Make your own free website on Tripod.com

a6retrofit

Back to a6retrofit website index
 

Mikä on quattro - ja miksi renkaiden nouseminen ilmaan on paha asia? (by LoCal)

10.1.2010 - Artikkelin lopussa on asiaa quattron rakenteesta sekä yksittäisen renkaan pidon täydellisen menetyksen vaarasta auton etenemiselle, mutta ensin LoCalin yleiskuvaus quattrosta UltimateVW.comista (http://www.ultimatevw.com/keskustelu/?cmd=aihe&id=13600&sivu=1). Tekstit taltioitu tänne luvalla ja ne ovat foorumiviestejä vähäisin muutoksin.

Oli synkkä ja myrskyisä yö vuonna 1977, Audi alkoi kehittämään nelivetoa koodinimellä 262...

Aivan ensiksi tekninen perspektiivi, mikä on "quattro"?

quattro on loppujenlopuksi vain nimi. Teknisesti voitaneen todeta sen edustavan kolmea erilaista pääratkaisua: aika ennen Torsenia (1981-1988), Torsen-aika ja Haldex-mallit (ja uusia tulee varmaan tulevaisuudessa). Toisin kuin usein ehkä luullaan, Torsen ei ole sen enempää se "oikea" ja alkuperäinen quattro kuin Haldexkaan. Torsen toki on jatkoa alkuperäisen quattron kehityssuunnalle kun taas Haldex on vain sivujuonne joka on ollut tarpeellinen quattro-tuotemerkin tuomiseksi poikittaiskoneellisiin pikkuautoihin.

Nykyisin Torsenia käytetään pitkittäiskoneellisissa Audeissa, Haldexia poikittaiskoneellisissa (TT ja A3). Pitkittäiskoneellisia on kuusi sukupolvea:

I) Alkuperäinen quattro, keski- ja takadifferentiaalit manuaalisesti lukittavissa.
II) Torsen keskidifferentiaali 50%-50%, takadifferentiaali manuaalisesti lukittavissa.
III) Torsen differentiaali takana tai keskellä.
IV) Torsen T-2 keskidifferentiaali 50%-50%, elektroninen tasauspyrästön lukko "lukitsee" tarvittaessa etu- tai taka-akselia. (Tämä quattrona esim. A4/A6:ssa ennen uusimpia.)
V) Torsen T-3 keskidifferentiaali 40%-60%, elektroninen tasauspyrästön lukko "lukitsee" tarvittaessa etu- tai taka-akselia. (Tämä quattrona nykyisissä A4/A5/A6 allroad/A6 facelift jne.)
VI) Torsen T-3 keskidifferentiaali 40%-60%, taka-akselilla lisäksi "aktiivinen sporttidifferentiaali", edessä edelleen vain elektroninen tasauspyörästön lukko. (Lisävaruste A4/A5/S4 B8/A8 2010+.)

Torsen quattro on pääasiallisesti mekaaninen. Auto välittää voimaa vakiosuhteessa eteen ja taakse, ja jos se havaitsee toisella akselilla luistoa se välittää sinne vähemmän voimaa ja pitävämmälle akselille enemmän voimaa saumattomasti. Akselin sisällä elektroninen tasauspyörästön lukko (EDL) lukitsee tarvittaessa toista pyöristä jarruilla jos pitoa on akselin sisällä eri määrä. Haldex quattro on lähtökohtaisesti etuvetoinen tai hyvin etupainotteinen, taka-akseli kytkeytyy elektroniikalla tarvittaessa kun eturenkaissa havaitaan luistamista. Koska elektroniikka kytkee asioita päälle/pois sutimisen mukaan, Haldex ei ole niin saumaton kuin Torsen joka tasauspyöräistöillä pitää huolen siitä että voima jakautuu akseleiden välillä viiveettömästi ja eleettömästi. Haldex on vähän "on" ja "off" luonteeltaan mikä voi aiheuttaa arvaamattomampaa ja epätasaisempaa käytöstä.

