David Ras
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Guía sobre la transmisión xDrive de BMW. Total, 4x4 o a las 4 ruedas. Diferencias entre modelos.
En este post hablaremos de la transmisión xDrive de BMW, también llamada total, 4x4, o a las 4 ruedas, y de las diferencias entre las dos tipologías.
En los coches de combustión ICE, lo más habitual es que haya un solo motor en el coche y, hoy en dia, que se ubique en la parte delantera.
El motor puede transmitir la potencia a las ruedas delanteras (eje delantero), a las traseras (eje trasero) o a las cuatro ruedas (2 ejes). En este último caso se dice que el coche tiene tracción a las 4 ruedas o tracción total y BMW la llama xDrive.
En los coches de combustión ICE con un motor y tracción a las cuatro ruedas hay una serie de mecanismos para transmitir potencia a los dos ejes, de forma que estan interconectados entre ellos y se puede transmitir potencia de un eje al otro.
En los híbridos enchufables PHEV y eléctricos puros BEV, BMW también utiliza la nomenclatura xDrive. En este caso, no hay mecanismos para transferir potencia de un eje al otro y ambos ejes no estan interconectados. Pero la solución de BMW consiste en utilizar dos motores: un motor para el eje delantero y otro para el trasero.
En los PHEV, hay un motor de combustión en la parte delantera que actua sobre el eje delantero y un motor eléctrico que actua sobre el eje trasero.
En los BEV, hay un motor eléctrico en la parte delantera que actua sobre el eje delantero y otro motor eléctrico que actua sobre el eje trasero.
En ambos casos no hay mecanismos para transferir potencia de un eje al otro y ambos ejes no estan interconectados, pero la electrónica del coche es capaz de decidir en cada momento que motor tiene que estar en funcionamiento y cuando es necesario que los dos motores funcionen simultáneamente para que los dos ejes tengan tracción y el coche se comporte como si tuviera tracción total (a las 4 ruedas).
En este post hablaremos solo de la tracción total xDrive en coches de combustión ICE (y también los Mild Hybrid MHEV).
Tracción total, a las 4 ruedas
A continuación se explica un ejemplo de transmisión total o a las 4 ruedas típica de BMW con caja de transferencia central. Ver foto.
Lo primero que tenemos es la caja de transferencia central (2). En este caso es la ATX13-1 del X3 G01 LCI x20d. En la parte superior izquierda delantera se ve el eje por donde se conecta a la caja de cambios del coche, que no esta representada en la foto.
La caja de cambios recibe la potencia del motor y es la que la transfiere a la caja de transferencia.
En la parte inferior derecha delantera de la caja de transferencia se conecta la transmisión delantera que transfiere potencia al eje delantero.
En la parte superior izquierda trasera de la caja de transferencia se conecta la transmisión trasera (3) que transfiere potencia al eje trasero.
La transmisión delantera se conecta al eje delantero (1 y 7) mediante el diferencial delantero (8).
La transmisión trasera (3) se conecta al eje trasero (4 y 6) mediante el diferencial trasero (5).
La función de la caja de transferencia (2) es transferir y repartir la potencia a los ejes delantero y trasero.
La función del diferencial delantero (8) es transferir y repartir la potencia a las ruedas delanteras izquierda (7) y derecha (1).
La función del diferencial trasero (5) es transferir y repartir la potencia a las ruedas traseras izquierda (6) y derecha (4).
El X3 G01 LCI x20d puede llevar la caja de transferencia ATC13-1 y la ATC13-2, que son prácticamente la misma. Y el Serie 7 G70 o el X3 G45 x20d, por ejemplo, utilizan la ATC14-1, que es también una caja derivada de ella con algunos pequeños cambios (nuevo embrague multidisco, un poco más de par y tapón de drenaje del aceite y cojinete central modificados). Además, las tres cajas de transferencia comentadas estan fabricadas por Magna Powertrain, la antigua Getrag.
Según modelos es posible transferir parte de la potencia de un eje al otro (por ejemplo en el campo o con nieve), y parte de la potencia de una rueda a la otra del mismo eje (por ejemplo en una curva o cuando una rueda patina o se bloquea).
Tracción total X3 G01 y G45 xDrive 20d con caja de transferencia (VTG)
El sistema xDrive de BMW es un sistema de tracción total que mejora la dinámica de conducción.
Durante la conducción normal en línea recta, los ejes delantero y trasero se alimentan con una distribución de la fuerza del 50% / 50%.
Al girar y en curvas, la caja de transferencia puede transferir hasta el 80% de la fuerza al eje trasero, gracias a un embrague multidisco controlado electrónicamente.
Esto aumenta la maniobrabilidad del vehículo, evita que el coche subvire, y garantiza una dirección precisa en las curvas y un comportamiento de conducción más predecible y controlable.
La tracción en las cuatro ruedas ofrece las siguientes innovaciones:
El aumento del par máximo transmisible a 1.300 Nm (ATC13-1 y ATC13-2, X3 G01) y 1.400 Nm (ATC14-1, Serie 7 G70 y X3 G45)
La reducción de la carga del motor al abrir los embragues multidisco
La reducción del consumo mediante el control inteligente de las cuatro ruedas, y el control adecuado del nivel de aceite en la caja de transferencia.
El esquema utilizado es tal como lo hemos explicado antes.
*Foto de la arquitectura de tracción total en el X3 con la caja de transferencia central ATC13-1 (2), eje de transmisión (3), diferencial del eje delantero (8), ejes de transmisión delanteros (1, 7), diferencial del eje trasero (5), y ejes de transmisión traseros (4, 6).
Caja de transferencia
Las nuevas cajas de transferencia central ATC13-1, ATC13-2 y ATC14-1, donde ATC significa Active Torque Control (Control de par activo) tienen una cadena interior para la transmisión de la potencia, y estan fabricadas por Magna Powertrain, la antigua Getrag.
El par generado por el motor pasa por la caja de cambios automática y llega a la caja de transferencia, que tiene la tarea de dividir el par, de forma variable, hacia los ejes delantero y trasero según convenga.
No es posible una conexión rígida entre el eje trasero y el eje delantero debido a posibles diferencias de velocidad entre las ruedas delanteras y traseras. Para ello, dentro de la caja de transferencia hay un embrague multidisco de varios discos, que asume la tarea de distribuir el par de forma variable entre los dos ejes pero dentro de ciertos límites.
En la caja de transferencia central ATC13-1, la distribución de par a los dos ejes de transmisión inicialmente se divide uniformemente 50:50 en cada eje.
En el caso de que una rueda patine o se bloquee, y ya no sea posible una distribución de par de 50:50, los pares se distribuyen de forma variable en el rango teórico de 0 a 100% en el eje delantero y de 100 a 0% en el trasero, según la situación de conducción.
Con el embrague multidisco abierto, el par total se transmite al eje trasero.
Con el embrague multidisco cerrado, el par total se transmite al eje delantero.
El par de transmisión se calcula en el Control Dinámico de Estabilidad (DSC) y se envía a través del bus FlexRay a la unidad de control de la caja de transferencia (VTG), y esta calcula un ángulo que se ajustará en el anillo de engranajes a partir del par de transmisión solicitado.
Un motor eléctrico hace que el circuito se abra o cierre, que el embrague multidisco tenga más o menos presión y permitiendo que haya más o menos par en cada eje.
