เทคโนโลยี การกระจายแรงบิด (Torque vectoring)เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในเฟืองท้าย รถยนต์ ซึ่งมีความสามารถในการปรับเปลี่ยนแรงบิดไปยังเพลาขับแต่ละข้างด้วย ระบบ อิเล็กทรอนิกส์หรือในยานพาหนะทางรางซึ่งทำเช่นเดียวกันโดยใช้ล้อที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์แยกกัน วิธีการถ่ายโอนกำลังนี้เพิ่งได้รับความนิยมในรถยนต์ขับเคลื่อนสี่ล้อ^{[ 1 ]} รถยนต์ ขับเคลื่อนล้อหน้า บางรุ่นใหม่ก็มีเฟืองท้ายแบบกระจายแรงบิดพื้นฐานเช่นกัน เมื่อเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมยานยนต์พัฒนาขึ้น รถยนต์จำนวนมากขึ้นจึงติดตั้งเฟืองท้ายแบบกระจายแรงบิด ซึ่งช่วยให้ล้อยึดเกาะถนนได้ดีขึ้นเพื่อการออกตัวและการควบคุมที่ดีขึ้น

ในปี 1996 ฮอนด้าและมิตซูบิชิได้เปิดตัวรถยนต์สปอร์ตที่มีระบบกระจายแรงบิด (torque vectoring) แนวคิดการกระจายแรงบิดนั้นสร้างขึ้นบนหลักการพื้นฐานของเฟืองท้ายแบบมาตรฐาน เฟืองท้ายแบบกระจายแรงบิดจะทำหน้าที่พื้นฐานของเฟืองท้ายไปพร้อมกับการส่งแรงบิดระหว่างล้ออย่างอิสระ ความสามารถในการส่งแรงบิดนี้ช่วยปรับปรุงการควบคุมและการยึดเกาะในเกือบทุกสถานการณ์ เฟืองท้ายแบบกระจายแรงบิดถูกนำมาใช้ในการแข่งขันเป็นหลัก รถแรลลี่ของมิตซูบิชิเป็นหนึ่งในรถรุ่นแรกๆ ที่ใช้เทคโนโลยีนี้^{[ 2 ]} เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาอย่างช้าๆ และปัจจุบันกำลังถูกนำไปใช้ในรถยนต์ที่ผลิตเพื่อจำหน่ายจำนวนไม่มากนัก การใช้งานการกระจายแรงบิดที่พบได้บ่อยที่สุดในรถยนต์ในปัจจุบันคือในรถยนต์ขับเคลื่อนสี่ล้อ

รถยนต์รุ่นเรือธงHonda Prelude เจเนอเรชั่นที่ 5 ปี 1996 มาพร้อมกับระบบ Active Torque Transfer System (ATTS) ซึ่งเป็นเฟืองท้ายแบบกระจายแรงบิดที่ขับเคลื่อนล้อหน้า โดยในแต่ละตลาดจะเรียกกันว่า Type S (ญี่ปุ่น), VTi-S (ยุโรป) และ Type SH (อเมริกาเหนือ) ^{[ 3 ]}โดยพื้นฐานแล้ว ATTS คือระบบเกียร์อัตโนมัติ ขนาดเล็ก ที่เชื่อมต่อกับเฟืองท้าย โดยมีหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์สั่งการคลัตช์เพื่อปรับแรงบิดที่ส่งออกระหว่างล้อขับเคลื่อนแต่ละล้อ ATTS ช่วยลดแนวโน้มการเกิดอาการอันเดอร์สเตียร์ของ Prelude ที่วางเครื่องยนต์ด้านหน้าและขับเคลื่อนล้อหน้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ[ 3 ]ต่อ^{มาฮอน}ด้าได้พัฒนาระบบนี้ให้เป็น ระบบ Super Handling All-Wheel-Drive (SH-AWD) ในปี 2004 ซึ่งช่วยปรับปรุงการควบคุมรถโดยการเพิ่มแรงบิดให้กับล้อด้านนอก^{[ 4 ]}