Sekä Torsen että Haldex on ostettu Audin ulkopuolisilta yrityksiltä ja niitä käytetään muissakin autoissa, etenkin Haldexia. Toki nelivetoon liittyy muutakin kuin tuo osuus, joten Audi quattro on muutakin, mutta olennainen komponentti on tietysti Torsen/Haldex.

Sitten mielikuvaperspektiivi, miksi "quattro" herättää tunteita?

Audi aloitti kehittämään quattroa 1977 ja onnistui niittämään 1980-luvulla mainetta Audi Quattro -autolla mm. rallissa. Moni muistanee legendaariset Audin mainokset kun Audi quattro kiipeää suomalaiseen mäkihyppytorniin. Toisin kuin esim. Volvon neliveto, Audi on brändännyt nelivetonsa onnistuneesti. Tätä mielikuvaa pidetään yllä erottelemalla quattro ja etuvetoisia malleja myös Audin sisällä, quattro-kuskit saavat kutsuja talviajotilaisuuksiin jne. Audi on onnistuneesti rakentanut mielikuvaa exclusiivisesta kerhosta ja sana quattro herättää tunteita. "Ulvotaan Q:ta...", "Q-keli"... ei kukaan ulvo X:ää, vaikka BMW:kin ihan onnistuneesti on nostanut omaa uutta nelivetobrändiään esiin, ja hyviä ideoita BMW:nkin xDrivessä on...

Joten, osittain quattro on vain korvien välissä. Se oli aikanaan aikaansa edellä ja erityinen, ja Audi erottaa edelleen monista muista valmistajista siinä että neliveto näyttelee sen mallistossa niin keskeistä ja erottamatonta osaa, mutta tänäpäivänä aivan erinomaisia nelivetoja saa muiltakin. Tiedän quattron heikkoudet ja vahvuudet, molempia on. Silti quattro on ja tuntuu jotenkin erityiseltä. BMW xDrivellä olisi tietoinen nelivetohankinta siksi että haluaisin nelivedon, ei sen enempää eikä vähempää. Audi quattro on myös tunnehankinta, koska tunnen - jostain syystä - ostavani siinä enemmän kuin vain nelivedon. En keksi tälle mitään muuta syytä kuin historia, markkinakoneistot ja kieltämättä niihin yhdistetty onnistunut tekniikka ovat aivopesseet minut ja niin monet muut. Ja tiedättekös mitä... tässä asiassa pysyn mielelläni Käenpesässä. Kukkuu.

Kun ostat quattro-Audin, ostat enemmän kuin nelivedon:

Ostat myös sen muovisen lätkän joka on etumaskissa ja ohjaamossa. Ja olet jollain kummalla ja perverssillä tavalla iloisempi siitä muovilätkästä kuin monesta muusta asiasta koko autonrohjakkeessa.

Ja lopuksi omat kokemukseni Audi quattrosta:

Olen ajanut enemmän kuin päivän neljännen ja viidennen sukupolven Torseneita ja parin vuoden takaista mallia A3:n Haldexista (jotain pikakokeiluita voi olla muistakin). Kokemusta on myös etuvetoisista Audeista.

Eron Torsenin ja Haldexin välillä tuntee kyllä helposti. Kummallakin voi polkaista valoista ilman että sudittaa ja myös kesäkelillä tarve nelivedolle on ilmeinen, jos koneessa on pippuria vähääkään enemmän. Etuveto ohjaa kaiken tehon keltaiseen valoon mittaristossa (paitsi jos se on multitronic niin se saattaa jopa päästä liikkeelle tasaisen käyränsä ansiosta). Haldex käyttäytyy kuitenkin arvaamattomammin, esim. jos rajussa kaarteessa alkaa luistamaan ja Haldex iskee kesken kaiken taakse kunnolla höökiä niin käytös on paljon epätasaisempaa kuin Torsenilla jolla pidon ja akselien väliset vaihtelut hoituvat huomaamattomammin ja tasaisemmin.

Kerran olen Torsenilla (IV) joutunyt kytkemään ESP:n pois lumessa, taisi olla maavarakysymys enemmänkin. Toisella kerralla mudassa peruuttaessani lähteminen oli vaikeaa, mutta pääsin kyllä liikkeelle. Peruutettuani jarrut haisivat aika lailla, taisi elektroninen tasauspyörästö tehdä taikojaan siinä. Koskaan en ole jumiin jäänyt. Vajaavetoisella en halua alkaa luettelemaan kertoja kun olen ollut pulassa. :)

Lopuksi: Onko Audi Audi vasta kun se on quattro?

