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Technik für Doofe: xDrive

[XC70D5]

Da es immer wieder zu Missverständnissen über die Funktionsweise des BMW-Allradantriebes kommt, habe ich mal die Fakten zusammengetragen: [mehr]

Das xDrive-System unterscheidet sich grundlegend vom davor verbauten Allradsystem, auf das ich hier nicht näher eingehen möchte.

Die wichtigsten Fakten im Überblick:

- xDrive ermöglicht die stufenlose und variable Verteilung der Antriebskräfte zwischen Vorder- und Hinterachse. Im Extremfall also bis zu 100 Prozent reiner Heckantrieb oder bis zu 75% Frontantrieb, was auch einer der wichtigsten Unterschiede zum "alten" System ist.

- Die "voreingestellte" Kraftverteilung ist variabel und beträgt z.B. beim X3 40:60, beim X5 38:62.

- reagiert in extrem kurzer Zeit, in der Regel sogar vor einem eventuellen Durchdrehen eines Rads

- der Kraftfluss wird kontinuierlich der jeweiligen Fahrsituation angepasst

- Beim Anfahren unter normalen Bedingungen ist die Lamellenkupplung bis zum Erreichen einer Geschwindigkeit von ca. 20 km/h geschlossen.

- In Kurven verringert das blitzschnelle Umverteilen des Kraftflusses das Unter- oder Übersteuern

- abrupte Gaswechsel kompensiert xDrive mühelos: Während zwischen dem Druck auf das Gaspedal und dem Aufbau eines Motormoments mindestens 200 Millisekunden vergehen, kann die Lamellenkupplung innerhalb von 100 Millisekunden vollständig geöffnet oder geschlossen werden.

- Beim Einparken reduziert sich der Allradantrieb durch vollständiges Öffnen der Lamellenkupplung bis zum reinen Heckantrieb.

- An Steigungen mit rutschigem Straßenbelag, beispielsweise auf Eis oder Schnee wird durch die Sperrwirkung zwischen Vorder- und Hinterachse das Durchdrehen einzelner Räder verhindert.

- die elektronisch geregelte Lamellenkupplung regelt je nach Bedarf den Kraftfluss zur Vorderachse innerhalb von Millisekunden. In Extremfällen können Vorder- und Hinterachse dadurch völlig entkoppelt oder starr miteinander verbunden werden. Die starre Verbindung entspricht dabei der Funktion einer 100 Prozent Längssperre bei konventionellen Allradantrieben.

- Die Funktion einer Quersperre stellt das DSC mit Hilfe des elektronischen Bremseneingriffs dar.

- Das xDrive für die Allrad-PKWs von BMW entspricht in seinem Prinzip jenem von X3 und X5, wurde in Hard- und Software aber auf die spezifischen Ansprüche von Personenkraftwagen adaptiert. So wurde zum Beispiel im 5er-BMW die Antriebskette des Verteilergetriebes durch ein Stirnradgetriebe ersetzt.

BMW-Pressetext:

Zitat:

xDrive - das neue Allradsystem von BMW
das xDrive-Allradsystem kommt im BMW X3 und X5 zum Einsatz

Auf der Internationalen Automobil-Ausstellung in Frankfurt feiert zusammen mit den beiden BMW Sports Activity Vehicles X3 und X5 auch eine technische Innovation ihre Weltpremiere: xDrive heißt das neue intelligente Allradantriebskonzept mit aktiver Fahrdynamikregelung von BMW. Es sorgt nicht nur für bestmögliche Traktion bei schwierigen Fahrbahnverhältnissen, sondern durch seine elektronisch geregelte, variable Kraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse gleichzeitig für mehr Fahrsicherheit und Fahrdynamik.

