Система привода Quattro от Audi

Система полного привода quattro

В модельных линейках автомобилей премиум-сегмента разных производителей обязательно присутствуют версии с полным приводом. Причем у каждой фирмы такая система зарегистрирована как отдельная торговая марка. У Mercedes она обозначается как 4Matic, у BMW – xDrive, а дочерняя Audi концерна VAG применяет полный привод quattro.

Система quattro позиционируется как привод с постоянной передачей вращения на две оси авто (так называемый «Full-Time»). Примечательно, что quattro не является обозначением типа привода, и отношения к общепринятому 4WD не имеет. Такое обозначение системы скорее указывает на конструктивные особенности системы и применение определенных технологий.

Конструкция и ее особенности

Система quattro применяется исключительно на автомобилях с продольным размещением силовой установки, и это является одной из основных особенностей.

Впервые полный привод quattro появился на автомобилях Audi в 1980 году. По мере разработки новых технологий система улучшалась и дорабатывалась. При этом сам производитель не разделяет привод по поколениям, хотя они явно просматриваются, поэтому для простоты разобьем эту систему по поколениям.

Несмотря на постоянное совершенствование этой системы, основные конструктивные компоненты у нее неизменны. Основными составляющими трансмиссии являются:

• КПП (МКПП, АКПП);
• Раздаточная коробка (РП, раздатка);
• Валы привода;
• Главные передачи;
• Дифференциалы (межколесные, межосевой).

Система quattro первых поколений

К особенностям системы quattro можно отнести компоновку КПП, раздатки и межосевого дифференциала – они представлены в виде единого узла, то есть связь между ними жесткая. А в последних версиях quattro в этот узел еще и добавили приводной вал, главную передачу и межосевой дифференциал передней оси.

Основное отличие по конструкции между приводами разных годов сводится к применению разных типов дифференциалов. Это в свою очередь сказывается на передаточном соотношении.

Далее рассмотрим основные конструктивные нюансы полного привода quattro разных годов.

1-е поколение

Система quattro стала использоваться на Audi в 1980 году. Конструктивно это был самый простой привод, который можно отнести к полноценному 4WD с равномерным разделением вращения по обеим осям (симметричный). Устройство подразумевало наличие дифференциалов:

• Межосевого – свободного, но с возможностью ручной блокировки;
• Межколесного заднего – свободного, с принудительной блокировкой вручную;
• Межколесного переднего – свободного;

Возможность принудительного блокирования дифференциалов обеспечивало отличные показатели по проходимости. Примечательно, что при задействовании механизма блокировки система ABS отключалась.

Задействование той или иной блокировки сказывалось на поведении авто. Если все блокировки отключены, то автомобиль мог остановиться при пробуксовке любого колеса. При задействовании блокировки межосевого дифференциала прекращение движения авто происходило, если буксовали два колеса – передней и задней оси. При блокировании заднего дифференциала авто обездвиживалось в случае пробуксовке обоих колес заднего моста или одного переднего. При включении обеих же блокировок авто останавливалось только если проскальзывали три колеса одновременно – два задних и одно переднее.

Система quattro 1 поколения применялась достаточно долго – до 1992 года. Помимо Ауди она устанавливалась также на Volkswagen Passat B2.

2-е поколение

Полный привод quattro 2 поколения начал внедряться с 1987 года и получил несколько иную конструкцию, хотя он также являлся симметричным. К его особенностям относится:

• Использование в качестве дифференциала между осями самоблокирующегося узла Torsen;
• Дифференциал задней передачи – блокируемый вручную, но с автоматическим отключением при передвижении на скорости свыше 25 км/ч;
• Дифференциал передка остался свободным.

Особенность работы дифференциала Torsen заключена в том, что при обычных условиях передвижения соотношение распределения вращения составляет 50/50, но при надобности происходит автоматическое изменение значений и на ось, колеса которой лучше сцепляются с дорогой, подается до 75% тягового усилия.

В Torsen имеются и недостатки, причем существенные. При вывешивании одного колеса машина полностью обездвиживается. Происходит это из-за того, что Torsen не может передавать 100% на одну ось, максимальные пропорции для него 25/75. Если же одно колесо утратило момент (не встречает сопротивление), то передача вращения прекращается и на другой оси.

Поэтому автомобиль может остановиться если:

• буксовать начали одновременно по одному колесу на каждой оси, или одно из них вывешено при отключенной блокировке задней оси;
• при задействовании блокировки авто остановится только если буксовать начали оба колеса задней оси и одно – передней, или же при вывешивании переднего колеса или обоих заднего моста.

