JPH06213252A - 組合わせ装置、車両駆動系及びクラッチ制御系 - Google Patents

組合わせ装置、車両駆動系及びクラッチ制御系

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JPH06213252A
JPH06213252A JP5216839A JP21683993A JPH06213252A JP H06213252 A JPH06213252 A JP H06213252A JP 5216839 A JP5216839 A JP 5216839A JP 21683993 A JP21683993 A JP 21683993A JP H06213252 A JPH06213252 A JP H06213252A
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JP
Japan
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piston
shaft
shafts
driven
drive
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JP5216839A
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English (en)
Inventor
Gary L Sturm
ゲイリ、エル、スターム
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Dana Inc
Original Assignee
Dana Inc
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H63/00Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/3023Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by fluid pressure
    • F16H63/3026Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by fluid pressure comprising friction clutches or brakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/06Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
    • F16D25/062Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
    • F16D25/063Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
    • F16D25/0635Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F16D25/0638Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae

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  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変速機ハウジング内に完全に入れることが可
能であり、第1及び第2の軸間の相対的なトルクを迅速
かつ正確に制御できる簡潔な構造の寸法の小さいクラッ
チ制御系を提供することにある。 【構成】 第1の軸22に関連するクラッチ・ディスク
24に接触する第1のピストン46は、このクラッチ・
デイスクを、第2の軸26に関連する対応するクラッチ
・ディスク28へ押しつける。第2のピストン34を、
流体室36内に入れ、モータ30によつて往復移動さ
せ、流体室の外へ流体を押し出して第1のピストン46
に押しつける。第2のピストン34の位置によつて、第
1の軸のクラッチ・ディスク24に加えられる第1のピ
ストン46の力を制御する。モータ30の電子制御装置
によつて、第2のピストン34の位置を正確に制御し
て、クラッチ・ディスクに加えられる第1のピストン4
6の力を制御する。第1、第2のピストンと、ボール・
スクリュー・モータと、流体室と、流体経路40、42
とをすべて第1及び第2の軸を入れたケーシング内に収
容する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、従来技術に比べて簡潔
であり、かつ迅速に作動可能なクラッチ・ディスクを駆
動する流体制御に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術においては、流体圧で駆動され
るクラッチは、各種の車両の駆動変速機に組み込まれる
ことが多かった。代表的には、変速機ケースから離れて
位置する隔離されたポンプが、加圧流体を選択的に駆動
