EP0379501A1 - Moteur a pistons axiaux, reversible en pompe, a multi-barillets modulaires - Google Patents

Moteur a pistons axiaux, reversible en pompe, a multi-barillets modulaires

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EP0379501A1
EP0379501A1 EP19880907335 EP88907335A EP0379501A1 EP 0379501 A1 EP0379501 A1 EP 0379501A1 EP 19880907335 EP19880907335 EP 19880907335 EP 88907335 A EP88907335 A EP 88907335A EP 0379501 A1 EP0379501 A1 EP 0379501A1
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EP
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barrels
casing
motor
glass seal
motor according
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EP19880907335
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Laurent Azanowsky
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/22—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/0636—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F03C1/0639—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/14—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B1/141—Details or component parts
    • F04B1/145—Housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/14—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B1/141—Details or component parts
    • F04B1/146—Swash plates; Actuating elements

Definitions

  • the present invention relates to a pump reversible axial piston motor, with modular multi-barrels.
  • the present invention proposes to remedy these drawbacks.
  • the invention as characterized in the claims solves the problem of creating a reversible axial piston motor in a pump, a motor with which, on the one hand, a pressure ac ⁇ tion surface is obtained. much larger than in the conventional 20 engines due to the multiplicity of barrels, so pistons, and on the other hand, a much smaller footprint, being in cylindrical form.
  • the advantages obtained thanks to this invention consist essentially in the fact that the torque obtained is significantly higher, at equal pressure, than in traditional motors. Conversely, at equal torque, the engine operates with less pressure and its service life increases.
  • the motor according to the invention has much smaller and simplifying dimensions 0, making it possible to adapt it in confined installations, such as drill holes in the ground or vehicle axles.
  • REPLACEMENT SHEET Figure 1 is a brief perspective view, allowing ⁇ as much to understand the operation of the engine and aperce ⁇ see the main constituent parts.
  • FIG. 2 shows, in longitudinal section and with the "intake” compartment located at the front of the figure, an engine produced and assembled according to the invention and comprising, only, the addition of a modular barrel.
  • FIG. 3 represents the position of the tenons of junction between barrels, at. horizontal half-section.
  • Figure 4 is a detail showing the junction between the piston foot and the inclined plate.
  • Figures 1 and 2 show differently an axial piston motor, reversible in a modular multi-barrel pump, comprising: 1) A fixed motor housing (1).
  • a closure assembly consisting of a final body (3) having a projecting end for receiving a drive member, of a final casing element
  • the central body can serve among other r conduit ré ⁇ frigérant. 5 °)
  • a device making it possible to separate the annular space included between the casings (1-5) and the barrel-let assembly of base-closure body (2-3) into two semi-annular sealed compartments between them, a device which is made up of three main elements: First,
  • An upper glass seal (6) constructed according to two different diameters, the largest being at the interior radius of the casing, the smallest at the radius of the barrels, makes it possible to close up one of the compartments and leave the other at the intake of the engine supply pressure.
  • This glass seal is tight on the upper face of the base barrel (2) on which it is supported by the spring (10) guided by the central member (16) and the tension of which can be adjusted by a nut. (15) screwed onto the central organ. The seal around the member is ensured by O-ring (45).
  • Two lateral support bars (8) on the barrels arranged according to two diametrically opposite generatrices of the base barrel-closure body assembly (2-3) and also coming to bear, on the one hand, on the 'shoulder presented by the upper glass seal (6) in line with the change in diameter and, on the other hand, on the lower glass seal (7).
  • These bars are held in place in two mortises (f) machined in the body of the casing and in which they can undergo a slight la ⁇ and axial movement while ensuring the seal between the surfaces in contact by gentle friction.
  • the support of these bars on the lower glass seal (7) is provided by the device (11-12-13-14) which comprises a ball (11) leaving a free lateral play to the bar, a piece U-shaped guide (12) a support spring (13) adjustable by a screw (14).
  • the lateral support against the barrels is ensured by leaf springs (9) arranged in recesses cut out on the back of the bars and taking their reaction at the bottom of the mortise.
  • the upper spring can preferably be held in place by a circlip (29).
  • the contact surface of the bars against the barrels receives an enveloping profile in an arc of a circle, of the radius of the barrels and of a length very slightly greater than the diameter of the piston supply hole, in order to ensure the necessary times of delay, at their top and bottom dead centers.
  • this enveloping profile exists only at the right of the barrels part. It is not made at the point of contact with the upper glass seal, to allow sufficient axial clearance for the latter.
  • An inclined plate (34) (shown in one piece in the figures but which may have other configurations) ar ⁇ stopped, upwards, by a shoulder on the central member and kept immobilized by a key (27) comprises a device allowing the feet of pistons to "swivel" freely, without the risk of escaping from their housing.
  • This device consisting of a removable plate (44) in which an arc complementary to the raceway of the ball joints is machined, is held in place by screws (43).
  • a housing extension (32) which can be assembled by flange.
  • One or more bearings (37) allowing the rotation of the barrels around the central member maintained axially by one or more circlips (38) leaving a free axial clearance.
  • the engine operates in a manner identical to conventional axial piston engines. The only difference is in the way of feeding the pistons.
  • the supply is done by lateral orifices (h) drilled in the barrels, the pressure being administered by the orifice (a) provided in the flange (20), the compartment ⁇ "intake” opposite the orifice being continuously supplied.
  • the pistons des ⁇ cend along the inclined plates and rotate the barrels, until the supplied orifice is opposite the half-chamber vented by the orifice (d), the piston then being in the low position. The pistons can then go back up and the movement is renewed.
  • the external power take-off is via the projecting end of the closing block.

