手動変速機
【課題】「HV走行用変速段」と「EV走行用変速段」とを備えたHV−MT車用の手動変速機であって、電動機の温度が過度に高くなる事態の発生を抑制すること。
【解決手段】この装置の手動変速機は、クラッチC/Tを介して内燃機関E/Gから動力が入力される入力軸Aiと、駆動輪へ動力を出力する出力軸Aoとを備える。この変速機は、動力伝達系統がAi−Ao間で確立されない(ニュートラルとは異なる)EV走行用の複数の変速段(EV、EV−R)と、動力伝達系統がAi−Ao間で確立されるHV走行用の複数の変速段(2速〜5速)とを有する。この変速機は、電動機M/Gの出力軸Amと出力軸Aoとを断接する接続切替機構M2を備える。EV走行用変速段が選択されたときは「接続状態」が常に実現され、HV走行用変速段が選択されたときは「分断状態」が実現される場合がある。
【解決手段】この装置の手動変速機は、クラッチC/Tを介して内燃機関E/Gから動力が入力される入力軸Aiと、駆動輪へ動力を出力する出力軸Aoとを備える。この変速機は、動力伝達系統がAi−Ao間で確立されない(ニュートラルとは異なる)EV走行用の複数の変速段(EV、EV−R)と、動力伝達系統がAi−Ao間で確立されるHV走行用の複数の変速段(2速〜5速)とを有する。この変速機は、電動機M/Gの出力軸Amと出力軸Aoとを断接する接続切替機構M2を備える。EV走行用変速段が選択されたときは「接続状態」が常に実現され、HV走行用変速段が選択されたときは「分断状態」が実現される場合がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−224710号公報
【発明の概要】
【0005】
ハイブリッド車両では、内燃機関駆動トルクと電動機駆動トルクの両方を利用して車両が走行する状態(以下、「HV走行」と呼ぶ)が実現され得る。近年、このHV走行に加えて、内燃機関を停止状態(内燃機関の出力軸の回転が停止した状態)に維持しながら電動機駆動トルクのみを利用して車両が走行する状態(以下、「EV走行」と呼ぶ)が実現できるハイブリッド車両が開発されてきている。
【0006】
HV−MT車において、運転者がクラッチペダルを操作しない状態(即ち、クラッチが接合された状態)においてEV走行を実現するためには、変速機の入力軸が回転しない状態を維持しながら変速機の出力軸が電動機駆動トルクにより駆動される必要がある。このためには、電動機の出力軸が変速機の出力軸に接続されることに加え、変速機が「変速機の入力軸と変速機の出力軸との間で動力伝達系統が確立されない状態」に維持される必要がある。
【0007】
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(即ち、電動機の出力軸が動力伝達可能に常時接続された)出力軸」とを備えた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。
【0008】
従って、この手動変速機を利用してHV走行に加えて上記のEV走行を実現するためには、手動変速機の変速段として、HV走行用の「変速機の入力軸・出力軸間で動力伝達系統が確立される変速段」(以下、「HV走行用変速段」と呼ぶ)に加えて、EV走行用の「変速機の入力軸・出力軸間で動力伝達系統が確立されない変速段」(ニュートラルとは異なる変速段。以下、「EV走行用変速段」と呼ぶ)が設けられる必要がある。
【0009】
即ち、この手動変速機では、シフトレバーをシフトパターン上において複数のHV走行用変速段に対応するそれぞれのHV走行シフト完了位置に移動することにより、入力軸・出力軸間で、「減速比」が対応するHV走行用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、シフトレバーをシフトパターン上においてEV走行用変速段に対応するEV走行シフト完了位置(ニュートラル位置とは異なる)に移動することにより、入力軸・出力軸間で動力伝達系統が確立されない。
【0010】
ところで、本出願人は、この種のHV−MT車用の手動変速機を既に提案している(例えば、特願2011−154447号を参照)。この出願では、シフトパターン上において、EV走行用変速段として前進用のEV走行用変速段(前方発進用の1速に相当)と、後進用のEV走行用変速段(後方発進用の変速段に相当)とを備える手動変速機が開示されている。この構成によれば、EV走行を利用した前方発進及び後方発進が可能となる。これに伴い、前進用の1速用のギヤ対(具体的には、常時噛合する1速用の固定ギヤ及び1速用の遊転ギヤの組み合わせ)と、後進用のギヤ対(具体的には、後進用の固定ギヤ、後進用の遊転ギヤ、及びアイドルギヤ等の組み合わせ)とが廃止され得る。従って、変速機全体をよりコンパクト化することができる。
【0011】
この出願に開示された構成では、電動機の出力軸と変速機の出力軸とが動力伝達可能に常時接続されている。従って、例えば、HV走行用変速段のうち高速側の変速段が確立されて車両が高速で走行している間、電動機が高回転で運転され続ける。これに起因して、電動機の温度が過度に高くなり易いという問題が発生し得る。
【0012】
本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、その目的は、「HV走行用変速段」と「EV走行用変速段」とを備えた手動変速機であって、電動機の温度が過度に高くなる事態の発生を抑制し得るものを提供することにある。
【0013】
本発明に係る手動変速機の特徴は、上述した手動変速機であって、前記電動機の出力軸と前記変速機の出力軸とが動力伝達可能に接続された接続状態と、前記電動機の出力軸と前記変速機の出力軸とが動力伝達可能に接続されない分断状態とを選択的に実現する接続切替機構を備え、前記シフト操作部材の位置が前記前進用又は後進用のEV走行シフト完了位置にある場合には前記接続状態を常に実現し、前記シフト操作部材の位置がHV走行シフト完了位置にある場合には前記分断状態を実現する場合があるように構成されたことにある。
【0014】
これによれば、HV走行用変速段が選択されている場合、電動機の出力軸が変速機の出力軸から切り離される状態が実現され得る。従って、上述した電動機が高回転で運転され続ける事態の発生を抑制でき、この結果、電動機の温度が過度に高くなる事態の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係るHV−MT車用の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。
【図2】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模式図である。
【図3】「スリーブ及びフォークシャフト」とS&Sシャフトとの係合状態を示した模式図である。
【図4】シフトパターン、及び、シフトパターンにおける「接続領域」と「分断領域」とを説明するための図である。
【図5】N位置が選択された状態における接続切替機構の状態(分断状態)を示した図2のZ部の拡大図である。
【図6】第1セレクト位置からEVシフト完了位置へのシフト操作によって分断状態から接続状態への切り替えがなされる際の作動を説明するための図5に対応する図である。
【図7】EVシフト完了位置から第1セレクト位置へのシフト操作によって接続状態から分断状態への切り替えがなされる際の作動を説明するための図5に対応する図である。
【図8】第1セレクト位置から2速シフト完了位置へのシフト操作によって分断状態から接続状態への切り替えがなされる際の作動を説明するための図5に対応する図である。
【図9】2速シフト完了位置から第1セレクト位置へのシフト操作によって接続状態から分断状態への切り替えがなされる際の作動を説明するための図5に対応する図である。
【図10】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。
【図11】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。
【図12】EV−R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。
【図13】EV−R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。
【図14】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。
【図15】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。
【図16】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。
【図17】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。
【図18】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。
【図19】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。
【図20】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。
【図21】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。
【図22】本発明の実施形態の変形例に係るHV−MT車用の動力伝達制御装置の図1に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態に係る手動変速機を含む車両の動力伝達制御装置(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。
【0017】
(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。
【0018】
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、入力軸Aiと同軸に配置されている。M/Tの構成の詳細は後述する。M/Tの構成の詳細は後述する。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
(M/Tの構成)
以下、M/Tの構成の詳細について図1〜図4を参照しながら説明する。図1及び図4に示すように、本例で採用されるシフトレバーSLのシフトパターンは、単一のセレクトライン(車両左右方向のライン)と、このセレクトラインに交差する3本のシフトライン(車両の前後方向のライン)と、からなる所謂「H型」のシフトパターンである。
