами системы xDrive в эксплуатационном плане являются:

• Переменное бесступенчатое разделение момента между осями;
• Постоянный контроль за поведением авто и мгновенная реакция на изменение ситуации;
• Обеспечение высоких показателей управляемости авто;
• Высокая точность функционирования тормозной системы;
• Устойчивость авто при разных условиях передвижения.

Благодаря используемой фрикционной муфте с электронной системой управления, система xDrive обладает рядом режимов работы, которые подстраивают привод по условия движения:

• Плавное начало движения;
• Вхождение в повороты с чрезмерной поворачиваемостью;
• Движение в поворотах с недостаточной поворачиваемостью;
• Перемещение по скользкой дороге;
• Постановка на стоянку в условиях ограниченного пространства.

Под каждый режим предусмотрены свои особенности работы. Так, при старте фрикционная муфта обеспечивает перераспределение моментов между осями в пропорции 50/50. Это обеспечивает динамичный набор скорости. Но после достижения 20 км/ч система начинает менять соотношение в зависимости от дорожных условий. Среднее значение пропорций составляет 40/60, но оно может быстро поменяться, если электроника обнаружила изменение условий.

Когда при входе в поворот заднюю часть авто начинает заносить (избыток поворачиваемости) сервопривод мгновенно сжимает диски муфты, обеспечивая подачу 50% тяги и больше на перед, благодаря чему он начинает «вытаскивать» заднюю ось авто из заноса. Если этих мер оказывается недостаточно xDrive начинает задействовать иные системы, чтобы стабилизировать машину.

В случае сноса переда при повороте (недостаток поворачиваемости) привод наоборот — снижает момент на передней оси вплоть до полного его отключения и при надобности все также задействует системы стабилизации.

Во время движения по скользким покрытиям xDrive делает авто полноприводным, обеспечивая подачу до 50% тяги на перед и включая вспомогательные системы.

В режиме парковки, а также при движении на очень высоких скоростях (свыше 180 км/ч), сервопривод отключает подачу вращения на перед, делая авто полностью заднеприводным. В этом есть и свой недостаток, особенно во время парковки. Из-за отключения переда автомобиль не всегда может преодолеть даже небольшие препятствия (бордюры) в случае, если покрытие скользкое и зад пробуксовывает.

Недостатком xDrive считается и то, что на подключение оси требуется время, хоть и немного. То есть система включает передний мост только после того, как занос уже начался. Это может несколько дезориентировать водителя, и он примет неверные меры.

«Слабым» местом в самой конструкции полного привода xDrive считается сервопривод. Но об этом конструкторы позаботились, разместив этот узел с внешней стороны раздаточной коробки, что позволяет быстро провести замену или ремонт.

Полный привод BMW xDrive — описание, принцип работы

Данная система полного привода была разработана концерном БМВ и её можно отнести к системам постоянного полного привода. В зависимости от условий движение система может обеспечивать бесступенчатую, переменную и непрерывную передачу крутящего момента. Эта система устанавливается на спортивных внедорожниках и легковых автомобилях.

Насчитывается четыре поколения системы xDrive автомобилей BMW:1. Первое поколение —  устанавливалось с 1985 года,  отношение передаваемого крутящего момента 37:63, имелась блокировка межосевого дифференциала и заднего межколёсного вискомуфтой.2. Второе поколение —  устанавливалась с 1991 года, передаваемый крутящий момент в соотношении 36:64. Блокировка межосевого и заднего межколёсного дифференциалов многодисковой муфтой. Возможно перераспределение крутящего момента между осями от 0 до 100%.3. Третье поколение — с 1999 года, распределение крутящего момента в соотношении 38:62. Применялись межосевой и межколёсные дифференциалы свободных типов, возможно взаимодействие системы с системой курсовой устойчивости.4. Четвёртое поколение — с 2003 года, крутящий момент распределяется в соотношении 40:60. Возможно перераспределение крутящего момента между осями от 0 до 100%, электронная блокировка дифференциалов, взаимодействует с системой курсовой устойчивости.

В отличии от системы полного привода 4matic, основой для системы полного привода x Drive автомобилей послужила классическая заднеприводная трансмиссия. Распределение крутящего момента осуществляется «раздаткой». Она состоит из зубчатой передачи, которая управляется фрикционной муфтой. В трансмиссиях спортивных внедорожников вместо зубной передачи установлена цепная.

Система DTC для движения в спортивном режиме и на снегу.

