BMW X-drive - Trøbbel med fordelingsgir og løsninger.

[Netlandet]

Hei.

Som noen av dere vet har jeg forholdsvis lang erfaring med reparasjon av girkasse/drivlinje, fortrinnsvis på BMW.
I denne tråden vil jeg ta for meg den etterhvert svært vanlige fordelingsgirkassen man finner i moderne BMW med X-drive.
Tråden er opprettet i det formål å opplyse dere i BMW miljøet om prinsippet bak X-drive systemet, men også for å vise at dette systemet i de aller fleste tilfeller lar seg reparere.

BMW har solgt 4WD i lang tid, helt tilbake til E30 325iX og E34 525iX. Systemene som ble brukt på disse bilene er ikke like dagens X-drive, men man kan si at det var en god start og strukturen BMW benytter idag ligner på datidens løsning (Motor på langs, fordelingsgir bak girkassen, differensial i bunnpanna osv.).
Dagens X-drive system er i utgangspunktet basert på en bakhjulstrukket drivlinje, hvor man har montert en ekstra fordelingsgirkasse bak hovedgirkassen som tillater en fremre mellomaksel som driver differensialen til forhjulene som er plassert i bunnpannen/under motoren. Vekt- og balansemessig er dette den mest fordelaktige plasseringen av komponenter.

Inne i fordelingsgirkassen sitter det montert en clutchpakke som fordeler kreftene mellom for- og bakhjul. Clutchen aktiveres og reguleres av en elektrisk motor plassert på utsiden av fordelingsgiret.

Fordelingsgirkassen har fått navnet ATC 35L eller ATC 350.
Denne kom først på BMW X5 E70 og brukes blant annet i F30, F10, F01 osv. De aller fleste BMWer med X-drive etter 2008.
Den er laget i litt ulike utgaver avhengig av årsmodell, motortype osv, men grunnprinsippet er likt og måten clutchen reguleres på er likt på alle fordelingsgirkassene.

I utgangspunktet en veldig kompakt, lett og smart løsning. Denne muliggjør også fullstendig utkobling av fremhjulstrekken, slik vi ser i nye BMW M5 og tilsvarende. Det finnes også nå ettermarkedssoftware til vanlige X-drive biler hvor man selv kan koble ut clutchen og kun ha bakhjulstrekk. Kobler man ut kontakten på fordelingsgiret eller får andre feilkoder på systemet vil tilsvarende også skje, kun bakhjulstrekk.

Utfordringen med denne girkassen er oljemengde- og kjøling. Giret inneholder kun mellom 0,8 og 1,2 liter olje (avhengig av utgave), det er heller ingen annen kjølefunksjon enn utvendige kjøleribber.
I tillegg er mange av disse girkassene ikke (!) utstyrt med tappeplugg, service og oljeskift blir derfor ekstra vanskelig og sjeldent utført. Resultatet er at oljen som er i giret over tid blir påvirket av varme (120 grader og høyere) og mister derfor smøre- og kjølegenskaper den i utgangspunktet har. Bruker man hjul med ulik rulleomkrets vil dette være med på å forværre problemet, da dette fører til at den nevnte clutchpakken hele tiden jobber med å utligne hastigheten mellom for- og bakhjul (Stjernemerkede dekk i originale dimensjoner er å anbefale).

Resultatet av dette er at clutchpakken (lameller og stål) blir glassert i overflaten. Dette fører til at clutchen glipper/slipper, og dette kan enkelt identifiseres med ujevne rykk og napp i drivlinjen ved pådrag.
Faktisk har jeg opplevd at dette skjer på forholdsvis nye BMWer med så lav kjørelengde som 50 000km.
Løsningen på merkeverkstedet er i de aller fleste tilfellet å erstatte fordelingsgirkassen med nytt, noe som ofte koster oppunder 40 000,- ferdig montert.

Jeg har med hell reparert/overhalt flere slike girkasser. Fordelingsgirkassen er forholdsvis enkel å utmontere, men man må ned med eksos, mellomaksel osv. Den er separat fra hovedgirkassen, og med det mener jeg at den kan skrus løs uten å ta ut hele girkassen (til forskjell fra f. eks Mercedes sin 4-matic løsning som ligner, men her er fordelingsgirkassen støpt inn i hovedgirkassen).