【0025】
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(EV−R)が設けられている。「EV」及び「EV−R」は上述したEV走行用変速段であり、「2速」〜「5速」はそれぞれ上述したHV走行用変速段である。以下、説明の便宜上、「N位置」、「第1セレクト位置」、「第2セレクト位置」を含むセレクト操作が可能な範囲を総称して「ニュートラル範囲」と呼ぶ。
【0026】
M/Tは、スリーブS1、S2、及びSmを備える。S1、及びS2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−3速」用のスリーブ、及び「4速−5速」用のスリーブである。Smは、MG軸Amと一体回転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、MG軸Amの接続状態の切り替え用のスリーブである。
【0027】
図2及び図3に示すように、スリーブS1、S2、及びSmはそれぞれ、フォークシャフトFS1、FS2、及び移動部材Hmと一体に連結されている。FS1、FS2、及びHm(従って、S1、S2、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インナレバーIL(図2、図3を参照)によって軸方向(図2では上下方向、図1及び図3では左右方向)に駆動される(詳細は後述)。
【0028】
図2及び図3では、S&Sシャフトとして、シフトレバーSLのシフト操作(図1、図4では上下方向の操作)によって軸方向に平行移動し且つシフトレバーSLのセレクト操作(図1、図4では左右方向の操作)によって軸中心に回動する「セレクト回転型」が示されているが、SLのシフト操作によって軸中心に回動し且つSLのセレクト操作によって軸方向に平行移動する「シフト回転型」が使用されてもよい。
【0029】
図3に示すように、FS1、及びFS2にはそれぞれ、対応するシフトヘッド(2速及び3速、並びに、4速及び5速)が一体に設けられている。SLの位置がシフト操作(車両前後方向の操作)によって「N位置」又は「第2セレクト位置」から車両前方側及び後方側の何れかの方向に移動すると、即ち、インナレバーILの軸方向位置(図3における左右方向の位置)が、SLの「N位置」又は「第2セレクト位置」に対応する基準位置から前記何れかの方向に移動すると、ILが対応するシフトヘッドを軸方向に押圧することによって、FS1又はFS2(従って、S1又はS2)が「中立位置」から対応する方向に移動する。
【0030】
一方、SLの位置がシフト操作によって「第1セレクト位置」から車両前方側及び後方側の何れの方向に移動しても、即ち、インナレバーILの軸方向位置が、SLの「第1セレクト位置」に対応する基準位置から前記何れの方向に移動しても、ILと係合するシフトヘッドを有するフォークシャフトが存在しない。従って、FS1及びFS2(従って、S1及びS2)が「中立位置」に維持される。
【0031】
他方、M/Tは、第1、第2シャフトFSm1、FSm2を備える。FSm1には対応するヘッド(EV及びEV−R)が一体に設けられている。SLの位置がシフト操作によって「第1セレクト位置」から車両前方側及び後方側の何れかの方向に移動すると、即ち、インナレバーILの軸方向位置が、SLの「第1セレクト位置」に対応する基準位置から前記何れかの方向に移動すると、ILが対応するヘッドを軸方向に押圧することによって、FSm1が「中立位置」から対応する方向に移動する。
【0032】
<MG軸の接続状態の切り替え>
以下、先ず、図4〜図9を参照しながら、MG軸の接続状態の切り替えについて説明する。図3に示すように、「分断領域」(微細なドットで示した領域を参照)、並びに、「接続領域」(斜線で示した領域)を定義する。
【0033】
MG軸の接続状態の切り替えは、シフト操作中においてSLの位置が「分断領域」から「接続領域」(或いは、その逆)に移動したことに基づいて行われる。以下、この点について、図5〜図9を参照しながら説明する。
【0034】
図5に示すように、互いに平行に配置された第1、第2シャフトFSm1、FSm2が、移動部材Hmに形成された対応する貫通孔に軸方向(図5の上下方向)に相対移動可能にそれぞれ挿入されている。移動部材Hmは、FSm1,FSm2にそれぞれ固定されたスナップリングSR,SRによって、FSm1,FSm2に対する図5の下方への相対移動が規制される。移動部材Hmは、FSm1,FSm2にそれぞれ設けられたスプリングSP,SPによってFSm1,FSm2に対して図5の下方へ常時付勢されている。
【0035】
移動部材Hmの内部には、ピンPが図5の左右方向に移動可能に挿入されている。ピンPは、HmがスナップリングSR,SRに係止されている状態において、FSm1の側面に形成された溝Gm1と、FSm2の側面に形成された溝Gm2とに選択的に係合可能となっている。
【0036】
FSm1及びFSm2は、支点Oを中心に回動するレバーLmの両端のそれぞれと連結され、FSm1が軸方向(図5の上下方向)の一方側へ移動すると、FSm2が軸方向の他方側に移動するようになっている。
【0037】
図5は、SLがN位置(より正確には、ニュートラル範囲)にある状態を示す。この状態では、FSm1及びFSm2が共に中立位置にある。HmはFSm1,FSm2に対して相対移動可能となっている。しかしながら、Hmは、上述のスプリングSP,SPの付勢力によってスナップリングSR,SRに係止される位置で固定される。ピンPは、溝Gm1、Gm2の何れとも係合しない状態にある。以下、Hm、及び、Hmと一体のスリーブSmについて、この位置を「分断位置」と呼ぶ。
【0038】
図1に示すように、Smが分断位置にあるとき、Smは出力軸Aoに設けられた固定ギヤGmと係合しない。この結果、MG軸Amが出力軸Aoから切り離される(AmとAoが動力伝達可能に接続されない)。このように、SLがN位置(より正確には、ニュートラル範囲)にあるとき、「分断状態」が実現される。
【0039】
図6は、SLがニュートラル位置(より正確には、第1セレクト位置)からEVシフト完了位置に移動する場合を示す。この場合、インナレバーSLに押圧されることによってFSm1が図6の上方向に駆動される。この結果、FSm1に固定されたスナップリングSRの作用によってHmがFSm1と一体で図6の上方向に移動しようとする。一方、レバーLmの作用によってFSm2が図6の下方向に移動しようとする。この結果、ピンPと溝Gm1と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Gm2と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Gm1のみと係合し、HmはFSm1と一体に連結される(FSm2とは相対移動可能に維持される)。
【0040】
このように、HmがFSm1と一体に連結されることによって、FSm1の中立位置からEV位置への移動(図6の上方向の移動)に伴って、Hm(従って、Sm)が「分断位置」より図6の上方向の位置に移動する。以下、Hm及びSmについて、この位置を「接続位置」と呼ぶ。
【0041】
後述する図10に示すように、Smが接続位置にあるとき、Smは出力軸Aoに設けられた固定ギヤGmと係合する。この結果、MG軸Amが出力軸Aoと一体に接続される(AmとAoが動力伝達可能に接続される)。このように、SLが、第1セレクト位置からEVシフト完了位置に移動すると、MG軸の接続状態が「分断状態」から「接続状態」へと変更される。
【0042】
図7は、SLがEVシフト完了位置からニュートラル位置(より正確には、第1セレクト位置)に戻る場合を示す。この場合、インナレバーSLに押圧されることによってFSm1がEV位置から中立位置へ戻る。これに伴い、FSm1と一体のHmも「接続位置」から「分断位置」へと戻るとともに、FSm2も中立位置に戻る。即ち、図5に示す状態が再び得られる。このように、SLが、EVシフト完了位置から第1セレクト位置に戻ると、MG軸の接続状態が「接続状態」から「分断状態」へ戻る。
【0043】
図8は、SLがニュートラル位置(より正確には、第1セレクト位置)から2速シフト完了位置に移動する場合を示す。この場合、インナレバーSLに押圧されることによってFSm1が図8の下方向に駆動され、FSm2が図8の上方向に駆動される。この結果、スナップリングSRの作用によってHmがFSm2と一体で図8の上方向に移動しようとする。従って、ピンPと溝Gm2との上下方向の位置が合致し続ける一方で、ピンPと溝Gm1と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8の左方向に移動して溝Gm2のみと係合し、HmはFSm2と一体に連結される(FSm1とは相対移動可能に維持される)。
【0044】
このように、HmがFSm2と一体に連結されることによって、FSm1の中立位置から2速位置への移動(図8の下方向の移動)、即ち、FSm2の中立位置から図8の上方向の移動に伴って、Hm(従って、Sm)が「分断位置」から「接続位置」まで移動する。このように、SLが、第1セレクト位置から2速シフト完了位置に移動すると、MG軸の接続状態が「分断状態」から「接続状態」へと変更される。
【0045】
図9は、SLが2速シフト完了位置からニュートラル位置(より正確には、第1セレクト位置)に戻る場合を示す。この場合、インナレバーSLに押圧されることによってFSm1が2速位置から中立位置へ戻り、FSm2も中立位置に戻る。これに伴い、FSm2と一体のHmも「接続位置」から「分断位置」へと戻る。即ち、図5に示す状態が再び得られる。このように、SLが、2速シフト完了位置から第1セレクト位置に戻ると、MG軸の接続状態が「接続状態」から「分断状態」へ戻る。
【0046】
以上より、図4に示すシフトパターンにおいて、SLが分断領域にあるときは「分断状態」が維持され、SLが接続領域にあるときは「接続状態」が維持される。そして、SLが分断領域から接続領域(或いは、その逆)へ移動するときは「分断状態」から「接続状態」(或いは、その逆)への切り替えがなされる。より具体的には、SLがニュートラル位置にあるとき、並びに、SLがニュートラル位置から「EV及びEV−R以外の変速段」(2〜5速)のシフト完了位置(或いは、その逆)へ移動するとき、「分断状態」が維持される。一方、ニュートラル位置から「EV」又は「EV−R」のシフト完了位置(或いは、その逆)へ移動するとき、「分断状態」から「接続状態」(或いは、その逆)への切り替えがなされる。
