奥迪quattro
提到全时四驱,相信很多人脑海里都会闪现一个词,那就是奥迪的quattro!奥迪是最早将四轮驱动装置运用在拉力赛中并取得巨大成功的车厂。那么究竟什么是quattro?
『托森差速器结构图』
提到了quattro,很多人又会紧接着联想到另外一个词那就是Torsen差速器,在这里我们翻译成托森差速器。托森差速器是一个扭矩感应式限滑差速器,在quattro系统中,它作为中央差速器安装在变速箱的输出端,动力从变速箱出来后会先经过托森差速器,之后再分配到前后桥。多数带有quattro标志的奥迪车都装备了托森差速器,对于这些车来说,托森差速器是实现全时四轮驱动的核心部件。———————————————————————————————————————————————
关于托森差速器的作用原理,我再次引用百度百科里的解释:
Torsen这个名字的由来取Torque-sensing Traction——感觉扭矩牵引,Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统,从Torsen差速器的结构视图中可以看到双蜗轮、蜗杆结构,正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能,这一特性限制了滑动。在在弯道正常行驶时,前、后差速器的作用是传统差速器,蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同,如车向左转时,右侧车轮比差速器快,而左侧速度低,左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止,因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。而当一侧车轮打滑时,蜗轮蜗杆组件发挥作用,通过托森差速器或液压式多盘离合器,极为迅速地自动调整动力分配。
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从这段文字中我们可以发现,托森差速器是一套纯机械式的装置,其中没有任何电子设备介入,驾驶员也不能手动设定。这就意味着该装置有很高的可靠性和灵敏度,因此这套系统可以被装在拉力赛车等高性能车上,在复杂路况下提供无与伦比的抓地力。在奥迪产品序列里,装备quattro系统的车往往就意味着高性能!
不过由于在国内的普及度不高,人们对这套系统缺乏了解,而许多零零散散的介绍又不是很详细,渐渐的使人们对quattro产生了很多误解,误解主要集中在以下三点:quattro全时四轮驱动系统是一套纯机械的四驱系统;该系统可以保证即使三个车轮全部失去抓地也会将100%的动力传递到没有失去抓地的车轮上;Torsen差速器是quattro系统的核心,而像奥迪TT和A3这种发动机横置的、没有装备托森差速器的车虽然名字里有quattro但实际上不是真正的quattro!
要解答前两个问题,我们还是要从quattro的结构说起。目前我们通常意义上讲的奥迪quattro四驱系统所使用的中央差速器是一个托森差速器,然而我们总是在感叹托森差速器带给车辆的高性能,却忽略了这是一个系统,仅靠这一个差速器是不可能实现完美操控的。之前已经说过,要实现全时四轮驱动必须有三个差速器,作为中央差速器的托森差速器可以分配通往前后轴的扭矩,可是扭矩到了前后轴之后还要通过差速器分配到左右车轮。
『奥迪A4L 3.2 quattro』
『奥迪A8四驱系统结构图』
由于前后轴的两个差速器都是普通差速器,因而想把动力100%传递到某个不打滑的车轮几乎是不可能的。首先托森差速器本身能达到的扭矩分配比例就有限,目前市面上的多数奥迪四驱车的托森差速器的扭矩分配比例只能达到2:1,也就是说顶多有三分之二的扭矩能被分配到一端。不过在中央差速器和电子差速锁的相互配合下使得奥迪车即使仅有一个车轮有抓地力时也能够行进,只是此时动力相对较弱罢了。
要实现全时四驱,需要Torsen差速器和EDL、ABS、ESP等电子系统相互配合才能完成,所以说Torsen差速器是纯机械的,但奥迪quattro四驱系统不是纯机械的。
『奥迪TT』
这是在很多车迷中流传的一种说法:像奥迪TT和A3这种发动机横置的、没有装备托森差速器的车虽然名字里有quattro但实际上不是真正的quattro。会产生这样的想法很正常,quattro和Torsen这两个词通常是捆绑在一起出现的,而在奥迪TT和A3上这两个词没有一起出现,难免会让很多人产生怀疑。『1980年日内瓦车展亮相的Quattro』
『奥迪Quattro赛车』
因此我们可以这样理解:quattro是奥迪四轮驱动系统的总称,所有奥迪生产的装备四轮驱动系统的车都可以加上“quattro”后缀。这就好像大众辉腾的四驱系统实际上完全移植了奥迪quattro,但在大众品牌下依然要叫“4MOTION”。如果从机械原理角度讲,奥迪TT和A3上的四驱系统确实没有装备托森差速器,而是采用大众4MOTION的结构。因此说奥迪TT和A3不是quattro这种说法不正确,但从结构原理上讲也有一定道理。
进化史
