Как работает полный привод Audi quattro

Многие автоконцерны оснащают полным приводом не только внедорожники, но и кроссоверы, хетчбэки, универсалы и седаны.

Первым производителем, который стал массово оснащать полным приводом практически все модели своих автомобилей, стала компания Audi с системой quattro.

В статье расскажу, как работают системы полного привода Audi quattro, какие они бывают, как устроены и что в них может сломаться.

Так называют систему полного привода  , которую разработали инженеры Audi. Это не первая подобная система: и до quattro полноприводными делали внедорожники, гоночные и некоторые серийные легковые автомобили, такие как Jeep Cherokee 1974 года или Subaru Leone 4WD 1972 года. Но именно Audi начала оснащать полным приводом большинство своих моделей.

С 1980 года сменилось несколько поколений системы полного привода quattro, у всех были свои конструктивные особенности. Вот принципиальные элементы полноприводной трансмиссии.

Межосевой дифференциал распределяет крутящий момент между ведущими осями в зависимости от сцепления колес с поверхностью. В системах quattro разных поколений использовали такие виды:

1. Дифференциал свободного типа — планетарный механизм без блокировки. Он распределяет крутящий момент всегда в соотношении 50/50. Если одно из колес потеряет сцепление с дорогой — попадет на лед, в грязь или окажется в воздухе, — оно будет вращаться без сопротивления. Свободный дифференциал не может передать на другие колеса больший момент, чем на буксующее, поэтому колеса с лучшим сцеплением останутся неподвижными.
2. Дифференциал повышенного трения — самоблокирующийся. Он может передавать больший крутящий момент на колеса с лучшим сцеплением. К таким относят самоблокирующийся дифференциал Torsen разных типов — 1, 2 или 3  , а также дифференциал с коронными шестернями и фрикционными дисками, который устанавливают с 2010 года на Audi RS5, RS4 и некоторые версии Audi A4, S4, Q5, A6, A7 и A8.
3. Вязкостная муфта с пакетами дисков в ванне со специальной дилатантной жидкостью  . Пока ведущие и ведомые диски вращаются с одинаковой скоростью, жидкость не перемешивается и остается легко текучей — крутящий момент не передается на вторую ось. Но если одно из колес теряет сцепление с дорогой и буксует, диски начинают вращаться с разной скоростью, перемешивая жидкость, она загустевает и муфта передает момент от ведущих дисков к ведомым. Вязкостную муфту использовали только в одной модели — Audi R8 первого поколения (2006—2015)  .
4. Муфта Haldex — фрикционная муфта с пакетами дисков в масляной ванне. Передает крутящий момент, когда управляемый электроникой гидравлический привод сжимает пакеты дисков. Haldex используют во всех полноприводных автомобилях с поперечным расположением мотора, где из-за компоновки невозможно установить механический дифференциал Torsen. К тому же электроника может управлять муфтой гораздо более гибко, перенаправляя крутящий момент на вторую ось еще до того, как колеса начнут проскальзывать.
5. Кулачковая муфта — в некоторых системах полностью отсоединяет заднюю ось от карданного вала, когда полный привод не нужен.

Межколесный дифференциал есть у всех автомобилей — полноприводных, переднеприводных и заднеприводных. Этот механизм позволяет правому и левому колесу на одной оси вращаться с разными скоростями. У полноприводных автомобилей обе оси ведущие, поэтому межколесных дифференциалов два — задний и передний.

В системах quattro использовали:

1. Дифференциал свободного типа без блокировки, который распределяет крутящий момент между колесами всегда в соотношении 50/50. Он не может передать на второе колесо больший крутящий момент, чем на буксующее.
2. Дифференциал свободного типа с блокировкой — ручной или электронной. Он может распределять момент между колесами одной оси в любых соотношениях.
3. Дифференциал Torsen — самоблокирующийся.
4. Спортивный дифференциал — перераспределяет крутящий момент между колесами с помощью фрикционных муфт.

