クワトロ（四輪駆動システム）

後に乗用車にも採用されたオリジナルのクワトロシステムでは、エンジンとトランスミッションは縦置きに配置されています。トルクはトランスミッションを介して機械式センターディファレンシャル^{[ 3 ]}に伝達され、センターディファレンシャルが前輪駆動車軸と後輪駆動車軸にトルクを配分します。4WDは常時作動していました。

1987年以降、アウディは手動ロック式のセンターデフを、トルセン（トルクセンシング）式のタイプ1（「T1」）センターデフに置き換えた。これにより、走行状況や路面グリップに応じて、エンジントルクを各車軸に自動的に配分することが可能になった。 「通常」の状態（前後両方の車軸のグリップが等しい場合）では、トルクは前後間で分割され、多くのバージョンでは「デフォルト」で50:50の配分となっていますが、すべてではありません。悪条件（つまり、前後のグリップに差がある場合）では、エンジンのトルクの最大90～100%（トランスミッションまたはトルセンデフのモデルによって異なります）を前車軸または後車軸に伝達することができます。トルセンセンターデフの完全自動化された機械的な性質は、よりグリップのある車軸にトルクを瞬時に、車両乗員に気づかれることなく伝達することで、ホイールスリップの発生を防ぐのに役立ちます^{[ 4 ]}。この動作方法は、プロアクティブと表現できます。さらに、さまざまなタイプの電子制御式デフとは異なり、トルセンは路面ホイール速度センサーなどのソースからの電子データを必要としません。そのため、ホイール速度センサーのいずれかに故障が発生した場合でも、ハルデックストラクションなどの設計とは異なり、 「フェイルセーフ」の要素を備えています。比較すると、他の四輪駆動システムで使用されている粘性カップリングや電子制御式センターデフは、車輪のスリップが発生した後にのみトルクを再配分するため、反応型です。一方、急加速時やコーナリング時には、車軸間のトルク伝達がシームレスに行われるため、車両のダイナミクスが安定し、車両の制御を失う可能性が大幅に低減されるという利点があります。

トルセン式クワトロシステムは、トルクを路面の車輪に配分する逆の機能、すなわちエンジンブレーキにおいても利点を発揮します。エンジンブレーキを使用して車両を減速させる場合、トルセン式システムでは、エンジンの「推進」トルクが完全に機械的に自律的に配分されるのとまったく同じように、前後車軸にかかる「逆トルク」負荷が均等に安定化されます。これにより、エンジンブレーキ効果を4輪すべてに分散させることができます。トルセン式クワトロシステムを搭載した車両は、減速時の高速旋回をより安定して行うことができ、前後車軸のグリップ喪失による制御不能のリスクを低減できます。

しかし、このクワトロシステムの構成にはいくつかの制限がある。

1. エンジンとトランスミッションを前後方向に配置することで、フロントアクスルはエンジンの後方に位置することになり、これが一部のアウディ車がフロントヘビーであるという批判につながっている。結果として、重量配分は55:45（前：後）となる。
2. トルセンデフの性質は、リミテッドスリップデフに似ており、コンピューター制御のクラッチのようにトルクを能動的に配分するのではなく、デフ全体にわたってトルクの差（トルクバイアス比/TBR）を、グリップが最も低い側から最も高い側へと配分します。そのため、トルセンデフは、グリップが最も高い車軸に供給できるトルク量が、グリップが最も低い車軸で利用可能なトルクによって制限されます。したがって、TBRに関係なく、一方の車軸にグリップがない場合、もう一方の車軸には十分なトルクが供給されません。極端な場合、センターデフの場合、1つの車輪のトラクションが完全に失われると、他の3つの車輪へのトルクは非常に限られます。アウディは、最初のトルセンデフ搭載車でこの制限に対応するため、手動でロックするリアデフを追加し、その後、この機能を電子デフロック（EDL）に置き換えました。EDLは、ABSセンサーで監視される個々のホイールブレーキを使用して、個々のホイールのスピンを制限する機能です。 EDLは、時速80km未満で作動するように、フロントとリア（オープン）ディファレンシャル両方に実装されました 。これにより、トラクションの低い単一の車輪からのトルクが増加し、トルセンデフを介して残りのトラクションの高い車輪に伝達されるトルクが増加します。
3. 標準（タイプ1またはT1）トルセンは静的トルク比50:50をサポートし、入力トルクは両方の出力軸に均等に伝達されますが、T1はトルクバイアス比（TBR）が2.7～4:1です。つまり、最も牽引力の高い出力軸には、最も牽引力の低い出力軸に比べて約3～4倍のトルクが伝達され、トルク配分は25%～75%となります。ただし、T1トルセンは基本的にほとんどの場合ロックされています（出力軸同士がロックされます）。TBRに達したとき（つまり、出力軸間のトルク差がTBRでサポートできる値を超えたとき）にのみ、出力軸が互いに回転し、ディファレンシャルがロック解除されます。この特性により、（センター）ディファレンシャルの両方の出力間で、TBRの範囲内で比較的自由なトルク移動が可能になります。したがって、センターデフに搭載されたT1トルセンの静的トルク配分は、50:50ではなく、どちらかの出力軸（前：後）で利用可能なトラクションにより、車両の重量配分（静的および動的）を反映します。標準的な車では、これは安定性、加速、トラクションの観点からは望ましいですが、ハンドリング（アンダーステア​​）の観点からは望ましくない場合があります。標準のクワトロトルセンT1（TBR 2.7:1）はほとんどの状況で十分ですが、より高いTBR（4:1）のトルセンT1ディファレンシャルも利用可能で、より広いトルク配分をサポートすることでアンダーステア​​をさらに抑制できます。しかし、より良い解決策は、トルク配分を両方の出力軸（前と後）に直接割り当てることであり、このためアウディは最新世代のクワトロにタイプ3（ T3 ）トルセン設計を採用しています。

