DE8717463U1 - Control device for reversible hydrostatic axial or radial piston machines - Google Patents
Control device for reversible hydrostatic axial or radial piston machinesInfo
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Description
Steuereinrichtung für reversierbare hydrostatische t\lt Axial- oder Radialkolbenmaschinen \,M Control device for reversible hydrostatic t \ lt axial or radial piston machines \, M
Die Erfindung richtet sich auf ei.ve Steuereinrichtung für
reversierbare hydrostatische Axial- oder Radialkolbenmascnji,-·,
nen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1. ; ';The invention relates to a control device for
reversible hydrostatic axial or radial piston machines according to the features in the preamble of claim 1. ; ';
t I I It I I I
t &igr; &iacgr; it &igr;�iacgr; i
Durch die DE-PS 18 01 541, insbesondere Figur 2, ist eine
Steuereinrichtung bekannt, bei welcher zwischen dem Innenring und dem Außenring des Steuerrings nur ein einziges
Dichtelement vorgesehen 1st, In axialer Richtung stützt
sich dieses Dichtelement über seine gesamte radiale Höhe
einerseits an dem Innenring und andererseits an d<_m Außenring
ab. Diese Anordnung kann nun zur Folge haben, daß bei
Drehrichtungsumkehr der Maschine, d* h« also bei einem Hechsei
der Beaufschlagung vom Innenraum zum Außenraum oder
umgekehrt, das Dichtelement jeweils in axialer Richtung
einen Weg zurücklegen muß, bis es nach dem vollen Druckaufbau wieder zur einwandfreien axialen anpressenden Lage gelangt.
Während dieser indifferenten Phase besteht aber die
Gefahr, daß der Innenring von der Steuerfläche des Zylinderblocks abheben kann und es dort zu einer unerwünschten Strömung
des Arbeitsmediums kommt. Bei zu geringer Anpreßkraft
besteht sogar die Möglichkeit, daß eine befriedigende Anlage des Innenrings an der Steuerfläche des Zylinderblocks überuäupt iixCiit &Igr;&Pgr;&THgr;&igr;&idigr;&khgr;&Ggr; clZielbär ist.
DE-PS 18 01 541, in particular Figure 2, provides a
Control device is known in which only a single ring is provided between the inner ring and the outer ring of the control ring.
Sealing element provided 1st, in axial direction supports
This sealing element extends over its entire radial height
on the one hand on the inner ring and on the other hand on the outer ring. This arrangement can result in
Reversal of the direction of rotation of the machine, i.e. when the load is directed from the interior to the exterior or
Conversely, the sealing element in axial direction
has to travel a distance until it reaches the perfect axial pressing position again after the full pressure build-up. During this indifferent phase, however, the
Danger that the inner ring can lift off the control surface of the cylinder block and an undesirable flow of the working medium can occur there. If the contact pressure is too low
There is even the possibility that a satisfactory contact of the inner ring with the control surface of the cylinder block is generally the aim.
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r| 9 M w &psgr; &Lgr; 9 ä9 * * M * ä * &iacgr; * &Lgr; r| 9 M w ψ Λ 9 ä 9 * * M * ä * σ * Λ
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Ein weiteres Problem besteht im bekannten Fall auch darin, daß hei höhen Arbeitsdrücken wegen des elastischen Diöhfeelements der umfangseeitige Stufenspalt Zwischen dem Innenring und dem Außenring nur sehf eng ausgebildet werden kann. Demzufolge kann innerhalb des Spalts auch nur ein langsamer Druekaufbau erfolgen. Wird der Spalt zu breit bemessen, besteht die Gefahr, daß das Üichtelement in den Spalt hineinextrudiert. · ·Another problem in the known case is that at high working pressures, the circumferential stepped gap between the inner ring and the outer ring can only be made very narrow due to the elastic thickness element. As a result, pressure can only build up slowly within the gap. If the gap is made too wide, there is a risk that the thickness element will extrude into the gap.