ในเวลาเดียวกันนั้นLancer Evolution IV GSRก็ได้รับการติดตั้ง ระบบ ควบคุมการหมุนตัวแบบแอคทีฟ (AYC) ที่คล้ายกันในปี 1996 ^{[ 5 ]} AYC ถูกติดตั้งที่ล้อหลังและทำงานในลักษณะเดียวกันเพื่อต่อต้านอาการอันเดอร์สเตียร์ผ่านชุดคลัตช์ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งควบคุมแรงบิดที่ส่งออก^{[ 6 ]}

วลี "Torque Vectoring" ถูกใช้ครั้งแรกโดย Ricardo ในปี 2549 โดยเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนของพวกเขา^{[ 7 ]}

แนวคิดและการใช้งานระบบกระจายแรงบิด (torque vectoring) นั้นซับซ้อนทั้งคู่ เป้าหมายหลักของระบบกระจายแรงบิดคือการปรับแรงบิดไปยังล้อแต่ละล้ออย่างอิสระ โดยทั่วไปแล้วเฟืองท้ายจะประกอบด้วยชิ้นส่วนเชิงกลเท่านั้น แต่เฟืองท้ายแบบกระจายแรงบิดจำเป็นต้องมีระบบตรวจสอบอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติมจากชิ้นส่วนเชิงกลมาตรฐาน ระบบอิเล็กทรอนิกส์นี้จะบอกเฟืองท้ายว่าเมื่อใดและอย่างไรจึงควรปรับแรงบิด เนื่องจากจำนวนล้อที่รับกำลัง เฟืองท้ายแบบขับเคลื่อนล้อหน้าหรือล้อหลังจึงมีความซับซ้อนน้อยกว่าเฟืองท้ายแบบขับเคลื่อนสี่ล้อ ผลกระทบของการกระจายแรงบิดคือการเกิดโมเมนต์การหมุน (yaw moment) ที่เกิดจากแรงตามแนวยาวและการเปลี่ยนแปลงความต้านทานด้านข้างที่เกิดจากยางแต่ละเส้น การใช้แรงตามแนวยาวมากขึ้นจะช่วยลดความต้านทานด้านข้างที่เกิดขึ้นได้ สภาพการขับขี่เฉพาะจะกำหนดว่าควรมีการแลกเปลี่ยนอย่างไรเพื่อลดหรือเพิ่มความเร่งการหมุน ฟังก์ชันนี้ไม่ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีและสามารถทำได้โดยอุปกรณ์ในระบบส่งกำลังสำหรับระบบส่งกำลังแบบดั้งเดิม หรือด้วยแหล่งกำเนิดแรงบิดทางไฟฟ้า จากนั้นก็มาถึงองค์ประกอบเชิงปฏิบัติของการบูรณาการกับฟังก์ชันการรักษาเสถียรภาพของเบรกเพื่อทั้งความสนุกและความปลอดภัย

