Audi Quartz quattro de 1981 par Pininfarina – Un concept car basé sur l’Ur-quattro

Audi Quartz quattro de 1981 par Pininfarina – Un concept car basé sur l’Ur-quattro

Au salon automobile de Genève 1981, Audi présentait une nouveauté assez spéciale : l’ Audi Quartz quattro. Basé sur l’Audi Ur-quattro, ce concept car conçu par Pininfarina est un coupé sportif à 4 roues motrices pouvant transporter confortablement 4 personnes et leurs bagages.

Lorsqu’Audi a lancé l’Ur-quattro à Genève en mars 1980, elle a été la première voiture de route de haute performance à utiliser une transmission intégrale. Sergio Pininfarina, qui était présent à Genève, a été séduit par ce véhicule et a convaincu Audi de lui fournir un modèle quattro nu afin de l’utiliser comme base d’un futur concept car. Audi a accepté et à l’été 1980 une version de pré-production de l’Ur-quattro lui a été envoyée en Italie, tout en sachant que les livraisons des premières voitures des clients n’ont commencé qu’à la fin de l’année 1980. La motorisation du Quartz est ainsi un 5 cylindres turbo de 2,1 l développant 200 ch.

Un showcar mettant en avant de nouvelles technologies
L’idée de Pininfarina était de mettre en évidence au salon de Genève 1981 les thèmes comme la recherche, le style, la production et la compétition sportive. Pour cela, il fallait concevoir un concept car innovant et marquant les esprits.

Des solutions techniques relativement simples et légères ont permis de résoudre le système des 4 roues motrices sur l’Audi Quartz. Pininfarina les a jugées particulièrement indiquées comme base d’une étude de carrosserie, qu’elle avait l’intention de réaliser.

Pour cette étude, Pininfarina s’est servi de toute une série de matériaux légers nouveaux, sélectionnés parmi ceux que les technologies les plus avancées ont mis au point pour le secteur aéronautique.

Son originalité réside aussi dans le fait d’avoir transféré ces matériaux du secteur aéronautique à l’automobile, sans se limiter cependant aux voitures de compétition, mais en les appliquant aussi aux voitures construites en grande série.

L’étude pour l’application des matériaux légers dans l’industrie automobile était devenue fondamentale à cause de l’importance que le poids de la voiture exerce sur la consommation de carburant. Aux États-Unis, par exemple, l’année 1985 a été fixée comme délai pour réduire la consommation moyenne des voitures à 11,7 km. par litre. Par conséquent, le rapport poids/puissance, indice des performances sportives d’une voiture, doit être considéré aussi aujourd’hui comme facteur d’économie de carburant.

Le rapport entre consommation et poids dépend de la façon dont on applique les solutions légères; il ne s’agit pas seulement de remplacer des matériaux par d’autres moins lourds, mais de s’orienter vers des conceptions différentes, indiquées pour les nouveaux matériaux. Une première phase au cours de laquelle le remplacement progressif des matériaux normalement utilisés a abouti à des carrosseries hybrides, c’est-à-dire formées d’éléments de natures différentes.

L’Audi Quartz est ainsi devenue un banc d’essai pour l’expérimentation continue de Pininfarina avec des matériaux avancés. À cette fin, la carrosserie était un mélange de fibre de carbone, de Kevlar, d’aluminium, de composite acier-polyuréthane et de polycarbonate. Bien que l’Audi Ur-quattro pèse 1 290 kg, la carrosserie légère de Pininfarina a permis de réduire le poids total à 1 200 kg.

Un extérieur avant-gardiste
La refonte de Pininfarina a été réalisée par le styliste Enrico Fumia travaillant sous l’œil vigilant de Leonardo Fioravanti. Typique de l’époque, l’Audi Quartz mélangeait des surfaces planes aux bords adoucis.

Du Kevlar fut utilisé pour les parties prises en sandwich comme les parechocs. Les portes furent rembourrées en polypropylène.

Ce prototype se veut un exemple pratique d’utilisation de matériaux légers métalliques ou non. L’idée qui informe la ligne de la carrosserie consiste à obtenir une forme aux dimensions compactes, donc légère, d’un dessin simple mais fortement caractérisé. Le résultat est une carrosserie présentant un « sillon » sur le contour de la carrosserie, qui sépare idéalement la partie supérieure de l’inférieure. Ce « sillon » sert aussi comme canal pour l’aérodynamisme intérieur du compartiment moteur : l’air entre frontalement par la fente obtenue dans la partie avant du « sillon » et est évacué dans la zone immédiatement derrière les passages de roues Avant.

