虽然如今的新车性能年年攀升,但我们对节能减排的要求也是不断加码,传统的机械结构被重新分析、定义,结果就是电气化成为时代主流。这与新能源驱动结构无关,所谓电气化,是将现代的电控、通信等设备融入到机械控制中,组合出更精准、易控、节能且性能强大的系统。

  例子是数不胜数的,从最早的电喷替代化油器到如今的电动助力转向、电子水泵等等,纯机械结构越来越不受待见,究其原因还是不够灵活、聪明,难以像电控一样做到多级甚至无级变化,以适应不同工况。

壁虎也是虎 虎年开端聊聊quattro与奥迪

  类似情况也发生在了四驱系统上,纯机械四驱的市场占有率几乎所剩无几了,即便是在奥迪车型上,这个依靠机械四驱在80年代风靡赛车场的品牌。他们曾将赛用技术推广至民用,把自家车型的性能提升了到了一个新的高度。今天,我们就来聊聊quattro。

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  1980年,为了更快,奥迪给一台轿车装上了一套四驱系统,现在看来并无特别,但在当年却像是异想天开一样!于是,Quattro轿车诞生了,随之而来的,是在其基础上开发的Sport Quattro S1赛车,在WRC无限改装组,这款车型一举夺得五次冠军,直到FIA取消该组别赛事。可以说,quattro全时四驱技术成就了奥迪,也是奥迪将quattro全时四驱技术发扬光大。

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  这里还有个隐藏知识点,小写的单词quattro在奥迪的含义是1983年成立的高性能部门quattro GmbH,而大写的单词Quattro则是车型名称。不过,时间顺序是先有的Quattro轿车,再有的quattro高性能部门。

  如今回头看,Quattro轿车与国人对奥迪品牌最初的印象是十分相符的,早在1986年,一汽和上海大众就各自组装了100辆奥迪100,到1988年,CKD组装方式项目获批,此后奥迪100在中国的国产化率不断攀升,到1995年时已经达到惊人的82%,为国产汽车工业基础做了不少贡献。

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  而国产版奥迪100的造型与Quattro轿车方头方脑的样子十分接近,简单、平直的线条作为主基调,与中网无缝衔接的方形头灯也颇有视觉联系。奥迪Quattro以奥迪80系Coupe车型为基础打造,整车尺寸为4404×1723×1344毫米,轴距则从奥迪80的2540毫米缩短到2524毫米。

  托森引入

  在四驱系统的结构方面,为了适应轿车的尺寸与布局,奥迪做了很多开创性的技术开发,比如直接消灭了越野车上笨重的分动箱和向前轴输送动力的传动轴,采用“轴中轴”的方式将前后动力传输通道集成在了一起,利用中央差速器来平衡前后转速差。并且还配备了中央差速锁和后差速锁,在复杂路况下的抓地能力得到大幅提升。

  这就是奥迪体系内的第一代quattro,虽然需要手动锁止的差速锁操作不够灵活,但是给却给奥迪指清了努力的方向,运动型车+四驱可以轻松打造出驰骋赛场的明星。

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  到了第二代quattro,革命性的改变来了,托森A型中央差速器被装配到奥迪四驱系统内,这也是大家津津乐道的“纯机械四驱”的开端,依靠轴向力自锁功能,这套四驱系统可实现自主动力分配,响应性和可靠性都有先天优势。自此,托森几乎与quattro画上了等号。

  但由于无法匹配自动变速箱的问题,第三代quattro加入了电控多片离合器,但并未得到旗下车型的广泛应用。因为随之而来的,是托森B型中央差速器的加入。同样是自锁功能的应用,只不过这一次不需要多片离合器的帮助就可以匹配到自动变速箱上。

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  更加强大之处在于,这一次奥迪加入了“轮边制动系统”,当单侧车轮出现打滑时,液压控制单元可以对其主动施加制动力(与现在的电子限滑一样),机械四轮传动+“电控限滑”让这套四驱系统的公路能力再一次得到大幅提升,随后便在品牌内推广开来,从中型到大型轿车均开始装备。

  托森+电子控制

  进入21世纪,国人对车的兴趣陡然提升,全球汽车市场也在发生极速转向,SUV车型被当做新的追捧对象,无论是普通品牌还是合资品牌,都开始着手开发自家的全新SUV车型,并逐渐建立起一条新的系列线。而对于奥迪品牌来说,Q7(配置|询价)无疑是21世纪初最重要的一款车型。

