Systém pohonu všech kol XDrive
Obsah
Ve srovnání s vozidly minulého století se moderní automobil stal rychlejším, jeho motor je ekonomičtější, ale ne na úkor výkonu a komfortní systém vám umožňuje užít si řízení automobilu, i když je zástupcem rozpočtová třída. Současně byl vylepšen systém aktivní a pasivní bezpečnosti, který se skládá z velkého počtu prvků.
Bezpečnost vozu však závisí nejen na kvalitě brzd nebo počtu airbagů (pro jejich fungování si přečtěte zde). Kolik nehod na silnicích se stalo kvůli tomu, že řidič ztratil kontrolu nad vozidlem při jízdě vysokou rychlostí na nestabilním povrchu nebo v ostré zatáčce! Ke stabilizaci dopravy v takových situacích se používají různé systémy. Například když auto vstoupí do těsné zatáčky, jeho těžiště se posune na jednu stranu a bude více naloženo. Výsledkem je, že každé kolo na nezatížené straně ztrácí trakci. K eliminaci tohoto jevu existuje systém stability směnného kurzu, boční stabilizátory atd.
Aby ale vůz dokázal překonat jakékoli obtížné úseky silnice, vybavili různé automobilky některé ze svých modelů převodovkou, která dokáže roztáčet každé kolo, čímž se stala předním. Tento systém se obecně nazývá pohon všech čtyř kol. Každý výrobce implementuje tento vývoj svým vlastním způsobem. Například Mercedes-Benz vyvinul již zmíněný systém 4Matic samostatná recenze... Audi má Quattro. BMW vybavuje převodovkou xDrive mnoho modelů automobilů.
Taková převodovka je vybavena hlavně plnohodnotnými SUV, některými modely crossoveru (přečtěte si o rozdílu mezi těmito typy automobilů odděleně), protože u těchto vozů je větší pravděpodobnost, že budou na špatně dlážděných silnicích. Například se používají k soutěžení v přespolních soutěžích. Některá prémiová osobní nebo sportovní auta však mohou být vybavena také pohonem všech kol. Kromě toho, že jsou tyto vozy účinné i v nekomplikovaném terénním terénu, mají pocit důvěry v rychle se měnící situaci na silnici. Například v zimě padal těžký sníh a zařízení pro odklízení sněhu dosud svůj úkol nezvládlo.
Model s pohonem všech kol má větší šanci překonat zasněžený úsek silnice než protějšek s pohonem předních nebo zadních kol. Moderní systémy mají automatický režim provozu, takže řidič nemusí kontrolovat, kdy aktivovat konkrétní možnost. Pouze přední společnosti vyvíjejí takové systémy. Každý z nich má vlastní patent na implementaci automatického pohonu všech kol do svých automobilů.
Uvažujme, jak systém xDrive funguje, z jakých prvků se skládá, jaké jsou jeho vlastnosti a některé poruchy.
Obecný koncept
Navzdory skutečnosti, že točivý moment v automobilu s takovou převodovkou je distribuován na všechna kola, nelze auto s pohonem všech kol nazvat offroad. Hlavním důvodem je to, že kombi, sedan nebo kupé mají malou světlou výšku, a proto nebude možné překonat vážný terénní terén - auto bude jednoduše sedět v první stopě vyřazené SUV.
Z tohoto důvodu je cílem aktivního systému pohonu všech kol zajistit nejlepší stabilitu a kontrolu nad vozidlem na nestabilní silnici, například když se vozidlo dostane do sněhové čáry nebo na led. Řízení automobilu s pohonem předních kol a ještě více s pohonem zadních kol v takových podmínkách vyžaduje od řidiče spoustu zkušeností, zejména pokud je rychlost vozu vysoká.
Bez ohledu na generaci systému bude sestávat z:
- Převodovky (více informací o typech a principu činnosti převodovky naleznete v části zde);
- Letáky (popisuje se, o jaký druh mechanismu jde a proč je v automobilu zapotřebí v jiném článku);
- Kardanový hřídel (jak to funguje a v jakých dalších automatických systémech lze použít kardanový pohon, přečtěte si odděleně);
- Hnací hřídel pro přední kola;
- Hlavní rychlostní stupeň na dvou nápravách.