Torsen T3 センターディファレンシャルは、センターディファレンシャルの取り付け用に開発されたコンパクトなパッケージに、遊星歯車機構と Torsen ディファレンシャルを組み合わせたものです。トルク配分が公称 50:50 である T1 Torsen とは異なり、T3 Torsen では遊星歯車機構の使用により、トルク配分は非対称の 40:60 フロント-リア トルク配分となります (つまり、フロントとリアのアクスルのグリップが等しい場合、トルクの 40% がフロント アクスルに、60% がリア アクスルに送られます)。T1 Torsen と同様に、トルクはトラクション条件に応じて動的に配分されますが、公称値ではなく実際の静的バイアスが適用されます。T3 により、後輪駆動車に近いハンドリング特性と車両ダイナミクスを実現できます。この非対称 Torsen は、高い評価を得た 2006 年モデル (B7)の Audi RS4で初めて採用されました。タイプ3トルセンは、2006年から2008年までのアウディS4およびRS4 B7のマニュアルトランスミッション、ならびに2007年以降のS6、S8、およびQ7モデルに採用されました。

車軸間および左右の車輪間のトルク配分は、クワトロシステムのさまざまな進化、ドライバーが選択可能な手動ロック式ディファレンシャル（後車軸のみ）、そして最終的には電子ディファレンシャルロック（EDL）を備えたオープンディファレンシャルによって実現されてきました。EDLは、電子安定プログラム（ESP ）の一部である既存のアンチロックブレーキシステム（ABS）を利用する電子システムであり、車軸上の空転している車輪のみにブレーキをかけることで、車軸間でトラクションのある車輪にトルクを伝達できるようにします。^{[ 5 ]}

アウディは2010年のRS5で新世代のクワトロシステムを発表しました。主な変更点は、トルセン式「C」センターディファレンシャルをアウディ独自開発の「クラウンギア」ディファレンシャルに置き換えたことです。これは一見すると通常のオープンディファレンシャルをセンター用に改良したもののように見えますが、いくつかの重要な違いがあります。

1. 中央キャリアと関連するスパイダーギアは、前後のドライブシャフトに接続された2つのクラウンホイールに直接接続されます。
2. 2つのクラウンホイールは、スパイダーギアと異なる直径で接続されるため、スパイダーギアによって回転された際に異なるトルクが発生します。これは、前後輪の静的トルク配分が40:60となるように設計されています。
3. 各クラウンホイールはそれぞれの出力シャフトに直接接続され、スパイダーキャリアはクラッチパックを介して各出力シャフトに接続される。これにより、ユニットは静的トルク配分に加えて、トルク配分を制御する能力を備える。

片方の車軸がグリップを失うと、ディファレンシャル内部で回転速度に差が生じ、軸方向の力が増大してクラッチプレートが閉じます。クラッチプレートが閉じると出力軸がロックされ、トルクの大部分が車軸に伝達され、トラクションが向上します。クラウンギア式ディファレンシャルでは、トルクの最大85%を後輪に、最大70%を前輪に伝達できます。