ดิฟเฟอเรนเชียลแบบเวกเตอร์แรงบิดในรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหน้าหรือล้อหลังมีความซับซ้อนน้อยกว่า แต่ก็มีข้อดีหลายอย่างเช่นเดียวกับดิฟเฟอเรนเชียลแบบขับเคลื่อนสี่ล้อ ดิฟเฟอเรนเชียลจะปรับเปลี่ยนแรงบิดระหว่างล้อเพียงสองล้อเท่านั้น ระบบตรวจสอบอิเล็กทรอนิกส์จะตรวจสอบเพียงสองล้อ ทำให้มีความซับซ้อนน้อยลง ดิฟเฟอเรนเชียลแบบขับเคลื่อนล้อหน้าต้องคำนึงถึงหลายปัจจัย ต้องตรวจสอบมุมการหมุนและมุมการบังคับเลี้ยวของล้อ เมื่อปัจจัยเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปในระหว่างการขับขี่ แรงที่กระทำต่อล้อก็จะแตกต่างกัน ดิฟเฟอเรนเชียลจะตรวจสอบแรงเหล่านี้และปรับแรงบิดตามนั้น ดิฟเฟอเรนเชียลแบบขับเคลื่อนล้อหน้าหลายตัวสามารถเพิ่มหรือลดแรงบิดที่ส่งไปยังล้อใดล้อหนึ่งได้^{[ 8 ]}ความสามารถนี้ช่วยเพิ่มความสามารถของรถในการรักษาการยึดเกาะในสภาพอากาศที่ไม่ดี เมื่อล้อใดล้อหนึ่งเริ่มลื่น ดิฟเฟอเรนเชียลสามารถลดแรงบิดไปยังล้อนั้น ซึ่งเป็นการเบรกอย่างมีประสิทธิภาพ ดิฟเฟอเรนเชียลยังเพิ่มแรงบิดไปยังล้อตรงข้าม ช่วยปรับสมดุลกำลังขับและรักษาเสถียรภาพของรถ ดิฟเฟอเรนเชียล แบบเวกเตอร์แรงบิดแบบ ขับเคลื่อนล้อหลังทำงานคล้ายกับดิฟเฟอเรนเชียลแบบขับเคลื่อนล้อหน้า

โดยส่วนใหญ่แล้ว ระบบเฟืองท้ายแบบกระจายแรงบิด (torque vectoring differential) จะพบได้ในรถยนต์ขับเคลื่อนสี่ล้อ ระบบเฟืองท้ายแบบกระจายแรงบิดพื้นฐานจะกระจายแรงบิดระหว่างล้อหน้าและล้อหลัง ซึ่งหมายความว่า ภายใต้สภาวะการขับขี่ปกติ ล้อหน้าจะได้รับแรงบิดจากเครื่องยนต์ในสัดส่วนที่กำหนด และล้อหลังจะได้รับส่วนที่เหลือ หากจำเป็น เฟืองท้ายสามารถถ่ายโอนแรงบิดเพิ่มเติมระหว่างล้อหน้าและล้อหลังเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของรถยนต์ได้

ตัวอย่างเช่น รถยนต์อาจมีการกระจายแรงบิดมาตรฐานที่ 90% ไปยังล้อหน้าและ 10% ไปยังล้อหลัง เมื่อจำเป็น เฟืองท้ายจะเปลี่ยนการกระจายเป็น 50/50 การกระจายแบบใหม่นี้จะกระจายแรงบิดอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นระหว่างล้อทั้งสี่ การกระจายแรงบิดที่สม่ำเสมอมากขึ้นจะช่วยเพิ่มแรงฉุดของรถยนต์^{[ 9 ]}

นอกจากนี้ยังมีเฟืองท้ายแบบเวกเตอร์แรงบิดขั้นสูงอีกด้วย เฟืองท้ายเหล่านี้ต่อยอดจากการถ่ายโอนแรงบิดพื้นฐานระหว่างล้อหน้าและล้อหลัง โดยเพิ่มความสามารถในการถ่ายโอนแรงบิดระหว่างล้อแต่ละล้อ ซึ่งช่วยปรับปรุงลักษณะการควบคุมรถได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น เฟืองท้ายจะตรวจสอบแต่ละล้ออย่างอิสระ และกระจายแรงบิดที่มีอยู่ให้เหมาะสมกับสภาพการณ์ปัจจุบัน

