Universitatea Tehnic Gheorghe Asachi IasiFacultatea de MecanicaSistemul de traciune integral xDrive de la BMW

Pentru BMW anul 1985 a marcat debutul utilizrii sistemelor de traciune integral. Primul automobil cu traciune integral a fost un BMW Seria 3. Sistemul utiliza o cutie de transfer cu distribuie permanent: 37% din fora de traciune pe puntea din fa i 63% pe puntea spate.Sistemul detraciune integralmodern utilizat de BMW, numitxDrive, a echipat primul automobil BMW X5 n anul 2004. Momentan acest sistem este prezent n echiparea de baz pentru modele X1, X3, X4, X5 i X6 i oferit ca opiune pentru restul modelelor.

Foto: BMW cu sistem de traciune integral xDriveSursa: BMWUn automobil echipat cu sistem de traciune integral, comparativ cu unul cu traciune pe o singur punte (fa sau spate), este mai stabil n timpul deplasrii i areperformane dinamicemai bune. Acceleraia este mbuntit deoarece, fiind distribuit pe toate roile, fora total de traciune este mai mare. De asemenea, datorit controlului forei de traciune pe fiecare punte,stabilitatean timpul deplasrii automobilului este mbuntit.1.cutie de viteze (automat)2.cutie de transfer3.arbore longitudinal (ctre puntea fa)4.diferenial fa5.arbore longitudinal (ctre puntea spate)6.diferenial spate

Foto: Sistemul de traciune integral xDriveSursa: BMW

Comparativ cu un automobil cu traciune doar pe puntea din spate, un automobil cu sistem xDrive are n plus o cutie de transfer (2) un arbore longitudinal (3) i undiferenial(4). Cutia de transfer mparte cuplul, rezultat la ieirea din cutia de viteze, ntre cele dou puni ale automobilului.Cutiile de transfer sunt produse de Magna Powertrain. Din punct de vedere al modului de transfer a cuplului ctre puntea fa, exist dou variante de cutii de transfer: cu roi dinate; cu lan metalic.Varianta cu roi dinate (ATC350) este utilizat pentru echiparea modelelor BMW Seria 1 pn la Seria 7. Varianta cu lan metalic (ATC450) echipeaz modele BMW din gama X.

Foto: Sistemul de traciune integral xDrive BMW componente cutie de transfer cu roi dinateSursa: BMW1. intare de la cutia de viteze2. ieire ctre puntea spate3. ieire ctre puntea fa4. motor electric control ambreiaj5. ambreiaj multidisc6. levier cuplare/decuplare ambreiaj7. roat dinat intermediar8. cam acionare levier9. pomp ulei

Foto: Sistemul de traciune integral xDrive BMW cutie de transfer cu lan metalicSursa: BMW

Foto: Sistemul de traciune integral xDrive BMW componente cutie de transfer cu lan metalicSursa: BMW

1. intare de la cutia de viteze2. ieire ctre puntea spate3. ieire ctre puntea fa4. motor electric control ambreiaj5. ambreiaj multidisc6. levier cuplare/decuplare ambreiaj7. lan metalic8. cam acionare levier

Principiul de funcionare este relativ simplu i se aplic la ambele versiuni de cutii de transfer. Cnd ambreiajul este complet deschis tot cuplul motor este transmis pe puntea spate. Cnd ambreiajul este complet nchis iar ambele puni au aceeai ncrcare, cuplul motor este transmis 50:50 ntre cele dou puni.n cazul accelerrii, cu plecare de pe loc, chiar dac ambreiajul cutiei de transfer este nchis complet, puntea spate transmite mai mult cuplu deoarece este ncrcat dinamic mai mult. Transferul cuplului motor ntre cele dou puni se face automat n funcie de aderena disponibil la fiecare punte.

