2.2 分动器与驱动桥_新型宝马汽车结构·原理与维修-QQ阅读男生轻小说网

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2.2　分动器与驱动桥

2.2.1　全驱分动器

2.2.1.1　带分动器的xDrive全轮系统（VTG）

xDrive是BMW的四轮驱动系统。这种新研发的xDrive也将用于其他车型系列。四轮驱动系统部件见图2-28。

图2-28　四轮驱动系统部件

1—左前驱动轴；2—前驱动桥；3—右前驱动轴；4—万向轴；5—右后驱动轴；6—后驱动桥；7—左后驱动轴；8—分动器

除了杰出的牵引力之外，研发时也更加注重动态行驶。在正常的直线行驶时，前桥和后桥与平常一样可以得到40～60个百分比的力分配。这样前桥就不会获得过多的驱动力矩，可以以最佳方式执行转向任务。

在向内打方向盘且弯道行驶稳定时，分动器通过电控多片式离合器将80%的力传输至后桥。这可以提高车辆的机动性，有效防止转向不足。这确保了本能地、精确地与弯道走向相符的向内打方向盘，直至可控制的些许摆尾。

新分动器（ATC 350：ATC=Active Torque Control，主动转矩控制）有一个正齿轮箱用于力传递，方便安装室操作。取消了之前使用的分级电阻。生产允差补偿按照内部评级进行（图2-29）。

图2-29　ATC 350分动器（F01车型）

1—分动器；2—8芯插头连接；3—分动器控制单元（VTG）

对于X5而言，该新分动器（ATC 450：ATC=Active Torque Control，主动转矩控制）有一根链条用于力传递。取消了分动器中的独立式油泵，由此改善了效率。保证油流经正齿轮箱获得足够的润滑和冷却（图2-30）。

图2-30　ATC450L分动器（F15车型）

1—分动器；2—8芯插头连接；3—分动器控制单元（VTG）；4—燃油箱排气管

分动器控制单元（VTG）安装在多片式离合器伺服电机的下方。多片式离合器的结构也做了改动。在伺服电机中有一个电动机位置传感器。电动机位置传感器识别出伺服电机的位置，将位置告知VTG控制单元。分动器结构见图2-31。

图2-31　分动器ATC 350结构

1—前桥连接；2—多片式离合器；3—后桥连接；4—分动器控制单元（VTG）；5—多片式离合器伺服电机

VGT控制单元中的一个温度传感器监控伺服电动机的功率输出级，这样可以避免伺服电动机热过载。可通过检查控制信息报告伺服电动机热过载，分动器临时进入敞开位置，在此多片式离合器分离。在伺服电动机冷却后，可以重新操作多片式离合器（条件：DSC必须要求只能为0N·m锁定力矩）。

通过中央控制台操作设备（HDC按钮）控制下坡控制功能。中央控制台操作设备的下方开关组以电动方式连接在控制器（CON）上。F15车型的控制按钮如图2-32所示。

图2-32　控制面板（F15车型）

1—中央控制台操作设备；2—DTC按钮；3—驾驶体验开关；4—驻车辅助按钮；5—侧视摄像机按钮；6—下坡控制按钮（HDC按钮）

控制分动器时需要将控制单元联网。尤其是FlexRay分动器、动态稳定控制系统和一体式底盘管理系统。VTG控制单元是FlexRay上与总线相连的控制单元。控制连接网络如图2-33、图2-34所示。

图2-33　分动器电路控制（F0x、F1x）

1—脚部空间模块（FRM）；2—动态稳定控制系统（DSC）；3—分动器（VTG）；4—后部配电器；5—下坡控制按钮（Hill Descent Control=HDC按钮）；6—控制器（CON）；7—中央信息显示器（CID）；8—汽车信息计算机（CIC）；9—一体式底盘管理系统（ICM）；10—便捷进入及启动系统（CAS）；11—中央网关模块（ZGM）

图2-34　分动器电路控制（F2x、F3x、F15）

1—分动器（VTG）；2—动态稳定控制系统（DSC）；3—前乘客侧前部配电器；4—车身域控制器（BDC）或前部车身电子模块（FEM）；5—机头（HU-H、HU-B）；6—中央信息显示器；7—中央控制台操作设备上的HDC按钮；8—一体式底盘管理系统（ICM）

