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奥迪弃用托森quattro,真是为了省钱?

萝卜报告

自从上世纪80年代奥迪推出了quattro四驱后,这家德国车企才终于有了自己的金字招牌。纯机械结构的托森差速器,可以让动力在一瞬间分配至前后轴,再加上机械结构的可靠性口碑,让quattro彻底成为了奥迪的代名词

可随着近些年奥迪的四驱车型纷纷转投quattro ultra,这个以多片离合器作为动力分配源头的四驱系统后,消费者便几乎一边倒地认定,奥迪已经为了降低成本不择手段了。同时,多片式离合器的应用也让quattro变成了听起来“弱鸡”的适时四驱。但事实真的如此吗?如果摘下有色眼睛来看,quattro ultra真是减配四驱吗?

从quattro四驱系统诞生以来,便一直使用由美国格里森公司提供的托森式纯机械差速器来分配前后轴之间的动力。通过蜗轮与蜗杆之间力的单向传导特性,也就是蜗杆可以给蜗轮传递动能,但蜗轮不能驱动蜗杆的原理来实现前后轴动力的实时分配。

当单侧轮胎或车轴发生打滑时,驱动轴或半轴(蜗杆)就会带动单侧蜗轮(上图1带动2),随后蜗轮便会通过与另外一侧蜗轮咬合的齿轮将“加速”请求传递过去。不过由于蜗轮不能够驱动蜗杆的基本原理,所以另一侧蜗杆以及连带的轮胎并不会接受打滑一侧车轮的“加速”请求,同时还会给打滑侧一个刹停的反作用力,此时两个车轮之间的转速差就被瞬间消除掉了,从而保证前后轴或左右车轮之间的动力相等。

托森B型

当你明白这样的结构原理后,你绝对会为这样的人类工程杰作感到骄傲,同时也会理所当然地认为奥迪quattro真不愧是个汽车工程奇迹。然而比较可惜的是,初期的托森差速器,因为打滑的动力都会作用在蜗轮之上,日积月累蜗轮就会出现齿牙磨损,而当磨损到一定程度后,单侧打滑的车轮就不再会受到约束,差速锁也就失去了意义。也正因如此,托森差速器在后续的升级版本B型、C型上,又在差速器内部增加了摩擦片,从而分担蜗轮齿牙的负担。

丰田子公司

其实早在2010年这个时间点,采用托森差速器的quattro四驱系统就已经灭绝了。而导致其灭绝的“元凶”却是日本的丰田公司。上文已经提到了,quattro的结构是美国格里森公司设计的,同时享有专利权。而在2000年的时候,丰田集团旗下的捷太格(上图右一)却直接将美国格里森公司给收购了。这便导致奥迪每制造一台带有quattro四驱的车,就必须给丰田付一次钱。

为了不受限于人,同时也避免长期被丰田吸血,于是奥迪便从2000年开始,呕心沥血整整10年,最终绕开了属于丰田公司的托森差速器专利,在其基础上开发出了自己的中央差速器结构--冠状齿轮四驱系统,并迅速在新车上替换掉了曾经使用的托森quattro四驱系统。

相比于以往的托森差速器,奥迪的冠状齿轮差速器除了不用再向丰田缴纳专利费的优势外,在结构方面也有了不小的优化,而这种优化也直接为整个中央差速器系统减重了4kg。

实际上,冠状齿轮quattro的工作方式与C版本的托森差速器基本相同。都是由两个大小不同的冠状齿轮(如上图左、右两侧的齿轮),来确定前后轴在默认情况下的动力分配。比如奥迪quattro的前冠状齿轮直径(上图B)与后冠状齿轮直径(上图A)之间的比例为4:6,那么这台车前后轴的动力默认分配也就是前40:后60。

而在前轮突然打滑时,前面的冠状齿轮便会加速旋转,从而带动中间的行星齿轮组加速运动,这时连接后轴的电控离合器就会结合,从而将前轴动力输送给没有打滑的后轴,最多可以让前后轴动力比例达到15:85。当然,后轴打滑时,也同样可以给予前轮更多的动力,只不过最大扭矩比例只能拥有输出端的70%,也就是前后70:30。

小小总结一下,通过了解冠状齿轮的结构,其实我们可以发现,就算不使用quattro ultra四驱系统,其实现在奥迪的quattro也是基于离合器来矢量调整前后轴的输出比例了。只不过在检测前后轴速度差时,依然使用的是纯机械结构。

相比于冠状齿轮的半机械半电子结构来说,quattro ultra系统则完全使用了电控多片式离合器,来控制车辆的前后桥分配比例。并且得益于多片式离合可以完全断开的特性,奥迪的quattro ultra系统可以直接让车辆以前轮驱动的方式行驶,而在需要应急时,最大可以切换到前后50:50的动力分配。

在日益严峻的环保法规下,仅通过发动机与变速箱之间的优化已经不足以让车辆降低到标准油耗范围之内了。而一直以全时四驱为造车理念的奥迪,自然受到环保法规的影响会更大。正因如此,奥迪才会决定研发全新的quattro系统,利用多片式离合器可以彻底断开的优势,让车辆在正常行驶的情况下降低燃油消耗,减少碳排放。