Autre caractéristique de la voiture : l’absence totale de saillies. Les vitres sont dépourvues de montants extérieurs, les poignées d’ouverture sont cachées derrière les glaces des portes, les feux avant et arrière sont incorporés dans la carrosserie.

En respectant le thème proposé, les dimensions des groupes optiques ont été réduites au minimum. Les projecteurs avant, résultat d’une étude de Carello, qui utilisent une optique elliptique avec de petites lentilles d’un diamètre de 75 mm, sont de dimensions extrêmement réduites, tout en gardant des performances optiques absolument comparables et même supérieures à celles des projecteurs traditionnels les plus puissants de l’époque. Leur aspect lenticulaire et leur disposition caractérisent le devant de la voiture.

Les feux arrière minces s’étendent sur toute la largeur du carénage arrière et datent d’une autre tendance des années 1980. D’autres touches modernes comprenaient des montants A et B dissimulés ainsi que des pare-chocs et des rétroviseurs couleur carrosserie. Les sorties d’échappement ont été formés pour reproduire le logo à quatre anneaux d’Audi.

Pour respecter la forme compacte, la partie arrière présente un porte-à-faux très réduit offrant toutefois un bon coffre généreux par rapport au type spécial de voiture.

Autres éléments caractéristiques : les rétroviseurs extérieurs, permettant aussi la ventilation dynamique de l’habitacle. Lorsque les voitures étaient munies de déflecteurs, l’aération intérieure était assurée lors de la mobilité des voitures ayant cette option. Aujourd’hui, le déflecteur mobile a disparu surtout à cause des réglementations sur la visibilité et le nouveau rétroviseur breveté par SAIAG représente une version moderne de cet élément. Les essais effectués en soufflerie ont confirmé son efficacité.

La sortie de l’air vicié de l’habitacle se fait moyennant une fente obtenue grâce à la forme spéciale de la glace latérale arrière.

Dans l’ensemble, l’Audi Quartz quattro était 30 cm plus courte que l’Ur Quattro de série et avait un coefficient de traînée de 0,45. Étonnamment, cela était légèrement moins bon que l’original à 0,43. La voiture finie a d’abord été peinte en gris-bleu bicolore sur du gris argent qui a été rapidement changée en gris argent.

L’étude était ainsi surtout axée sur le design extérieur.

Un intérieur spacieux et futuriste
L’intérieur de la voiture a été conçu dans l’esprit du thème, en faisant appel à des matériaux et à des revêtements légers conformément à un dessin se basant sur le maximum de simplicité et de fonctionnalité.

Bien que afficheurs et commodos Audi ont été conservés, le cockpit a été entièrement repensé. Une console, d’une section semblable à celle d’une main courante, court latéralement le long des portes et des côtés arrière et sert d’accoudoir, de poignée d’appui, de commandes des sièges. Cette console se développe sur le devant, de façon à devenir une planche porte-instruments. La caractéristique de cette planche réside dans l’absence de saillies : l’instrumentation est encaissée et recouverte d’un écran spécial LCD, transparent sous certains angles et opaque sous d’autres, permettant ainsi une lecture très aisée des instruments à partir du poste de conduite et éliminant les reflets gênants des instruments sur le pare-brise.

Le panneau du tiroir de la planche de bord loge un ordinateur de bord et, lorsqu’il est ouvert, il se présente comme un clavier. Une instrumentation secondaire complète ensuite les services de bord. Elle comprend aussi 2 indicateurs visuels du blocage des différentiels – la commande se trouvant sur la console centrale – et 4 indicateurs visuels pour signaler une insuffisante pression des pneus.

L’habitabilité est celle d’un coupé 2+2, offrant un bon espace longitudinal pour les passagers arrière. Les nouveaux sièges à haut dossier étaient fortement renforcés avec une coque en carbone et garnis de toile de parachute à motifs carrés blanc cassé utilisé pour les sièges et les panneaux de portes.

