Как работает система кватро на ауди

Каким бывает Quattro: конструктивные решения

Существует три типа конструктивного решения технологии Quattro в новых моделях Audi. Самым распространенным является самоблокирующийся центральный дифференциал, который встречается в таких автомобилях, как Q7, A4 и A6. Система приводит в движение колеса 60:40 в пользу задних колес, придавая моделям quattro еще более спортивный вид.

Тип 1A. Гидравлическая многодисковая муфта — силовой агрегат размещён поперечно

. Многодисковая муфта электронного управления установлена на конце карданного вала и питается маслом от электронасоса. Когда давление масла сжимает пластины вместе, они плавно передают больший крутящий момент на переднюю ось в процентном соотношении 95:5.

Тип 1Б. Гидравлическая многодисковая муфта — силовой агрегат размещён продольно

Технология quattro для моделей с поперечно расположенными двигателями заключается в работе многодисковой фрикционной муфте при сильном акцентировании заднего привода. Исходное распределение крутящего момента выполняется между передней и задней осью в процентном соотношении 5:95. Это отличное решение для продольного двигателя и трансмиссии, идущей по прямой к задней части.

Тип 2. Самоблокирующийся межосевой дифференциал/Quattro — двигатель
размещён продольно

В машинах с продольно монтированным передним двигателем является самоблокирующийся межосевой дифференциал. В нормальном режиме движения самоблокирующийся межосевой дифференциал распределяет мощность асимметрично: 60 процентов поступает на заднюю ось и 40 процентов на переднюю ось.

Тип 3. Электромеханическая многодисковая муфта/Quattro Ultra — мотор размещён продольно

Механический дифференциал в 2016 с выходом универсала Audi A4 Allroad был сменён на многодисковую муфту электронного управления на 4 и 6-цилиндровых моторах и S tronic коробкой передач. Крутящий момент распределяется между передней и задней осью ассиметрично в процентном соотношении 95:5.

Преимущества и недостатки системы «quattro»

Если не рассматривать первое и второе поколения, которые сегодня уже редко встречаются, конструктивные недоработки устранены с помощью электроники. Садись и едь: хоть по грязи, хоть по грунту, хоть по снегу. Только не штурмуй слишком большие преграды, ты всё-таки не на джипе.

Ощущения от того, как работает привод quattro, можно описать одним словом – восторг. Ощущение идеально управляемой машины, уверенность на любой дороге, надежность сделали его легендой среди полноприводных автомобилей. Если добавить мощную внешность, можно легко понять, почему у Audi столько восторженных поклонников.

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

История создания

До создания полного привода у производителей легковых автомобилей дошли руки только в начале 70-х годов прошлого столетия. Тем не менее ничего путного мировым разработчикам не удалось создать до 1977 года, когда Фердинанд Пиех, занимавший в то время пост главы совета директоров компании Audi, не сформировал блестящую команду экспертов, поставив перед ними задачу органичного внедрения полного привода на легковые авто. Главными персонами в команде стали Йорг Бенсингер и Вальтер Трезер, сконструировавшие тестовый прототип А 1. Это было доработанное спортивное купе Audi 80 с установленной на него ходовой частью от модели внедорожники Iltis, выпущенной несколькими годами ранее.

В качестве заднего привода использовалась передняя ось с наклоненным под определенным углом корпусом дифференциала. Она была идентична механизму, использованному на модели Iltis, но разработчики развернули ее назад, чтобы улучшить управляемость машины на неровных поверхностях. В итоге система была успешно опробована как на ровной трассе, так и в полевых условиях, зарекомендовав себя только с лучшей стороны. Однако судьбу серийной установки первого образца полного привода Quattro должно было решить руководство концерна Volkswagen, в состав которого входила компания Audi.

