BMW xDrive – Autoubik
Das Zwei-Achsen-Antriebssystem xDrive wurde erstmals 3 von BMW im Modell X2003 eingeführt, kurz darauf folgte der überarbeitete X5. Nach und nach drang dieses fortschrittliche System in andere Modelle der Marke ein.
Allerdings hat BMW schon viel früher auf Allradantrieb umgestellt. Die Geschichte des ersten Autos mit blau-weißem Propeller und dem Antrieb beider Achsen reicht bis in die Zwischenkriegszeit zurück. Er wurde 1937 von der damaligen Wehrmacht bestellt und war ein offener Viertürer mit Stoffdach. Anschließend blieb der 4×4-Antrieb des Autoherstellers lange Zeit am Rande, bis das Konkurrenzmodell Audi Quattro auftauchte, das den Autohersteller BMW nicht untätig lassen konnte. 1985 ging das allradgetriebene Modell E30, der BMW 325iX, in Serie. 1993 stattete er auch die obere Mittelklasse-Limousine BMW 525iX mit modernerer Technik für das Allrad-ABS aus. Das Mitteldifferential mit elektromagnetischer Steuerung ermöglichte es, das Drehmoment im Bereich von 0-100% zu verteilen, und das hintere Differential verteilte die Kraft über eine elektrohydraulische Sperre auf die Räder. Eine Weiterentwicklung des mit drei Differenzialen ausgestatteten Allradantriebssystems bestand darin, ihre Sperren durch das Bremsen einzelner Räder zu ersetzen, was für das DSC-Stabilisierungssystem verantwortlich war. Im normalen Fahrbetrieb verteilte sich das Drehmoment auf die einzelnen Achsen im Verhältnis 38:62 %. Ein solches System kam beispielsweise in den E46-Modellen oder den vorfaceliftierten X5-Modellen zum Einsatz. Bei der Weiterentwicklung des 4×4-Antriebssystems setzte BMW auf die Tatsache, dass die meisten Besitzer solcher Fahrzeuge nur selten und dann meist nur in einfacherem Gelände unterwegs sind.
Was ist xDrive?
xDrive ist ein permanenter Allradantrieb, der mit dem elektronischen Stabilisierungssystem DSC interagiert und eine Lamellenkupplung enthält, die das klassische mechanische Mittendifferenzial ersetzt. Bei der Entwicklung des neuen Allradantriebs war es das Ziel von BMW, neben der Verbesserung der Traktion des Fahrzeugs die typischen Fahreigenschaften des klassischen Front- und Heckmotorkonzepts beizubehalten.
Das Motordrehmoment wird von einer elektronisch gesteuerten Lamellenkupplung verteilt, die sich im Verteilergetriebe befindet, das sich im Allgemeinen hinter dem Getriebe befindet. Abhängig von den aktuellen Fahrbedingungen verteilt es das Drehmoment zwischen Vorder- und Hinterachse. Das xDrive-System ist mit dem DSC-Stabilisierungssystem verbunden. Die Geschwindigkeit, bei der die Kupplung vollständig eingerückt oder ausgerückt wird, beträgt weniger als 100 ms. Die Abkühlung der Ölfüllung, in der sich die Lamellenkupplung befindet, wird als sogenannter Schub bezeichnet. Das bedeutet, dass das Außengehäuse über Rippen verfügt, die durch den Luftstrom während der Bewegung überschüssige Wärme an die Umgebungsluft abführen.
Wie das konkurrierende Haldex-System wird xDrive ständig verbessert. Aktuell steht die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems im Vordergrund, was zu einer Senkung des Gesamtkraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs führt. Die neueste Version verfügt über einen integrierten Stellmotor für die Lamellenkupplung im Getriebegehäuse. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Ölpumpe, was zu weniger Teilen im gesamten System führt. Die neueste Weiterentwicklung des xDrive-Systems sorgt für eine Reduzierung der Reibungsverluste um 30 %, was eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs um insgesamt 3 bis 5 % (je nach Fahrzeugtyp) im Vergleich zur ersten Generation bedeutet. Die Aufgabe besteht darin, möglichst nahe an den Verbrauch eines Modells mit rein klassischem Hinterradantrieb heranzukommen. Unter normalen Fahrbedingungen verteilt das System die Momente im Verhältnis 60:40 auf die Hinterachse. Da viele Fans der Marke das xDrive-Modell anfangs als weniger wendig, wuchtig und auch in engeren Kurven zum Untersteuern bemängelten, arbeitete der Hersteller an der Abstimmung. So wird bei den neuesten Entwicklungen natürlich die Hinterachse maximal bevorzugt, bei gleichzeitiger Wahrung der notwendigen Gesamttraktion und Fahrzeugsicherheit während der Fahrt. Das xDrive-System ist in zwei Versionen erhältlich. Bei Limousinen und Kombis die sogenannte kompaktere Lösung, bei der die Übertragung der Motorkraft auf die zur Vorderachse führende Antriebswelle über ein Zahnrad erfolgt. Geländefahrzeuge wie der X1, X3, X5, aber auch der X6 verwenden ein Kettenrad zur Drehmomentübertragung.