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  2003年发布的Pikes Peake quattro Concept就是第一代Q7的原型概念车,命名的主题也是紧贴四驱系统而来的。这一次,奥迪重新选用了托森A型中央差速器,不同的是,当年的车内电气管理能力已经得到了大幅提升,复杂的计算和精巧的判断完全可以交给电脑了,所以这一次的主攻方向是电子稳定系统与四驱系统之间的配合。

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  通常情况下,中央差速器会以40:60的比例将动力传递至前、后轴。当遇到特殊路况时,前轮可以根据需要分配到15%~65%的动力,后轮则可以分配到85%~35%的动力。而电子系统则负责轮间扭矩分配,当一侧车轮打滑,制动力会随之而来。

  冠状齿轮

  至此,托森与quattro的捆绑就基本走向尾声了,在新一代的quattro全时四驱系统上,奥迪摒弃了一直沿用至今、口碑极佳、为其立下过汗马功劳的托森中央差速器,取而代之的是一具重量更轻、扭矩分配范围更广的冠状齿轮中央差速器。

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  最早出现在RS5上,后来,又相继搭载于A7(配置|询价)、A6(配置|询价)及全新Q7上。冠状齿轮差速器主要由两组多片式离合器,两个冠状齿轮和四个行星齿轮组成。一侧与行星齿轮相齿合,另一侧与多片式离合器内片刚性连接,而多片式离合器外片与差速器壳体刚性连接。

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  两个冠状齿轮分别与前后轴连接,动力输入轴将动力输入至差速器壳体内的四个行星齿轮轴,四个行星齿轮轴带动四个行星齿轮进行公转,四个行星齿轮通过齿合的方式带动两个冠状齿轮转动,进而将动力输送至前后轴。

  冠状齿轮的旋转同时会带动多片式离合器内片转动,内片通过摩擦带动外片转动,外片则带动整个差速器转动。

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  前后轴自然状态下扭矩分配比为40:60。当两个冠状齿轮出现转速差时,四个行星齿轮就会进行自转,带动两个冠状齿轮转动,由于冠状齿轮的特殊几何结构,行星齿轮会迫使冠状齿轮产生轴向力,这个轴向力便会使冠状齿轮产生轴向位移压紧多片式离合器,使多片式离合器产生接合力矩,改变前后轴的扭矩分配。

  冠状齿轮差速器的最大特点就是在差速的同时可以实时分配扭矩,并且完全依靠机械结构自主完成扭矩的分配(前轴15%-70%,后轴30%-85%),反应迅速,灵敏度高,可靠性强,并且重量轻。

  纯电四驱

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  冠状齿轮之后,奥迪又引入了quattro ultra适时四驱技术,高效节能成了主旋律。不过,更大的革新还在后面,纯电驱动方式彻底消灭了贯穿底盘的那根传动轴,在奥迪e-tron上,两台电机就可以完成四驱系统的硬件布局。

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  不同的是,性能版的e-tron S还增加了后轴一个马达,形成前1后2的结构。一般情况下,e-tron用后轮驱动,激烈驾驶或者遇上路面附着力不足才让前电机工作,但是S版为后双电机,不需要添加结构便能单独控制左右车轮的动力输出,其作用相当于差速锁。在过弯时,单侧车轮可以额外提供21N·m,无论在脱困还是赛道上,电子四驱都有作用。

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  当然,省去机械部件实现相同的功能是其中的优点,事实上,电子四驱比传统机械更有优势。以奥迪提供的数据作为参考,传统的四驱系统,经过传感器计算再到驱动离合器工作需要0.12秒,已经很快了,但电动四驱只需要四分之一时间,0.03秒便能投入工作。

  总结:无论将以上历史分为三段还是四段,其中都极具时代意义,也反应这过去几十年中全球车市的巨大变迁,消费者口味的跟风转移,奥迪能在此背景下取得今天的成绩,绝不只是四驱系统的“个人”功劳,但当大家把quattro当做奥迪的代名词时,又足以证明其四驱系统深入人心的程度,即便在传动轴已经消失的纯电车型上,奥迪也还是会在尾巴上贴个“quattro”。

(责编:曹筱坤)

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