После технических испытаний на заснеженной трассе перед главой совета директоров концерна было принято решение о доработке системы. Дело в том, что на крутых поворотах устойчивость машины оставляла желать лучшего, а вероятность опрокидывания возрастала в несколько раз. Чтобы исправить проблему, за коробкой вмонтировали межосевой дифференциал, который приводился в движение специальным полым валом. С одной стороны, к нему подводился привод передней оси, с другой — стыковался карданный вал, передающий крутящий момент на заднюю ось авто. Эта версия полного привода Quattro была опробована на мокрой трассе, после чего получила добро на серийную установку. Первыми обладателями такой системы стали купе и седаны Audi 80 — легендарной машины, встретить которую можно и сегодня на отечественных дорогах.

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.

Виды полного привода

Постоянный полный привод

Постоянный полный привод 4х4 – вид привода, при котором крутящий момент распределяется от двигателя одновременно на все колеса. Такой привод может использоваться на разных классах автомобилей с продольной или поперечной схемой расположения двигателя. Для оптимального распределения крутящего момента современные системы  полного привода снабжены самоблокирующимися дифференциалами с возможностью распределения мощности по осям в разных соотношениях.

Элементы постоянного полного привода системы Quattro

Электроника координирует работу системы, получая сигналы от датчиков скорости вращения колес, и моментально изменяет соотношение мощности в зависимости от дорожных условий и характера движения. Данный тип полного привода является наиболее прогрессивной системой, обеспечивающей лучшую активную безопасность и динамику вождения.

Недостатки: повышенный расход топлива и постоянная нагрузка на элементы трансмиссии.

Фирменный постоянный полный привод на все колеса используют в своих автомобилях такие производители, как Audi (Quattro), BMW (xDrive), Mercedes (4Matic) и другие.

Принудительно подключаемый

Для автомобилей повышенной проходимости оптимальный способ реализации полного привода – принудительно подключаемый. Он устроен по стандартной схеме, отсутствует лишь центральный дифференциал. Ведущая ось – задняя, подключаемая – передняя. Крутящий момент на переднюю ось передается посредством раздаточной коробки, которая управляется вручную.

Схема и элементы подключаемого полного привода

Водитель самостоятельно включает привод всех колес посредством рычагов или кнопок управления перед преодолением сложного участка или, например, бездорожья. Включение раздаточной коробки обеспечивает жесткую связь между осями и распределение крутящего момента в равном соотношении. На приборной панели загорается индикатор полного привода. Часто в конструкции дополнительно предусмотрена возможность жесткой , а также использование повышенной и пониженной передач.

При включенном полном приводе элементы трансмиссии испытывают сильные нагрузки, управляемость автомобиля значительно ухудшается. В нормальных условиях движения раздаточная коробка отключается, и индикатор полного привода гаснет, движение продолжается с задней ведущей осью. Трансмиссия освобождается, что обеспечивает продление ее ресурса и снижение расхода топлива. Принудительно подключаемый полный привод применяется, в основном, на внедорожниках. Например, на Toyota Land Cruiser и Land Rover Defender.

Автоматически подключаемый

Схема автоматически подключаемого полного привода

Схема автоматически подключаемого полного привода разработана с учетом возможности моментального подключения второй оси к ведущей. Основной привод – задний или передний. При фиксации разности вращения колес фрикционная муфта межосевого дифференциала замыкается по команде электроники, и мощность начинает передаваться на все колеса. Ряд моделей предусматривает отключаемый режим 4х4, и автомобиль становится моноприводным. Автоматически подключаемая система полного привода 4Motion применяется на моделях автоконцерна Volkswagen.

Развитие системы

I поколение

Система quattro первого поколения оснащалась межколесными и межосевыми дифференциалами свободного типа с возможностью принудительной жесткой блокировки механическим приводом. В 1981 году систему модифицировали, блокировки стали  включаться с помощью пневматики.

Раллийная версия Audi Quattro 1980 года выпуска

Модели: Quattro, 80, Quattro Cupe, 100.

II поколение

В 1987 году место свободного межосевого занял самоблокирующийся дифференциал повышенного трения Torsen Тype 1. Модель отличалась поперечным расположением шестерен сателлитов относительно приводного вала. Передача крутящего момента варьировалась в соотношении 50/50 при нормальных условиях, а при пробуксовке на ось с лучшим сцеплением передавалось до 80% мощности. Задний дифференциал оснастили функцией автоматической разблокировки при скорости выше 25 км/ч.