部材に供給し、この駆動部材が選択的にクラッチを駆動
する。隔離されたポンプは、変速機ケースに通ずる別別
の流体管路を持つ複雑な構造を必要とする。これ等の流
体管路と隔離されたポンプは、望ましくない多量の空間
を占有する。これ等の従来技術は、代表的には回転流体
圧ポンプを使用していたが、所望するほど迅速には駆動
させることができなかつた。
【0003】現代の車両においては、従動軸間の相対的
なトルクが、各種の駆動変数を感知するコンピュータ制
御センサに応答して調節されることが多い。たとえば、
これ等のコンピュータ制御センサは、車両が車両速度又
は他の変数を変えようとしているかどうかを検出して、
感知された状態に応答して2つの従動軸間の相対的なト
ルクを制御することができる。このような制御系の発展
によつて、2つの軸間の相対的なトルクを、簡単に、迅
速にかつ正確に制御できるクラッチ・アセンブリの必要
が生じた。従来の制御系では、この要求を適切に処理で
きなかった。
【0004】
【発明の要約】本発明の開示した実施例においては、ク
ラッチ・ディスクは、第1及び第2の各軸に固定され、
各軸と共に回転する。クラッチ制御装置は、第1の軸用
のクラッチ・ディスクに接触する第1のピストンを備え
ている。第2のピストンは、流体室内を往復移動し、流
体通路が、第1及び第2のピストンを連結している。第
2のピストンを流体室内で往復移動させることによつ
て、流体室内の流体が、第1のピストンに近づく向きに
又は第1のピストンから遠ざかる向きに流体通路を通っ
て押し進められて、第1の軸のクラッチ・ディスクに押
付けられる第1のピストンの力を制御する。このように
力を制御することによつて、第1及び第2の軸間の相対
的なトルクを選択的に制御できる。
【0005】前記クラッチ制御装置を、変速機ハウジン
グ内に完全に入れることができる。さらにこのクラッチ
制御装置を、前記相対的なトルクを制御するように、迅
速かつ正確に駆動することができる。
【0006】本発明の好適な実施例においては、第2の
ピストンは、各種の条件に応答して電気的に制御され
る。ボール・スクリュー・モータ(ball scre
w motor)によつて駆動される。ボール・スクリ
ュー・モータは、迅速かつ正確に駆動されて第1の軸の
クラッチ・ディスクに押付けられる第1のピストンの力
を制御することができる。本発明は、クラッチを利用す
る複数の型式の変速機に使用できるように明記されてい
る。しかし任意のクラッチに応用できることは理解され
なければならない。
【0007】本発明の前記特徴及びその他の特徴を、以
下の説明及び添付図面から最もよく理解することができ
る。
【0008】
【実施例】図1に示す変速機19はクラッチ20を備
え、クラッチ20は、少なくとも1つのクラッチ・ディ
スク24を持つ第1の軸22と、少なくとも1つのクラ
ッチ・ディスク28を持つ第2の軸26との間の駆動を
制御する。クラッチ・ディスク28をクラッチ・ディス
ク24に押付けて接触させることによつて、第1の軸2
2と第2の軸26との間に選択的に駆動力を伝達でき
る。
【0009】第1の軸22と第2の軸26との間の駆動
力の伝達を制御するために、クラッチ駆動制御装置29
を、変速機ケーシング21内に組み込む。クラッチ駆動
制御装置29は、ボール・スクリュー32を駆動するモ
ータ30を備え、ボール・スクリュー32は、駆動ピス
トン34を往復移動させる。機械技術の分野において
は、ボール・スクリュー駆動装置はよく知られており、
ボール・スクリュー駆動装置の正確な特徴は、本発明の
一部分を形成するものではない。その代わりに、流体駆
動クラッチ用の制御ポンプとしてのボール・スクリュー
駆動装置の型式を応用することは、本発明に重要な特徴
を提供する。また他の型式の回転ねじ駆動装置を利用す
ることもできる。
【0010】流体室36内で駆動ピストン34を往復移
動させることによつて、流体室36の一部分38は、膨
脹しまた収縮する。一部分38が膨脹しまた収縮すると
きに、流体は、通路すなわち管路40、42内へ押し込
まれまたはこの通路から押し出される。管路42は制御
室44と連通する。制御室44は、制御ピストン46の
後面と連通する。制御ピストン46は、選択的にクラッ
チ・ディスク28と接触する。クラッチ・ディスク28
をクラッチ・ディスク24に対して付勢することが望ま
しいならば、流体室36を収縮させるように駆動ピスト
ン34を往復移動させる。流体は、管路40、42を通
って制御室44内へ押し込まれる。このことによつて制
御ピストン46を図1の左方へ付勢し、次いでクラッチ
・ディスク28をクラッチ・ディスク24に対して付勢
し、第1の軸22と第2の軸26との間に回転を伝達す
る。
【0011】ボール・スクリュー32を駆動するため
に、電気的に制御されるモータ30を利用することによ
つて、駆動ピストン34の位置を迅速かつ正確に制御で
きる。このようにして制御ピストン46に加わる力を迅
速かつ正確に制御して第1の軸22と第2の軸26との
間の相対的なトルクを制御できる。さらに電子的に制御
されるモータを使用することによつて、この制御系の最
小のサイクリングを約数秒間で繰返すことができる。こ
