Світ Ауді
11.11.2020

40 років технології quattro

Виповнюється 40 років ключовій технології, яка, як невід’ємна частина імені бренду, асоціюється саме з маркою з чотирма кільцями на решітці радіатора - quattro. Велична історія успіху, розпочавшись в 1980 році від центрального диференціалу з примусовим (ручним) блокуванням і сягає сьогоднішніх S-моделей лінійки повністю електричних e-tron з електричним quattro-приводом з векторизацією тяги
01

quattro розпочалось з прототипу Audi А1

Історія технології quattro бере початок від зими 1976/77 року – саме тоді група інженерів Audi здійснювала тестування прототипів нових автомобілів в засніженій Швеції.  До порівняльних заїздів було залучено військовий повнопривідний джип Volkswagen Iltis, який не зважаючи на потужність двигуна лише в 75 кінських сил не залишав жодного шансу більш потужним прототипам Audi з переднім приводом.

Прабатько quattro – VW Iltis

Саме Iltis надихнув керівника проекту Вальтера Трезера на ідею поєднати всюдихідні можливості джипу і динаміку легкового автомобіля, що найшло відображення в прототипі Audi А1 (не має нічого спільного з майбутнім найменшим представником в модельній лінійці концерну), який документально значився як ”перспективне завдання 262” і фактично являв собою модифікований Audi 80 (В2) з турбованим п’ятициліндровим двигуном і повернутою на 180 градусів передньою віссю, встановленою позаду з притаманними для джипу недоліками керованості.

Рішенням, яке зробило технологію quattro можливою, став полий вал – просвердлений другий вал в приводі довжиною 263 міліметри, через який привідна сила розподілялась у двох напрямках і приводила центральний диференціал.

Центральний диференціал (1980)

Сам диференціал передавав 50% енергії через карданний вал на задню вісь, що була оснащена диференціалом з блокуванням. Друга половина привідного моменту через привідний вал, що проходив через полий вал передавалась на диференціал передньої вісі.

Audi quattro (Ur-quattro)

Полий вал дозволив створити повний привід, що працював практично ненапружено, був легким,  компактним і ефективним. При цьому в системі не було важких розподільних приводів, як і другого карданного валу. quattro – принцип більше не асоціювався лише з повільними позашляховиками, а символізував нову еру спортивних автомобілів з великосерійним виробництвом.

1980: Дебют Ur‑quattro

"Carat" саме така назва пропонувалась для повнопривідного турбованого спорткупе, але в ході дискусії було прийнято пропозицію Вальтера Трезера: Quadro, з якої словами тодішнього Голови департаменту розвитку Фердинанда Піеха вона трансформувалась в "Quattro".

Революційна технологія дебютувала в 1980 році на Женевському автосалоні в новому Audi quattro – стилістично кутастому спортивному 200-сильному купе.

Фердинанд Піех: "Повний привід в дорожньому легковому автомобілі святкує таким чином прем’єру. "В якості двигуна автомобіля, що сьогодні йменують Ur-Quattro, служив п’ятициліндровий турбо. Двоклапанник з 2,1-літровим об’ємом, тиском нагнітання в 0,85 bar видавав 200 к.с.. Quattro розганявся за 7,1 секунди від 0 до 100 км/г – коли дорога накрита снігом він міг декласувати будь який спорткар, що з муками боровся за зчеплення".

Audi quattro (Ur-quattro)

Спочатку запланований для малосерійного виробництва в 400 екземплярів Ur‑quattro (використовується для позначення першого покоління системи повного приводу) внаслідок великого попиту виріс в повноцінну серійну модель і, проходячи постійні оновлення, протримався у виробничій програмі до 1991 року з результатом в 11452 реалізованих автомобілів.

В 1984 році Audi представила ексклюзивний Sport quattro на прізвисько ”короткий” (мав укорочене на 320 мм шасі)  з п’ятициліндровиком потужністю в 306 к.с., вироблений в дорожній версії лише в 224 екземплярах. При вартості в 203 850 німецьких марок і показниках швидкості в 248 км/г при розгоні в 4,5 с до першої сотні, був найдорожчим (Porsche 911 Turbo коштував 100 тис. марок) і найшвидшим німецьким автомобілем того часу.

Audi Sport quattro

Розвиток quattro

Постійно удосконалюючись, система quattro залишалась не змінною щодо основних складових трансмісії:

  • ·        КПП (МКПП, АКПП);
  • ·        Роздаткова коробка;
  • ·        Диференціали (міжколісні, міжвісьові)
  • ·        Вали приводу;
  • ·        Головні передачі;

Як особливість жорстке поєднання в одному вузлі КПП, міжвісьового диференціалу та роздатки. А в останніх версіях quattro в цей вузол ще добавились міжвісьовий диференціал передньої вісі, привідний вал і головна передача.