Блокировки дифференциалов нужны, чтобы перераспределять крутящий момент между осями или колесами. Вот какие виды использовали в системах quattro:

1. Ручная механическая блокировка. Можно встретить на quattro первых поколений — водитель включал ее кнопкой в салоне.
2. Автоматическая блокировка. В зависимости от скоростей вращения осей или колес дифференциал блокируется сам, как Torsen или вязкостная муфта, или по команде электронной системы, как муфта Haldex.
3. Электронная имитация блокировки, или EDL — Electronic Differential Lock. Датчики отслеживают, с какой скоростью вращается каждое колесо, и, если оно начинает буксовать, система управления дает команду его притормозить.

Идея установить полный привод на легковой спортивный автомобиль возникла у инженеров Audi в 1977 году. Устройство привода позаимствовали у внедорожника Volkswagen Iltis, и в том же году появился первый прототип — Allrad A1. Второй прототип, Allrad A2, выпустили в 1978 году.

Проект quattro окончательно одобрили в 1979 году, после того как Международная автомобильная федерация, FIA, изменила регламент проведения ралли — к участию в гонках допустили полноприводные автомобили. После этого появился Ur-quattro  — спортивное двухдверное купе на базе Audi 80. Именно с этой модели началось серийное производство полноприводных легковых автомобилей Audi.

В классической схеме полного привода quattro мотор установлен продольно, вдоль оси кузова, но есть и варианты quattro для машин с поперечным расположением двигателя.

Межосевой дифференциал: свободного типа, с ручной блокировкой
Передний дифференциал: свободного типа
Задний дифференциал: свободного типа, с ручной блокировкой
Крутящий момент на передних/задних колесах: 50/50
Модели: Audi Coupe quattro, Audi 80 на платформе B2 (1983—1986), Audi 100 на платформе C3 (1983—1991)

Весь крутящий момент можно было направить на переднюю или заднюю ось, если заблокировать межосевой или задний дифференциал переключателем на центральной консоли. ABS при этом отключалась. Проходимость была очень хорошей: машина не могла двигаться, только если одно переднее и оба задних колеса полностью теряли сцепление с дорогой.

Межосевой дифференциал: Torsen типа 1
Передний дифференциал: свободного типа
Задний дифференциал: свободного типа, с ручной блокировкой. Блокировка отключала ABS, а на скоростях выше 25 км/ч дифференциал автоматически разблокировался
Крутящий момент на передних/задних колесах: 50/50
Модели: Audi Coupe quattro, Audi 80/90 на платформе B2 (1988—1989), B3 (1989—1992) и B4 (1992—1995), Audi 100/200 quattro на платформе C3 (1988—1991) и С4 (1991—1994), Audi S2 и RS2 на платформе B4

В нормальных условиях крутящий момент распределялся по осям поровну, а когда колеса начинали буксовать, Torsen направлял до 75% момента на ось, у которой сцепление лучше. Но с полностью вывешенным передним колесом машина ехать не могла — чтобы заблокировать межосевой дифференциал, требовалось некоторое сопротивление.

Межосевой дифференциал: в автомобилях с МКПП — Torsen типа 1, с АКПП — планетарный дифференциал с электронно-управляемой многодисковой блокировкой
Передний дифференциал: свободного типа
Задний дифференциал: Torsen типа 1
Крутящий момент на передних/задних колесах: 50/50
Модели: Audi V8 (1988—1994)

Крутящий момент распределялся не просто между осями, но и между задними колесами — до 75% момента на колесо с лучшим сцеплением. У автомобиля с МКПП межосевой Torsen не срабатывал, если одно из передних колес полностью теряло сцепление и вывешивалось — в этом случае машина не могла тронуться с места. У машин с АКПП проходимость была выше: в таких ситуациях электроника блокировала межосевой дифференциал, передавая 100% момента на заднюю ось.

