EP0943738B1 - Système de verrouillage hydraulique d'un outil de chargeur - Google Patents

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EP0943738B1
EP0943738B1 EP19990460015 EP99460015A EP0943738B1 EP 0943738 B1 EP0943738 B1 EP 0943738B1 EP 19990460015 EP19990460015 EP 19990460015 EP 99460015 A EP99460015 A EP 99460015A EP 0943738 B1 EP0943738 B1 EP 0943738B1
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EP
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locking
actuator
tool
hydraulic
solenoid valve
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EP19990460015
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German (de)
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EP0943738A1 (fr
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Loic Mailleux
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Mailleux SA
Original Assignee
Mailleux SA
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/3604—Devices to connect tools to arms, booms or the like
    • E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
    • E02F3/3631—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat with a hook and a transversal locking element
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/3604—Devices to connect tools to arms, booms or the like
    • E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
    • E02F3/3663—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat hydraulically-operated

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic locking system able to lock a tool on the tool holder frame of a front loader, including lifting the stretcher is controlled by a hydraulic jack, called a lifting cylinder.
  • a hydraulic locking system for an excavator is disclosed in document US-A-5727342. Unlocking this shovel is only possible in a specific position and is exerted by a single acting cylinder.
  • the invention aims to solve these problems, for a front loader.
  • the system which is the subject of the present invention comprises at least minus a lock, another hydraulic cylinder - called lock - and a solenoid valve, these elements being able to be mounted on said charger, said lock being controlled by said locking cylinder, which is capable of being supplied with hydraulic fluid during use, via said solenoid valve, from the cylinder pressure chamber lifting, so that unlocking of the tool is only possible if the pressure hydraulic system in this pressure chamber exceeds a threshold value predetermined. It includes a pair of coaxial locks which are movable in translation, in opposite directions, and are secured respectively to the rod and to the cylinder of the actuator locking.
  • said solenoid valve is electrically controlled by means of a push button embedded in the wall of a control handle, this which makes it difficult to access.
  • the system includes a stretcher tilt sensor electrically connected to said solenoid valve so as to prohibit the control of the locking cylinder in the event of tilting excessive.
  • This arrangement eliminates the risk of the tool stalling when it found in high position.
  • an agricultural tractor equipped with the reference T has been designated a front loader C comprising, in the usual manner, an articulated stretcher B provided with its front end of a tool holder frame 2.
  • the loader has a pair of lifting cylinders 1 (only one of which is visible in the front view corresponding to the diagram), which make it possible to pivot the stretcher B around its axis of articulation X to cause lifting or lowering of the tool carried by the frame 2.
  • the tool is not shown in Figure 1. In the following figures, it is a bucket, designated O.
  • It also includes a VB tipping cylinder allowing the tool to pivot relative to the stretcher.
  • the lifting cylinder 1 is double-acting. It comprises a piston 10 secured to the frame of the loader, and a cylinder 11 secured to the stretcher B.
  • the tractor T is equipped with low and high pressure hydraulic sources, respectively BP (atmospheric pressure) and HP (pressure of the order of 15.10 7 to 2.10 7 Pa).
  • BP atmospheric pressure
  • HP pressure of the order of 15.10 7 to 2.10 7 Pa.
  • Line 8 corresponds to the supply of high pressure liquid, and line 9 when returning to the tank (low pressure line).
  • the conduits 8, 9 are connected, via a three-position control valve 5, on the one hand to the small chamber 101 (side of the piston rod 10) of the jack 1, on the other hand to its large chamber 100.
  • This will be conventionally designated in the following description and in the claims "pressure chamber”. It is, in fact, the bringing of the pressurized liquid into this chamber 100 which causes the extension of the jack and the lifting of the tool.
  • connections between the distributor 5 and the chambers 100 and 101 are referenced respectively 80-80 'and 90.
  • the tool holder frame 2 which is shown even from the side on the right of the figures, comprises in the upper part, two semi-cylindrical housings 21 in which can engage appropriate pins provided on the tool.
  • a pair of latches in the form of horizontal, coaxial rods 32, 33. They are carried by a jack hydraulic 3, arranged transversely, the cylinder of which is designated 31 and the piston 30.
  • One 32 of the locking rods is fixed in the extension of the piston rod 30, and the other 33 on the back of the cylinder 31.
  • a pair of coil springs 20 is constantly tensioning pushing the locks 32, 33 outwards, which corresponds to the extension of the cylinder 3, in a locked position. In this position, the free end portions locks engage in appropriate receiving openings provided on the tool.
  • high pressure liquid is brought into the small chamber 301 of the jack, while the large chamber is connected to the reservoir R (low pressure), which causes the jack to retract, and the retracting locks.
  • the value of the high pressure is sufficient to overcome the force of the springs 20.
  • the jack 3 is controlled by a control solenoid valve 6, with two positions.
  • the chamber 301 communicates with low pressure via conduits 81, 83. In the position shown in Figures 2 and 3, it communicates with the aforementioned line 80 '(connected to the chamber pressure cylinder 100).
  • the large chamber 300 of the jack 3 is permanently connected, by a conduit 82, to the reservoir. It is therefore always subjected to low pressure.
  • the solenoid valve 6 is controlled by an electric switch 700, itself actuated by a push button 70.
  • the push button 70 is embedded in the handle 7.
  • its support face of the finger is located at a level lower than the surface of the handle, which makes access difficult; the risk of it being pressed inadvertently is therefore practically zero.
  • To press it it is necessary, using your finger, to aim the opening in which it is embedded, which supposes a conscious and voluntary action on the part of the operator.
  • a tilt sensor 4 of the known type On the stretcher B is fixed a tilt sensor 4 of the known type. It is for example a mercury level switch, connected to the supply circuit of the solenoid valve 6. It is adjusted so that the circuit is closed when the height H 1 of the tool relative to the ground S is less than a determined height H 0 (situation illustrated in Figure 3), and open when this height H 2 is greater than H 0 ( Figure 4).
  • the value of the threshold height H 0 is preferably of the order of 1.50 m, less than the average height of a person.
  • the switch 700 is in the open state, which is its natural state.
  • the solenoid valve 6 is in the state of FIG. 1, so that the two chambers 300, 301 of the jack 3 are connected to the tank R and are at the bottom. pressure.
  • the tool O is kept locked on the frame 2 by means of the two locks 32, 33 which are subjected to the sole action of the springs 20.
  • the cylinder is therefore requested in extension, in the locking direction, this which eliminates the risk of accidental unlocking.
  • the pressure in the chamber 100 of the lifting cylinder 1 is therefore low.
  • the chamber 301 of the unlocking cylinder 3 is thus placed in communication, via conduits 81 and 80 ', with chamber 100. However, the latter being under low insufficient pressure to overcome the springs 20, the jack 3 remains in extension, and the unlocking cannot take place.
  • the tilt sensor 4 comes into action, keeping the supply circuit of the solenoid valve 6 open. It therefore remains in its natural state, in which the chamber 301 of the locking cylinder is subjected to low pressure. Unlocking is impossible. Thus, there is no risk of accident which could result from the presence of a person under the tool O at the time of its stall.