Le réservoir du carburant, d’une forme originale en T, est placé sous le plateau de chargement derrière et entre les sièges arrière, ayant une capacité d’environ 85 litres. En plus de se trouver dans une position de sécurité, cette solution dégage un plateau de chargement, qui peut être bien exploité géométriquement et offre un volume utile d’environ 300 litres. En rabattant séparément les dossiers des sièges arrière, ce volume de chargement atteint 800 l.

La moquette rouge donne au Quartz une ambiance très années 1980.

Utilisation de matériaux légers
Le concept car Audi Quartz quattro se caractérise par les éléments suivants :

– Pare-chocs avant et arrière en structure sandwich de Kevlar / nid d’abeille / Kevlar,
– Capot moteur, pavillon et panneaux latéraux en aluminium,
– Panneaux de portes en laminé sandwich d’acier / polypropylène / acier,
– Lunette en polycarbonate,
– Encadrement de la lunette arrière en fibre de carbone,
– Structure des sièges et volant en fibre de carbone,
– Revêtements des sièges et des panneaux latéraux en toile de parachute.

Caractéristiques des matériaux utilisés
Fibres aramidiques Kevlar
Depuis le début des années 1970, cette fibre aramidique spéciale est utilisée dans une vaste gamme d’applications industrielles puis dans le domaine automobile, sur les voitures sportives, en vue d’obtenir des carrosseries extrêmement légères. En effet, elle possède un poids spécifique très bas (1,45 g/cm3) et une très haute résistance à la rupture (3617 N/mm2).

Les principales caractéristiques du Kevlar sont les suivantes :
– rapport résistance/poids spécifique le plus élevé de toutes les fibres,
– rapport rigidité/poids spécifique inférieur aux graphites,
– excellente robustesse intrinsèque,
– bonne résistance et stabilité thermique,
– bonne résistance aux agents chimiques et atmosphériques,
– haut pouvoir d’amortissement des vibrations, 8 fois supérieur à l’acier et 4 fois à celui des autres fibres renforcées.

Sur ce prototype, le Kevlar a été utilisé dans la construction des pare-chocs avant et arrière, en particulier, comme façades d’un sandwich renfermant des panneaux à nid d’abeille. L’ensemble se caractérise par un poids très réduit et une haute résistance à la compression. Le pare-chocs est à même d’absorber des chocs violents sans se déformer.

Nid d’abeille
Cette configuration cellulaire spéciale, tant en aluminium qu’en papier polyamidique, est largement utilisée dans l’industrie aéronautique et aérospatiale, car elle permet d’obtenir des panneaux-sandwich aux caractéristiques suivantes :
– rapport résistance/poids très élevé,
– rapport rigidité/poids très élevé,
– haute résistance à la compression,
– haute résistance à la fatigue,
– bonne résistance aux grands écarts thermiques,
– propriétés d’absorption acoustique,
– rapport surface exposée/volume occupé très élevé.

Selon le type de configuration cellulaire, il est possible de faire prendre au matériau des courbures et des sinuosités particulières, telles que des calottes sphériques, des éléments fléchis et des surfaces cylindriques. La forme des pare-chocs s’obtient précisément en modelant, selon la coupe transversale de ces derniers, les panneaux de nid d’abeille d’un poids très faible.

Fibres de carbone
Les fibres de carbone, tant sous forme de tissus que comme éléments réalisés par pultrusion, éveillent un intérêt toujours croissant dans le domaine automobile.
Il suffit de penser que, à égalité de résistance mécanique, il est possible d’atteindre une réduction du poids de l’ordre de 70% par rapport à l’acier et de 33% par rapport à l’aluminium.

Ses caractéristiques sont :
– poids spécifique réduit (1,75 g/cm3),
– rigidité élevée,
– résistance à la corrosion,
– résistance aux sollicitations,
– stabilité thermique,
– basse conductivité électrique,
– basse absorption aux rayons X.

Elles offrent un vaste éventail d’applications automobiles pour les pièces mécaniques (arbres de transmission, paliers moteur, ressorts) ou pour les éléments de carrosserie (renforts intérieurs, pare-chocs, panneaux de porte, capots moteur).

Le prototype prévoit, comme exemples d’applications possibles, réalisées en tissu de fibres de carbone stratifié avec de la résine époxydique, l’encadrement de la lunette, la coque des sièges et le volant.

