JP5815988B2 - 手動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、動力源として内燃機関と電動機とを備えた車両に適用される手動変速機に関し、特に、内燃機関の出力軸と手動変速機の入力軸との間に摩擦クラッチが介装された車両に適用されるものに係わる。

従来より、動力源としてエンジンと電動機とを備えた所謂ハイブリッド車両が広く知られている（例えば、特許文献１を参照）。ハイブリット車両では、電動機の出力軸が、内燃機関の出力軸、変速機の入力軸、及び変速機の出力軸の何れかに接続される構成が採用され得る。以下、内燃機関の出力軸の駆動トルクを「内燃機関駆動トルク」と呼び、電動機の出力軸の駆動トルクを「電動機駆動トルク」と呼ぶ。

近年、手動変速機と摩擦クラッチとを備えたハイブリッド車両（以下、「ＨＶ−ＭＴ車」と呼ぶ）に適用される動力伝達制御装置が開発されてきている。ここにいう「手動変速機」とは、運転者により操作されるシフトレバーのシフト位置に応じて変速段が選択されるトルクコンバータを備えない変速機（所謂、マニュアルトランスミッション、ＭＴ）である。また、ここにいう「摩擦クラッチ」とは、内燃機関の出力軸と手動変速機の入力軸との間に介装されて、運転者により操作されるクラッチペダルの操作量に応じて摩擦プレートの接合状態が変化するクラッチである。

特開２０００−２２４７１０号公報

以下、「（クラッチを介して）内燃機関から動力が入力される入力軸」と「電動機から動力が入力される出力軸」とを備えた、ＨＶ−ＭＴ車用の手動変速機を想定する。この手動変速機では、入力軸・出力軸間での動力伝達系統の確立の有無にかかわらず、電動機駆動トルクを手動変速機の出力軸（従って、駆動輪）に任意に伝達することができる。

ところで、この手動変速機では、低速走行時（即ち、低速走行用の変速段が選択されているとき）において、変速機の出力軸の回転速度に対する電動機の出力軸の回転速度の割合（電動機減速比）を大きくしたい、という要求があった。これにより、電動機駆動トルクが増幅されて手動変速機の出力軸（従って、駆動輪）に伝達されるため、電動機を小型化することができる。

また、高速走行時（即ち、高速走行用の変速段が選択されているとき）において、電動機の出力軸と手動変速機の出力軸との間の動力伝達系統を分断したい、という要求もあった。これにより、電動機の出力軸が高速で回転することに起因する電動機の発熱を抑制することができる。これらの要求が達成され得る手動変速機の到来が望まれていたところである。

本発明の目的は、電動機駆動トルクが出力軸に伝達されるＨＶ−ＭＴ車用の手動変速機であって、電動機を小型化でき、且つ電動機の高速回転に起因する電動機の発熱を抑制できるものを提供することにある。

本発明に係る手動変速機は、前記内燃機関から動力が入力される入力軸と、前記電動機から動力が入力されるとともに前記車両の駆動輪へ動力を出力する出力軸と、変速機変速機構と、を備える。

変速機変速機構は、シフト操作部材をシフトパターン上において複数の変速段に対応するそれぞれのシフト完了位置に移動することによってそれぞれの変速段（ニュートラルとは異なる）を達成する。各変速段では、入力・出力軸間で動力伝達系統が確立されてもされなくてもよい。入力・出力軸間で動力伝達系統が確立されない（ニュートラルとは異なる）変速段としては、例えば、ＥＶ走行（電動機駆動トルクのみを利用した走行）用の変速段が挙げられる。入力・出力軸間で動力伝達系統が確立される変速段では、入力・出力軸間で「変速機減速比」が対応する変速段に対応するそれぞれの値に設定される動力伝達系統が確立される。

変速機変速機構は、前記低速走行用の変速段として、前記変速機の入力軸と前記変速機の出力軸との間で動力伝達系統が確立されない１つのＥＶ走行用変速段を有し、前記中速走行用の変速段として、前記変速機の入力軸と前記変速機の出力軸との間で動力伝達系統が確立される１つ又は複数のハイブリッド（ＨＶ）走行（内燃機関及び電動機の両方の駆動力を利用した走行）用変速段を有し、前記高速走行用の変速段として、前記変速機の入力軸と前記変速機の出力軸との間で動力伝達系統が確立され且つ「変速機減速比」が前記中速走行用の変速段と比べて小さい１つのＨＶ走行用変速段を有するように構成され得る。

本発明に係る手動変速機の特徴は、接続切替機構を備えたことにある。接続切替機構では、前記複数の変速段のうち低速走行用の変速段が確立されている場合には、前記変速機の出力軸と前記電動機の出力軸との間で動力伝達系統が確立されるとともに「電動機減速比」が第１減速比に設定される。前記複数の変速段のうち前記低速走行用の変速段より高速側の中速走行用の変速段が確立されている場合には、前記変速機の出力軸と前記電動機の出力軸との間で動力伝達系統が確立されるとともに「電動機減速比」が前記第１減速比より小さい第２減速比に設定される。前記複数の変速段のうち前記中速走行用の変速段より高速側の高速走行用の変速段が確立されている場合には、前記変速機の出力軸と前記電動機の出力軸との間で動力伝達系統が確立されない。

上記構成によれば、低速走行時（即ち、低速走行用の変速段が選択されているとき）において「電動機減速比」を大きい値に設定することができるので、電動機を小型化できる。加えて、高速走行時（即ち、高速走行用の変速段が選択されているとき）において電動機の出力軸と手動変速機の出力軸との間の動力伝達系統が分断されるので、電動機の高速回転に起因する電動機の発熱が抑制され得る。

