Полноприводная трансмиссия BMW xDrive: Х-фактор
Современные BMW обзавелись полным приводом еще в 1985 году. Было это задолго до появления кроссоверов, поэтому баварцы опционно оснащали такой трансмиссией лишь 3‑ю и 5‑ю серии, которые получили дополнительную буковку х в индексе. К коробке передач приладили раздатку с межосевым дифференциалом, от которой шли приводы на переднюю и заднюю оси. В системах первых двух поколений (1985 и 1991 годы) различные по конструкции муфты блокировали межосевой и задний межколесные дифференциалы.
В 1999 году на рынок вышел кроссовер BMW X5, оснащенный полноприводной трансмиссией третьего поколения. Ее принципиальные отличия: все муфты упразднены, блокировку межколесных дифференциалов имитируют тормозные механизмы под контролем электроники, межосевой дифференциал и вовсе свободный.
А в 2003 году на компактном кроссовере X3 появился xDrive, который впоследствии прописался на всех полноприводных BMW. Система претерпела уже несколько модернизаций, но ее основа и принцип действия остались прежними.
ОСНОВА ОСНОВ
При всех нововведениях нынешний xDrive сохранил принципиальную архитектуру предшественников. Эффективнее распределять момент между осями помогает фрикционная муфта с электронным управлением, которая, по сути, заменила межосевой дифференциал и его блокировку. Кроме того, в арсенале «икс- Драйва» есть доставшаяся от первого Х5 электронная система, имитирующая блокировку межколесных дифференциалов (ADB-X): она прихватывает тормозными механизмами пробуксовывающее колесо, позволяя реализовать больший крутящий момент на другом.
Перераспределение момента между осями зависит от силы сжатия фрикционов муфты: по команде электроники они сжимаются или расходятся — в зависимости от ситуации. Сжатием фрикционов управляет серводвигатель. Хитрый рычаг (показан на схеме ниже, позиция 2) преобразует вращательное движение вала электромотора в свое осевое перемещение, которое и поджимает или разжимает фрикционы.
table-02
Когда муфта блокируется, часть крутящего момента снимается с задней оси и передается вперед — через раздаточную коробку с цепным или шестеренчатым приводом. Различия в конструкции обусловлены компоновкой центрального туннеля. В кроссоверах мéста больше, поэтому применяют агрегат с цепью, а на легковушках — более компактный вариант с шестернями.
BMW лукавит, называя трансмиссию xDrive постоянным полным приводом. В обычных режимах момент распределяется в соотношении 40:60 в пользу задней оси. При этом муфта почти полностью зажата (при полной блокировке обеспечивается жесткая связь между осями, момент делится поровну). Если же муфта распущена, то весь момент идет на заднюю ось. То есть фактически перед нами постоянный задний привод с автоматически подключаемой передней осью.
А вот еще один рекламный трюк. Производитель утверждает, что муфта может перекинуть вперед до 100% тяги. Это произойдет, если при полностью заблокированной муфте (обе оси жестко связаны) задние колеса повиснут в воздухе или окажутся на абсолютно скользком льду, а под передними будет сухой асфальт. Тогда на передней оси и впрямь можно реализовать 100% крутящего момента, ведь задние колеса не имеют сцепления с дорогой, то есть крутящий момент на них равен нулю. Но никакого волшебства в этом нет — балом правят законы физики, а не уникальная конструкция муфты. Эта задача по плечу любому дифференциалу с жесткой блокировкой. Кроме того, описанная ситуация в обычных условиях нереальна: даже если задние колеса окажутся на зеркальном льду, сцепление шин с покрытием, пусть очень незначительное, все же будет, а вместе с ним появится и незначительная доля передаваемого крутящего момента. А потому 100% на переднюю ось xDrive передать не сможет.
И все же xDrive действительно эффективен и при этом конструктивно прост. Его прекрасно дополняет электронная система курсовой устойчивости DSC, которая позволяет реализовать все достоинства полного привода: она улучшает динамику и управляемость, при этом заботится о безопасности и нисколько не ущемляет амбиций водителя.
table-03
ПЛАНОВАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ
С появлением в 2006 году второго поколения кроссовера X5 немного обновили и xDrive. Ограничились доработкой управляющей электроники, наделив систему курсовой устойчивости еще бóльшими правами.