のようなボール・スクリュー型式の駆動装置用の公知の
モーターは、10−15サイクル/秒のサイクリング・
タイムを提供する。この結果、有効な瞬間的なトルク調
節を行うことができる。
【0012】図2に示すように、制御ピストン46は、
環状であり、第2の軸26のまわりに周辺に沿って間隔
を置いている。制御室44は環状であり、制御ピストン
46の後面と連通する。又複数の制御ピストンを利用で
きることも考えられる。
【0013】図3に示すように、第2の変速機49はケ
ーシング51内に組み込まれたクラッチ50を備え、入
力軸52をケーシング51内に入れてある。入力軸52
は、遊星歯車支持部材54を駆動し、遊星歯車を回転さ
せる。第1の従動軸58は、太陽歯車59を支持し、太
陽歯車は、遊星歯車56によつて駆動される。第2の従
動軸60は、リング・ギヤを61を支持し、リング・ギ
ヤ61は遊星歯車56によつて駆動される。したがつて
入力軸52は、第1の従動軸58及び第2の従動軸60
を、遊星歯車56によつて駆動する。少なくとも1つの
クラッチ・ディスク64を、リング・ギヤを61と第2
の従動軸60とに協働させるが、少なくとも1つのクラ
ッチ・ディスク60を、太陽歯車59と第1の従動軸5
8とに協働させる。
【0014】クラッチ制御装置は、モータ68を備え、
モータ68はボール・スクリューを駆動して駆動ピスト
ン69を室70内で往復移動させる。この結果制御ピス
トン74を、クラッチ・ディスク64、66に近づく向
きにまたこれ等クラッチ・ディスクから遠ざかる向きに
付勢して第1及び第2の従動軸58、60に伝達される
相対的なトルクを制御する。感知される状態に応答して
電子制御装置によつて、ふたたびモータ68は駆動され
る。たとえば第1及び第2の従動軸58、60が車両駆
動系の一部である場合に、モニタされる条件は、車輪が
スリップしているかどうかを含む車両状態であるかもし
れない。相対的なトルクを制御するための要求及びい
つ、どこで相対的なトルクを制御することが所望される
かはまた従来から知られている。本発明によれば、両従
動軸58、60間の相対的なトルクを、有効に、正確に
かつ迅速にかち取ることができる。またモータ68は、
約10−15サイクル/秒でサイクルを実施できるよう
に、急速に制御できる種類のモータである。
【0015】第3の実施例のクラッチ80は、かさ歯車
84を駆動する入力軸82を持つトランスファ・ケース
81を備えている。かさ歯車84は、リング・ギヤ86
と一体に回転する。リング・ギヤ86は、第1の軸半部
分(shaft half)88を駆動するように固定
されている。複数の遊星歯車90と遊星歯車支持部材9
2とは、リング・ギヤ86によつて駆動される。太陽歯
車96は、遊星歯車90内に半径方向(radiall
y)に受け入れられ、遊星歯車90によつて駆動され
る。太陽歯車96は、第2の車軸半部分(axle h
alf)94を駆動する。クラッチ・パック98は、リ
ング・ギヤ86と関連するディスクと、太陽歯車96
と、関連するディスクとを備えている。制御ピストン1
00は、これ等のディスクを選択的に付勢して接触さ
せ、第1の軸88と第2の軸94とに伝達される相対的
なトルクを制御する。流体管路102は、リング・ギヤ
86を貫いて延び、流体室108から流体を選択的に受
入れる。電子的に制御されるモータ104は、前記実施
例と類似のピストン106を駆動して、流体を流体管路
102に送り込み、又は流体管路102から送り出す。
通路110は、ロータリ・フルード・フィックスト・カ
ップリング(rotary fluid fixed
coupling)112に通じている。このロータリ
・フルード・フィックスト・カップリングは、半径方向
内周面に環状のみぞ114を備えている。口116は、
リング・ギヤ86の半径方向外周面まで延びている。リ
ング・ギヤ86が、ロータリ・フルード・フィックスト
・カップリング112に相対的に回転するとき、口11
6は環状のみぞ114に連通した状態のままであるか
ら、流体室108からの流体は、流体管路102に到達
することができる。
【0016】軸半部分88と車軸半部分94との間の相
対的なトルクを制御することが所望されるとき、たとえ
ば車両の前車軸と後車軸との間の相対的な駆動を制御す
るとき、制御ピストン100を駆動してクラッチ・パッ
ク98の各ディスク間の力を制御する。また、相対的な
トルクを制御することが所望される特定の時機は、従来
から知られているから、この特定の時機は、本発明の一
部分を形成しない。
【0017】要するに、電気的に制御される急速に駆動
可能なモータを使用することにより、駆動ピストンに加
わる力を迅速かつ正確に制御することができ、この力を
クラッチ・ディスク間の力に関連させることができる。
次いでこの結果、クラッチ・ディスクと共に回転する両
軸間の相対的なトルクを正確に制御することができる。
【0018】本発明クラッチ制御系を含む3つの異なる
実施例を開示したが、他の型式の変速機とクラッチと
が、本発明クラッチ制御系から利点を得ることができる
ことは、理解されなければならない。
【0019】本発明の好適な実施例を開示した。しかし
