Audi slaví kulaté jubileum úspěšného pohonu všech kol quattro, který vstoupil na automobilovou scénu před 40 lety. Koncept čtyř poháněných kol se od svého debutu v prvním modelu quattro na Ženevském autosalonu v roce 1980 stal jedním z nejdůležitějších pilířů značky. Společnost Audi dodnes vyrobila téměř 10,5 milionu automobilů s pohonem quattro. Nyní následuje další kapitola úspěšného příběhu v podobně prototypů Audi e-tron S a e-tron S Sportback, které používají elektrické variabilní rozdělování točivého momentu.
Úspěšná bilance
Když říkáme quattro, myslíme tím Audi, a když říkáme Audi, myslíme tím velmi často quattro. Značka se čtyřmi kruhy se 40 let od debutu prvního modelu quattro ohlíží na pozoruhodnou bilanci. Společnost Audi vyrobila na celém světě do konce roku 2019 téměř 10,5 milionu automobilů s pohonem všech kol, jen v uplynulém roce jich bylo 804 224. V roce 2019 bylo téměř 45 procent všech vyrobených vozů Audi vybaveno pohonem všech kol quattro. První místa v žebříčku výroby vozů Audi s pohonem všech kol obsadily montážní závody Čchang-čchun (Čína) a San José Chiapa (Mexiko). V Německu vzniklo v roce 2019 celkem 258 765 nových automobilů Audi s technikou quattro.
Pohon quattro je již 40 let jedním z nejpevnějších technických pilířů značky se čtyřmi kruhy. S výjimkou kompaktního modelu A1 je zastoupen ve všech modelových řadách. Všechny velké typy – A8**, Q7**, Q8**,
e-tron** a e-tron Sportback** – a R8, jakož i veškeré modely S a RS přenášejí hnací sílu motoru na vozovku prostřednictvím čtyř kol.
Mechanické systémy quattro
Audi nabízí ve své produktové řadě řadu zcela odlišných automobilových konceptů – a tomu odpovídá i patřičně široká nabídka systémů quattro. Všechny varianty systému quattro však mají jednu společnou vlastnost, a tou je spolupráce se systémem selektivního rozdělování točivého momentu mezi jednotlivá kola. Jedná se o softwarovou funkci elektronicky řízeného stabilizačního systému ESC. Při dynamickém průjezdu zatáčkou jsou odlehčená vnitřní kola mírně přibrzďována dřív, než dojde k jejich prokluzu. Brzdné impulzy přispívají k neutrální charakteristice jízdních vlastností a mimořádné úrovni jízdní dynamiky a stability.
Dva systémy: Pohon quattro pro motory uložené podélně
Modely Audi s motorem uloženým vpředu podélně a samočinnou převodovkou tiptronic používají klasický pohon quattro se samosvorným mezinápravovým diferenciálem, jehož funkce je výhradně mechanická, bez jakékoli prodlevy. Tento mezinápravový diferenciál je koncipován jako planetová převodovka. Kolo s vnitřním ozubením obklopuje centrální kolo a mezi nimi se otáčejí válcovitá planetová kola, která jsou spojena s otáčející se skříní. V běžném provozu je kolem s vnitřním ozubením, které má větší průměr, a k němu připojeným výstupním hřídelem přenášeno na zadní nápravu 60 procent točivého momentu. Zbývajících 40 procent přiděluje menší centrální kolo přední nápravě. Toto asymetrické rozdělování točivého momentu s důrazem na zadní nápravu podporuje jízdní dynamiku se sportovní ovladatelností. Jakmile ztratí kola jedné nápravy trakci, začne šnekové ozubení kol a šikmé ozubení v diferenciálu vytvářet axiální síly. Prostřednictvím třecích kotoučů tím vznikne svorný účinek, který přenese většinu točivého momentu na kola s lepší trakcí. V případě potřeby se přenáší až 70 procent hnací síly na přední nápravu, nebo maximálně 85 procent na zadní nápravu.
