JPH0626943B2 - 車両用クラッチ制御装置 - Google Patents

車両用クラッチ制御装置

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JPH0626943B2
JPH0626943B2 JP62140507A JP14050787A JPH0626943B2 JP H0626943 B2 JPH0626943 B2 JP H0626943B2 JP 62140507 A JP62140507 A JP 62140507A JP 14050787 A JP14050787 A JP 14050787A JP H0626943 B2 JPH0626943 B2 JP H0626943B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、車両のエンジンに連結された車両用クラッチ
の伝達トルクを、車両の発進時に制御する技術に関す
る。
[従来の技術] 従来、車両の発進時に、車両用クラッチの伝達トルクを
制御する技術として、以下に示すような伝達トルクの制
御装置等が開示されている。
(i)発進時のクラッチの接続速度(伝達トルクの増大
量)をエンジン回転数の変化率(微分値)に比例して、
制御する(特開昭58−39821号公報参照)。
(ii)発進時にパウダクラッチの伝達トルクとしての励
磁電流を、エンジン回転数の指数関数とする(特開昭5
7−15024号公報参照)。
(iii)車両用クラッチの発進時制御を完了させる回転
数、すなわち目標係合完了回転数を設定し、この目標係
合完了回転数で、実際に車両用クラッチの係合が完了す
るように、伝達トルクをフィードバック制御する(特開
昭62−31532号公報参照)。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来の車両用クラッチの制御装置は、そ
れぞれ特徴がありそれなりに良好な発進特性が得られる
が、車両用クラッチとして流体継手が用いられている車
両から乗り換えた場合に、違和感を感じることがあっ
た。たとえば、アクセル踏み込み時の飛び出し感、後退
発進時の唐突感を感じる。
これは、従来の技術に挙げた制御装置によるトルクの伝
達特性とすべり感の大きい流体継手のトルクの伝達特性
とが微妙に異なることが起因である。これにより、比較
的ラフなアクセル操作を許容する流体継手に慣れた運転
者は、同様な運転感覚で、従来の技術に挙げた制御の行
なわれる車両を運転したとき、アクセルをラフに操作し
て飛び出し感、唐突感等の違和感を感じる。
本発明は、上記問題点を解決することにより、車両の運
転感覚を向上させることを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために成された本発明の車両用クラ
ッチ制御装置は、第1図の基本構成図に例示するよう
に、 車両のエンジンに連結された車両用クラッチの伝達トル
クを、車両の発進時に制御する車両用クラッチ制御装置
において、 上記エンジンの回転数Neを検出する回転数検出手段M
1と、 上記車両用クラッチの速度比eを算出する速度比算出手
段M2と、 速度比eに対応付けて、上記車両用クラッチを流体継手
と想定した場合の容量係数Cを記憶しておく容量係数記
憶手段M3と、 上記速度比算出手段M2によって算出された速度比eを
基に上記容量係数記憶手段M3より対応する容量係数C
を求め、該求められた容量係数C及び上記回転数検出手
段M1によって検出されたエンジン回転数Neを2乗し
た値に基づいて上記車両用クラッチの伝達トルクを制御
する伝達トルク制御手段M4と、 を備えたことを特徴とする。
車両用クラッチとは、例えば電流,油圧,機械的アクチ
ュエータ等により、伝達トルクの制御が可能なものであ
る。
[作用] 上記構成を有する本発明の車両用クラッチ制御装置によ
れば、車両の発進時において、回転数検出手段M1がエ
ンジンの回転数Neを検出し、速度比算出手段M2が車
両用クラッチの速度比eを算出する。そして、容量係数
記憶手段M3には、速度比eに対応付けて、車両用クラ
ッチを流体継手と想定した場合の容量係数Cが記憶され
ており、伝達トルク制御手段M4は、速度比算出手段M
2によって算出された速度比eを基に容量係数記憶手段
