Назначение дифференциала - дать возможность ведущим колесам, наглухо скрепленным с приводными валами, вращаться с различными (одному по отношению к другому) скоростями. С различными скоростями колеса должны вращаться: при поворотах, когда колесо, идущее по внешней кривой, описывает большую дугу, чем идущее по внутренней кривой (рис. 188); на плохой дороге, когда одно колесо идет по ровному месту, а другое встречает значительные неровности (выбоины, бугры и т.п.); при разных внешних диаметрах шин ведущих колес из-за неодинакового давления воздуха в шинах или износа протектора.

Рис. 188 - Схема движения автомобиля по кругу

Отсутствие дифференциала неизбежно вызвало бы в рассматриваемых случаях проскальзывание одного из ведущих колес по полотну дороги, что связано с сильным износом шин, увеличением сопротивления движению и затруднением управления автомобилем. Схема главной передачи и дифференциала с коническими шестернями показана на рис. 189. Вращение вала 7 через ведущую шестерню 6 передается ведомой шестерне 5 главной передачи. К ведомой шестерне привернута коробка 2, в которой укреплены оси 3 и 10 двух небольших конических шестерен 4 и 11, называемых сателлитами. Сателлиты могут свободно вращаться вокруг осей 3 и 10 и находятся в постоянном зацеплении с двумя шестернями 9 и 12; последние составляют одно целое с приводными валами 8 и 1, на внешних концах которых крепятся ведущие колеса. При вращении ведомой шестерни 5 оси 3 и 10 передают крутящий момент через сателлиты 4 и 11 шестерням 9 и 12, и эти шестерни вращаются в одном направлении с ведомой шестерней 5.

Рис. 189 - Схема устройства главной передачи и дифференциала:
1 - приводной вал (полуось) колеса; 2 - коробка дифференциала; 3 - ось сателлита; 4 и 11 - сателлиты; 5 - ведомая шестерня главной передачи; 6 - ведущая шестерня главной передачи; 7 - ведущий вал; 8 - приводной вал колеса; 9 и 12 - шестерни приводного вала колеса; 10 - ось сателлита.

Когда автомобиль движется по прямой и оба колеса вращаются с одним и тем же числом оборотов, сателлиты 4 и 11 не вращаются вокруг своих осей; в этом случае они являются как бы клином, соединяющим шестерни 9 и 12 в одно целое с ведомой шестерней 5. Следовательно, каждая из шестерен 9 и 12 в рассматриваемом случае делает одно и то же число оборотов, что и ведомая шестерня 5.

При повороте, например, вправо, когда правое колесо проходит меньший путь, чем левое, скорость вращения шестерни 9 снизится, вследствие чего сателлиты повернутся вокруг своих осей по ходу часовой стрелки.

Работу дифференциала поясняют схемы, приведенные на рис. 190. Предположим, что вместо сателлитов имеется равноплечий рычаг 2, который серединой свободно установлен на оси 3, укрепленной в коробке дифференциала, а концами входит во впадины между зубьями шестерен 1 и 4 приводных валов колес. При равноплечих рычагах и одинаковых диаметрах шестерен 1 и 4 крутящий момент от главной передачи будет передаваться поровну приводным валам правого и левого колес.

Рис. 190 - Схемы работы дифференциала:
а - колеса вращаются с одинаковой скоростью; б - колеса вращаются с разной скоростью; в и г - отрезки; 1 - шестерня приводного вала левого колеса; 2 - рычаг (сателлит); 3 - ось сателлита; 4 - шестерня приводного вала правого колеса.

Если колеса вращаются с одинаковой скоростью, рычаг находится в равновесии и, оставаясь неподвижным относительно оси 3, вращается вместе с коробкой дифференциала и шестернями 1 и 4 как одно целое (рис. 190, а).

Если же скорость вращения одного из колес, например левого, уменьшится, рычаг 2 повернется вокруг своей оси в направлении, указанном на рис. 190, б. При этом левым концом рычаг повернется в направлении, противоположном вращению шестерни 1, и отстанет от своей оси 3 на длину отрезка в; правым же концом рычаг повернется в направлении вращения шестерни 4 и опередит свою ось на величину отрезка г, равного отрезку в. Следовательно, на сколько уменьшится скорость вращения шестерни 1, на столько же возрастет скорость вращения шестерни 4.

Особенности устройства дифференциала приводят к тому, что:

1) сумма чисел оборотов обоих ведущих колес всегда равна удвоенному числу оборотов коробки дифференциала; следовательно, если одно из ведущих колес (при вращении карданного вала) остановится, то другое будет вращаться в два раза быстрее, чем коробка дифференциала (например, при буксовании одного из колес);

2) если при неподвижной коробке дифференциала вращать одно из колес, например, по часовой стрелке, то другое колесо будет вращаться с тем же числом оборотов в противоположном направлении, т.е. против часовой стрелки (такое положение будет возможно, если для остановки автомобиля резко затормозить его центральным ручным тормозом, действующим на колеса через силовую передачу);

3) дифференциал при любых условиях (если пренебречь трением в нем) распределяет подводимый к нему крутящий момент поровну между обоими колесами; поэтому автомобиль остановится, если хотя бы одно колесо попадет на скользкий участок дороги (буксование одного колеса при неподвижном втором колесе) или поломается привод к одному из колес.

Детали дифференциала автомобиля ГАЗ-51 показаны на рис. 191.

Рис. 191 - Детали дифференциала (автомобиль ГАЗ-51):
1 - подшипник; 2 - часть коробки дифференциала; 3 - прокладка; 4 - шестерни приводных валов; 5 - сателлиты; 6 - прокладка; 7 - крестовина.

Коробка дифференциала состоит из двух частей 2, стягиваемых болтами и вращающихся на роликовых подшипниках 1 вместе с ведомой шестерней главной передачи в картере заднего моста.

В коробке дифференциала находятся две шестерни 4, связанные между собой четырьмя сателлитами 5, свободно установленными на пальцах крестовины 7. Выступающие концы пальцев зажаты левой и правой частями коробки дифференциала.

Между опорными поверхностями сателлитов 5 и шестерен 4 и коробкой дифференциала устанавливаются металлические прокладки 6 и 3.