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Abstract

Moteur à pistons axiaux réversible, modulaire. L'invention concerne un moteur à pistons axiaux reversible en pompe à multi-barillets modulaires. Un carter (1) reçoit un empilage de barillets (35) s'intégrant entre un barillet de base (2) et un bloc de fermeture (3-5). L'espace annulaire carter-barillet est séparé en deux compartiments semi-annulaires dont l'un est à la pression, l'autre à l'atmosphère, au moyen d'un joint glace supérieur (6) dont une partie a un diamètre réduit pour laisser le passage de fluide sous pression, d'un joint glace inférieur (7) et de deux barrettes latérales (8) maintenues étanches. Les différents pistons (51) reçoivent la pression par des ouvertures latérales. La surface totale sous pression étant plus importante que dans les moteurs classiques, l'on obtient un couple plus élevé. La conception cylindrique du moteur permet de le loger dans des installations exiguës. La mise en rotation des barillets par l'extrémité dépassante permet de rendre le moteur reversible en pompe.

Description

MOTEUR A PISTONS AXIAUX, REVERSIBLE EN POMPE, A MULTI-BARILLETS MODULAIRES La présente invention concerne un moteur à pistons axiaux réversible en pompe, à multi-barillets modulaires.
Traditionnellement les moteurs à pistons axiaux ne sont pourvus que d'un seul barillet et ne délivrent qu'un couple 5 relativement bas sous des pressions très élevées et des en¬ combrements importants. Ainsi, des catalogues du marché • proposent un couple de 47 m/kg au moyen d'une pompe de mas¬ se 78 kg associée à un moteur de masse 47 kg de dimensions respectives 394 x 300 x 270 mm et de 395 x 216 x 216 mm. 10 De plus, les hautes pressions utilisées, engendrent un échauffement du fluide et une usure proportionnelle des pièces constitutives sans compter le danger des conduits sous pression..
La présente invention se propose de remédier à ces in- 15.convénients. L'invention telle qu'elle est caractérisée dans les revendications résout le problème consistant à créer un moteur à pistons axiaux réversible en pompe, mo¬ teur avec lequel on obtient, d'une part, une surface d'ac¬ tion de la pression beaucoup plus importante que dans les 20 moteurs classiques en raison de la multiplicité des baril¬ lets -donc des pistons-, et d'autre part, un encombrement beaucoup plus réduit, se présentant sous forme cylindrique. Les avantages .obtenus grâce à cette invention, consis- tent essentiellement en ceci que le couple obtenu est net- 5 tement plus élevé, .'à pression égale, que dans les moteurs traditionnels. Inversement, à couple égal, le moteur fonc¬ tionne avec moins de pression et sa durée de vie augmente. De plus, de par sa conception modulaire, le moteur se¬ lon l'invention présente des côtes d'encombrement beaucoup 0 plus réduites et simplificatrices, permettant de l'adapter dans des installations exiguës, telles que des trous de forage dans le sol ou des essieux de véhicules.
L'invention est exposée, ci-après, plus en détails, à l'aide de dessins représentant un mode d'exécution préfé- 5 rentiel.
FEUILLE DE REMPLACEMENT La figure 1 est une vue succinte en perspective, permet¬ tant de comprendre le fonctionnement du moteur et d'aperce¬ voir les principales parties constitutives.
La figure 2 représente, en coupe longitudinale et avec le compartiment "admission" situé à l'avant de la figure, un moteur réalisé et assemblé conformément à l'invention et comportant, seulement, l'adjonction d'un barillet modulaire.
La figure 3 représente la position des tenons de jonc¬ tion entre barillets, en. demi-coupe horizontale. La figure 4 est un détail représentant la jonction entre pied de piston et plateau incliné.