M3より対応する容量係数Cを求め、その求められた容
量係数C及び回転数検出手段M1によって検出されたエ
ンジン回転数Neを2乗した値に基づいて車両用クラッ
チの伝達トルクを制御する。
このように、速度比eに対応付けて、車両用クラッチを
流体継手と想定した場合の容量係数C及びエンジン回転
数Neを2乗した値に基づいて車両用クラッチの伝達ト
ルクを制御するため、例えばパウダクラッチ等の電気的
に制御されるクラッチのトルク伝達特性を、トルクコン
バータのような流体継手のトルク伝達特性を近似させる
ことができる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第2図において、車両のエンジン10は、車両用クラッ
チであるパウダクラッチ12(詳細は第3図を用いて後
述する)を介して無段変速機14の入力軸16に連結さ
れている。入力軸16には、油圧シリンダ18によって
V溝幅すなわち伝導ベルト20の掛り径が変更される可
変プーリ22が設けられている。出力軸24には、油圧
シリンダ26によってV溝幅が変更される可変プーリ2
8が設けられている。したがって、入力軸16に伝達さ
れた回転力は可変プーリ22および28に巻き掛けられ
た伝導ベルト20を介して出力軸24に伝達されるとと
もに、後段の副変速機30に伝達される。副変速機30
は、第1サンギア32,第2サンギア34,リングギア
36などから成るラビニョウ型複合遊星歯車装置を備
え、高速段用クラッチ38,低速段用ブレーキ40,後
進用ブレーキ42が図示しない油圧アクチュエータによ
って択一的に作動させられることにより、次表1に示す
ように、副変速機30の変速比Rf が切り換えられ、あ
るいは正転、逆転が切り換えられるようになっている。
ここで表1において、ρ1 はZs1/Zr ,ρ2 はZs2/
Zr である。但し、Zs1は第1サンギア32の歯数、Z
s2は第2サンギア34の歯数、Zr はリングギア36の
歯数である。ベルト式無段変速機14の出力軸24は副
変速機30の入力軸を構成し、また副変速機30内の遊
星ギアを支持するキャリア44は出力軸を構成するの
で、副変速機30の変速比γ(=1/速度比e)はキャ
リア44の回転数で出力軸24の回転数を除した値とな
る。上記キャリア44に伝達された回転力は、中間歯車
46,48および最終減速機50を経て、車両の一対の
駆動輪52にそれぞれ伝達されるようになっている。
可変プーリ22および28の近傍には、それら可変プー
リ22および28の回転数に対応した周波数のパルス信
号SP1およびSP2をコントローラ54へ出力するた
めの入力軸回転数センサ58および出力軸回転数センサ
60が設けられている。中間歯車48の近傍には、中間
歯車48の回転数に対応した周波数のパルス信号SVを
コントローラ54へ出力するための車速センサ61が設
けられている。エンジン10の吸気配管に設けられたス
ロットル弁62は、アクセルペダル63の操作により開
閉され、該スロットル弁62には、スロットルセンサ6
4が設けられており、そのスロットルセンサ64からは
スロットル弁開度θを表すスロットル信号Sθがコント
ローラ54に供給される。エンジン10のウォータージ
ャケットには、冷却水温センサ65aが設けられてお
り、その冷却水温センサ65aからは冷却水温Tw を表
す水温信号STWがコントローラ54に供給される。エ
ンジン10の点火回路には、エンジン回転数センサ65
bが設けられており、そのエンジン回転数センサ65b
からはエンジン回転数Ne を表す回転数信号SNEがコ
ントローラ54に供給される。
本実施例においてはシフト切換装置としてシフトレバー
66およびシフトモードスイッチ67が用いられてお
り、そのシフトレバー66の操作位置を検出する操作位
置センサ68からは、シフトレバー66のシフト操作位
置Pshを表す信号SPが、シフトモードスイッチ67か
らはシフトモードWを表すシフトモード信号SWがコン
トローラ54に供給される。このシフトレバー66は油
圧回路70内のマニュアルバルブと機械的に関連させら
れており、ニュートラルレンジに操作されたときには、
高速段用クラッチ38,低速段用ブレーキ40,後進用
ブレーキ42をそれぞれ作動させるための油圧アクチュ