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Description

La présente invention concerne un système de verrouillage hydraulique apte à verrouiller un outil sur le cadre porte-outil d'un chargeur frontal, dont le levage du brancard est commandé par un vérin hydraulique, dit de levage.
A côté des systèmes de verrouillage mécaniques traditionnels de l'outil, il existe des systèmes utilisant un vérin hydraulique spécifique. Ils présentent l'avantage que le déverrouillage, en vue du changement d'outil, peut être réalisé facilement par l'opérateur affecté à la commande du chargeur. Ils posent cependant le risque de déverrouillages intempestifs et, corrélativement, de décrochages inopinés de l'outil, pouvant se produire par suite d'une fausse manoeuvre et/ou par des personnes non autorisées.
A cet égard, il arrive assez fréquemment que s'opère le déverrouillage alors que l'outil est au repos, posé au sol. Dans cette position l'outil n'est pas facilement visible de l'opérateur, qui se trouve dans la cabine du tracteur, et n'est pas forcément averti et conscient de la libération de l'outil. Les manoeuvres subséquentes peuvent alors causer des dégradations du porte-outil, voire de l'outil resté au sol et non visible.
Il peut également arriver que l'outil se décroche alors que le brancard est en position haute, ce qui pose un problème de sécurité pour les personnes susceptibles d'être présentes à proximité du chargeur.
Un système de verrouillage hydraulique pour une pelle excavatrice est divulgué dans le document US-A-5727342. Le déverrouillage de cette pelle n'est possible que dans une position spécifique et est exercé par un vérin à simple effet.
L'invention vise à résoudre ces problèmes, pour un chargeur frontal.
A cet effet, le système qui fait l'objet de la présente invention, comporte au moins un verrou, un autre vérin hydraulique - dit de verrouillage - et une électrovanne, ces éléments étant aptes à être montés sur ledit chargeur, ledit verrou étant commandé par ledit vérin de verrouillage, lequel est susceptible d'être alimenté en liquide hydraulique pendant l'utilisation, via ladite électrovanne, à partir de la chambre de pression du vérin de levage, de telle sorte que le déverrouillage de l'outil n'est possible que si la pression hydraulique régnant dans cette chambre de pression excède une valeur-seuil prédéterminée. Il comporte une paire de verrous coaxiaux qui sont mobiles en translation, en sens opposés, et sont solidaires respectivement de la tige et du cylindre du vérin de verrouillage.
Grâce à cet arrangement, lorsque l'outil est posé au sol et que - corrélativement - la chambre de pression du vérin de levage est soumise à une pression basse, inférieure à cette valeur seuil, le risque de décrochage de l'outil est éliminé.
Selon des modes de mise en oeuvre préférés de ce système :
  • il comporte un système élastique qui sollicite les verrous dans le sens du verrouillage, à l'encontre de la pression hydraulique du vérin de verrouillage ;
  • - le vérin est à double-effet et la pression différentielle dans ses deux chambres tend à le maintenir en extension, dans le sens du verrouillage.
    • De manière avantageuse, ladite électrovanne est commandée électriquement au moyen d'un bouton-poussoir encastré dans la paroi d'une poignée de commande, ce qui le rend difficile d'accès.
    Ainsi, le risque de commande involontaire du déverrouillage se trouve encore réduit.
    Enfin, selon une caractéristique additionnelle possible, le système comporte un capteur d'inclinaison du brancard connecté électriquement à ladite électrovanne de manière à interdire la commande du vérin de verrouillage en cas d'inclinaison excessive.
    Cette disposition élimine le risque d'un décrochage de l'outil lorsqu'il se trouve en position haute.
    D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront de la description et des dessins annexés, qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif de l'invention, un mode de réalisation préféré.
    Sur ces dessins :
    • la figure 1 est un schéma général représentatif de l'ensemble du système, appliqué à un chargeur monté sur un tracteur agricole, outil enlevé ;
    • les figures 2, 3 et 4 sont des schémas similaires à la figure 1, avec l'outil en place, qui montrent des positions différentes du brancard, respectivement en position basse (de repos) (figure 2), en position légèrement relevée (figure 3), et en position haute (figure 4).