Les figures 1 et 2 représentent différemment un moteur à pistons axiaux, réversible en pompe à multi-barillets modu¬ laires, comprenant : 1° ) Un carter de moteur (1) fixe.
2°) Un barillet de base (2) avec une entretoise rallonge
(46). 3°) Un ensemble de fermeture constitué d'un corps final (3) ayant une extrémité dépassante pour recevoir un organe d'entraînement, d'un élément final de carter
(5) et d'une bride inférieure (18). 4°) Un organe central (16) rendu solidaire du carter (1) au moyen de la bride (20) vissée sur le carter par les vis (24) et recevant à son tour l'écrou (23) vis- se sur l'organe central bloqué par clavette (22) et solidaire, à son tour, de la bride (20) par les vis (21) lesquelles maintiennent, en outre, l'organe cen¬ tral dans le sens axial grâce à la rondelle (25). L'organe central est prolongé, côté bloc de fermeture, par un tube rallonge (40) se vissant sur l'organe (16) lui- même, et par une douille rallonge (39). Ces deux pièces sont solidaires par une clavette (27) et cet ensemble est protégé de tout glissement axial par la vis de fermeture (2-6) qui comporte, à cet effet, un épaulement, sur lequel vient s'ap- puyer la douille rallonge (39) et la clavette (27).
Ainsi tout l'organe central est fixe et solidaire du carter de moteur (1) .
L'organe central peut entre autrer servir de conduit de ré¬ frigérant. 5°) Un dispositif permettant de séparer l'espace annu¬ laire compris entre les carters (1-5) et l'ensemble baril¬ let de base-corps de fermeture (2-3) en deux compartiments semi-annulaires étanches entr'eux, dispositif qui est cons- titué de trois éléments principaux : En premier lieu,
- Un joint glace supérieur (6) construit suivant deux diamètres différents, le plus grand étant au rayon inté¬ rieur du carter, le plus petit au rayon des barillets, permet d'obturer vers le haut l'un des compartiments et de laisser l'autre à l'admission de la pression d'alimenta¬ tion du moteur. Ce joint glace est étanche sur la face su¬ périeure du barillet de base (2) sur laquelle il est ap¬ puyé par le ressort (10) guidé par l'organe central (16) et dont la tension peut être réglée par un écrou (15) vissé sur l'organe central. L'étanchéité autour de l'organe est assurée par joint torique (45). En deuxième lieu,
- Un joint glace inférieur (7) venant s'appuyer sur un épaulement prévu sur le corps de fermeture (3) pour assu¬ rer l'étanchéité axiale en partie basse. Ce joint glace est, bien entendu, du diamètre du carter à frottement doux.
En troisième lieu,
- Deux barrettes d'appui latéral (8) sur les barillets, disposées selon deux génératrices diamétralement opposées de l'ensemble barillet de base-corps de fermeture (2-3) et venant s'appuyer également, d'une part, sur l'épaulement que présente le joint glace supérieur (6) au droit du changement de diamètre et, d'autre part, sur le joint gla- ce inférieur (7). Ces barrettes sont maintenues en place dans deux mortaises (f) usinées dans le corps du carter et dans laquelle elles peuvent subir un léger déplacement la¬ téral et axial tout en assurant l'étanchéité entre surfa¬ ces en contact par frottement doux. L'appui de ces barrettes sur le joint glace inférieur (7) est assuré par le dispositif (11-12-13-14) qui compor¬ te une bille (11) laissant un libre jeu latéral à la bar¬ rette, une pièce de guidage en U (12) un ressort d'appui (13) réglable par une vis (14). L'appui latéral contre les barillets est assuré par des ressorts à lame (9) disposés dans des évidements découpés au dos des barrettes et prenant leur réaction au fond de la mortaise. Le ressort supérieur peut être maintenu préférentiel- lement par un circlips (29).