До конструктивных изменений дело дошло спустя два года. На модели X6 в схему «икс-Драйва» внедрили активный задний дифференциал с электронным управлением DPC (Dynamic Performance Control). Он способен перераспределять момент между задними колесами — это избавляет автомобиль от недостаточной поворачиваемости и позволяет ему проходить повороты с большей скоростью, оставаясь на заданной водителем траектории.
У DPC предусмотрена бесступенчатая блокировка, вплоть до 100%. Конструктивно это реализовано добавлением двух планетарных передач и пары многодисковых фрикционных муфт, которыми управляют электроприводы. Впервые подобную схему продемонстрировал еще Mitsubishi Lancer Evolution VII. У BMW она доступна только на кроссоверах Х5 и Х6. Для младших моделей в качестве опции добавили ее упрощенный электронный аналог — Performance Control. Эта функция встроена в систему курсовой устойчивости: в повороте она подтормаживает внутреннее заднее колесо, чтобы добавить момента на внешнем.
Отсутствие других изменений в конструкции трансмиссии xDrive говорит о надежности системы. Представители BMW утверждают, что за все время своего существования серьезных проблем она не доставляла. По статистике, не считая сальников и пыльников приводов, чаще всего выходит из строя серводвигатель управления муфтой. Но происходит это ближе к 300 000 км пробега, а столько накатывает лишь каждый третий, а то и четвертый хозяин. К тому же расположение узла снаружи раздаточной коробки упрощает процедуру замены, да и цена моторчика невысока.
table-01
ГОРНЫЙ ЮБИЛЕЙ
В BMW решили отметить 15‑летний юбилей своей линейки кроссоверов большим пробегом по зимним дорогам Черногории. Маршрут не предусматривал бездорожья, но изобиловал горными серпантинами. Собственно, в таких условиях способности системы xDrive и должны раскрываться во всей красе.
Передо мной вся линейка кроссоверов, кроме младшего X1. Машины обуты в зимние нешипованные шины. Перепад температур между равнинной и горной частями маршрута — от небольшого минуса до +15 ºС.
Ограничителями в скорости езды по серпантинам были только здравый смысл и инстинкт самосохранения. Далеко не везде ширина дороги позволяет свободно разъехаться со встречными автомобилями, а большинство поворотов — слепые.
Скажу честно: долго ехать на пределе сцепных свойств шин было страшно и физически сложно. Но в этих условиях xDrive ни разу не заставил понервничать, а иногда и приятно удивлял. Старшие братья Х5 и Х6 с активным задним дифференциалом задорно ввинчивались в шпильки. В спортивном режиме система стабилизации позволяла немного похулиганить и под добавление газа выходить из шпилек боком. А в редких ходовых и открытых поворотах старшие «иксы» при увеличении скорости увереннее опирались внешними колесами, словно вираж превращался в профилированный.
Более сдержанные Х3 и Х4 меньше провоцировали на активную езду. Но Х3 все же смог порадовать в одной потенциально опасной ситуации.
Перед долгожданным открытым поворотом асфальт в зоне торможения был покрыт инеем. Педаль тормоза отчаянно вибрировала, а скорость падала пугающе медленно. Но экстренных мер предпринимать не пришлось: Х3 с запасом вписался в поворот, не потеряв устойчивости. Ну, спасибо xDrive!
Плата за свободу
Свободный (открытый) симметричный дифференциал имеет серьезный недостаток. Он всегда делит крутящий момент поровну. Когда одно колесо теряет сцепление с дорогой, другое останавливается. Для примера: если мы вывесим всего одно колесо на полноприводном автомобиле с тремя свободными дифференциалами в трансмиссии, оно будет беспомощно вращаться, а автомобиль не сдвинется с места. А чтобы машина поехала, применяют различные блокировки дифференциалов, чтобы передать часть момента на колесо (или колёса) с лучшим сцеплением: это самоблокирующиеся дифференциалы, различные муфты или их электронные имитаторы, которые работают под контролем системы курсовой устойчивости.