Система DSC на полноприводных моделях обладает, как и в случае с заднеприводными вариантами, функцией контроля тяги DTC (Dynamic Traction Control), допускающей большую пробуксовку и больший угол заноса в экстремальных условиях, например на рыхлом снегу или при движении в спортивном режиме. Кроме того, систему DSC можно полностью отключить,как и на всех автомобилях BMW.

Система HDC облегчает спуск с крутых склонов: без вмешательства водителя «пятерка» с xDrive, подтормаживая всемичетырьмя колесами, движется под гору с постоянной скоростью быстро идущего пешехода. Функцию HDC можно включить и выключить с помощью одной из двух программируемых кнопок на многофункциональном рулевом колесе.

Dynamic Performance Control

Система контроля крутящего момента Dynamic Performance Control (DPC) от BMW гармонично работает сBMW xDrive и системой контроля устойчивости Dynamic Stability Control. DPC контролирует силовой агрегат и шасси автомобиля и регулирует сцепление с дорогой, а также способна скорректировать поворачиваемость автомобиля, распределяя мощность по задней оси. Крутящий момент не только распределяется между передней и задней осями (благодаря xDrive), но также и между задними колёсами для улучшения манёвренности и стабильности (с помощью DPC). DPC работает на всех скоростях и во время обычного вождения, а не только во время прохождения сложных поворотов. DPC также взаимодействует с DSC, пытаясь корректировать движение автомобиля, контролируя крутящий момент, что обеспечивает плавные манёвры. В одиночку система DSC только бы смогла уменьшить мощность двигателя и затормозила бы колёса для улучшения поворачиваемости.

Дифференциал DPC может ускорять колесо с помощью использования планетарных передач и электроприводов в конструкции. Стандартная система контроля — например, типичная xDrive без DPC — уменьшает скорость вращения наиболее активно крутящегося колеса (у которого хуже сцепление с дорогой) с помощью тормозов и снижения мощности двигателя. Это изнашивает тормоза. А в сочетании xDrive с DPC наоборот будет ускорено самое медленное колесо (у которого наибольшее сцепление с дорогой), а не пробуксовывающее, что улучшит стабильность. Например, во время поворота будет ускорено колесо на противоположной стороне, что увеличит ускорение автомобиля. А во время избыточной поворачиваемости ускорение будет дано на колесо на стороне поворота, что улучшит баланс. Это сделает прохождение поворотов плавнее и оптимально распределит момент по оси.

Впервые DPC была установлена на BMW X6, выпуск которой начался в 2008 году (модель 2009), где система входила в стандартную комплектацию. Тест показал, что “X6 управляется так, будто она на сотню-другую килограммов легче, чем X5 (у которой нет DPC)” благодаря использованию системы, хотя у обоих автомобилей одинаковые размеры шасси. У спортивной версии BMW X5 M система DPC тоже входит в стандартную комплектацию.

Устройство

Система полного привода xDrive включает в себя следующие компоненты: 1) Автоматическая коробка передач. 2) Раздаточная коробка с многодисковой муфтой которая выполняет функцию межосевого дифференциала. 3) Карданная передача на передний привод. 4) Карданная передача на задний привод. 5) Межколесные дифференциалы: передний и задний.

Поколения полного привода bmw

1) Первое поколение полного привода от bmw появилось в 1985 году. Система полного привода от bmw устанавливалась на автомобили 325iX. Распределение крутящего момента 37% на передний привод и 63 % на задний привод. Задний и межосевой дифференциалы блокировались при проскальзывании вискомуфтами. Передний дифференциал свободный.

2) В 1991 году появилось второе поколение системы полного привода от bmw. С распределением крутящего момента 36:64. Имелась возможность перевести до 100 % крутящего момента на одну из осей. Блокировка межосевого дифференциала осуществлялась с помощью многодисковой электромагнитной муфты. Задний дифференциал блокировался с помощью электрогидравлического привода. Передний дифференциал свободный. При работе система полного привода учитывала, показатели колесных датчиков скорости, обороты двигателя и положение педали тормоза. Системой полного привода комплектовались автомобили 525iX.

3) Третье поколение системы полного привода от bmw появилась в 1999 году она устанавливалась на bmw x5 e53. Все дифференциалы свободные с электронной блокировкой. Распределение крутящего момента 38:62. Система полного привода функционировала совместно с системой курсовой устойчивости.

4) Четвертое поколение интеллектуального полного привода появилось в 2003 году которое назвали xDrive. Система xDrive устанавливалась на рестайлинговые модели Е46 и кроссовер Х3. В данный момент практически все автомобили bmw могут быть опционально укомплектованные системой xDrive. Распределение крутящего момента 40:60.