Pohon všech kol quattro s technologií ultra je koncipován pro modely Audi, jejichž vpředu podélně uložený motor spolupracuje s mechanickou převodovkou nebo s dvouspojkovou převodovkou S tronic. Při poklidné jízdě jsou z důvodu hospodárnosti poháněna pouze přední kola. Pohon všech kol je ihned k dispozici, jakmile je zapotřebí. Zpravidla bývá aktivován dokonce předvídavě. Řídicí jednotka při rychlém průjezdu zatáčkou rozpoznává s předstihem cca půl sekundy, že vnitřní přední kolo dosáhne limitu adheze. Co se týče trakce a jízdní dynamiky, nevnímá řidič žádné rozdíly v porovnání s výše uvedeným trvalým pohonem všech kol.
V porovnání s konkurencí se může pohon všech kol quattro s technologií ultra pochlubit významnou výhodou v oblasti hospodárnosti díky konceptu se dvěma spojkami v poháněcím ústrojí. Pokud systém přejde na pohon předních kol, odpojí přední spojka – lamelová spojka na výstupu z převodovky – spojovací hřídel. Současně se v rozvodovce zadní nápravy rozepne druhá spojka. Tím se zastaví rotující komponenty, které způsobují největší ztráty, například talířové ozubené kolo v olejové lázni.
Rozdělování točivého momentu mezi zadní kola: Sportovní diferenciál
Pro mimořádně výkonné a sportovní modely Audi s převodovkou tiptronic je k dispozici sportovní diferenciál, který ideálním rozdělováním točivého momentu mezi levé a pravé zadní kolo ještě více zvyšuje úroveň jízdní dynamiky, trakce a stability pro každou jízdní situaci. Při změně směru jízdy nebo zrychlování vtlačí sportovní diferenciál vůz doslova do zatáčky – bez jakéhokoli náznaku nedotáčivosti. Systém současně vozidlo stabilizuje, protože v případě potřeby přenese hnací sílu na vnitřní kolo.
Sportovní diferenciál má kromě součástí konvenčního diferenciálu také převod na obou stranách a hydraulickou lamelovou spojku, která je zásobována olejovým čerpadlem. Při rychlém průjezdu zatáčkou se uzavře spojka pro vnější kolo, které má vyšší adhezi. Toto kolo je přitom převodem plynule uvedeno do vyšších otáček. K tomu potřebná dodatečná hnací síla je odebírána protilehlému kolu prostřednictvím diferenciálu. Téměř veškerý točivý moment je tak přenášen na vnější kolo.
Hydraulicky ovládaná vícelamelová spojka: Pohon quattro pro motory uložené napříč a Audi R8
Kompaktní modely s motorem uloženým vpředu napříč používají poháněcí ústrojí quattro, jehož srdcem je elektronicky řízená a hydraulicky ovládaná vícelamelová mezinápravová spojka. Pro výhodnější rozložení hmotnosti je mezinápravová spojka uložena na konci spojovacího hřídele před rozvodovkou zadní nápravy. V nitru spojky je sada kovových třecích kotoučů, umístěných po dvojicích za sebou. Vždy jedna lamela je pevně spojena s košem spojky, který se otáčí se spojovacím hřídelem, zatímco druhá lamela je spojena s krátkým hřídelem k rozvodovce zadní nápravy.
Řídicí jednotka pohonu všech kol na základě mnoha dat nepřetržitě vypočítává nejlepší poměr rozdělování točivého momentu mezi přední a zadní nápravu. Při změně požadavků vytvoří elektricky poháněné axiální pístové čerpadlo během několika milisekund hydraulický tlak až 40 barů. Tím se stlačí třecí lamely a hnací síla je plynule přenášena z přední nápravy na zadní.
U mimořádně sportovních modelů s motorem uloženým vpředu napříč je řízení mezinápravové spojky obzvlášť dynamické. Hnací síla je tak častěji a ve větší míře přenášena na zadní nápravu. Ve sportovním režimu nebo s vypnutým systémem ESC na vozovce s nízkou adhezí umožňuje řídicí jednotka jízdu kontrolovaným smykem. Naproti tomu při klidné jízdě se může mezinápravová spojka u některých modelů zcela rozepnout, čímž se zvýší hospodárnost provozu.