    Sur les figures, on a désigné par la référence T un tracteur agricole équipé d'un chargeur frontal C comportant, de manière usuelle, un brancard articulé B pourvu à son extrémité avant d'un cadre porte-outil 2.
    Le chargeur comporte une paire de vérins de levage 1 (dont un seul est visible sur la vue de face correspondant au schéma), qui permettent de faire pivoter le brancard B autour de son axe d'articulation X pour provoquer le levage ou l'abaissement de l'outil porté par le cadre 2.
    L'outil n'est pas représenté sur la figure 1. Sur les figures suivantes, il s'agit d'un godet, désigné O.
    Il comporte également un vérin de bennage V B permettant de faire pivoter l'outil par rapport au brancard.
    Dans le mode de réalisation illustré, le vérin de levage 1 est à double effet. Il comprend un piston 10 solidaire du bâti du chargeur, et un cylindre 11 solidaire du brancard B.
    Sur les schémas, on a conventionnellement représenté les conduits de liquide hydraulique en traits continus forts, et les câbles électriques en traits continus fins.
    De manière usuelle, le tracteur T est équipé de sources hydrauliques de basse et de haute pression, respectivement B P (pression atmosphérique) et HP (pression de l'ordre de 15.107 à 2.107 Pa).
    Le conduit 8 correspond à l'amenée de liquide haute pression, et le conduit 9 au retour au réservoir (ligne basse pression). Les conduits 8, 9 sont connectés, via un distributeur de commande à trois positions 5, d'une part à la petite chambre 101 (côté de la tige du piston 10) du vérin 1, d'autre part à sa grande chambre 100. Celle-ci sera conventionnellement désignée dans la suite de la description et dans les revendications "chambre de pression". C'est, en effet, l'amenée du liquide sous pression dans cette chambre 100 qui provoque l'extension du vérin et le relevage de l'outil.
    Lorsque le liquide hydraulique est emprisonné dans cette chambre (distributeur fermé), à moins que l'outil ne repose au sol, le poids du brancard et de l'outil tend à les faire descendre, engendrant une pression élevée dans la chambre 100.
    Les connexions entre le distributeur 5 et les chambres 100 et 101 sont référencées respectivement 80-80' et 90.
    Dans l'état illustré du distributeur (position neutre) ces chambres sont isolées, le liquide ne pouvant s'en échapper, ni n'y pénétrer.
    Le cadre porte-outil 2, qui est représenté même de côté sur la droite des figures, comprend en partie haute, deux logements semi-cylindriques 21 dans lesquels peuvent s'engager des tourillons appropriés prévus sur l'outil.
    Son verrouillage est réalisé, de manière bien connue, par une paire de verrous en forme de tiges horizontales, coaxiales 32, 33. Elles sont portées par un vérin hydraulique 3, disposé transversalement, dont le cylindre est désigné 31 et le piston 30. L'une 32 des tiges de verrouillage est fixée dans le prolongement de la tige de piston 30, et l'autre 33 au dos du cylindre 31. Une paire de ressorts hélicoïdaux 20 tend constamment à repousser les verrous 32, 33 vers l'extérieur, ce qui correspond à l'extension du vérin 3, dans une position verrouillée. Dans cette position, les portions d'extrémité libres des verrous s'engagent dans des ouvertures réceptrices appropriées prévues sur l'outil. On a désigné par les références 300, 301, respectivement, la grande chambre et la petite chambre (côté tige de piston) du vérin 3.
    C'est la force des ressorts 20 qui détermine la valeur-seuil de pression autorisant le déverrouillage.
    Pour provoquer le déverrouillage de l'outil, on amène du liquide à haute pression dans la petite chambre 301 du vérin, tandis que la grande chambre est reliée au réservoir R (basse pression), ce qui provoque la rétraction du vérin, et l'escamotage des verrous. Bien entendu, la valeur de la haute pression est suffisante pour vaincre la force des ressorts 20.
    Le vérin 3 est piloté par une électrovanne de commande 6, à deux positions.
    Dans la position représentée sur les figures 1 et 4, la chambre 301 communique avec la basse pression via des conduits 81, 83. Dans la position représentée sur les figures 2 et 3, elle communique avec la ligne 80' précitée (connectée à la chambre de pression 100 du vérin de levage).