Her er fordelingsgirkassen utmontert:

Videre er det øvre lokket demontert i dette bildet. Her ser man de interne overføringstannhjulene, clutchmekanismen og smøresystemet.

Det er litt vanskelig å se på bildet, men oljen er veldig mørk og har en markant lukt som tyder på høy varme.

Videre er clutchpakken og aktiveringsmekanismen demontert på dette bildet:

Slik ser clutchpakken ut. Denne er noe ulik på eldre utgaver, de har forsøkt å forbedre clutchpakken med flere lameller slik som i dette tilfellet, men dette løser fortsatt ikke utfordringen med oljen.
Det er litt vanskelig å se på bildet, men lamellene er veldig glatte og det samme gjelder stålene. Dette skyldes at clutchen glipper over ved pådrag, og over tid fører det til at overflaten blir glassert.

Løsningen er å maskinere overflaten på stålene på nytt, samt pusse lamelloverflatene slik at god friksjon blir sikret. Dette sammen med en grundig rengjøring av giret, bytte av simmeringer og kontroll/bytte av opplagringer utgjør en overhaling.

Det er viktig å bruke original BMW fordelingsgirolje etter montering.
Den ser slik ut:

(Delenummer 83222409710).
 

For å forebygge at dette problemet oppstår bør man skifte olje på fordelingsgiret med jevne mellomrom (40-60 000km).
Dette er ingen garanti for å forhindre at problemet oppstår, men det gjør at clutchen og giret lever et vesentlig bedre liv.
Det går an å suge ut oljen som ligger i giret gjennom fyllepluggen, men vær oppmerksom på at man ikke klarer å få ut mer enn ca. 60% av den totale oljemengden på denne måten.

Håper dette var oppklarende for dere som opplever X-drive problematikk, og skulle det være noen flere spørsmål eller forespørsler er jeg tilgjengelig
 

Med vennlig hilsen
Thomas Netlandet

[ogee1]

Veldig nyttig info! Så vidt jeg har forstått kan man få kjøpt nye lameller og stål også, i stedet for å overhale de gamle?

Har lest om at clutchmotoren tar kvelden også. Vet du hvor vanlig det er?

Er det noen ulemper ved å koble ut all drift til framhjulene bortsett fra at man mister firehjulstrekk? Noe som kan skades eller slites fortere?

Strengt tatt regulerer vel ikke clutchen fordelingen mellom fram- og bakaksel. Bakakselen er vel alltid koblet 100% til utgående aksel på girkassa?

[Netlandet]

9 minutter siden, ogee1 skrev:

Veldig nyttig info! Så vidt jeg har forstått kan man få kjøpt nye lameller og stål også, i stedet for å overhale de gamle?

Har lest om at clutchmotoren tar kvelden også. Vet du hvor vanlig det er?

Er det noen ulemper ved å koble ut all drift til framhjulene bortsett fra at man mister firehjulstrekk? Noe som kan skades eller slites fortere?

Strengt tatt regulerer vel ikke clutchen fordelingen mellom fram- og bakaksel. Bakakselen er vel alltid koblet 100% til utgående aksel på girkassa?

Det går helt sikkert an å kjøpe nye lameller, men da må man justere inn klaringer osv.
Kvaliteten på ettermarkedsclutcher er også sjeldent like bra som originalt. Så lenge clutchen ikke er brent er det ikke nødvendig med nye lameller.

Har ikke vært borti at el-motoren ryker på denne typen fordelingsgir, det var mer vanlig på de eldre utgavene som f. eks E83 X3. Der sitter det et plasttannhjul som over tid blir slitt.
Det finnes sikkert tilfeller av at disse el-motorene ryker også, men mitt intrykk er at det er veldig solide el-motorer på ATC 350/35L.

Det er ingen ulemer ved å koble ut fremhjulsdriften, heller fordeler i den forstand at clutchen ikke får muligheten til å arbeide oljen varm.
Ja, formuleringen din er mer korrekt, bakakselen er alltid koblet til utgående aksel.

[ahj]

Kjempe bra forklaring!  