本発明の実施形態に係るＨＶ−ＭＴ車用の手動変速機を含む動力伝達制御装置のＮ位置が選択された状態における概略構成図である。 Ｎ位置が選択された状態におけるＳ＆Ｓシャフト及び複数のフォークシャフトの位置関係を示した、軸方向と垂直方向からみた模式図である。 Ｎ位置、３速位置、及び４速位置が選択された状態におけるＳ＆Ｓシャフト及び複数のフォークシャフトの位置関係を示した、軸方向からみた模式図である。 シフトパターンと、第１〜第３領域との関係を説明するための図である。 ＥＶ位置が選択された状態における図１に対応する図である。 ＥＶ位置が選択された状態における図２に対応する図である。 ＥＶ位置、及び２速位置が選択された状態における図３に対応する図である。 ２速位置が選択された状態における図１に対応する図である。 ２速位置が選択された状態における図２に対応する図である。 ３速位置が選択された状態における図１に対応する図である。 ３速位置が選択された状態における図２に対応する図である。 ４速位置が選択された状態における図１に対応する図である。 ４速位置が選択された状態における図２に対応する図である。 ５速位置が選択された状態における図１に対応する図である。 ５速位置が選択された状態における図２に対応する図である。 ５速位置が選択された状態における図３に対応する図である。

以下、本発明の実施形態に係る手動変速機Ｍ／Ｔを備えた車両の動力伝達制御装置の一例（以下、「本装置」と呼ぶ）について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本装置は、「動力源としてエンジンＥ／ＧとモータジェネレータＭ／Ｇとを備え、且つ、トルクコンバータを備えない手動変速機Ｍ／Ｔと、摩擦クラッチＣ／Ｔとを備えた車両」、即ち、上記「ＨＶ−ＭＴ車」に適用される。この「ＨＶ−ＭＴ車」は、前輪駆動車であっても、後輪駆動車であっても、４輪駆動車であってもよい。

（全体構成）
先ず、本装置の全体構成について説明する。エンジンＥ／Ｇは、周知の内燃機関であり、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジン、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンである。

手動変速機Ｍ／Ｔは、運転者により操作されるシフトレバーＳＬのシフト位置に応じて変速段が選択されるトルクコンバータを備えない変速機（所謂、マニュアルトランスミッション）である。Ｍ／Ｔは、Ｅ／Ｇの出力軸Ａｅから動力が入力される入力軸Ａｉと、車両の駆動輪へ動力を出力する出力軸Ａｏと、Ｍ／Ｇから動力が入力されるＭＧ軸Ａｍと、を備える。入力軸Ａｉ、出力軸Ａｏ、及びＭＧ軸Ａｍは互いに平行に配置されている。図１に示す例では、ＭＧ軸Ａｍは、出力軸Ａｏと同軸に配置されている。ＭＧ軸Ａｍは、入力軸Ａｉと同軸に配置されていてもよい。Ｍ／Ｔの構成の詳細は後述する。

摩擦クラッチＣ／Ｔは、Ｅ／Ｇの出力軸ＡｅとＭ／Ｔの入力軸Ａｉとの間に介装されている。Ｃ／Ｔは、運転者により操作されるクラッチペダルＣＰの操作量（踏み込み量）に応じて摩擦プレートの接合状態（より具体的には、Ａｅと一体回転するフライホイールに対する、Ａｉと一体回転する摩擦プレートの軸方向位置）が変化する周知のクラッチである。

Ｃ／Ｔの接合状態（摩擦プレートの軸方向位置）は、クラッチペダルＣＰとＣ／Ｔ（摩擦プレート）とを機械的に連結するリンク機構等を利用してＣＰの操作量に応じて機械的に調整されてもよいし、ＣＰの操作量を検出するセンサ（後述するセンサＰ１）の検出結果に基づいて作動するアクチュエータの駆動力を利用して電気的に（所謂バイ・ワイヤ方式で）調整されてもよい。

モータジェネレータＭ／Ｇは、周知の構成（例えば、交流同期モータ）の１つを有していて、例えば、ロータ（図示せず）がＭＧ軸Ａｍと一体回転するようになっている。以下、Ｅ／Ｇの出力軸Ａｅの駆動トルクを「ＥＧトルク」と呼び、ＭＧ軸Ａｍ（Ｍ／Ｇの出力軸のトルク）の駆動トルクを「ＭＧトルク」と呼ぶ。

また、本装置は、クラッチペダルＣＰの操作量（踏み込み量、クラッチストローク等）を検出するクラッチ操作量センサＰ１と、ブレーキペダルＢＰの操作量（踏力、操作の有無等）を検出するブレーキ操作量センサＰ２と、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル操作量センサＰ３と、シフトレバーＳＬの位置を検出するシフト位置センサＰ４と、を備えている。

更に、本装置は、電子制御ユニットＥＣＵを備えている。ＥＣＵは、上述のセンサＰ１〜Ｐ４、並びにその他のセンサ等からの情報等に基づいて、Ｅ／Ｇの燃料噴射量（スロットル弁の開度）を制御することでＥＧトルクを制御するとともに、インバータ（図示せず）を制御することでＭＧトルクを制御する。

（Ｍ／Ｔの構成）
以下、図１〜図４を参照しながら、Ｍ／Ｔの構成について説明する。図１、及び図４に示すシフトレバーＳＬのシフトパターンから理解できるように、本例では、選択される変速段（シフト完了位置）として、前進用の５つの変速段（ＥＶ、２速〜５速）、及び後進用の１つの変速段（Ｒ）が設けられている。以下、後進用の変速段（Ｒ）についての説明は省略する。

図４に示すように、シフトパターンにおいて、車両の左右方向のシフトレバーＳＬの操作を「セレクト操作」と呼び、車両の前後方向のシフトレバーＳＬの操作を「シフト操作」と呼ぶ。図４に示すように、シフトパターン上において、「ＥＶ−２セレクト位置」、「Ｎ位置」（又は「３−４セレクト位置」）、「５速セレクト位置」、及び「Ｒセレクト位置」を定義する。また、セレクト操作によってＳＬが移動可能となる範囲（「Ｒセレクト位置」、「ＥＶ−２セレクト位置」、「Ｎ位置」、及び「５速セレクト位置」を含む、車両左右方向に延びる範囲）を「ニュートラル範囲」と呼ぶ。