クラウンギアディファレンシャルの特徴は、トルセンタイプ「C」に比べて以下の利点を提供します。

1. トルク配分をより安定させ、完全ロックを実現できる点が特長です。一方、トルセンデフはトルクバイアス比までのトルク配分しか提供できません。つまり、クラウンギアデフはバイアス比に関係なく、完全にロックできます。トルセンデフとは異なり、クラウンギアデフはリミテッドスリップデフのように動作せず、片方の出力軸にトラクションがかかっていない状態でも、完全にロックした状態で動作できます。
2. 制御エレクトロニクスへの統合が容易になり、アクティブリアスポーツディファレンシャルの有無にかかわらず、4輪電子トルクベクタリングが可能になる。
3. サイズと重量が大幅に削減されました（4.8kgで、トルセンC型より 約2kg軽量化）。 

このクワトロの進化による最終的な成果は、車両の電子制御システムが、コーナリング、加速、ブレーキング、あるいはこれらの組み合わせなど、あらゆるトラクション状況において車両のダイナミクスを完全に制御できるようになったことである。

アウディはこれまで、特定の世代でクワトロを公式に発表したことはありません。クワトロ技術の変更は、一般的に特定のシリーズまたはモデルで初披露され、その後、モデルサイクルの適切な時期に他のモデルにも導入されてきました。

上記の例外は、2010年にデビューしたRS5で、アウディはとりわけこれを「新世代クワトロ」のデビューとして宣伝した。

クワトロ第1世代

1981年から1987年まで、アウディ クワトロターボ クーペ、アウディ 80 B2 プラットフォーム (1978～1987年、北米市場ではアウディ 4000)、アウディ クーペ クワトロB2 プラットフォーム (1984～1988年)、アウディ 100 C3 プラットフォーム (1983～1987年、北米市場ではアウディ 5000) に使用されました。また、1984年からはフォルクスワーゲンVW パサートB2 プラットフォーム (米国市場ではVW クアンタム)にも使用され、シンクロとして知られていました。

システムタイプ：常時四輪駆動

センターデフはオープンタイプで、センターコンソールのスイッチで手動でロック可能。¹

オープンリアディファレンシャル。センターコンソールのスイッチで手動ロック可能。¹

オープンフロントデフ、ロック機構なし。

¹ロック時はABSが無効になります。

システムの動作原理：すべてのディファレンシャルがロック解除されている場合、いずれかの車輪（前輪または後輪）がトラクションを失う（氷の上を走行したり、浮き上がったりする）と、車は動かなくなります。センターディファレンシャルがロックされ、リアディファレンシャルがロック解除されている場合、前輪と後輪の両方がトラクションを失うと、車は動かなくなります。リアディファレンシャルがロックされ、センターディファレンシャルがロック解除されている場合、両方の後輪または片側の前輪がトラクションを失うと、車は動かなくなります。センターディファレンシャルとリアディファレンシャルの両方がロックされている場合、両方の後輪と片側の前輪がトラクションを失うと、車は動かなくなります。

クワトロ第5世代

B7 Audi RS4と 2006 年型 B7 Audi S4のマニュアル トランスミッション バージョンから始まり、2007 年型では S4、S6、S8 の全ラインナップに採用されました。^{[ 1 ]}

システムタイプ：常時非対称四輪駆動

トルセン式タイプ3（タイプ「C」）センターデフは、前後トルク配分が40:60（デフォルト）で、4:1のハイバイアスセンターデフを使用して、トルクの最大80%を自動的に片方の車軸に配分します。ESPの補助により、トルクの最大100%を片方の車軸に伝達することも可能です。

オープンリアディファレンシャル、電子ディファレンシャルロック（EDL）。^{[ 5 ]}

オープンフロントディファレンシャル、電子ディファレンシャルロック（EDL）。^{[ 5 ]}

ベクタリングクワトロシステム

アウディの新しいスポーツディファレンシャルは、クワトロ第5世代に「トルクベクタリング」を初搭載しました。アウディのスポーツディファレンシャルは、デビュー車両であるB7（2008）S4の後車軸全体にトルクを動的に配分することを可能にし、現在では、40:60の非対称トルセン（タイプ「C」）センターディファレンシャルを引き続き使用するすべてのクワトロ車両にオプションで追加されています。スポーツディファレンシャルは通常のオープンリアディファレンシャルに取って代わり、前車軸はEDL付きのオープンディファレンシャルに依存しています。^{[ 5 ]}