故事发生在芬兰位于北极圈内的一片森林中,时逢2月天寒地冻。奥迪预备测试部主管驾驶着75马力的大众Iltis越野车跟随在一支以奥迪100为基础研发的拥有200马力前驱车队伍的后面。由于悬殊的动力差距,在直道行驶时他总被队伍落在后面,而到了弯道则情况相反。他发现了这一点,思考后断定原因在于大众Iltis越野车采用了四驱系统,并与底盘研发部门主管达成共识:将大众Iltis越野车的四驱系统移植到奥迪轿车上。这一年是1977年。
当然,奥迪四驱轿车的传动系统还有一个棘手的技术问题需要解决:采用传统的前后轴固定连接结构让汽车在转弯时后轮出现滑动。标准的解决方案是采用笨重且昂贵的独立动力分配器,而奥迪变速器系统设计师弗兰茨•滕格勒则找到了更理想的解决方案:采用空心轴将动力传输至中央差速器,通过万向轴将动力传至后轮,而空心轴再负责将动力引向前轮,这就是第一代quattro。
『壁虎象征了quattro强大的抓地力』
quattro一词在意大利语中就是“四”的意思,而对于奥迪来说quattro还有其他含义。1980年奥迪公司研发了quattro四轮驱动系统,并把它装备在一辆基于奥迪80底盘的双门轿车上,这辆轿车的名字也叫Quattro(关于车型首字母大小写的问题,奥迪官方资料中并未有明确说明,且大小写同时存在,为了使网友在阅读中便于区分,下文中提到车型时统一为Quattro)。另外奥迪后来成立了一家名叫quattro的子公司,专门实验和研发高性能车型。到1983年,奥迪的赛车部门quattro有限公司成立。公司的名字是为了向当时在奥迪Quattro车型基础上打造的拉力赛车表示致敬,并特意将首写字母改为小写“q”。这个公司起初主要负责高性能私人定制与配件的研发,现在的主要业务是为奥迪打造高性能的车型和配件,以及为客户定制车型,目前奥迪quattro所生产的产品主要包括了奥迪S line套件、奥迪S系列和奥迪RS系列,当然奥迪最高性能的R8也是由奥迪quattro公司完成。
● 推广之路——赛场上的“常胜将军”
进行一场革命往往是很困难的,历史的经验告诉我们:人们用了半个世纪的时间才真正接受了柴油发动机。然而,对于实现将四轮驱动技术应用于轿车的愿望,奥迪并不愿等上50年。奥迪的研发主管费迪南德•皮耶希选择了另一种方式来实现目标:让配备quattro四轮驱动技术的奥迪赛车参加世界上最具挑战的汽车赛事,通过比赛中各种极端的路况向人们证明奥迪四驱技术。
奥迪四驱赛车Quattro之所以能通过国际汽联的审核有一个重要原因,那就是福特、蓝旗亚、雷诺等奥迪的竞争对手并未对此提出异议,他们自认为自己拥有成熟的后驱技术高高在上,并没有把德国人折腾出来的“四驱怪物”放在眼里。
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● 历经七代进化
◆ 第一代quattro:空心传动轴
为了使奥迪quattro应对更为苛刻的路况,奥迪工程师在第一代quattro技术中使用了前、中、后三个开放式差速器,其中中央差速器和后轴差速器均带手动锁止功能。驾驶者可以根据不同路况需求,通过中控台的锁止开关控制差速器的工作状态。
◆ 第二代quattro:托森A型中央差速器
◆ 第三代quattro:首次应用于自动变速箱车型
◆ 第四代quattro:托森B型中央差速器,首次加入“EDL电子差速锁”功能
◆ 第五代quattro:优化后的托森A型中央差速器
◆ 第六代quattro:托森C型中央差速器,奥迪Q系列诞生
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◆ 第七代quattro:冠状齿轮中央差速器
正常状态下,通过前后冠状齿轮与差速器行星齿轮不同的作用半径实现前后桥40:60的扭矩分配,前后冠状齿轮与行星齿轮相对静止,当前桥或后桥车轮附着力降低(打滑)时,冠状齿轮与行星齿轮发生相对旋转,挤压打滑一侧冠状齿轮压紧摩擦片,使因打滑流失的动力部分通过差速器壳体传递至未打滑的驱动桥,而前后摩擦片组的数量也决定了扭矩分配的范围:根据车辆前后桥附着力情况,前轮的动力在15%-70%之前自动分配,后轮的动力则在30%到85%之间自动分配。
● 横置quattro四驱系统
除了经典的纵置发动机并采用托森差速器外,奥迪旗下TT以及奥迪Q3都是使用了横置发动机平台的车型,采用了Haldex的四驱系统,负责分配前后桥动力的是电-液控制的多片离合器,这种结构和大众横置平台的4MOTION其实在本质上相同,但是由于属于奥迪品牌下,因此同样叫做quattro。
● 电动quattro,未来的四驱系统?
在过好眼下每一天的同时,有越来越多的车企开始着手部署未来。它们都希望可以彻底摆脱对传统燃料的依赖。那么在电动车和混合动力车型上该怎样实现四驱呢?
全文总结:
奥迪很好的利用了赛场:一方面检验并展示的系统的可靠性;另一方面利用优秀的成绩描绘着quattro系统卓越的性能。
随后,quattro顺利下放至民用车领域,工程师们不断的钻研使quattro历经七代步断进步,坚持着这条机械之路。如今,在这个奉行节能主义的时代,quattro并没有固步自封,它们在电动车领域同样走出了一条路。
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