Модели: 100, Quattro, 80/90 quattro NG, S2, RS2 Avant, S4, A6, S6.

III поколение

В 1988 году была внедрена электронная система . Крутящий момент перераспределялся по осям с учетом силы их сцепления с дорогой. Контроль осуществляла система EDS, которая притормаживала буксующие колеса. Электроника автоматически подключала блокировку многодисковой муфты межосевого и свободного переднего дифференциалов. переместился на заднюю ось.

Модель: Audi V8.

IV поколение

1995 год – установлена система электронной блокировки переднего и заднего дифференциалов свободного типа. – Torsen Type 1 или Type 2. Стандартный режим распределения момента – 50/50, с возможностью передачи до 75% мощности на одну ось.

Модели: A4, S4, RS4, A6, S6, RS6, allroad, A8, S8.

V поколение

В 2006 году стал применяться несимметричный центральный дифференциал Torsen Type3. Отличительная особенность от предыдущих генераций – сателлиты расположены параллельно ведущему валу. Межколесные дифференциалы – свободные, с электронной блокировкой. Распределение момента в нормальных условиях происходит в пропорции 40/60. При пробуксовке мощность возрастает до 70% на переднюю и до 80% на заднюю ось. С использованием системы ESP появилась возможность передавать на одну ось до 100% крутящего момента.

Модели: S4, RS4, Q7.

VI поколение

В 2010 году существенное изменение претерпели элементы конструкции полного привода новой модели Audi RS5. Был установлен межосевой дифференциал собственной разработки на основе технологии взаимодействия плоских зубчатых колес. По сравнению с Torsen, это более эффективное решение для стабильного распределения крутящего момента при различных условиях движения.

Центральный дифференциал Quattro на основе плоских зубчатых колес

В обычном режиме соотношение мощности составляет 40:60 для передней и задней оси. При необходимости дифференциал передает до 75% мощности на переднюю ось и до 85% – на заднюю ось. Обладает меньшим весом, облегчает интеграцию в работу управляющей электроники. В результате применения нового дифференциала динамические характеристики автомобиля гибко изменяются в зависимости от любых условий: силы сцепления шин с дорогой, характера движения и манеры езды.

Преимущества и недостатки

Конечно же, транспортные средства, где есть система Quattro, имеют как положительные, так и негативные характеристики. Изначально поговорим о плюсах полного привода, в перечень которых неизменно входят:

• Устойчивость на любом типе дорожного покрытия;
• Повышенная эффективность торможения мотором;
• Замечательные показатели проходимости;
• Моментальный отклик на поворот руля.

Дополнительным преимуществом машин Audi с обозначением Quattro стало стремительное начало движения с прокручиванием всех четырех колес одновременно, что позволяет даже на скользкой дороге набрать оптимальную скорость за считаные секунды. Продолжительные пробуксовки при этом практически полностью исключены и возникают только в том случае, когда шины транспортного средства находятся в плачевном состоянии.

К сожалению, система Quattro обладает рядом незначительных недостатков. В их перечень включены такие факторы, как:

• Повышенный расход топлива;
• Повышенные требования к бережности эксплуатации авто;
• Дорогостоящий ремонт механизма в случае его выхода из строя.

Еще одним минусом машины с полным приводом считается высокая вероятность потери курсовой устойчивости в экстремальных ситуациях. При плохом сцеплении с дорожным покрытием неопытные водители слишком часто совершают одну распространенную ошибку: входят в резкий поворот на высокой скорости. Система Quattro просто не успевает своевременно распределить крутящий момент, вследствие чего транспортное средство уходит в занос. Поэтому в дождливую или снежную погоду специалисты рекомендуют не давить изо всех сил на педаль газа, в противном случае можно попасть в серьезное ДТП.

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.

Дифференциал Torsen

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.

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.

Так как блокировки включались вручную, то если их забыли выключить сразу после прохождения трудных участков дороги – это могло привести к поломке трансмиссии.

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.