エータのいずれにも油圧が供給されることを阻止する
が、後進レンジに操作されたときには、後進用ブレーキ
42を作動させる油圧アクチュエータのみに作動油を供
給させる。また、シフトレバー66が前進レンジのうち
の通常走行(D:ドライブ)レンジに操作された場合に
は、高速段用クラッチ38を作動させる油圧アクチュエ
ータのみに作動油が供給されることを許容し、高速側ギ
ア段が維持されるようにする。また、シフトレバー66
が前進レンジのうちの自動変速レンジ(Sレンジ)また
はエンジンブレーキレンジ(Lレンジ)に操作された場
合には、高速段用クラッチ38および低速段用ブレーキ
40を作動させるそれぞれの油圧アクチュエータのいず
れかに作動油が供給されることを許容する。それらの油
圧アクチュエータには、油圧回路70に設けられたシフ
ト用電磁弁72の作動に応答して作動するシフトバルブ
から、択一的に油圧が供給されるようになっている。
上記油圧回路70は、出力軸24に設けられた油圧シリ
ンダ26に無段変速機14の実際の変速比(速度比)お
よびエンジン10の出力トルクに対応して調圧されたラ
イン油圧を供給し、伝導ベルト20の張力を必要かつ充
分に制御する。また、油圧回路70は、入力軸16に設
けられた油圧シリンダ18に関して、シフト方向切換弁
74の作動に応答して、作動油を供給しあるいは排出
し、また、シフト速度切換弁76の作動に応答して油圧
シリンダ18への作動油流入速度あるいは油圧シリンダ
18からの作動油排出速度を変化させる。なお、油圧ポ
ンプ78はエンジン10などによって駆動されることに
より、オイルタンク80内の作動油を油圧回路70に圧
送するものであって油圧回路70の油圧源として機能す
る。
上記コントローラ54は、入出力インターフェース8
2,中央処理部84,および記憶部86等を備え、記憶
部86に予め記憶されたプログラムおよびデータに従っ
て、入出力インターフェース82を介して入力された種
々の入力信号を処理し、該処理結果にもとづいて、シフ
ト用電磁弁72の作動を制御することにより、副変速機
30のギア段を自動シフトさせ、シフト方向切換弁74
およびシフト速度切換弁76の作動を制御することによ
り、無段変速機14の変速比(速度比)を最適値に変化
させ、パウダクラッチ12の励磁量を制御することによ
り、パウダクラッチ12の係合量を最適値に制御する。
パウダクラッチ12は、その入力側回転体と出力側回転
体との間のギャップに励磁コイル88の磁気力によって
磁粉を充填することにより、励磁コイル88に流す励磁
電流に対応する伝達トルクを一定の伝達特性に従って伝
達するようになっている。第3図はパウダクラッチ12
の一例を示すものであって、入力軸90には入力側回転
体としての円環状のヨーク92が外周部材94を介して
固定されている。ヨーク92内には環状の励磁コイル8
8が埋設されており、その励磁コイル88には、ヨーク
92とともに回転する第1ラビリンス部材96に固定さ
れたスリップリング98を介して励磁電流が供給される
ようになっている。出力側回転体であるロータ100は
ヨーク92と同心にかつ相対回転可能にベアリング10
2を介して第1ラビリンス部材96に支持されており、
ロータ100は出力軸104の軸端とスプライン嵌合さ
れている。第1ラビリンス部材96には環状突起106
が設けられる一方、ヨーク92の入力軸90側には同様
の環状突起を備えた第2ラビリンス部材108が固定さ
れており、それら環状突起106および第2ラビリンス
部材108によって磁粉を封入するべき略密閉された環
状空間が形成されている。その環状空間内に収容された
磁粉は、励磁コイル88の磁気力に従ってロータ100
の外周面とヨーク92の内周面との間のギャップ内に充
填されるとともに磁気的に結合され、入力軸90の回転
を励磁コイル88に供給される励磁電流に対応した大き
さの伝達トルクにて出力軸104へ伝達するようになっ
ている。したがって、上記入力軸90および上記出力軸
104はパウダクラッチ12の入力軸および出力軸に相
当するものである。
上記パウダクラッチ12の動力伝達の割合は、励磁コイ
ル88に供給される励磁電流Iclに比例している。第4
図はパウダクラッチ12の励磁コイル88に流れる励磁
電流Iclとパウダクラッチ12の実伝達トルクに対応す