    La grande chambre 300 du vérin 3 est reliée en permanence, par un conduit 82, au réservoir. Elle est donc toujours soumise à basse pression.
    L'électrovanne 6 est pilotée par un interrupteur électrique 700, lui-même actionné par un bouton-poussoir 70.
    Le détail à grande échelle qui figure dans un cercle en haut à gauche de la figure 1 représente une partie de la poignée de commande 7 dont est pourvu le tracteur. A l'aide de cette poignée, qui comporte d'autres boutons-poussoir 71, 72, il est possible d'actionner les différents organes de manoeuvre de chargeur, et notamment ses vérins.
    Selon une caractéristique intéressante du mode de mise en oeuvre de l'invention ici illustré, le bouton-poussoir 70 est encastré dans la poignée 7. Ainsi, sa face d'appui du doigt se trouve située à un niveau plus bas que la surface de la poignée, ce qui rend son accès difficile ; le risque qu'il soit pressé par inadvertance est donc pratiquement nul. Pour le presser, il faut, à l'aide du doigt, bien viser l'ouverture dans laquelle il est encastré, ce qui suppose une action consciente et volontaire de la part de l'opérateur.
    Sur le brancard B est fixé un capteur d'inclinaison 4 du type connu. Il s'agit par exemple d'un interrupteur à niveau de mercure, connecté au circuit d'alimentation de l'électrovanne 6. Il est réglé de telle manière que le circuit soit fermé lorsque la hauteur H1 de l'outil par rapport au sol S est inférieure à une hauteur déterminées H0 (situation illustrée sur la figure 3), et ouvert lorsque cette hauteur H2 est supérieure à H0 (figure 4).
    La valeur de la hauteur seuil H0 est de préférence de l'ordre de 1,50 m, inférieure à la taille moyenne d'une personne.
    Le fonctionnement du système va maintenant être expliqué.
    En situation de travail, l'interrupteur 700 se trouve à l'état ouvert, ce qui est son état naturel.
    L'électrovanne 6 se trouve dans l'état de la figure 1, de sorte que les deux chambres 300, 301 du vérin 3 sont branchés au réservoir R et se trouvent à basse. pression. L'outil O est maintenu verrouillé sur le cadre 2 au moyen des deux verrous 32, 33 qui se trouvent soumis à la seule action des ressorts 20.
    Il convient de noter qu'en cas de surpression dans le réservoir, le vérin est soumis à une pression différentielle, correspondant à une force plus élevée dans la grande chambre 300 que dans la petite chambre 301 (en raison des sections différentes).
    Le vérin est donc sollicité en extension, dans le sens du verrouillage, ce qui supprime le risque de déverrouillage intempestif.
    Lorsque l'outil est posé au sol, situation illustrée sur la figure 2 (position de repos), c'est le sol S qui absorbe le poids de l'outil (et du brancard).
    La pression dans la chambre 100 du vérin de levage 1 est donc faible.
    Si l'opérateur veut déverrouiller, il presse sur le bouton 70 pour fermer l'interrupteur 700, de manière à commander le changement d'état de l'électrovanne 6.
    La chambre 301 du vérin de déverrouillage 3 est ainsi mise en communication, via les conduits 81 et 80', avec la chambre 100. Cependant, celle-ci étant sous faible pression, insuffisante pour vaincre les ressorts 20, le vérin 3 reste en extension, et le déverrouillage ne peut pas s'opérer.
    L'objectif rappelé dans le préambule de la présente description, à savoir rendre impossible son déverrouillage lorsque l'outil est posé au sol, est donc atteint.
    Si l'outil se trouve soulevé du sol, à une hauteur H1 inférieure à H0 - situation illustrée à la figure 3 -, il règne dans la chambre 100 une pression élevée, due au poids du brancard et de l'outil. Cette pression est alors suffisante pour provoquer le déverrouillage, les verrous s'escamotant vers l'intérieur par suite de la rétraction du vérin 3 (flèches f, figure 3).
    Le décrochage de l'outil ne pose pas de problème de sécurité, en raison de la faible hauteur H1.
    Si, en revanche, l'outil se trouve soulevé du sol à une hauteur H2 supérieure à H0 (figure 4), le capteur d'inclinaison 4 entre en action, maintenant ouvert le circuit d'alimentation de l'électrovanne 6. Celle-ci reste donc dans son état naturel, dans lequel la chambre 301 du vérin de verrouillage est soumise à basse pression. Le déverrouillage est impossible. Ainsi, il n'y a pas de risque d'accident pouvant résulter de la présence d'une personne sous l'outil O au moment de son décrochage.