Принцип работы

В большинстве случаев автомобили bmw с системой xDrive ведут себя как заднеприводные автомобили.Распределение крутящего момента по осям происходит благодаря многодисковой фрикционной муфте с приводом от сервомотора которая располагается в раздаточной коробке. По команде блока управления за доли секунды меняется соотношение крутящего момента по осям. Тип привода передней карданной передачи может быть шестереночный или цепной в зависимости от модели автомобиля.

Система xDrive имеет следующие режимы работы:

1) Начало движения. Мощность между осями распределяется 40:60. При скорости более 20 км/ч распределение крутящего момента между осями зависит от дорожных условий.

2) Парковка. Вся мощность перераспределяется на заднюю ось облегчая управление водителю и снижая нагрузку на трансмиссию.

3) Избыточная поварачивоемость. В случае заноса задней оси, крутящий момент преимущественно перераспределяется на переднюю ось. В случае необходимости система курсовой устойчивости помогает стабилизировать автомобиль.

4) Недостаточная поварачиваемость. При сносе передней оси крутящий момент перераспределяется полностью на заднюю ось, система курсовой устойчивости помогает стабилизировать автомобиль.

5) Скользкая дорога. При пробуксовке колес крутящий момент перераспределяется на ось у которой лучшее сцепление с дорогой.

Применение

BMW xDrive доступна для автомобилей X1, X3 и идёт в стандартной комплектации на кроссоверах X4, X5, X6 и BMW X6 M. Является опцией для автомобилей 1-й серии (с 2012 года), 3-й серии E46 (с 2006 года для седанов, в 2007-2013 годах для купе), 4-й серии (с 2014 года), 5-й серии (с 2005 года), 6-й серии (с 2012 года для купе и Gran Coupe) и 7-й серии (с 2010 года).

BMW постепенно расширяли доступность xDrive среди всего модельного ряда для улучшения конкурентоспособности с системами полного привода quattro (используется в автомобилях Audi) и 4Matic (используется в Mercedes-Benz), которые широко доступны среди модельного ряда своих компаний. BMW Canada даже перестали предоставлять заднеприводные версии в моделях 2010-12 годов, если в продаже была доступна версия с xDrive. Это касалось автомобилей 5-й, 6-й и 7-й серий. Хотя ещё только в моделях 2009 года и раньше xDrive была доступна лишь для автомобилей BMW 528i и 535i. Такой ход компании удивил некоторых обозревателей. Один канадский веб-сайт писал, что полный привод  “однажды был целиком в компетенции Audi, если не считать несколько моделей Mercedes. Переход на полный привод был так резок, что большинство автомобилей класса «люкс» продаются теперь именно с ним, а модель 650i — это вообще первое спортивное купе от BMW с полным приводом. Что ещё больше удивляет, так это отсутствие модели купе с задним приводом в продаже, так что если вам необходима версия 650i, где ведущими колёсами являются только задние, то придётся покупать кабриолет. “

Первое появление xDrive на автомобилях BMW с восьмицилиндровым двигателем пришлось на BMW 750i xDrive (F01) и 550i Gran Turismo xDrive (F07) 2010 года, а также на BMW 550i xDrive (F10) 2011 года.

xDrive стала впервые использоваться на автомобилях M серии начиная с выхода BMW X5 M 2010 года и X6 M. Шестое поколение BMW M5 поставляется с xDrive в стандартной комплектации.

Большая динамика на поворотах – большая безопасность в зимний период

Следует отметить 1985 год, в котором на автосалоне, проводимом во Франкфурте (IAA), был продемонстрирован BMW 325iX. В данной модели ясно прослеживался главный принцип полного привода: большая динамика на поворотах приводит к меньшей опасности зимой. Основной отличительной чертой, выделяющей этот автомобиль среди подобных ему, является необычное распределение усилия между колесами. Вместо обычного равного распределения веса немецкая компания предложила вариант, где при движении 63% крутящего момента приходится на задний мост, а 37% – на передний. Это позволило сохранить точное выполнение поворотов.

Колесная передача заднего моста содержит вязкостные блокирующие элементы, которые при возникновении динамических ситуаций обладают способностью координировать силовой поток. Это означает, что в случае потребности, например, проворачивание задних колес, крутящий момент будет перенаправлен переднему мосту. Несмотря на то, что регулирование блокировками происходило автоматически, в рабочем состоянии всегда находился и антиблокировочный механизм. На практике эта концепция срабатывала в условиях, когда автомобиль мог показать все свои преимущества:

• при ускорении во время выхода из поворотов оптимизировалась тяговая сила;
• в период рывка по влажному дорожному покрытию передача усилия происходила без проскальзывания;
• при передвижении по льду и снегу были обеспечены безопасные ходовые качества.

