quattro () — название, используемое компанией AUDI AG для обозначения технологий, либо систем постоянного полного привода (4WD), применяемых в конструкции тех или иных автомобилей Audi.Сайт Audi.com, глоссарий. Статья quattro
Слово «quattro» является зарегистрированным товарным знаком компании AUDI AG (дочернее предприятие немецкого автомобильного концерна Volkswagen Group).
Система quattro была впервые применена в 1980 году в конструкции автомобиля Audi Quattro с постоянным полным приводом (сегодня этот автомобиль известен также как Ur-Quattro; «Ur-» — ). В дальнейшем термин quattro применялся ко всем полноприводным моделям Audi. По терминологическим причинам, связанным с существованием товарного знака, название системы полного привода quattro пишется со строчной буквы, чтобы принести дань уважения первой модели.
Остальные компании в составе Volkswagen Group применяют для обозначения полноприводных автомобилей другие товарные знаки (для автомобилей марки Volkswagen изначально применялось обозначение syncro, недавно уступившее место товарному знаку 4motion; в компании Skoda полноприводные автомобили обозначают, добавляя к названию модели «4×4»; в SEAT ограничиваются цифрой «4»). Ни один из вышеописанных товарных знаков и терминов не определяет тип системы полного привода (см. описание ниже).
Продольные системы Компания Volkswagen Group разрабатывает системы полного привода (4WD) почти со времени своего основания в период Второй мировой войны. Volkswagen Kubelwagen, Volkswagen Schwimmwagen и Volkswagen Kommandeurwagen были транспортными средствами военного назначения, поэтому в них все четыре колеса были ведущими. Volkswagen Kommandeurwagen представлял собой полноприводный вариант Volkswagen Beetle. Накопленный опыт разработки военных транспортных средств и систем полного привода был успешно применен компанией при создании Volkswagen Iltis для вооруженных сил ФРГ в 1970-х годах. В модели Iltis применялась ранняя форма полного привода, впоследствии ставшая известной под названием «quattro»Сайт Audi of America для представителей СМИ: 25 лет Audi quattro , 22 февраля 2005 г..
Эта первая система quattro, позднее перекочевавшая на гражданские автомобили. Двигатель и коробка передач имели продольное расположение. Крутящий момент посредством коробки передач передается на механический центральный дифференциалСайт Audi.com, глоссарий. Статья Центральный дифференциал , разделяющий (распределяющий) крутящий момент между передним и задним ведущими мостами. Система подразумевала постоянную работу полного привода.
После 1987 года в Audi заменили центральный дифференциал с ручной блокировкой на центральный дифференциал Torsen Type 1 («T1») (). Это позволяло автоматически направлять крутящий момент на тот или иной мост в зависимости от режима движения, а также силы сцепления колес с поверхностью. В подавляющем большинстве версий системы при «нормальных» условиях (одинаковая сила сцепления колес переднего и заднего мостов с поверхностью) крутящий момент распределяется между передним и задним мостами в «стандартном» соотношении 30:70. В сложных условиях (то есть при различной силе сцепления колес переднего и заднего мостов с поверхностью) на передний либо задний мост может передаваться до 67-80 % крутящего момента двигателя (в зависимости от варианта коробки передач и модели дифференциала Torsen). Полностью автоматический характер механики центрального дифференциала Torsen позволяет предотвратить пробуксовку колес, что обеспечивается за счет мгновенного (и неощутимого для тех, кто находится в салоне) отвода крутящего момента на мост, колеса которого имеют лучшее сцепление с поверхностью. Такой метод функционирования можно охарактеризовать как упреждающий. Кроме того, в отличие от дифференциалов с электронным управлением, дифференциал Torsen не нуждается в электронных данных от таких источников, как датчики скорости вращения колес. Как следствие, такой дифференциал устойчив к отказам датчиков скорости вращения колес, в отличие, например, от устройств компании Haldex Traction. Вязкостные муфты и центральные дифференциалы с электронным управлением, применяемые в других системах полного привода, напротив, являются реактивными, поскольку осуществляют перенаправление крутящего момента уже после начала пробуксовки. Преимущество системы заметно при интенсивном ускорении, в том числе при прохождении поворотов. Перераспределение крутящего момента между мостами осуществляется максимально плавно, за счет чего обеспечивается стабильность динамических характеристик автомобиля и существенно снижается вероятность потери управления.
Система quattro на основе дифференциала Torsen также обеспечивает преимущество обратной функции распределения крутящего момента между колесами, а именно при торможении двигателем. Если для снижения скорости автомобиля используется торможение двигателем, в системе на основе дифференциала Torsen результирующие нагрузки «обратного» крутящего момента на переднем и заднем мостах распределяются равномерно, что происходит абсолютно аналогично распределению «прямого» крутящего момента двигателя — полностью механически, автономно. Это позволяет распространить тормозящее действие двигателя на все четыре колеса и шины. Автомобиль, оснащенный системой quattro на основе дифференциала Torsen, отличается повышенной курсовой устойчивостью при прохождении скоростных поворотов с замедлением — выход автомобиля из-под контроля вследствие потери сцепления колес переднего либо заднего мостов с поверхностью менее вероятен.