    Claims (5)

    1. Système de verrouillage hydraulique apte à verrouiller un outil (O) sur le cadre porte-outil (2) d'un chargeur dont le levage du brancard (B) est commandé par un vérin hydraulique (1) - dit de levage - ledit système de verrouillage comportant au moins un verrou (32, 33), un autre vérin hydraulique (3) - dit de verrouillage - et une électrovanne (6), ces éléments étant aptes à être montés sur ledit chargeur, ledit verrou (32, 33) étant commandé par ledit vérin de verrouillage (3), lequel est susceptible d'être alimenté en liquide hydraulique pendant l'utilisation, via ladite électrovanne (6), à partir de la chambre de pression (100) du vérin de levage (1), de telle sorte que le déverrouillage de l'outil (O) n'est possible que si la pression hydraulique régnant dans cette chambre de pression (100) excède une valeur-seuil prédéterminée, caractérisé par le fait qu'il comporte une paire de verrous coaxiaux (32, 33) qui sont mobiles en translation, en sens opposés, et sont solidaires respectivement de la tige (30) et du cylindre (31) du vérin de verrouillage (3).
    2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un système élastique (20) qui sollicite les verrous (32, 33) dans le sens du verrouillage, à l'encontre de la pression hydraulique du vérin de verrouillage (3).
    3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit vérin de verrouillage, (3) est à double effet, et que la pression différentielle dans ses deux chambres (300, 301) tend à le maintenir en extension, dans le sens du verrouillage.
    4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite électrovanne (6) est commandée électriquement au moyen d'un bouton-poussoir (70) encastré dans la paroi d'une poignée de commande (7), ce qui le rend difficile d'accès.
    5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un capteur (4) d'inclinaison du brancard (B) connecté électriquement à ladite électrovanne (6) de manière à interdire la commande du vérin de verrouillage en cas d'inclinaison excessive.
    EP19990460015 1998-03-18 1999-03-03 Système de verrouillage hydraulique d'un outil de chargeur Expired - Lifetime EP0943738B1 (fr)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR9803563 1998-03-18
    FR9803563A FR2776316B1 (fr) 1998-03-18 1998-03-18 Systeme de verrouillage hydraulique d'un outil de chargeur

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0943738A1 EP0943738A1 (fr) 1999-09-22
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    ID=9524391

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    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP19990460015 Expired - Lifetime EP0943738B1 (fr) 1998-03-18 1999-03-03 Système de verrouillage hydraulique d'un outil de chargeur

    Country Status (3)

    Country Link
    EP (1) EP0943738B1 (fr)
    DE (1) DE69913590T2 (fr)
    FR (1) FR2776316B1 (fr)

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