トルクベクタリングリアアクスルディファレンシャルは、マグナパワートレインによって設計および製造されており、^{[ 7 ]}アウディA4、A5、A6およびそれらの派生モデル（RSモデルを含む）に提供されています。スポーツディファレンシャルは、リアアクスルホイールにトルクを選択的に配分することでヨーモーメントを発生させ、ハンドリングを向上させるとともに、オーバーステアやアンダーステア​​時に車両を安定させ、安全性を高めます。

スポーツディファレンシャルは、ディファレンシャルのクラウンホイールの両側にあるマルチプレートクラッチを介して作動する、2つの重ね合わせ（「ステップアップ」）ギアを使用して動作します。ソフトウェアが必要とする場合（横方向および縦方向のヨーセンサー、ABSホイールセンサー、およびステアリングホイールセンサーを使用）、リアディファレンシャルの近くにあるコントロールユニットに配置された制御ソフトウェアが、該当するクラッチパックを作動させます。これにより、出力シャフトの駆動がステップアップギアを介して接続されたホイールに伝達され、もう一方のシャフトはホイールを直接駆動し続けます（つまり、クラッチパックは作動しません）。高速出力シャフトはホイールに増大したトルクを生成し、ヨー（回転）モーメントを発生させます。通常の動作では、増大したトルクが旋回外側のホイールに伝達され、車両の旋回モーメント、つまりステアリングホイールが指す方向に旋回しようとする意欲が増大します。

フォルクスワーゲン・トゥアレグやポルシェ・カイエンと同じプラットフォームを採用するアウディQ7（初代）は、先代モデルとは足回り構造が異なっている。ボルグワーナー社が、よりオフロード走行に適したこのSUV向けに4WDシステムを提供しており、トルセン式タイプ3（T3）ディファレンシャルが採用されている。

アウディは2016年2月に「アウディ・クワトロ・ウィズ・ウルトラ・テクノロジー」を発表した。これは縦置きエンジン搭載プラットフォームで使用するための前輪駆動重視のシステムである。^{[ 8 ]}

この4WDシステムはフォルクスワーゲンブランドの車両のみに採用され、アウディR8モデルを除くアウディ車には一切採用されなかった。

前述のビスカスカップリング式4WDシステムは、フォルクスワーゲン・ゴルフMk2やジェッタなど、横置きエンジン搭載のA2プラットフォーム車両のMk2世代に採用されていました。また、フォルクスワーゲン・タイプ2（T3）（米国ではヴァナゴン）、ゴルフとジェッタのMk3世代、フォルクスワーゲン・パサートB3の第3世代（大幅に改良されたAプラットフォームをベースとしている）、そしてフォルクスワーゲン・ユーロバンにも採用されていました。

ヴァナゴンのシステムは後輪駆動を基本としており、エンジンとトランスアクスルは後部に配置され、ビスカスカップリングは前車軸の最終減速機付近に搭載されていた。この4WDシステムは、全車種でシンクロと呼ばれていた。

内容：自動四輪駆動（オンデマンド）。

センターデフの代わりにビスカスカップリングが取り付けられており、ブレーキ時に駆動軸を切り離すためのフリーホイール機構を備えている。

オープンリアディファレンシャル（ヴァナゴンでは機械式ディファレンシャルロックがオプション）。

オープンフロントディファレンシャル（ヴァナゴンでは機械式ディファレンシャルロックがオプション）。

通常は前輪駆動車（ヴァナゴンを除く。上記参照）。通常の走行状態では、トルクの95%が前車軸に伝達されます。ビスカスカップリングは「遅い」と考えられているため（シリコーンフルードが温まって固まるのに時間がかかるため）、ビスカスカップリングを「予圧」して作動時間を短縮するために、常にトルクの5%が後車軸に伝達されます。スリップが発生するとカップリングがロックされ、トルクの最大50%近くが自動的に後車軸（ヴァナゴンでは前車軸）に伝達されます。オンロード走行では、前輪と後輪の片方がトラクションを失うと、車は動きません。

リアディファレンシャル内部に設置されたフリーホイールセグメントにより、ビスカスカップリングをロックすることなく、またABSが各ホイールに個別にブレーキをかけることを妨げることなく、リアホイールがフロントホイールよりも速く回転することが可能になります。フリーホイールがあるため、トルクは車両が前進しているときのみリアアクスルに伝達されます。後退時に四輪駆動が機能するように、ディファレンシャルケースには真空作動式の「スロットル制御要素」が設置されています。この装置は、リバースギアに入っているときにフリーホイール機構をロックします。フリーホイール機構は、シフトレバーを右に押して3速を過ぎるとロックが解除されます。リバースギアから出た直後にフリーホイールがロック解除されないのは意図的なものです。これは、車がスタックしてドライバーが1速からリバース、そしてまた1速へと切り替えて車を「揺らそう」とした場合に、フリーホイールがロック状態とロック解除状態を繰り返してしまうのを防ぐためです。