Межосевой дифференциал: Torsen типа 1 (до 1995 года) или типа 2 (с 1995 года)
Передний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Задний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Крутящий момент на передних/задних колесах: 50/50
Модели: Audi A6/S6/RS6 на платформах C4 и C5, Audi A4 (1994—2005), S4 (1997—2005) на платформах B5 и B6, Audi RS4 (1999—2001) на платформе B5, Audi A8/S8

Когда колеса проскальзывали, межосевой дифференциал блокировался и передавал на вторую ось до 80% момента.

Электронная блокировка EDL получала информацию о скорости вращения всех колес от датчиков ABS. Если одно из них теряло сцепление с дорогой, EDL притормаживала его и перераспределяла крутящий момент на колеса с лучшим сцеплением.

С такой имитацией блокировки автомобиль на дороге всегда оставался полноприводным. В условиях бездорожья, если оба колеса одной из осей полностью теряли сцепление с покрытием, полный привод отключался. Машина не могла двигаться, если одно переднее и одно заднее колесо свободно вращались, при этом EDL не могла передать достаточный момент на второе колесо.

Межосевой дифференциал: Torsen типа 3
Передний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Задний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL, на Audi S4 (с 2008 года) — спортивный
Крутящий момент на передних/задних колесах: 40/60
Модели: Audi RS4 (2006—2008) на платформе B7, Audi S4 (2006—2010), Audi A4 (2005—2010) на платформах B7 и B8

В этом поколении изменили распределение крутящего момента, чтобы автомобиль лучше управлялся. На дороге он мог прекратить двигаться, только если все четыре колеса теряли сцепление, а на бездорожье — если вывесить одно переднее и одно заднее колесо.

Начиная с 2008 года на некоторые модели ставили сзади спортивный дифференциал с двумя муфтами и повышающими передачами. Он перераспределял момент между задними колесами при маневрах, но не подтормаживал внутреннее колесо, как это делает электронная система стабилизации ESP, а раскручивал внешнее: так машина точнее вписывалась в поворот на высоких скоростях.

Межосевой дифференциал: повышенного трения, с коронными шестернями и пакетами фрикционных дисков
Передний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Задний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL, на Audi RS5 — спортивный
Крутящий момент на передних/задних колесах: 40/60
Модели: Audi RS5, некоторые версии Audi RS4, A4, А4 Allroad, A6, A7, A8, S4, Q5 (с 2010 года)

В этой модели вместо Torsen типа 3 использовали межосевой дифференциал с коронными шестернями. Когда колеса проскальзывали, он мог направлять до 85% крутящего момента на заднюю ось и до 70% — на переднюю.

В модели RS5 сзади спортивный дифференциал. В поворотах на высоких скоростях он перераспределял момент и раскручивал внешнее колесо. В моделях со свободным дифференциалом система EDL в таких ситуациях притормаживала внутренние колеса.

Межосевой дифференциал: электромеханическая многодисковая муфта — с пакетами дисков в масляной ванне
Передний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Задний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Крутящий момент на передних/задних колесах: 50/50
Модели: Audi A4, A4 Allroad, Audi A5, Audi A6, A6 Allroad, Audi A7, Audi Q5 (с 2016 года)

Когда автомобиль равномерно движется по ровной прямой дороге и необходимости в полном приводе нет, электроника размыкает многодисковую муфту, отсоединяя задние колеса от трансмиссии. У заднего дифференциала стоит еще одна муфта — кулачковая. Она отсоединяет от задних колес карданный вал, чтобы он не вращался вхолостую. В такой ситуации автомобиль становится переднеприводным.

Когда нужен полный привод, многодисковая муфта подключает карданный вал к трансмиссии, а кулачковая — к задним колесам. Электроника отслеживает данные с датчиков вращения колес, акселерометров, оборотов двигателя, рулевого колеса и педалей и включает полный привод еще до того, как колеса начинают проскальзывать. На заднюю ось можно передать до 50% крутящего момента.

