1992年、ピエール・AG・ルペルティエは3自由度の遊星歯車機構を提案した。[ 1 ]これらは現在、ルペルティエ遊星歯車機構またはルペルティエ歯車機構として知られている。[ 2 ]これは遊星歯車機構と複合ラヴィニョー歯車機構 の組み合わせである。[ 3 ]
このトランスミッションは、直列および並列の動力伝達を組み合わせることで、設計の複雑さを増すことなく、追加のギア比を実現した初のシステムだった。
これらの利点から、このギアセットのコンセプトは自動車の自動変速機に広く採用されるようになった。ZFは2000年に最初に量産を開始し、アイシン/トヨタ、フォード、GMが2005年にそれに続いた。これにより、それぞれの従来モデルと比較して製造コストを初めて削減することができた。
先代モデルを刷新する主な目的は、ギア比の拡大とギア比の幅を広げることでエンジン回転数を下げる(ダウンサイジング)ことが可能になり、燃費を向上させることでした。これはエネルギー効率を高め、燃料消費量を削減する上で決定的な要素となります。さらに、エンジン回転数を下げることで、騒音・振動・ハーシュネス(NVH)の快適性が向上し、外部騒音も低減されます。
この車は、前進6速すべてにトルクコンバーターのロックアップ機構を備えており、停車時には完全に解除できるため、オートマチックトランスミッション車とマニュアルトランスミッション車の燃費の差を大幅に縮めることができます。
ギア比の数を増やしつつ製造の複雑さがさらに増大するのを避けるため、主要メーカーはすべて、遊星歯車機構の動力伝達が純粋な直列または直線に限定されていた従来の設計方法から、並列と直列の動力伝達を組み合わせた遊星歯車機構を採用したより現代的な設計方法へと移行しました。これはコンピュータ支援設計(CAD)のおかげで可能になったものであり、世界的に特許を取得したギア機構の概念を生み出しました。その結果、既存のレイアウトと比較して、ギア数と部品数の比率が改善されました。
ルペルティエ式ギアセットのコンセプトでは、実際には7つの前進ギアが提供されます。しかし、この構成ではダイレクトギア(ギア比1.00)として設定されている5速ギアは、S1(最初のギアセットのサンギア、つまりシンプルなギアセット)用の解除可能なブレーキを必要とするため、 6番目のシフト要素が必要になりますが、それに見合うメリットはありません。4速と6速のギア比は約1.15と0.85と非常に近いため、5速ギアは簡単に省略できます。つまり、すべてのメーカーは5つのシフト要素で対応でき、製造されるすべてのトランスミッションは、可能な7つのギア比ではなく、 6つのギア比を持つことになります。
6速ギアのギア比は、どのバージョンでも均等に配分されています。例外は、1速から2速への大きなステップと、3速から4速、5速へのほぼ等比なステップです。これらをなくすと、他のすべてのギアに影響が出てしまいます。大きなステップは、ギア比の幅が広いため、従来のギアボックスよりも低速域にシフトされるため、それほど大きな問題ではありません。ギア数が増えたことでギアステップ全体が小さくなるため、等比なギアステップも従来のギアボックスの対応するギアステップよりも小さくなっています。したがって、全体として、これらの弱点はそれほど深刻ではありません。選択されたギアセットのコンセプトは、5速トランスミッションと比較して最大2つの部品を削減できるため、利点は明らかに欠点を上回ります。
このレイアウトにより、非連続的なシフト操作が可能になり、極端な状況では、シフト要素を1つ変更するだけで(クラッチEを作動させ、ブレーキAを解除する)、6速から2速へシフトできます。
図解では、分かりやすさを優先するため、実際の使用法とは異なり、ラヴィニョー式歯車機構を垂直方向に鏡像反転させて描いている。
ルペルティエ式ギアセット機構の限界は、ギア比の数と、ラヴィニョー式ギアセットが常に抱える効率の問題にある。そのため、2008年にZF 8HPが登場して以来、ルペルティエ式ギアセット機構は、より多くのギアを備え、ラヴィニョー式ギアセットの使用をほぼ完全に排除したギアセットコンセプトに置き換えられた。これに続いて、GM 8L、アイシン・トヨタ8速トランスミッション、フォード・GM 10速トランスミッションなどが開発された。
このギアセットは、幅広い種類の自動車用自動変速機に使用されていた。