るクラッチ制御値Tclとの関係を示すグラフである。
次に第5図のフローチャートにより所定時間毎に実行さ
れる第1実施例のクラッチおよび変速制御ルーチンを説
明する。該ルーチンが呼び出されると、先ずシフトレバ
ー66の操作位置Psh,エンジン回転数Ne ,入力軸1
6の回転数Nin,出力軸24の回転数Nout ,スロット
ル開度θ,中間歯車48の回転数にもとづく車速Vを信
号SP,SNE,SP1,SP2,SθおよびSVにも
とづいて読み込む(ステップ200)。次いで、シフト
レバー66の実際の操作位置が走行位置(ニュートラ
ル,パーキング以外の位置)であるか否かを判断する
(ステップ210)。走行位置であると判断された場合
には、エンジン回転数Ne と入力軸16の回転数Ninと
の差が所定値δ(ここでは50rpm )以上であるか否か
を判断する(ステップ220)。両回転数の差|Ne −
Nin|が所定値δ以上であると判断された場合、すなわ
ちパウダクラッチ12がすべっている場合には、スロッ
トルバルブ62が開いているか(スロットル開度θが
「0」でないか)否かを判断する(ステップ230)。
スロットルバルブ62が閉じている場合(スロットル開
度θが「0」の場合)には、次にクラッチ制御値Tclに
「0」を設定する(ステップ240)。
上記クラッチ制御値Tclの設定後は、次に該クラッチ制
御値Tclに対応する励磁電圧Vcl(励磁電流Icl)を
コントローラ54からパウダクラッチ12に出力する
(ステップ250)。これにより、パウダクラッチ12
の伝達トルクは、実際に「0」に制御される。上記クラ
ッチ制御値Tclの出力後は、副変速機30のシフト制御
を図示しないルーチンによって行ない(ステップ26
0)、次にスロットル開度θと車速Vとにもとづいて、
図示しないルーチンにより無段変速機14の目標回転数
Ninを算出して決定し、シフト方向切換弁74および
シフト速度切換弁76の制御を行なって、実際に変速比
を制御する(ステップ270)。
上記車両の停止もしくは惰性による走行状態において、
アクセルペダルが踏み込まれることによりスロットルバ
ルブ62が全閉でなくなったとの判断が行なわれた場合
には、(ステップ230)、次にパウダクラッチ12の
変速比eを下記(1)式により算出する(ステップ28
0)。
Nin…入力軸の回転数 Ne …エンジン回転数 次いで、速度比の関数としての容量係数Cを、第6図の
容量係数Cデータマップより読み込み(ステップ29
0)、つぎに下記(2)式により伝達トルクとしてのク
ラッチ制御値Tclを算出する(ステップ300)。
Tcl←C・(Ne) …(2) Tcl…クラッチ制御値 C …容量係数 なお、(2)式は実験資料をもとに作られた下記
(2)′式に示す実用公式にもとづくものである。
伝達トルク=γ0 ・C・(Ne )…(2)′ γ0…トルク比(流体継手は「1」) この(2)式の演算時に参照する容量係数Cデータマッ
プは、(2)式にもとづき、実際の流体継手の伝達トル
ク特性等を計測して、求めた値を、予め記憶部86に記
憶したものである。
上記クラッチ制御値Tclの算出後は、既述したステップ
250ないし270の処理が実行されて、パウダクラッ
チ12の伝達トルク制御、および副変速機30,無段変
速機14の変速比制御等が行なわれる。
以上200ないし230,250ないし300の処理が
行なわれることにより、パウダクラッチ12の伝達トル
クが、速度比eの関数としての第6図に特性を示す容量
係数Cおよびエンジン回転数Ne の2乗にもとづいて、
(2)式の演算値に制御されて、停止時からの発進が行
なわれる。
上記発進により車速Vが増加して、パウダクラッチ12
のすべりが所定値δ未満になった場合、すなわちステッ
プ220により|Ne −Nin|<δであると判断された
場合には、入力軸16の回転数Ninが所定値α(ここで
は1000rpm)以上であるか否かを判断する(ステッ
プ310)。入力軸16の回転数Ninが所定値α以上で
ある場合には、次に予め記憶部86に記憶された複数の
データマップから図示しないエンジントルクデータマッ
プを選択し、該データマップからエンジン回転数Ne と
スロットル開度θとに対応する現在のエンジントルクT
e を読み込む(ステップ320)。なお、エンジントル