Der BMW X3 ist als Sports Activity Vehicle (SAV) vor allem für exzellente Eigenschaften auf der Straße entwickelt. Dass bei seiner Entwicklung die vielzitierten hervorragenden Fahreigenschaften aller BMW Automobile als Maßstab galten, ist selbstverständlich. Deshalb ist auch der neue Allradantrieb xDrive in der Lage, die Antriebskraft ja nach Fahrzustand sehr schnell und vollvariabel zwischen Vorder- und Hinterachse zu verteilen. Darüber hinaus wird durch die proaktive Kraftverteilung sichergestellt, dass maximale Allradperformance gewährleistet ist, noch bevor ein Rad durchdrehen kann. Eine elektronisch gesteuerte Lamellenkupplung mit extrem kurzer Ansprechzeit leitet die Kraft über eine kettengetriebene
Gelenkwelle, die links parallel zum Motor nach vorn verläuft, zur Vorderachse. Die Verbindungswelle zum rechten Vorderrad wird – wie beim X5 – durch die Ölwanne geführt. Dieser Kunstgriff ermöglicht unter anderem einen niedrigen Einbau des Motors und damit einen tiefen Schwerpunkt bei gleichzeitig guter Bodenfreiheit. Das kommt erneut der Fahrdynamik zugute, verringert die Seitenneigung bei Kurvenfahrt und ermöglicht gute Schlechtwegeeigenschaften.

Kernstück von xDrive: Elektronisch geregelte Lamellenkupplung.

Im Verteilergetriebe sitzt das Kernelement von xDrive: Die elektronisch geregelte Lamellenkupplung, die den Kraftfluss zur Vorderachse innerhalb von Millisekunden je nach Bedarf regelt. In Extremfällen können Vorder- und Hinterachse dadurch völlig entkoppelt oder starr miteinander verbunden werden. Die starre Verbindung entspricht dabei der Längssperre bei konventionellen Allradantrieben. Die Funktion einer Quersperre, also die zwangsweise Kraftverteilung an beide Vorder- beziehungsweise Hinterräder, stellt das DSC mit Hilfe des elektronischen Bremseneingriffs dar: Dreht ein Rad durch, ohne Kraft zu übertragen, wird es abgebremst. Dadurch verteilt das Differenzial im Achsgetriebe automatisch mehr Kraft an das Rad auf der anderen Seite der Achse.

Vorteil xDrive: Frühere Information ermöglicht schnellere Reaktion.

Die Regie für die Steuerung übernimmt dabei das neue Allradsystem xDrive. Es ist direkt vernetzt mit dem Stabilitäts-Regelsystem DSC, das mit Hilfe von xDrive seine Aufgaben noch besser erfüllen kann. Diese Partnerschaft beruht auf Gegenseitigkeit, denn auch DSC verhilft xDrive zu wesentlichen Vorteilen. Im Gegensatz zu anderen Allradsystemen zeichnet sich xDrive dadurch aus, dass es proaktiv ist. Während herkömmliche Allradsysteme erst reagieren, wenn Räder durchdrehen, erkennt xDrive – durch Auswertung des Fahrerwunsches wie z. B. Gaspedalstellung – eine Fahrsituation, in der Allradtrieb hilfreich ist. Auf diese Weise wird Allradperformance sichergestellt bevor Schlupf entsteht. Darüber hinaus greift es auf alle Informationen zurück, die das Fahrwerksregelsystem DSC sammelt. So wird beispielsweise über den Gierratensensor die Drehbewegung des Fahrzeugs und über einen Lenkwinkelsensor der Einschlag des Lenkrads ermittelt. Zusammen mit den Informationen über Geschwindigkeit aus den Radsensoren, der Fahrzeugquerbeschleunigung sowie den Motordaten kann xDrive daraus frühzeitig erkennen, in welcher Fahrsituation sich der X3 gerade befindet und kann die Antriebskraft entsprechend optimal zwischen Vorder- und Hinterachse verteilen. Das Ergebnis ist ein spürbarer Gewinn an Agilität, den man besonders gut auf kurvenreichen Bergstrecken erfahren kann.