Pro druhou generaci supersportovního vozu R8 (od roku 2015) přizpůsobila značka Audi elektrohydraulickou vícelamelovou spojku speciálnímu uspořádání pohonu. Motor V10 je uložen uprostřed před zadní nápravou a za ním je umístěna kompaktní sedmistupňová převodovka S tronic včetně samosvorného diferenciálu pro pohon zadních kol. Jeden z výstupních hřídelů je spojen se spojovacím hřídelem vedoucím k rozvodovce přední nápravy. Do ní je integrována kapalinou chlazená vícelamelová mezinápravová spojka, která přiděluje v každé jízdní situaci předním kolům potřebný točivý moment. Systém přitom nepracuje s žádným pevným základním poměrem rozdělování točivého momentu. V extrémním případě může až 100 procent hnací síly směřovat na přední nebo zadní nápravu.
quattro 2.0: Elektrické rozdělování točivého momentu
Značka se čtyřmi kruhy vstoupila s modely Audi e-tron a e-tron Sportback do světa trvale udržitelné mobility budoucnosti – a do budoucnosti pohonu všech kol quattro. Oba elektromotory, po jednom na přední a zadní nápravě, umožňují elektrický pohon všech kol, který zaručuje optimální trakci a sportovní ovladatelnost. Audi
e-tron** používá elektrický pohon všech kol s výhodami běžného sportovního diferenciálu.
Audi e-tron** a Audi e-tron Sportback**: Elektrický pohon všech kol
Elektrický pohon všech kol nepřetržitě a zcela variabilně reguluje ideální rozdělování točivého momentu mezi obě nápravy, čímž kombinuje hospodárnost pohonu jedné nápravy s jízdní dynamikou a trakcí pohonu všech kol. Při klidné jízdě využívají modely Audi e-tron** a e-tron Sportback** k pohonu výhradně zadní elektromotor. Vyžaduje-li řidič vyšší výkon, který přesahuje možnosti zadního elektromotoru, aktivují řídicí jednotky také elektromotor na přední nápravě. V mnoha situacích dochází k tomuto připojení předvídavě, tedy dříve, než dojde k prokluzu kol na kluzkém povrchu nebo v rychle projížděné zatáčce, resp. k nedotáčivému či přetáčivému chování vozu.
Mezi rozpoznáním jízdní situace a vytvořením točivého momentu elektromotorem uběhne pouhých 30 milisekund. Ve spolupráci se systémem selektivního rozdělování točivého momentu mezi jednotlivá kola nabízí elektrický pohon všech kol vynikající trakci, suverénní stabilitu a mimořádné potěšení z jízdy za všech povětrnostních podmínek. Řidič si může sám ve velkém rozsahu nastavit charakter jízdních vlastností prostřednictvím regulačních systémů podvozku, od nekompromisní stability až po sportovní chování.
U obou prototypů Audi e-tron S a e-tron S Sportback představuje Audi nejnovější evoluční stupeň elektrického pohonu všech kol. Obě velmi dynamická elektricky poháněná SUV jsou vybavena třemi elektromotory, jejichž prostřednictvím lze realizovat výhody běžného sportovního diferenciálu na zadní nápravě. Každý zadní elektromotor přenáší hnací sílu prostřednictvím převodovky přímo na zadní kolo. Stejně jako mezi nápravami, neexistuje ani mezi zadními koly žádné mechanické propojení. Změny točivého momentu na zadních kolech probíhají nezávisle na sobě a jsou otázkou několika milisekund. Tímto způsobem lze přenášet prostřednictvím jednoho kola i extrémně vysoký točivý moment.
Pokud automobil vjíždí do zatáčky, přidělí elektromotor vnějšímu zadnímu kolu větší točivý moment, zatímco vnitřní kolo je v potřebné míře přibrzděno. Rozdíl může dosáhnout až 220 N.m, na kolech to vzhledem k převodu znamená cca 2100 N.m. Časová prodleva je přitom jen čtvrtinová v porovnání s mechanickými systémy, přičemž elektrické rozdělování pracuje s vyššími točivými momenty.
Elektronické řídicí jednotky elektrického pohonu všech kol a funkce běžného sportovního diferenciálu jsou vzájemně úzce propojeny, což umožňuje dosahovat vysokých rychlostí a preciznosti regulačních zásahů. Na realizaci uvedených funkcí se podílejí elektronicky řízený stabilizační systém ESC (Electronic Stability Control), řídicí jednotka pohonu ASG (Antriebssteuergerät), elektronická podvozková platforma EFP (Elektronische Fahrwerkplattform) a řídicí jednotky výkonové elektroniky.