Решить проблему с обездвиживанием авто в случае вывешивания одного из колес достаточно просто. Необходимо задействовать тормоз, чтобы создать сопротивление вывешенному колесу. Это позволит Torsen заблокироваться и при этом перенести 75% момента на другую ось.

3-е поколение

Система quattro 3 поколения – симметричная, применялась только на одной модели Audi – V8. Причем для моделей с «механикой» и АКПП разработаны были разные по устройству приводы.

В версии с МКПП привод включал два самоблокирующихся дифференциала Torsen – между осями, а также на заднем мосту, передок остался со свободным дифференциалом. То есть, от принудительной блокировки конструкторы полностью отказались.

На пробуксовку такая система оказалась хорошей. Автомобиль останавливается только если проскальзывать начали оба колеса задней оси и одно переднее. А вот проблема с вывешиванием осталась прежней – машина обездвиживалась в случае потери контакта с дорогой любого одного колеса.

На версии с коробкой-автомат в качестве межосевого дифференциала используется планетарная гидромуфта с автоматической блокировкой. Такой узел помог устранить проблему вывешивания. Авто с такой системой quattro останавливается только при вывешивании по одному колесу на обоих осях.

4-е поколение

Полный привод quattro 4 поколения получил несколько иные конструктивные узлы, но все также симметричен. Так, в качестве дифференциала между осями стал использоваться Torsen нового поколения (тип 2). Передний и задний мост получили свободные дифференциалы, оснащенные системой EDL (электронная блокировка дифференциала). Эта система входит в состав ABS и ее задачей является притормаживание колеса, для изменения передаточного соотношения (второе колесо оси начинает получать больший момент). Системы EDL работают раздельно, то есть взаимосвязи блокировок обоих осей между собой нет.

Использование EDL полностью контролируется электроникой. Для сохранения элементов трансмиссии от повреждений, она отключается на скорости выше 40 км/ч. Для спортивных версий предусматривается отключение EDL при достижении 80 км/ч.

Система quattro этого поколения отличается высокой эффективностью. Авто останавливается только в случае пробуксовки всех колес одновременно. Что касается вывешивания, то машина останавливается при потере контакта с дорогой двух любых колес.

5-е поколение

В 2004 году появилось 5-е поколение системы quattro, которое получило асимметричное соотношение передачи вращения (в пропорции 40/60 с возможностью автоматического распределения до 20/80).

В конструкции привода в качестве межосевого дифференциала используется Torsen (тип 3), межколесные остались прежними – свободные с EDL.

Особенность работы привода заключена в том, что для блокировки задействуется и ESP, что позволяется Torsen уже перебрасывать весь момент на одну ось.

С такой компоновкой автомобиль останавливается только при пробуксовке всех колес. Обездвиживание также происходит в случае вывешивание двух колес на разных осях или одного из ведущих мостов.

Разновидностью этого поколения является привод с векторизацией, используется он в спортивных версиях автомобилей. Его особенность сводится к тому, что задний мост благодаря использованию в дифференциале повышающих передач с пакетами муфт может «подруливать». То есть при прохождении поворотов система автоматически перераспределяет момент между колесами, обеспечивая увеличение его на колесе, идущем по внешнему радиусу.

Задний активный дифференциал

6-е поколение

В 2010 году появилась система quattro 6 поколения, как развитие привода с векторизацией в quattro 5, она применяется в новых спортивных версиях авто.

В ней отказались от самоблокирующегося дифференциала Torsen. Его место занял дифференциал собственной разработки с коронными шестернями. Он отличается асимметричным распределением тяги (60/40) и возможностью автоматического перераспределения момента в пропорции до 85/15.

Дифференциал разработки Audi

Достоинствами такого дифференциала являются несколько меньшая масса узла по сравнению с Torsen, возможность блокировки даже в условиях потери момента на одном из колес, а также векторизация с задействованием ESP, причем без осложненной конструкции заднего дифференциала.

Вся система работает полностью в автоматическом режиме и контролируется электроникой. Она обеспечивает отличные показатели при пробуксовке – авто останавливается только при проскальзывании всех колес. Что касается вывешивания, то машина перестает двигаться только при условии, что вывешены одно заднее и одно переднее колесо.