Har byttet olje på E9x med xDrive og der var det heldigvis tappeplugg. Den bilen i dag har gått 220kkm. Den har også blitt testet xDelete på flere ganger med gode resultater. 

Men hvordan er designet med tappeplugg på de på G serien? Helt lik som du beskriver, altså uten? 

[quandt1960]

Kjempefin forklaring!  Det som kan være mulig på kasser uten tappeplugg er å suge den tom som det skrives og fylle på ny olje, så gjøre dette 2-3 ganger med f.eks 100km mellom hvert bytte, da får en tatt ut mesteparten av oljen. 

[TRF]

Supert at du tok det tid til å dele litt bilder og info @Clipictrial!

Jeg tillater meg å sakse inn noe jeg skrev i en annen tråd (juni 2018) ift hvordan systemet fungerer (ref diskusjonen om formulering over her). Dette er for å på mest mulig folkelig måte forklare "operasjonskonseptet" til Xdrive, og hva man evt skal tenke på ift tuning.

Sitat

Så, hvor kan man, på et generelt og ikke spesifikt grunnlag, være bekymret for hva dette kan overføre?

Fordelingskassa har en clutchpakke som "klemmer på" for å overføre krefter til fremaksel ved behov. Den kan ikke stå på "100%" hele tiden da dette vil føre til betydelig utfordringer på en bil som skal brukes på gata. Derfor reguleres dette aktivt, sånn at den tillater avvik i rullehastighet. En slik clutchpakke er dermed ikke så ulik alle andre clutchpakker, som clutch på en bil med manuell gir, eller "clutchpakker" i en automatgearkasse. Disse utsettes for forskjellige belastninger sett opp i mot grenseverdier, men primært kan man dele det inn i belastninger mot - maksimalt overførbart moment når lukket (standfriksjon, og dermed alltid er høyest), og mot - koblingsøyeblikk / regulering.

Se for deg dette at vi snakker om en bil med manuell gir, også glemmer vi xdrive en liten stund. Dersom du øker momentet vil du til slutt komme til et tidspunkt hvor du, mens bilen er i gir og kjører, uten at du bruker clutchpedal, begynner å slure. Clutchen greier ikke å overføre momentet, da du har overskredet "maksimalt overførbart dreiemoment". Så tar vi samme scenario, men drar av dreiemoment nok til at dette akkurat ikke inntreffer. Hva skjer da om du forsøker å "rivstarte", og slurer litt mye? Jo du vil trolig greie å overbelaste lamellen. Og selv om den har nok å gå på til at "den greier å koble", så er det ikke tvil om at du nå vil slite mye mer clutch enn du gjorde før. Hva kan du påvirke, såfremt du fortsatt skal starte hardt? Koblingstid. Vi vet alle at du ikke kan slippe clutchen veldig sakte i et slikt scenario, men heller må la den koble relativt brått om den skal "ha en sjanse".

Det er mao clutchpakka man normalt er bekymret for ift den natur og oppgavene den løser. Det er ikke veldig mange som er bekymra for å overbelaste ei 53dz manuell kasse, da rent mekanisk havari ved overbelastning er svært sjeldent, og slike saker normalt er kraftig overdimensjonert. (ref at dette er en av de mest populære kassens på hardt trimmede "gatebiler").

Så, for å øke clutchens evne til å takle de nye utfordringene vi har gitt den, vet vi at du ved lyskrysstart må redusere koblingstida ift når motor var original (slipp clutchen fortere). Hva er det neste du kan gjøre? Ikke så mye uten å bytte deler. Dette skiller seg fra automat kasser. Det automatkassa her kan gjøre er å øke lamelltrykket, og oppnå det samme som om man hadde montert ei hardere plate på din bil med manuell gir. Mao, økt overføringsevne. Platetrykk og koblingstid er noe som reguleres aktivt hele tiden, med hjelp av data fra ecu.