以下、説明の便宜上、ＭＧ軸Ａｍが（入力Ａｉを介することなく）出力軸Ａｏと動力伝達可能に接続される状態を「ＯＵＴ接続状態」と呼ぶ。また、「出力軸Ａｏの回転速度に対する入力軸Ａｉの回転速度の割合」を「ＭＴ減速比」と呼び、「出力軸Ａｏの回転速度に対するＭＧ軸Ａｍの回転速度の割合」を「ＭＧ減速比」と呼ぶ。

Ｍ／Ｔは、スリーブＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳｍを備える。Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３はそれぞれ、出力軸Ａｏと一体回転する対応するハブに相対回転不能且つ軸方向に相対移動可能に嵌合された、「２速」切り替え用のスリーブ、「３速−４速」切り替え用のスリーブ、及び「５速」切り替え用のスリーブである。Ｓｍは、ＭＧ軸Ａｍと一体回転するギヤに相対回転不能且つ軸方向に相対移動可能に嵌合された、ＭＧ軸Ａｍの接続状態の切り替え用のスリーブである。

図２から理解できるように、スリーブＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳｍはそれぞれ、互いに平行に配置された、フォークシャフトＦＳ１、ＦＳ２、ＦＳ３、及び切替シャフトＦＳｍと一体に連結されている。ＦＳ１、ＦＳ２、ＦＳ３、及びＦＳｍ（従って、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳｍ）はそれぞれ、シフトレバーＳＬの操作と連動するＳ＆Ｓシャフトに設けられた第１インナレバーＩＬ１又は第２インナレバーＩＬ２（特に図３を参照）のシフト操作時における図２の上下方向（図１では左右方向）の移動に連動して、シフト操作時にて図２の上下方向（図１では左右方向）に駆動される。（詳細は後述）。

なお、図２及び図３では、Ｓ＆Ｓシャフトとして、セレクト操作によって軸中心に回動し且つシフト操作によって軸方向に平行移動する「セレクト回転型」が示されているが、セレクト操作によって軸方向に平行移動し且つシフト操作によって軸中心に回動する「シフト回転型」が使用されてもよい。

（ＭＧ軸の接続状態の切り替え、並びに、変速段の切り替え）
以下、図１〜図１６を参照しながら、ＭＧ軸の接続状態の切り替え、並びに、変速段の切り替えについて説明する。図４に示すように、シフトパターン上において、「第１領域」、「第２領域」、及び「第３領域」を定義する。ＭＧ軸Ａｍの接続状態の切り替え（即ち、スリーブＳｍの軸方向位置の変更）は、シフト操作中において第１〜第３領域のうちでＳＬの位置が属する領域が変更されることに基づいて行われる。換言すれば、ＭＧ軸Ａｍの接続状態の切り替え（即ち、Ｓｍの軸方向位置の変更）は、変速段の切り替えに連動して行われる。

＜Ｎ位置＞
図１〜図３は、ＳＬがＮ位置にある状態を示す。この状態では、ＦＳ１、ＦＳ２、及びＦＳ３（従って、Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３）が共に「中立位置」にあり、ＦＳｍ（従って、Ｓｍ）が「第１位置」にある。ＦＳｍは、図示しない係止部材によって「第１位置」から図２の下方への移動が規制され、ＦＳ１は、図示しない係止部材によって「中立位置」から図２の上方への移動が規制されている。

図２に示すように、互いに平行に配置されたフォークシャフトＦＳ１及び切替シャフトＦＳｍが、ＥＶ−２速用ヘッドＨ１（前記「移動部材」に対応する）に形成された対応する貫通孔に軸方向（図２の上下方向）に相対移動可能にそれぞれ挿入されている。ヘッドＨ１は、ＦＳｍに固定されたスナップリングＳＲによって、ＦＳｍに対する図２の上方への相対移動が規制されるとともに、ＦＳ１に固定されたスナップリングＳＲによって、ＦＳ１に対する図２の下方への相対移動が規制される。

ヘッドＨ１の内部には、ピンＰが図２の左右方向に移動可能に挿入されている。ピンＰは、図２に示す状態において、ＦＳ１の側面に形成された溝Ｇ１と、ＦＳｍの側面に形成された溝Ｇｍとに選択的に係合可能となっている。

図１に示すように、この状態では、Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３はそれぞれ、対応する何れの遊転ギヤとも係合していない。即ち、ＳＬが「Ｎ位置」（より正確には、ニュートラル位置）にある状態では、入力・出力軸Ａｉ，Ａｏ間で動力伝達系統が確立されない。

他方、図１に示すように、Ｓｍが「第１位置」にあるとき、Ｓｍは出力軸Ａｏと一体回転するハブＨｍと係合する。この結果、ＭＧ軸Ａｍと出力軸Ａｏとの間で、「ＭＧ減速比＝１」の動力伝達系統が確立される。以上、ＳＬがＮ位置にあるとき、より正確には、ＳＬがニュートラル範囲（図４の第１領域）にあるとき、入力・出力軸Ａｉ，Ａｏ間で動力伝達系統が確立されず、且つ、「ＭＧ減速比＝１」の「ＯＵＴ接続状態」が達成される。

