BMW nelivetotekniikat X

[Laxa]

Tarvitaan faktoja BMW:n eri aikakausien nelivetotekniikoiden toimintaperiaatteista. Kuvat olisi kivoja, mutta mainoksista tutut renkaiden ja akseleiden väleillä liikkuvat eriväriset nuolet ei kiinnosta vaan poikkileikkaukset yms tekninen aineisto voimansiirrosta / -jakamisesta on tervetullutta.
Ja erityisesti linkit aikaisempiin keskusteluihin.

Eli miten toimii / eroavat toisistaan:
E30 ja E34:n iX
vs.
E46 ja E53:n X
vs.
E83, E53, E60, E90 ja E70:n xDrive

[-Tapi]

E30 ja E34:n iX
Kumpikin viskokytkimellä (pyörimisnopeusero etu- ja takapään välillä lukitsee voimansiirron yhdeksi puuksi). Voima kulkee jakovaihteistossa noin 1:2 planeettapyörästön kautta, jonka ansiosta vääntömomentti jakautuu suhteessa ~35/65. Voima etukardaanille välittyy ketjulla. 325iX:ssa on myös viskolukko perämurikassa ja 525iX:ssa paljon aikaansa edellä ollut sähköhydraulinen lukko (vrt. X-Driven keskilukko). Näistä malleista kumpikin vetää liukkaalla vähintään kolmella pyörällä ja eteneminen on varmaa jos tekniikka on kunnossa (harvoin on).
Osat jakovaihteistossa:

http://www.realoem.com/bmw/showparts.do?model=1271&mospid=47265&btnr=27_0003&hg=27&fg=05

Viskokytkin sisältä:

http://home.comcast.net/~eliot_www/vc1.gif

vs.
E46 ja E53:n X
Näissä on muuten edelliseen verrattava voimansiirto mutta jakovaihteistossa eikä perässä ole lukkoa (viskokytkintä tms). Voima siirtyy vähiten pitoa saavalle pyörälle helpoiten edelleen suhteessa 1:2 (~35/65) mutta pyörälle päästyään ABS-anturi huomaa pyörimisnopeuseron ja jarruttaa ko. pyörää jarrulla. Voima ei häviä mihinkään, vaan siirtyy lukottomuuden myötä samansuuruisena vastakkaiselle pyörälle. josta taas edelleen jos pyörimisnopeus kasvaa muita pyöriä suuremmaksi. Kuva tämänlaisen jakovaihteistosta on kuten E30-E34:ssakin mutta ilman viskomurikkaa. Voimanjako on "pykälittäistä", eli hitaissa vauhdeissa liukkaalla näissä vetää vähintään yksi pyörä kerrallaan.

vs.
E83, E53, E60, E90 ja E70:n xDrive
Edelleen samannäköinen voimansiirto mutta viskokytkimen tilalla on sähköhydraulinen lukko, jonka toiminnassa on muitakin asentoja kuin "päällä-pois". Päälläollessaan veto on vähintään kolmella pyörällä ja väntömomentti jakautuu planettapyörästössä tutulla 1:2 kaavalla. Auki ollessaan voima siirtyy helpoiten pyörivälle pyörälle mutta tässä tapauksessa hyvin monimutkainen ohjaus ei salli sellaista tilannetta muulloin kuin pitävällä alustalla. Nelivetoa käytetään myös osana ajonhallintaa, eli G-voima-anturillakin on iso osuus, ei pelkällä renkaan pyörimisnopeustiedolla. Tämän pitäisi olla yhtä hyvä etenemään liukkaalla kuin ehjä E30-mallikin. Se selviää kunhan lunta tulee reilummin ja pääsen harrastamaan perhepiirissä majailevaa X3:sta.

EDIT: Tähän vielä muutama kuva X3:n voimansiirrosta, johon törmäsin Saksassa Siemensin messuosastolla:

[Laxa]

Eli iX:ssä voima etukardaanille välittyy ketjulla ja xDrive:ssa kuten kuvassa?
Miten voima välitettiin etukardaanille E46 ja E53 käyttämässä vanhassa nelivedossa?