Режимы работы системы

• Начало движения: дифференциал заблокирован, мощность между осями распределяется в оптимальном соотношении 40:60, на скорости свыше 20 км/ч соотношение крутящего момента определяется системой, исходя из текущих условий движения и дорожной поверхности.
• Избыточная поворачиваемость: при обнаружении системой xDrive признаков смещения задней оси наружу от центра поворота бОльшая мощность перенаправляется на переднюю ось; при необходимости подключается динамическая система курсовой устойчивости, притормаживая нужные колеса и выравнивая автомобиль.
• Недостаточная поворачиваемость: при регистрации системой увода передней оси от центра поворота на заднюю ось подается до 100% крутящего момента, а система курсовой устойчивости помогает при необходимости стабилизировать автомобиль.
• Движение по скользкой дороге: крутящий момент распределяется электроникой на ось с лучшим сцеплением колес, предотвращая пробуксовку.
• Парковка автомобиля: вся мощность перенаправляется на заднюю ось, облегчая управление водителю и снижая нагрузку на элементы трансмиссии.

Схема работы системы xDrive

Опираясь на показания многочисленных датчиков, управляющая электроника способна с точностью распознавать склонность автомобиля  к уходу  в занос при повороте или скорую потерю сцепления колес с дорожной поверхностью. Системой учитываются также и текущие параметры работы двигателя, скорость автомобиля, частота вращения колес, угол их поворота и боковое ускорение автомобиля. Это позволяет с упреждением просчитывать и за долю секунды изменять баланс мощности, распределяемый между осями. Стабилизация автомобиля происходит на грани потери управляемости, сохраняя силу тяги и динамику. Система курсовой устойчивости включается в работу в последний момент в том случае, если интеллектуальный полный привод не справился с задачей.

Исторический экскурс

Однако xDrive не всегда был таким. На сегодняшний момент задействуется уже четвёртое его поколение. Первое создали в 1985 году и распределяло оно обороты в соотношении 37:63. То есть 37% на переднюю ось и 63% на заднюю. Тогда использовалась не фрикционная, а вязкостная муфта. Она передавала крутящий момент не механическим трением, а посредством дилатантной жидкости. Такого вещества, которое становится более вязким при быстром перемешивании.

Второе поколение пришло в 1991 году. При спокойном движении сила распределялась соотношением 36:64. На этот раз использовалась многодисковая муфта с электрогидравлическим управлением. Это позволяло перераспределять вращения в любом диапазоне. Только спустя восемь лет поколение вновь сменилось. Третья итерация обеспечивала соотношение 38:62, взаимодействовала с DSC, имела межосевые и межколесные дифференциалы свободного типа.

Современный полный привод, который и получил название xDrive, ввели в 2003 году. Это четвёртое поколение фирменной технологии от БМВ. Крутящий момент стандартно распределяется в соотношении 40:60. Фрикционной муфтой управляет умная электроника, интегрировано множество систем помощи водителю. В последних спортивных новинках можно даже менять поведение машины собственноручно, прямо на ходу. То есть Икс Драйв делает авто более удобным, облегчает управление, спасает от аварийных ситуаций. Именно поэтому его так восхваляют.

Принцип работы привода BMW xDrive

Работа системы xDrive определяется алгорифмом работы фрикционной муфты. Система имеет следующие режимы:1.    Старт с места2.    Езда с недостаточной и избыточной поворачиваемостью3.    Езда по скользким покрытиям4.    Парковка

https://youtube.com/watch?v=lkT5vCiudw0

Старт BMW с места — если условия нормальные, то фрикционная муфта замкнута, распределение крутящего момента в соотношении 40:60, это позволяет развить максимальную тягу при разгоне. При достижении 20 км/ч крутящий момент начинает распределяться в зависимости от условий движения.

Езда с избыточной поворачиваемостью (занос задней оси) — муфта замкнута с большей силой, на переднюю ось передаётся больше крутящего момента, BMW начинает вести себя как переднеприводный автомобиль Volkswagen или Audi.

Езда с недостаточной поворачиваемостью ( снос передней оси внутрь поворота ) – муфта размыкается, на заднюю ось передаётся до 100% крутящего момента, если необходимо включается в работу система курсовой устойчивости.

Езда по скользким покрытиям — муфта блокируется, это предотвращает пробуксовку колёс, при необходимости включается система курсовой устойчивости.

Парковка BMW — муфта полностью размыкается, весь крутящий момент передаётся на заднюю ось. Это позволяет снизить нагрузки в трансмиссии и рулевом управлении.

• < Назад
• Вперёд >