Foto: Sistemul de traciune integral BMW xDrive transferul cuplului motor ntre cele dou puniSursa: BMW1. intrare cuplu (de la cutia de viteze)2. ieire ctre puntea spate3. ieire ctre puntea fa

n cazul n care ambreiajul este nchis complet cuplul motor este distribuit ntre cele dou puni n funcie de aderena fiecrei puni. La trecerea peste o suprafa cu aderen sczut (ex. ghea) transferul cuplului ntre cele dou puni se face n modul urmtor:

EtapCuplu punte faCuplu punte spate

Roile punii fa sunt pe ghea (aderen sczut) iar roile punii spate sunt pe asfalt (aderen ridicat)Foarte sczut, aproape de zeroFoarte mare, poate prelua ntregul cuplu motor disponibil, n funcie de aderena disponibil

Ambele roi sunt pe asfaltAproximativ jumtate din cuplul motor, n funcie de ncrcarea pe punte/aderena disponibilAproximativ jumtate din cuplul motor, n funcie de ncrcarea pe punte/aderena disponibil

Roile punii fa sunt pe asfalt iar roile punii spate sunt pe gheaFoarte mare, poate prelua ntregul cuplu motor disponibil, n funcie de aderena disponibilFoarte sczut, aproape de zero

Foto: Deplasarea automobilului pe o suprafa cu aderen sczutSursa: BMW

Transferul cuplului pentru traciune ntre cele dou puni se face aproape instantaneu, fr s fie sesizat de conductorul auto sau de pasageri. nchiderea i deschiderea ambreiajului se face cu ajutorul unui motor electric de curent continuu. Motorul este prevzut cu un senzor de poziie cuefect Hallcare permite modului electronic de control (TCCU) s calculeze poziia ambreiajului i implicit procentul de cuplu transferat ctre puntea fa.Foto: Sistemul de traciune integral BMW xDrive detaliu cutie de transferSursa: BMWA - leviereB - ambreiaj multidiscC - pomp ulei

Rotorul motorului de curent continuu este prevzut cu o cam a crui profil acioneaz asupra a dou leviere. Cele dou leviere sunt desprite de un set de bile metalice ceea ce le permite s se roteasc relativ. Prin micarea de rotaie bilele se deplaseaz pe un profil nclinat ceea ce foreaz levierele s se deplaseze axial i s apese asupra ambreiajului multidisc. Astfel spus, cele dou leviere au o micare compus: una de rotaie, impus de cam, i a doua axial datorit bilelor.

Foto: Sistemul de traciune integral BMW xDrive - mecanismul de cuplare/decuplare a ambreiajului multidiscSursa: BMW

Modului electronic de comand al cutiei de transfer primete o comand de cuplu de la sistemul electronic de control al stabilitii (DSC). Comanda de cuplu este convertit n comand de poziie pentru motorul electric de curent continuu. Cuplul preluat de puntea fa este controlat n funcie de stabilitatea automobilului i de condiiile de deplasare.Avantajele distribuiei variabile a cuplului ntre puntea fa i spate sunt: optimizarea aderenei ntre cele dou puni, n timpul efecturii unui viraj mbuntirea stabilitii automobilului n timpul deplasrii prin controlul cuplului ntre cele dou puni, nefiind necesar intervenia modului DSC asupra sistemului de frnare dect n conditii critice.

Sistemul de control al stabilitii automobilului (DSC) controleaz cuplul transferat pe puntea fa. n cazul n care sistemul DSC este dezactivat, modulul electronic de control al cutiei de transfer (TCCU) rmne nc activ i utilizeaz algoritmi de control proprii pentru optimizarea distribuiei cuplului.SistemulxDrivecontribuie semnificativ la stabilitatea automobilului n timpul virajelor. Prin controlul cuplului ntre puntea fa i spate se corecteaz tendinelesupraviratoriiisubviratoriiale automobilului. Sistemul DSC monitorizeaz continuu dinamica automobilului utiliznd senzorii de turaie ale roilor, senzorul de acceleraie longitudinal i senzorul de giraie.

Foto: Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW - coreciesupravirareSursa: BMWFoto: Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW - coreciesubvirareSursa: BMW

Foto: Sistemul de traciune integral BMW xDrive corectarea tendinelor supraviratorii i subviratorii ale automobiluluiSursa: BMW

n cazul apariiei supravirrii puntea spate pierde din aderen. Ambreiajul cutiei de transfer se nchide complet ceea ce permite punii fa s preia maximul posibil din cuplul motor disponibil, corectnd astfel tendina supraviratorie. Dac automobilul subvireaz, ambreiajul se deschide complet i tot cuplul motor disponibil este transferat punii spate. Automobilele cu traciune doar pe puntea spate au tendin supraviratorie i astfel se compenseaz subvirarea.Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW se remarc prin simplitate, eficien i timp de rspuns foarte mic. Prin combinaie cu sistemul electronic de control al stabilitii (DSC), sistemul xDrive contribuie decisiv la sigurana activ ct i la performanele dinamice ale automobilului.

4