Межосевой дифференциал: Torsen типа 3
Передний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Задний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Крутящий момент на передних/задних колесах: 42/58
Модели: Audi Q7

В Audi Q7 в качестве межосевого дифференциала устанавливали Torsen типа 3 производства компании BorgWarner, интегрированный в раздаточную коробку. В обычных условиях крутящий момент распределялся не в классическом соотношении 40/60, а 42/58. Если колеса проскальзывали, дифференциал мог направить до 60% крутящего момента на передние колеса или до 77% — на задние.

Межосевой дифференциал: муфта Haldex с гидравлическим приводом
Передний дифференциал: свободного типа, с электронной имитацией блокировки EDL
Задний дифференциал: свободного типа
Крутящий момент на передних/задних колесах: 95/5
Модели: Audi S1 (2014—2018), Audi S3 (1999), Audi A3 (с 1998 года), Audi TT (1998—2023), Audi Q2 (с 2016 года), Audi Q3 (с 2011 года)

На автомобилях с поперечным расположением двигателя невозможно использовать классическую схему quattro с межосевым дифференциалом Torsen: для него слишком мало места. Поэтому с 1998 года в машинах Audi с такой компоновкой ставили муфту Haldex.

В нормальных условиях автомобиль переднеприводный — весь или почти весь крутящий момент приходится на переднюю ось. Если передние колеса буксуют, электроника дает команду гидравлическому приводу и тот замыкает муфту, направляя до 100% момента на заднюю ось.

В машинах, выпущенных до 2004 года, муфта срабатывала, когда колеса уже проскальзывали примерно на четверть оборота. В более новых автомобилях используют «преднатяг»: муфта постоянно направляет 5—10% момента на задние колеса и может почти мгновенно или даже заранее увеличить это значение до 50—100% по команде электроники. В отличие от чисто механического дифференциала Torsen, муфта Haldex передает момент на задние колеса, даже если передние полностью теряют сцепление с дорогой и свободно вращаются в воздухе.

Электроника принудительно размыкает муфту Haldex и отключает заднюю ось, когда срабатывает система стабилизации ESP, а также когда водитель тормозит, чтобы система ABS работала правильно, или использует стояночный тормоз — на автомобиле с таким полным приводом можно выполнить разворот с ручником.

Межосевой дифференциал: нет
Передний дифференциал: свободного типа
Задний дифференциал: у quattro e-tron — свободного типа, у quattro e-tron S его нет
Крутящий момент на передних/задних колесах: 0/100
Модели: Audi Q8 e-tron (2019—2024), Audi Q6 e-tron (с 2023 года), Audi Q4 e-tron (с 2021 года), Audi e-tron S (c 2022 года)

В нормальных условиях автомобиль заднеприводный. Когда это необходимо, подключается передний электромотор. У моделей с приводом quattro e-tron S на задней оси нет механического дифференциала: у каждого колеса свой индивидуальный электромотор.

Межосевой дифференциал: вязкостная муфта
Передний дифференциал: свободного типа
Задний дифференциал: повышенного трения
Крутящий момент на передних/задних колесах: 15/85
Модели: Audi R8 первого поколения (2006—2015)

Привод quattro с вискомуфтой в качестве межосевого дифференциала ставили только в одну модель марки — Audi R8 первого поколения. Это среднемоторный автомобиль: двигатель стоит продольно перед задней осью, а привод на передние колеса реализовали с помощью карданного вала. С 2015 года вискомуфту не используют: ее заменили на Haldex.

Система quattro — постоянный полный привод, она может перераспределять крутящий момент между всеми колесами. В современных системах используют дифференциал Torsen, с коронными шестернями, электромеханической муфтой или Haldex.

Классическая система quattro c дифференциалом повышенного трения Torsen в обычном режиме распределяет момент между задней и передней осями в соотношении 60/40  . Это не делает заднюю ось ведущей, но помогает эффективнее стартовать.

