xDrive. Секретные материалы.

I. Предисловие.
Любителям теоретических излияний посвящается.
На самом деле, ничего секретного здесь нет. Просто ещё раз захотелось в форме обычной форумной дискуссии выявить те особенности хДрайва, которые нигде не описаны в официальной и неофициальной литературе. По крайней мере, мне не попадались. Естественно, всё нижесказанное – ИМХО.
Да, и если кому-то нижеприведённые теоретические рассуждения покажутся неинтересными и ненужными, просьба - не флудить лишний раз.
Если кому-то интересно, отчасти начало данной дискуссии было положено ещё здесь:
http://www.bmwclub.ru/vb/showthread.php?t=359878&highlight=
Ещё одно небольшое лирическое отступление.
BMW позиционирует свой xDrive как постоянный полный привод (ПП). ИМХО, под постоянством ПП подразумевается прежде всего его превентивность, т.е. когда передача крутящего момента происходит на обе оси ещё до наступления пробуксовки колёс. И в этом его основное отличие от подключаемого ПП, в котором ведомая ось подключается только после факта пробуксовки ведущей. Иными словами, постоянный – это ПП до пробуксовки, а подключаемый – это ПП после пробуксовки.

 

II. Тяни-толкай.
Прежде всего, оговорюсь, что все нижеследующие рассуждения приведены для случая, когда все колеса автомобиля движутся по одинаковому дорожному покрытию без скольжения. Случаи движения с пробуксовкой и/или юзом – отдельная история и о них в конце.
Итак. Известно, что в системе хДрайва крутящий момент от двигателя изначально жёстко подаётся на заднюю ось. На переднюю ось момент передаётся через фрикционную муфту, которая имеет пакет ведущих и ведомых дисков. При этом ведущие диски кинематически жёстко связаны с задней осью, а ведомые, соответственно, также жёстко завязаны на переднюю. Вот тут-то и притаилась вся соль.
Вполне очевидно, что момент на переднюю ось может передаваться тогда и только тогда, когда угловая скорость вращения ведущих дисков муфты больше или, по крайней мере, не меньше, чем скорость вращения ведомых дисков. В противном случае, когда ведомые будут вращаться быстрее ведущих, ни о какой передаче момента на переднюю ось речи быть не может. Это всё равно, что пытаться толкать впереди себя телегу, которая движется быстрее толкающего. Более того, “убегающие” вперёд ведомые диски сами становятся ведущими, создавая паразитный момент в трансмиссии. А это – уже швах, а не хДрайв.

 

III. Упругое проскальзывание.
Так за счёт чего же тогда работает хДрайв? Похоже, что исключительно за счет эффекта упругого проскальзывания колёс. Происходит это, в первую очередь, за счёт упругой деформации резины в зоне контакта с дорогой. По информации, добытой на просторах интернета, максимальная величина упругого проскальзывания зависит от скорости и момента, приложенного к колесу, и составляет что-то около 2%. При этом, чем больше момент, приложенный к колесу, тем больше величина упругого проскальзывания.

P/S: признаюсь, был не прав, изначально предполагая, что относительное опережение ведущих дисков муфты заложено разностью передаточных отношений на переднюю и заднюю ось в трансмиссии.

 

IV. Едем прямо.
Рассмотрим для начала прямолинейное движение автомобиля. Поскольку изначально момент подаётся на заднюю ось, то за счёт упругого проскальзывания задних колёс ведущие диски муфты могут вращаться на 2% (максимально) быстрее ведомых. Вот теперь хДрайв работает. Но… Не спешите радоваться. Как только начнётся перераспределение момента в сторону передней оси, разность упругого проскальзывания передних и задних колёс будет уменьшаться и при распределении 50/50 станет равной нулю. Всё, хДрайв наелся. А если учесть, что на практике статический радиус передних колёс может быть меньше, чем задних (по TISу допустимо до 1%), то доводить до 50/50 уже чревато появлением “паразитов” в трансмиссии. Вот откуда, кмк, и появилась пропорция 40/60 при нормальном прямолинейном движении.
А теперь представьте, что будет, если мы заколхозили с резиной так, что у нас задние колёса, скажем, стали на 2% больше передних по диаметру. При таком раскладе мы никогда не получим ПОСТОЯННЫЙ ПП. В лучшем случае - только ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ при пробуксовке задних колёс. А любая попытка зажатия муфты будет сопровождаться рывками, толчками и дергатнёй со всеми вытекающими (особенно на асфальте).

