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.
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.