La unidad de control de la caja de transferencia (VTG) está conectada debajo del servomotor del embrague multidisco.
*Foto exterior de la caja de transferencia central ATC13-1 y ATC13-2 del X3 G01 LCI X3 xDrive 20d. La ATC14-1 es muy parecida y se utiliza en el Serie 7 G70 y en el X3 G45 xDrive 20d.
*Foto interior de la caja de transferencia anterior. A es el eje que viene de la caja de cambios (y del motor), B es la salida que va al eje trasero, C es la salida que va al eje delantero. Y se pueden ver el embrague multidisco (1), los rodamientos (2, tres piezas), la rampa de rodamiento (3), el anillo de engranajes (4), la cadena (6), y la unidad de control de la caja de transferencia (VTG, 5).
xDrive optimizado para reducir el consumo
Al reducir las pérdidas por rozamiento, el xDrive está optimizado para reducir el consumo y aumentar la eficiencia.
Gracias al control inteligente del circuito cerrado del sistema de tracción total, los embragues multidisco de la caja de transferencia se abren dependiendo de la situación de conducción, lo que permite una reducción en la lubricación de la caja de transferencia.
Debido al menor volumen del nivel de aceite, se pueden eliminar las pérdidas por salpicaduras resultantes de la inmersión del embrague multidisco giratorio. Esto reduce el rozamiento, el consumo de combustible, y el desgaste del embrague multidisco.
*Foto del interior de la caja de transferencia, donde A es el circuito de aceite. Se ven el tornillo sin fin (1), el bloqueo para el embrague multidisco (2), el anillo de engranajes (3), la tubería de aceite del motor con tanque de expansión (4), el eje del cambio de marchas (operación del mamparo de aceite, 5), la cadena (10), la cámara 1 de aceite (11), la cámara 2 de aceite (6), el desbordamiento (7), el mamparo de aceite (cerradura entre las cámaras de aceite, 8), y el resorte (9) de apertura y cierre.
El mamparo de aceite (8) está cerrado si no se realiza ninguna solicitud de par a la caja de transferencia (con el embrague multidisco abierto). El mamparo de aceite tiene la tarea de almacenar el aceite en la cámara de aceite 2 (el inferior). El mamparo de aceite se abre y cierra mediante una palanca que se apoya en la carcasa y un sello de elastómero cierra su abertura.
El eje de cambio de marchas, que es movido por el anillo de engranajes, acciona el mamparo de aceite y lo mantiene en su posición predeterminada. Por lo tanto, las cámaras de aceite se bloquean entre sí y, como resultado, las pérdidas por salpicaduras se reducen al mínimo.
Para garantizar la lubricación de los rodamientos de bolas y los anillos de sellado, siempre permanece una cantidad definida de aceite en circulación. Esto está garantizado por una válvula de desbordamiento entre la primera y la segunda cámara de aceite.
*Foto. A la izquierda, en A el mamparo de aceite está cerrado. En B el mamparo de aceite está abierto. Se ven el anillo de engranajes (1), la cadena (2), el eje del cambio de marchas (operación del mamparo de aceite, 3), el mamparo de aceite (cerradura entre las cámaras de aceite, 4) y la cámara 2 de aceite (5).
Tolerancias de la caja de transferencia
Debido a las diferentes tolerancias de los diversos componentes interiores de la caja de transferencia, puede que la fuerza necesaria para cerrar el embrague multidisco sea diferente.
Sin embargo, las tolerancias pueden corregirse y deben introducirse en la unidad de control de la caja de transferencia (VTG) durante la fabricación y se graba en la caja de transferencia.
La unidad de control de la caja de transferencia VTG está conectada mediante el bus FlexRay al Controlador de dominio corporal (BDC),y desde él, hacia la unidad principal del coche HU-H (MGU o IDC) y la pantalla, el Módulo avanzado de seguridad contra choques (ACSM) y el Control dinámico de estabilidad (DSC).
La unidad de control de la caja de transferencia VTG regula el par de bloqueo en el embrague multidisco dentro de la caja de transferencia en respuesta a los siguientes factores:
Demanda de par de bloqueo requerido (a perición de la unidad de control DSC)
Condición del aceite de transmisión (calculado en la unidad de control VTG).
Desgaste del embrague multidisco (calculado en la unidad de control VTG).
Carga en el servomotor (calculada en la unidad de control VTG)
Temperatura del aceite de la transmisión (calculada en la unidad de control VTG).
La unidad de control VTG proporciona la siguiente información a la unidad de control DSC:
El par de bloqueo establecido actualmente
Todos los datos calculados
Unidad de control VTG
La unidad de control VTG se conecta directamente a la caja de transferencia y está pegada a ella. Utiliza el sistema eléctrico del vehículo a través de una conexión de 11 pines.
*Foto de la unidad de control VTG de la caja de transferencia ATC13-2. Se puede ver la caja de transferencia (2), la unidad de control VTG de la caja de transferencia (4), la línea de ventilación del tanque (1), la conexión de 11 pins (3) y el tapón de llenado del aceite (5).
*Foto de la unidad de control VTG de la caja de transferencia central ATC14-1. Se puede ver la caja de transferencia (1), la unidad de control VTG de la caja de transferencia (2), la conexión de 11 pins (3), el tapón de llenado del aceite (5) y el tapón de drenaje del aceite (5).
El diferencial trasero es el que recibe la potencia de la caja de transferencia central y la reparte entre las dos ruedas traseras.
El X3 G01 LCI xDrive 20d utiliza el diferencial trasero 205AL, y el X3 G45 xDrive 20d puede utilizar el mismo 205AL o el 205ALLK, una variante del primero.
En la etiqueta de estos diferenciales aparece el código GHPA323H, que teóricamente pertenece al fabricante BorgWarner, pero en todas las fuentes se indica que el fabricante real es Magna Powertrain, la antigua Getrag.
*Foto del diferencial trasero 205AL / 205ALLK de los X3 G01 LCI y X3 G45 xDrive 20d.
Tracción a las cuatro ruedas con M xDrive
Con la nueva tecnología M xDrive se optimiza más la dinámica de conducción y la tracción con la agilidad y precisión típicas de M.
Con M xDrive hay 5 configuraciones diferentes de conducción, y con el control DSC desactivado, en Modo Individual es posible tener tracción trasera pura y solo usar el eje delantero cuando las ruedas traseras alcanzan su límite de transmisión de potencia y se requiere una fuerza de tracción adicional.
Incluso cuando se conduce de una manera muy deportiva y con máxima potencia, el vehículo es predecible y fácil de controlar para el conductor con M xDrive.
El conductor tiene 5 configuraciones diferentes a su disposición, que se basan en combinaciones de los modos del DSC:
DSC encendido,
Modo dinámico M,
DSC apagado,
Y en los modos de M xDrive:
Tracción total,
Tracción total deportiva,
Tracción trasera.
Esto es posible gracias a una inteligencia central con software específico M para el control integrado de dinámicas longitudinales y transversales coordinada con el Control Dinámico de Estabilidad (DSC).
Tracción total X1 F48 xDrive 20d con distribución longitudinal del par (LMV)
Aunque BMW también llama xDrive al sistema de tracción total instalado en el X1 F48 (y también en el X1 U11), es bastante diferente del sistema xDrive utilizado en el X3 y otros modelos.