På samme måte er det med xdrive. Dette reguleres aktivt, med hjelp av info fra ecu om dreiemoment som kommer. Det betyr, at kalibrerer du motoren riktig, slik at verdier og funksjoner er intakte og ikke "juksa" med, så "ser" drivlinja hva som kommer, og justerer deretter. Dette naturligvis bare inntil et visst punkt. Dette gjør det allerede altså under "styring" eller "pre Control". Deretter kommer "regulering" inn i bildet (umiddelbart), og dette er årsaken til at det går bra også når motor ikke er kalibrert som den burde. Dersom drivlinje "ser" at det kommer 400Nm, men i realiteten kommer det 600Nm, så vil dette føre til mer slipp en den forventer å se under kobling. "Regulering" slår inn, og den korrigerer. Dette gir en noe høyere slitasje enn når den "treffer bedre" med pre control verdier.

 

Så, når kan vi "overrumple" drivlinja? Vel, det første er om ikke vi lar ecu sende riktig informasjon (og "all" tuning jeg har sett jukser med dette). Deretter kan vi rett og slett sende nok moment til at den må "regulere på" alt den har for å greie å holde (noe økt slitasje), og til slutt kan vi sende nok moment at selv når drivlinja "legger på alt" så slipper det. Hvor havner xdrive i dette? Det er svært uvanlig med slike alvorlige problemer som siste tilfelle. Og dette er det 2 gode årsaker til. Den første er at disse faktisk er noenlunde robuste (har pleid å være). Det er rett og slett svært lav problemrate relatert til slipp som følge av at man har overskredet maksimalt overførbart moment. Rent mekanisk tilsier også all erfaring at de er relativt robuste, og få til ingen tilfeller av mekanisk havari som følge av overbelastning ved "tuning". Det siste poenget er dog viktig, og det er å forstå hva fordelingskassa gjør under akselerasjon. Bakaksel drar fullt, og det gjør ved behov også fremaksel. Det betyr, at det er først når du får slipp på bakhjul at du vil sende "100%" frem. Ved slipp på bakhjul så har man redusert overførbart moment med en faktor ift slipprate, men helt borte er det jo ikke. Det betyr at "100%" i dette tilfellet ikke må misforstås. xdrive forsøker ikke å drive bilen som en fremhjulstrekker (som mange tror), men derimot som en bil med senterdiff med sperre. Rest kreftene som er igjen her er altså ikke "900Nm", men derimot det som ikke kommer seg til asfalten gjennom bakhjul. For å få alle kreftene til å gå gjennom clutchpakka i xdrive må du altså ha 0 friskjon på bakhjul, og det er et ganske spesielt scenario (dog ikke umulig). Det er ikke dette som er tilfellet med "rivstarter" / "lyskryssdueller" som folk prater om. Her har du enorme mengder overførbart moment gjennom bakhjul

 

[johanngj]

 Mye nyttig lesing her! Finnes det noe offisielt tall på hva maksimalt overførtbart moment er (på ny kasse)? Da tenker jeg som TRF skisserte med null friksjon på bakhjulene. 

Har sett flere steder at opphenget/noen fôringer kan begynne å flekse for mye hos momentsterke biler. Det selges er forsterket opplagring for fordelignskassen. Har du noe synspunkt på dette?

Endret September 5, 2019 av johanngj

[Hpi]

2 timer siden, johanngj skrev:

 Mye nyttig lesing her! Finnes det noe offisielt tall på hva maksimalt overførtbart moment er (på ny kasse)? Da tenker jeg som TRF skisserte med null friksjon på bakhjulene. 

Har sett flere steder at opphenget/noen fôringer kan begynne å flekse for mye hos momentsterke biler. Det selges er forsterket opplagring for fordelignskassen. Har du noe synspunkt på dette @quandt1960 ?

Twisted Tuning selger forsterkede oppheng til disse, det gjelder litt eldre biler i hovedsak med 350 transfer kassen ser det ut for, ATC35L kassen som kom etterpå ser ikke ut til å ha dette problemet.

https://twistedtuning.com/products/twisted-tuning-bmw-x-drive-transfer-case-mount-inserts

 

 

Endret September 5, 2019 av Hpi

[quandt1960]

12 timer siden, johanngj skrev:

 Mye nyttig lesing her! Finnes det noe offisielt tall på hva maksimalt overførtbart moment er (på ny kasse)? Da tenker jeg som TRF skisserte med null friksjon på bakhjulene. 