【0047】
以上、M/Tは、「分断状態」と「接続状態」とを選択的に実現する接続切替機構M2を備えている。M2は、スリーブSm、移動部材Hm、第1、第2シャフトFSm1、FSm2、ピンP、溝Gm1,Gm2、スナップリングSR,SR、スプリングSP,SP、固定ギヤGm等から構成される。
【0048】
<変速段の切り替え>
次に、図1、2、10〜21を参照しながら、各変速段について順に説明していく。なお、以下、SLが或る変速段のシフト完了位置にあることを、その変速段が「選択された」と表現することもある。
【0049】
図1、2に示すように、シフトレバーSLが「N位置」(より正確には、ニュートラル領域)にある状態では、スリーブS1、及びS2が「中立位置」にある。この状態では、S1、及びS2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、入力軸Aiと出力軸Aoとの間では動力伝達系統が確立されない。また、上述のように、この状態ではSmは「分断位置」にあり(図5も参照)、且つ、MGトルクは「ゼロ」に維持される。従って、EGトルク及びMGトルクは共に駆動輪に伝達されない。
【0050】
図10、11に示すように、シフトレバーSLが「N位置」から(第1セレクト位置を経由して)「EVのシフト完了位置」に移動した場合、上述のように、S&SシャフトのILと係合するシフトヘッドを有するフォークシャフトが存在しない。よって、FS1及びFS2(従って、S1及びS2)が「中立位置」に維持される。従って、入力軸Aiと出力軸Aoとの間では動力伝達系統が確立されない。一方、この場合、上述のように、Smは「接続位置」にある(図6も参照)。従って、図10に太い実線で示すように、M/Gと出力軸Aoとの間の動力伝達系統を利用して、前進方向のMGトルクが駆動輪に伝達される。
【0051】
即ち、「EV」が選択された場合、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、上記「EV走行」)が実現される。即ち、この車両では、「EV」を選択することにより、EV走行による前方発進が可能である。MGトルクは、アクセル開度等に応じた大きさの前進方向の値に調整される。
【0052】
図12、13に示すように、シフトレバーSLが「N位置」から(第1セレクト位置を経由して)「EV−Rのシフト完了位置」に移動した場合、上述した「EV」が選択された場合と同様、ILと係合するシフトヘッド(従って、フォークシャフト)が存在しない。よって、FS1及びFS2(従って、S1及びS2)が「中立位置」に維持される。従って、入力軸Aiと出力軸Aoとの間では動力伝達系統が確立されない。一方、この場合、上述のように、Smは「接続位置」にある(図8も参照)。従って、図12に太い実線で示すように、M/Gと出力軸Aoとの間の動力伝達系統を利用して、後進方向のMGトルクが駆動輪に伝達される。
【0053】
即ち、「EV−R」が選択された場合、「EV走行」が実現される。即ち、この車両では、「EV−R」を選択することにより、EV走行による後方発進が可能である。MGトルクは、アクセル開度等に応じた大きさの後進方向の値に調整される。
【0054】
なお、SLが「N位置」(ニュートラル領域)にあるか、「EVのシフト完了位置」にあるか、「EV−Rのシフト完了位置」にあるかの識別は、例えば、シフト位置センサP4の検出結果、並びに、S&Sシャフトの位置を検出するセンサの検出結果等に基づいて達成され得る。
【0055】
図14、15に示すように、シフトレバーSLが「N位置」から「2速のシフト完了位置」に移動すると、S&SシャフトのILがFS1に連結されたヘッドH1の「2速側係合部」を「2速」方向(図15では上方向)に駆動することによって、FS1(従って、S1)のみが(図15では上方向、図14では右方向)に駆動される。この結果、スリーブS1が「2速位置」に移動する。スリーブS3は「中立位置」にある。
【0056】
この状態では、S1は、遊転ギヤG2oと係合し、遊転ギヤG2oを出力軸Aoに対して相対回転不能に固定している。また、遊転ギヤG2oは、入力軸Aiに固定された固定ギヤG2iと常時噛合している。この結果、図14に太い実線で示すように、M/Gと出力軸Aoとの間で動力伝達系統が確立され得ることに加えて、入力軸Aiと出力軸Aoとの間で、G2i及びG2oを介して「2速」に対応する動力伝達系統が確立される。即ち、「2速」が選択された場合、クラッチC/Tを介して伝達されるEGトルクと、MGトルクとの両方を利用して車両が走行する状態(即ち、上記「HV走行」)が実現され得る。
【0057】
ただし、本例では、「2速」が選択された場合、Smは「分断位置」にあり、従って、MG軸Amが出力軸Aoから切り離されるので、M/G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、HV走行に代えて、EGトルクのみを利用して車両が走行する状態(以下、「EG走行」と呼ぶ)が実現される。
【0058】
以下、図16〜図21に示すように、シフトレバーSLが「3速」、「4速」又は「5速」にある場合も、「2速」の場合と同様、上記「HV走行」が実現され得る。即ち、「3速」、「4速」、「5速」ではそれぞれ、M/Gと出力軸Aoとの間で動力伝達系統が確立され得ることに加えて、入力軸Aiと出力軸Aoとの間で、「G3i及びG3o」、「G4i及びG4o」、「G5i及びG5o」を介して、「3速」、「4速」、「5速」に対応する動力伝達系統が確立される。ただし、本例では、「3速」、「4速」、「5速」が選択された場合も、「2速」が選択された場合と同様、Smは「分断位置」にある。従って、HV走行に代えて、EG走行が実現される。
【0059】
以上、本例では、「EV」、及び「EV−R」がEV走行用の変速段であり、「2速」〜「5速」がHV走行用の変速段である。EGトルクの伝達系統について、「Aoの回転速度に対するAiの回転速度の割合」を「MT減速比」と呼ぶものとすると、「2速」から「5速」に向けてMT減速比(GNoの歯数/GNiの歯数)(N:2〜5)が次第に小さくなっていく。
【0060】
なお、上記の例では、スリーブS1、S2の軸方向位置は、シフトレバーSLとスリーブS1、S2とを機械的に連結するリンク機構(S&Sシャフトとフォークシャフト)等を利用してシフトレバーSLのシフト位置に応じて機械的に調整されている。これに対し、スリーブS1、S2の軸方向位置が、シフト位置センサP4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。
【0061】
(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」、「EV」、又は「EV−R」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」、「EV」、又は「EV−R」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。
【0062】
(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」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。「EV」又は「EV−R」が選択されたことに基づいて、MGトルクが、アクセル開度及びクラッチストローク等に基づいてEV走行用の値に調整される(EV走行用MGトルク制御)。他方、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、(後述する図22に示す変形例のように、Smが接続位置にある限りにおいて)MGトルクが、アクセル開度及びクラッチストローク等に基づいてHV走行用の値に調整される(HV走行用MGトルク制御)。EV走行用MGトルク制御とHV走行用MGトルク制御とでは、調整されるMGトルクの大きさが異なる。そして、「N」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、M/Gが再び停止状態に維持される。
【0063】
(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、EV走行を利用した前方発進のみならず、EV走行を利用した後方発進が可能となる。これに伴い、前進用の1速用のギヤ対(具体的には、常時噛合する1速用の固定ギヤ及び1速用の遊転ギヤの組み合わせ)のみならず、後進用のギヤ対(具体的には、後進用の固定ギヤ、後進用の遊転ギヤ、及びアイドルギヤ等の組み合わせ)が廃止されている(図1等を参照)。従って、前進用の1速用のギヤ対及び後進用のギヤ対の一方又は両方を有する変速機と比べて、変速機全体がよりコンパクトに構成され得る。
【0064】
また、上記実施形態では、H型のシフトパターン上において、「EVのシフト完了位置」と「EV−Rのシフト完了位置」とが、共通の(同じ)シフトラインの両端部にそれぞれ配置されている。通常は、H型のシフトパターンにおいて存在するシフトラインの本数と同数のフォークシャフトが必要となる。これに対し、上記構成によれば、3本のシフトラインを備えるH型のシフトパターンが採用されているにもかかわらず、2本のフォークシャフトで変速機が構成されている(図2等を参照)。即ち、必要なフォークシャフトの本数を1本減らすことができ、変速機全体をより一層コンパクト化できる。
【0065】
更には、上記実施形態では、EV走行用変速段(「EV」又は「EV−R」)が選択されたときはMG軸Amが出力軸Aoと一体に接続される「接続状態」が実現される一方で、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたときはMG軸Amが出力軸Aoから切り離される「分断状態」が実現される。従って、例えば、HV走行用変速段のうち高速側の変速段(5速等)が確立されて車両が高速で走行している間において、M/Gが高回転で運転され続ける事態が発生しない。よって、M/Gが高回転で運転され続ける事態の発生を抑制でき、この結果、M/Gの温度が過度に高くなる事態の発生を抑制することができる。
【0066】
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が共に入力軸Aiに設けられているが、スリーブS1、S2が共に出力軸Aoに設けられていてもよい。また、スリーブS1、S2のうちの一方が出力軸Aoに他方が入力軸Aiに設けられていてもよい。また、Ai及びAoに配設された複数のギヤ対の軸方向における並び順が異なっていてもよい。