Современные наработки

Привод quattro обеспечивает постоянный привод на все колеса. Но конструкторы не ограничиваются только этим. Есть и системы, которые кардинально отличаются от общего понятия quattro. Такими приводами можно назвать e-tron quattro и quattro ultra.

Автомобили Audi с приводом e-tron quattro отличаются тем, что вращение колес задней оси обеспечивает электромотор. То есть, какая-либо механическая связь между осями отсутствует. Вращение, получаемое от двигателя, подается только на переднюю ось, а зад обладает электроприводом.

E-tron quattro может быть гибридом с тремя или двумя электродвигателями, один из которых находиться спереди совместно с ДВС. Компания Audi «е-тронами» обозначает все электрические версии авто и те гибридные, которые способны передвигаться используя только электрическую тягу. В полностью электрических версиях также используется до трех электромоторов.

Несмотря на то, что все колеса являются ведущими, полноценной системой 4WD ее назвать невозможно. Такая система обладает множеством режимов работы, и только некоторые из них предусматривают подачу вращения одновременно на все колеса.

Система quattro ultra уже и вовсе не относится к постоянному полному приводу. Она позиционируется как «On Demand», то есть, полный привод задействуется только при надобности, причем все работает в автоматическом режиме.

Конструкция такого привода включает свободные межколесные дифференциалы с системой EDL, а в качестве межосевого используются две электромагнитные муфты, что позволяет системе отключать и подключать задний мост.

Система привода quattro ultra

Эта система использует для работы достаточно большое количество электроники. В ее задачу входит постоянный контроль за параметрами движения и практически мгновенное подстраивайте привода под конкретные условия. То есть, при надобности она подключает полный привод, задействует блокировки и т. д.

Система полного привода quattro — устройство, принцип работы

Система полного привода quattro применяется концерном Ауди на своих автомобилях более 25 лет.

Её отличительной особенностью является то, что она постоянно распределяет крутящий момент с учетом необходимости одновременно между четырьмя колесами. Данное свойство позволяет обеспечивать отличные показатели активной безопасности, стойкое сцепление всех колёс с дорогой на всех покрытиях, сохраняя совершенную устойчивость даже в случае бокового ветра.

Система полного привода кватро позволяет совершать моментальный разгон, достигать хорошей управляемости, сохраняя устойчивость при совершении маневра и расхождении со встречным автомобилем на больших скоростях.

Так что же позволяет автомобилям с системой полного привода quattro добиваться таких совершенных характеристик?

Особенность технологии quattro заключается в том, что она применяется на машинах, где двигатель и трансмиссия размещены продольно. Существует шесть поколений полного привода системы Quattro по неофициальной статистике.

Полный привод на автомобилях Audi осуществил внук Фердинанда Порше — инженер Фердинанд Пиех. Первой он внедрил систему полного привода в Audi 80. Для приведение в движение задних колёс применили карданный вал, задний редуктор по конструкции был одинаков с передним, но его развернули на 180 градусов. Подобная конструкция отличалась отсутствием межосевого дифференциала, что приводило к определённым трудностям на резких виражах и при парковке. Данный тестовый автомобиль был окрещён Audi A1(проект 262).

Затем появилось второе поколение, где уже появился межосевой дифференциал. Постепенно вносились новые изменения и совершенствования, развивая систему полного привода кватро, лучшие из которых дошли и до наших дней.

Устройство системы

Сегодня существуют различные модификации систем полного привода Quattro, но несмотря на различия в их конструкциях выделяется общее устройство:

коробка передач, раздаточная коробка, карданная передача привода задней оси, главная передача и задний межколесный дифференциал, вал привода передней оси, главная передача и передний межколесный дифференциал.

Схема системы полного привода quattro:
1 — коробка передач; 2 — раздаточная коробка; 3 — карданная передача; 4 — главная передача и задний межколесный дифференциал; 5 — вал привода передней оси; 6 — главная передача и передний межколесный дифференциал.

В трансмиссию может быть установлена как коробка-автомат, так и механическая коробка передач. Раздаточная коробка соединяется непосредственно с коробкой передач.

По конструкции она обеспечивает включение межосевого дифференциала, который распределяет крутящий момент на заднюю и переднюю ось. Корпус дифференциала механически соединяется с коробкой передач. Крутящий момент на оси может распределяться в зависимости от конструктивной особенности раздаточной коробки через отдельную зубчатую передачу или приводные валы.