Vždy před konkurencí: Technické milníky
Kořeny systému quattro sahají až do zimy 1976/77, během níž podnikal tým inženýrů Audi zkušební jízdy v zasněženém Švédsku. Za účelem porovnání se testů účastnil také vojenský terénní automobil Iltis s pohonem všech kol a vysokou světlou výškou, který si s těmito podmínkami poradil mnohem lépe než mnohem výkonnější prototypy s pohonem předních kol. Během této akce uzrálo přesvědčení, že Audi by mohlo smysluplně využít pohon všech kol také u výkonných osobních vozů. Jeho konstrukce by však měla být zcela nová, lehká, kompaktní a hospodárná, bez těžké rozdělovací převodovky a druhého spojovacího hřídele.
Geniálním řešením, které umožnilo splnit všechny výše uvedené požadavky, byl dutý hřídel – dutý sekundární hřídel, o délce 263 milimetrů, v převodovce, který přenášel hnací sílu dvěma směry. Zadním koncem byla poháněna skříň mezinápravového diferenciálu s kuželovým soukolím a manuálně ovládanou uzávěrkou. V normálním případě bylo 50 procent točivého momentu přenášeno spojovacím hřídelem na zadní nápravu, která disponovala druhým diferenciálem s uzávěrkou. Druhou polovinu hnací síly přenášel výstupní hnací hřídel, který se otáčel v sekundárním hřídeli, do rozvodovky přední nápravy. Pohon quattro byl na světě.
Od roku 1980: Systémy quattro pro podélně uložené motory
Nová technika pohonu všech kol debutovala na Ženevském autosalonu 1980 v modelu Audi quattro, kupé s hranatým stylem, jehož přeplňovaný pětiválec poskytoval nejvyšší výkon 147 kW (200 k). Zpočátku byla plánována jen malá série, model quattro však zůstal s četnými vylepšeními v nabídce až do roku 1991. V roce 1984 představila značka Audi model Sport quattro se zkráceným rozvorem, který byl tehdy s nejvyšším výkonem 225 kW (306 k) exkluzivním supersportovním vozem.
V roce 1986 zavedla značka se čtyřmi kruhy druhou generaci systému quattro v modelu Audi 80, jehož srdcem byl mezinápravový diferenciál Torsen (torque sensing) s šnekovým soukolím. Pokud jedna náprava ztratila trakci, vzniklo v šikmo ozubených soukolích diferenciálu tření, takže bylo možné přenést až 75 procent hnací síly na druhou nápravu.
Další velký krok pro modely s motorem uloženým vpředu napříč následoval v roce 2005 v modelu Audi RS 4. Nové planetové soukolí umožňovalo ještě vyšší svornost a rozdělovalo hnací sílu při normální jízdě v poměru 40:60. Tento třetí evoluční stupeň mezinápravového diferenciálu je od té doby průběžně zdokonalován a je dodnes v nabídce.
Od roku 1999: Nově vyvinuté systémy na všech technických platformách
Audi již 40 let neustále rozšiřuje svou nabídku modelů s pohonem všech kol quattro. Již na začátku 80. let bylo přijato rozhodnutí o plošné nabídce pohonu quattro. Nové modely pomáhaly upevňovat postavení značky v prémiovém segmentu. V roce 1995 se začalo prodávat první TDI s trvalým pohonem všech kol, o čtyři roky později vstoupila tato technika do kompaktní třídy. Modely A3 a nově představený sportovní vůz TT dostaly elektronicky řízenou a hydraulicky ovládanou mezinápravovou vícelamelovou spojku.