Huomasin tuossa realoem:a selatessani, että xDrivessa on mallikohtaisia eroja, kuten:

E90 330xd TRANSFER CASE ATC 300

E60 530xd TRANSFER CASE ATC 300

E83 X3 3.0d TRANSFER CASE ATC 400

E53 X5 3.0d TRANSFER CASE ATC 500

E70 X5 3.0si TRANSFER CASE ATC 700

Vanhassa x-systeemissäkin on näköjään erot E46 ja E53 välillä:

E46 330xd TRANSFER CASE NV 124

E53 X5 3.0d TRANSFER CASE NV 125

Eli jos hankinnan kannalta ajattelee niin taitaa olla niin, että tuohon välimallin nelivetoon ei kannata sekaantua?

Onko missään suomalaisessa lehdessä ollut juttua tuosta BMW DPC-systeemistä, mikä on tulossa mallivuodelle 2008?

[-Tapi]

Erot yhden järjestelmän sisällä (esim X-drive) johtunevat ulkomitoista ja laatikkoon sopivuudesta. Itse tekniikka jakolootan sisällä on samaa.

Viimeisin kuva ei sinänsä liity nelikkoon, vaan on aktiivisesta tasauspyörästöstä, joka on uusinta hubaa.

Elin käsityksessä että E46:kin olisi ketjulla, mutta ETK:n kuvan perusteella se voisi olla hammasrattailla. Joka tapauksessa Xdrive on rattailla mutta eroaa X:sta kuin yö ja päivä etukardaanin pyöritystavasta riippumatta.

Jokaiselle on ottajansa, jopa välimallin nelikoille.. Niin kauan kuin yhdeltäkään pyörältä ei katoa pito täysin, kaikki nuo systeemit ovat ihan hyviä..

[Peltsii]

Sanoit että iX tekniikka on harvoin kunnossa.. Mikäs niistä sit hajoaa?:think

[-Tapi]

Sanoit että iX tekniikka on harvoin kunnossa.. Mikäs niistä sit hajoaa?:think

Viskokytkin. Sen tiivisteet menevät ja silikoniöljy sisältä pääsee karkuun. Nelivedosta tulee avoin (vrt E46 tai X5 neliveto mutta ilman jarrutoimintoa).

[Laxa]

Viimeisin kuva ei sinänsä liity nelikkoon, vaan on aktiivisesta tasauspyörästöstä, joka on uusinta hubaa.

Sillä liitinkin kysymyksen tästä Dynamic Performance Control:sta eli paremmissa piireissä DPC:n, koska saksalainen tavarantoimittaja kertoi puhelimessa tästä viritelmästä jonkin aika sitten. En oikein meinannut pysyä kärryillä hänen selostuksistaan kokoajan, mutta kertoi nimenomaan että aliohjautuvuutta saadaan pienennettyä suhteessa enemmän nimenomaan xDrivella varustetuissa malleissa, tiedä sitten puhuiko palturia.

[Cell]

Semmoinen enemmän tai vähemmän asiaan liittyvä tarkennus: Lukottomassa järjestelmässä jokaiselle pyörälle menee joka tilanteessa yhtä paljon voimaa, välityssuhteiden mukaisessa suhteessa tosin. Voimaa ei siis "häviä" mihinkään tai karkaa mitään yhtä kautta ulos.

[-Tapi]

tiedä sitten puhuiko palturia.

Ei puhunut. Tuolla systeemillä ohjataan voimaa enemmän ulkokaarteen puoleiselle pyörälle, jolloin auto kääntyy herkemmin. Tuotahan ei voi verrata ollenkaan lukkoperään, joka jakaa voiman maksimissaan tasan, vaan tämä toimii "etukäteen" kiihtyvyysanturien ja kääntökulman ohjaamana siirtäen voimaa pyöräparilla riippumatta pidosta. X:ssa saa parhaan tuloksen, mutta eikös tuo tule M:äänkin?