【0067】
また、上記実施形態では、「EVのシフト完了位置」と「EV−Rのシフト完了位置」とが、共通の(同じ)シフトラインの両端部にそれぞれ配置されているが、「EVのシフト完了位置」と「EV−Rのシフト完了位置」とが、異なるシフトラインの端部にそれぞれ配置されていてもよい。
【0068】
また、上記実施形態では、シフトパターン上において、複数のEV走行用変速段として、前進用の1つのEV走行用変速段と、後進用の1つのEV走行用変速段とを備えているが、前進用の複数のEV走行用変速段、或いは、後進用の複数のEV走行用変速段が備えられていてもよい。この場合、前進用又は後進用の複数のEV走行用変速段の間では、「Aoの回転速度に対するM/Gの出力軸の回転速度の割合」(MG減速比)を異ならせることが好ましい。
【0069】
また、上記実施形態では、接続切替機構M2がメカ的に構成され、スリーブSmがメカ的に駆動されている。これに対し、図22に示すように、接続切替機構M2が電気的に構成され、スリーブSmがECUにより制御されるアクチュエータACTによって電気的に駆動されてもよい。
【0070】
この場合、上記実施形態と同様、EV走行用変速段(「EV」又は「EV−R」)が選択されたときは「接続状態」が実現される一方で、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたときは「分断状態」が常に実現されるように構成され得る。或いは、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたとき、M/Gの発熱状態に基づいて「接続状態」及び「分断状態」のうち実現される状態を選択するように構成されてもよい。
【0071】
具体的には、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたときにおいて、M/Gの温度が所定値未満のときには「接続状態」を実現し、M/Gの温度が前記所定値以上のときには「分断状態」を実現するように構成され得る。或いは、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたときにおいて、低速側の変速段(例えば、「2速」又は「3速」)が選択されているときには「接続状態」を実現し、高速側の変速段(例えば、「4速」又は「5速」)が選択されているときには「分断状態」を実現するように構成されてもよい。
【符号の説明】
【0072】
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、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、P2…ブレーキ操作量センサ、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
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−224710号公報
【発明の概要】
【0005】
ハイブリッド車両では、内燃機関駆動トルクと電動機駆動トルクの両方を利用して車両が走行する状態(以下、「HV走行」と呼ぶ)が実現され得る。近年、このHV走行に加えて、内燃機関を停止状態(内燃機関の出力軸の回転が停止した状態)に維持しながら電動機駆動トルクのみを利用して車両が走行する状態(以下、「EV走行」と呼ぶ)が実現できるハイブリッド車両が開発されてきている。
【0006】
HV−MT車において、運転者がクラッチペダルを操作しない状態(即ち、クラッチが接合された状態)においてEV走行を実現するためには、変速機の入力軸が回転しない状態を維持しながら変速機の出力軸が電動機駆動トルクにより駆動される必要がある。このためには、電動機の出力軸が変速機の出力軸に接続されることに加え、変速機が「変速機の入力軸と変速機の出力軸との間で動力伝達系統が確立されない状態」に維持される必要がある。
【0007】
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(即ち、電動機の出力軸が動力伝達可能に常時接続された)出力軸」とを備えた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。
【0008】
従って、この手動変速機を利用してHV走行に加えて上記のEV走行を実現するためには、手動変速機の変速段として、HV走行用の「変速機の入力軸・出力軸間で動力伝達系統が確立される変速段」(以下、「HV走行用変速段」と呼ぶ)に加えて、EV走行用の「変速機の入力軸・出力軸間で動力伝達系統が確立されない変速段」(ニュートラルとは異なる変速段。以下、「EV走行用変速段」と呼ぶ)が設けられる必要がある。
【0009】
即ち、この手動変速機では、シフトレバーをシフトパターン上において複数のHV走行用変速段に対応するそれぞれのHV走行シフト完了位置に移動することにより、入力軸・出力軸間で、「減速比」が対応するHV走行用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、シフトレバーをシフトパターン上においてEV走行用変速段に対応するEV走行シフト完了位置(ニュートラル位置とは異なる)に移動することにより、入力軸・出力軸間で動力伝達系統が確立されない。
【0010】
ところで、本出願人は、この種のHV−MT車用の手動変速機を既に提案している(例えば、特願2011−154447号を参照)。この出願では、シフトパターン上において、EV走行用変速段として前進用のEV走行用変速段(前方発進用の1速に相当)と、後進用のEV走行用変速段(後方発進用の変速段に相当)とを備える手動変速機が開示されている。この構成によれば、EV走行を利用した前方発進及び後方発進が可能となる。これに伴い、前進用の1速用のギヤ対(具体的には、常時噛合する1速用の固定ギヤ及び1速用の遊転ギヤの組み合わせ)と、後進用のギヤ対(具体的には、後進用の固定ギヤ、後進用の遊転ギヤ、及びアイドルギヤ等の組み合わせ)とが廃止され得る。従って、変速機全体をよりコンパクト化することができる。
【0011】
この出願に開示された構成では、電動機の出力軸と変速機の出力軸とが動力伝達可能に常時接続されている。従って、例えば、HV走行用変速段のうち高速側の変速段が確立されて車両が高速で走行している間、電動機が高回転で運転され続ける。これに起因して、電動機の温度が過度に高くなり易いという問題が発生し得る。
【0012】
本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、その目的は、「HV走行用変速段」と「EV走行用変速段」とを備えた手動変速機であって、電動機の温度が過度に高くなる事態の発生を抑制し得るものを提供することにある。
【0013】
本発明に係る手動変速機の特徴は、上述した手動変速機であって、前記電動機の出力軸と前記変速機の出力軸とが動力伝達可能に接続された接続状態と、前記電動機の出力軸と前記変速機の出力軸とが動力伝達可能に接続されない分断状態とを選択的に実現する接続切替機構を備え、前記シフト操作部材の位置が前記前進用又は後進用のEV走行シフト完了位置にある場合には前記接続状態を常に実現し、前記シフト操作部材の位置がHV走行シフト完了位置にある場合には前記分断状態を実現する場合があるように構成されたことにある。
【0014】
これによれば、HV走行用変速段が選択されている場合、電動機の出力軸が変速機の出力軸から切り離される状態が実現され得る。従って、上述した電動機が高回転で運転され続ける事態の発生を抑制でき、この結果、電動機の温度が過度に高くなる事態の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係るHV−MT車用の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。
【図2】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模式図である。
【図3】「スリーブ及びフォークシャフト」とS&Sシャフトとの係合状態を示した模式図である。
【図4】シフトパターン、及び、シフトパターンにおける「接続領域」と「分断領域」とを説明するための図である。
【図5】N位置が選択された状態における接続切替機構の状態(分断状態)を示した図2のZ部の拡大図である。
【図6】第1セレクト位置からEVシフト完了位置へのシフト操作によって分断状態から接続状態への切り替えがなされる際の作動を説明するための図5に対応する図である。
【図7】EVシフト完了位置から第1セレクト位置へのシフト操作によって接続状態から分断状態への切り替えがなされる際の作動を説明するための図5に対応する図である。
【図8】第1セレクト位置から2速シフト完了位置へのシフト操作によって分断状態から接続状態への切り替えがなされる際の作動を説明するための図5に対応する図である。
【図9】2速シフト完了位置から第1セレクト位置へのシフト操作によって接続状態から分断状態への切り替えがなされる際の作動を説明するための図5に対応する図である。
【図10】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。
【図11】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。
【図12】EV−R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。
【図13】EV−R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。
【図14】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。
【図15】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。
【図16】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。
【図17】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。
【図18】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。
【図19】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。
【図20】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。
