Система полного привода xDrive является разработкой концерна BMW и относится к системам постоянного полного привода. Система обеспечивает бесступенчатое, непрерывное и переменное распределение крутящего момента между передней и задней осью в зависимости от условий движения. В настоящее время система xDrive устанавливается на спортивных внедорожниках (SAV, Sports Activity Vehicle ) Х1, Х3, Х5, Х6 и легковых автомобилях 3-й, 5-й и 7-й серий.

История развития полного привода от BMW включает четыре поколения:

Поколение	Характеристика
1 поколение, С 1985 года	распределение крутящего момента между осями при нормальном движении в соотношении 37:63 (37% - на переднюю ось, 63% - на заднюю ось), блокировка межосевого дифференциала, заднего межколесного дифференциала с помощью вязкостной муфты (вискомуфты)
2 поколение, С 1991 года	распределение крутящего момента между осями при нормальном движении в соотношении 36:64, блокировка межосевого дифференциала с помощью многодисковой муфты с электромагнитным управлением, блокировка заднего межколесного дифференциала с помощью многодисковой муфты с электрогидравлическим управлением, возможность перераспределения крутящего момента между осями (колесами) в пределах от 0 до 100%
3 поколение, С 1999 года	распределение крутящего момента между осями при нормальном движении в соотношении 38:62, межосевой и межколесные дифференциалы свободного типа, электронная блокировка межколесных дифференциалов, взаимодействие с системой динамического контроля курсовой устойчивости
4 поколение, С 2003 года	распределение крутящего момента между осями при нормальном движении в соотношении 40:60, функцию межосевого дифференциала выполняет многодисковая фрикционная муфта с электронным управлением, возможность перераспределения крутящего момента между осями в пределах от 0 до 100%, электронная блокировка межколесных дифференциалов, взаимодействие с системой динамического контроля курсовой устойчивости

Система полного привода xDrive в своей основе использует традиционную для BMW заднеприводную схему трансмиссии. Распределение крутящего момента между осями осуществляется с помощью раздаточной коробки, которая представляет собой зубчатую передачу привода передней оси, управляемую фрикционной муфтой. В трансмиссии спортивных внедорожников вместо зубчатой передачи используется цепная передача.

Система xDrive интегрирована с системой динамического контроля курсовой устойчивости DSC (Dynamic Stability Control). Помимо электронной блокировки дифференциала система DSC объединяет систему контроля тяги DTC (Dynamic Traction Control), систему помощи при спуске HDC (Hill Descent Control) и др.

Взаимодействие систем xDrive и DSC осуществляется с помощью системы интегрального управления ходовой частью ICM (Integrated Chassis Management). Система ICM также обеспечивает связи с системой активного рулевого управления AFS (Active Front Steering).

Принцип работы системы

В работе системы полного привода xDrive можно выделить несколько характерных режимов, определяемых алгоритмом срабатывания фрикционной муфты:

• трогание с места;
• прохождение поворотов с избыточной поворачиваемостью;
• прохождение поворотов с недостаточной поворачиваемостью;
• движение на скользком покрытии;
• парковка.

При трогании с места в нормальных условиях фрикционная муфта замкнута, крутящий момент распределяется по осям в соотношении 40:60, чем достигается максимальная тяга при разгоне. При достижении скорости 20км/ч распределение крутящего момента между осями осуществляется в зависимости от дорожных условий.

При прохождении поворотов с избыточной поворачиваемостью (заднюю ось заносит к наружной стороне поворота) фрикционная муфта замыкается с большей силой, а на переднюю ось направляется больший крутящий момент. При необходимости в работу включается система DSC, стабилизирующая движение автомобиля путем подтормаживания колес.

При прохождении поворотов с недостаточной поворачиваемостью (передняя ось сносится к наружной стороне поворота) фрикционная муфта размыкается, а на заднюю ось направляется до 100% крутящего момента. При необходимости в работу включается система DSC.

При движении на скользком покрытии (лед, снег, вода) пробуксовка отдельных колес предотвращается за счет блокировки фрикционной муфты и, при необходимости, электронной межколесной блокировки системы DSC.

Во время парковки фрикционная муфта полностью размыкается, автомобиль становиться заднеприводным, чем достигается снижение нагрузок в трансмиссии и рулевом управлении.

Система xDrive - это постоянный полный привод на автомобилях марки BMW. Она основана на распределении крутящего момента между передней и задней осью машины.

Привод заднего моста постоянен. На переднюю ось тяга передается через муфту, управляемую электронно и находящуюся в раздаточной коробке. В системе xDrive не используется межосевой дифференциал. В нормальном состоянии муфты на осях частично зацеплены. Распределение момента между передней и задней осями проходит в соотношении 40/60. Система может бесступенчато изменять соотношение моментов от 50/50 до 0/100 на любую ось всего за 100 миллисекунд в зависимости от того, какой мост имеет лучшее сцепление с дорогой. Поднимаясь в гору по скользкой дороге, либо спускаясь по крутому склону, система сама, без вмешательства водителя выбирает мост и распределяет нагрузку так, чтобы автомобиль имел лучшее сцепление с дорогой и уменьшил пробуксовку колес.

Благодаря тому, что Система xDrive работает вместе с Системой динамической стабилизации DSC, машина ведет себя так же хорошо в черте города, где на первый план, как правило, встает маневренность. Так при заносе, муфта полностью замыкается, и тяга распределяется между осями поровну. Поданная на передний мост тяга выравнивает машину и распределяет нагрузку обратно после завершения маневра незаметно как для водителя, так и для пассажиров, то есть система превентивна. При недостаточной поворачиваемости наоборот, понижая крутящий момент, тяга перекидывается на задний мост, не давая передним колесам уйти с полосы движения.