Cell: ?? En tiedä luinko tekstiäsi oikein, mutta voimahan karkaa luistavan pyörän kautta ulos järjestelmästä ennenkuin jarru sen pysäyttää, jarrun toimittua se sama voima siirtyy vastakkaiselle puolelle differentiaalia yhtä nopeasti kuin jarru on sen toisella puolella "tappanut". Tämä nopea energian siirtyminen hävittää ikävä kyllä liikkeellelähtiessä pidon siltä aikaisemmin pitäneeltäkin pyörältä. Kokemusta on.

[Cell]

Ei puhunut. Tuolla systeemillä ohjataan voimaa enemmän ulkokaarteen puoleiselle pyörälle, jolloin auto kääntyy herkemmin. Tuotahan ei voi verrata ollenkaan lukkoperään, joka jakaa voiman maksimissaan tasan, vaan tämä toimii "etukäteen" kiihtyvyysanturien ja kääntökulman ohjaamana siirtäen voimaa pyöräparilla riippumatta pidosta. X:ssa saa parhaan tuloksen, mutta eikös tuo tule M:äänkin?

Cell: ?? En tiedä luinko tekstiäsi oikein, mutta voimahan karkaa luistavan pyörän kautta ulos järjestelmästä ennenkuin jarru sen pysäyttää, jarrun toimittua se sama voima siirtyy vastakkaiselle puolelle differentiaalia yhtä nopeasti kuin jarru on sen toisella puolella "tappanut". Tämä nopea energian siirtyminen hävittää ikävä kyllä liikkeellelähtiessä pidon siltä aikaisemmin pitäneeltäkin pyörältä. Kokemusta on.

Lukkoperä nimenomaan ei jaa voimaa tasan, vaan esim. kitkalukon tapauksessa pyörimisnopeuseron ohjaamana jarrutetaan tasauspyörästöä, jolloin hitaammin pyörivälle ohjautuu enemmän voimaa kuin sutivalle. Tuo voiman erotus on sama kuin lukkoyksikköön kohdistuva voima.

Voima ja vastavoima, voimaa ei häviä. Voima ei ole mitään mikä voisi tulla ulos, vaan se kohdistuu aina johonkin ja sillä on aina yhtä suuri vastakkainen voima. Liukkaalla pyörä alkaa sutia helposti kun pitoa on vähemmän, tällöin renkaan maahan kohdistama voima pienenee. Mikäli kardaaniin kohdistuisi sama voima edelleen, mihin tuo voima kohdistuisi? Mikä olisi sen vastavoima?

Pyörän pyörintänopeus ei suppeasti tarkasteltuna ole mitenkään yhteydessä siihen kohdistuvaan voimaan.

Nopea "siirtyminen" johtuu siitä, että toista pyörää jarrutetaan yhtäkkiä kovalla voimalla, tämä sama voima tulee välittömästi toiselle pyörälle saman suuruisena. Molempiin pyöriin kohdistuu sama voima vetoakselilta, mutta sama voima kuin toisella pyörällä kohdistuu renkaaseen, kohdistuu tällä toisella pyörällä jarruun, joka ei silloin "näy" pyörää kiihdyttävänä voimana.

Käytännön esimerkki. Nosta lukoton auto ilmaan, vaihde silmään ja kytkin ylös. Molemmat pyörät pyörivät. Toinen pyörä on kuitenkin helppo pysäyttää, toisen jäädessä pyörimään. Pistäppä toinen jamppa jarruttamaan sitä toista pyörää, nyt omankin pyöräsi paikallaan pitäminen on vaikeampaa ja koneestakin kuulee kuorman lisääntyneen. Omaan pyörääsi kohdistuu yhtä suuri voima kuin vastapuolen jamppa saa jarrutettua. Voin selittää tasauspyörästön toimintaperiaatetta, tai siis yrittää, mutta olen siinä sen verran huono että kannattaa harrastaa itseopiskelua, oppii helpommin. Voin toki yrittää.