Tento seznam neobsahuje rozdíl z jednoho prostého důvodu. Každá generace obdržela různé úpravy tohoto prvku. Neustále se modernizovalo, měnil se jeho design i princip fungování. Podrobnosti o tom, co je to diferenciál a jak funguje v převodovce automobilu, si přečtěte zde.
Výrobce umístil xDrive jako permanentní systém pohonu všech kol. První vývoj byl ve skutečnosti nabízen v tomto designu a byl k dispozici výhradně pro některé modely. Pro všechny ostatní vozy značky je k dispozici takzvaný plug-in pohon všech kol. To znamená, že druhá náprava je připojena, když hlavní hnací kola proklouznou. Tato převodovka se nachází nejen v SUV a crossoverech BMW, ale také v mnoha variantách osobních automobilů modelové řady.
V klasickém smyslu by měl pohon všech kol poskytovat maximální pohodlí při řízení vozidla v dynamickém režimu na nestabilních silničních úsecích. To usnadňuje ovládání stroje. To je v zásadě hlavní důvod, proč se vozy s pohonem všech kol používají v soutěžích rally (jsou popsány další populární automobilové soutěže, které používají silné vozy) v jiné recenzi).
Pokud je však točivý moment rozložen podél os ve špatném poměru, pak to ovlivní:
- Citlivost vozu při otáčení volantem;
- Snížení dynamiky vozidla;
- Nestabilní pohyb vozu na rovných úsecích silnice;
- Snížený komfort během manévrů.
K odstranění všech těchto účinků bavorská automobilka vzala jako základ vozidla s pohonem zadních kol, upravila jejich převodovku a zvýšila bezpečnost vozidla.
Historie vytvoření a vývoje systému
Poprvé se v roce 1985 objevil model s pohonem všech kol od bavorské automobilky. V té době neexistoval nic jako crossover. Pak se všechno, co bylo větší než běžný sedan, hatchback nebo kombi, nazývalo „Jeep“ nebo SUV. V polovině 80. let však BMW tento typ automobilu ještě nevyvinulo. Pozorování účinnosti pohonu všech kol, které již bylo k dispozici u některých modelů Audi, však vedlo vedení bavorské společnosti k vývoji vlastní jednotky, která zajišťovala rozdělení točivého momentu na každou nápravu vozidla v jiném poměru .
Tento vývoj byl volitelně nainstalován v modelech řady 3 a 5. Pouze několik automobilů mohlo získat takovou výbavu, a to jen jako nákladnou alternativu. Aby se tyto vozy odlišovaly od svých protějšků s pohonem zadních kol, získala řada index X. Později (konkrétně v roce 2003) společnost změnila toto označení na xDrive.
Po úspěšném testování systému následoval jeho vývoj, v důsledku čehož existovaly až čtyři generace. Každá následující modifikace se vyznačuje větší stabilitou, schématem, podle kterého bude síla rozdělena podél os a některými změnami v designu. První tři generace distribuovaly točivý moment mezi nápravy pevně (poměr nelze změnit).
Zvažme vlastnosti každé generace zvlášť.
XNUMX. generace
Jak již bylo zmíněno dříve, historie vzniku pohonu všech kol od bavorské automobilky začala v roce 1985. První generace měla stálé rozdělení točivého momentu na přední a zadní nápravu. Je pravda, že poměr výkonu byl asymetrický - pohon zadních kol dostal 63 procent a pohon předních kol - 37 procent.
Schéma distribuce energie bylo následující. Mezi nápravy měl být točivý moment distribuován planetárním diferenciálem. Byl zablokován viskózní vazbou (je popsán, o jaký druh prvku jde a jak funguje v jiné recenzi). Díky této konstrukci lze v případě potřeby zajistit přenos trakce na přední nebo zadní nápravu až o 90 procent.
Viskózní spojka byla také instalována do zadního středového diferenciálu. Přední náprava nebyla vybavena zámkem a diferenciál byl volný. Přečtěte si, proč potřebujete uzávěrku diferenciálu. odděleně... Takovou převodovkou bylo vybaveno BMW iX325 (vydání z roku 1985).
Navzdory skutečnosti, že převodovka přenášela tažné síly na obě nápravy, bylo auto s takovým převodem považováno za pohon zadních kol, protože zadní kola dostávala přímý přísun odpovídajícího počtu Newtonů. Pomocný náhon byl proveden na přední kola převodovkou s řetězovým pohonem.