Mielestäni ei. Mutta quattro-Audi on eri-Audi. Etuvetoinenkin Audi on ulkoa ja sisältä upea paketti (useimmat mallit ainakin), johon saa (ostettua) hyvän varustelun ja positiivisia mielikuvia herättävän kokemuksen kaikin puolin. Voisin ostaa etuvetoisen Audin toistekin, riippuu ihan kokonaisuudesta - Audi on tässä itsensä pahin vihollinen, quattro on usein hinnoiteltu ja paketoitu niin hankalasti että etuveto voi olla houkutteleva vaihtoehto ihan vain siksi ettei quattroa saa johonkin haluamaansa moottori- ja vaihteistopakettiin. Hintoja porrastetaan ja varsinkin quattro + automaattivaihteistokomboa pantataan.

Quattrolla saa mukaan sitä tiehen istutettua fiilistä, jolla auton reaktiot voi ennakoida etuvetoon nähden järjettömän hyvin. Tietää että veto menee tiehen "aina", sen sijaan että keltainen valo ja rutina renkaissa saattelee matkaan. Turvallisuuttakin tulee kun vaikkapa liittyminen vilkkaalle tielle liikenteen sekaan ei johda äkilliseen ESP:n ja pidon vähenemisen aiheuttamaan sakkaamiseen juuri koskaan - kun etuvedolla niin tapahtuisi lähes varmasti. Toki nelivedolla (ehkä uusilla takapainottelisilla jopa vieläkin enemmän) saa sitä ajotuntumaa muutenkin lisää, kun auto on vähemmän etupainotteinen ja siksi vähemmän taipuvainen puskemaan.

Ja ennenkaikkea quattrolla saa sen muovilätkän, kaiken siihen liittyvän ulkopuolisten kunnioituksen (ja Bemari-kuskien kateelliset kommentit koska kaikella teknisellä etevyydelläänkään heidän nelivetonsa ei omaa samanlaista hohtoa) ja pääsyn Qerhoon.

Itseasiassa quattrolla on käänteinenkin vaikutus Audin imagoon. Audi ilman quattroa on jollain tavalla kuitenkin vähän vajaa, kompromissi. Siinä mielessä quattro voi myös syödä Audista jotain, vähäsen ainakin - se vähentää vähän quattrottomien Audien imagoa. Kukaan ei väittäisi samaa takavetoisesta BMW:stä, siellä takaveto on enemmänkin normi ja xDriven ostaja on ehkä vähän outo ja huono kuski kun tarvitsee vetoapua etupyöriin ja pilaa takavedon puhtauden... ;)

LoCal kommentoi seuraavassa Audi quattron ja BMW xDriven rakennetta ja heikkouksia sekä siten mikä selittää Audin heikkoa menestystä näissä videoissa (artikkelin lopussa lisäksi yleiskuvaus quattrosta). Teksti on foorumiviestistä UltimateVW.comista (http://www.ultimatevw.com/keskustelu/index.php?cmd=aihe&id=13600&sivu=45).

YouTube: quattro vs. xDrive
http://www.youtube.com/watch?v=dGWsogAlZLE

YouTube: Embarrasing moment for the new Q5
http://www.youtube.com/watch?v=mkQ5yBnS4SU

Kyseessä ovat videot jossa A8 ei pääse takarullilta liikkeelle BMW-jälleenmyyjän huoltohallissa sekä video jossa Q5 jää ristiriipuntaan temppuradalla.

Otetaan kuitenkin ensin käsittelyyn normaali esim. Audeista ja lukuisista muista automerkeistä löytyvä etuveto ja kuvaillaan videoesimerkkien ongelmaa tämän yksinkertaistetun kaavion avulla.