Les points de contact barrettes-joint glace supérieur au droit du petit diamètre de ce dernier est également étan- che par appui des barrettes. Ainsi l'assemblage des trois éléments précédemment dé¬ crits, réalise la création des deux compartiments semi- annulaires étanches entr'eux.
La surface de contact des barrettes contre les barillets reçoit un profil enveloppant en arc de cercle, du rayon des barillets et d'une longueur très légèrement supérieure au diamètre du trou d'alimentation des pistons, afin d'as¬ surer les temps nécessaires de retard, aux points morts hauts et bas de ces derniers. De plus, ce profil enveloppant n'existe qu'au droit de la partie barillets. Il n'est pas réalisé au droit du contact avec le joint glace supérieur, pour permettre un jeu axial suffisant à celui-ci.
6°) Un plateau incliné (34) (représenté monobloc sur les figures mais qui peut présenter d'autres configurations) ar¬ rêté, vers le haut, par un épaulement sur 1'organe central et maintenu immobilisé par une clavette (27) comporte un dispositif permettant aux pieds de pistons de "rotuler" li¬ brement, sans risque d'échapper de leur logement. Ce dispo¬ sitif constitué d'une plaque amovible (44) dans laquelle on usine un arc complémentaire au chemin de roulement des ro- tules, est maintenu en place par vis (43).
7°) Un ou des ensembles modulaires venant s'intégrer entre le barillet de base (2) et le bloϋ de fermeture et comportant :
- Une rallonge de carter (32) pouvant s'assembler par bride.
- Une rallonge de barrettes d'appui latéral (33).
- Un barillet (35) et ses pistons (51) identique aux pistons du barillet de base. - Une rallonge de barillet (46).
- Une rallonge extérieure (47) d'organe central.
- Une rallonge de clavette (27).
- Une rallonge intérieure (36) d'organe central. - Des tenons de jonction (4) entre barillets et rallon¬ ge de barillets. 8°) Une butée vers le haut (17) avec son roulement de guidage latéral (19) maintenu par circlips arrêtoir (30) avec possibilité d'un léger jeu axial. 9°) Une butée vers le bas (31) et son roulement de gui¬ dage latéral (28) maintenu par un circlips arrêtoir (48) laissant un libre jeu axial.
10°) Un ou des roulements (37) permettant la rotation des barillets autour de l'organe central maintenus axiale- ment par un ou des circlips (38) laissant un libre jeu axial.
11°) Enfin des orifices de lubrification interne cali¬ brée (b-c-g). Le débit utilisé pour cette lubrification in¬ terne est remis à l'atmosphère par le drain (e) et il est étanché par les joints à lèvres (42-49). Ce dernier joint est monté sur un porte-joint (41) maintenu par vis (50) à l'organe central.
Le moteur fonctionne' d'une manière identique aux mo¬ teurs à pistons axiaux classiques. La seule différence réside dans la façon d'alimenter les pistons. L'alimenta¬ tion, suivant l'invention, se fait par des orifices laté¬ raux (h) percés dans les barillets, la pression étant admi¬ se par l'orifice (a) prévu dans la bride (20), le comparti¬ ment "admission" en regard de l'orifice étant continuelle- ment alimenté. Sous l'effet de la pression les pistons des¬ cendent suivant les plateaux inclinés et font tourner les barillets, jusqu'à ce que l'orifice alimenté, se trouve en face de la demi-chamb e mise à l'atmosphère par l'orifice (d), le piston étant alors en position basse. Les pistons peuvent alors remonter et le mouvement se renouvelle.
La prise de- force extérieure se fait par l'extrémité dépassante du bloc de fermeture.
Inversement, la mise en rotation mécanique_de l'ensemble des barillets par l'extrémité dépassante, permet d'utiliser
FEUJLLE DE REMPLACEMENT le moteur en pompe en mettant l'orifice (a) à l'aspiration, le refoulement se faisant en (d).
LE DE REMPLACEMENT