 

V. Поворот.
Ну, на прямой понятно, а что происходит с хДрайвом в повороте? А в повороте ещё интереснее. Ни для кого не секрет, что в любом повороте передние колёса за одно и то же время преодолевают бОльшее расстояние, чем задние. Т.е. скорость их вращения выше. Однажды на досуге я провёл небольшие измерения на своём Х3-м. При полностью вывернутом руле измерил радиусы поворота всех четырёх колёс и определил, что в этом крайнем положении руля передняя ось вращается быстрее задней примерно на 17%. Тут уже никакого упругого проскальзывания не хватит.
Таким образом, как только мы повернули руль даже на небольшой угол, передние колёса (вместе с ведомыми дисками муфты) начинают убегать от задних (ведущих). Поэтому к задним нужно приложить момент, чтобы в результате их упругого проскальзывания ведущие диски муфты догнали ведомых. При этом рабочий угол поворота руля, при котором ещё возможно получить постоянный ПП, по моим скромным прикидкам составляет не более +/-200 градусов (чуть больше пол-оборота руля в обе стороны), что примерно соответствует тем самым 2% разности радиусов поворота передних и задних колёс. Очевидно, что за пределами этого диапазона (> +/-200 градусов по углу поворота руля) постоянный ПП уже не возможен, и мы получаем только подключаемый ПП, т.е. когда передок подключится только после пробуксовки задних колёс. Видимо, отсюда и появился так называемый “парковочный режим”. Кроме того, именно этот недостаток хДрайва затрудняет выезд из обледенелой глубокой колеи или въёзд на бордюр передними вывернутыми колёсами. Иными словами, чтобы заставить грести передние повёрнутые колёса, надо прилично добавить газу, обязательно доведя задние колёса до букса.

 

VI. Выводы:

1. ИМХО, самый важный вывод из всего вышесказанного, это то, что хДрайв ОЧЕНЬ критичен и чувствителен к размерности и состоянию колёс. Очевидно, что для снижения вероятности трансмиссионных поломок необходимо применять колёса ТОЛЬКО(!!!) в штатно-рекомендованных размерах и ОБЯЗАТЕЛЬНО(!!!) одинакового наружного диаметра на обеих осях. При этом предпочтительным является резина с бОльшим коэффициентом упругого проскальзывания.
От себя по этому поводу рискну дать небольшой совет. Если вы чаще ездите на равноширокой резине один (или вдвоём) с незагруженным багажником, поддерживайте во всех колёсах всегда РЕКОМЕНДОВАННОЕ давление и не перекачивайте сильно задние.

2. Исходя из того, что муфта xDrive работает с учётом эффекта упругого проскальзывания ведущих задних колёс, можно предположить следующую логику алгоритма её работы. Усилие сжатия дисков муфты пропорционально величине крутящего момента, который, в свою очередь, пропорционален углу открытия дросселя (или глубине нажатия педали газа).
Отсюда напрашивается вывод: при не нажатой педали газа усилие сжатия дисков равно нулю. По мере увеличения газа увеличивается сжатие дисков муфты. Таким образом, больше газа – больше сжатие дисков и, соответственно, больше постоянного ПП. И наоборот, меньше газа – меньше сжатие дисков и меньше постоянного ПП.

3. xDrive как идеология ПОСТОЯННОГО (превентивного) ПП работает в достаточно узком диапазоне по углу поворота рулевого колеса (приблизительно +/-200 гр.). При бОльших углах поворота руля xDrive превращается уже в ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ПП. Отсюда следует, что на бездорожье (снег, грязь, песок и т.п.) у нас больше шансов не застрять, если двигаться с малыми отклонениями руля от положения прямо – в пределах +/-90гр (примерно).
А если для преодоления бездорожья не избежать активного маневрирования рулём, то для лучшей проходимости необходимо резким добавлением газа предварительно заставить зад буксануть. После этого подключится передок и тогда – смело вперёд.

Вот как-то так для начала.

 

xDrive и TOD - как небо и земля. Различия при малых углах поворота руля принципиально существенные. А вот при больших углах руля xDrive по сути становится TODом, только более быстродействующим.

 

Ещё раз повторюсь (см. пост #2):
"...все нижеследующие рассуждения приведены для случая, когда все колеса автомобиля движутся по одинаковому дорожному покрытию без скольжения."
Эффект упругого проскальзывания работает только на сухом и твёрдом покрытии. Скажем, на асфальте только за счёт этого эффекта и происходит рассогласование угловых скоростей передней и задней осей. А к роликам упругое скольжение не имеет никакого отношения.

 

ИМХО, тут есть один тонкий ньюанс.
Полноприводность (превентивность) хДрайва зависит прежде всего от угла поворота руля, а не от дорожного покрытия. Бортовые мозги не знают, по какому покрытию катятся колёса (пока, по крайней мере). Поэтому при любом движении, близком к прямолинейному, и на любом покрытии xDrive - это постоянный ПП.
Просто на асфальте это обусловлено упругим, а на рыхлом покрытии - обычным (или реальным) проскальзыванием.

 

А почему до 20 км/ч - заднеприводная?

 

Как-то так, да не так.

 

Да нет, не врут буржуины. И в TISе всё правдиво написано. Только правда эта не полная, полуправда то-бишь. А иная полуправда хуже лжи бывает.
Заметьте, везде - и в TISе и в различных рекламных роликах и буклетах - когда речь идёт о постоянном ПП с динамически перераспределяемым моментом между осями, показано только движение по прямой или около прямой (с малым поворотом руля). Где здесь обман? Никакого обмана, все так и есть. Только об алгоритме работы хДрайва при больших углах поворота руля буржуины скромно умалчивают, потому как там превентивность ПП заканчивается. Только и всего.