Normaali etuveto näyttää tältä (vedon perspektiivistä takadifferentiaali ei ole etuvedossa tärkeä eikä siksi kuvassa):
W ----- O ----- W 
        .
        .
        .
        .
        .
W ------------- W
Renkaiden väliin tarvitaan ns. differentiaali huolehtimaan tilanteista, joissa renkaat joutuvat pyörimään erilaisella nopeudella, kuten mutkaan kaartaessa. Mikäli molemmat renkaat pyörisivät aina samalla nopeudella, akseli sanoisi nopeatsi sopimuksensa irti ja ajokäytöksestä tulisi arvaamatonta.

Kuvassa O (open) on ns. avoin differentiaali, joka on yleisin autoista löytyvä differentiaalin muoto. Tässä tapauksessa renkaisiin välittyvä vääntö määräytyy pidon suhteessa. Se miksi näin on, ei ole asian selittämisen kannalta olennaista. Tilanteessa jossa toinen avoimen differentiaalin päissä olevista renkaista on ilmassa tai peilijäällä (sanotaan tätä ilmassa olemiseksi jatkossa), rajoittuu differentiaalin renkaille välittämä vääntö siihen määrän jonka ilmassa oleva rengas vaatii pyöriäkseen - eli hyvin vähän. Toinen rengas differentiaalin päässä ei saa tarpeeksi vääntöä ja toinen rengas on ilmassa = auto seisoo.

Entäpä sitten nelivetoskenaario?

Hyvin karkeasti sitä Torsen-quattro että xDrive (se mikä on esim. 3xx/5xx sedaneissa, vanhat X:t olivat vähän erilaisia) näyttävät tältä, W (wheel) on rengas ja viivat akseleita:
W ----- O ----- W 
        |
        X
        |
        |
        |
W ----- O ----- W
Unohtakaa kaikki PR-puhe, quattron ja xDriven ero on karkeasti logossa ja keskimokkulassa. Vetävillä akseleilla on molemmissa päissä avoimet differentialit (O). Keskimokkula on merkitty kaavioon nimellä X ja molemmissa se istuu edessä vaihteiston yhteydessä.

Etu- ja taka-akselille pätee siis täsmälleen sama heikkous sekä quattrossa että xDrivessä kuin edellä mainittiin. Jos akselilla toinen rengas on ilmassa, toinen akselin rengas ei saa tarpeeksi pitoa liikuttaakseen autoa.

Se mikä erottaa Torsen-quattroa (eli kaikki muut quattrot karkeasti paitsi A3/TT/R8) xDrivestä on etu- ja taka-akseleilla voimaa jakavan yksikön toteutus. Torsen-quattro käyttää Torsen-keskitasauspyörästöä, joka jakaa voimaa etu- ja takapään välillä täysin mekaanisesti ja saumattomasti. xDrive käyttää monilevykytkintä, jota ohjataan sähköisesti - vähän kuin Haldex pikku-Audeissa, Volvoissa ja Saabeissa. Torsenia on käytetty rallissa ja sodassa, Bemarin ratkaisusta pitävät ruotsalaiset. But now I digress...

Torsen on erittäin vänkä keksintö ja jokainen erilaisilla nelivedoilla ajanut todennäköisesti tunnistaa Audin (ja muutaman muun sitä käyttävän merkin) nelivedossa olennaisen eron sulavuudessa ja ennakoitavuudessa. Se miten saumattomasti voima siirtyy etu- ja takapään välillä itsessään jo vähentää pidonmenetyksen vaaraa, koska akseleille harvemmin menee liikaa tai liian vähän mehua, vaan mekaniikka jakelee sitä jatkuvasti sopivasti.

Ongelma on, että Torsen on karkeasti luonteeltaan avoin differentiaali, nyt vaan akseleiden eikä renkaiden välillä. Jos jommalla kummalla akselilla (tai molemmilla) on rengas ilmassa, Torsen etenkin symmetrisessä jaossaan (nykyisinhän se 40:60 epäsymmetrinen) jakaa väännön akseleiden kesken ilmassa olevan akselin ehdoilla = auto ei liiku. BMW:n (tai Haldexin) monilevykytkin sen sijaan, karkeasti, voidaan elektronisesti kytkeä siirtämään tai olemaan siirtämättä voimaa taakse.