Jednou z nevýhod tohoto vývoje byla nízká spolehlivost viskózních spojek ve srovnání se zámkem Torsen, který používá Audi (více podrobností o této úpravě viz v jiném článku). První generace sjížděla z montážních linek bavorské automobilky až do roku 1991, kdy se objevila další generace převodovky s pohonem všech kol.
XNUMX. generace
Druhá generace systému byla také asymetrická. Rozdělení točivého momentu bylo provedeno v poměru 64 (zadní kola) k 36 (přední kola). Tato modifikace byla použita u sedanů a kombi 525iX v zadní části E34 (pátá řada). O dva roky později byla tato převodovka upgradována.
Verze před modernizací používala spojku s elektromagnetickým pohonem. Byl instalován do středového diferenciálu. Zařízení bylo aktivováno signály z řídicí jednotky ESD. Přední diferenciál byl stále volný, ale vzadu byl blokovací diferenciál. Tato akce byla provedena elektro-hydraulickou spojkou. Díky tomuto designu bylo možné dosáhnout tahu téměř okamžitě v maximálním poměru 0 až 100 procent.
V důsledku modernizace technici společnosti změnili design systému. Středový diferenciál mohl být stále uzamčen. K tomu byl použit vícekotoučový elektromagnetický třecí prvek. Kontrolu provádí pouze systémová jednotka ABS.
Hlavní převody ztratily zámky a diferenciály příčné nápravy se uvolnily. Ale v této generaci byla použita imitace zámku zadního diferenciálu (systém ABD). Princip fungování zařízení byl docela jednoduchý. Když senzory, které určují rychlost otáčení kol, zaznamenaly rozdíl v otáčkách pravého a levého kola (k tomu dojde, když jedno z nich začne prokluzovat), systém mírně zpomalí ten, který se točí rychleji.
III generace
V roce 1998 došlo u Bavorů ke generační změně převodovky s pohonem všech kol. Pokud jde o poměr rozdělení točivého momentu, byla tato generace také asymetrická. Zadní kola mají 62 procent a přední kola 38 procent tahu. Takovou převodovku najdete u kombi a sedanů BMW řady 3 E46.
Na rozdíl od předchozí generace byl tento systém vybaven zcela bezplatnými diferenciály (ani střední není blokován). Hlavní převody byly napodobeny blokováním.
Rok po zahájení výroby třetí generace převodovek s pohonem všech kol xDrive společnost uvedla na trh první model třídy „Crossover“. BMW X5 používalo stejný systém jako osobní automobily třetí řady. Na rozdíl od této úpravy byla tato převodovka vybavena imitací blokování diferenciálů mezi nápravami.
Do roku 2003 představovaly všechny tři generace jednotku FullTime na plný úvazek. Dále byly všechny modely automobilů s pohonem všech kol vybaveny systémem xDrive. U osobních automobilů byla třetí generace systému používána do roku 2006 a u crossoverů byla před dvěma lety nahrazena čtvrtou generací.
IV generace
Nejnovější generace systému pohonu všech kol byla představena v roce 2003. Byla součástí základní výbavy nového crossoveru X3, stejně jako upraveného modelu řady 3 E46. Tento systém je ve výchozím nastavení nainstalován na všechny modely řady X a jako volitelné příslušenství na ostatní modely, s výjimkou řady 2.
Charakteristickým rysem této úpravy je absence diferenciálu interaxle. Místo toho se používá třecí lamelová spojka, která je ovládána servopohonem. Za standardních podmínek jde 60 procent točivého momentu na zadní nápravu a 40 procent na přední. Když se situace na silnici dramaticky změní (auto narazilo na bláto, dostalo se do hlubokého sněhu nebo ledu), je systém schopen změnit poměr až na 0: 100.
Jak systém funguje
Jelikož je na trhu více automobilů s pohonem všech kol čtvrté generace, zaměříme se na práci této konkrétní úpravy. Ve výchozím nastavení je trakce neustále přenášena na zadní kola, takže vůz není považován za pohon všech kol, ale za pohon zadních kol s připojenou přední nápravou.