＜ＥＶ位置＞
図５〜図７は、ＳＬが、Ｎ位置から（ＥＶ−２セレクト位置を経由して）ＥＶシフト完了位置に移動した状態を示す。ＳＬが「ＥＶ−２セレクト位置」から「ＥＶシフト完了位置」に移動しようとすると、Ｓ＆Ｓシャフトの第１インナレバーＩＬ１に押圧されることによってヘッドＨ１が「ＥＶ」方向（図６では上方向）に駆動される（図６において、黒で示したＩＬ１を参照）。この結果、ＦＳｍに固定されたスナップリングＳＲの作用によってＦＳｍがＨ１と一体で図６の上方向に移動しようとする。一方、上述のように、ＦＳ１は「中立位置」から図６の上方への移動が規制されている。この結果、ピンＰと溝Ｇｍとの図中の上下方向の位置がなおも合致し続ける一方で、ピンＰと溝Ｇ１との図中の上下方向の位置が合致しなくなる。このため、ピンＰは、図６の右方向に移動して溝Ｇｍのみと係合し、ＦＳｍはＨ１と一体に連結される（ＦＳ１はＨ１と相対移動可能に維持される）。

このように、ＦＳｍがＨ１と一体に連結されることによって、ＳＬが「ＥＶ−２セレクト位置」から「ＥＶシフト完了位置」へ移動すると（従って、Ｈ１が図６の上方向へ移動すると）、図６に示すように、ＦＳｍ（従って、Ｓｍ）が「第１位置」より図６の上方向の位置に移動する。以下、ＦＳｍ及びＳｍについて、この位置を「第２位置」と呼ぶ。ＦＳ１、ＦＳ２、及びＦＳ３（従って、Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３）は共に「中立位置」に維持される。

図５に示すように、この状態では、Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３はそれぞれ、対応する何れの遊転ギヤとも係合していない。即ち、ＳＬが「ＥＶシフト完了位置」にある状態では、「Ｎ位置」（より正確には、ニュートラル位置）にある状態と同様、入力・出力軸Ａｉ，Ａｏ間で動力伝達系統が確立されない。

他方、図５に示すように、Ｓｍが「第２位置」にあるとき、Ｓｍは、出力軸Ａｏに設けられた遊転ギヤＧｍｉと係合する。遊転ギヤＧｍｉは、入力軸Ａｉに設けられた遊転ギヤＧｍ１、Ｇｍ２を介して、出力軸Ａｏに設けられた固定ギヤＧｍｏと動力伝達可能に常時接続されている。ここで、（Ｇｍｉの歯数）＜（Ｇｍ１の歯数）、並びに、（Ｇｍ２の歯数）＜（Ｇｍｏの歯数）という関係が成立している。この結果、ＭＧ軸Ａｍと出力軸Ａｏとの間で、「ＭＧ減速比＞１」の動力伝達系統が確立される。

以上、ＳＬがＥＶシフト完了位置（図４の第２領域）にあるとき、入力・出力軸Ａｉ，Ａｏ間で動力伝達系統が確立されず、且つ、「ＭＧ減速比＞１」の「ＯＵＴ接続状態」が達成される。従って、摩擦クラッチＣ／Ｔを接合状態に維持し、且つ、Ｅ／Ｇを停止状態（Ｅ／Ｇの出力軸Ａｅの回転が停止した状態）に維持しながら、ＭＧトルクのみを利用して車両が走行する状態（即ち、「ＥＶ走行」）を実現することができる（図５の太線を参照）。

ＥＶ走行は、主として車両発進時に活用される。即ち、シフトパターン上において、「ＥＶ位置」は、実質的には「１速位置」（前記「低速走行用の変速段」に対応）に相当する。なお、ニュートラル位置とＥＶシフト完了位置との識別は、例えば、シフト位置センサＰ４の出力結果、Ｓ＆Ｓシャフトの位置を検出するセンサの出力結果等に基づいて達成される。

ＦＳｍがＨ１と一体に連結された状態は、ＳＬが「ＥＶ−２セレクト位置」から「ＥＶシフト完了位置」へ移動するときのみならず、その後においてＳＬが「ＥＶシフト完了位置」から「ＥＶ−２セレクト位置」へ戻るときまで維持される。従って、ＳＬが「ＥＶシフト完了位置」から「ＥＶ−２セレクト位置」へ戻ることに伴って、ＦＳｍ（従って、Ｓｍ）は、「第２位置」（図６を参照）から「第１位置」（図２を参照）へと戻る。

なお、以上説明した「ＳＬがＥＶ−２セレクト位置とＥＶシフト完了位置との間で移動する際のＦＳｍ（従って、Ｓｍ）の動作」は、ＳＬがＲセレクト位置とＲシフト完了位置との間で移動する際にも同様になされる（図６における微細なドットで示したＩＬ１、並びに、図７における破線で示したＩＬ１，ＩＬ２を参照）。従って、ＳＬがＲシフト完了位置（図４の第２領域）にあるとき、ＭＧを逆向きに回転させることによって「ＥＶ走行」による後進を実現することができる。ＥＶシフト完了位置とＲシフト完了位置との識別も、例えば、シフト位置センサＰ４の出力結果、Ｓ＆Ｓシャフトの位置を検出するセンサの出力結果等に基づいて達成される。

＜２速位置＞
図８及び図９（及び図７）は、ＳＬが、Ｎ位置から（ＥＶ−２セレクト位置を経由して）２速シフト完了位置に移動した状態を示す。ＳＬが「ＥＶ−２セレクト位置」から「２速シフト完了位置」に移動しようとすると、Ｓ＆Ｓシャフトの第１インナレバーＩＬ１に押圧されることによってヘッドＨ１が「２速」方向（図９では下方向）に駆動される（図９において、黒で示したＩＬ１を参照）。この結果、ＦＳ１に固定されたスナップリングＳＲの作用によってＦＳ１がＨ１と一体で図９の下方向に移動しようとする。一方、上述のように、ＦＳｍは「中立位置」から図９の下方への移動が規制されている。この結果、ピンＰと溝Ｇｍとの図中の上下方向の位置が合致しなくなる。このため、ピンＰは、図９の左方向に移動して溝Ｇ１のみと係合し、ＦＳ１はＨ１と一体に連結される（ＦＳｍはＨ１と相対移動可能に維持される）。