El nuevo sistema de tracción total con distribución longitudinal de par del X1 tiene las siguientes ventajas con respecto al sistema de tracción total con caja de transferencia central:
Ocupa menos espacio
Peso más bajo
Menor pérdida por rozamiento en el embrague multidisco del diferencial del eje trasero
Reducción de las emisiones de dióxido de carbono (CO2)
En la tracción total del X3, la caja de transferencia esta en el centro del vehículo, a la misma distancia aprox del eje delantero que a la del eje trasero.
En la tracción total del X1, la caja de transferencia esta delante de todo, pegada al motor delantero.
Si somos más precisos, en el X1 F48 xDrive (y en el U11) en lugar de tener una caja de transferencia tradicional con un diferencial central, como en el X3 y otros modelos superiores de la marca, el X1 utiliza un sistema basado en un acoplamiento tipo Haldex o similar.
Es una arquitectura de tracción delantera, donde la potencia se transfiere al eje posterior solo cuando es estrictamente necesario, para obtener las ventajas de una tracción integral en condiciones de baja adherencia o durante una aceleración intensa, por ejemplo.
Utiliza un acoplamiento multidisco controlado electrónicamente en la parte delantera, y que se conoce como Power Take-Off Unit (PTU, Unidad de extracción de potencia) y un embrague multidisco en el eje posterior también controlado electrónicamente.
El acoplamiento multidisco delantero (caja de transferencia) según la mayoría de las fuentes está fabricado por GKN Driveline, ahora parte de Melrose Industries, pero analizando las fotos de varias unidades hemos encontrado el logo de ZF en todas ellas. Así que creemos que el fabricante de ellas en el F48 y el U11 en realidad es ZF.
ZF es una importante empresa alemana de componentes para vehículos y el nombre ZF significa Zahnradfabrik, es decir, Fábrica de engranajes, pero también Zeppelin Friedrichshafen, porque el fundador de la empresa fue el conde Ferdinand von Zeppelin.
El acoplamiento multidisco trasero (diferencial trasero) tiene el código GHBA174H y está fabricado por BorgWarner, que en 2011 compró la división de transmisiones de la sueca Haldex.
*Foto de la arquitectura de tracción total en el X1. Comparar esta foto con la del X3. En A (azul) es la distribución de potencia hacia las ruedas traseras, y en B (rojo) hacia las delanteras. Se ve la caja de cambios (4, detrás está el motor) y, pegado a ella, la caja de transferencia (3) conectada a la transmisión hacia el eje trasero. También se ve el eje delantero (2) hacia las ruedas delanteras (1), el eje trasero (7) hacia las ruedas traseras (6), el eje de transmisión (5), el diferencial trasero (9) y el soporte del diferencial trasero (8). Se aprecia que la caja de transferencia no está a medio camino entre el eje delantero y el trasero.
*Foto de la arquitectura de tracción total en el X1. Comparar también esta foto con la del X3. A la derecha se ve la caja de cambios (detrás hay el motor), y la caja de transferencia (acoplamiento) pegada a ella y conectada a la transmisión hacia el eje trasero (2). En B se observa la conexión entre la caja de transferencia (transmisión angular) y la transmisión mediante una rótula. A la izquierda se ve el diferencial trasero y en A la conexión entre la transmisión y el diferencial trasero, con el disco flexible. En C se observa el cojinete del centro del eje de transmisión con trípode de soporte. Y las tuercas (1, 3).
La transmisión
Durante la conducción normal en línea recta, el eje delantero recibe el 100% de la potencia.
Solo en situaciones particulares de conducción, a decisión del Control Dinámico de Estabilidad (DSC), una parte de la potencia se transfiere al eje trasero.
Cuando deja de requerirse la tracción total, y también a petición del DSC, el sistema vuelve al modo "eficiente" abriendo el embrague de tracción (para una reducción de perdidas y de tensión en la caja de cambios), una válvula de relé baja el nivel de aceite en el embrague de tracción, para reducir la pérdida de aceite y el coche vuelve a la tracción delantera.
En tracción delantera, la potencia del motor se transfiere a través de la transmisión solo al diferencial del eje delantero integrado y después a los ejes de salida delanteros.
En tracción a las cuatro ruedas, una parte de esta potencia se transfiere a los ejes de salida traseros a través de la caja de transferencia (transmisión angular, acoplamiento), el eje de transmisión y el diferencial del eje trasero. En este caso, la relación de transmisión en la caja de transferencia es de 1,74:1 y en el diferencial del eje trasero es de 1:1,74, lo que permite que la velocidad aumente y el par (la potencia) se reduzca simultáneamente.
Y esto hace que el eje de transmisión pueda ser más pequeño, el menor peso ayude a reducir el consumo de combustible, y el menor tamaño genere menos vibraciones y un funcionamiento más suave.
Como la relación de transmisión pasa en la caja de transferencia de 1,74:1 y en el diferencial del eje trasero vuelve de 1:1,74, la misma velocidad está presente en los ejes delanteros y traseros.
Todo este conjunto de transmisión tiene un peso adicional (sobre la versión sDrive de tracción delantera) de aprox solo 61 kg.
La decisión de transferir potencia (par) del eje delantero al trasero la determina el Control Dinámico de Estabilidad (DSC). Para ello tiene en cuenta los siguientes criterios, entre otros:
La velocidad
La aceleración lateral y la aceleración longitudinal
El ángulo de dirección
La velocidad de giro de las ruedas
La dirección longitudinal del vehículo
La posición del sensor del pedal
El Modo de conducción activo seleccionado por el conductor
El estado del control dinámico de estabilidad (si el DSC está activado o desactivado)
El estado del control dinámico de tracción (si el DTC está activado o desactivado). El DTC forma parte del DSC
Durante una frenada de emergencia, o al frenar fuertemente, el embrague multidisco debe abrirse, para que el freno ABS pueda realizar su función de frenado de emergencia si es necesario.
La caja de transferencia (Transmisión angular)
En el X1 F48 (y el U11) la llamaremos caja de transferencia delantera para que pueda compararse mejor con la caja de transferencia central del X3 G01 y G45, pero ya hemos comentado antes que en realidad es una caja de acoplamiento.
La caja de transferencia delantera (transmisión angular, acoplamiento) se encuentra detrás del motor y está pegada a la caja de cambios automática y al cárter.
El eje de entrada de la caja de transferencia delantera es un eje hueco, y se conecta directamente a la carcasa del diferencial del eje delantero. De esta manera, la potencia se transfiere al eje de transmisión a través del eje hueco, la rueda de la corona y el eje del piñón. Y dado que no es posible una interrupción de potencia en la caja de transferencia, el eje de transmisión se alimenta permanentemente a través del eje del piñón.
*Foto de la caja de transferencia (transmisión angular) del X1 U11 xDrive 20d
*Foto de la caja de transferencia (1), detrás hay la caja de cambios, A (en azul) es la potencia hacia las ruedas traseras a través del eje de transmisión (6), y B (en rojo) hacia las delanteras, con un eje de piñon (2), un eje hueco de entrada con rueda de corona (3), el eje intermedio (4) y el eje de salida delantero hacia la rueda derecha (5).
Eje de transmisión
El eje de transmisión transfiere el par (la potencia) proporcionada por la caja de transferencia delantera al diferencial del eje trasero.
Mientras, el eje de transmisión absorve la desviación y las variaciones de longitud resultantes de los movimientos del motor, con la ayuda de la junta de dilatación y el trípode.