Mezi nápravami je instalována lamelová spojka, která, jak jsme si již všimli, je ovládána systémem pák pomocí servopohonu. Tento mechanismus sevře spojkové kotouče a díky třecí síle se aktivuje převodovka, která spojuje hřídel přední nápravy.
Pomocný náhon závisí na síle komprese disků. Tato jednotka je schopna zajistit 50% rozdělení točivého momentu na přední kola. Když servo otevře kotouče spojky, 100 procent trakce přejde na zadní kola.
Provoz serva je téměř inteligentního typu vzhledem k velkému počtu systémů s ním spojených. Díky tomu může jakýkoli stav na silnici spustit aktivaci systému, který se přepne do požadovaného režimu za pouhých 0.01 sekundy.
Toto jsou systémy, které ovlivňují aktivaci systému xDrive:
- ICM... Jedná se o systém, který zaznamenává výkon podvozku automobilu a ovládá některé jeho funkce. Poskytuje synchronizaci chodítka s jinými mechanismy;
- DSC... Toto je název výrobce pro systém kontroly stability. Díky signálům z jeho senzorů je trakce rozdělena mezi přední a zadní nápravu. Aktivuje také imitaci elektronického zamykání předního a zadního diferenciálu. Systém aktivuje brzdu na kole, které začalo prokluzovat, aby se zabránilo přenosu točivého momentu na něj;
- AFS... Jedná se o systém, který fixuje polohu kormidelního zařízení. Pokud vozidlo narazí na nestabilní povrch a do určité míry se aktivuje brzdový systém prokluzu, toto zařízení stabilizuje auto tak, aby neprokluzovalo;
- DTS... Systém kontroly trakce;
- HDC... Elektronický asistent při jízdě na dlouhých svazích;
- DPC... Některé modely automobilů tento systém nemají. Pomáhá řidiči ovládat vůz při zatáčení vysokou rychlostí.
Aktivní pohon všech kol této automobilky má jednu výhodu, která umožňuje vývoji konkurovat analogům jiných společností. Spočívá v relativní jednoduchosti konstrukce a schématu pro implementaci rozdělení točivého momentu. Spolehlivost systému je také způsobena nedostatkem diferenciálních zámků.
Zde jsou některé další výhody systému xDrive:
- K přerozdělování tažných sil podél náprav dochází plynulou metodou;
- Elektronika neustále sleduje stav automobilu na silnici a když se situace na silnici změní, systém se okamžitě přizpůsobí;
- Usnadňuje kontrolu nad řízením bez ohledu na povrch vozovky;
- Brzdový systém pracuje efektivněji a v některých situacích řidič nemusí ke stabilizaci vozu stlačit brzdu;
- Bez ohledu na řidičské schopnosti motoristy je vůz na obtížných silnicích stabilnější než klasický model s pohonem zadních kol.
Provozní režimy systému
Navzdory skutečnosti, že systém není schopen změnit poměr točivého momentu mezi pevnými nápravami, aktivní pohon všech kol BMW xDrive pracuje v několika režimech. Jak již bylo zmíněno výše, záleží na situaci na silnici a také na signálech připojených automobilových systémů.
Zde jsou typické situace, kdy elektronika může aktivovat změnu pomocného náhonu pro každou nápravu:
- Řidič se začne pohybovat plynule. V tomto případě elektronika aktivuje servo, takže převodovka přenáší 50 procent točivého momentu na přední kola. Když vůz zrychlí na 20 km / h, elektronika zmírní účinek na třecí spojku mezi středy, díky čemuž se poměr točivého momentu mezi nápravami plynule změní o 40/60 (přední / zadní);
- Smyk při zatáčení (je popsáno, proč dochází k přetáčivosti nebo nedotáčivosti a co je třeba v takových případech udělat) v jiné recenzi) způsobí, že systém aktivuje přední kola o 50%, takže začnou táhnout auto a stabilizovat ho při smyku. Pokud tento účinek nelze ovládat, řídicí jednotka aktivuje některé bezpečnostní systémy;
- Demolice. V tomto případě elektronika naopak dělá pohon zadních kol automobilu, díky čemuž zadní kola tlačí na auto a otáčí jej proti směru otáčení volantů. Elektronika automobilu také používá některé systémy aktivní a pasivní bezpečnosti;
- Auto jelo na led. V tomto případě systém rozděluje energii na polovinu na obě nápravy a vozidlo se stává klasickým pohonem všech kol;
- Parkování automobilu na úzké silnici nebo jízda rychlostí vyšší než 180 km / h. V tomto režimu jsou přední kola zcela deaktivována a veškerá trakce je dodávána pouze na zadní nápravu. Nevýhodou tohoto režimu je, že je obtížnější zaparkovat auto s pohonem zadních kol, například pokud potřebujete vyjet na malý obrubník a je-li silnice kluzká, kola proklouznou.