[KariM]

Cell on aivan oikeassa, tuo "voiman karkaaminen" on lievä ajatusvirhe, jos kohta nelivetotekniikoiden käytännön pohdiskeluissa ei ehkä niin merkityksellinen.

Vielä yksi tapa hahmottaa asiaa: Sutivaan pyörään välittyy liikettä, mutta heikon pidon takia muodostuva voima on kovin heikko (saa mitata vaikka kampiakselilta). Avoin perä antaa saman voiman vastakkaisellekin fillarille, mutta se ei voima riitä auton liikuttamiseen.

Tähän perustuu se, että lukotonkin neliveto etenee kaksivetoista paremmin: Yhden pyörän tarvitsee välittää (=vähempi pito riittää) vähemmän voimaa, kun se auton liikuttamiseen tarvittava voima jaetaan neljälle pyörälle. Tästä syystä junttilukkoväen huutelema "yksipyörävetoisuus" särähtää aina korvaan.

[bimmer]

Cell on aivan oikeassa, tuo "voiman karkaaminen" on lievä ajatusvirhe, jos kohta nelivetotekniikoiden käytännön pohdiskeluissa ei ehkä niin merkityksellinen.

Vielä yksi tapa hahmottaa asiaa: Sutivaan pyörään välittyy liikettä, mutta heikon pidon takia muodostuva voima on kovin heikko (saa mitata vaikka kampiakselilta). Avoin perä antaa saman voiman vastakkaisellekin fillarille, mutta se ei voima riitä auton liikuttamiseen.

Tähän perustuu se, että lukotonkin neliveto etenee kaksivetoista paremmin: Yhden pyörän tarvitsee välittää (=vähempi pito riittää) vähemmän voimaa, kun se auton liikuttamiseen tarvittava voima jaetaan neljälle pyörälle. Tästä syystä junttilukkoväen huutelema "yksipyörävetoisuus" särähtää aina korvaan.

No onhan tuo "junttilukkoväki" siinä mielessä oikeassa, että jos on nelivetoauto jossa ei ole minkään valtakunnan lukkoja millään akselilla, eikä myöskään mitään tasauspyörästöjarruja/luistonestoja, niin ei siinä tosipaikan tullen vedä kuin yksi pyörä.
Ja jos se pyörä on esm. ilmassa, niin siinä suttaa eikä mihinkään liiku.
Jos sen sijaan kaikki pyörät ovat peilijäällä, ja suunnilleen samalla kitkakertoimella, niin silloin ko. auto välittää tiehen kaksinkertaisen vetovoiman verrattuna kaksivetoiseen autoon.
Testailin quattrolla tätä nostamalla molemmat takapyörät ilmaan, ja auto ei yrittänytkään liikahtaa mihinkään suuntaan.
Kun laski toisen takapyörän maahan, niin tasauspyörästöjarru jarrutti ilmassa olevaa pyörää sen verran että hyvin vaivalloisesti a4 yritti kiivetä loivaa autotallin luiskaa ylös.
Jostain syystä quattron luistonesto ei reagoi mitenkään jos toisen akselin molemmat pyörät ovat ilmassa.
Tämä siis vm. -97 a4 2.4 quattrossa.
Käsittääkseni Bemarin nelivedoissahan takapyörät vetävät aina täysillä, ja etupyörät vetävät sitten sen mukaan mitä tehdas on päättänyt: olikohan jotain 37% ix malleissa ja 38% xi/d malleissa.
Visko tietenkin "lukittaa" etupään jos luistoa esiintyy tuossa vanhemmassa mallissa.
Xdrivessä taas tietokone päättää kuinka paljon etupää vetää, maximissaan "yhtä puuta" takapään kanssa, mutta siinäkin takapää vetää aina täysillä.
HMMM Olenkohan ihan pihalla teorioineni...