【図21】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。
【図22】本発明の実施形態の変形例に係るHV−MT車用の動力伝達制御装置の図1に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態に係る手動変速機を含む車両の動力伝達制御装置(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。
【0017】
(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。
【0018】
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、入力軸Aiと同軸に配置されている。M/Tの構成の詳細は後述する。M/Tの構成の詳細は後述する。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
(M/Tの構成)
以下、M/Tの構成の詳細について図1〜図4を参照しながら説明する。図1及び図4に示すように、本例で採用されるシフトレバーSLのシフトパターンは、単一のセレクトライン(車両左右方向のライン)と、このセレクトラインに交差する3本のシフトライン(車両の前後方向のライン)と、からなる所謂「H型」のシフトパターンである。
【0025】
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(EV−R)が設けられている。「EV」及び「EV−R」は上述したEV走行用変速段であり、「2速」〜「5速」はそれぞれ上述したHV走行用変速段である。以下、説明の便宜上、「N位置」、「第1セレクト位置」、「第2セレクト位置」を含むセレクト操作が可能な範囲を総称して「ニュートラル範囲」と呼ぶ。
【0026】
M/Tは、スリーブS1、S2、及びSmを備える。S1、及びS2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−3速」用のスリーブ、及び「4速−5速」用のスリーブである。Smは、MG軸Amと一体回転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、MG軸Amの接続状態の切り替え用のスリーブである。
【0027】
図2及び図3に示すように、スリーブS1、S2、及びSmはそれぞれ、フォークシャフトFS1、FS2、及び移動部材Hmと一体に連結されている。FS1、FS2、及びHm(従って、S1、S2、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インナレバーIL(図2、図3を参照)によって軸方向(図2では上下方向、図1及び図3では左右方向)に駆動される(詳細は後述)。
【0028】
図2及び図3では、S&Sシャフトとして、シフトレバーSLのシフト操作(図1、図4では上下方向の操作)によって軸方向に平行移動し且つシフトレバーSLのセレクト操作(図1、図4では左右方向の操作)によって軸中心に回動する「セレクト回転型」が示されているが、SLのシフト操作によって軸中心に回動し且つSLのセレクト操作によって軸方向に平行移動する「シフト回転型」が使用されてもよい。
【0029】
図3に示すように、FS1、及びFS2にはそれぞれ、対応するシフトヘッド(2速及び3速、並びに、4速及び5速)が一体に設けられている。SLの位置がシフト操作(車両前後方向の操作)によって「N位置」又は「第2セレクト位置」から車両前方側及び後方側の何れかの方向に移動すると、即ち、インナレバーILの軸方向位置(図3における左右方向の位置)が、SLの「N位置」又は「第2セレクト位置」に対応する基準位置から前記何れかの方向に移動すると、ILが対応するシフトヘッドを軸方向に押圧することによって、FS1又はFS2(従って、S1又はS2)が「中立位置」から対応する方向に移動する。
【0030】
一方、SLの位置がシフト操作によって「第1セレクト位置」から車両前方側及び後方側の何れの方向に移動しても、即ち、インナレバーILの軸方向位置が、SLの「第1セレクト位置」に対応する基準位置から前記何れの方向に移動しても、ILと係合するシフトヘッドを有するフォークシャフトが存在しない。従って、FS1及びFS2(従って、S1及びS2)が「中立位置」に維持される。
【0031】
他方、M/Tは、第1、第2シャフトFSm1、FSm2を備える。FSm1には対応するヘッド(EV及びEV−R)が一体に設けられている。SLの位置がシフト操作によって「第1セレクト位置」から車両前方側及び後方側の何れかの方向に移動すると、即ち、インナレバーILの軸方向位置が、SLの「第1セレクト位置」に対応する基準位置から前記何れかの方向に移動すると、ILが対応するヘッドを軸方向に押圧することによって、FSm1が「中立位置」から対応する方向に移動する。
【0032】
<MG軸の接続状態の切り替え>
以下、先ず、図4〜図9を参照しながら、MG軸の接続状態の切り替えについて説明する。図3に示すように、「分断領域」(微細なドットで示した領域を参照)、並びに、「接続領域」(斜線で示した領域)を定義する。
【0033】
MG軸の接続状態の切り替えは、シフト操作中においてSLの位置が「分断領域」から「接続領域」(或いは、その逆)に移動したことに基づいて行われる。以下、この点について、図5〜図9を参照しながら説明する。
【0034】
図5に示すように、互いに平行に配置された第1、第2シャフトFSm1、FSm2が、移動部材Hmに形成された対応する貫通孔に軸方向(図5の上下方向)に相対移動可能にそれぞれ挿入されている。移動部材Hmは、FSm1,FSm2にそれぞれ固定されたスナップリングSR,SRによって、FSm1,FSm2に対する図5の下方への相対移動が規制される。移動部材Hmは、FSm1,FSm2にそれぞれ設けられたスプリングSP,SPによってFSm1,FSm2に対して図5の下方へ常時付勢されている。
【0035】
移動部材Hmの内部には、ピンPが図5の左右方向に移動可能に挿入されている。ピンPは、HmがスナップリングSR,SRに係止されている状態において、FSm1の側面に形成された溝Gm1と、FSm2の側面に形成された溝Gm2とに選択的に係合可能となっている。
【0036】
FSm1及びFSm2は、支点Oを中心に回動するレバーLmの両端のそれぞれと連結され、FSm1が軸方向(図5の上下方向)の一方側へ移動すると、FSm2が軸方向の他方側に移動するようになっている。
【0037】
図5は、SLがN位置(より正確には、ニュートラル範囲)にある状態を示す。この状態では、FSm1及びFSm2が共に中立位置にある。HmはFSm1,FSm2に対して相対移動可能となっている。しかしながら、Hmは、上述のスプリングSP,SPの付勢力によってスナップリングSR,SRに係止される位置で固定される。ピンPは、溝Gm1、Gm2の何れとも係合しない状態にある。以下、Hm、及び、Hmと一体のスリーブSmについて、この位置を「分断位置」と呼ぶ。
【0038】
図1に示すように、Smが分断位置にあるとき、Smは出力軸Aoに設けられた固定ギヤGmと係合しない。この結果、MG軸Amが出力軸Aoから切り離される(AmとAoが動力伝達可能に接続されない)。このように、SLがN位置(より正確には、ニュートラル範囲)にあるとき、「分断状態」が実現される。
【0039】
図6は、SLがニュートラル位置(より正確には、第1セレクト位置)からEVシフト完了位置に移動する場合を示す。この場合、インナレバーSLに押圧されることによってFSm1が図6の上方向に駆動される。この結果、FSm1に固定されたスナップリングSRの作用によってHmがFSm1と一体で図6の上方向に移動しようとする。一方、レバーLmの作用によってFSm2が図6の下方向に移動しようとする。この結果、ピンPと溝Gm1と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Gm2と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Gm1のみと係合し、HmはFSm1と一体に連結される(FSm2とは相対移動可能に維持される)。
【0040】
このように、HmがFSm1と一体に連結されることによって、FSm1の中立位置からEV位置への移動(図6の上方向の移動)に伴って、Hm(従って、Sm)が「分断位置」より図6の上方向の位置に移動する。以下、Hm及びSmについて、この位置を「接続位置」と呼ぶ。
【0041】
後述する図10に示すように、Smが接続位置にあるとき、Smは出力軸Aoに設けられた固定ギヤGmと係合する。この結果、MG軸Amが出力軸Aoと一体に接続される(AmとAoが動力伝達可能に接続される)。このように、SLが、第1セレクト位置からEVシフト完了位置に移動すると、MG軸の接続状態が「分断状態」から「接続状態」へと変更される。
【0042】
図7は、SLがEVシフト完了位置からニュートラル位置(より正確には、第1セレクト位置)に戻る場合を示す。この場合、インナレバーSLに押圧されることによってFSm1がEV位置から中立位置へ戻る。これに伴い、FSm1と一体のHmも「接続位置」から「分断位置」へと戻るとともに、FSm2も中立位置に戻る。即ち、図5に示す状態が再び得られる。このように、SLが、EVシフト完了位置から第1セレクト位置に戻ると、MG軸の接続状態が「接続状態」から「分断状態」へ戻る。
【0043】
図8は、SLがニュートラル位置(より正確には、第1セレクト位置)から2速シフト完了位置に移動する場合を示す。この場合、インナレバーSLに押圧されることによってFSm1が図8の下方向に駆動され、FSm2が図8の上方向に駆動される。この結果、スナップリングSRの作用によってHmがFSm2と一体で図8の上方向に移動しようとする。従って、ピンPと溝Gm2との上下方向の位置が合致し続ける一方で、ピンPと溝Gm1と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8の左方向に移動して溝Gm2のみと係合し、HmはFSm2と一体に連結される(FSm1とは相対移動可能に維持される)。
【0044】
このように、HmがFSm2と一体に連結されることによって、FSm1の中立位置から2速位置への移動(図8の下方向の移動)、即ち、FSm2の中立位置から図8の上方向の移動に伴って、Hm(従って、Sm)が「分断位置」から「接続位置」まで移動する。このように、SLが、第1セレクト位置から2速シフト完了位置に移動すると、MG軸の接続状態が「分断状態」から「接続状態」へと変更される。
