Con la transmisión permanente quattro de cuatro ruedas motrices, Audi ha incrementado su liderazgo durante más de tres décadas. Ahora es el momento para el siguiente paso decisivo: el sistema quattro con tecnología ultra. El objetivo de desarrollo del sistema quattro con tecnología ultra es conseguir una transmisión total optimizada para la máxima eficiencia, sin diferencias perceptibles con otros sistemas permanentes en materia de tracción y dinámica de conducción. Un sistema que debería establecer nuevas referencias dentro de su categoría en consumo de combustible y emisiones de CO2, especialmente bajo condiciones de uso cotidiano. Con los vehículos de ensayo, los especialistas en desarrollo de Audi emplearon un promedio de 0,3 l/100 km menos de combustible que con sistemas integrales convencionales.
Las pruebas se realizaron en un recorrido a través del área de Ingolstadt en situaciones de tráfico real. A primera vista, los dos requerimientos parecen poco conciliables. Pero con la interacción de los componentes de nuevo desarrollo del sistema de transmisión y una refinada estrategia operativa, los ingenieros de Audi lograron el objetivo. El resultado: el control inteligente del sistema de tracción funciona de forma predictiva, anticipándose siempre a las necesidades por medio de un completo despliegue de sensores y del análisis continuo de los datos recibidos de la dinámica de conducción, condiciones de la carretera y actitud del conductor. En consecuencia, el sistema de transmisión integral quattro siempre está dispuesto cuando se precisa. Durante el funcionamiento normal con bajas cargas y sin riesgo de deslizamiento de las ruedas, el nuevo sistema quattro aprovecha todas las ventajas de la tracción a las ruedas delanteras. La tracción integral es desactivada cuando no se necesita, pero sigue estando siempre disponible, reduciendo significativamente la potencial diferencia de consumo de combustible entre una tracción delantera y una transmisión integral permanente.
El sistema de tracción integral se activa antes de que el conductor lo necesite. De hecho, todas las activaciones y desactivaciones siguen una estrategia muy diferenciada. La electrónica del sistema quattro está conectada en red a otras diversas unidades de control. Cada diez milisegundos, el sistema recibe y analiza una gran variedad de datos, como ángulo de dirección, aceleración lateral y longitudinal y par motor, entre otros. La activación del sistema de transmisión integral sigue una estrategia de tres fases: proactiva, predictiva –o sea, anticipativa– y reactiva. En el nivel proactivo, la clave está en los datos suministrados por los sistemas en red del coche. La unidad de control utiliza esos datos para, por ejemplo, calcular el punto en el que la rueda interior a la trazada llegará al límite de adherencia durante un paso veloz por curva. Cálculo que se completa en torno a medio segundo antes de que ello ocurra. Si la rueda se acerca al límite de adherencia dentro de un umbral definido previamente, el sistema de tracción integral es activado.
Con la activación predictiva, la unidad de control quattro se orienta primordialmente al estilo del conductor, el estado del ESC y el modo seleccionado en el Audi drive select, así como en el sistema de detección de remolque. Con la activación reactiva, que en la práctica sucede rara vez, el sistema reacciona a cambios bruscos en el coeficiente de adherencia. Eso ocurre, por ejemplo, cuando las ruedas pasan de asfalto seco a una placa de hielo. El sistema quattro de transmisión integral se activa con mayor frecuencia en invierno que en verano, a causa de los coeficientes de adherencia más bajos con el frío. La necesidad de la tracción a las cuatro ruedas es por lo general más alta a velocidades bajas y moderadas que cuando se circula más rápido a velocidades constantes. Y de ahí que el uso de la tracción total sea menor en autopistas.