本発明の範囲内である程度の変型を実施できることは当
業者の容易に認識できることである。このために、特許
請求の範囲は、本発明の真実の範囲、内容を定めるため
に、注意深く読まなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のクラッチの縦方向断面図
である。
【図2】図1の2−2線に沿う断面図である。
【図3】本発明の第2実施例のクラッチの縦方向部分断
面図である。
【図4】本発明の第3実施例のクラッチの縦方向部分断
面図である。
【符号の説明】
22 第1の軸 24 クラッチ・ディスク 26 第2の軸 28 クラッチ・ディスク 30 モータ 34 第2のピストン 36 流体室 40 流体経路(管路) 42 流体経路(管路) 46 第1のピストン

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の軸と、 この第1の軸に設けられ、この第1の軸と共に回転する
    ように固定された第1の軸クラッチ・ディスクと、 第2の軸と、 この第2の軸に設けられ、この第2の軸と共に回転する
    ように固定された第2の軸クラッチ・ディスクと、 前記第1及び第2の軸の間の相対的なトルクを制御する
    ように、前記第1及び第2の軸クラッチ・ディスクを選
    択的に付勢して接触させるアクチュエータと、を備え、 前記アクチュエータに、少なくとも前記第1の軸クラッ
    チ・ディスクに隣接する第1のピストンと、 流体室内で往復移動する第2のピストンと、 この第2のピストンを前記流体室内で往復移動させるモ
    ータと、 前記の第2のピストンの面を前記第1のピストンの面に
    連通させる流体管路と、を組合わせることにより、前記
    流体室内の前記第2のピストンの往復移動により、前記
    第1のピストンを、前記第1の軸クラッチ・ディスクに
    近づく向きにまたこの第1の軸クラッチ・ディスクから
    遠ざかる向きに移動させて、前記第1及び第2の軸の間
    の相対的なトルクを制御するようにした、組合わせ装
    置。
  2. 【請求項2】 前記第1のピストンが環状である、請求
    項1の組合わせ装置。
  3. 【請求項3】 前記第2のピストン用の前記モータが、
    ボール・スクリュー・アセンブリを備えることにより、
    前記第1及び第2の軸の間に所望のトルクを得るよう
    に、前記第2のピストンの往復移動を迅速かつ正確に制
    御できるようにした、請求項1の組合わせ装置。
  4. 【請求項4】 前記第2のピストンを移動させるための
    前記モータが、電子的に制御される、請求項1の組合わ
    せ装置。
  5. 【請求項5】 前記第1及び第2の軸が、車両駆動系の
    各一部分であり、前記第2のピストン用のモータが、感
    知された車両状態に応答して駆動される、請求項4の組
    合わせ装置。
  6. 【請求項6】 前記第1及び第2の軸クラッチ・ディス
    クと、前記第1及び第2のピストンと、前記流体室と、
    前記流体経路とのすべてをケーシング内に入れた、請求
    項1の組合わせ装置。
  7. 【請求項7】 前記第1及び第2の軸のうちの一方が駆
    動軸であり、前記第1及び第2の軸のうちの他方が、前
    記駆動軸によつて選択的に駆動される従動軸である、請
    求項6の組合わせ装置。
  8. 【請求項8】 前記第1及び第2の軸のうちの一方が、
    太陽歯車によつて駆動されるように連結され、前記第1
    及び第2の軸のうちの他方が、リング・ギヤによつて駆
    動されるように連結され、遊星歯車を回転させ、次いで
    前記太陽歯車と前記リング・ギヤとを駆動する遊星歯車
    支持部材を駆動するように、動力入力が連結され、前記
    第2のピストンの往復移動により、前記第1及び第2の
    軸が駆動されるときに、これ等の軸の間の相対的なトル
    クを制御するようにした、請求項6の組合わせ装置。
  9. 【請求項9】 前記第1及び第2の軸のうちの一方が、
    リング・ギヤによつて駆動されるように連結され、前記
    第1及び第2の軸のうちの他方が、太陽歯車によつて駆
    動されるように連結され、動力入力が、前記リング・ギ
    ヤを選択的に駆動し、前記リング・ギヤが、一組の遊星
    歯車と遊星歯車支持部材とを駆動するように連結され、
    前記一組の遊星歯車が、前記太陽歯車を駆動し、次いで
    前記他方の軸を駆動するように連結され、前記第2のピ
    ストンの往復移動により、前記第1及び第2の軸が駆動
    されるときに、これ等の軸の間の相対的なトルクを制御
    するようにした、請求項6の組合わせ装置。
  10. 【請求項10】 第1の軸と、 この第1の軸に設けられ、この第1の軸と共に回転可能
    な第1の軸クラッチ・ディスクと、 第2の軸と、 この第2の軸に設けられ、この第2の軸と共に回転可能
    な第2の軸クラッチ・ディスクと、 前記第1及び第2の軸の間の相対的なトルクを制御する