【0045】
図9は、SLが2速シフト完了位置からニュートラル位置(より正確には、第1セレクト位置)に戻る場合を示す。この場合、インナレバーSLに押圧されることによってFSm1が2速位置から中立位置へ戻り、FSm2も中立位置に戻る。これに伴い、FSm2と一体のHmも「接続位置」から「分断位置」へと戻る。即ち、図5に示す状態が再び得られる。このように、SLが、2速シフト完了位置から第1セレクト位置に戻ると、MG軸の接続状態が「接続状態」から「分断状態」へ戻る。
【0046】
以上より、図4に示すシフトパターンにおいて、SLが分断領域にあるときは「分断状態」が維持され、SLが接続領域にあるときは「接続状態」が維持される。そして、SLが分断領域から接続領域(或いは、その逆)へ移動するときは「分断状態」から「接続状態」(或いは、その逆)への切り替えがなされる。より具体的には、SLがニュートラル位置にあるとき、並びに、SLがニュートラル位置から「EV及びEV−R以外の変速段」(2〜5速)のシフト完了位置(或いは、その逆)へ移動するとき、「分断状態」が維持される。一方、ニュートラル位置から「EV」又は「EV−R」のシフト完了位置(或いは、その逆)へ移動するとき、「分断状態」から「接続状態」(或いは、その逆)への切り替えがなされる。
【0047】
以上、M/Tは、「分断状態」と「接続状態」とを選択的に実現する接続切替機構M2を備えている。M2は、スリーブSm、移動部材Hm、第1、第2シャフトFSm1、FSm2、ピンP、溝Gm1,Gm2、スナップリングSR,SR、スプリングSP,SP、固定ギヤGm等から構成される。
【0048】
<変速段の切り替え>
次に、図1、2、10〜21を参照しながら、各変速段について順に説明していく。なお、以下、SLが或る変速段のシフト完了位置にあることを、その変速段が「選択された」と表現することもある。
【0049】
図1、2に示すように、シフトレバーSLが「N位置」(より正確には、ニュートラル領域)にある状態では、スリーブS1、及びS2が「中立位置」にある。この状態では、S1、及びS2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、入力軸Aiと出力軸Aoとの間では動力伝達系統が確立されない。また、上述のように、この状態ではSmは「分断位置」にあり(図5も参照)、且つ、MGトルクは「ゼロ」に維持される。従って、EGトルク及びMGトルクは共に駆動輪に伝達されない。
【0050】
図10、11に示すように、シフトレバーSLが「N位置」から(第1セレクト位置を経由して)「EVのシフト完了位置」に移動した場合、上述のように、S&SシャフトのILと係合するシフトヘッドを有するフォークシャフトが存在しない。よって、FS1及びFS2(従って、S1及びS2)が「中立位置」に維持される。従って、入力軸Aiと出力軸Aoとの間では動力伝達系統が確立されない。一方、この場合、上述のように、Smは「接続位置」にある(図6も参照)。従って、図10に太い実線で示すように、M/Gと出力軸Aoとの間の動力伝達系統を利用して、前進方向のMGトルクが駆動輪に伝達される。
【0051】
即ち、「EV」が選択された場合、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、上記「EV走行」)が実現される。即ち、この車両では、「EV」を選択することにより、EV走行による前方発進が可能である。MGトルクは、アクセル開度等に応じた大きさの前進方向の値に調整される。
【0052】
図12、13に示すように、シフトレバーSLが「N位置」から(第1セレクト位置を経由して)「EV−Rのシフト完了位置」に移動した場合、上述した「EV」が選択された場合と同様、ILと係合するシフトヘッド(従って、フォークシャフト)が存在しない。よって、FS1及びFS2(従って、S1及びS2)が「中立位置」に維持される。従って、入力軸Aiと出力軸Aoとの間では動力伝達系統が確立されない。一方、この場合、上述のように、Smは「接続位置」にある(図8も参照)。従って、図12に太い実線で示すように、M/Gと出力軸Aoとの間の動力伝達系統を利用して、後進方向のMGトルクが駆動輪に伝達される。
【0053】
即ち、「EV−R」が選択された場合、「EV走行」が実現される。即ち、この車両では、「EV−R」を選択することにより、EV走行による後方発進が可能である。MGトルクは、アクセル開度等に応じた大きさの後進方向の値に調整される。
【0054】
なお、SLが「N位置」(ニュートラル領域)にあるか、「EVのシフト完了位置」にあるか、「EV−Rのシフト完了位置」にあるかの識別は、例えば、シフト位置センサP4の検出結果、並びに、S&Sシャフトの位置を検出するセンサの検出結果等に基づいて達成され得る。
【0055】
図14、15に示すように、シフトレバーSLが「N位置」から「2速のシフト完了位置」に移動すると、S&SシャフトのILがFS1に連結されたヘッドH1の「2速側係合部」を「2速」方向(図15では上方向)に駆動することによって、FS1(従って、S1)のみが(図15では上方向、図14では右方向)に駆動される。この結果、スリーブS1が「2速位置」に移動する。スリーブS3は「中立位置」にある。
【0056】
この状態では、S1は、遊転ギヤG2oと係合し、遊転ギヤG2oを出力軸Aoに対して相対回転不能に固定している。また、遊転ギヤG2oは、入力軸Aiに固定された固定ギヤG2iと常時噛合している。この結果、図14に太い実線で示すように、M/Gと出力軸Aoとの間で動力伝達系統が確立され得ることに加えて、入力軸Aiと出力軸Aoとの間で、G2i及びG2oを介して「2速」に対応する動力伝達系統が確立される。即ち、「2速」が選択された場合、クラッチC/Tを介して伝達されるEGトルクと、MGトルクとの両方を利用して車両が走行する状態(即ち、上記「HV走行」)が実現され得る。
【0057】
ただし、本例では、「2速」が選択された場合、Smは「分断位置」にあり、従って、MG軸Amが出力軸Aoから切り離されるので、M/G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、HV走行に代えて、EGトルクのみを利用して車両が走行する状態(以下、「EG走行」と呼ぶ)が実現される。
【0058】
以下、図16〜図21に示すように、シフトレバーSLが「3速」、「4速」又は「5速」にある場合も、「2速」の場合と同様、上記「HV走行」が実現され得る。即ち、「3速」、「4速」、「5速」ではそれぞれ、M/Gと出力軸Aoとの間で動力伝達系統が確立され得ることに加えて、入力軸Aiと出力軸Aoとの間で、「G3i及びG3o」、「G4i及びG4o」、「G5i及びG5o」を介して、「3速」、「4速」、「5速」に対応する動力伝達系統が確立される。ただし、本例では、「3速」、「4速」、「5速」が選択された場合も、「2速」が選択された場合と同様、Smは「分断位置」にある。従って、HV走行に代えて、EG走行が実現される。
【0059】
以上、本例では、「EV」、及び「EV−R」がEV走行用の変速段であり、「2速」〜「5速」がHV走行用の変速段である。EGトルクの伝達系統について、「Aoの回転速度に対するAiの回転速度の割合」を「MT減速比」と呼ぶものとすると、「2速」から「5速」に向けてMT減速比(GNoの歯数/GNiの歯数)(N:2〜5)が次第に小さくなっていく。
【0060】
なお、上記の例では、スリーブS1、S2の軸方向位置は、シフトレバーSLとスリーブS1、S2とを機械的に連結するリンク機構(S&Sシャフトとフォークシャフト)等を利用してシフトレバーSLのシフト位置に応じて機械的に調整されている。これに対し、スリーブS1、S2の軸方向位置が、シフト位置センサP4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。
【0061】
(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」、「EV」、又は「EV−R」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」、「EV」、又は「EV−R」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。
【0062】
(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」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。「EV」又は「EV−R」が選択されたことに基づいて、MGトルクが、アクセル開度及びクラッチストローク等に基づいてEV走行用の値に調整される(EV走行用MGトルク制御)。他方、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、(後述する図22に示す変形例のように、Smが接続位置にある限りにおいて)MGトルクが、アクセル開度及びクラッチストローク等に基づいてHV走行用の値に調整される(HV走行用MGトルク制御)。EV走行用MGトルク制御とHV走行用MGトルク制御とでは、調整されるMGトルクの大きさが異なる。そして、「N」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、M/Gが再び停止状態に維持される。
【0063】
(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、EV走行を利用した前方発進のみならず、EV走行を利用した後方発進が可能となる。これに伴い、前進用の1速用のギヤ対(具体的には、常時噛合する1速用の固定ギヤ及び1速用の遊転ギヤの組み合わせ)のみならず、後進用のギヤ対(具体的には、後進用の固定ギヤ、後進用の遊転ギヤ、及びアイドルギヤ等の組み合わせ)が廃止されている(図1等を参照)。従って、前進用の1速用のギヤ対及び後進用のギヤ対の一方又は両方を有する変速機と比べて、変速機全体がよりコンパクトに構成され得る。
【0064】
また、上記実施形態では、H型のシフトパターン上において、「EVのシフト完了位置」と「EV−Rのシフト完了位置」とが、共通の(同じ)シフトラインの両端部にそれぞれ配置されている。通常は、H型のシフトパターンにおいて存在するシフトラインの本数と同数のフォークシャフトが必要となる。これに対し、上記構成によれば、3本のシフトラインを備えるH型のシフトパターンが採用されているにもかかわらず、2本のフォークシャフトで変速機が構成されている(図2等を参照)。即ち、必要なフォークシャフトの本数を1本減らすことができ、変速機全体をより一層コンパクト化できる。