El eje de transmisión está formado por dos tubos conectados entre sí en la mitad delantera del eje de transmisión, es decir, más o menos en el lugar donde el X3 y otros modelos tienen la caja de transferencia central.
El eje de transmisión tiene cierta tolerancia y puede estar doblado un máximo de 10°. En mayores ángulos, el cubrejuntas se puede dañar.
El eje de transmisión debe revisarse después de un accidente. Si las dos partes del eje se han desajustado, el eje debe renovarse.
Diferencial trasero
La caja de transferencia delantera de par longitudinal distribuye la potencia (el par) entre los ejes delantero y trasero de acuerdo con sus respectivos requisitos.
Tanto la unidad de control de la distribución de par longitudinal como la bomba electrohidráulica están atornilladas al lado del diferencial del eje trasero.
Como hemos comentado, el diferencial trasero de sexta generación es en realidad un embrague de acoplamiento multidisco que tiene el código GHBA174H y está fabricado por BorgWarner, la empresa que en 2011 compró la división de transmisiones de la sueca Haldex, siendo
La unidad de control de distribución de par longitudinal (LMV) del U11 ya no está situada en el lateral de la carcasa del diferencial del eje trasero como en el F48, sino que está integrada en la bomba hidráulica.
El embrague para la distribución longitudinal de la potencia está integrado en el diferencial del eje trasero. El eje de entrada es el eje de la transmisión a través de la brida de entrada. La brida de salida alimenta el diferencial trasero cuando hay una demanda de par (mayor que 0 Nm).
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero del X1 F48 y U11 xDrive 20d.
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero del X1 U11 xDrive 20d. Se distingue que es del U11 porque detras de la bomba hidráulica (4) está la unidad de control, mientras que en el F48 la unidad de control está separada a un lado del diferencial. La especie de hélice que se ve a la derecha de todo es la conexión hacia la transmisión y la caja de transferencia delantera. El agujero al lado del (1) es el hueco para el eje trasero hacia la rueda derecha trasera. Justo al otro lado, oculto, hay el agujero para el eje trasero hacia la rueda izquierda trasera. También se ve la ventilación del diferencial trasero (2), y la ventilación del embrague de tracción (3). Por último, se ve la bomba hidráulica de la unidad de control de distribución de par o potencia longitudinal (LMV, 4).
*Foto del diferencial trasero del X1 F48 xDrive 20d. Se distingue que es del F48 porque detrás de la bomba hidráulica (7) está la unidad de control (9), ya que en el U11 la unidad de control y la bomba hidráulica forman una misma pieza. Se ve el eje de entrada (4) de la transmisión proveniente de la caja de transferencia delantera, el embrague multidisco (1), la brida de la transmisión (5), la cubierta del embrague (6), la válvula de ventilación (2), la válvula interna de presión para evitar pérdidas (3), el EHPS (7), la conexión eléctrica (8) y la unidad de control de distribución de par longitudinal (LMV, 9).
*Foto del diferencial trasero del X1 U11 xDrive 20d. Es la misma foto que la anterior (del F48), pero esta del U11 donde la unidad de control de distribución de par longitudinal (LMV, 5) forma parte de la misma pieza que la bomba hidráulica.
La distribución de potencia (par) longitudinal puede, dependiendo de la situación de conducción, enrutar una parte de la potencia al eje trasero, hasta un par máximo de 1.300 Nm (aumentado a 1.440 Nm en el U11).
El Control Dinámico de Estabilidad (DSC) también envía información, que se utiliza para ajustar el par del embrague, a la unidad de control del diferencial a través del sistema de bus.
La unidad de control de la caja de transferencia delantera (distribución de par longitudinal) regula la velocidad de la bomba electrohidráulica quien, dependiendo de la velocidad, entra en el embrague de la distribución de par longitudinal con una presión de funcionamiento de entre 0 a 40 bar.
Mientras, la presión de funcionamiento no se mide mediante un sensor de presión, sino que se comprueba analizando el voltaje y la corriente circulante.
En circustancias normales, cuando no se requiere la tracción a las cuatro ruedas, la bomba hidráulica se apaga para ahorrar, el sistema se queda sin presión, se activa el resorte y la válvula interna se cierra, baja el nivel de aceite en el embrague y se reduce la pérdida de aceite.
Si se requiere de nuevo la tracción en las cuatro ruedas, el par máximo se puede poner a disposición en las 4 ruedas en 250 ms (un cuarto de segundo). Durante este tiempo, el resorte actua y la válvula interna se abre por la presión del aceite.
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero en el que se puede ver el embrague multidisco (8), la brida de entrada de la transmisión (1, viene de la caja de transferencia delantera), el eje de entrada (2), la brida de salida (7), la válvula de ventilación (3), el pistón de trabajo (4), los cojinetes de aguja axial (5, 6 ), y la válvula interna para reducir la pérdida de aceite (9).
Constantemente se realizan mediciones en la unidad de control de la distribución de par longitudinal (LMV) para monitorizar el comportamiento del sistema y garantizar la precisión del posicionamiento de la bomba hidráulica.
Mientras el coche circula también se mide continuamente la velocidad de la bomba hidráulica y, por lo tanto, se calibra el sistema.
Además, se realiza un sangrado en cada ciclo de conducción: se aumenta la presión muy brevemente a 45 bar para abrir la válvula de ventilación y disponer de presión suficiente para el próximo uso.
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero del X1 F48 xDrive 20d donde se ve la unidad de control de la distribución de par longitudinal (LMV, 1), y las conexiones de 8 pins (2) y 2 pins (3). El tubo que se ve a la izquierda en el centro es la parte trasera de la bomba hidráulica. Como la unidad de control está separada en un lateral, sabemos que es del F48.
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero del X1 U11 xDrive 20d donde se ve la unidad de control de la distribución de par longitudinal (LMV, 2), la conexione de 6 pins (3), y la bomba hidráulica (1). Como la unidad de control está enganchada a la bomba de control formando una sola pieza, y no separada en un lateral, sabemos que es del U11.
Conclusión y diferencias X3 vs X1
El sistema de tracción total xDrive a las cuatro ruedas del X3 G01 y G45 es diferente del xDrive del X1 F48 y U11.
En el X3 hay una caja de transferencia central con un diferencial delantero y otro trasero.
Mientras, en el X1 hay una caja de transferencia (en realidad de acoplamiento) delantera y un acoplamiento trasero.
En el X3 en funcionamiento normal hay un reparto del 50:50, es decir 50% en el eje delantero y 50% en el trasero. En caso de necesidad, la caja de transferencia puede desviar más potencia al eje trasero o al delantero.
Por contra, en el X1 en funcionamiento normal hay un reparto del 100:0, es decir, todo al eje delantero, pero en caso de necesidad, la caja de acoplamiento puede desviar más potencia al eje trasero.
En el X3 el sistema de tracción xDrive es más sofisticado, pero también más complejo, más voluminoso y con mayores pérdidas por fricción, es decir mayor consumo.
En cambio, en el X1 el sistema xDrive es más simple, ocupa menos espacio y tiene menores pérdidas.
En el X3 la caja de transferencia central está fabricada por Magna Powertrain, la antigua Getrag, y el diferencial trasero también.
Pero en el X1 el acoplamiento delantero está fabricado por ZF y el acoplamiento trasero por BorgWarner, la antigua Haldex.
Saludos.