ในรถยนต์ไฟฟ้าระบบขับเคลื่อนสี่ล้อโดยทั่วไปจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้า อิสระสอง ตัว ตัวละหนึ่งตัวสำหรับแต่ละเพลา ในกรณีนี้ การกระจายแรงบิดระหว่างเพลาหน้าและเพลาหลังเป็นเพียงการควบคุมการกระจายกำลังระหว่างมอเตอร์ทั้งสองทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งสามารถทำได้ในระดับมิลลิวินาที^{[ 10 ]}ในกรณีของรถยนต์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์สามหรือสี่ตัว สามารถใช้การกระจายแรงบิดที่แม่นยำยิ่งขึ้นได้ทางอิเล็กทรอนิกส์ โดยมี การควบคุมแรงบิด ต่อล้อ เฉพาะระดับมิลลิวินาที ในกรณีมอเตอร์สี่ตัว^{[ 11 ]} และการควบคุม ต่อล้อสองล้อ บวกกับการควบคุมต่อ เพลาหนึ่ง ล้อ ในกรณีมอเตอร์สามตัว

การควบคุมแรงบิดแบบเวกเตอร์จะมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นหากใช้มอเตอร์ไฟฟ้าสองตัวที่อยู่บนเพลาเดียวกัน เนื่องจากการกำหนดค่านี้สามารถใช้เพื่อปรับลักษณะการควบคุมรถแบบอันเดอร์สเตียร์และปรับปรุงการตอบสนองชั่วคราวของรถได้^{[ 12 ] [ 13 ]} รถยนต์ Tesla Cybertruckรุ่นสามมอเตอร์มีเพลาหนึ่งที่มีมอเตอร์สองตัว ในขณะที่Rivian R1Tมีมอเตอร์สองตัวในแต่ละเพลา ทั้งด้านหน้าและด้านหลัง^{[ 11 ]}

มีการใช้ชุดส่งกำลังพิเศษในรถยนต์ทดลอง MUTE ปี 2014 ของมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิกโดยมอเตอร์ขนาดใหญ่จะให้กำลังขับเคลื่อนและมอเตอร์ขนาดเล็กจะทำหน้าที่ควบคุมแรงบิด ระบบควบคุมแรงบิดโดยละเอียดมีอธิบายไว้ในวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของ ดร.-อิง. ไมเคิล กราฟ^{[ 14 ]}

ในกรณีของรถยนต์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าสี่ตัว แรงบิดล้อรวมและ โมเมนต์การหมุนรอบแกน แนวดิ่งสามารถสร้างได้เท่ากันผ่านการกระจายแรงบิดล้อจำนวนเกือบไม่จำกัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานสามารถใช้เป็นเกณฑ์ในการจัดสรรแรงบิดให้กับล้อได้^{[ 15 ] [ 16 ]} แนวทางนี้ถูกนำมาใช้ใน รถบรรทุกขนาดเล็ก Rivian R1Tที่เปิดตัวในปี 2021 ^{[ 11 ]}

ขณะนี้กำลังมีการวิจัยเกี่ยวกับการใช้แรงบิดเวกเตอร์เพื่อบังคับทิศทางล้อรถไฟบนรางอย่างแม่นยำ ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ ได้แก่ การลดการสึกหรอของทั้งรางและล้ออย่างมาก และโอกาสในการลดความซับซ้อนหรือแม้กระทั่งกำจัด ชุดล้อรถไฟ (bogie)ที่ ซับซ้อน หนัก และเทอะทะทางกลไก

บริษัท Stored Energy Technology Limited ได้สร้างและสาธิต ระบบ Actiwheel ที่มีการกระจายแรงบิดได้สำเร็จ ซึ่งใช้มอเตอร์ดุมล้อที่ออกแบบเอง^{[ 17 ]}

ศูนย์การบินและอวกาศของเยอรมนีได้เปิดเผยแบบจำลองขนาดเต็มของระบบขับเคลื่อนแบบเวกเตอร์แรงบิดที่ออกแบบมาสำหรับรถไฟรุ่นต่อไป ของพวกเขา ในงาน Innotrans 2022 ^{[ 18 ]}

• การบังคับเลี้ยวแบบดิฟเฟอเรนเชียล