このように、ＦＳ１がＨ１と一体に連結されることによって、ＳＬが「ＥＶ−２セレクト位置」から「２速シフト完了位置」へ移動すると（従って、Ｈ１が図９の下方向へ移動すると）、図９に示すように、ＦＳ１（従って、Ｓ１）が「中立位置」より「２速位置」へ移動する。ＦＳｍ（従って、Ｓｍ）は「第１位置」に維持され、ＦＳ２、及びＦＳ３（従って、Ｓ２、及びＳ３）は共に「中立位置」に維持される。

図８に示すように、この状態では、Ｓ１が、出力軸Ａｏに設けられた遊転ギヤＧ２ｏと係合する。遊転ギヤＧ２ｏは、入力軸Ａｉに設けられた固定ギヤＧ２ｉと常時噛合している。この結果、入力軸Ａｉと出力軸Ａｏとの間で、「Ｇ２ｉ及びＧ２ｏ」を介してＥＧトルクについての「２速」に対応する動力伝達系統が確立される。即ち、ＭＴ減速比は（Ｇ２ｏの歯数／Ｇ２ｉの歯数）（＝「２速」）となる。

加えて、Ｓｍが「第１位置」に維持されることによって、＜Ｎ位置＞の場合と同様、「ＭＧ減速比＝１」の「ＯＵＴ接続状態」が実現される。従って、ＭＧトルクとＥＧトルクの両方を利用して車両が走行する状態（即ち、「ＨＶ走行」）を実現することができる（図８の太線を参照）。

ＦＳ１がＨ１と一体に連結された状態は、ＳＬが「ＥＶ−２セレクト位置」から「２速シフト完了位置」へ移動するときのみならず、その後においてＳＬが「２速シフト完了位置」から「ＥＶ−２セレクト位置」へ戻るときまで維持される。従って、ＳＬが「２速シフト完了位置」から「ＥＶ−２セレクト位置」へ戻ることに伴って、ＦＳ１（従って、Ｓ１）は、「２速位置」（図９を参照）から「中立位置」（図２を参照）へと戻る。

＜３速位置＞
図１０及び図１１（及び図３）は、ＳＬが、Ｎ位置から３速シフト完了位置に移動した状態を示す。ＳＬが「Ｎ位置」から「３速シフト完了位置」に移動しようとすると、Ｓ＆Ｓシャフトの第１インナレバーＩＬ１に押圧されることによって、ＦＳ２と一体の３速−４速用ヘッドＨ２が「３速」方向（図１１では上方向）に駆動される（図１１において、黒で示したＩＬ１を参照）。この結果、ＦＳ２（従って、Ｓ２）が「中立位置」より「３速位置」へ移動する。ＦＳｍ（従って、Ｓｍ）は「第１位置」に維持され、ＦＳ１、及びＦＳ３（従って、Ｓ１、及びＳ３）は共に「中立位置」に維持される。

図１０に示すように、この状態では、Ｓ１が、出力軸Ａｏに設けられた遊転ギヤＧ３ｏと係合する。遊転ギヤＧ３ｏは、入力軸Ａｉに設けられた固定ギヤＧ３ｉと常時噛合している。この結果、入力軸Ａｉと出力軸Ａｏとの間で、「Ｇ３ｉ及びＧ３ｏ」を介してＥＧトルクについての「３速」に対応する動力伝達系統が確立される。即ち、ＭＴ減速比は（Ｇ３ｏの歯数／Ｇ３ｉの歯数）（＝「３速」）となる。

加えて、Ｓｍが「第１位置」に維持されることによって「ＭＧ減速比＝１」の「ＯＵＴ接続状態」が実現される。従って、ＭＧトルクとＥＧトルクの両方を利用して車両が走行する状態（即ち、「ＨＶ走行」）を実現することができる（図１０の太線を参照）。

＜４速位置＞
図１２及び図１３（及び図３）は、ＳＬが、Ｎ位置から４速シフト完了位置に移動した状態を示す。この場合の作動は、＜３速位置＞の場合と同様であるのでその詳細な説明を省略する。この状態では、入力軸Ａｉと出力軸Ａｏとの間で、「Ｇ４ｉ及びＧ４ｏ」を介してＥＧトルクについての「４速」に対応する動力伝達系統が確立される。即ち、ＭＴ減速比は（Ｇ４ｏの歯数／Ｇ４ｉの歯数）（＝「４速」）となる。加えて、「ＭＧ減速比＝１」の「ＯＵＴ接続状態」が実現される。従って、ＭＧトルクとＥＧトルクの両方を利用して車両が走行する状態（即ち、「ＨＶ走行」）を実現することができる（図１２の太線を参照）。

＜５速位置＞
図１４〜図１６は、ＳＬが、Ｎ位置から５速シフト完了位置に移動した状態を示す。ＳＬが「５速セレクト位置」から「５速シフト完了位置」に移動しようとすると、Ｓ＆Ｓシャフトの第１インナレバーＩＬ１に押圧されることによって、ＦＳ３と一体の５速用ヘッドＨ３が「５速」方向（図１５では上方向）に駆動される（図１５において、黒で示したＩＬ１を参照）。この結果、ＦＳ３（従って、Ｓ３）が「中立位置」より「５速位置」へ移動する。

加えて、図１６に示すように、ＳＬが「５速セレクト位置」にある状態では、Ｓ＆Ｓシャフトの第２インナレバーＩＬ２がヘッドＨ１と係合するようになる。従って、第２インナレバーＩＬ２に押圧されることによって、ヘッドＨ１も「ＥＶ」方向（図１５では上方向）に駆動される（図１５において、黒で示したＩＬ２を参照）。この結果、ＦＳｍがＨ１と一体に連結されることによって、図１５に示すように、ＦＳｍ（従って、Ｓｍ）も「第１位置」より図１５の上方向の位置に移動する。以下、ＦＳｍ及びＳｍについて、この位置を「第３位置」と呼ぶ。