VTG控制单元对伺服电动机进行控制。驱动力矩的分配视各个车桥上可支撑的转矩而定。

此电子控制的多片式离合器把驱动力矩无级按需分配到前桥上，始终驱动后桥。因此在脱开的多片式离合器上所有驱动力矩都在后桥上。

在使用四轮驱动的标准驱动模式下，按如下方式分配驱动力矩：40%分配到前桥上，60%分配到后桥上。

VTG控制单元和伺服电动机不能单独更换，只能一起更换。

在使用一体式底盘管理系统（ICM）主控制单元中的中央动态行驶调节进行校准时，xDrive之前，动态稳定控制系统（DSC）为四轮调节给出了标准值。标准值取决于车辆的过度转向或不足转向和车轮滑移的趋势。标准值被发送至VTG控制单元。

VTG控制单元根据下列因素调节分动器内多片式离合器的锁定力矩：有关需要的锁定力矩的请求（来自 DSC控制单元）；齿轮油的状态（在VTG控制单元中计算出）；多片式离合器的磨损（在VTG控制单元中计算出）；伺服电动机的负荷（在VTG控制单元中计算出）；变速箱油温（在VTG控制单元中计算出）。

VTG控制单元向DSC控制单元发送下列信息：实际设定的锁定力矩；所有计算出的数据。

通过诊断系统可使用服务功能更换分动器或带有VTG控制单元的伺服电动机。

路径：服务功能>电动机>VTG变速箱控制系统。

2.2.1.2　分动器标识与说明

不同的分动器标记也各不相同。

①分动器ATC350标记如图2-35所示。

图2-35　ATC350分动器标记

1—分动器；2—变速箱编号和分级；3—分级（也可是4位）

②分动器ATC450标记如图2-36所示。

图2-36　ATC450分动器标记

1—分动器；2—变速箱编号和分级；3—分级（也可是4位）

分动器ATC450是ATC 400（源自上一代车型E83）的后续开发产品。通过以下方式提高了效率：印刷电路板和伺服电机集成在分动器VTG控制单元内，取消了机械式油泵，通过齿形链的供油功能润滑和冷却组件，减少了机械执行机构的部件，机械公差减小。

分动器ATC 450的机械结构如图2-37所示。

图2-37　ATC450结构

1—连接至手动或自动变速箱；2—连接至后桥；3—分动器VTG控制单元（用于启用片式离合器）；4—连接至前桥

在此通过动态稳定控制系统DSC控制前桥主减速器与后桥主减速器之间的全可变力矩分配。要求作用在分动器片式离合器上的规定力矩由分动器VTG集成式控制单元进行调节。这个过程取决于磨损和运行情况的校正功能，从而确保在整个使用寿命期内提供最佳位置精度。通过分动器VTG控制单元内不断进行计算的热负荷模型可以防止因过热而造成分动器毁坏。

至前桥的可变力矩分配叠加在至后桥的刚性直通传动装置上。

片式离合器处于分离状态时，所有驱动力矩都传递至后桥主减速器（0/100%）。系统控制分动器内的片式离合器时，在正常情况下驱动力矩按典型的BMW模式（40%/60%）分配到前桥和后桥上。

DSC内的xDrive功能可以根据行驶情况（例如由于路面摩擦系数不同）任意改变车桥之间的力矩分配。

分动器VTG控制单元由电机和控制单元印刷电路板组成。该单元通过螺旋齿轮轴5将力矩传输到带啮合齿的传动环4上，传动环借助球道系统将力矩转换为轴向力，从而通过一个活塞压紧摩擦片组2。轴向力越大，可从主变速箱1分到前桥的力矩越大。这个力矩通过链条传动机构7传递到前桥法兰6上，然后继续传递到前桥。片式离合器完全分离时，所有输入力矩都通过刚性直通传动装置传输到后桥法兰3。分动器力矩传递如图2-38所示。螺旋齿轮传动机构见图2-39。

图2-38　分动器ATC 450的工作机构/片式离合器

1—连接至手动或自动变速箱；2—片式离合器；3—连接至后桥；4—带球道和外啮合齿的传动环；5—螺旋齿轮轴；6—连接至前桥；7—后桥与前桥之间的链条传动机构（片式离合器接合时）