Edito PDF: https://www.bmwfaq.org/attachments/...187515/?hash=a9be47dfc1f8f896afc88c60556e4d69
En este post hablaremos de la transmisión xDrive de BMW, también llamada total, 4x4, o a las 4 ruedas, y de las diferencias entre las dos tipologías.
En los coches de combustión ICE, lo más habitual es que haya un solo motor en el coche y, hoy en dia, que se ubique en la parte delantera.
El motor puede transmitir la potencia a las ruedas delanteras (eje delantero), a las traseras (eje trasero) o a las cuatro ruedas (2 ejes). En este último caso se dice que el coche tiene tracción a las 4 ruedas o tracción total y BMW la llama xDrive.
En los coches de combustión ICE con un motor y tracción a las cuatro ruedas hay una serie de mecanismos para transmitir potencia a los dos ejes, de forma que estan interconectados entre ellos y se puede transmitir potencia de un eje al otro.
En los híbridos enchufables PHEV y eléctricos puros BEV, BMW también utiliza la nomenclatura xDrive. En este caso, no hay mecanismos para transferir potencia de un eje al otro y ambos ejes no estan interconectados. Pero la solución de BMW consiste en utilizar dos motores: un motor para el eje delantero y otro para el trasero.
En los PHEV, hay un motor de combustión en la parte delantera que actua sobre el eje delantero y un motor eléctrico que actua sobre el eje trasero.
En los BEV, hay un motor eléctrico en la parte delantera que actua sobre el eje delantero y otro motor eléctrico que actua sobre el eje trasero.
En ambos casos no hay mecanismos para transferir potencia de un eje al otro y ambos ejes no estan interconectados, pero la electrónica del coche es capaz de decidir en cada momento que motor tiene que estar en funcionamiento y cuando es necesario que los dos motores funcionen simultáneamente para que los dos ejes tengan tracción y el coche se comporte como si tuviera tracción total (a las 4 ruedas).
En este post hablaremos solo de la tracción total xDrive en coches de combustión ICE (y también los Mild Hybrid MHEV).
Tracción total, a las 4 ruedas
A continuación se explica un ejemplo de transmisión total o a las 4 ruedas típica de BMW con caja de transferencia central. Ver foto.
Lo primero que tenemos es la caja de transferencia central (2). En este caso es la ATX13-1 del X3 G01 LCI x20d. En la parte superior izquierda delantera se ve el eje por donde se conecta a la caja de cambios del coche, que no esta representada en la foto.
La caja de cambios recibe la potencia del motor y es la que la transfiere a la caja de transferencia.
En la parte inferior derecha delantera de la caja de transferencia se conecta la transmisión delantera que transfiere potencia al eje delantero.
En la parte superior izquierda trasera de la caja de transferencia se conecta la transmisión trasera (3) que transfiere potencia al eje trasero.
La transmisión delantera se conecta al eje delantero (1 y 7) mediante el diferencial delantero (8).
La transmisión trasera (3) se conecta al eje trasero (4 y 6) mediante el diferencial trasero (5).
La función de la caja de transferencia (2) es transferir y repartir la potencia a los ejes delantero y trasero.
La función del diferencial delantero (8) es transferir y repartir la potencia a las ruedas delanteras izquierda (7) y derecha (1).
La función del diferencial trasero (5) es transferir y repartir la potencia a las ruedas traseras izquierda (6) y derecha (4).
El X3 G01 LCI x20d puede llevar la caja de transferencia ATC13-1 y la ATC13-2, que son prácticamente la misma. Y el Serie 7 G70 o el X3 G45 x20d, por ejemplo, utilizan la ATC14-1, que es también una caja derivada de ella con algunos pequeños cambios (nuevo embrague multidisco, un poco más de par y tapón de drenaje del aceite y cojinete central modificados). Además, las tres cajas de transferencia comentadas estan fabricadas por Magna Powertrain, la antigua Getrag.
Según modelos es posible transferir parte de la potencia de un eje al otro (por ejemplo en el campo o con nieve), y parte de la potencia de una rueda a la otra del mismo eje (por ejemplo en una curva o cuando una rueda patina o se bloquea).
Tracción total X3 G01 y G45 xDrive 20d con caja de transferencia (VTG)
El sistema xDrive de BMW es un sistema de tracción total que mejora la dinámica de conducción.
Durante la conducción normal en línea recta, los ejes delantero y trasero se alimentan con una distribución de la fuerza del 50% / 50%.
Al girar y en curvas, la caja de transferencia puede transferir hasta el 80% de la fuerza al eje trasero, gracias a un embrague multidisco controlado electrónicamente.
Esto aumenta la maniobrabilidad del vehículo, evita que el coche subvire, y garantiza una dirección precisa en las curvas y un comportamiento de conducción más predecible y controlable.
La tracción en las cuatro ruedas ofrece las siguientes innovaciones:
El aumento del par máximo transmisible a 1.300 Nm (ATC13-1 y ATC13-2, X3 G01) y 1.400 Nm (ATC14-1, Serie 7 G70 y X3 G45)
La reducción de la carga del motor al abrir los embragues multidisco
La reducción del consumo mediante el control inteligente de las cuatro ruedas, y el control adecuado del nivel de aceite en la caja de transferencia.
El esquema utilizado es tal como lo hemos explicado antes.
*Foto de la arquitectura de tracción total en el X3 con la caja de transferencia central ATC13-1 (2), eje de transmisión (3), diferencial del eje delantero (8), ejes de transmisión delanteros (1, 7), diferencial del eje trasero (5), y ejes de transmisión traseros (4, 6).
Caja de transferencia
Las nuevas cajas de transferencia central ATC13-1, ATC13-2 y ATC14-1, donde ATC significa Active Torque Control (Control de par activo) tienen una cadena interior para la transmisión de la potencia, y estan fabricadas por Magna Powertrain, la antigua Getrag.
El par generado por el motor pasa por la caja de cambios automática y llega a la caja de transferencia, que tiene la tarea de dividir el par, de forma variable, hacia los ejes delantero y trasero según convenga.
No es posible una conexión rígida entre el eje trasero y el eje delantero debido a posibles diferencias de velocidad entre las ruedas delanteras y traseras. Para ello, dentro de la caja de transferencia hay un embrague multidisco de varios discos, que asume la tarea de distribuir el par de forma variable entre los dos ejes pero dentro de ciertos límites.
En la caja de transferencia central ATC13-1, la distribución de par a los dos ejes de transmisión inicialmente se divide uniformemente 50:50 en cada eje.
En el caso de que una rueda patine o se bloquee, y ya no sea posible una distribución de par de 50:50, los pares se distribuyen de forma variable en el rango teórico de 0 a 100% en el eje delantero y de 100 a 0% en el trasero, según la situación de conducción.
Con el embrague multidisco abierto, el par total se transmite al eje trasero.
Con el embrague multidisco cerrado, el par total se transmite al eje delantero.
El par de transmisión se calcula en el Control Dinámico de Estabilidad (DSC) y se envía a través del bus FlexRay a la unidad de control de la caja de transferencia (VTG), y esta calcula un ángulo que se ajustará en el anillo de engranajes a partir del par de transmisión solicitado.
Un motor eléctrico hace que el circuito se abra o cierre, que el embrague multidisco tenga más o menos presión y permitiendo que haya más o menos par en cada eje.
La unidad de control de la caja de transferencia (VTG) está conectada debajo del servomotor del embrague multidisco.