Источник
С приставкой Х. Что собой представляет полный привод BMW
Для многих полноприводные модели BMW — это кроссоверы Х3, Х5 и далее по списку. Но фанаты марки наверняка помнят «олдскульные» легковые модели 325iX (Е30) и 525iХ (Е34) с настоящим постоянным полным приводом, хоть и в пользу задней оси. Они появились в конце ХХ века, задолго до фирменной системы xDrive!
Классика жанра
Первым полноприводным автомобилем BMW стала «тройка» Е30, а именно модель 325iX (1985-1992 гг.). За распределение крутящего момента между осями отвечал несимметричный дифференциал планетарного типа, передающий 37% на переднюю ось и 63% на заднюю.
Таким образом, поведение автомобиля на скользком покрытии оставалось характерным для BMW «заднеприводным», но полный привод обеспечивал больший запас по «пределу» и значительно улучшал проходимость автомобиля.
Межосевой дифференциал блокировался при помощи вискомуфты, благодаря чему мог передать до 90% момента на ось, имеющую лучшее сцепление с дорогой. Еще одна вискомуфта была встроена в задний редуктор и также работала в качестве межколесной блокировки. Такая схема была популярной у производителей полноприводных легковых автомобилей, например, в 1980-1990-х ее придерживалась Subaru, а также Mitsubishi. Разве что у «японцев» была симметрия, а в BMW выбрали настройки в пользу задней оси.
Такой же характер имел и следующий полноприводный BMW — увидевший свет в 1991 году 525iХ (Е34). Межосевой дифференциал здесь тоже был несимметричным и делил тягу в соотношении 36:64. Но главной изюминкой системы была реализация межосевой и межколесной блокировок при помощи электронно-управляемых муфт. Причем существовало два варианта конструкции!
Так, в 1991-1993 гг. за блокировку межосевого дифференциала отвечало полусухое электромагнитное сцепление, заднего — электрогидравлическое мокрое. Их работа осуществлялась под управлением электронного блока на основании данных, считываемых системой ABS. Заявлялось, что сцепления срабатывают за доли секунды и обеспечивают 100-процентную блокировку.
С осени 1993-го по 1996-й полноприводная «пятерка» оснащалась модернизированным вариантом трансмиссии. Основным отличием стал отказ от механической блокировки заднего межколесного дифференциала. Теперь его работу имитировала система ABS/ASC+T, подтормаживающая буксующее колесо. Очередной шаг в сторону «интеллектуального» полного привода был сделан.
Стоит ли удивляться, что следующая полноприводная модель компании — «тройка» Е46 — была оснащена тремя свободными дифференциалами? Но центральный хотя бы еще был — и распределял крутящий момент в соотношении 38:62, разумеется, в пользу задней оси. А роль межосевой и межколесных блокировок уже выполняла система ADB-X (Automatic Differential Brake).
По такой же схеме была реализована полноприводная трансмиссия первого кроссовера компании BMW Х5, стартовавшего на рынке год спустя, в 1999-м. Постоянный полный привод с несимметричным дифференциалом (32:68 в пользу задних колес), с электронной имитацией блокировок при помощи ADB-X плюс система контроля скорости при крутом спуске (HDC). Как показала практика, проходимость у Х5 была не самой лучшей, но эффективность полноприводной трансмиссии на скользких покрытиях, обеспечивающая стабильное поведение при прямолинейном движении и в поворотах, была налицо.
Муфта + электроника
В 2003 году вместе с новой моделью Х3 BMW представила миру принципиально иную систему полного привода, получившую название xDrive. В ней за распределение крутящего момента и блокировку «центра» отвечает не механический дифференциал, а электронно-управляемая муфта. Другими словами, прощай, постоянный полный привод, здравствуй, подключаемый! Впрочем, представители компании предпочитают называть его превентивным: когда надо, тяга передается на все колеса, и делается это заранее, до момента их пробуксовки.