图2-39　带球道的螺旋齿轮传动机构

1—螺旋齿轮传动机构，通过伺服电机的移动带动螺旋齿轮转动，从而使球道沿径向移动；2—球道，调节杆的径向移动转换为活塞轴向移动，从而使片式离合器接合并传递力矩

分动器ATC 450采用两级更换方案（图2-40）：更换分动器控制单元；更换分动器，包括分动器控制单元。

图2-40　带分动器控制单元的ATC 450

1—分动器序列号及分级；2—分动器VTG控制单元

2.2.1.3　分动器紧固件扭矩数据

（1）分动器ATC45L

（2）旧型分动器

2.2.1.4　分动器控制单元VTG

分动器使用的控制单元（VTG控制单元）固定在VTG伺服电动机的分动器中。VTG控制单元对VTG伺服电动机进行控制。驱动力矩的分配视各个车桥上可支撑的转矩而定。

此电子控制的多片式离合器把驱动力矩无级按需分配到前桥上；始终驱动后桥。因此在脱开的多片式离合器上所有驱动力矩都在后桥上。

在使用四轮驱动的标准驱动模式下，按如下方式分配驱动力矩：40%分配到前桥上；60%分配到后桥上。

VTG控制单元和VTG伺服电动机不能单独更换，只能一起更换。

VTG控制单元根据下列因素调节分动器内多片式离合器的锁定力矩：有关需要的锁定力矩的请求（来自DSC控制单元）；齿轮油的状态（在VTG控制单元中计算出）；多片式离合器的磨损（在VTG控制单元中计算出）；VTG伺服电动机的负荷（在VTG控制单元中计算出）；变速箱油温（在VTG控制单元中计算出）。

VTG控制单元向DSC控制单元发送下列信息：实际设定的锁定力矩、所有计算出的数据。

需要时将限制锁定力矩，以便降低摩擦。这样可以避免离合器热过载。通过检查控制信息可以报告锁定力矩的范围。

通过此VTG伺服电动机可分离或接合多片式离合器。通过霍尔传感器检测伺服电动机轴的摆动速度和位置。

VTG控制单元中的一个温度传感器监控VTG伺服电动机的功率输出级，这样可以避免伺服电动机热过载。可通过检查控制信息报告伺服电动机热过载，分动器临时进入敞开位置，多片式离合器分离。在伺服电动机冷却后，可以重新操作多片式离合器（条件：DSC必须要求只能为0N·m锁定力矩）。

由于机械部件生产中存在机械公差，因此多片式离合器的锁定力矩特性线会有轻微偏差。通过分级考虑分动器的机械公差，这样可确保最佳功能。

在总线端Kl.15断开时进行一次基准运行。在该基准运行过程中，为VTG伺服电动机的一个规定角度位置分配一个相应的多片式离合器锁定力矩。此时还考虑因磨损产生的影响。在该基准运行过程中，多片式离合器被完全接合，然后分离一次。与此同时，在VTG伺服电动机的当时角度位置上测量电流消耗。因此测定多片式离合器关闭过程的开始和结束。角度位置可通过VTG伺服电动机内集成的霍尔传感器检测。该值被存储并用作车辆重新启动时的数据。

在VTG控制单元中集成了一个紧急运行调节器。当DSC控制单元或重要的传感器信号失灵时，通过该调节器尝试，尽可能长时间地保持四轮驱动正常。当各个传感器信号失灵时，将计算替代值。用替代值驱动相应的功能，直到四轮驱动无法继续实现合适的控制为止。这可能导致整个四轮驱动的损失。VTG控制单元结构如图2-41所示。

图2-41　分动器电子控制单元

1—分动器；2—分动器控制单元（VTG控制单元）；3—分动器伺服电动机；4—伺服电动机壳体；5—定子；6—回转轴；7—8芯插头连接；8—线路板；9—VTG控制单元的盖板；10—塑料外壳

伺服电动机壳体用于定位定子和支承转子（使用两个球轴承进行单侧支承）。线路板及其部件位于塑料外壳内。

分动器（VTG）的控制单元通过一个8芯插头连接在车载网络上。VTG控制单元是FlexRay上与总线相连的控制单元。后方配电器通过总线端Kl.30和Kl.30B为VTG控制单元供电。便捷进入及启动系统（CAS）或前部车身电子模块（FEM）通过唤醒导线（总线端Kl.15唤醒导线）唤醒VTG控制单元。VTG内部连接如图2-42所示；电路见图2-43；VTG模块安装位置见图2-44。