Принцип работы quattro

Принцип работы quattro можно рассмотреть на примере quattro VI, используемой на Audi RS5. Дифференциал, который оснащён коронными шестернями, обладает распределением тяги в нормальных условиях 40:60. При автоматической частичной блокировке переброс тяги осуществляется в пределах 70/30 до 15/85(вперёд/назад).

Как только появляется разница между передними и задними колесами в частоте вращения сателлиты проворачиваются и благодаря профилю зубьев ведомые торцевые шестерни раздвигаются, сжимая пакет фрикционов. Он и производит частичную блокировку дифференциала. Наибольший крутящий момент, который может быть подан на заднюю ось, достигает 85%, на переднюю — около 70%. Благодаря тому, что дифференциал с коронными шестернями обладает широким диапазоном перераспределения крутящего момента, он значительно превосходит предыдущих своих оппонентов по обеспечиваемой тяге. Крутящий момент и усилия перераспределяются в соответствии условиям движения и без задержки. Максимальное быстродействие и эффективность обеспечиваются за счёт работы по механическому принципу.

Одним из главных достоинств дифференциала с коронными шестернями являются малая масса и компактность. Узел почти на 2 кг весит меньше, чем дифференциал предыдущего поколения, его вес составляет 4,8 кг. В модели RS 5 инженеры совмещают дифференциал с коронными шестернями с программным обеспечением, которое управляет торможением, получившее название torque vectoring. Новая система позволяет обеспечивать динамичное и точное поведение автомобиля при любом прохождении поворотов.

Видео:

На сегодняшний день авангард полноприводной технологии возглавляют три версии quattro: постоянный полный привод quattro, постоянный полный привод quattro с коронными шестернями и межосевым дифференциалом, а также привод quattro, где используется спортивный дифференциал.

Не так давно стало известно, что скоро нас ждёт совершенно новая трансмиссия полного привода. Фирменная система Quattro изменится кардинально, став электрической. Передние колёса, по-прежнему, будут вращаться традиционным мотором, а задние посредством тяги, получаемой от двух электромоторов. То есть она станет гибридной, и будут соответствовать технологии Plug-in Hybrid Electric Vehicle, что позволит осуществить поездки только от электротяги, а аккумуляторы можно будет подзаряжать от обычной бытовой электросети.

С начала появления технологии Quattro и по сей день, она совершенствуется, благодаря тому, что над ней работают ведущие и лучшие инженера концерна Ауди, применяя в её разработке самые передовые технологии и решения. Совершенству нет предела, поэтому система quattro будет развиваться, двигая прогресс в будущее.

Система quattro ultra сэкономит горючее на новых моделях Audi

По уверению производителя, новая система полного привода позволяет экономить топливо до 0,3 л/100 км по сравнению с предшествующей конструкцией.

Компания Audi раскрыла детали устройства нового поколения системы quattro, получившей приставку ultra к названию. Напомним, на полноприводных моделях с продольным расположением мотора немцы используют конструкцию с центральным самоблокирующимся дифференциалом, а на машинах с поперечной компоновкой силового агрегата — многодисковую электрогидравлическую муфту для подключения задней оси. Система quattro с технологией ultra, предназначенная для «продольных» полноприводников, в чём-то похожа на своих предшественниц, но в то же время отличается от обеих.

В основе системы quattro с технологией ultra лежит многодисковое сцепление в масляной ванне с электрическим актуатором, установленное сразу за коробкой передач (справа). В корпусе заднего дифференциала появилась кулачковая муфта (слева), способная разделять на две части правую полуось. На рисунке эти элементы выделены красным.

Когда в полном приводе нет необходимости, многодисковое сцепление отключает от коробки передач карданный вал. Одновременно соленоид поворачивает рычаг с зубьями, который разъединяет заднюю кулачковую муфту, сжимая мощную пружину. Ведомая шестерня главной передачи останавливается вместе с карданным валом. Вращаются (от дороги) только полуоси и конические шестерни-сателлиты в дифференциале, но без нагрузки. Они создают минимальное сопротивление.

Режим переднего привода. Зелёным выделены валы и шестерни, которые не вращаются.

При необходимости задняя ось подключается за миллисекунды. За этот короткий срок успевает пройти несколько процессов. Сначала замыкается многодисковое сцепление, разгоняя карданный вал. Затем соленоид освобождает блокирующий рычаг, и кулачковая муфта правой задней полуоси быстро смыкается под действием пружины (процесс напоминает спуск курка).