Однако система quattro в такой конфигурации обладает рядом ограничений. При продольном расположении двигателя и коробки передач передний мост размещается позади двигателя, что в некоторых моделях Audi привело к значительному смещению массы автомобиля вперед, однако система все же позволяет получить более выгодное распределение массы, нежели варианты с поперечным расположением двигателя, применяемые в конструкции автомобилей Mitsubishi и аналогичных моделей. Рассматриваемая система позволяет достичь распределения массы в соотношении 55:45 (передняя часть: задняя часть). Дифференциал Torsen сходен с дифференциалом повышенного трения в том смысле, что вместо активного распределения крутящего момента (именно такое распределение производят муфты с компьютерным управлением) от стороны с меньшим сцеплением с поверхностью на сторону с большим сцеплением с поверхностью он лишь поддерживает определённую разность крутящих моментов (отношение крутящих моментов или TBR (Torque Bias Ratio)). Таким образом, максимальная величина крутящего момента, которую дифференциал Torsen может передать на мост с большим сцеплением с поверхностью, по определению ограничена величиной крутящего момента, доступного на мосту с меньшим сцеплением с поверхностью. Следовательно, если один из мостов не имеет сцепления с поверхностью, то на другой мост, вне зависимости от величины TBR, не будет передаваться сколько-нибудь значимый крутящий момент. Для системы с центральным дифференциалом крайняя ситуация полной потери сцепления одним из колес означает крайне малую величину крутящего момента, передаваемого на три остальные колеса. В качестве контрмеры инженеры Audi применили в конструкции первых автомобилей с дифференциалом Torsen функцию ручной блокировки заднего дифференциала, которая впоследствии была заменена электронной системой блокировки дифференциала (Electronic Differential Lock, EDL), активирующей тормоза отдельных колес (руководствуясь данными датчиков ABS) для противодействия пробуксовке. Система EDL была реализована как для переднего, так и для заднего (открытого) дифференциалов и предназначена для работы на скоростях до 80 км/ч. Такое решение обеспечивает увеличение крутящего момента отдельного колеса с низким сцеплением с поверхностью, тем самым позволяя передать больший крутящий момент посредством дифференциала Torsen на остальные колеса, имеющие более надежное сцепление с поверхностью. Статичное отношение крутящих моментов стандартного дифференциала Torsen (Type 1 или T1) составляет 50:50 (входной крутящий момент распределяется равномерно между обоими выходными валами). При этом T1 способен обеспечивать отношение крутящих моментов (Torque Bias Ratio, TBR) в диапазоне от 2,7:1 до 4:1. Иными словами, такой дифференциал позволяет передавать на выходной вал с наилучшим сцеплением крутящий момент, в 3-4 раза превышающий крутящий момент, доступный на валу с наименьшим сцеплением. То есть такой дифференциал обеспечивает разделение крутящего момента в соотношении 25 % к 75 %. Однако в большинстве случаев дифференциал Torsen T1 по определению заблокирован (выходные валы заблокированы друг с другом). Лишь при достижении значения TBR (то есть разность моментов на выходных валах превышает значение TBR) выходные валы поворачиваются относительно друг друга и дифференциал разблокируется. Вследствие этого имеет место относительно свободное перераспределение крутящего момента между обоими выходными валами (центрального) дифференциала в пределах величины TBR. Таким образом, дифференциал Torsen T1 при его центральном расположении фактически не обеспечивает статического распределения крутящего момента в соотношении 50:50. В действительности распределение крутящего момента будет соответствовать распределению (как статическому, так и динамическому) массы автомобиля и зависеть от сцепления с поверхностью, доступного на каждом из выходных валов (передний: задний). В стандартном автомобиле это обстоятельство оказывает положительный эффект с точки зрения курсовой устойчивости, ускорения и сцепления с поверхностью, однако может иметь и нежелательные последствия применительно к управляемости (недостаточная поворачиваемость). В большинстве случаев достаточно отношения крутящих моментов (TBR) 2,7:1, обеспечиваемого стандартным дифференциалом системы quattro Torsen T1. Однако имеются дифференциалы Torsen T1 с более высокими отношениями крутящих моментов (4:1), позволяющие дополнительно ограничить недостаточную поворачиваемость за счет большей величины разделения крутящего момента. Однако лучшим решением является распределение крутящего момента непосредственно между обоими выходными валами (передним и задним). По этой причине в системах quattro последних поколений инженеры Audi применяют дифференциалы Torsen Type 3 (T3).
Компактный дифференциал Torsen T3 предназначен для центральной установки. В его конструкции сочетаются планетарная передача и дифференциал Torsen. В отличие от дифференциала Torsen T2, где разделение крутящего момента имеет номинальное значение 50:50, в дифференциале Torsen T3 разделение крутящего момента за счет применения планетарной передачи фактически имеет асимметричное значение 40:60 (передний мост: задний мост) (то есть при наличии на обоих мостах одинакового сцепления дифференциал направляет 40 % крутящего момента на передний мост, 60 % — на задний). Как в случае дифференциала Torsen T1, крутящий момент динамически перераспределяется в зависимости от качества сцепления колес с поверхностью, но с определённым фактическим (не номинальным) статическим отношением. Дифференциал T3 позволяет получить управляемость и динамические характеристики, аналогичные автомобилям с задним приводом. Такой асимметричный дифференциал Torsen был впервые применен в конструкции высоко успешной модели 2006 года Audi RS 4 (платформа B7). В дальнейшем этот дифференциал устанавливался на модель 2006 года с механической коробкой передач и модель 2007 года с обоими типами коробок передач S4 на платформе B7, а также на модели S5 и Q7. Такой дифференциал применялся в автомобилях с продольным расположением двигателя, оснащенных полным приводом quattro (A4, A6, A8, Q7). На некоторых моделях этот дифференциал уступил место центральному дифференциалу на основе плоских зубчатых колес.