История

Первопроходцами в отрасли была немецкая компания Volkswagen. Именно они создали прототип внедорожника Iltis. В ходе испытаний машина показала предсказуемость управления на скользкой дороге и бездорожье.

Полный привод Quattro

• I поколение характеризовалось межосевыми дифференциалами свободного типа с принудительной механической блокировкой. В 1981 году после модернизации механика уступила место пневматике.
• Изменения во втором поколении коснулись дифференциала. Свободная межосевая конструкция сменилась самоблокирующейся моделью повышенного трения от Torsen. Её особенность выражалась передачей половины мощности крутящего момента на колесо с лучшим сцеплением, а при пробуксовке на ось приходилось уже до 80% крутящего момента. Задний дифференциал разблокировался при переходе скорости за отметку 25 километров в час. Впервые появилось в 1987 году на новом поколении автомобилей Audi 80 и Coupe
• III поколение переместило самоблокирующийся вал с передней на заднюю ось, а управление всей системой и подача момента кручения на буксующие колеса взяла на себя электроника. В зависимости от условий примитивный по нынешним меркам бортовой компьютер регулировал работу многодисковой муфты, межосевого и переднего свободного дифференциалов. Первопроходцем и единственной моделью с использованием этого поколения стала V

Ауди Quattro

• IV поколение появилось в 1995 году. Одновременно появляется улучшенный вал Torsen Type Степень передачи мощности на одну ось здесь немного ниже. Система электронной блокировки отвечает исключительно за свободные дифференциалы.
• На пятом поколении уже засветился несимметричный привод Torsen Type Сателлиты теперь располагаются параллельно ведущему валу. Подобно предыдущему поколению процент на нормальных условиях составляет 40/60. Но система управления ESP способна передавать полностью крутящий момент на слабую ось, избегая пробуксовки.
• Крайнее шестое поколение Quattro стало самым радикальным. Немцы отказались от сотрудничества с Torsen, заменив его собственным валом без потери характеристик при различных условиях. По сравнению с предыдущими поколениями приводы компактнее, весят меньше и проще вовлекают электронику в работу.

В 2016 году на конвейер вышла новая версия фирменной системы полного привода Quattro Ultra. Некоторые автосайты относят ее к седьмому поколению. Но реально ультра – кардинально другая схема. Главное отличие – вторая муфта. Если в традиционной системе муфта многодисковая и ответственна за все дифференциалы, то здесь одна расположена на выходном валу и постоянно принимает масляную ванну. В зависимости от мощности работает от 5 до 7 фрикционных дисков, которые подвергаются давлению со стороны электроактуатора по решению блока электроники.

Audi Quattro 2010

Вторая муфта кулачкового типа расположена на заднем дифференциале. За ее работу отвечает электромоторчик. В активном режиме он размыкает муфту и отключает правую полуось. Если же питание отключить, то ее зажмут пружины с преднатягом.

Принцип работы системы Quattro

Во избежание любого рода технических неудобств при управлении автомобилем, важно знать, как работает полный привод Кватро на Ауди

По причине того, что сегодня система относится к наиболее популярным, но не до конца изученным автомобилистами, рекомендуется учесть определенные моменты и обратить внимание не некоторых нюансы

Кватро может работать одновременно с автоматической и механической коробкой передач, так как при проектировании и производстве высококвалифицированные специалисты концерна постарались подобрать технические детали, чтобы предоставить соответствующие эксплуатационные характеристики. Большинство автомобилей Ауди оснащено автоматической коробкой переключения передач, поэтому Кватро устанавливается по умолчанию.

Принцип работы системы Кватро заключается в следующем. Вал оси переднего привода передает крутящий момент от раздаточного блока на основную передачу и дифференциал колесной системы передней оси. Сам вал для максимальной защиты от износа помещен в специальный хомут, поэтому обеспечивается его нормальное функционирование без технических неточностей и повреждений. К тому же, производитель Ауди стал внимательнее относиться к работе приводной системы, поэтому предпоследние модели имеют в едином техническом узле дифференциал передней оси, вал приводной системы, раздатчик крутящего момента, главную передачу и КПП. Обеспечивается наиболее точная работа всей системы и автомобиля в целом.