No obstante, el vehículo puede ser conducido con seguridad sobre una carretera nevada con sólo tracción delantera si la vía es recta y la velocidad se mantiene constante. Por otro lado, si se conduce de forma más dinámica en una carretera con curvas, la tracción total estará activa en todo momento, incluso sobre asfalto seco y adherente. La distribución óptima de fuerza entre los ejes delantero y trasero se calcula continuamente cuando el sistema está activo. La estrategia de control tiene en cuenta datos del ESC, condiciones ambientales, la situación de conducción y las intenciones del conductor. El par motor puede ser distribuido óptimamente entre los dos ejes en todo momento, en función de esos factores. Generalmente, el tiempo disponible es más que suficiente para desactivar el sistema de tracción integral. Como contraste, los requerimientos operativos determinan la velocidad a la que los embragues se conectan para activar el sistema. En determinadas situaciones de conducción, esto debe suceder en sólo fracciones de segundo.
A base de conectar el sistema quattro con el Audi drive select, el conductor puede ajustar las propiedades de la transmisión para adaptarla a sus requerimientos individuales. El modo auto del sistema Audi drive select provee la mejor tracción posible y una dinámica de conducción equilibrada. En el modo dynamic, el par es canalizado al eje trasero antes y en mayor proporción, mejorando la dinámica de conducción, particularmente con bajo coeficiente de adherencia. Un control selectivo del par rueda por rueda –una función programada del ESC– suaviza el comportamiento como convenga, a base de leves toques de freno en las ruedas del interior de la trayectoria.
La mayor eficiencia es posible gracias a la utilización de dos embragues en la línea de transmisión. Cuando el sistema cambia al modo de tracción delantera, el embrague delantero –un dispositivo multidisco a la salida de la transmisión– desconecta el árbol de transmisión. Un mecanismo de desacoplamiento integrado en el diferencial del eje trasero también se abre, eliminando la causa primordial de pérdidas por arrastre en la parte trasera del conjunto de transmisión. Por otra parte, dicho conjunto es cuatro kilogramos más ligero que su antecesor, pese a los nuevos componentes técnicos, lo que también ahorra combustible y beneficia al comportamiento.
El embrague de la tracción total está situado en el extremo posterior de la transmisión. Un motor eléctrico integrado en la unidad de control quattro mueve un buje que actúa el embrague multidisco. Dependiendo del modelo, el embrague se compone de un conjunto de cinco o siete pares de discos que giran en baño de aceite. Los anillos de fricción están dispuestos uno detrás de otro por pares. El primero está conectado permanentemente con el plato de embrague, que es solidario del eje primario. El siguiente está conectado con el eje secundario al diferencial trasero. Cuando los discos se ponen en contacto bajo presión, la transmisión integral es activada. La presión de contacto de los discos se modula para distribuir el par motor dinámica y variablemente entre los ejes.
El sistema de desacoplamiento integrado en el diferencial trasero funciona con un principio diferente. El eje que conecta la rueda trasera derecha está dividido en dos partes, más allá del punto donde sale del diferencial. El tramo izquierdo solidario de la corona del diferencial y el tramo derecho a la rueda se conectan entre sí por medio de un pequeño embrague auxiliar.
Dicho embrague se abre electromecánicamente y se cierra por la acción de muelles pretensados. Si el embrague multidisco y el embrague desconector están ambos abiertos, quedan detenidos tanto los componentes principales del diferencial trasero significativos para pérdidas por fricción o arrastre, como el árbol de transmisión. Sólo la corona y los planetarios del diferencial, que compensan la diferente velocidad de rotación de las ruedas en las curvas, continúan girando, pero con carga cero. Por ello, causan sólo muy pequeñas pérdidas de arrastre. Para activar el sistema de tracción integral, los componentes estacionarios son acelerados en fracciones de segundo a través del embrague multidisco. El embrague auxiliar se cierra y conecta los dos tramos del eje de la rueda derecha en cuanto el árbol de transmisión y el piñón de ataque comienzan a rotar a la velocidad necesaria. Un pasador metálico actuado electromecánicamente libera la leva de bloqueo; los muelles se tensan y el embrague se cierra. El uso de muelles pre-tensados durante el cierre del embrague auxiliar permite tiempos de cambio extremadamente cortos.