*Foto exterior de la caja de transferencia central ATC13-1 y ATC13-2 del X3 G01 LCI X3 xDrive 20d. La ATC14-1 es muy parecida y se utiliza en el Serie 7 G70 y en el X3 G45 xDrive 20d.
*Foto interior de la caja de transferencia anterior. A es el eje que viene de la caja de cambios (y del motor), B es la salida que va al eje trasero, C es la salida que va al eje delantero. Y se pueden ver el embrague multidisco (1), los rodamientos (2, tres piezas), la rampa de rodamiento (3), el anillo de engranajes (4), la cadena (6), y la unidad de control de la caja de transferencia (VTG, 5).
xDrive optimizado para reducir el consumo
Al reducir las pérdidas por rozamiento, el xDrive está optimizado para reducir el consumo y aumentar la eficiencia.
Gracias al control inteligente del circuito cerrado del sistema de tracción total, los embragues multidisco de la caja de transferencia se abren dependiendo de la situación de conducción, lo que permite una reducción en la lubricación de la caja de transferencia.
Debido al menor volumen del nivel de aceite, se pueden eliminar las pérdidas por salpicaduras resultantes de la inmersión del embrague multidisco giratorio. Esto reduce el rozamiento, el consumo de combustible, y el desgaste del embrague multidisco.
*Foto del interior de la caja de transferencia, donde A es el circuito de aceite. Se ven el tornillo sin fin (1), el bloqueo para el embrague multidisco (2), el anillo de engranajes (3), la tubería de aceite del motor con tanque de expansión (4), el eje del cambio de marchas (operación del mamparo de aceite, 5), la cadena (10), la cámara 1 de aceite (11), la cámara 2 de aceite (6), el desbordamiento (7), el mamparo de aceite (cerradura entre las cámaras de aceite, 8), y el resorte (9) de apertura y cierre.
El mamparo de aceite (8) está cerrado si no se realiza ninguna solicitud de par a la caja de transferencia (con el embrague multidisco abierto). El mamparo de aceite tiene la tarea de almacenar el aceite en la cámara de aceite 2 (el inferior). El mamparo de aceite se abre y cierra mediante una palanca que se apoya en la carcasa y un sello de elastómero cierra su abertura.
El eje de cambio de marchas, que es movido por el anillo de engranajes, acciona el mamparo de aceite y lo mantiene en su posición predeterminada. Por lo tanto, las cámaras de aceite se bloquean entre sí y, como resultado, las pérdidas por salpicaduras se reducen al mínimo.
Para garantizar la lubricación de los rodamientos de bolas y los anillos de sellado, siempre permanece una cantidad definida de aceite en circulación. Esto está garantizado por una válvula de desbordamiento entre la primera y la segunda cámara de aceite.
*Foto. A la izquierda, en A el mamparo de aceite está cerrado. En B el mamparo de aceite está abierto. Se ven el anillo de engranajes (1), la cadena (2), el eje del cambio de marchas (operación del mamparo de aceite, 3), el mamparo de aceite (cerradura entre las cámaras de aceite, 4) y la cámara 2 de aceite (5).
Tolerancias de la caja de transferencia
Debido a las diferentes tolerancias de los diversos componentes interiores de la caja de transferencia, puede que la fuerza necesaria para cerrar el embrague multidisco sea diferente.
Sin embargo, las tolerancias pueden corregirse y deben introducirse en la unidad de control de la caja de transferencia (VTG) durante la fabricación y se graba en la caja de transferencia.
La unidad de control de la caja de transferencia VTG está conectada mediante el bus FlexRay al Controlador de dominio corporal (BDC),y desde él, hacia la unidad principal del coche HU-H (MGU o IDC) y la pantalla, el Módulo avanzado de seguridad contra choques (ACSM) y el Control dinámico de estabilidad (DSC).
La unidad de control de la caja de transferencia VTG regula el par de bloqueo en el embrague multidisco dentro de la caja de transferencia en respuesta a los siguientes factores:
Demanda de par de bloqueo requerido (a perición de la unidad de control DSC)
Condición del aceite de transmisión (calculado en la unidad de control VTG).
Desgaste del embrague multidisco (calculado en la unidad de control VTG).
Carga en el servomotor (calculada en la unidad de control VTG)
Temperatura del aceite de la transmisión (calculada en la unidad de control VTG).
La unidad de control VTG proporciona la siguiente información a la unidad de control DSC:
El par de bloqueo establecido actualmente
Todos los datos calculados
Unidad de control VTG
La unidad de control VTG se conecta directamente a la caja de transferencia y está pegada a ella. Utiliza el sistema eléctrico del vehículo a través de una conexión de 11 pines.
*Foto de la unidad de control VTG de la caja de transferencia ATC13-2. Se puede ver la caja de transferencia (2), la unidad de control VTG de la caja de transferencia (4), la línea de ventilación del tanque (1), la conexión de 11 pins (3) y el tapón de llenado del aceite (5).
*Foto de la unidad de control VTG de la caja de transferencia central ATC14-1. Se puede ver la caja de transferencia (1), la unidad de control VTG de la caja de transferencia (2), la conexión de 11 pins (3), el tapón de llenado del aceite (5) y el tapón de drenaje del aceite (5).
El diferencial trasero es el que recibe la potencia de la caja de transferencia central y la reparte entre las dos ruedas traseras.
El X3 G01 LCI xDrive 20d utiliza el diferencial trasero 205AL, y el X3 G45 xDrive 20d puede utilizar el mismo 205AL o el 205ALLK, una variante del primero.
En la etiqueta de estos diferenciales aparece el código GHPA323H, que teóricamente pertenece al fabricante BorgWarner, pero en todas las fuentes se indica que el fabricante real es Magna Powertrain, la antigua Getrag.
*Foto del diferencial trasero 205AL / 205ALLK de los X3 G01 LCI y X3 G45 xDrive 20d.
Tracción a las cuatro ruedas con M xDrive
Con la nueva tecnología M xDrive se optimiza más la dinámica de conducción y la tracción con la agilidad y precisión típicas de M.
Con M xDrive hay 5 configuraciones diferentes de conducción, y con el control DSC desactivado, en Modo Individual es posible tener tracción trasera pura y solo usar el eje delantero cuando las ruedas traseras alcanzan su límite de transmisión de potencia y se requiere una fuerza de tracción adicional.
Incluso cuando se conduce de una manera muy deportiva y con máxima potencia, el vehículo es predecible y fácil de controlar para el conductor con M xDrive.
El conductor tiene 5 configuraciones diferentes a su disposición, que se basan en combinaciones de los modos del DSC:
DSC encendido,
Modo dinámico M,
DSC apagado,
Y en los modos de M xDrive:
Tracción total,
Tracción total deportiva,
Tracción trasera.
Esto es posible gracias a una inteligencia central con software específico M para el control integrado de dinámicas longitudinales y transversales coordinada con el Control Dinámico de Estabilidad (DSC).
Tracción total X1 F48 xDrive 20d con distribución longitudinal del par (LMV)
Aunque BMW también llama xDrive al sistema de tracción total instalado en el X1 F48 (y también en el X1 U11), es bastante diferente del sistema xDrive utilizado en el X3 y otros modelos.