V roce 2007 vstoupila na trh první generace supersportovního vozu Audi R8. Její speciálně vyvinutý pohon quattro zahrnoval vzadu uloženou převodovku, z níž vycházel spojovací hřídel k neřízené viskózní spojce na přední nápravě. Ta v závislosti na jízdní situaci přenášela na přední kola 15 až 30 procent hnací síly. V roce 2008 následoval sportovní diferenciál pro výkonné modely řad A a Q, přičemž debut oslavil v modelu Audi S4. A v roce 2016 rozšířila technické portfolio nejnovější inovace v podobě systému quattro s velmi hospodárnou technologií ultra, která zažila premiéru v tehdy novém modelu Audi A4.
quattro v motoristickém sportu
V roce 1978 vstoupil tovární tým Audi do soutěžního sportu, zpočátku s pohonem předních kol. Necelý rok po debutu prvního modelu quattro v Ženevě slavila značka velké úspěchy v mistrovství světa. Finský jezdec Hannu Mikkola zvítězil v prvních šesti rychlostních zkouškách Rallye Monte Carlo 1981 na sněhu. Navzdory téměř šestiminutovému náskoku v čele se nakonec o vítězství v soutěži připravil drobnou nehodou. První triumf však slavil hned v dalším podniku, ve Švédsku.
1982 - 1987: Vítězné tažení na šotolině
Pohon quattro v následujícím roce mistrovství světa dominoval. Audi stanovilo se sedmi vítězstvími nová měřítka a suverénně zvítězilo v hodnocení značek. O rok později si Mikkola zajistil titul mezi jezdci. Také sezona 1984 začala razantně – nově angažovaný dvounásobný mistr světa Walter Röhrl zvítězil v Rallye Monte Carlo před svými týmovými kolegy Stigem Blomqvistem (Švédsko) a Mikkolou. Na konci sezony se v Ingolstadtu znovu radovali z mistrovského titulu v kategorii konstruktérů a díky Blomqvistovi poprvé také z titulu mistra světa mezi jezdci.
Společnost Audi chtěla lépe využít velkou volnost pravidel v tehdejší skupině B a pro sezonu 1984 vyvinula zkrácený model Sport quattro, který sliboval ještě agilnější ovladatelnost. Po něm následoval v roce 1985 model Sport quattro S1 s nejvyšším výkonem 350 kW (476 k), který se díky svým velmi rozměrným spoilerům stal okamžitě legendou. S1 o hmotnosti 1090 kilogramů dokázal se střední variantou převodů zrychlit z 0 na 100 km/h za 3,1 sekundy. Walter Röhrl měl v posledním podniku sezony, Rallye Velká Británie, k dispozici dvouspojkovou převodovku s pneumatickým řazením, jež byla předchůdcem současných převodovek S tronic.
Značka Audi se z mistrovství světa v rallye stáhla poté, co v roce 1986 skončily divoké roky skupiny B. Ale na závěr si schovala ještě jeden skvělý triumf. Röhrl zvítězil v červenci 1987 v závodě do vrchu na Pikes Peak v Coloradu (USA) s rozsáhle upraveným vozem Sport quattro S1 vybaveným velkými spoilery. Röhrl překonal 19,99 kilometru dlouhou, tehdy ještě sotva asfaltovanou trasu v rekordním čase 10:47,85 min a na nejrychlejším místě mu byla naměřena rychlost 196 km/h. Jeho komentář zněl: „Bylo to vyvrcholením toho, čeho lze se soutěžním automobilem dosáhnout.“
1988 – 1992: Úspěchy v závodech cestovních vozů
V roce 1988 vstoupila značka se čtyřmi kruhy do amerického mistrovství okruhových závodů TransAm a s vozy Audi 200 hned v první sezoně získala tituly v hodnoceních konstruktérů i jezdců. Titul mezi jezdci tehdy vybojoval Američan Hurley Haywood. V roce 1989 dosáhli Haywood a Hans-Joachim Stuck v mistrovství IMSA GTO, jehož pravidla byla ještě volnější, sedm vítězství v 15 závodech. Přeplňovaný pětiválec v jejich závodním voze Audi 90 quattro poskytoval v poslední evoluční verzi nejvyšší výkon cca 530 kW (720 k).
V roce 1990 přešla značka Audi do německého mistrovství cestovních vozů DTM (Deutsche Tourenwagenmeisterschaft). V prvním roce získal titul mezi jezdci Stuck s velkým a výkonným vozem V8 quattro, v roce 1991 jeho úspěch napodobil Frank Biela. Ingolstadtský tým opustil tento seriál v roce 1992 a do té doby zvítězil v 18 z 36 závodů. V roce 1996 nastoupilo Audi A4 quattro Supertouring s dvoulitrovým čtyřválcem do sedmi národních mistrovství na třech kontinentech – a ve všech zvítězilo. O dva roky později zakázala evropská pravidla vozům s pohonem všech kol účast v závodech cestovních vozů. Do té doby zahrnovala úspěšná bilance pohonu quattro čtyři tituly v mistrovství světa v rallye, tři vítězství na Pikes Peaku, jeden mistrovský titul v seriálu TransAm, dva tituly v DTM, jedenáct mistrovských titulů mezi cestovními vozy v kategorii Supertouring a zisk jednoho světového poháru cestovních vozů.