Aproximadamente siete millones de vehículos con transmisión integral producidos en 36 años: quattro ilustra una historia de éxito inigualable. La tecnología quattro debutó en 1980 con el legendario Audi quattro original, conocido como Ur-quattro. En el segmento Premium, Audi ofrece la más amplia gama de vehículos equipados con tracción total. El sistema quattro de transmisión integral está disponible en cada gama de modelos, desde el pequeño S1 hasta lo más alto. Y es uno de los pilares de la marca. El término quattro es un icono de tecnología. La denominación representa seguridad y deportividad, competencia técnica y un enfoque dinámico. El éxito de los modelos quattro en carretera y en competición ha contribuido a ello, como también lo hizo una legendaria serie de ‘spots’ televisivos, como el del trampolín de saltos de esquí en Kaipola, Finlandia, con el Audi 100 CS quattro trepándolo en 1986 con su propia impulsión.
“quattro” significa “Audi”, y “Audi” a menudo significa “quattro”. En 2015, más del 40 por ciento de todos los compradores de Audi eligieron una versión quattro, porcentaje que es un testimonio del éxito de la tecnología. El Audi Q5 encabezó la lista, con más de 260.000 unidades. Las variantes quattro han tenido especial aceptación en Estados Unidos, Canadá, Rusia y en los mercados de Oriente Medio. En Alemania, las matriculaciones de coches nuevos incorporaron 120.000 nuevos Audi con tracción a las cuatro ruedas, situando a la marca en el primer puesto de esta modalidad. Una posición de liderazgo que se repite en otros países como España, un mercado en el que la cuota de vehículos comercializados con tracción total no alcanza el 7 por ciento, mientras que las matriculaciones de vehículos Audi con tracción quattro suponen el 30 por ciento de las ventas totales de la marca.
En los modelos Audi con motor delantero dispuesto longitudinalmente, el corazón de la transmisión quattro es un diferencial central autoblocante. Está configurado como un engranaje planetario puramente mecánico sin retraso de reacción. Durante un funcionamiento con conducción normal, el diferencial central autoblocante distribuye asimétricamente la fuerza, con el 60 por ciento dirigido hacia el eje trasero y el 40 por ciento al delantero. Un eje con tallado oblicuo produce inmediatamente fuerzas axiales cuando el diferencial le transfiere par motor. Esas fuerzas actúan sobre los discos de fricción para producir un efecto de bloqueo que desvía el par a las ruedas con el mejor agarre. En su configuración más reciente, el diferencial central puede desviar el 70 por ciento del par al eje delantero y hasta el 85 por ciento al trasero. Los altos valores de bloqueo posibilitan una distribución de par claramente definida y una interacción altamente precisa con los sistemas de control, tales como el ESC y el control de par selectivo rueda a rueda.
Para los modelos compactos con motor dispuesto transversalmente, Audi utiliza una transmisión quattro que dispone de un embrague multidisco controlado electrónicamente y con un actuador hidráulico. Se monta en el eje trasero para una mejor distribución de pesos. Dentro del embrague hay un conjunto de anillos metálicos de fricción dispuestos por pares uno detrás de otro. Un anillo de cada par está en conexión permanente con el plato de embrague, que rota con el árbol de transmisión. El otro anillo va conectado al eje hacia el diferencial trasero. El embrague multidisco controlado electrónicamente garantiza la mejor tracción posible, dinámica de conducción y seguridad a la vez que provee comportamiento dinámico con la distribución de par de control activo.
Audi ha desarrollado una forma futura de la transmisión quattro –el quattro electrificado, conocido como e-tron quattro– en el Audi e-tron quattro concept, un prototipo experimental que fue las novedad más destacada en el Salón de Frankfurt 2015. El SUV deportivo utiliza tres potentes motores eléctricos, uno en el eje delantero y dos en el eje trasero. Bajo carga reducida, sólo un motor asume la fuerza de impulsión para mover el vehículo. Sin embargo, cuando el conductor pisa a fondo y los tres motores funcionan conjuntamente, se dispone de una potencia de 503 CV y más de 800 Nm de par.
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