El nuevo sistema de tracción total con distribución longitudinal de par del X1 tiene las siguientes ventajas con respecto al sistema de tracción total con caja de transferencia central:
Ocupa menos espacio
Peso más bajo
Menor pérdida por rozamiento en el embrague multidisco del diferencial del eje trasero
Reducción de las emisiones de dióxido de carbono (CO2)
En la tracción total del X3, la caja de transferencia esta en el centro del vehículo, a la misma distancia aprox del eje delantero que a la del eje trasero.
En la tracción total del X1, la caja de transferencia esta delante de todo, pegada al motor delantero.
Si somos más precisos, en el X1 F48 xDrive (y en el U11) en lugar de tener una caja de transferencia tradicional con un diferencial central, como en el X3 y otros modelos superiores de la marca, el X1 utiliza un sistema basado en un acoplamiento tipo Haldex o similar.
Es una arquitectura de tracción delantera, donde la potencia se transfiere al eje posterior solo cuando es estrictamente necesario, para obtener las ventajas de una tracción integral en condiciones de baja adherencia o durante una aceleración intensa, por ejemplo.
Utiliza un acoplamiento multidisco controlado electrónicamente en la parte delantera, y que se conoce como Power Take-Off Unit (PTU, Unidad de extracción de potencia) y un embrague multidisco en el eje posterior también controlado electrónicamente.
El acoplamiento multidisco delantero (caja de transferencia) según la mayoría de las fuentes está fabricado por GKN Driveline, ahora parte de Melrose Industries, pero analizando las fotos de varias unidades hemos encontrado el logo de ZF en todas ellas. Así que creemos que el fabricante de ellas en el F48 y el U11 en realidad es ZF.
ZF es una importante empresa alemana de componentes para vehículos y el nombre ZF significa Zahnradfabrik, es decir, Fábrica de engranajes, pero también Zeppelin Friedrichshafen, porque el fundador de la empresa fue el conde Ferdinand von Zeppelin.
El acoplamiento multidisco trasero (diferencial trasero) tiene el código GHBA174H y está fabricado por BorgWarner, que en 2011 compró la división de transmisiones de la sueca Haldex.
*Foto de la arquitectura de tracción total en el X1. Comparar esta foto con la del X3. En A (azul) es la distribución de potencia hacia las ruedas traseras, y en B (rojo) hacia las delanteras. Se ve la caja de cambios (4, detrás está el motor) y, pegado a ella, la caja de transferencia (3) conectada a la transmisión hacia el eje trasero. También se ve el eje delantero (2) hacia las ruedas delanteras (1), el eje trasero (7) hacia las ruedas traseras (6), el eje de transmisión (5), el diferencial trasero (9) y el soporte del diferencial trasero (8). Se aprecia que la caja de transferencia no está a medio camino entre el eje delantero y el trasero.
*Foto de la arquitectura de tracción total en el X1. Comparar también esta foto con la del X3. A la derecha se ve la caja de cambios (detrás hay el motor), y la caja de transferencia (acoplamiento) pegada a ella y conectada a la transmisión hacia el eje trasero (2). En B se observa la conexión entre la caja de transferencia (transmisión angular) y la transmisión mediante una rótula. A la izquierda se ve el diferencial trasero y en A la conexión entre la transmisión y el diferencial trasero, con el disco flexible. En C se observa el cojinete del centro del eje de transmisión con trípode de soporte. Y las tuercas (1, 3).
La transmisión
Durante la conducción normal en línea recta, el eje delantero recibe el 100% de la potencia.
Solo en situaciones particulares de conducción, a decisión del Control Dinámico de Estabilidad (DSC), una parte de la potencia se transfiere al eje trasero.
Cuando deja de requerirse la tracción total, y también a petición del DSC, el sistema vuelve al modo "eficiente" abriendo el embrague de tracción (para una reducción de perdidas y de tensión en la caja de cambios), una válvula de relé baja el nivel de aceite en el embrague de tracción, para reducir la pérdida de aceite y el coche vuelve a la tracción delantera.
En tracción delantera, la potencia del motor se transfiere a través de la transmisión solo al diferencial del eje delantero integrado y después a los ejes de salida delanteros.
En tracción a las cuatro ruedas, una parte de esta potencia se transfiere a los ejes de salida traseros a través de la caja de transferencia (transmisión angular, acoplamiento), el eje de transmisión y el diferencial del eje trasero. En este caso, la relación de transmisión en la caja de transferencia es de 1,74:1 y en el diferencial del eje trasero es de 1:1,74, lo que permite que la velocidad aumente y el par (la potencia) se reduzca simultáneamente.
Y esto hace que el eje de transmisión pueda ser más pequeño, el menor peso ayude a reducir el consumo de combustible, y el menor tamaño genere menos vibraciones y un funcionamiento más suave.
Como la relación de transmisión pasa en la caja de transferencia de 1,74:1 y en el diferencial del eje trasero vuelve de 1:1,74, la misma velocidad está presente en los ejes delanteros y traseros.
Todo este conjunto de transmisión tiene un peso adicional (sobre la versión sDrive de tracción delantera) de aprox solo 61 kg.
La decisión de transferir potencia (par) del eje delantero al trasero la determina el Control Dinámico de Estabilidad (DSC). Para ello tiene en cuenta los siguientes criterios, entre otros:
La velocidad
La aceleración lateral y la aceleración longitudinal
El ángulo de dirección
La velocidad de giro de las ruedas
La dirección longitudinal del vehículo
La posición del sensor del pedal
El Modo de conducción activo seleccionado por el conductor
El estado del control dinámico de estabilidad (si el DSC está activado o desactivado)
El estado del control dinámico de tracción (si el DTC está activado o desactivado). El DTC forma parte del DSC
Durante una frenada de emergencia, o al frenar fuertemente, el embrague multidisco debe abrirse, para que el freno ABS pueda realizar su función de frenado de emergencia si es necesario.
La caja de transferencia (Transmisión angular)
En el X1 F48 (y el U11) la llamaremos caja de transferencia delantera para que pueda compararse mejor con la caja de transferencia central del X3 G01 y G45, pero ya hemos comentado antes que en realidad es una caja de acoplamiento.
La caja de transferencia delantera (transmisión angular, acoplamiento) se encuentra detrás del motor y está pegada a la caja de cambios automática y al cárter.
El eje de entrada de la caja de transferencia delantera es un eje hueco, y se conecta directamente a la carcasa del diferencial del eje delantero. De esta manera, la potencia se transfiere al eje de transmisión a través del eje hueco, la rueda de la corona y el eje del piñón. Y dado que no es posible una interrupción de potencia en la caja de transferencia, el eje de transmisión se alimenta permanentemente a través del eje del piñón.
*Foto de la caja de transferencia (transmisión angular) del X1 U11 xDrive 20d
*Foto de la caja de transferencia (1), detrás hay la caja de cambios, A (en azul) es la potencia hacia las ruedas traseras a través del eje de transmisión (6), y B (en rojo) hacia las delanteras, con un eje de piñon (2), un eje hueco de entrada con rueda de corona (3), el eje intermedio (4) y el eje de salida delantero hacia la rueda derecha (5).
Eje de transmisión
El eje de transmisión transfiere el par (la potencia) proporcionada por la caja de transferencia delantera al diferencial del eje trasero.
Mientras, el eje de transmisión absorve la desviación y las variaciones de longitud resultantes de los movimientos del motor, con la ayuda de la junta de dilatación y el trípode.