In der Praxis ermöglicht xDrive in kürzester Zeit die beliebige Verschiebung der Drehmomente zwischen den Achsen. Der Fahrer profitiert davon permanent, da der Kraftfluss kontinuierlich der jeweiligen Fahrsituation angepasst wird. Ein paar Beispiele:

• Beim Anfahren unter alltäglichen Bedingungen schließt sich die Lamellenkupplung nahezu vollständig, bis etwa 20 km/h erreicht sind. Damit wird im Anfahrbereich eine maximale Traktion sichergestellt. Danach verteilt das System die Kraft vollvariabel zwischen Hinter- und Vorderachse je nach Fahrzustand. Ab Tempo 180 fährt das Fahrzeug mit Heckantrieb.

• In Kurven verringert das blitzschnelle Umverteilen des Kraftflusses das Unter- oder Übersteuern. Drängt in der Kurve das Fahrzeugheck nach außen, schließt xDrive die Lamellenkupplung stärker und leitet dadurch immer mehr Kraft auf die Vorderräder. So können die Hinterräder wieder mehr Seitenkraft aufbauen und das Fahrzeug stabilisiert sich. Durch die Kombination mit dem DSC kennt das System die Übersteuertendenz schon zu einem sehr frühen Stadium und greift ein, noch bevor der Fahrer die veränderte Fahrsituation überhaupt bemerkt: Der X3 fährt wie auf den sprichwörtlichen Schienen durch die Kurve. Erst wenn die Gefahr des Übersteuerns durch die variable Kraftverteilung alleine nicht mehr beseitigt werden kann, greift das Fahrwerksregelsystem DSC ein.

• Strebt das Fahrzeug über die Vorderachse aus der Kurve, wird diese Untersteuertendenz durch die Informationen aus dem DSC System erkannt und durch weniger Kraftanteile für die Vorderachse kompensiert. So kann im Extremfall bis zu 100 Prozent Heckantrieb vorherrschen. Sollte dies nicht ausreichen, tritt auch hier das DSC System in Aktion. Dadurch kann der Fahrer den X3 etwa auf Serpentinenstrecken mit der Agilität eines 3er BMW bewegen. Selbst abrupte Gaswechsel kompensiert xDrive mühelos: Während zwischen dem Druck aufs Gaspedal und dem Aufbau eines Motormoments mindestens 200 Millisekunden vergehen, kann die Lamellenkupplung innerhalb von 100 Millisekunden vollständig geöffnet oder geschlossen werden.

• Beim Fahren mit großem Lenkwinkel und wenig Gas – die klassische Einparksituation – reduziert sich der Allradantrieb bis zum reinen Heckantrieb. Es gibt weder unangenehme Verspannungen im Antriebsstrang noch Einflüsse auf die Lenkung.

• An Steigungen mit rutschigem Straßenbelag, beispielsweise auf Schnee, wird durch die Sperrwirkung zwischen Vorder- und Hinterachse das Durchdrehen einzelner Räder verhindert. Dadurch muss DSC erst bei wesentlich schwierigeren Fahrbahnverhältnissen Gas wegnehmen
oder Räder abbremsen, um den Kraftfluss anzupassen. Beim Weiterfahren verringert die Sperrwirkung zudem deutlich die Gefahr des Längs- oder Seitenkraftverlustes an einzelnen Rädern. Das vermittelt dem Fahrer ein wesentlich sichereres und agileres Fahrverhalten. Um gleich lange Antriebswellen verwenden zu können, ist auf der rechten Seite der Ölwanne ein Lagerbock angeflanscht. Der Vorteil: Die Lenkung ist frei von Antriebseinflüssen, da die Beugewinkel der Gelenkwellen rechts und links gleich sind. Außerdem ermöglicht diese Konstruktion maximalen Lenkeinschlag und mit 11,7 Meter einen entscheidend kleineren Wendekreis als bei konventionellen Geländewagen. Das wiederum ist ein wesentlicher Vorteil des X3 im Alltag, etwa beim Wenden oder in engen Parkhäusern.