図４から理解できるように、シフトパターン上において、５速セレクト位置と５速シフト完了位置との間の距離は、ＥＶ−２セレクト位置とＥＶシフト完了位置との間の距離よりも短い。このことに起因して、この「第３位置」は、「第１位置」と「第２位置」との中間に位置する。なお、ＦＳ１、及びＦＳ２（従って、Ｓ１、及びＳ２）は共に「中立位置」に維持される。

図１４に示すように、この状態では、Ｓ３が、出力軸Ａｏに設けられた遊転ギヤＧ５ｏと係合する。この結果、入力軸Ａｉと出力軸Ａｏとの間で、「Ｇ５ｉ及びＧ５ｏ」を介してＥＧトルクについての「５速」に対応する動力伝達系統が確立される。即ち、ＭＴ減速比は（Ｇ５ｏの歯数／Ｇ５ｉの歯数）（＝「５速」）となる。

他方、図１４に示すように、Ｓｍが「第３位置」にあるとき、Ｓｍは、ハブＨｍ及び遊転ギヤＧｍｉの何れにも係合しない。即ち、ＭＧ軸Ａｍと出力軸Ａｏとの間で動力伝達系統が確立されない。以上、ＳＬが５速シフト完了位置（図４の第３領域）にあるとき、Ｍ／Ｇを停止状態（ＭＧ軸Ａｍの回転が停止した状態）に維持しながら、ＥＧトルクのみを利用して車両が走行する状態（即ち、「ＥＧ走行」）を実現することができる（図１４の太線を参照）。

以上、ＳＬが「ＥＶシフト完了位置」にある場合（即ち、「低速走行用の変速段」が確立されている場合」）、入力・出力軸Ａｉ，Ａｏ間で動力伝達系統が確立されず、且つ、「ＭＧ減速比＞１」の「ＯＵＴ接続状態」が達成される。従って、大きなＭＧ減速比を利用したＥＶ走行が可能となる。また、ＳＬが「２速〜４速シフト完了位置」の何れかにある場合（即ち、「中速走行用の変速段」が確立されている場合」）、入力・出力軸Ａｉ，Ａｏ間で動力伝達系統が確立され、且つ、「ＭＧ減速比＝１」の「ＯＵＴ接続状態」が達成される。従って、ＨＶ走行が可能となる。また、ＳＬが「５速シフト完了位置」にある場合（即ち、「高速走行用の変速段」が確立されている場合」）、入力・出力軸Ａｉ，Ａｏ間で動力伝達系統が確立され、且つ、ＭＧ軸Ａｍと出力軸Ａｏとの間で動力伝達系統が確立されない。従って、ＥＧ走行が可能となる。

なお、シフトレバーＳＬが「２速〜５速のシフト完了位置」の何れかにある場合、入力軸Ａｉと出力軸Ａｏとの間で、「ＧＮｉ及びＧＮｏ」を介して、「Ｎ速」に対応する動力伝達系統が確立される（Ｎ：２〜５）。このとき、ＭＴ減速比は（ＧＮｏの歯数／ＧＮｉの歯数）（＝「Ｎ速」）となる（Ｎ：２〜５）。「２速」から「５速」に向けて、ＭＴ減速比は次第に小さくなっていく。

以上、Ｍ／Ｔは、ＭＴ減速比を「２速」〜「５速」の４段階に選択的に設定可能なＭＴ変速機構Ｍ１を備えている。ＭＴ変速機構Ｍ１は、固定ギヤＧＮｉ、遊転ギヤＧＮｏ、スリーブＳ１〜Ｓ３、及びフォークシャフトＦＳ１〜ＦＳ３等から構成される（Ｎ：２〜５）。また、Ｍ／Ｔは、ＭＧ軸Ａｍと出力軸Ａｏとの接続状態を、「ＭＧ減速比＞１」の接続状態、「ＭＧ減速比＝１」の接続状態、及び、非接続状態の３つの状態に選択的に実現可能なＭＧ接続切替機構Ｍ２を備えている。ＭＧ接続切替機構Ｍ２は、スリーブＳｍ、切替シャフトＦＳｍ、ハブＨｍ、ギヤＧｍｉ、Ｇｍ１、Ｇｍ２、Ｇｍｏ等から構成される。

（Ｅ／Ｇの制御）
本装置によるＥ／Ｇの制御は、大略的に以下のようになされる。車両が停止しているとき、或いは、「Ｎ」又は「ＥＶ」が選択されているとき、Ｅ／Ｇが停止状態（燃料噴射がなされない状態）に維持される。Ｅ／Ｇの停止状態において、ＨＶ走行用の変速段（「２速」〜「５速」の何れか）が選択されたことに基づいて、Ｅ／Ｇが始動される（燃料噴射が開始される）。Ｅ／Ｇの稼働中（燃料噴射がなされている間）では、アクセル開度等に基づいてＥＧトルクが制御される。Ｅ／Ｇの稼働中において、「Ｎ」又は「ＥＶ」が選択されたこと、或いは、車両が停止したことに基づいて、Ｅ／Ｇが再び停止状態に維持される。

（Ｍ／Ｇの制御）
本装置によるＭ／Ｇの制御は、大略的に以下のようになされる。車両が停止しているとき、或いは、「Ｎ」又は「５速」が選択されているとき、Ｍ／Ｇが停止状態（ＭＧトルク＝０）に維持される。Ｍ／Ｇの停止状態において、「ＥＶ」が選択されたことに基づいて、ＭＧトルクを利用した通常発進制御が開始される。通常発進制御では、ＭＧトルクがアクセル開度及びクラッチストロークに基づいて制御される。通常発進制御でのＭＧトルクは、「手動変速機と摩擦クラッチとを備え且つ動力源として内燃機関のみを搭載した通常車両」が「１速」で発進する際における「アクセル開度及びクラッチストローク」と「クラッチを介して手動変速機の入力軸へ伝達される内燃機関のトルク」との関係を規定する予め作製されたマップ等を利用して決定される。通常発進制御の終了後は、「ＥＶ」の選択時、或いは、「２速」〜「４速」（複数のＨＶ走行用変速段）の選択時において、アクセル開度等に基づいてＭＧトルクが制御される。そして、車両が停止したことに基づいて、Ｍ／Ｇが再び停止状態に維持される。