[KariM]

No onhan tuo "junttilukkoväki" siinä mielessä oikeassa, että jos on nelivetoauto jossa ei ole minkään valtakunnan lukkoja millään akselilla, eikä myöskään mitään tasauspyörästöjarruja/luistonestoja, niin ei siinä tosipaikan tullen vedä kuin yksi pyörä.

Pysyn kannassani. Kyllä ne kaikki pyörät vetävät, mutta em. perusteltuna välittyvä voima ei vaan riitä auton liikuttamiseen. Vaikutus on toki sama, auto ei liiku. Onneksi pyörien ilmassaolo ei ole kovin jokapäiväistä

Noista E30/E34 -viskolukitteisista: Onko niin, että vaikka visko olisikin pulauttanut nesteensä, niin auto on edelleen täysin ajokelpoinen? Eli lukottomuuden hyväksyen ajoa voi jatkaa vaikka maailman tappiin? Siinä tapauksessa "herkästi hajoilevat" iX:t olisivat sittenkin voineet olla ostoslistallani.

[-Tapi]

Jostain syystä quattron luistonesto ei reagoi mitenkään jos toisen akselin molemmat pyörät ovat ilmassa.

Johtuu Torsen-matematiikasta: Yksinkertainen mutta vaikeasti hahmotettava ominaisuus, eli Torsen-tasauspyörästö jakaa akselien välille käytettävissä olevan vääntömomentin. Jo vääntömomentti on toisella akselilla nolla, se jaetuna kahdella on edelleen nolla. Eli jos toinen pyörä (tai etu-tai takapää) on ilmassa tai hyvin liukkaalla, vääntömomenttia ei välity tasauspyörästöstä eteenpäin.

Cell: Tajuan kyllä mitä ajat takaa, näyttää siltä että yrität väkisin vääntää asian eri sanoille kuin joita minä käytin. Joka tapauksessa lukottomat nelivedot ovat osoittautuneet susiksi talvikäytössäni useaan otteeseen (325iX:sta meni visko ja ajoin yhden talven lukottomana, X5 vm 02 oli surkea yritys maasturiksi, jolla jäi vastatuulessakin liukkaalla jumiin.. jne). Subarun nelikko oli kytkettävä lukoton, jolla ristiriipuin muutamaan otteeseen vaikka alla ei ollut ojaakaan..

E30/E34 ovat ajokelpoisia viskon petettyäkin, tässä maasa on useita E30/E34 omistajia jotka eivät tiedä omastaan hajoneen ko. osan. Auto vaan on lukoton vaikka neliveto onkin. Se liikkuu paikaltaan paljon paremmin kuin takaveto, mutta vain siihen asti kunnes jokin pyörä menettää pidon, joka tapahtuu tietysti hieman harvemmin kuin takavedolla. Kaikki voima menee viskon läpi ennen kumpaakaan kardaania, mikä tarkoittaa sitä että auto ei ole koskaan "vain takavetoinen" vaan 80-90% pyörimisestä voi mennä eturenkaillekin jos lukko ei toimi.

[bimmer]

Pysyn kannassani. Kyllä ne kaikki pyörät vetävät, mutta em. perusteltuna välittyvä voima ei vaan riitä auton liikuttamiseen. Vaikutus on toki sama, auto ei liiku. Onneksi pyörien ilmassaolo ei ole kovin jokapäiväistä

Aivan, siis kyllähän siinä periaatteessa kaikki pyörät vetävät, mutta kun ei liiku niin ei liiku, mutta jos useampi pyörä _oikeasti_ vetäisi, niin päästäisiin eteenpäin.
Tästä on tuolla mönkkäripuolella väännetty kovasti, kun siellä on 100% nelivetoja, visko "nelivetoja" ja Hondia joissa vetää 3 pyörää.
Eli olet tavallaan oikeassa, mutta kuitenkin tosielämässä voi olla tilanne että ei se oikeasti ole "nelivetoinen".