    ように、前記第1及び第2の軸クラッチ・ディスクを相
    互に近づく向きに付勢するアクチュエータと、を備え、 前記アクチュエータに、少なくとも前記第1の軸クラッ
    チ・ディスクと接触する第1のピストンと、 流体室内に入れた第2のピストンと、 この第2のピストンを、前記流体室内で往復移動させる
    モータと、 前記第2のピストンの面を前記第1のピストンの面に連
    通させる流体管路と、を設けることにより、前記流体室
    内の前記第2のピストンの往復移動により、前記第1の
    ピストンを前記第1の軸クラッチ・ディスクに近づく向
    きに、またこの第1の軸クラッチ・ディスクから遠ざか
    る向きに移動させて、前記第1及び第2の軸の間の相対
    的なトルクを制御するようにした、車両駆動系。
  11. 【請求項11】 前記第2のピストン用の前記モータ
    が、ボール・スクリュー・アセンブリを備えることによ
    り、前記第1及び第2の軸の間に所望のトルクを得るよ
    うに、前記第2のピストンの往復移動を迅速かつ正確に
    制御できるようにした、請求項10の車両駆動系。
  12. 【請求項12】 前記第1及び第2の軸と、前記第1及
    び第2の軸クラッチ・ディスクと、前記第1及び第2の
    ピストンと、前記流体室と、前記流体経路とのすべてを
    ケーシング内に入れた、請求項10の車両駆動系。
  13. 【請求項13】 前記第1及び第2の軸のうちの一方が
    駆動軸であり、前記第1及び第2の軸のうちの他方が、
    前記駆動軸により選択的に駆動される従動軸である、請
    求項10の車両駆動系。
  14. 【請求項14】 前記第1及び第2の軸のうちの一方
    が、太陽歯車によつて駆動されるように連結され、前記
    第1及び第2の軸のうちの他方が、リング・ギヤによつ
    て駆動されるように連結され、遊星歯車を回転させ、次
    いで前記太陽歯車と前記リング・ギヤとを駆動する遊星
    歯車支持部材を駆動するように、動力入力が連結され、
    前記第2のピストンの往復移動により、前記第1及び第
    2の軸が前記遊星歯車によつて駆動されるときに、これ
    等の軸の間の相対的なトルクを制御するようにした、請
    求項10の車両駆動系。
  15. 【請求項15】 前記第1及び第2の軸のうちの一方
    が、リング・ギヤによつて駆動されるように連結され、
    前記第1及び第2の軸のうちの他方が、前記太陽歯車に
    よつて駆動されるように連結され、動力入力が、前記リ
    ング・ギヤを選択的に駆動し、前記リング・ギヤが、一
    組の遊星歯車と遊星歯車支持部材とを駆動するように連
    結され、前記一組の遊星歯車が、前記太陽歯車を駆動
    し、次いで前記他方の軸を駆動するように連結され、前
    記第2のピストンの往復移動により、前記第1及び第2
    の軸が前記遊星歯車によつて駆動されるときに、これ等
    の軸の間の相対的なトルクを制御するようにした、請求
    項10の車両駆動系。
  16. 【請求項16】 流体経路が、前記流体室からケーシン
    グ内に固定されたロータリ・カップリングまで延び、こ
    のロータリ・カップリングの内周面に環状のみぞを設
    け、前記リング・ギヤを前記ロータリ・カップリング内
    で回転させ、前記リング・ギヤに、前記環状のみぞと連
    通する口を設けることにより、前記流体室からの流体
    が、前記環状のみぞを通って前記リング・ギヤの前記口
    内へ移動し、前記駆動ピストンに隣接する室に流通し
    て、この駆動ピストンを駆動できるようにした、請求項
    15の車両駆動系。
  17. 【請求項17】 前記第2のピストン用の前記モータ
    が、感知された車両駆動状態に応答して駆動される、請
    求項10の車両駆動系。
  18. 【請求項18】 クラッチ・ディスクと選択的に係合す
    る第1のピストンと、 流体室内に入れた第2のピストンと、 前記流体室内の前記第2のピストンの往復移動を、迅速
    かつ正確に制御できるように、ボール・スクリュー装置
    を備え、前記流体室内で前記第2のピストンを往復移動
    させるモータと、 前記流体室と前記第1のピストンとを連結する流体経路
    と、を備え、 前記第2の室内の前記第2のピストンの往復移動によ
    り、前記第1のピストンの対応する往復移動を生じさせ
    るように、前記流体室と前記流体経路とが流体を受け入
    れるのに適するようにした、クラッチ制御系。
  19. 【請求項19】 前記モータが、感知された車両の状態
    に応答して駆動される、請求項18のクラッチ制御系。
  20. 【請求項20】 前記第1及び第2のピストンと、前記
    流体室と、前記流体経路とのすべてを、前記クラッチ制
    御系によつて駆動しようとするクラッチ用のケーシング
    内に入れた、請求項18のクラッチ制御系。
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