【0065】
更には、上記実施形態では、EV走行用変速段(「EV」又は「EV−R」)が選択されたときはMG軸Amが出力軸Aoと一体に接続される「接続状態」が実現される一方で、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたときはMG軸Amが出力軸Aoから切り離される「分断状態」が実現される。従って、例えば、HV走行用変速段のうち高速側の変速段(5速等)が確立されて車両が高速で走行している間において、M/Gが高回転で運転され続ける事態が発生しない。よって、M/Gが高回転で運転され続ける事態の発生を抑制でき、この結果、M/Gの温度が過度に高くなる事態の発生を抑制することができる。
【0066】
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が共に入力軸Aiに設けられているが、スリーブS1、S2が共に出力軸Aoに設けられていてもよい。また、スリーブS1、S2のうちの一方が出力軸Aoに他方が入力軸Aiに設けられていてもよい。また、Ai及びAoに配設された複数のギヤ対の軸方向における並び順が異なっていてもよい。
【0067】
また、上記実施形態では、「EVのシフト完了位置」と「EV−Rのシフト完了位置」とが、共通の(同じ)シフトラインの両端部にそれぞれ配置されているが、「EVのシフト完了位置」と「EV−Rのシフト完了位置」とが、異なるシフトラインの端部にそれぞれ配置されていてもよい。
【0068】
また、上記実施形態では、シフトパターン上において、複数のEV走行用変速段として、前進用の1つのEV走行用変速段と、後進用の1つのEV走行用変速段とを備えているが、前進用の複数のEV走行用変速段、或いは、後進用の複数のEV走行用変速段が備えられていてもよい。この場合、前進用又は後進用の複数のEV走行用変速段の間では、「Aoの回転速度に対するM/Gの出力軸の回転速度の割合」(MG減速比)を異ならせることが好ましい。
【0069】
また、上記実施形態では、接続切替機構M2がメカ的に構成され、スリーブSmがメカ的に駆動されている。これに対し、図22に示すように、接続切替機構M2が電気的に構成され、スリーブSmがECUにより制御されるアクチュエータACTによって電気的に駆動されてもよい。
【0070】
この場合、上記実施形態と同様、EV走行用変速段(「EV」又は「EV−R」)が選択されたときは「接続状態」が実現される一方で、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたときは「分断状態」が常に実現されるように構成され得る。或いは、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたとき、M/Gの発熱状態に基づいて「接続状態」及び「分断状態」のうち実現される状態を選択するように構成されてもよい。
【0071】
具体的には、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたときにおいて、M/Gの温度が所定値未満のときには「接続状態」を実現し、M/Gの温度が前記所定値以上のときには「分断状態」を実現するように構成され得る。或いは、HV走行用変速段(「2速」〜「5速」の何れか)が選択されたときにおいて、低速側の変速段(例えば、「2速」又は「3速」)が選択されているときには「接続状態」を実現し、高速側の変速段(例えば、「4速」又は「5速」)が選択されているときには「分断状態」を実現するように構成されてもよい。
【符号の説明】
【0072】
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、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、P2…ブレーキ操作量センサ、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
【特許請求の範囲】
【請求項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複数のハイブリッド走行用変速段(2速〜5速)に対応するそれぞれのハイブリッド走行シフト完了位置に移動することによって、前記入力軸と前記出力軸との間で、前記出力軸の回転速度に対する前記入力軸の回転速度の割合である変速機減速比が対応するハイブリッド走行用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を確立し、前記シフト操作部材を前記シフトパターン上におい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複数の電動機走行用変速段(EV、EV−R)に対応するそれぞれの電動機走行シフト完了位置に移動することによって、前記入力軸と前記出力軸との間で動力伝達系統を確立しない変速機変速機構であって、前記複数の電動機走行用変速段として、前進用の1つ又は複数の電動機走行用変速段と、後進用の1つ又は複数の電動機走行用変速段とを含む変速機変速機構(M1)と、
前記電動機の出力軸(Am)と前記変速機の出力軸(Ao)とが動力伝達可能に接続された接続状態と、前記電動機の出力軸(Am)と前記変速機の出力軸(Ao)とが動力伝達可能に接続されない分断状態とを選択的に実現する接続切替機構(M2)と、
を備え、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記前進用又は後進用の電動機走行シフト完了位置にある場合には前記接続状態を常に実現し、前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合には前記分断状態を実現する場合があるように構成された、手動変速機。
【請求項2】
請求項1に記載の手動変速機において、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合には前記分断状態を常に実現するように構成された、手動変速機。
【請求項3】
請求項2に記載の手動変速機において、
前記シフトパターンは、
前記入力軸と前記出力軸との間で動力伝達系統が確立されていないニュートラル状態において前記シフト操作部材の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前記シフト操作部材が前記車両の左右方向に移動する径路である、前記車両の左右方向に延びる単一のセレクトラインと、
それぞれが前記セレクトライン上にある複数のセレクト位置のうちの対応するセレクト位置から前記シフト操作部材の前記車両の前後方向の操作であるシフト操作によって前記シフト操作部材が前記車両の前後方向に移動する径路である複数のシフトラインであって、それぞれが前記対応するセレクト位置から前記車両の前後方向の一方又は両方に延びるとともにそれぞれの端部に対応するシフト完了位置がそれぞれ配置された複数のシフトラインと、
を備え、
前記変速機変速機構は、
前記複数の電動機走行用変速段として、前進用の1つの前記電動機走行用変速段と、後進用の1つの前記電動機走行用変速段とを含み、
前記前進用及び後進用の電動機走行用変速段は前記複数のセレクト位置のうち対応する共通の電動機走行用セレクト位置を有し、前記複数のシフトラインのうち前記電動機走行用セレクト位置から前記車両の前後方向の両方に延びる電動機走行用シフトラインの両端部の一方に前記前進用の電動機走行用変速段のシフト完了位置が配置され且つ前記両端部の他方に前記後進用の電動機走行用変速段のシフト完了位置が配置され、前記複数のハイブリッド走行用変速段は前記複数のセレクト位置のうち前記電動機走行用セレクト位置以外の1つ又は複数のハイブリッド走行用セレクト位置を有し、前記複数のシフトラインのうち前記1つ又は複数のハイブリッド走行用セレクト位置からそれぞれ延びる1つ又は複数のハイブリッド走行用シフトラインのそれぞれの端部に対応する前記ハイブリッド走行シフト完了位置がそれぞれ配置され、
前記変速機変速機構は、
それぞれが前記入力軸(Ai)又は前記出力軸(Ao)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複数のハイブリッド走行用変速段のそれぞれに対応する複数の固定ギヤ(G2i、G3i、G4i、G5i)と、
それぞれが前記入力軸又は前記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複数のハイブリッド走行用変速段のそれぞれに対応するとともに対応するハイブリッド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、
それぞれが前記入力軸及び前記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)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)と、
前記シフト操作部材の前記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、
前記セレクト操作によって前記シフト操作部材が前記1つ又は複数のハイブリッド走行用セレクト位置にあるとき、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インナレバー(IL)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前記ハイブリッド走行用変速段が達成されるように構成され、
前記セレクト操作によって前記シフト操作部材が前記電動機走行用セレクト位置にあるとき、前記複数のフォークシャフトのうちから選択されるフォークシャフトが存在せず、
前記接続切替機構は、
移動可能な移動部材であって、その位置に応じて前記分断状態と前記接続状態とが選択的に実現される移動部材(Hm)と、
前記電動機走行用セレクト位置からの前記シフト操作部材の前記シフト操作によって前記インナレバー(IL)の押圧によりその軸方向に移動する第1シャフト(FSm1)と、
前記第1シャフトと平行に配置された第2シャフトであって、前記第1シャフトの軸方向の一方側への移動に対して前記軸方向の他方側に移動するように前記第1シャフトとリンク機構(Lm)を介して連結された第2シャフト(FSm2)と、