Johtuu Torsen-matematiikasta: Yksinkertainen mutta vaikeasti hahmotettava ominaisuus, eli Torsen-tasauspyörästö jakaa akselien välille käytettävissä olevan vääntömomentin. Jo vääntömomentti on toisella akselilla nolla, se jaetuna kahdella on edelleen nolla. Eli jos toinen pyörä (tai etu-tai takapää) on ilmassa tai hyvin liukkaalla, vääntömomenttia ei välity tasauspyörästöstä eteenpäin.

E30/E34 ovat ajokelpoisia viskon petettyäkin, tässä maasa on useita E30/E34 omistajia jotka eivät tiedä omastaan hajoneen ko. osan. Auto vaan on lukoton vaikka neliveto onkin. Se liikkuu paikaltaan paljon paremmin kuin takaveto, mutta vain siihen asti kunnes jokin pyörä menettää pidon, joka tapahtuu tietysti hieman harvemmin kuin takavedolla. Kaikki voima menee viskon läpi ennen kumpaakaan kardaania, mikä tarkoittaa sitä että auto ei ole koskaan "vain takavetoinen" vaan 80-90% pyörimisestä voi mennä eturenkaillekin jos lukko ei toimi.

Tiedän kyllä miten torsen toimii, pointtini olikin se, etten ymmärrä sitä miksei tuo luistonesto jarruta molempia takapyöriä samaan aikaan jolloin voimaa välittyisi myös eteen.
Tosin aika teoreettinen tilannehan tuo on että olisi toinen akseli ilmassa.... ehkä elokuvissa.

En ihan täysin ole perillä tuosta ix:stä, vaikka sellaisen olen omistanut, mutta omat empiiriset tutkimukset tukisivat väitettä että takapää vetää aina, etupää noiden prosenttien mukaan.
esim. 1 todella loiva ylämäki, talvi, kesärenkaat. auto ei liiku, takapää sutii, etupää ei tee mitään.
esim. 2 kesä, pehmeä hiekka, loiva ylämäki. auto ei nouse takaperin koska takapyörät sutii, etupää vetää vaivoin.
esim. 3 sama paikka, auto toisin päin. ei mitään ongelmaa lähteä eteenpäin mäkeä ylös, kaikki pyörät vetävät.
Voidaan päätellä ainakin se, että visko on ollut sökö, mutta olettaisin että jossain tilanteessa noissa kokeissa, tai "normaaliajossa" olisi tullut eteen tilanne että takapää ei välitä voimaa, mutta etupää sutii tyhjää.
Näin ei kuitenkaan ollut talvella jääradalla, kesällä hiekkatiellä, enkä yleensä missään tilanteessa sellaista havainnut
Jos olen kuitenkin ymmärätnyt votain väärin, niin osaisitko selvittää voiman kulun tuosta realoem sivuston räjäytyskuvasta vaikka ihan osien numerojärjestyksessä, niin saisin itselleni mielenrauhan...

EDIT: Itse itseäni korjaten...
Mietin tuossa että jos ix:sä on kiinteä yhteys laatikosta takapyöriin, niin silloinhan etupää voisi vetää ainoastaan silloin kun luistoeroa syntyy, ja visko lukitsee etupään mukaan.
Eli jos tuo myöskin toimii ilman viskoa, niin silloin ei voi olla kiinteä veto taakse, koska etupää ei vetäisi sitten ollenkaan...
-Tapi on siis oikeassa, nyt täytyisi vain keksiä kuinka tuo voima siirtyy tuon planeettavaihteiston kautta eteen sekä taakse...
Tajuan kyllä planeettavaihteiston periaatteen, mutta tuosta räjäytyskuvasta ei selviä mitä kautta siinä voima etenee, pitänee miettiä ja tuijottaa vielä lisää...