この四輪駆動システムの欠点は、粘性カップリングの作動時間に関係している。

1. 滑りやすい路面で加速しながらコーナリングする際、後輪車軸の駆動に遅れが生じ、車の挙動が急激に変化する（アンダーステア​​からオーバーステアへ）。
2. 砂地で発進する際、四輪駆動が作動する前に前輪が砂に埋まってしまうことがある。

1998年から、スウェーデンのHaldex Traction LSCユニットがビスカスカップリングに取って代わりました。Haldexは、アウディS1、アウディA3、アウディS3、アウディTTのquattroバージョンでアウディによって使用されています。また、フォルクスワーゲンでは、フォルクスワーゲンゴルフ、フォルクスワーゲンジェッタ、ゴルフR32のMk4およびMk5世代の4motionバージョン、フォルクスワーゲンシャラン、第6世代VWパサート（Aプラットフォームベース）、トランスポーターT5で使用されています。アウディでは商標が保持され、quattroと呼ばれていますが、フォルクスワーゲンでは4motionという名前が付けられています。フォルクスワーゲングループのモデルをベースにしたシュコダオクタビア4x4、SEATレオン4、SEATアルハンブラ4もHaldex LSCを使用しています。興味深いことに、ブガッティ・ヴェイロンもハルデックスを採用しているが、トランスミッション、PTU、前後アクスルは別々になっている。

内容：自動四輪駆動（オンデマンド）。

Haldex Traction LSCマルチプレートクラッチは、ECUによる電子制御を備え、擬似的なセンターデフとして機能します。

オープンリアディファレンシャル、EDLなし。

オープンフロントデフ、EDL。

方法: 通常は前輪駆動車です。Haldex Traction LSC ユニットは、状況に応じてトルクの最大 100% を後車軸に配分することができます。Haldex Traction システムのトルク配分は、多くの人にとって分かりにくいものです。通常の動作条件下では、Haldex LSC クラッチは 5% で動作します (5% を前輪と後輪に分割すると、トルクの 97.5% が前輪に、2.5% が後輪に伝達されます)。両方の前輪がトラクションを失うような悪条件下では、Haldex クラッチは 100% のクランプ力でロックすることができます。これは、前車軸にトルクが伝達されないため、すべてのトルク (損失を除く) が後車軸に伝達されなければならないことを意味します。左右の車輪間のトルク配分は、従来のオープン ディファレンシャルによって実現されます。駆動車軸の片側がグリップを失うと、電子ディファレンシャル ロック (EDL) がこれを制御します。EDL は回転している単一の車輪にブレーキをかけるため、トルクはオープン ディファレンシャルを介して反対側の車輪に伝達されます。ハルデックス・トラクションLSC四輪駆動システムを搭載した横置きエンジン車の場合、EDLは前輪のみを制御し、後輪は制御しません。

前輪のみにEDL（電動パーキングブレーキ）を装備した車両では、前輪両方と後輪の片方がトラクションを失った場合、車両は動きません。

繰り返しになりますが、電子ディファレンシャルロックの制限（上記のquattro IVの説明を参照）により、オフロード走行では、前輪と後輪のそれぞれ1つずつがトラクションを失うだけで、車は動かなくなります。

ハルデックス・トラクション・システムは、予防的というよりは事後対応型です。つまり、ハルデックスが作動して後車軸にトルクを伝達するには、前後車軸のスリップ（または回転速度）に差が生じる必要があります。これはホイールスピンとは異なり、このシステムは車両のどのホイールも1回転するよりも短い時間で反応することができます。一方、トルセン・トランスミッションは、スリップしていない状態でもトルクを常に均等に配分するため、スリップが発生する可能性が低くなります。

ハルデックス電子制御ユニット（ECU）は、ブレーキが作動するとすぐにセンターカップリング内のハルデックスクラッチを解除し、ABSが適切に作動できるようにします。低速での急旋回（駐車など）を行う際も、トランスミッションの「巻き上げ」を防ぐため、ECUによってクラッチが解除されます。電子安定制御プログラム（ESP）が作動すると、加速時と減速時の両方において、ESPシステムが車両を効果的に制御できるよう、ハルデックスクラッチが解除されます。