I «I «
) t) t
Um die nachteiligen Eigenschaften der vorgeschilderten Bau-', art zu beseitigen, ist im Umfang der DE-PS 28 55 566 vorgep!,, schlagen worden, zwischen dem Innenring und dem Außenring'···· zwei Dichtelemente vorzusehen. Der dabei zwischen den Dichfp;, elementen gebildete Ringraum wird gezielt unter Druck ge- () t setzt, so daß die Dichtelemente stets in Richtung der Stirn,-1 <In order to eliminate the disadvantageous properties of the design described above, it has been proposed in the scope of DE-PS 28 55 566 to provide two sealing elements between the inner ring and the outer ring. The annular space formed between the sealing elements is deliberately put under pressure so that the sealing elements always point in the direction of the front.
flächen der Steuerringteile gedrückt werden. !(!surfaces of the control ring parts. ! ( !
Diese sich in der Praxis voll bewährende Bauart erfordert allerdings eine Ventilanordnung, die sicherstellt, daß der Ringraüm zwischen den beiden Dichtelementen zur Gewährleistung der einwandfreien Anpressung stets mit dem jeweils höheren Drück im Außenraum bzw. im Innenraum beaufschlagt wird. Eine solche Ventilanordnung in der Steuereinrichtung führt jedoch zu Unterbringungsschwierigkeiten bei leistungs- »äßig kleineren Maschineneinheiten. Ferner unterliegt die Ventilanordnung einer nicht zu vermeidenden natürlichen Trägheit, die neben einer Störanfälligkeit auch zeitliche Verzogerungen beim Umschaltvorgang zur Folge hat. Mithin ist ihre Verwendung bei hochfrequenten Servoantrieben, bei denen die Drehrichtungen in Größenordnungen von 50 bis 100 Hertz wechseln, nicht zweckmäßig.This design, which has proven itself in practice, requires a valve arrangement that ensures that the annular space between the two sealing elements is always subjected to the higher pressure in the outer space or in the inner space to ensure perfect contact. However, such a valve arrangement in the control device leads to difficulties in accommodating smaller machine units. Furthermore, the valve arrangement is subject to an unavoidable natural inertia, which not only makes it susceptible to faults but also results in time delays during the switching process. It is therefore not suitable for use with high-frequency servo drives in which the direction of rotation changes in the order of 50 to 100 hertz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Steuereinrichtung so zu verbessern, daß sie auch bei leistungsmäßig kleinen Maschinenein-The invention is based on the task of improving the control device described in the preamble of claim 1 so that it can be used even with small-powered machine inputs.
· · III· · III
heiten Und hochfrequenten Servoantrieben mit Erfolg eingesetzt werden kann«units and high-frequency servo drives can be used successfully «
Die Losung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merk-•alen. According to the invention, the solution to this problem consists in the features listed in the characterizing part of claim 1.
Das besondere an der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Schaffung eines Differenzkolbeneffekts zwischen den ;( · oeicten uicncelementen. Da aie nocnresten scutzriacnen aer- ·· Dichtelemente unterschiedliche Innen- und Außendurehmesser '', aufweisen, ergeben sich unterschiedlich große Flächen mit ,',,,The special feature of the design according to the invention is the creation of a differential piston effect between the sealing elements. Since the remaining protective air sealing elements have different inner and outer diameters '',, different sized surfaces with ,',,, result .