Головна відмінність в різних поколіннях системи повного приводу quattrо - використання в конструкції різних типів диференціалів.

З початком використання система quattro 1980-го являла собою повноцінний простий симетричний  Four Wheel Drive з рівномірним  розподілом обертання по вісям року з міжвісьовим (вільного, але з можливістю ручного блокування), міжколісного заднього (вільного з примусовим блокуванням вручну) та міжколісного переднього (вільного) диференціалів. Можливість примусового блокування диференціалів забезпечувала високі показники прохідності.

Моделі з системою quattro 1 покоління:

  • ·        Audi quattro turbo coupe (1984 – 1988)
  • ·        Audi 80/90 (B2) (1984 – 1987)
  • ·        Audi quattro (1980—1991)
  • ·        Audi Sport quattro (1984 – 1985)
  • ·        Audi 100/200 (C3) (1985 – 1987)

В 1986 році Audi замінює центральний диференціал з ручним блокуванням на диференціал Torsen. Черв’ячний привід був здатний варіювати розподіл привідних моментів віддаючи до 75% на вісь з кращим зчепленням. Фактично це стало системою 2-го покоління, хоча і залишалась симетричною. До її особливостей також відноситься блокування диференціала задньої передачі вручну, але з автоматичним відключенням на швидкостях руху більше 25 км/г

Моделі з системою quattro 2 покоління:

  • ·        Audi 80/90 (B3) (1986 – 1991)
  • ·        Audi 80/S2 (B4) (1991 – 1995)
  • ·        Audi RS2 Avant (В4) (1994-1995)
  • ·        Audi 100/200 (С3) (1987 – 1991)
  • ·        Audi 100/S4 (C4) (1991 – 1994)
  • ·        ранні моделі Audi A6/S6 (C4) (1995)

В 1988 році з’являється перший в світі представницький седан з виключно повним приводом Audi V8 – єдиним носієм системи quattro 3 покоління. Система залишалась симетричною. Особливість – в залежності від типу КПП в автомобілі застосовувались різні за конструкцією приводи.

В версії з ”механікою” була відсутня можливість примусового блокування - привід включав два диференціали Torsen з самоблокуванням між вісями і на задньому мості, на передній вісі залишився вільний диференціал.

Audi V8

На версії з АКПП в якості міжвісьового диференціала використовувалась планетарна гідромуфта з автоматичним блокуванням, що вирішило проблему вивішування.

Повний привід quattro умовного (офіційного розподілу не існує) 4 покоління також залишився симетричним, але отримав дещо інші конструктивні вузли - в якості міжвісьового диференціалу використаний Torsen наступного покоління (тип 2), передній і задній мости отримали вільні диференціали з системою електронного блокування EDL (входить до складу ABS і пригальмовує колесо для вимірювання передавального співвідношення, передаючи на інше колесо вісі більший момент). На швидкостях понад 40 км/г (у спортивних версій – 80 км/г) EDL відмикалась.

Audi RS6 (C5) Avant

Моделі з системою quattro 4 покоління:

  • ·        Audi A4/S4/RS4 (B5) (1994 – 2001)
  • ·        A6/S6/RS6 (C4) і (C5) (1994-2005)
  • ·        Audi A6 Allroad (C5) (1999 – 2005, опційно оснащені понижуючою передачею)
  • ·        Audi A8/S8 (1994-2007, використовує разом з EDL протибуксувальну систему ASR)

Наступним великим кроком (5 покоління) став в 2005 році планетарний привід з асиметрично-динамічним розподілом сил у співвідношенні 40:60 (з можливістю автоматичного розподілу до 20:80) між передньою і задньою віссю відповідно.

В конструкції приводу в якості міжвісьового диференціалу використовується Torsen (тип 3), міжколісні диференціали вільні з системою EDL. Особливість роботи - для блокування використовується і ESP, що дозволяє Torsen перекидати весь момент на одну вісь. В 2008 році в моделі Audi S4 з’являється активний спортдиференціал – привід з векторизацією в якому задній міст, завдяки використанню підвищуючих передач може перерозподіляти момент між колесами при проходженні поворотів, автоматично збільшуючи його на колесі, що йде по зовнішньому радіусу.