Joten, A8 takarenkaat rullilla menettää pidon Torsenin takia ja xDrive ei. Sama koskee Q5:sta jolla on molemmilla puolilla yksi regas ilmassa, tosin siinä tapauksessa pidonmenetys johtuu avoimista differentiaaleista akseleilla eikä Torsenista - aivan samasta kärsisi siis myös xDrive.


MUTTA. Ja nyt tulee iso mutta, joka asettaa kyseisten videoiden totuudenmukaisuuden tai relevanttiuden kyseenalaiseksi.

Sillä on vähän eri nimiä, mutta sekä Audilla että BMW:llä että monella muulla on omansa. Audi kutsuu sitä EDL:ksi - Electronic Differential Lock. Aikaisemmin Audilla ja muillakin (ja joillakin maastoautoilla on edelleen) oli mekaanisiakin vastineita tälle, mutta nykyisin mukavuus- ja kustannussyistä EDL on se tapa jolla tämä ongelma on ratkaistu.

Palataan taas siihen etuvetoesimerkkiin, sielläkin on EDL, koska sama problematiikka koskee myös sitä:
W ----- O ----- W
        .
        .
        .
        .
        .
W ------------- W
Toinen eturengas ilmassa, vääntö molemmille eturenkaille määräytyy sen mukaan kuinka paljon (eli vähän) vääntöä tämä ilmassa oleva eturengas vaatii. Koska avoimen differentialin voimanjaon määräytymistapaan ei voida vaikuttaa differentialia vaihtamatta, kuinka ilmassa olevan eturenkaan pyörimisvastusta voitaisiin kasvattaa? Yksi vaihtoehto on tietysti tuoda pitoa renkaalle jollain tavalla auton ulkopuolella, mutta nykyaikaisen auton käytettävissä oleva vaihtoehto on ABS/ESP. Jarrutetaan sitä pyörää, joka on ilmassa, näin luodaan vastusta joka kasvattaa akselille tulevaa vääntöä - ja auto liikkuu. Tämä on EDL.

EDL vaatii todennäköisesti ESP:n päällä olon (joten videota voitaisiin huijata kytkemällä se pois) kuten myös riittävän kovaa kaasun polkemista että se kytkeytyy (jota voitaisiin huijata olemalla yksinkertaisesti polkematta autoa tarpeeksi).

Torsen-quattrossa EDL vaikuttaa sekä etu- että taka-akseleilla. Kuvitellaan että koko taka-akseli on ilmassa, tai - vaikkapa ihan hypoteettisena esimerkkinä - rullilla BMW-kauppiaan huoltohallissa, ABS/ESP-sensoreiden kautta EDL tunnistaa tilanteen ja ryhtyy jarruttamaan molempia takarenkaita. Syntyy vastusta, joka lisää etuakselille ohjatun väännön määrää Torsenissa. Auto liikkuu. Jos molemmilla akseleilla on pyörä ilmassa, edelleen sama tilanne - EDL pyrkii jarruttamaan ilmassa olevia renkaita ja jälleen auto liikkuu - tämä skenaario, eli tuo Q5-esimerkki, koskee muuten aivan samalla tavalla myös xDriveä, koska keskimokkulan toteutus ei auta eikä muuta mitään jos akseleiden sisällä avoimet differentiaalit hukkaa väännön.

Mitä jos Torsen-quattrossa EDL ei riitä? Pitoa voi luoda myös, ja sitä on perinteisesti rallipiireissä yms. tehtykin, jarruttamalla samalla kun painaa kaasua - kun jarru ja kaasu ovat sopivassa suhteessa, Torsenin vaatima vastus on riittävä synnyttämään väännön joka liikuttaa autoa jarruttamisesta huolimatta.

Miksi A8 sitten ei liikkunut? Vertailutilanne tuskin oli kovin puolueeton. Annettiinko EDL:lle tarpeeksi kaasua että se kytkeytyisi? Oliko ESP päällä jotta EDL toimisi? YouTubesta löytyy videoita joissa Torsen-quattro lähtee liikkeelle vaikka sekä etu- että takapää ovat rullilla kun kaasua annetaan tarpeeksi!