Har sett flere steder at opphenget/noen fôringer kan begynne å flekse for mye hos momentsterke biler. Det selges er forsterket opplagring for fordelignskassen. Har du noe synspunkt på dette?

Det finnes på noen fordelingskasser, men generelt har en offisielt lagt seg på maks 750Nm på inngående moment på de nyeste modellene men det er hva selve automatkassen klarer å overføre, for den har jo clutchpakker den og, klarer sikkert mer i praksis men det går utover levetid. Det er ingenting å hente der fra BMW hva gjelder uttalelser men det finnes litt notiser her og der. For de som er superinteressert kan google "BMW + technical training" så finner en masse seminarmaterialer ment for BMW teknikere og intern utdanning. Det reelle momentet tilgjengelig til hjulene kan beregnes med girutvekslingene. Clutch i fordelingskasse skal da fordele til front basert på hvilken motkraft bakhjulene gir, har de null overføres tilgjengelig restmoment 100% til framaksling, så her er også clutchtrykk og friksjon en momentbegrensning. De nye systemene på M bilene er langt mer komplisert med elektronikk hvor de også har innført mulighet for veksling hvor enkelthjul kan få 100% av tilgjengelig moment, det skjedde en oppgradering av hele chassis kontrolsystemet med E70/71 og det er bygget videre på. Det er koblet sammen med så å si hele chassis dynamikk systemet med maange moduler som snakker sammen. En klarer sikkert å optimere litt slik Manhart gjør, de gir full pinne og henter ut 890Nm maks (har snakket med de) men det igjen vil gå noe utover levetid, de ville ikke si hva de gjør med software annet enn at det er en egen modul som kobles til eksisterende system, sikkert litt tuninghemmeligheter.

Systemet har også en innebygget temperaturbeskyttelse på både justeringsmotorer og olje som igjen vil kunne sende en momentbegrensning til styreenheter. Forbanna enkelt i prinsippet men komplisert i praksis alle variabler tatt i betraktning. Poenget er at det finnes mange versjoner av xDrive systemet men mekanisk i prinsippet er de lik som de tidlige. 

Standard oppsett på de eldre (ATC300) er 40-60, så 100% av momentet til framhjul må forstås som 100% tilgjengelig moment...derfor det også står "virtually" nedenfor   

(Du har ingen moment om du ikke har en motkraft som gir deg det, naturen liker minste motstands vei så den må temmes  , for å temme OCDen i meg: Rotasjon er den deriverte av momentet mht på tid derfor bør en også kikke litt på alle komponenter inkl oppheng til fordelingskassa for den har lyst å vri seg med samme moment den får, kan google mye der på nettet på forsterkede utgaver, det fins, husker ikke hvilken men det var noen serier som slet med det ja. Det samme gjelder forsåvidt girkasser og differ generelt) Selv har jeg holdt meg unna xdrive fordi det krever litt mer ettersyn men det er et fantastisk system. Jeg ville byttet olje på kassen oftere da det er enkelt og fort gjort, selv på de uten skikkelig service plug er det bare å gjøre det flere ganger så har du tynna ut den gamle oljen. Slik gjør jeg det egentlig på girkasser og spesielt tannstenger via filter/lokk. Så litt forsiktig med dekk og omkrets men systemet tillater noen % avvik i rotasjon

Her på aktiv diff, prinsippet er det samme for fordelingskassen. 

[papertiger]

Her er emnet jeg har ventet på ja, interessant lesning. 

Jeg har en litt finurlig historie når det kommer til xdrive der foreløpig siste kapittel ble skrevet og avsluttet i dag; 

Kjøpte i august i fjor et sett Vredestein Ultrac Vorti i originale dimensjoner til F36 4GC, 225 foran og 255 bredde bak, 19". Ikke stjernemerket, men levert med et slags COC-dokument fra Vredestein knyttet mot bilen. Disse ble kjørt ca 10000km fram til nå i sommer, da bilen begynte å oppføre seg litt snodig. Nøling og nykking fra drivverk (var en tydelig mekanisk nykking) ved pådrag i sving. Utviklet seg etterhvert til også å skje innimellom ved kjøring i jevn hastighet med liten belastning.  Til slutt som om en gikk av og på gassen et lite brøkdelen av et sekund, regelmessig. Utrolig plagsomt.