der Folge, daß auch beim Wechsel der Druckbeaufschlagung 'um vom Innenraum zum Außenraum und umgekehrt stets eine über·»·, J1 ( •chüssige Anpreßkraft vorhanden ist. Es wird mit dieser Anordnung auf der einen Seite vermieden, daß die Dichtele-Aente Wege zurücklegen müssen, bevor sie ihre Wirkung ausi ! üben können. Ihre Funktion kann damit über einen längeren Einsatzzeitraum hinweg sichergestellt werden. Andererseits •ind keine zusätzlichen Ventilanordnungen mehr notwendig, welche die notwendige Anpressung, insbesondere während des Umschaltvorgangs, sicherstellen. Dies bedeutet, daß keine cusätzlichen Bohrungen und Kanäle in der Steuereinrichtung untergebracht werden müssen und daher die Erfindung selbst bei leistungsmäßig sehr kleinen Einheiten mit Vorteil eingesetzt werden kann. Darüberhinaus ergibt sich der Vorteil, daß die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auch für hochfrequente Servoantriebe mit Größenordnungen von 50 bis 100 Hertz Toll geeignet ist. In diesem Zusammenhang wäre noch zu betonen, daß die Differenzfläche des quasi vorhandenen Differenzkolbens eine nur geringe Größenordnung aufzuweisen braucht, um sicherzustellen, daß während der Umschaltphasen kein Abhebeeffekt der Anlageflächen der Steuerringteile von den Gegenflächen und damit auch kein Druckzusammenbruch befürchtet werden muß. Auch werden die Ventilanordnungen stets anzulastenden Störanfälligkeiten vermieden.The result is that even when the pressure is changed from the interior to the exterior and vice versa , there is always an excess contact pressure. On the one hand, this arrangement avoids the sealing elements having to travel long distances before they can exert their effect. Their function can thus be ensured over a longer period of use. On the other hand, no additional valve arrangements are required to ensure the necessary contact pressure, especially during the switching process. This means that no additional holes and channels have to be accommodated in the control device and the invention can therefore be used to advantage even with very small units in terms of performance. In addition, there is the advantage that the control device according to the invention is also suitable for high-frequency servo drives with a range of 50 to 100 Hertz. In this context, it should also be emphasized that the differential area of the quasi-existent differential piston only needs to be of a small size in order to ensure that during the During the changeover phases, there is no lifting effect of the contact surfaces of the control ring parts from the counter surfaces and therefore no pressure collapse needs to be feared. The valve arrangements are also always susceptible to faults.
«*«»:£ fcedi. af te Äüsführungsform des erfindungsgerääßen Grundgedankens besteht in den Merkmalen des Anspruchs 2. Hier werden die Stützflächen an hochfesten Ringen, z. B. Stahlringen» ausgebildet, die sich an Schultern des Intienrings bzw. des Außenrings anlegen. Anstelle von Stahl können selbstverständlich auch andere geeignete Materialien zur Anwendung gelangen.«*«»:£ fcedi. af te embodiment of the basic idea according to the invention consists in the features of claim 2. Here, the support surfaces are formed on high-strength rings, e.g. steel rings, which rest on shoulders of the inner ring or the outer ring. Instead of steel, other suitable materials can of course also be used.
I t I I ) &iacgr;I t I I ) &iacgr;
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aiiaere eueasa vun.eimai.te AUöi-uuruiig sturm »iru xn ; ; another storm broke out in the evening »iru xn ; ;
den Merkmalen des Anspruchs 3 gesehen. Dort wird zum einen"1 •in Ringkragen als einstückiger Bestandteil des Innenrings, Oder des Außenrings zur Bildung einer Stützfläche für ein'. Dichtelement herangezogen. Zum anderen wird die Stützfläche! für das weitere Dichtelement aus eine» hochfesten Ring, beispielsweise einem Stahlring, gebildet. Ein geteilterthe features of claim 3. There, on the one hand, a ring collar is used as a one-piece component of the inner ring or the outer ring to form a support surface for a sealing element. On the other hand, the support surface for the further sealing element is formed from a high-strength ring, for example a steel ring. A split
■£■2■£■2
I hochfester Ring ist allerdings nur dann erforderlich«, wem}I high-strength ring is, however, only necessary if
1 der Ringkragen am Innenring angeformt ist, um bei der Monta-1 the ring collar is formed on the inner ring to facilitate assembly
y ge über den Ringkragen geschoben werden zu können.y ge to be able to be pushed over the ring collar.
I Die Merkmale des Anspruchs 4 beinhalten die vorteilhafteI The features of claim 4 include the advantageous
F Eigenschaft, daß aufgrund dieser nur einseitig dichtendenF Property that due to this only one-sided sealing
ij Nutringe sich bei Leckage in dem Ringraum zwischen den Nut-ij Grooved rings in case of leakage in the annular space between the grooves
■ ringen kein Druck aufbauen kann. Sollte dennoch ein grsring-■ rings no pressure can build up. Should a grsring-
i fügiger Druck in diesem Ringraum entstehen, kann sich dieser If a pressure is created in this annular space, this
g ohne weiteres sofort über die elastischen Dichtlippen derg immediately over the elastic sealing lips of the
tete
I Nutringe zur jeweiligen Niederdruckseite hin entlasten,I Relieve the grooved rings towards the respective low-pressure side,
J ohne daß dies au einer Verlagerung der Dichtelemente führenJ without this leading to a displacement of the sealing elements
1 würde.1 would.