Nevýhody systému xDrive spočívají v tom, že z důvodu absence středové nebo příčné nápravy diferenciálu nelze určitý režim vynutit. Například pokud řidič přesně ví, do čeho auto přesně vstoupí v určité oblasti, nebude schopen zapnout přední nápravu. Aktivuje se automaticky, ale pouze když auto začne dostávat smyk. Nezkušený řidič začne provádět určitá opatření a v tuto chvíli se zapne přední náprava, což může vést k nehodě. Z tohoto důvodu, pokud neexistují zkušenosti s řízením takové dopravy, je lepší cvičit na uzavřených silnicích nebo na zvláštních stanovištích.
Systémové prvky
Stojí za zvážení, že úpravy pro modely pro cestující se liší od možností, kterými jsou vybaveny crossovery. Rozdíl v přenosu případů přenosu. V crossoverech je to řetěz a v jiných modelech je to převodovka.
Systém xDrive se skládá z:
- Automatická převodovka;
- Převodovka;
- Lamelová třecí spojka. Je instalován v rozvodovce a nahrazuje středový diferenciál;
- Přední a zadní kardanová kola;
- Diferenciál přední a zadní nápravy.
Převodovka pro kombíky a sedany se skládá z:
- Pohon předních kol;
- Servoovládací vačka;
- Mezistupeň;
- Hnací zařízení;
- Hlavní páka;
- Lamelová spojka;
- Pohon zadní nápravy;
- Servomotor;
- Několik třecích prvků;
- Ozubené kolo spojené servomotorem.
Pouzdro výhybky má podobný design, až na to, že místo volnoběžky je použit řetěz.
Lamelová třecí spojka
Zvláštností nejnovější generace inteligentního systému xDrive je absence středového diferenciálu. To bylo nahrazeno lamelovou spojkou. Je poháněn elektrickým servem. Činnost tohoto mechanismu je řízena řídicí jednotkou přenosu. Když je vůz v obtížných podmínkách na silnici, mikroprocesor přijímá signály ze systému řízení stability, řízení, podvozku atd. V souladu s těmito impulzy je spuštěn naprogramovaný algoritmus a servopohon upne kotouče spojky silou odpovídající požadovanému točivému momentu na sekundární nápravě.
V závislosti na typu převodovky (u osobních automobilů a crossoverů se používají různé úpravy) je točivý moment v převodovce prostřednictvím převodů nebo řetězu částečně dodáván na hřídel přední nápravy. Síla stlačování kotoučů spojky závisí na hodnotách, které přijímá řídicí jednotka.
Co zajišťuje účinnost systému
Výhoda systému xDrive tedy spočívá v plynulém a plynulém přerozdělení síly mezi přední a zadní nápravu. Jeho účinnost spočívá v rozdělovací převodovce, která se aktivuje prostřednictvím lamelové spojky. Bylo o ní řečeno o něco dříve. Díky synchronizaci s jinými systémy se převodovka rychle přizpůsobuje měnícím se podmínkám na silnici a mění režim pomocného náhonu.
Jelikož úkolem systému je co nejvíce eliminovat prokluz hnacích kol, je možné vozidla s ním vybavit snáze stabilizovat po smyku. Pokud existuje touha přepsat znovu (o tom, co to je, přečtěte si zde), pak je-li to možné, musí být tato možnost deaktivována nebo deaktivována u některých systémů, které zabraňují prokluzu hnacích kol.