Kjøpte meg fire nye vinterdekk i lik dimensjon foran/bak for å utelukke dekk. Ingen endring der, dette tok jeg med videre til lokal BMW-forhandler der jeg hadde fått time for sjekk av problemet. Hadde med tekniker på prøvetur, som også kjente det i bilen etter litt fremprovosering og etter å ha fått prøve selv.

Lang historie kort; fikk uten videre diskusjoner ny fordelingskasse på garanti av BMW. I mellomtiden byttet de olje på kassen bare for å teste, men ingen endring der heller. 

Ny kasse installert noen uker senere, og bilen kjentes kjempefin. I vel en snau uke. Så begynte de samme symptomene sånn smått igjen. Ok - nå var neste på lista nye dekk. 

Bilen ble parkert hjemme noen dager inntil nye dekk ble ordnet, da den tross alt har fått en flett ny fordelingskasse montert.

Enda en lang historie kort; jeg fikk nye, stjernemerkede Michelin PS4S i 225+255 19" non-RFT dekket i sin helhet av Vredestein grunnet reklamasjon på unormal slitasje og forskjell i slitasje foran/bak på deres selvsertifiserte dekk (målte tidligere i sommer 8mm forskjell i rulleomkrets bak/framme, 2-2,5mm mer slitte bak, muligens noe mer nå).

Michelin-dekka ble montert i dag, og der det tidligere har kjentes ut som det som best kan forklares som at bilen har hatt rastløse bein, kjennes den nå ut som den har roet seg ned og slapper helt av. Den er ikke urolig lengre, og ved fullt pådrag er fartsøkningen sømløs. Dekka er en annen historie som ikke hører til her (men ok; hakket mer støysvake og mer demping/litt mer myke over skarpe kanter/ujevnheter og fartshumper enn Ultrac Vorti, og mer meaty dekk, tydelig bredere, mer felgbeskyttelse). 

Bottom line: jeg må spise både hatten min og «nei til stjernemerkede dekk»-fanen jeg har vært bærer for i lengre tider her inne og si: stjernemerkede dekk har noe for seg på xdrive, samme hvilke sertifikater og godkjenninger en skulle få på andre dekk. Når det er sagt fungerte  min forrige E91 xdrive upåklagelig over lengre tid med Vredestein.

Til slutt vil jeg spørre om årsakene til at dette systemet er så ekstremt følsomt for dekk og dimensjoner - er det for at det skal fungere best mulig, kortest mulig reaksjonstid? Om jeg lærer å forstå det bedre kan jeg ta bedre forholdsregler, for sannsynligvis er ikke dette min siste BMW, og dermed heller ikke min siste med xDrive.

[TRF]

Hvis du ser på forklaringene her av oppbygging så må det bli sånn, med mindre du skal ha det "on demand" da.. 

Endret September 6, 2019 av TRF

[papertiger]

7 timer siden, TRF skrev:

Hvis du ser på forklaringene her av oppbygging så må det bli sånn, med mindre du skal ha det "on demand" da.. 

Ja det var den konklusjonen jeg dro selv også etter å ha lest gjennom det som ble skrevet over enda en gang. 

[Netlandet]

Jeg ville holdt meg langt unna disse alu innsatsene til opphengs foringen. Hvis du har problemer med denne foringen; kjøp ny original og fyll den eventuelt med rutelim.

Stumme fester har ingenting å gjøre på en bil som skal brukes på veien.

Endret September 7, 2019 av Clipictrial

[bytterga]

flott forklart og super tråd.

min 2015 f34 har nå trillet 62000km og tenkte et oljeskift på fordelerkassen ville være god knall men etter å fått pris hos mitt bmw verksted på 7733kr for et oljeskift ble jeg skremt 😮

greit det er noe arbeid men ...........

[Hpi]

Jeg betalte 1900,- for oljeskift på fordelerkasse hos Automatgearservice i Bergen, dette var i 2017

Dette er på en F01 med ATC35L. 

Endret September 22, 2019 av Hpi