此外,无论是与纯机械结构的托森式quattro还是半机械的冠状齿轮quattro相比,quattro ultra的多片式离合器中央差速器重量也会更轻。与此同时,quattro ultra毫秒级的响应速度也可以让车辆在危机关头用最迅捷的速度切换到抓地性能更好的四驱模式。所以由此可见,quattro ultra其实有着不少的优点。

说出来也许会颠覆大家的三观,其实quattro ultra的造价是要高于以往机械式的quattro系统的。之所以quattro ultra如此昂贵,就不得不提它的工作方式了。如上图所示,虽然quattro ultra是基于多片式离合器的适时四驱系统,但quattro ultra同样是使用蜗轮+蜗杆的方式来控制中央多片式离合器的前后动力分配的。当蜗杆旋转推动蜗轮后,中央多片式离合器便会被逐渐压死,此时传动轴便会开始转动。

与此同时,位于后差速器与后半轴之间的棘轮也会迅速与半轴结合,从而将中央差速器分到的动力输送给后方的两个车轮。不过要注意的是,在纯前驱模式下,传动轴与后轴,以及后轴的两个车轮之间实际上是断开的状态,只有在需要使用四驱的时候才会通过后桥的电控系统实现结合。

之所以quattro ultra系统要采用如此麻烦,且拥有中央和后桥两套电控系统的四驱,其实就是为了让车辆的油耗能够进一步降低。通常来说,一般的适时四驱系统都是仅断开传动轴与中央差速器之间的连接,从而实现前轮驱动。可这样的话,作为从动轮的后轮还要带动没有动力的传动轴以及差速器。不要小看这些阻力,它们最终都会影响到车辆的油耗甚至动力水平。

可quattro ultra的解决方法就十分高效了。在切换到两驱模式,传动断开后,后差速器也会与单侧轮胎断开,那么这时两个后轮也就相当于单独工作了。如此一来,quattro ultra在前驱模式下就与一般前驱车无异了。

所以在如此复杂的电控机构下,quattro ultra的研发成本自然不会比曾经使用冠状齿轮的quattro来得低。再加上毫秒级的响应时间,以及系统匹配层面所花费的预算,实际上quattro ultra的造价甚至要更贵一些。

口说无凭,眼见为实,老外就针对quattro ultra和冠状齿轮quattro进行了滑轮组对比。考虑到奥迪车型基本不会涉及高强度越野的关系,所以咱们只需观察前轮、后轮和对角线三种车轮打滑的情况即可。

上:ultra 下:冠状齿轮

首先是前轮没有附着力的情况。不得不承认,quattro ultra系统的毫秒级响应确实给力,哪怕是在Auto驾驶模式,默认前驱的状态下,在滑轮组上的前轮也几乎是零空转便脱离了滑轮组。反观使用冠状齿轮的quattro,由于是半机械结构,只有当中央差速器检测到前后轴的轮速差,才能将85%的动力输送到后轮,而此时前轮已经空转1秒多了。

上:ultra 下:冠状齿轮

接下来是后轮滑轮组测试。可以预见的是,由于quattro ultra日常驾驶是前驱的关系,后轮驶上滑轮组其实对它来说并没有任何难度。而冠状齿轮的quattro则因为40:60的默认分动比,以及最高前轮只有70%扭矩的关系,所以必然要在后轮滑动后才能脱困。

上:ultra 下:冠状齿轮

最后的交叉轴测试其实更多是考验轮间的限滑的能力,对四驱种类并没有太大要求。所以无论是使用多片式离合器的quattro ultra还是冠状齿轮的quattro都会出现打滑的情况,最后在ESP的介入下才得以脱困。

那么此时结论就非常明显了,在单一轴打滑的情况下,quattro ultra实际上是有着比冠状齿轮quattro更加优秀的表现的。那么冠状齿轮就这么不堪吗?它的优势又是什么呢?

其实纵观奥迪现在的四驱系统部署,我们就能发现端倪。首先使用7速双离合器变速箱,且采用纵置发动机布置的车型,都无一例外的使用上了quattro ultra四驱系统。而采用ZF 8AT的车型,则依旧使用的是冠状齿轮的quattro。

此外还有一个规律,那就是更加偏向运动的车型都会使用冠状齿轮的quattro系统,并利用前后轴最大15:85的动力分配,营造出更运动的驾驶感受。比如使用纵置发动机的奥迪S、RS系列以及奥迪的旗舰系列。

此外,要想真正发挥出冠状齿轮quattro的实力,最好一并将奥迪的运动后差速器选装件给选上,这样一来就能实现前、后以及左、右动力的实时分配了。

综上所述我们可以发现,奥迪在走量的车型上都使用了更加节油且响应速度更快的适时四驱quattro ultra系统。但在相对不走量的高性能车型或旗舰车型上,依旧还在采用燃油经济性不高,但更富有驾驶乐趣的冠状齿轮quattro系统。除此之外,大家不要以为奥迪使用quattro ultra后就不如隔壁两家的xDrive以及4MATIC了,毕竟这三种四驱系统理论上没有一个是真正的全时四驱系统!

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