Závažné poruchy
Pokud nastanou problémy s převodovkou (mechanické nebo elektronické poruchy), rozsvítí se odpovídající signál na palubní desce. V závislosti na typu poruchy se může zobrazit ikona 4x4, ABS nebo brzda. Vzhledem k tomu, že převodovka je jednou ze stabilních jednotek ve vozidle, dochází k jejímu ostrému úplnému selhání, zejména když řidič ignoruje signály palubního systému nebo poruchy předcházející selhání převodových prvků.
V případě menších poruch se může na uklízečce zobrazit pravidelně blikající indikátor. Pokud se nic neděje, v průběhu času začne blikající signál trvale svítit. „Slabým článkem“ v systému xDrive je servo, které do určité míry stlačuje disky centrální spojky. Naštěstí to konstruktéři předvídali a umístili mechanismus tak, aby v případě jeho selhání nebylo nutné demontovat polovinu převodovky. Tato položka je umístěna mimo leták.
To však není jediná charakteristika poruchy tohoto systému. Může dojít ke ztrátě signálu z některého snímače (kontakt je oxidován nebo jsou přerušena jádra vodičů). Mohou také nastat elektronické poruchy. Chcete-li identifikovat chyby, můžete spustit autodiagnostiku palubního systému (je popsáno, jak je to možné u některých automobilů zde) nebo dejte vozidlo na počítačovou diagnostiku. Přečtěte si samostatně jak se tento postup provádí.
Pokud se poruší servopohon, mohou selhat kartáče nebo Hallovo čidlo (je popsáno, jak tento snímač funguje) v jiném článku). Ale i v tomto případě můžete pokračovat v jízdě autem k čerpací stanici. Pouze auto bude mít pouze pohon zadních kol. Je pravda, že neustálý provoz s poškozeným servomotorem je plný selhání převodovky, takže byste neměli zdržovat opravu nebo výměnu serva.
Pokud řidič vymění olej v krabici včas, převodovka bude „žít“ asi 100–120 tis. km. najetých kilometrů. Opotřebení mechanismu bude indikováno stavem maziva. Pro diagnostiku stačí trochu vypustit olej z převodové vany. Kapku po kapce na čistý ubrousek, můžete zjistit, zda je čas na opravu systému. Kovové třísky nebo spálený zápach naznačují potřebu vyměnit mechanismus.
Jedním ze známek problémů se servomotorem je nerovnoměrné zrychlení (trhání vozu) nebo píšťalka vycházející ze zadních kol (s fungujícím brzdovým systémem). Někdy může systém během jízdy přerozdělit výkon na jedno z hnacích kol, takže vůz s jistotou zatáčí. V tomto případě je však převodovka vystavena velkému zatížení a rychle selže. Z tohoto důvodu byste neměli překonávat zatáčky vysokou rychlostí. Bez ohledu na to, jak spolehlivý je pohon všech čtyř kol nebo bezpečnostní systém, nemohou úplně eliminovat vliv fyzikálních zákonů na auto, takže z důvodu bezpečnosti na silnici je lepší jezdit klidně, zejména na nestabilních úsecích dálnice .
Výkon
XDrive od BMW se tedy osvědčil natolik dobře, že jej výrobce automobilů instaluje na většinu osobních automobilů i na všechny modely segmentu „Crossover“ s indexem X. Ve srovnání s předchozími generacemi je tato generace spolehlivá natolik, že výrobce neplánuje jej nahradit ničím jiným. než nejlepším.
Na konci recenze - krátké video o fungování systému xDrive:
Otázky a odpovědi:
Co je BMW X Drive? Jedná se o systém pohonu všech kol vyvinutý inženýry BMW. Patří do kategorie systémů stálého pohonu všech kol s plynulou a proměnnou distribucí točivého momentu.
Jak funguje systém X Drive? Tato převodovka je založena na klasickém schématu pohonu zadních kol. Krouticí moment je distribuován podél os přes rozdělovací převodovku (převodovka ovládaná třecí spojkou).
Kdy se objevil X Drive? Oficiální představení převodovky s pohonem všech kol BMW xDrive proběhlo v roce 2003. Předtím se používal systém s konstantním pevným rozložením tahu podél náprav.
Jaké je označení BMW s pohonem všech kol? BMW používá dva druhy pohonu. Zadní strana je klasická. Pohon předních kol se zásadně nepoužívá. Pohon všech kol s proměnným převodem náprav je ale relativně nedávný vývoj a označuje se jako xDrive.