クTeは、エンジン10にたとえば歪ゲージ等によるト
ルクセンサを取り付けて、直接検出してもよい。
次いで、伝達トルクとしてのクラッチ制御値Tclを下記
(3)式により算出する(ステップ330)。
Tcl←|Te |+k…(3) |Te |…エンジントルクの絶対値 k…余裕トルク(ここでは1ないし2kg・m) 上記クラッチ制御値Tclの算出後は、既述したステップ
250ないし270の処理が実行されて、パウダクラッ
チ12の伝達トルク制御、および副変速機30,無段変
速機14の変速比制御等が行なわれる。
以上200ないし230,250ないし270、310
ないし330の処理が行なわれることにより、パウダク
ラッチ12の伝達トルクが実際のエンジントルクTe の
値に余裕トルクkを加えた(3)式の演算値に制御され
て、パウダクラッチ12が直結状態(ロックアップ状
態)になる。
上記パウダクラッチ12の直結状態において、スロット
ル開度θが「0」に移行した場合には、車速Vが漸減す
るにしたがって、変速比γが漸増して最大変速比γmax
になる。この状態で、さらに車速Vが低下して、ステッ
プ310によりNin<α(θi )であると判断されたと
き、すなわち無段変速機14の最大変速比γmax に対応
する目標回転数Nin(ストール回転数)より所定値小
さい回転数α(θi )未満に入力軸16の回転数Ninが
なったときには、上記スロットルバルブ62が開いてい
るか否かの判断(ステップ230)、次いでクラッチ制
御値Tclに「0」を設定する処理(ステップ240)が
行なわれる。これにより、パウダクラッチ12の伝達ト
ルクが「0」にされ、車両が惰行状態になり、その後停
止する。
以上クラッチおよび変速制御ルーチンにより、車両の停
止持もしくは惰行時には、パウダクラッチ12が完全に
切り離されて、エンジン10は負荷が接続されていない
状態でアイドリング状態になる。したがって、エンジン
10の回転が安定になるとともにクリープ現象および徒
な燃料消費が防止される。
上記停止もしくは惰行状態から発進もしくは再加速する
ときには、パウダクラッチ12の伝達トルクは、実際の
流体継手の伝達トルク特性を模倣した値(Tcl←C・
(Ne ))に制御される。したがって、流体継手付車
両の運転感覚に慣れた運転者は、発進時に違和感を感じ
なくなる。そのうえ、容量係数Cの変更のみで、所望の
伝達トルク特性を得ることできることから、クラッチの
制御システムの設計が簡略になるとともに、他種のエン
ジン、変速機等への適用も容易になる。又、容量係数C
の選択スイッチ、もしくは容量係数Cのパターン設定装
置等を車両に取り付け運転者に所望の伝達トルク特性を
選択、設定させることにより、車両の運転感覚を更に向
上させることができる。
上記発進時制御が完了して、パウダクラッチ12を直結
状態に移行したときの伝達トルクは、エンジントルクに
余裕トルクを加えた値に制御されることから、車両の負
荷の急変等による過大なトルクを、パウダクラッチ12
で吸収することができる(トルクリミッタ作用)。これ
により、変速機等の動力伝達機構に徒に過大なトルクが
加わらなくなって、耐久性等が向上する。
次に第2実施例を説明する。本第2実施例は、第1実施
例とほぼ同一であるが、その制御フローチャートの一部
を第7図に示すように、第5図のフローチャートにおけ
るスロットルバルブ62の開度の判断(ステップ23
0)を行なわずに、発進時のパウダクラッチ12の伝達
トルクの制御(ステップ280,290A,300A)
を行なうものである。すなわち、本第2実施例では、ス
テップ220によるすべりの判断、もしくはステップ3
10によるストール回転数の判断から、ステップ230
によるスロットル開度θが全閉か否かの判断を行なわず
に、直接速度比eの演算を(1)式により行ない(ステ
ップ280)、次に容量係数のクリープ状態およびロッ
クアップ状態に関する部分を修正した修正容量係数C
を、第8図に示すデータマップより読み込み(ステップ
290A)、次いで、下記(4)式により発進時の伝達
トルクとしてのクラッチ制御値Tclを算出する(ステッ
プ300A)。
Tcl ← C・(Ne )…(4) C…修正容量係数 これにより、発進時のパウダクラッチ12の伝達トルク
は、第8図に示す修正容量係数C等により実際に制御