Auf ein zusätzliches Untersetzungsgetriebe, wie es für extreme Geländefahrten zum Einsatz kommt, wurde beim X3 bewusst verzichtet. Zum einen, um bei großzügiger Bodenfreiheit den Schwerpunkt so niedrig wie möglich zu halten. Und zum zweiten, weil es für das Einsatzspektrum eines SAV nicht erforderlich ist und zum dritten, weil die Gewichtseinsparung einen effektiven Kundenvorteil bietet.

Wie bei jedem anderen BMW ist auch im X3 die Stabilitätsregelung DSC abschaltbar, womit betont sportlich orientierte Fahrer die Möglichkeit haben, durch gezieltes Übersteuern die fahrdynamischen Qualitäten des X3 im kontrollierten Drift zu genießen. Der Allradantrieb xDrive ist nicht abschaltbar.

Quelle: BMW Presse Information zur IAA vom 09.09.2003

Gruß

Martin

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Antrieb

[Primotenente]

Hallo

Woher hast du 38:62? Das dürfte noch der "alte" erst X5 gewesen sein, der hatte ein anderes Allradsystem.
Die akutellen xDrive-Modelle haben meines Wissens alle eine Nominalverteilung von 40:60. Diese Zahlen sind jedoch nicht so wichtig, das sich das permanent verändert, das System ist nicht statisch sondern dynamisch. Die Kupplung bei xDrive erlaubt Drehzahlunterschiede.

Das Gegenteil ist richtig, der Reifenabrieb ist bei Allrad geringer, da nicht nur eine Achse antreibt, sondern die Kraft von zwei Achsen übertragen wird.

Die zusätzliche Reibung ist natürlich da, diese ist u. a. für einen Teil des Mehrverbrauchs verantwortlich.

[XC70D5]

Der Artikel ist über 6 Jahre alt...

Die Kraftverteilung (Drehmoment) besagt ja keine Drehzahlunterschiede. Dass Drehzahlunterschiede schädlich für das System sind, zeigt die hohe Zahl an defekten Winkelgetrieben. Laut BMW hauptsächlich durch die Verwendung von Reifen ohne die *-Markierung. Da sag' ich mal nichts weiter zu, da gibt es in den X-Foren genug Beiträge zu.

[Federspanner134736]

Mal eine Frage am Rande, wenn das hier rein passt.

Mal angenommen ich entkoppel die vordere Antriebswelle vom Verteiler. Bzw. kommt es ja relativ oft vor, dass der Stellmotor kaputt geht.

Dann würde es nach dieser Beschreibung bedeuten, dass ich im extrem Fall kaum vorwärts komme???

Was genau macht der Stellmotor vom Verteilergetriebe?

Würde mich nur interessieren, ist ein spannendes Thema 🙂

[XC70D5]

Wieso solltest Du nicht weiterkommen, abgesehen von den ganzen Fehlermeldungen, die das auslösen würde?

Die xDrive-Modelle gibt ja auch (fast) alle als sDrive, also mit nur einer angetriebenen Achse.

[Federspanner134736]

Das ist der Punkt den ich noch nicht ganz verstanden habe.

Ist die Antriebswelle des Getriebes mit der Kardanwelle zur Hinterachse mechanisch zu 100% gekoppelt ? Wemfall ja oder? Und die Kraftaufteilung (40:60) auf die vordere Achse wird quasi durch das Verteilergetriebe umgeleitet.

z.B. so: --> M_gesamt = M_Hinterachse - M_Vorderachse ?

Dachte irgend wie, dass der Strang an die Hinterachse ebenfalls durch Lamellenkupplung gekoppelt wird.

Nachtrag: habs verstanden, die Explosionsansicht erklärt einiges (Seite 24) 🙂

https://www.s-tec.at/.../4WD%20Single%20Parts%20Katalog%202018.pdf

[XC70D5]

Daran hast Du es erkannt? Wow!