Моделі з системою quattro 5 покоління:

  • ·        Audi A5 (2007 – 2016)
  • ·        Audi A6 (C6) (2004 – 2011)
  • ·        A4 (B8) (2007 – 2015)
  • ·        Audi Q7 (2005 – 2015)

quattro 5 з векторизацією:

  • ·        Audi RS4 MT (B7) (2005 – 2009)
  • ·        Audi S4 MT (B7) (2004 – 2009), вся модельна лінійка S4  (B8) (2008 – 2015)
  • ·        опція для всіх модифікацій Audi quattro з продовжним розташуванням двигуна до заміни покоління quattro в моделі RS5 2010

На моделі RS5 2010 року відбулась заміна центрального диференціала Torsen диференціалом власної розробки на основі коронних шестерень (6 покоління), що дозволяє при необхідності передавати на передній і задній мости до 70 % і до 85 % крутного моменту відповідно. Це дозволяє електронним системам автомобіля в повній мірі керувати динамічними характеристиками за будь-яких умов зчеплення коліс з дорожнім покриттям.

Диференціал з коронними шестернями

Перевагами такого диференціалу стали менша, у порівнянні з Torsen, маса вузла, векторизація з задіянням ESP, можливість блокування навіть в умовах втрати моменту на одному з коліс, робота всієї системи в повністю автоматичному режимі під контролем електроніки.

Audi RS5 зі спортивний диференціалом (2010)

Паралельно до цього, Audi постійно розширювала свою модельну quattro-програму. На початку 80-х років було прийнято рішення щодо пропозиції quattro-приводу для всього модельного ряду – нові моделі стали ключовими віхами успіху на шляху Audi в преміум-сегмент ринку. В 1995 році появився на світ перший TDI з постійним повним приводом, чотирма роками пізніше технологія стала доступною і в компакт-сегменті.

Спеціально під кожну модель Audi пропонує свій повний привід в різноманітних модифікаціях. Для автомобілів компактного класу з поперечним розташуванням двигуна (Audi A3/S3, Audi TT, Audi Q3) передбачено дискове зчеплення з гідроприводом і електронним налаштуванням змонтованими на задній вісі.

Audi RS3 – привід quattro для поперечної схеми розташування двигуна

У випадку середньомоторного спорткару R8 дискове зчеплення розташоване на передній вісі. Ця активна система варіює розподіл сил в залежності від дорожньої ситуації на обидві вісі.

Для топових версій моторизації за бажанням на задній вісі встановлюється спортдиференціал, який розподіляє моменти між задніми колесами і в екстремальних ситуаціях передає весь крутний момент на одне колесо – система притискає автомобіль в повороті, гасячи моменти недостатньої керованості в початковій фазі.

Центральний диференціал з самоблокуванням від Audi, постійно удосконалюючись, з плином часу залишається еталонним мірилом якості зчеплення і їздової динаміки при, одночасно, низькій його вазі.

Інновації від сьогодні: quattro з ultra-технологією
Наймолодшим ступенем розвитку quattro став привід з додатком ultra, концептуально орієнтованим на моделі з повздовжнім розташуванням двигуна.

Конструкція такого приводу включає вільні міжколісні диференціали з системою EDL, а в якості міжвісьового використовуються дві електромагнітні муфти.

В цьому випадку регульоване дискове зчеплення при використанні повного приводу розподіляє крутний момент варіативно між привідними вісями. Роздільне зчеплення на приводі задньої вісі може розривати зв’язок із задніми колесами. Таким чином в ситуаціях, коли повний привід не дає переваг в русі обидва зчеплення відкриваються, залишаючи у нерухомому стані елементи трансмісії на які припадають втрати від гальмівного моменту. Блок управління системи отримуючи дані, моделює стан автомобіля в русі з випередженням на 0,5 секунди. У випадку, наприклад, розпізнавання граничного зчеплення при положенні колеса у внутрішній колії повороту, система превентивно підключає повний привід. Повний привід вже активний саме в той момент коли він потрібен. Нова концепція значно підвищує економічність, без впливу на їздову динаміку і якість зчеплення.

quattro з ultra-технологією

quattro 2.0: електричний повний привід і електрична векторизація тяги

З Audi e-tron та e-tron Sportback марка з чотирма кільцями входить епоху мобільності майбутнього – і майбутнього приводу quattro. Обидва електродвигуни на передній і задній вісях дозволяють створити електричний повний привід, що забезпечує оптимальне зчеплення і спортивну поведінку автомобіля. Audi e-tron S використовує вже електричний повний привід з інтегрованим спортдиференціалом в новій технічній інтерпретації

Електричний повний привід регулює ідеальний постійний і варіативний розподіл привідних моментів по вісях, поєднуючи економічну ефективність моноприводу з їздовою динамікою і зчепленням повного приводу. Так при спокійній їзді Audi e-tron/e-tron Sportback використовує виключно електродвигун задньої вісі. При бажанні водія підвищити їздові характеристики система управління активує двигун на передній вісі. В більшості ситуацій це відбувається з випередженням (передбаченням) в залежності від оцінки ситуації в головному блоці управління системи – від передачі команди з якого до безпосередньо активації привідних моментів в електродвигунах лише 30 мілісекунд.