В случае если распределение между мостами не дало нужного результата, система DSC индивидуально подтормаживает каждым колесом выравнивая машину. Кроме того, система DSC реагирует на разницу между сцеплением левых и правых колес, которые могут привести к пробуксовке, и притормаживает нужным колесом отдельно, дополнительно обеспечивая функцию поперечной блокировки колес. При трогании многодисковая фрикционная муфта имеет распределение 50/50 до скорости примерно 20-30 км/ч. Это помогает использовать максимальную тягу в данном режиме. На высокой скорости муфта полностью разомкнута, и автомобиль ведет себя как заднеприводный.

Взаимодействие xDrive, DSC и ходовой части обеспечивает ICM (система интегрального управления ходовой части). Она за доли секунды согласует между собой все функции и дает команду на выполнение определенной операции. Так же ICM следит, чтобы отдельные системы не вмешивались в работу друг друга. Благодаря данным о скорости, собранным с колесных датчиков, параметрах двигателя, поперечном ускорении xDrive распознает дорожную обстановку и оптимально разделяет момент между задней и передней осями.

У каждого BMW система DSC может отключаться водителем. Это сделается для любителей спортивного стиля вождения. Но полный привод системы xDrive отключить нельзя. Совершенность системы xDrive не позволяет терять ни киловатта мощность машины из-за плохого сцепления с дорожным покрытием.

Устройство системы BMW xDrive

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.

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.

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.

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.

xDrive – оригинальная система интеллектуального полного привода, разработанная компанией BMW. Несмотря на то, что данная система относится к постоянному полному приводу, в своей основе она сохраняет классическую для BMW заднеприводную схему трансмиссии, т.е. при нормальных условиях движения и состоянии дорожного покрытия автомобиль ведет себя преимущественно как заднеприводный. Но при необходимости часть крутящего момента мгновенно перебрасывается на передние колеса. Таким образом система постоянно контролирует состояние движения автомобиля, непрерывно распределяя мощность между осями в оптимальном соотношении. За счет этого система xDrive обеспечивает исключительную управляемость и динамику при прохождении поворотов и движении по скользкой дороге.

История создания и развития системы

Фирменная система полного привода BMW xDrive была официально представлена в 2003 году. До этого момента ее предшественником была схема с постоянным распределением момента между осями в фиксированном соотношении. Первоначально полный привод предлагался опционально для заднеприводных моделей BMW 3-й и 5-й серий 80-х годов. История развития и совершенствования систем полного привода BMW насчитывает четыре генерации.

Полноприводная модель BMW iX325 1985 года выпуска

I поколение

1985 год – система полного привода, распределяющая крутящий момент постоянно в соотношении 37:63 для передней и задней осей соответственно. Задний и межосевой жестко блокировались при проскальзывании вязкостными муфтами, передний дифференциал – свободного типа. Применялась на модели 325iX.

II поколение

1991 год – постоянный привод с соотношением мощности между осями 36:64, с возможностью перераспределения на любую ось до 100% крутящего момента. осуществлялась с помощью электромагнитной многодисковой муфты, задний дифференциал блокировался муфтой с электрогидравлическим приводом, передний — свободный. В своей работе система учитывала показания колесных датчиков скорости, текущие обороты двигателя и положение педали тормоза. Применялась на модели 525iX.

III поколение

1999 год – полный привод с постоянным распределением мощности в отношении 38:62, все дифференциалы – свободные с электронной блокировкой. Система функционировала совместно с динамической системой курсовой устойчивости. Данная схема полного привода была применена на кроссовере Х5 первого поколения и показала отличные результаты как при движении по асфальту, так и в условиях легкого бездорожья.

IV поколение

2003 – интеллектуальная система полного привода xDrive была представлена в составе стандартной комплектации новой модели Х3 и обновленной модели 3-й серии Е46. На сегодняшний день xDrive устанавливается на все модели серии Х, опционально — для всех остальных моделей BMW, кроме 2-й серии.

Элементы системы

• в корпусе с многодисковой муфтой, выполняющей функцию межосевого дифференциала.

• Карданные передачи (передняя и задняя).

• Межколесные дифференциалы (передний и задний).

Схема системы полного привода BMW xDrive

Многодисковая фрикционная муфта

Многодисковая фрикционная муфта с сервоприводом

Функцию распределения мощности между осями выполняет расположенная в корпусе раздаточной коробки с приводом от сервомотора. В зависимости от модели автомобиля BMW может применяться цепной или шестеренчатый тип привода карданной передачи передней оси. Муфта срабатывает по команде блока управления и за доли секунды изменяет соотношение передачи крутящего момента по осям.

Принцип работы системы

В своей основе система xDrive использует заднеприводную схему трансмиссии. Движение в обычном режиме предусматривает распределение крутящего момента в соотношении 40:60 (для передней и задней осей). При необходимости на ось с лучшим сцеплением с дорожной поверхностью может передаваться весь потенциал мощности. xDrive работает в согласовании со всеми интегрированными системами активной безопасности, включая систему активного рулевого управления и систему курсовой устойчивости автомобиля.

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.

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 :
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 , 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.

Схема раздаточной коробки

xDrive взаимодействует с системой курсовой устойчивости DSC. Также система включает в себе электронную блокировку дифференциалов, системы контроля тяги DTC и помощи при спуске HDC.

Взаимодействие xDrive и DSC обеспечивается системой интегрального управления ICM, также ею обеспечивается связь с системой активного рулевого управления AFS.

Принцип работы привода BMW xDrive

Работа системы xDrive определяется алгорифмом работы фрикционной муфты. Система имеет следующие режимы:
1. Старт с места
2. Езда с недостаточной и избыточной поворачиваемостью
3. Езда по скользким покрытиям
4. Парковка

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