asas
!. Die im Anspruch 5 gekennzeichneten Wellfedern dienen dazu, ! . The wave springs characterized in claim 5 serve to
• bei drucklosem Zustand der Maschine die Steuerringteile• when the machine is depressurized, the control ring parts
I gegen die entsprechenden Gegenflächen zu drücken. Gl^ieäI against the corresponding counter surfaces. Gl^ieä
I zeitig übernehmen die Wellfedern die Aufgabe eiSife~ die Dicht-At the same time, the wave springs take over the task of sealing
1 elemente positionierenden Endanschlags.1 element positioning end stop.
.·:·■·: ·!:■·■<· sV:Vf:.·:·■·: ·!:■·■<· sV:Vf:
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using embodiments shown in the drawings. Show:
Figur 1 einen Längsschnitt durch die Steuereinrichtung eines hydraulisch beaufschlagbaren Radialkolbenmotors ;Figure 1 shows a longitudinal section through the control device of a hydraulically actuated radial piston motor ;
I II I
Figur 2 in vergrößerter Darstellung den Dichtungsbereich '< zwischen dem Innenring und dem Außenring der '"' Steuereinrichtung der Figur 1 und ' Figure 2 shows an enlarged view of the sealing area '< between the inner ring and the outer ring of the '"' control device of Figure 1 and '
Figur 3 ebenfalls in vergrößerter Darstellung den Dich-Figure 3 also shows in enlarged view the seal
I I I I ■ IIII I I I ■ III
tungsbereich zwischen dem Innenring und dem Außen*- Earea between the inner ring and the outer*- E
ItI >IT >
ring der Steuereinrichtung der Figur 1 gemäß ·,,',· f einer weiteren Ausführungsform.ring of the control device of Figure 1 according to ·,,',· f another embodiment.
Il II
In der Figur 1 ist mit 1 das Gehäuse eines lediglich hinsichtlich der Steuereinrichtung näher dargestellten Radial- ;■ kolbenmotors 2 bezeichnet. 3 ist die den Zylinderblock 6 f.In Figure 1, 1 designates the housing of a radial piston engine 2, which is shown in more detail only with regard to the control device. 3 is the cylinder block 6 f.
&igr; durchsetzende Maschinenwelle. fs &igr; penetrating machine shaft. fs
Die zu den Zylindern 4 des Radialkolbenmotors 2 führenden : Kanäle 5 münden stirnseitig des Zylinderblocks 6 in eine Steuerfläche 7. Diese besitzt oine zentrale Bohrung 8, die von der Maschinenwelle 3 durchsetzt wird. Auf das Ende 9 der Maschinenwelle 3 ist eine Exzenterscheibe 10 drehfest | aufgesetzt. Die Exzenterscheibe 10 liegt einerseits direkt \ an der Steuerfläche 7 und andererseits unter elastischer Zwischenschaltung einer Druckbuchse 11 mittelbar an einer Stützfläche 12 eines Einsatzstücks 13 des Maschinengehäuses 1 an. Die Elastizität zwischen der Exzenterschaibe 10 und dar Druckbuchae 11 wird duruh eine Feder 14 bewirkt. IThe channels 5 leading to the cylinders 4 of the radial piston motor 2 open into a control surface 7 on the front side of the cylinder block 6. This has a central bore 8 through which the machine shaft 3 passes. An eccentric disk 10 is mounted on the end 9 of the machine shaft 3 in a rotationally fixed manner. The eccentric disk 10 lies directly on the control surface 7 on the one hand and indirectly on a support surface 12 of an insert 13 of the machine housing 1 with the elastic interposition of a pressure bush 11 on the other. The elasticity between the eccentric disk 10 and the pressure bush 11 is brought about by a spring 14. I
II III Il I < •I I I I I I III III III Il I < •I I I I I I III I
Im Einsatzstück 13 ist ein Zulaufkanal 15 und ein Ablaufkanal 16 für das Arbeitsmedium vorgesehen. Je nach Drehrichtung wechselt die Funktion dieser Kanäle 15 und 16.An inlet channel 15 and an outlet channel 16 for the working medium are provided in the insert piece 13. Depending on the direction of rotation, the function of these channels 15 and 16 changes.