Laminés métallo-plastique
Une innovation dans le domaine des matériaux métalliques légers est les laminés métallo-plastique, qui joignent 2 lames minces d’acier ou d’aluminium à un noyeau polymérique, et dont l’ensemble forme une structure possédant des propriétés comparables à l’acier et à l’aluminium.

Ce produit permet de réduire le poids de 50% environ, par rapport à un élément équivalent de caisse en tôle d’acier. Par conséquent, surtout si nous tenons compte de leur prix d’achat et d’utilisation, les laminés métallo-plastique peuvent valablement se substituer à la tôle d’acier. Et puis, les caractéristiques d’isolation thermique et acoustique offrent des avantages secondaires non négligeables à la construction automobile.

Le formage de ce genre de matériau n’exige que des plieuses et des presses de moindre puissance à égalité d’épaisseur. Il faut tenir compte cependant du fait que les éléments de remplacement exigent, en termes de résistance par rapport à une tôle normale, une épaisseur totale du sandwich plus grande que celle des tôles de référence.

En tout cas, le volume en poids d’acier utilisé est moindre. Un rôle très important joue le coeur en plastique, d’où dépendent les performances du laminé; il a été observé que des cœurs en nylon semblent offrir de meilleures caractéristiques de résistance à la flexion, aux bosselures, à la récupération d’élasticité, aux chocs, surtout si elles sont accouplées à l’aluminium.

Du point de vue de l’assemblage de la carrosserie, « un désavantage », aisément surmontable en tout cas, qu’on peut imputer aux laminés métallo-plastique, réside dans l’impossibilité d’effectuer des jonctions par soudage. Il faut faire appel, pour le moment, au rivetage, aux chanfreinages ou à des éléments boulonnés.
Cette dernière solution a déjà été appliquée aux ailes avant, alors que les autres jonctions sont adoptées normalement pour les portes et le capot moteur. C’est dans cette optique que les portes du prototype Audi Quartz on été réalisées en laminé acier-polypropylène, en mettant en évidence sa capacité d’emboutissage avec la section spéciale des côtés de la voiture.

L’épaisseur du laminé utilisé est de 1 mm, formé de 2 lames d’acier de 0,2 mm et d’un cœur en propylène de 0,6 mm; c’est-à-dire un laminé de 60% en plastique.

Aluminium
L’aluminium représente le métal possédant le poids spécifique le plus bas (2,7 kg/cm3) et il a toujours été largement utilisé pour sa légèreté. Dans les constructions aéronautiques et automobiles, il est sans rival parmi les autres métaux.

Les alliages d’aluminium diffèrent selon le pourcentage de présence des éléments ajoutés, tels que le cuivre, le silicium, le magnésium et le zinc. De cette façon on obtient des alliages possédant des caractéristiques spéciales d’utilisation.

Pour le capot moteur, le toit et les panneaux latéraux, Pininfarina a eu recours à l’alliage série « 6000 », présentant les caractéristiques suivantes :
– bonne capacité d’emboutissage,
– assez bonne possibilité de soudage,
– excellente résistance à la corrosion,
– valeurs de limite d’élasticité et de rupture comparables à celles de l’acier.

Polycarbonate
Sur ce prototype, la lunette a été réalisée en polycarbonate, à la place du verre. De cette façon, un gain en poids de 50% environ a été possible.

A cela il faut ajouter les caractéristiques suivantes :
– bonne résistance mécanique dans un vaste éventail de température et de conditions physiques,
– meilleur coefficient de dilatation thermique que celui du verre,
– isolation thermique supérieur au verre,
– excellente transmission de la lumière,
– excellent filtre aux rayons ultraviolets surtout et aux infra-rouges,
– excellente résistance aux agents chimiques,
– bonne insonorisation,
– bonne résistance à l’abrasion,
– poids spécifique réduit (1.2 g/cm3).

Récupération par Audi Tradition
Sergio Pininfarina a ensuite offert la voiture aux éditeurs du magazine suisse Automobil Revue pour leur 75ème anniversaire en 1981. Ils ont testé la voiture afin de connaître ses performances : 219 km/h en vitesse maximale et 0 à 100 km/h en 7,1 secondes.

L’Audi Quartz quattro a ensuite été achetée par Audi qui la conserve à ce jour dans son département Audi Tradition.

Photos : 4Legend.com / Pininfarina / DR

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