前記シフト操作部材の位置が前記電動機走行用セレクト位置と前記前進用の電動機走行用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第1シャフトと一体に連結し、前記シフト操作部材の位置が前記電動機走行用セレクト位置と前記後進用の電動機走行用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第2シャフトと一体に連結する連結機構(Hm、P、Gm1、Gm2)と、
を備えた手動変速機。
【請求項4】
請求項1に記載の手動変速機において、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合、前記電動機の発熱状態に基づいて前記接続状態及び前記分断状態のうち実現される状態を選択するように構成された、手動変速機。
【請求項5】
請求項4に記載の手動変速機において、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合、前記電動機の温度が所定値未満のときには前記接続状態を実現し、前記電動機の温度が前記所定値以上のときには前記分断状態を実現するように構成された、手動変速機。
【請求項6】
請求項4に記載の手動変速機において、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合、前記複数のハイブリッド走行用変速段のうちで低速側の変速段が選択されているときには前記接続状態を実現し、前記複数のハイブリッド走行用変速段のうちで前記低速側の変速段より高速側の変速段が選択されているときには前記分断状態を実現するように構成された、手動変速機。
【請求項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複数のハイブリッド走行用変速段(2速〜5速)に対応するそれぞれのハイブリッド走行シフト完了位置に移動することによって、前記入力軸と前記出力軸との間で、前記出力軸の回転速度に対する前記入力軸の回転速度の割合である変速機減速比が対応するハイブリッド走行用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を確立し、前記シフト操作部材を前記シフトパターン上におい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複数の電動機走行用変速段(EV、EV−R)に対応するそれぞれの電動機走行シフト完了位置に移動することによって、前記入力軸と前記出力軸との間で動力伝達系統を確立しない変速機変速機構であって、前記複数の電動機走行用変速段として、前進用の1つ又は複数の電動機走行用変速段と、後進用の1つ又は複数の電動機走行用変速段とを含む変速機変速機構(M1)と、
前記電動機の出力軸(Am)と前記変速機の出力軸(Ao)とが動力伝達可能に接続された接続状態と、前記電動機の出力軸(Am)と前記変速機の出力軸(Ao)とが動力伝達可能に接続されない分断状態とを選択的に実現する接続切替機構(M2)と、
を備え、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記前進用又は後進用の電動機走行シフト完了位置にある場合には前記接続状態を常に実現し、前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合には前記分断状態を実現する場合があるように構成された、手動変速機。
【請求項2】
請求項1に記載の手動変速機において、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合には前記分断状態を常に実現するように構成された、手動変速機。
【請求項3】
請求項2に記載の手動変速機において、
前記シフトパターンは、
前記入力軸と前記出力軸との間で動力伝達系統が確立されていないニュートラル状態において前記シフト操作部材の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前記シフト操作部材が前記車両の左右方向に移動する径路である、前記車両の左右方向に延びる単一のセレクトラインと、
それぞれが前記セレクトライン上にある複数のセレクト位置のうちの対応するセレクト位置から前記シフト操作部材の前記車両の前後方向の操作であるシフト操作によって前記シフト操作部材が前記車両の前後方向に移動する径路である複数のシフトラインであって、それぞれが前記対応するセレクト位置から前記車両の前後方向の一方又は両方に延びるとともにそれぞれの端部に対応するシフト完了位置がそれぞれ配置された複数のシフトラインと、
を備え、
前記変速機変速機構は、
前記複数の電動機走行用変速段として、前進用の1つの前記電動機走行用変速段と、後進用の1つの前記電動機走行用変速段とを含み、
前記前進用及び後進用の電動機走行用変速段は前記複数のセレクト位置のうち対応する共通の電動機走行用セレクト位置を有し、前記複数のシフトラインのうち前記電動機走行用セレクト位置から前記車両の前後方向の両方に延びる電動機走行用シフトラインの両端部の一方に前記前進用の電動機走行用変速段のシフト完了位置が配置され且つ前記両端部の他方に前記後進用の電動機走行用変速段のシフト完了位置が配置され、前記複数のハイブリッド走行用変速段は前記複数のセレクト位置のうち前記電動機走行用セレクト位置以外の1つ又は複数のハイブリッド走行用セレクト位置を有し、前記複数のシフトラインのうち前記1つ又は複数のハイブリッド走行用セレクト位置からそれぞれ延びる1つ又は複数のハイブリッド走行用シフトラインのそれぞれの端部に対応する前記ハイブリッド走行シフト完了位置がそれぞれ配置され、
前記変速機変速機構は、
それぞれが前記入力軸(Ai)又は前記出力軸(Ao)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複数のハイブリッド走行用変速段のそれぞれに対応する複数の固定ギヤ(G2i、G3i、G4i、G5i)と、
それぞれが前記入力軸又は前記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複数のハイブリッド走行用変速段のそれぞれに対応するとともに対応するハイブリッド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、
それぞれが前記入力軸及び前記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)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)と、
前記シフト操作部材の前記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、
前記セレクト操作によって前記シフト操作部材が前記1つ又は複数のハイブリッド走行用セレクト位置にあるとき、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インナレバー(IL)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前記ハイブリッド走行用変速段が達成されるように構成され、
前記セレクト操作によって前記シフト操作部材が前記電動機走行用セレクト位置にあるとき、前記複数のフォークシャフトのうちから選択されるフォークシャフトが存在せず、
前記接続切替機構は、
移動可能な移動部材であって、その位置に応じて前記分断状態と前記接続状態とが選択的に実現される移動部材(Hm)と、
前記電動機走行用セレクト位置からの前記シフト操作部材の前記シフト操作によって前記インナレバー(IL)の押圧によりその軸方向に移動する第1シャフト(FSm1)と、
前記第1シャフトと平行に配置された第2シャフトであって、前記第1シャフトの軸方向の一方側への移動に対して前記軸方向の他方側に移動するように前記第1シャフトとリンク機構(Lm)を介して連結された第2シャフト(FSm2)と、
前記シフト操作部材の位置が前記電動機走行用セレクト位置と前記前進用の電動機走行用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第1シャフトと一体に連結し、前記シフト操作部材の位置が前記電動機走行用セレクト位置と前記後進用の電動機走行用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第2シャフトと一体に連結する連結機構(Hm、P、Gm1、Gm2)と、
を備えた手動変速機。
【請求項4】
請求項1に記載の手動変速機において、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合、前記電動機の発熱状態に基づいて前記接続状態及び前記分断状態のうち実現される状態を選択するように構成された、手動変速機。
【請求項5】
請求項4に記載の手動変速機において、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合、前記電動機の温度が所定値未満のときには前記接続状態を実現し、前記電動機の温度が前記所定値以上のときには前記分断状態を実現するように構成された、手動変速機。
【請求項6】
請求項4に記載の手動変速機において、
前記接続切替機構は、
前記シフト操作部材の位置が前記ハイブリッド走行シフト完了位置にある場合、前記複数のハイブリッド走行用変速段のうちで低速側の変速段が選択されているときには前記接続状態を実現し、前記複数のハイブリッド走行用変速段のうちで前記低速側の変速段より高速側の変速段が選択されているときには前記分断状態を実現するように構成された、手動変速機。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【公開番号】特開2013−18426(P2013−18426A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−154823(P2011−154823)
【出願日】平成23年7月13日(2011.7.13)
【出願人】(592058315)アイシン・エーアイ株式会社 (490)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年7月13日(2011.7.13)
【出願人】(592058315)アイシン・エーアイ株式会社 (490)
【Fターム(参考)】
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