2012 – 2014: Tři celková vítězství v Le Mans
Až v roce 2012 se znovu postavil závodní vůz Audi s pohonem všech kol na start okruhového závodu – Audi R18 e-tron quattro s hybridním pohonem. Motor V6 TDI poháněl zadní kola, setrvačníkový akumulátor napájel dva elektromotory na přední nápravě rekuperovanou energií. Pokud šlo při zrychlení o maximální trakci, mohl závodní vůz získat rozhodující sekundy díky výhodě přechodného pohonu všech kol quattro.
Značka Audi pozoruhodným způsobem prokázala potenciál tohoto konceptu třemi celkovými vítězstvími ve 24h závodě v Le Mans v řadě a dvěma tituly jak v hodnocení jezdců, tak i konstruktérů v mistrovství světa vytrvalostních závodů WEC (World Endurance Championship).
Fascinace quattro
Quattro je ikonou. Tento pojem symbolizuje bezpečnost jízdy a sportovního ducha, technické kompetence i převahu nad konkurencí. Základy k tomu položily úspěchy modelů quattro na silnicích i v motoristickém sportu. A tento efekt ještě umocnila řada legendární televizních reklam.
Nezapomenutelný je klip z roku 1986, který byl natočen na lyžařském můstku ve finské Kaipole – červené Audi 100 CS quattro s profesionálním soutěžním jezdcem Haraldem Demuthem za volantem vyjelo vlastními silami stoupání se sklonem 37,5 stupně. V roce 2019 předvedl podobný výkon mistr na závodních okruzích i v rallyecrossu Mattias Ekström (Švédsko). S vozem Audi e-tron quattro se třemi elektromotory zdolal nejstrmější úsek sjezdovky „Streif“ u Kitzbühelu se stoupáním až 85 procent.
Audi již 40 let opakovaně zvyšuje fascinaci motoristické veřejnosti pohonem všech kol quattro ohromujícími studiemi a koncepčními vozy. Na IAA ve Frankfurtu nad Mohanem v roce 1991 byl představen quattro Spyder, první čistokrevný sportovní vůz značky v poválečné éře a její první automobil s hliníkovou karoserií. Jen o několik týdnů později představila značka Audi na Tokijském autosalonu studii Avus quattro. Podélně před jeho zadní nápravou byl uložen motor W12 s nejvyšším výkonem 374 kW (509 k) a v poháněcím ústrojí quattro byla převodovka umístěna mezi předními koly.
Cestu do sériové výroby si našly studie, které se představily v záři reflektorů na podzim 1995: Audi TT quattro v karosářských verzích Coupé a Roadster. V roce 2003 naznačily rozšiřování produktové řady další tři studie. Na Detroitském autosalonu v lednu prezentovala společnost Audi koncepční vůz Pikes Peak quattro jako vzor modelu Q7. Na Ženevském autosalonu následovalo dvoudveřové kupé Nuvolari quattro, které připravilo cestu pro A5. A v září se stalo hvězdou autosalonu IAA ve Frankfurtu nad Mohanem Audi Le Mans quattro, které jako by z oka vypadlo budoucímu modelu.
Studie s označením Audi R8 e-tron, jedna z hvězd na IAA v roce 2009, byla výkonným sportovním vozem s elektrickým pohonem všech kol. V roce 2010 ohromil návštěvníky Pařížského autosalonu koncepční vůz Audi quattro concept – nová interpretace prvního modelu quattro. Od roku 2015 ohlásilo několik studií budoucí sériové modely e-tron s elektrickým pohonem všech kol: Audi e-tron quattro concept (IAA 2015), Audi e-tron Sportback concept (Šanghaj 2017), Audi e-tron GT concept (Los Angeles 2018) a Audi Q4 e-tron concept (Ženeva 2019).