（作用・効果）
上記のように、本発明の実施形態に係る手動変速機Ｍ／Ｔでは、低速走行時（即ち、低速走行用の変速段（ＥＶ）が選択されているとき）、ＭＧ減速比が大きい値に設定される。従って、ＭＧトルクが十分に増幅されて出力軸Ａｏ（従って、駆動輪）に伝達されるため、Ｍ／Ｇを小型化することができる。

加えて、高速走行時（即ち、高速走行用の変速段（５速）が選択されているとき）、ＭＧ軸Ａｍと出力軸Ａｏとの間の動力伝達系統が分断される。従って、ＭＧ軸Ａｍの高速回転に起因するＭ／Ｇの発熱が抑制され得る。即ち、Ｍ／Ｇを小型化でき、且つＭ／Ｇの高速回転に起因する発熱を抑制することができる。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、スリーブＳ１、Ｓ２、Ｓ３（及び対応するそれぞれの遊転ギヤ）が共に出力軸Ａｏに設けられているが、共に入力軸Ａｉに設けられていてもよい。また、スリーブＳ１、Ｓ２、Ｓ３のうちの一部（及び対応する遊転ギヤ）が出力軸Ａｏに、残り（及び対応する遊転ギヤ）が入力軸Ａｉに設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、複数の変速段のうちで「入力・出力軸間で動力伝達系統が確立されない（ニュートラルとは異なる）変速段」（ＥＶ）が含まれているが、複数の変速段の全てを「入力・出力軸間で動力伝達系統が確立される変速段」としてもよい。この場合、「ＥＶ」が「１速」に変更されて、１〜５速の全てにおいてＨＶ走行が可能となる。

また、上記実施形態では、前記「電動機減速比」の「第１減速比」及び「第２減速比」（第１減速比＞第２減速比）として、「第１減速比＞１」、「第２減速比＝１」が採用されているが、「第１減速比＝Ａ」、「第２減速比＝Ｂ」（Ａ＞Ｂ＞１、Ａ＞１＞Ｂ、１＞Ａ＞Ｂ）が採用されてもよい。

Ｍ／Ｔ…変速機、Ｅ／Ｇ…エンジン、Ｃ／Ｔ…クラッチ、Ｍ／Ｇ…モータジェネレータ、Ａｅ…エンジンの出力軸、Ａｉ…変速機の入力軸、Ａｏ…変速機の出力軸、Ａｍ…ＭＧ軸、ＣＰ…クラッチペダル、ＡＰ…アクセルペダル、ＢＰ…ブレーキペダル、Ｐ１…クラッチ操作量センサ、Ｐ３…アクセル操作量センサ、Ｐ４…シフト位置センサ、ＥＣＵ…電子制御ユニット

Claims (4)