Q5-videossa, se tuntui olevan ensinnäkin ainoa auto joka ajettiin kyseiseen kohtaan hitaasti. Muissa vertailun autoissa muistaakseni päti aivan samat ristiriipuntaongelmat, ellei jopa pahemmat (ks. Haldex alla). Q5 oli ainoa joka ajettiin liian hitaasti ristiriipuntaan. Ehkä vahingossa, mutta kuitenkin - paha tilanne se on kaikille normaaleille nelivetohenkilöautoille. Painettiinko sitten kaasua tarpeeksi että EDL kytkeytyisi? Oliko ESP päällä? Näihin on vaikea vastata.


Mainittakoon lisäksi quattron muut variantit, Haldex ja Torsen quattro with sports differential, sekä niiden vaikutukset asiaan.

Haldex-quattrot näyttävät tältä:
W ----- O ----- W 
        |
        |
        |
        X
        |
W ----- O ----- W
Taka-akselin tuntumassa on monilevykytkin jakamassa voimaa taakse tarvittaessa. Haldex-autoihin pätevät samat rajoitukset akseleiden avoimien differentialien suhteen kuin edellä, tosin jotkut lähteet väittävät ettei Haldex-autoissa ole EDL:ää lainkaan takana. Auto ei siis liiku jos molemmat eturenkaat ja yksi takarengas eivät omaa pitoa, Torsen-quattro tai xDrive voi liikkua jos EDL/DSC kykenee jarruttamaan tarpeeksi muita pyöriä.

Ja quattro with sports differential tältä (S on sports differential):
W ----- O ----- W 
        |
        X
        |
        |
        |
W ----- S ----- W
Taka-akselilla ei tässä tapauksessa ole täysin avoin differentiaali, vaan elektromekaanisesti ohjattu aktiivinen differentiaali, jossa on monilevykytkimet molemmilla puolilla differentialia. Kun nämä monilevykytkimet kytkeytyvät, differentiaali pystyy ohjaamaan toiselle renkaalle tarkoitetun väännön vastakkaiselle puolelle mekatroniikkayksikön käskyjen mukaan (mekatroniikka seuraa mm. ohjauskulmaa, ABS/ESP-antureita, Drive Selectin asetuksia jne.). Ainakin teoriassa tämä mahdollistaa käänteisen EDL:n ja ESP:n, sen sijaan että autoa ja pidonmenetystä hallittaisiin jarruttamalla, sitä voidaan hallita ohjaamalla itse vääntöä toiselle puolelle. Käytännön faktan puutteesta on vaikea sanoa näin, mutta teoriassa tämä mahdollistaisi sen, että ilman EDL:ääkin (joka siellä kyllä on edelleen), quattro with sports differential voisi selvitä tilanteesta jossa yksi takarengas on ilmassa.

Jotain sports differentialin tapaista on BMW:llä saatavilla X6:een.

Jatkot:

UltimateVW.com: quattrot (sivu 45)
http://www.ultimatevw.com/keskustelu/index.php?cmd=aihe&id=13600&sivu=45

A5OC.com: ESP ON or OFF when stuck in snow?
http://www.a5oc.com/forums/showthread.php/esp-off-stuck-9713/index.html

Wikipedia: quattro (four wheel drive system)
http://en.wikipedia.org/wiki/Quattro_(four_wheel_drive_system)

Wikipedia: Differential (mechanical device)
http://en.wikipedia.org/wiki/Open_differential

By LoCal

Back to a6retrofit website index

DISCLAIMER, TERMS OF USE: Please feel free to share, copy, mirror, link to and use any information on this site freely, it is there to hopefully help you and others. However, understand that I am no professional, not affiliated with Audi or anyone and anything posted here may and probably does contain errors and omissions, so take it with a pinch of salt and use it at your own risk. I recommend always consulting a professional, your dealer or Audi when in doubt. The content on this site is provided as is, with no guarantee of usefulness, correctness or fitness for any purpose. Any advertisements that may show up on this site are displayed by the hoster of this nice, free web space, I do not benefit from them.

This site used to be available at: www.geocities.com/a6retrofit