Die mit zumindest einem Durchbruch 17 versehene Exzenterscheibe 10 liegt umfangsseitig unter Eingliederung eines Wälzlagers 18 an einem Innenring 10 eines Steuerringp 20 an, der mit seiner Stirnfläche 21 an der Steuerfläche 7 gleitet.! Der Innenring 19 wird von einem Außenring 22 des Steuerrings0 20 übergriffen, der mit einer Stirnfläche 23 an der Stütz-"', fläche 12 des Einsatzstücks 13 gleitend anliegt. Der Gleitr*,· kontakt des Innenrings 19 bzw. des Außenrings 22 an der '···· Steuerfläche 7 bzw. an der Stützfläche 12 wird einerseits 'The eccentric disk 10, which is provided with at least one opening 17, rests circumferentially with the incorporation of a roller bearing 18 on an inner ring 10 of a control ring 20, which slides with its end face 21 on the control surface 7. The inner ring 19 is overlapped by an outer ring 22 of the control ring 20 , which slides with an end face 23 on the support surface 12 of the insert 13. The sliding contact of the inner ring 19 or the outer ring 22 on the control surface 7 or on the support surface 12 is on the one hand '
durch Wellfedern 24 im drucklosen Zustand des Motors 2 und1 andererseits durch den Druck des Arbeitsmediums im Außenraujii, 25 bzw. im Innenraum 26 der Steuereinrichtung bewirkt.by wave springs 24 in the pressureless state of the motor 2 and 1 on the other hand by the pressure of the working medium in the outer chamber 25 or in the inner chamber 26 of the control device.
Beim Betrieb des Motors 2 wird der aus Innenring 19 und Außenring 22 bestehende Steuerring 20 durch die mit der Maschinenwelle 3 verbundene Exzenterscheibe 10 so über die Steuerfläche 7 und die Stützfläche 12 verlagert/ daß die zu den Zylindern 4 führenden Kanäle 5 alternierend mit dem Innenraum 26 oder mit dem Außenraum 25 verbunden werden, die ihrerseits wiederum mit den Kanälen 15, 16 im Einsatzstück 13 verbunden sind und denen höherer oder tieferer Druck zugeordnet ist.When the engine 2 is operating, the control ring 20 consisting of the inner ring 19 and the outer ring 22 is displaced by the eccentric disk 10 connected to the machine shaft 3 over the control surface 7 and the support surface 12 in such a way that the channels 5 leading to the cylinders 4 are alternately connected to the inner space 26 or to the outer space 25, which in turn are connected to the channels 15, 16 in the insert piece 13 and to which higher or lower pressure is assigned.
Wie die Figur 2 näher erkennen läßt, sind in Aussparungen 27, 28 des Innenrings 19 und des Außenrings 22 Nutringe 29, 30 mit Dichtlippen 31 eingebettet. Die Nutringe 29, 30 stützen sich mit den einander zugewendeten Stirnseiten 32, 33 an Stahlringen 34, 35 ab, deren radiale Höhe der radialen Höhe der Nutringe 29, 30 entspricht. Die radial nach innen bzw. radial nach außen gerichteten Umfangsbereiche 36, 37 der Stahlringe 35/ 34 gelangen an den jeweils gegenüberliegenden Umfängsflachen 38, 39 des Innenrings 19 bzw.As can be seen in more detail in Figure 2, grooved rings 29, 30 with sealing lips 31 are embedded in recesses 27, 28 of the inner ring 19 and the outer ring 22. The grooved rings 29, 30 are supported with the mutually facing end faces 32, 33 on steel rings 34, 35, the radial height of which corresponds to the radial height of the grooved rings 29, 30. The radially inward and radially outward directed circumferential areas 36, 37 of the steel rings 35/34 reach the opposite circumferential surfaces 38, 39 of the inner ring 19 and the outer ring 22, respectively.
