Как именно работает дифференциал?

https://mechanics.stackexchange.com/a/25370/12697 Описывает физическое расположение шестерён в обычном дифференциале. Чтобы понять принцип работы дифференциала, нужно разобраться, как эти шестерни ведут себя в различных ситуациях.

Благодаря зубчатому зацеплению два полуоси вращаются относительно коронного колеса на равные углы в противоположных направлениях.

Если смотреть со стороны дифференциала, это означает, что средняя скорость вращения двух полуосей должна быть равна скорости вращения коронного колеса. Таким образом, когда двигатель вращает карданный вал, должно вращаться хотя бы одно из колёс.

Мы также видим, что если в дифференциале нет трения, то крутящий момент, передаваемый на два колеса, должен быть одинаковым, поскольку любая разница в крутящем моменте приведёт к изменению скорости шестерён внутри дифференциала.

Если оба ведущих колеса имеют хорошее сцепление с дорогой, то обычный дифференциал отлично справляется с передачей мощности на дорогу, позволяя ведущим колесам вращаться с разной скоростью.

Тот же принцип можно применить и к большему количеству колёс. Например, полноприводный автомобиль обычно имеет три дифференциала: один в центре для разницы в скорости между передними и задними колёсами, а также передний и задний дифференциалы для разницы в скорости между левым и правым колёсами на каждом конце.

Если одно из колёс теряет сцепление с поверхностью, то оно начинает свободно вращаться, поскольку крутящий момент, передаваемый на колёса, остаётся прежним. На колесо (или колёса), которые всё ещё сцеплены с поверхностью, будет передаваться очень мало энергии.

Таким образом, в спортивных автомобилях предусмотрены системы, которые обнаруживают нежелательно высокий уровень пробуксовки и ограничивают его либо с помощью тормозов, либо с помощью дополнительных механизмов в дифференциале. Существуют также более сложные типы дифференциалов, которые имеют другие характеристики крутящего момента в зависимости от скорости.

Потеря сцепления с дорогой на полноприводном автомобиле, когда одно из колёс пробуксовывает, сводит на нет весь смысл полного привода. В старых внедорожниках часто использовались примитивные механизмы для блокировки дифференциалов при движении по бездорожью. В более современных внедорожниках часто используются более сложные системы, аналогичные тем, что используются в спортивных автомобилях.

Что такое дифференциал ?

• Задача дифференциала — компенсировать разницу. В частности
  разницу в скорости вращения колёс при повороте. Например, представьте,
  что вы проходите поворот. Внутреннему колесу нужно проехать меньшее расстояние,
  чем внешнему, когда вы проходите поворот. Это значит, что
  внешнее колесо должно вращаться быстрее, чтобы не отставать от внутреннего
  колеса.


• Дифференциал позволяет колёсам вращаться с разной скоростью,
  сохраняя при этом мощность. Без дифференциала шины будут скрести
  и подпрыгивать на асфальте во время поворотов.

Принцип работы:

• Я нашёл отличный онлайн-ресурс здесь


• Крутящий момент передаётся от двигателя через трансмиссию на приводной
  вал, который соединён с главной передачей, содержащей
  дифференциал.



• Спиральная коническая шестерня получает привод от конца
  карданного вала и заключена в корпус главной передачи
  блока. Она входит в зацепление с большой спиральной конической шестерней, известной как
  коронное колесо.




• Коронное колесо и ведущая шестерня могут входить в зацепление в гипоидной ориентации, которая здесь не показана.
  Коронное колесо прикреплено к картеру или кожуху дифференциала,
  который содержит «солнечное» и «планетарное» колеса или шестерни, представляющие собой
  группу из четырёх конических шестерён, расположенных в перпендикулярной плоскости, так что каждая
  коническая шестерня входит в зацепление с двумя соседними и вращается в направлении, противоположном
  третьей, с которой она не входит в зацепление.



• Две солнечные шестерни расположены на одной оси с коронной
  шестерней и приводят в движение полуоси, соединённые с
  ведущими колёсами автомобиля. Две другие планетарные шестерни расположены на
  перпендикулярной оси, которая меняет направление при вращении
  кольцевой шестерни.

По сути, независимо от того, какое колесо испытывает нагрузку, планетарные передачи компенсируют её.

Способность дифференциала распределять различную мощность по требованию на каждое колесо называется векторизацией крутящего момента.

Как правило, к узлу дифференциала прикреплён электропривод, который помогает распределять крутящий момент

Для получения более подробной информации о векторизации крутящего момента вам будет полезно это видео.

Дополнительную информацию о векторизации крутящего момента можно найти в этом полезном вопросе Как работает дифференциал крутящего момента