Когда одно из колес начинает буксовать, межосевой дифференциал блокируется и перераспределяет крутящий момент на колеса с лучшим сцеплением: до 70% момента на переднюю ось и до 80% — на заднюю.

Система quattro ultra с электромеханической и кулачковой муфтами. В зависимости от дорожных условий и стиля вождения электромеханическая муфта может распределять крутящий момент в любом соотношении. Если полный привод не нужен, она полностью размыкается и автомобиль становится переднеприводным. В этот момент кулачковая муфта у заднего дифференциала полностью отсоединяет кардан от задней оси, чтобы не вращать его вхолостую.

Когда дорожные условия меняются, электронный блок управления смыкает муфту полного привода, а кулачковая подключает заднюю ось — автомобиль становится полноприводным.

Система quattro с муфтой Haldex. В нормальных условиях муфта, которая находится у заднего дифференциала, разомкнута. При этом 90—95% крутящего момента передается на переднюю ось. Если электронная система управления видит, что нужно подключить вторую ось, она с помощью гидравлического привода сводит пакеты дисков и тем самым замыкает муфту Haldex. Таким способом можно перенаправить на заднюю ось до 100% крутящего момента.

Начиная с третьего поколения муфте Haldex даже не нужно ждать, пока колеса начнут проскальзывать. Электроника блокирует ее превентивно — например, если резко нажать на педаль газа.

Машины с полным приводом quattro выпускают более 40 лет, и за это время система зарекомендовала себя как надежная. Главное правило — чтобы избежать основных проблем, нужно вовремя менять масло в муфтах и дифференциалах.

Но иногда механизмы quattro все же ломаются. Серьезный ремонт полного привода не только дорого стоит, но и может затянуться на несколько месяцев. Поэтому очень важно заметить проблему до того, как она станет критической.

У автомобилей с дифференциалом Torsen. Низкий гул от трансмиссии или вибрация при вывернутых колесах при начале движения — признак того, что необходимо заменить масло в дифференциале. Если этого не сделать, шестерни быстро придут в негодность и дифференциал вскоре нужно будет заменить целиком.

У автомобилей с приводом quattro ultra. Если машина дергается при старте, как будто задние колеса буксуют на песке, нужно заменить масло в муфте полного привода.

У автомобилей с муфтой Haldex. Если машина дергается при старте или слышен гул — нужно заменить масло в муфте. Если полный привод не подключается или подключается через раз — скорее всего, надо менять насос муфты. У электромотора насоса часто изнашиваются щетки. Муфта также может выйти из строя, если засорится масляный фильтр.

Audi quattro более 40 лет остается одной из самых известных систем полного привода. Автомобили с quattro много раз занимали первые места в различных гонках. Вот самые известные достижения:

• в 1981 и 1982 годах Мишель Мутон на Audi quattro стала первой и единственной женщиной, которая выиграла несколько этапов чемпионата мира по ралли;
• автомобиль Audi Sport quattro два раза подряд был первым на этапах чемпионата мира по ралли в 1983 и 1984 годах;
• в 1985, 1986 и 1987 годах автомобиль Audi Sport quattro S1 был первым в гонке Pikes Peak;
• в 1996 году автомобиль Audi A4 quattro Supertouring участвовал в семи национальных чемпионатах — в Германии, Великобритании, Италии, Испании, Бельгии, Южной Африке и Австралии — и стал первым в каждом из них.

1. Система quattro — фирменный постоянный полный привод Audi.
2. За более чем 40 лет полный привод quattro сменил несколько поколений. В современных системах используют дифференциалы Torsen, дифференциалы с коронными шестернями, электромеханические муфты или муфты Haldex с гидравлическим приводом.
3. Механизмы quattro чувствительны к качеству масла. Чтобы не было серьезных проблем, в муфтах его нужно своевременно менять.
4. Полный привод quattro не для серьезного бездорожья.