Начнем с распределения крутящего момента. Постоянно он передается на задние колеса, а вот на передние — через муфту, степень блокировки которой меняется в диапазонах 0-100% по команде блока управления. Для каждого режима движения и развития ситуации прописан свой алгоритм.
Например, при старте с места и вплоть до достижения скорости 20 км/ч, а также при движении по скользкому покрытию муфта блокируется, распределяя момент в соотношении 50:50. В режиме маневрирования на малой скорости (что определяется положением управляемых колес и датчиками скорости), а также при движении на высоких скоростях муфта, наоборот, разблокирована — автомобиль становится заднеприводным.
В обычных режимах движения степень блокировки муфты может меняться, но по умолчанию распределение тяги составляет 40:60. На скользких покрытиях это соотношение меняется в зависимости от характера поворачиваемости автомобиля. Так, при сносе муфта разблокируется, снижая момент на передних колесах. В случае заноса, наоборот, муфта блокируется, обеспечивая «симметрию» классического полного привода 50:50.
Само собой, xDrive отслеживает происходящее при помощи инфраструктуры системы курсовой устойчивости DSC (Dynamic Stability Control). С ее же помощью выборочно подтормаживаются колеса, стремящиеся к пробуксовке при движении по скользкому покрытию или в повороте. И здесь имитация электронных блокировок работает не только на проходимость, но и на управляемость, заставляя автомобиль сохранять выбранную водителем траекторию.
Помогает в поворотах и активных задний дифференциал DPC (Dynamic Performance Control), который появился в 2008 году на купеобразном кроссовере BMW X6. Он может перераспределять крутящий момент между задними колесами. Причем, как и знаменитый AYK суперседана Lancer Evolution, при помощи повышающих редукторов он «докручивает» внешнее по отношению к повороту колесо, позволяя эффективно пройти поворот под тягой.
На «тройках» и «пятерках» с межосевым дифференциалом крутящий момент на переднюю ось передавался через цепной привод. Такая же передача в «раздатке» используется и сейчас, но только на кроссоверах. В легковых моделях с целью экономии места применяется более компактная шестеренчатая передача.
Стоп, а как же последняя версия кроссовера Х1 (F48), который использует переднеприводную платформу UKL? Как и в родственных MINI, постоянный привод — на передние колеса, а задние подключаются автоматически через муфту, и все опять же работает в сотрудничестве с системой курсовой устойчивости DSC, которая подправляет автомобиль в поворотах и обеспечивает имитацию межколесных блокировок.
С точки зрения эксплуатации
Главная проблема старых Е30 и Е34 — наличие и стоимость оригинальных деталей полноприводной трансмиссии. Найти б/у «раздатку» или передний кардан непросто, а новые узлы будут дороже старой машины. При этом состояние «раритетов», как правило, далеко от отличного, а некоторые давно переведены на задний привод.
С моделями конца 1990-х — начала 2000-х (X5 E53 и «тройка» E46) проще: шансы найти «живые» машины больше, как и запчасти к ним. Что до возможных неприятностей, то это растягивание цепи «раздатки», люфт крестовин карданов.
Подобного рода «болячки» встречаются и в более свежих моделях с трансмиссией xDrive. Из новых, связанных с иной конструкцией, — выходящий из строя сервопривод управления муфты на хорошо поездивших машинах (по некоторым данным проблемы наступают при пробегах от 300 тыс. км). Попутно заметим: по сравнению с ранними схемами полного привода BMW механическая часть xDrive стала заметно проще, а многие функции взяла на себя DSC.
Наш вердикт
Ранние модели компании имеют настоящий полный привод, но и требовательны к мастерству водителя: «острая» управляемость оборачивается нервным характером, что для новичка может обернуться неприятными сюрпризами. Более свежие модели с xDrive имеют куда более «покладистые», притом что также способны подарить удовольствие от вождения в силовых скольжениях. Так что горевать по поводу отказа от механического дифференциала не стоит: хорошо настроенная работа муфты в содружестве с электронными помощниками ничуть не хуже!
Источник