される。
次に、第8図の修正容量係数Cを本実施例で用いるこ
とによる作用・効果を実線の通常の流体継手の容量係数
と対比して、説明する。
(i)速度比eが「0」に近い付近、すなわち停車状態
に対応する部分の係数Cを調整することにより、伝達
トルクの遮断状態を所望の状態にできる。これにより、
第8図に点線で示すように、速度比eが「0」のとき、
係数Cを「0」にすることによって、特別に車両の停
止状態を判断することなく車両の停止時のクラッチの引
きずり(クリープ)を防止することができる。
(ii)速度引eが「1」に近い付近、すなわちクラッチ
12のすべりが小さい部分の係数Cを調整することに
より、クラッチのすべり感を所望の状態にできる。これ
により、1点鎖線で示すように、速度比eが「1」に近
い部分の係数Cを大きくすることによって、クラッチ
のすべり感を低減することができる。
以上に説明したように、本第2実施例により、実際の流
体継手のトルクの伝達特性を、更に良好な特性に修正し
て、模倣することができる。したがって、車両の運転感
覚が、向上することに加えて、すべり量が最適にされる
ことにより、運転性等が向上するという優れた効果を奏
する。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、
例えば車両用クラッチとして、外部的に伝達トルクの制
御が可能なクラッチであれば型式に限定されるものでな
く、たとえば油圧制御式湿式クラッチ、アクチュエータ
で押し付け力を制御する乾式クラッチ等を用いてもよ
い。
[発明の効果] 本発明の車両用クラッチ制御装置によれば、速度比に対
応付けて車両用クラッチを流体継手と想定した場合の容
量係数及びエンジン回転数を2乗した値に基づいて車両
用クラッチの伝達トルクを制御するため、例えばパウダ
クラッチ等の電気的に制御されるクラッチのトルク伝達
特性を、トルクコンバータのような流体継手のトルク伝
達特性に近似させることができる。従って、実際の流体
継手による運転感覚と同様の運転感を得ることができ、
流体継手付車両に慣れた運転車は、発進時に違和感を感
じなくなるというきわめて優れた効果を奏する。
その上、容量係数Cの変更のみで、所望の伝達トルク特
性を得ることができるので、多種のエンジン・変速機等
への適用も容易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の車両用クラッチ制御装置の基本的構成
を示すブロック図、第2図は本発明の一実施例が適用さ
れる車両の全体構成図、第3図は実施例のパウダクラッ
チの構成図、第4図は実施例のパウダクラッチの制御特
性を示すグラフ、第5図は第1実施例のクラッチおよび
変速制御ルーチンのフローチャート、第6図は第1実施
例の容量係数の特性を示すグラフ、第7図は第2実施例
のクラッチおよび変速制御ルーチンの一部分を示すフロ
ーチャート、第8図は第2実施例の修正容量係数の特性
を示すグラフである。 10……エンジン 12……パウダクラッチ 14……無段変速機 54……コントローラ 61……車速センサ 64……スロットルセンサ 65b……エンジン回転数センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両のエンジンに連結された車両用クラッ
    チの伝達トルクを、車両の発進時に制御する車両用クラ
    ッチ制御装置において、 上記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 上記車両用クラッチの速度比を算出する速度比算出手段
    と、 速度比に対応付けて、上記車両用クラッチを流体継手と
    想定した場合の容量係数を記憶しておく容量係数記憶手
    段と、 上記速度比算出手段によって算出された速度比を基に上
    記容量係数記憶手段より対応する容量係数を求め、該求
    められた容量係数及び上記回転数検出手段によって検出
    されたエンジン回転数を2乗した値に基づいて上記車両
    用クラッチの伝達トルクを制御する伝達トルク制御手段
    と、 を備えたことを特徴とする車両用クラッチ制御装置。
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