1. 動力源として内燃機関（Ｅ／Ｇ）と電動機（Ｍ／Ｇ）とを備えた車両に適用される、トルクコンバータを備えない手動変速機（Ｍ／Ｔ）であって、
   前記内燃機関から動力が入力される入力軸（Ａｉ）と、
   前記電動機から動力が入力されるとともに前記車両の駆動輪へ動力を出力する出力軸（Ａｏ）と、
   運転者により操作されるシフト操作部材（ＳＬ）をシフトパターン上において複数の変速段（ＥＶ、２速〜５速）に対応するそれぞれのシフト完了位置に移動することによってそれぞれの変速段を確立する変速機変速機構（Ｍ１）と、
   を備えた手動変速機であって、
   前記複数の変速段のうち低速走行用の変速段（ＥＶ）が確立されている場合には、前記変速機の出力軸（Ａｏ）と前記電動機の出力軸（Ａｍ）との間で動力伝達系統が確立されるとともに前記変速機の出力軸の回転速度に対する前記電動機の出力軸の回転速度の割合である電動機減速比が第１減速比に設定される第１状態を実現し、
   前記複数の変速段のうち前記低速走行用の変速段より高速側の中速走行用の変速段（２速〜４速）が確立されている場合には、前記変速機の出力軸と前記電動機の出力軸との間で動力伝達系統が確立されるとともに前記電動機減速比が前記第１減速比より小さい第２減速比に設定される第２状態を実現し、
   前記複数の変速段のうち前記中速走行用の変速段より高速側の高速走行用の変速段（５速）が確立されている場合には、前記変速機の出力軸と前記電動機の出力軸との間で動力伝達系統が確立されない第３状態を実現する、接続切替機構（Ｍ２）を備えた、手動変速機。
2. 請求項１に記載の手動変速機において、
   前記変速機変速機構は、
   前記低速走行用の変速段として、前記内燃機関及び前記電動機の駆動力のうち前記電動機の駆動力のみを利用して走行するための変速段であって前記変速機の入力軸（Ａｉ）と前記変速機の出力軸（Ａｏ）との間で動力伝達系統が確立されない１つの電動機走行用変速段（ＥＶ）を有し、
   前記中速走行用の変速段として、前記内燃機関及び前記電動機の両方の駆動力を利用し得る状態で走行するための変速段であって前記変速機の入力軸（Ａｉ）と前記変速機の出力軸（Ａｏ）との間で動力伝達系統が確立される１つ又は複数のハイブリッド走行用変速段（２速〜４速）を有し、
   前記高速走行用の変速段として、前記内燃機関及び前記電動機の駆動力のうち前記内燃機関の駆動力のみを利用して走行するための変速段であって前記変速機の入力軸（Ａｉ）と前記変速機の出力軸（Ａｏ）との間で動力伝達系統が確立され且つ前記変速機の出力軸の回転速度に対する前記変速機の入力軸の回転速度の割合である変速機減速比が前記中速走行用の変速段と比べて小さい１つの内燃機関走行用変速段（５速）を有するように構成された、手動変速機。
3. 請求項２に記載の手動変速機において、
   前記変速機変速機構は、
   それぞれが前記変速機の入力軸又は出力軸に相対回転不能に設けられた複数の固定ギヤであってそれぞれが前記1つの電動機走行用変速段（ＥＶ）以外の残りの複数の走行用変速段（２速〜５速）のそれぞれに対応する複数の固定ギヤ（Ｇ２ｉ、Ｇ３ｉ、Ｇ４ｉ、Ｇ５ｉ）と、
   それぞれが前記変速機の入力軸又は前記変速機の出力軸に相対回転可能に設けられた複数の遊転ギヤであってそれぞれが前記残りの複数の走行用変速段のそれぞれに対応するとともに対応する走行用変速段の前記固定ギヤと常時歯合する複数の遊転ギヤ（Ｇ２ｏ、Ｇ３ｏ、Ｇ４ｏ、Ｇ５ｏ）と、
   それぞれが前記変速機の入力軸及び出力軸のうち対応する軸に相対回転不能且つ軸方向に相対移動可能に設けられた複数のスリーブであってそれぞれが前記複数の遊転ギヤのうち対応する遊転ギヤを前記対応する軸に対して相対回転不能に固定するために前記対応する遊転ギヤと係合可能な複数のスリーブ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、
   それぞれが前記複数のスリーブのそれぞれと連結され且つ軸方向に移動可能な複数のフォークシャフト（ＦＳ１、ＦＳ２、ＦＳ３）と、
   前記シフト操作部材の前記シフトパターン上における前記車両の左右方向の操作であるセレクト操作によって軸方向に移動し又は軸周りに回動し且つ前記シフト操作部材の前記シフトパターン上における前記車両の前後方向の操作であるシフト操作によって軸周りに回動し又は軸方向に移動するシフトアンドセレクトシャフトと、
   を備え、
   前記シフト操作部材の前記セレクト操作によって前記複数のフォークシャフトのうちから対応するフォークシャフトが選択され、前記シフト操作部材の前記シフト操作によって前記シフトアンドセレクトシャフトの側面から突出する第１インナレバー（ＩＬ１）が前記選択されたフォークシャフトをその軸方向に押圧・移動することによって対応する変速段が達成されるように構成され、
   前記接続切替機構は、
   前記第１インナレバー（ＩＬ１）、及び前記シフトアンドセレクトシャフトの側面から突出する第２インナレバー（ＩＬ２）によって軸方向に押圧・移動される切替シャフトであって、その軸方向位置が第１位置にあるときに前記第２状態が実現され、その軸方向位置が第２位置にあるときに前記第１状態が実現され、その軸方向位置が第３位置にあるときに前記第３状態が実現される切替シャフト（ＦＳｍ）を備え、
   前記シフト操作部材が、前記シフトパターン上において前記低速走行用の変速段のシフト完了位置とは異なり且つ前記変速機の入力軸と出力軸との間で動力伝達系統が確立されないニュートラル位置、及び、前記中速走行用の変速段のシフト完了位置にあるときには、前記切替シャフトの軸方向位置が前記第１位置に維持され、
   前記シフト操作によって前記シフト操作部材が前記ニュートラル位置から前記低速走行用の変速段のシフト完了位置に移動することによって、前記第１インナレバー（ＩＬ１）の押圧により前記切替シャフトの軸方向位置が前記第１位置から前記第２位置に移動し、
   前記シフト操作によって前記シフト操作部材が前記ニュートラル位置から前記高速走行用の変速段のシフト完了位置に移動することによって、前記第２インナレバー（ＩＬ２）の押圧により前記切替シャフトの軸方向位置が前記第１位置から前記第３位置に移動するように構成された、手動変速機。
4. 請求項３に記載の手動変速機において、
   前記接続切替機構は、
   前記複数のフォークシャフトのうちの１つである、前記中速走行用の変速段のうち前記変速機減速比が最も大きい特定変速段（２速）に対応するとともに前記切替シャフトと平行に配置された特定フォークシャフト（ＦＳ１）、及び、前記切替シャフト（ＦＳｍ）のそれぞれに対して軸方向に相対移動可能に挿入された移動部材であって、前記シフト操作によって前記シフト操作部材が前記ニュートラル位置から前記低速走行用の変速段のシフト完了位置に移動することによって前記第１インナレバー（ＩＬ１）により軸方向の一方側に押圧・移動され、前記シフト操作によって前記シフト操作部材が前記ニュートラル位置から前記特定変速段のシフト完了位置に移動することによって前記第１インナレバー（ＩＬ１）により軸方向の他方側に押圧・移動され、前記シフト操作によって前記シフト操作部材が前記ニュートラル位置から前記高速走行用の変速段のシフト完了位置に移動することによって前記第２インナレバー（ＩＬ２）により軸方向の前記一方側に押圧・移動される移動部材（Ｈ１）と、
   前記シフト操作部材が前記ニュートラル位置と前記低速走行用の変速段のシフト完了位置との間で移動する際、並びに、前記シフト操作部材が前記ニュートラル位置と前記高速走行用の変速段のシフト完了位置との間で移動する際には、前記移動部材を前記切替シャフトと一体に連結し、前記シフト操作部材が前記ニュートラル位置と前記特定変速段のシフト完了位置との間で移動する際には前記移動部材を前記特定フォークシャフトと一体に連結する連結機構（ＳＲ、Ｐ、Ｇ１、Ｇｍ）と、
   を備えた、手動変速機。

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