Audi e-tron S Sportback

В Audi e-tron S та e-tron S Sportback Audi представляє найактуальнішу систему побудови повного приводу. Обидва електрокросовери мають на борту три високодинамічні електромотори – це дозволяє реалізувати всі переваги класичного спортдиференціалу для задньої вісі автомобілів. Кожен з задніх електродвигунів напряму приводить своє колесо, без механічного зв’язку між ними. Електрична векторизація тяги – в долі секунди розподіляє привідні моменти, аж до екстремально високих, між задніми колесами.

Якщо авто входить на великій швидкості в поворот, електродвигун розподіляє додаткові моменти колесу зовнішнього радіусу, одночасно пригальмовуючи заднє колесо внутрішнього радіусу. Різниця в привідних моментах становить до 220 Нм, на колесах – це близько до 2.100 Нм, що значно перевищує такі ж показники при механічному приводі коліс, як і час реакції.

В електричному повному приводі з електричним же спортдиференціалом всі залучені елементи електронного управління тісно зв’язані між собою єдиною мережею, що робить можливою високу точність і швидкість реакції на команди.. 

e-quattro з векторизацією тяги

Баланс успіху

На сьогодні quattro доступний для більш ніж 100 варіантів моделей заводської програми. Для Audi Q7, Q8, e-tron, e-tron Sportback, Audi A4 allroad quattro, Audi A6 allroad quattro, Audi A8, Audi R8 (за виключенням задньопривідної лімітованої серії R8 RWS), як і для всіх S- та RS-моделей він йде в серійному оснащенні, для інших моделей доступний за замовленням опції. Більше 44 відсотків клієнтів по всьому світу віддали перевагу моделі з фірмовим повним приводом quattro, підтверджуючи статус Audi, як найбільшого в світі виробника повнопривідних автомобілів.

Станом на 30 вересня 2020 року з конвеєрів заводів зійшло вже 10.947.790 автомобілів з чотирма кільцями на решітці радіатора і позначенням quattro.

Саме завдяки технології quattro Audi святкувала численні тріумфи в автоспорті, революціонувавши його. Баланс: двадцать п’ять титулів переможців в авторалі (групи А та В – 1980 – 1987 рр) з двома титулами чемпіонів світу,

шість перемог в гірських перегонах Pikes Peak Hill Climb в США (1982 - 1987),

титул переможця серії перегонів US-TransAm,

два титули переможця серії DTM (до заборони використання повного приводу),

11 національних титулів в Супер-турер категорії і до цього ж кубок чемпіону світу.

Наймолодший титул – перемога технології quattro в чемпіонаті світу в ралі-кросі в 2016 році, коли легендарний ”летючий швед” Маттіас Екстрьом на Audi S1 EKS RX quattro виграв титули чемпіона в індивідуальному і командному заліках.

Також до скарбнички спортивних перемог відносяться три тріумфи гібридного приводу Audi R18 e-tron quattro в 24-годинних перегонах на витривалість в Ле Мані 2012 – 2014 років.

Не менш вражаючими виглядають рекорди швидкості, встановлені повнопривідними Audi:

1986 - рекорд швидкості серед повнопривідних автомобілів -  Audi 200 quattro з п’ятициліндровиком потужністю 650 кінських сил сягнув позначки більше 350 км/г на трасі NASCAR Талладега в штаті Алабама, США

В 2012 році американець Джеф Гернер встановив світовий рекорд серед серійних автомобілів з наддувним двигуном. На своєму Audi S4 1992 року випуску з двигуном 1100 к.с. на соляному озері Бонневіль в штаті Юта, США. він досяг швидкості бл. 418 км/г . До цього автомобіль ще два рази встановлював рекорди швидкості – в 2009 це 358 км/г при потужності двигуна 730 к.с., а в 2011 - 389 км/г при 1100 к.с

Абсолютний рекорд швидкості на льоду – 336 км/г, що з 2013 року належить Audi RS6 quattro.

І зовсім свіжий цьогорічний жовтневий абсолютний рекорд проходження чверті милі для серійних авто -  доведений Underground Racing 's Audi R8 V10 Plus пройшов дистанцію за 7.659 секунди, розігнавшись до 316 км/г. Перед цим, в 2017-му – вони ж побили світовий рекорд проходження півмилі (800 м).

Навіть на сьогодні динаміка прискорення останніх версій ралійного Audi Sport quattro E2 підвладна лише кільком автомобілям – в 1987 році вона складала 2,3 – 2,4 секунди до відмітки в першу ”сотню”