El eje de transmisión está formado por dos tubos conectados entre sí en la mitad delantera del eje de transmisión, es decir, más o menos en el lugar donde el X3 y otros modelos tienen la caja de transferencia central.
El eje de transmisión tiene cierta tolerancia y puede estar doblado un máximo de 10°. En mayores ángulos, el cubrejuntas se puede dañar.
El eje de transmisión debe revisarse después de un accidente. Si las dos partes del eje se han desajustado, el eje debe renovarse.
Diferencial trasero
La caja de transferencia delantera de par longitudinal distribuye la potencia (el par) entre los ejes delantero y trasero de acuerdo con sus respectivos requisitos.
Tanto la unidad de control de la distribución de par longitudinal como la bomba electrohidráulica están atornilladas al lado del diferencial del eje trasero.
Como hemos comentado, el diferencial trasero de sexta generación es en realidad un embrague de acoplamiento multidisco que tiene el código GHBA174H y está fabricado por BorgWarner, la empresa que en 2011 compró la división de transmisiones de la sueca Haldex, siendo
La unidad de control de distribución de par longitudinal (LMV) del U11 ya no está situada en el lateral de la carcasa del diferencial del eje trasero como en el F48, sino que está integrada en la bomba hidráulica.
El embrague para la distribución longitudinal de la potencia está integrado en el diferencial del eje trasero. El eje de entrada es el eje de la transmisión a través de la brida de entrada. La brida de salida alimenta el diferencial trasero cuando hay una demanda de par (mayor que 0 Nm).
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero del X1 F48 y U11 xDrive 20d.
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero del X1 U11 xDrive 20d. Se distingue que es del U11 porque detras de la bomba hidráulica (4) está la unidad de control, mientras que en el F48 la unidad de control está separada a un lado del diferencial. La especie de hélice que se ve a la derecha de todo es la conexión hacia la transmisión y la caja de transferencia delantera. El agujero al lado del (1) es el hueco para el eje trasero hacia la rueda derecha trasera. Justo al otro lado, oculto, hay el agujero para el eje trasero hacia la rueda izquierda trasera. También se ve la ventilación del diferencial trasero (2), y la ventilación del embrague de tracción (3). Por último, se ve la bomba hidráulica de la unidad de control de distribución de par o potencia longitudinal (LMV, 4).
*Foto del diferencial trasero del X1 F48 xDrive 20d. Se distingue que es del F48 porque detrás de la bomba hidráulica (7) está la unidad de control (9), ya que en el U11 la unidad de control y la bomba hidráulica forman una misma pieza. Se ve el eje de entrada (4) de la transmisión proveniente de la caja de transferencia delantera, el embrague multidisco (1), la brida de la transmisión (5), la cubierta del embrague (6), la válvula de ventilación (2), la válvula interna de presión para evitar pérdidas (3), el EHPS (7), la conexión eléctrica (8) y la unidad de control de distribución de par longitudinal (LMV, 9).
*Foto del diferencial trasero del X1 U11 xDrive 20d. Es la misma foto que la anterior (del F48), pero esta del U11 donde la unidad de control de distribución de par longitudinal (LMV, 5) forma parte de la misma pieza que la bomba hidráulica.
La distribución de potencia (par) longitudinal puede, dependiendo de la situación de conducción, enrutar una parte de la potencia al eje trasero, hasta un par máximo de 1.300 Nm (aumentado a 1.440 Nm en el U11).
El Control Dinámico de Estabilidad (DSC) también envía información, que se utiliza para ajustar el par del embrague, a la unidad de control del diferencial a través del sistema de bus.
La unidad de control de la caja de transferencia delantera (distribución de par longitudinal) regula la velocidad de la bomba electrohidráulica quien, dependiendo de la velocidad, entra en el embrague de la distribución de par longitudinal con una presión de funcionamiento de entre 0 a 40 bar.
Mientras, la presión de funcionamiento no se mide mediante un sensor de presión, sino que se comprueba analizando el voltaje y la corriente circulante.
En circustancias normales, cuando no se requiere la tracción a las cuatro ruedas, la bomba hidráulica se apaga para ahorrar, el sistema se queda sin presión, se activa el resorte y la válvula interna se cierra, baja el nivel de aceite en el embrague y se reduce la pérdida de aceite.
Si se requiere de nuevo la tracción en las cuatro ruedas, el par máximo se puede poner a disposición en las 4 ruedas en 250 ms (un cuarto de segundo). Durante este tiempo, el resorte actua y la válvula interna se abre por la presión del aceite.
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero en el que se puede ver el embrague multidisco (8), la brida de entrada de la transmisión (1, viene de la caja de transferencia delantera), el eje de entrada (2), la brida de salida (7), la válvula de ventilación (3), el pistón de trabajo (4), los cojinetes de aguja axial (5, 6 ), y la válvula interna para reducir la pérdida de aceite (9).
Constantemente se realizan mediciones en la unidad de control de la distribución de par longitudinal (LMV) para monitorizar el comportamiento del sistema y garantizar la precisión del posicionamiento de la bomba hidráulica.
Mientras el coche circula también se mide continuamente la velocidad de la bomba hidráulica y, por lo tanto, se calibra el sistema.
Además, se realiza un sangrado en cada ciclo de conducción: se aumenta la presión muy brevemente a 45 bar para abrir la válvula de ventilación y disponer de presión suficiente para el próximo uso.
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero del X1 F48 xDrive 20d donde se ve la unidad de control de la distribución de par longitudinal (LMV, 1), y las conexiones de 8 pins (2) y 2 pins (3). El tubo que se ve a la izquierda en el centro es la parte trasera de la bomba hidráulica. Como la unidad de control está separada en un lateral, sabemos que es del F48.
*Foto del diferencial (acoplamiento) trasero del X1 U11 xDrive 20d donde se ve la unidad de control de la distribución de par longitudinal (LMV, 2), la conexione de 6 pins (3), y la bomba hidráulica (1). Como la unidad de control está enganchada a la bomba de control formando una sola pieza, y no separada en un lateral, sabemos que es del U11.
Conclusión y diferencias X3 vs X1
El sistema de tracción total xDrive a las cuatro ruedas del X3 G01 y G45 es diferente del xDrive del X1 F48 y U11.
En el X3 hay una caja de transferencia central con un diferencial delantero y otro trasero.
Mientras, en el X1 hay una caja de transferencia (en realidad de acoplamiento) delantera y un acoplamiento trasero.
En el X3 en funcionamiento normal hay un reparto del 50:50, es decir 50% en el eje delantero y 50% en el trasero. En caso de necesidad, la caja de transferencia puede desviar más potencia al eje trasero o al delantero.
Por contra, en el X1 en funcionamiento normal hay un reparto del 100:0, es decir, todo al eje delantero, pero en caso de necesidad, la caja de acoplamiento puede desviar más potencia al eje trasero.
En el X3 el sistema de tracción xDrive es más sofisticado, pero también más complejo, más voluminoso y con mayores pérdidas por fricción, es decir mayor consumo.
En cambio, en el X1 el sistema xDrive es más simple, ocupa menos espacio y tiene menores pérdidas.
En el X3 la caja de transferencia central está fabricada por Magna Powertrain, la antigua Getrag, y el diferencial trasero también.
Pero en el X1 el acoplamiento delantero está fabricado por ZF y el acoplamiento trasero por BorgWarner, la antigua Haldex.
Saludos.
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