Claims

REVENDICATIONS 1) Moteur à pistons axiaux, réversible en pompe à multi- barillets modulaires, caractérisé en ce qu'il comporte un carter extérieur (1-5), un barillet de base (2) et un bloc de fermeture (3) entre lesquels peut s'intercaler un nombre 5 quelconque de barillets modulaires (35) et caractérisé en outre en ce qu1il •comporte deux compartiments semi-annulai¬ res dont l'un est à la pression, l'autre à l'atmosphère, constitués par un joint glace supérieur (6), un joint glace inférieur (7) assurant l'étanchéité axiale, et deux barret- 10 tes (8) d'appui de long de deux génératrices diamétralement opposées des barillets, logées dans deux mortaises longitu¬ dinales (f) pratiquées dans le carter et assurant l'étan¬ chéité latérale entre les deux compartiments. 2) Moteur suivant la revendication 1 caractérisé en ce 15 que le joint glace supérieur (6) a un profil suivant deux demi-diamètres différents, l'un au rayon intérieur du car¬ ter (1) l'autre au rayon des barillets (35) assurant ainsi *L 'alimentation en pression d'un des compartiments semi- annulaires, l'autre étant obturé par le demi-diamètre grand 20 rayon. 3 ) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'appui des barrettes sur les barillets est réalisé par des ressorts à lame (9) logés dans les mortaises du carter (1) et dans un évidement pratiqué au dos des barrettes. 25 4) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un organe central (16) solidaire du carter
(1) par différents éléments de jonction : bride (20), vis (21-24), écrou (23), clavette (22), rondelles d'arrêt (25).
5) Moteur selon la revendication"! caractérisé en ce
"30 que l'appui du joint glace supérieur sur le barillet de base
(2) est assuré par un ressort (10) guidé par l'organe cen¬ tral (16) et réglable par un écrou (15).
6) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les barrettes latérales appuient également sur le joint
35 glace inférieur (7) au moyen d'un dispositif réglable par ressort et vis (.11-12-13-14).
7) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pieds de pistons sur les plateaux inclinés (34) sont
ACEMENT maintenus par une plaque amovible (44) qui reçoit un usina¬ ge de chemin de roulement complémentaire à celui usiné sur le plateau, empêchant les pieds de pistons d'échapper de leur logement. 8) Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les tenons de jonction (4) entre barillets sont logés entre les aléages de pistons.
9) Moteur selon les revendications précédentes carac¬ térisé en ce que l'organe central (16) peut servir de con- duit de réfrigérant.
FEUILLE DE REMPLACEMENT
EP19880907335 1987-08-24 1988-08-16 Moteur a pistons axiaux, reversible en pompe, a multi-barillets modulaires Withdrawn EP0379501A1 (fr)

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FR8711877A FR2619860B1 (fr) 1987-08-24 1987-08-24 Moteur a pistons axiaux, reversible en pompe, a multi-barillets modulaires
FR8711877 1987-08-24

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EP19880907335 Withdrawn EP0379501A1 (fr) 1987-08-24 1988-08-16 Moteur a pistons axiaux, reversible en pompe, a multi-barillets modulaires

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