Ii &igr; &igr; r ii I >Ii &igr;&igr; r ii I >
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des Außenrings 22 zur gleitenden Anlage. Die in Umfausrichtung geschlossenen Stahlringe 34, 35 stützen sich an Schultern 40, 41 der sich bezüglich ihrer Umfangsflachen 38, 39 mit radialem Abstand einander gegenüberliegenden Steuerringteile 19, 22 ab.of the outer ring 22 for sliding contact. The circumferentially closed steel rings 34, 35 are supported on shoulders 40, 41 of the control ring parts 19, 22 which are located opposite one another with a radial distance in relation to their circumferential surfaces 38, 39.
Durch die vorgeschilderte Anordnung werden Differenzkolben 34, 35 gebildet, welche es im Zusammenwirken mit den Nutringen 29, 30 sicherstellen, daß sowohl bei Beaufschlagung · de ti Außenraums 25 als auch bei Beaufschlagung des Innenraums ■ 26 mit Arbeitsmedium stets eine Überschußkraft vorhanden ist, die in der Umschaltphase keinen Abhebeeffekt des Innen'-, rings 19 von der Steuerfläche 7 bzw. des Außenrings 22 von der Stützfläche 12 bewirkt und somit ei&en Druckzusammen- ' ',, bruch verhindert. 'The arrangement described above creates differential pistons 34, 35 which, in conjunction with the grooved rings 29, 30, ensure that an excess force is always present when the external space 25 and the internal space 26 are pressurized with working medium, which does not cause the inner ring 19 to lift off the control surface 7 or the outer ring 22 from the support surface 12 during the switching phase, thus preventing a pressure collapse.
Die Wellfedern 14 haben außerdem die Aufgabe, die Nutringe 29, 30 zu positionieren. Sie dienen mithin als Endanschlag.The wave springs 14 also have the task of positioning the grooved rings 29, 30. They therefore serve as an end stop.
In der Figur 3 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher sich der im Innenring 19 eingebettete Nutring 29 an einem Ringkragen 42 des Innenrings 19 abstützt. Der im Außenring 22 eingebettete Nutring 30 stützt sich hingegen an einem Stahlring 43 ab, welcher an einer Schulter 44 des Außenrings 22 anliegt. In diesem Fall ist es erforderlich, den Stahlring 43 geteilt auszubilden, um ihn bei der Hontage über den Ringkragen 44 schieben zu können. Ansonsten entspricht die Ausführungsform der Figur 3 derjenigen der Figur 2 bzw. der Figur 1.Figure 3 shows an embodiment in which the grooved ring 29 embedded in the inner ring 19 is supported on an annular collar 42 of the inner ring 19. The grooved ring 30 embedded in the outer ring 22, on the other hand, is supported on a steel ring 43, which rests on a shoulder 44 of the outer ring 22. In this case, it is necessary to make the steel ring 43 split in order to be able to slide it over the annular collar 44 during assembly. Otherwise, the embodiment in Figure 3 corresponds to that in Figure 2 or Figure 1.
Die Steuereinrichtung ist von einem Distanzkörper 45 umschlossen, der zwischen dem Zylinderblock 6 und das Einsatzstück 13 eingegliedert und durch Dichtringe 46 gegenüber diesen Teilen 6, 13 abgedichtet ist. Der Zylinderblock 6, der Distanzkörper 45 und das Einsatzstück 13 Werden durch Zuganker 47 zusammengehalten«The control device is enclosed by a spacer body 45, which is integrated between the cylinder block 6 and the insert piece 13 and is sealed against these parts 6, 13 by sealing rings 46. The cylinder block 6, the spacer body 45 and the insert piece 13 are held together by tie rods 47.
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III I I lllftl I III I · I I I · IIII I I lllftl I III I · I I I · I
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Claims (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1987
- 1987-09-24 DE DE8717463U patent/DE8717463U1/en not_active Expired
Cited By (1)
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DE4405802A1 (en) * | 1994-02-23 | 1995-08-24 | Duesterloh Gmbh | Control device for a hydrostatic working machine |
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