Beschreibung des Systems und xDrive in der Praxis
Wie bereits erwähnt, reagiert xDrive sehr schnell auf sich ändernde Fahrbedingungen. Im Vergleich dazu sind die 100 ms, die zum vollständigen Einrücken oder Ausrücken der Kupplung erforderlich sind, deutlich weniger Zeit, bevor das Fahrzeug mit Beschleunigung auf eine sofortige Änderung der Gaspedalposition reagieren kann. Denn zwischen dem Betätigen des Gaspedals und der Reaktion des Motors in Form einer Leistungssteigerung vergehen etwa 200 Millisekunden. Die Rede ist natürlich von einem Benzin-Saugmotor, bei aufgeladenen Motoren oder Dieselmotoren ist diese Zeit noch länger. Somit ist das xDrive-System in der Praxis bereit, bevor das komprimierte Gaspedal reagiert. Der Betrieb des Systems endet jedoch nicht nur mit einer Änderung der Position des Gaspedals. Das System ist dynamisch bzw. vorhersagbar für andere Fahrparameter und überwacht ständig den Zustand des Autos, um das Motormoment möglichst optimal zwischen den beiden Achsen zu verteilen. Unter dem Mikroskop ist der Querbeschleunigungssensor beispielsweise verantwortlich für die Drehzahl der Räder, den Drehwinkel, die Fliehkraft, die Kurvenfahrt des Fahrzeugs oder das aktuelle Motordrehmoment.
Anhand von Informationen verschiedener Sensoren kann das System feststellen, ob eine Reaktion erforderlich ist, wenn das Fahrzeug zum Über- oder Untersteuern neigt. Beim Untersteuern – die Vorderräder zeigen zum Kurvenaußenrand – verteilt eine elektronisch gesteuerte Lamellenkupplung das Drehmoment in zehn Millisekunden von der Vorderachse auf die Hinterachse. Durch die Tendenz zum Übersteuern, also wenn das Heck dem Fahrbahnrand zugewandt ist, leitet xDrive die Antriebskraft des Motors von der Hinterachse nach vorne um und das sog. zieht das Auto aus dem unvermeidlichen Schleudern. So verhindert eine aktive Veränderung der Motormomentenverteilung den Eingriff des Stabilisierungssystems DSC, das nur dann aktiviert wird, wenn es die Verkehrssituation erfordert. Durch die Verknüpfung des xDrive-Systems mit DSC können Motoreingriff und Bremsregelung deutlich sanfter aktiviert werden. Das DSC-System greift also nicht ein, wenn die entsprechende Verteilung der Motorleistung allein in der Lage ist, die Gefahr des Über- oder Untersteuerns zu eliminieren.
Beim Anfahren wird die Lamellenkupplung ab einer Geschwindigkeit von ca. 20 km/h gesperrt, so dass das Fahrzeug beim Beschleunigen maximale Traktion hat. Bei Überschreitung dieser Grenze verteilt das System die Motorleistung abhängig von den aktuellen Fahrbedingungen zwischen Vorder- und Hinterachse.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten, wenn keine hohe Motorleistung erforderlich ist und das Fahrzeug eine Kurve fährt (z. B. beim Kurvenfahren oder Parken), schaltet das System den Vorderachsantrieb ab und die Motorleistung wird nur auf die Hinterachse übertragen. Ziel ist es, den Kraftstoffverbrauch zu senken und den Einfluss unerwünschter Kräfte auf die Bewegung zu begrenzen.
Ein ähnliches Systemverhalten ist beispielsweise bei hohen Geschwindigkeiten zu beobachten. bei ruhiger Fahrt auf der Autobahn. Bei diesen Geschwindigkeiten ist kein ständiger Antrieb beider Achsen erforderlich, da dies zu einem erhöhten Verschleiß der Komponenten und einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt. Bei Geschwindigkeiten über 130 km/h gibt die Steuerelektronik den Befehl zum Öffnen der Zwischenachs-Lamellenkupplung und die Motorkraft wird nur auf die Hinterräder übertragen.
Auf Oberflächen mit geringer Haftung (Eis, Schnee, Schlamm) sperrt das System die Kupplung vor, um die beste Traktion zu gewährleisten. Was aber, wenn ein Rad guten Grip hat und die anderen drei auf rutschigem Untergrund stehen? Nur das mit dem DPC-System ausgestattete Modell kann 100 % der Motorleistung auf ein Rad übertragen. Mithilfe des Differenzials und des DPC-Systems (Dynamic Performance Control) an der Hinterachse wird das Drehmoment aktiv zwischen dem rechten und linken Hinterrad verteilt. So ausgestattet ist beispielsweise der BMW X6. Bei anderen Fahrzeugen wird die Motorleistung zu 100 % auf die Achse übertragen, an der sich das Rad mit dem besten Grip befindet, beispielsweise wenn drei Räder auf Eis und eines beispielsweise auf Asphalt stehen. In diesem Fall teilt das System das Verhältnis 50:50 für das rechte und das linke Rad auf, wobei das Rad auf der weniger griffigen Oberfläche durch das DSC-System abgebremst wird, damit es nicht zu zu viel Übersteuern gibt. In diesem Fall verteilt das System die Motorleistung nur zwischen den Achsen und nicht auf einzelne Räder.
Das xDrive-System profitiert außerdem von einem minimalen Wartungsaufwand. Der Hersteller empfiehlt einen Ölwechsel nach ca. 100 – 000 km, insbesondere bei Fahrzeugen, die häufig auf Feldwegen oder im Anhängerbetrieb eingesetzt werden. Das xDrive-System erhöht das Fahrzeuggewicht um etwa 150 bis 000 kg, der Kraftstoffverbrauch liegt je nach Motorisierung und Typ zwischen 75 und 80 Liter Kraftstoff im Vergleich zu reinen Heckantriebsmodellen.
