FR2464868A1 - STEERING DISTRIBUTOR EQUIPPED WITH A TORSION BAR, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
DISTRIBUTEUR DE DIRECTION EQUIPE D'UNE BARRE DE TORSION. IL COMPORTE UNE BARRE DE TORSION SOLIDAIRE D'UN ARBRE MENANT GRACE A UNE LIAISON ARTICULEE, UN ALESAGE MENAGE DANS UN ARBRE DE TRANSMISSION SE PROLONGEANT AU MOINS JUSQU'A PROXIMITE DE L'EXTREMITE DE SORTIE DE CET ARBRE DE TRANSMISSION EN PRISE AVEC LE ROTOR D'UNE POMPE DOSEUSE MANUELLE. LES EXTREMITES FOURCHUES DE LA BARRE DE TORSION ENTOURENT DES TIGES D'ENTRAINEMENT QUI TRAVERSENT LES EXTREMITES D'ALESAGES COAXIAUX DE L'ARBRE MENANT ET DE L'ARBRE DE TRANSMISSION. APPLICATION AUX MECANISMES DE DIRECTION DE VEHICULES, NOTAMMENT A MOTEUR.STEERING DISTRIBUTOR EQUIPPED WITH A TORSION BAR. IT INCLUDES A TORSION BAR IN ONE SHAFT LEADING THANKS TO AN ARTICULATED CONNECTION, A BORE IN A DRIVE SHAFT EXTENDING AT LEAST CLOSE TO THE EXIT END OF THIS DRIVE SHAFT IN ENGAGED WITH THE ROTOR OF A MANUAL DOSING PUMP. THE FORKED ENDS OF THE TORSION BAR SURROUND DRIVE RODS THROUGH THE COAXIAL BORE ENDS OF THE DRIVE SHAFT AND THE DRIVE SHAFT. APPLICATION TO VEHICLE STEERING MECHANISMS, IN PARTICULAR MOTOR.
Description
La présente invention se rapporte à un distri-The present invention relates to a distribution
buteur de direction pour un mécanisme de commande hydrosta- scorer for a hydrostatic control mechanism
tique de véhicules à moteur comprenant une pompe doseuse manuelle, un distributeur de commande de cette dernière, équipé d'un tiroir de commande, et un arbre de transmission qui est assujetti en rotation et forme une articulation avec, d'une part, le rotor de ladite pompe doseuse manuelle, motor vehicle scale comprising a manual metering pump, a control valve therefor, equipped with a control spool, and a transmission shaft which is rotatably secured and forms a hinge with, on the one hand, the rotor of said manual metering pump,
d'autre part avec ledit tiroir de commande et l'une des ex- on the other hand with said control spool and one of the
trémités d'une barre élastique de torsion qui est logée tremities of an elastic torsion bar that is housed
dans des alésages parallèles aux axes de l'arbre de trans- in bores parallel to the axes of the transmission shaft
mission et d'un arbre d'entraînement, l'autre extrémité mission and drive shaft, the other end
de cette barre étant assujettie en rotation avec ledit ar- this bar being rotatably connected with the said
bre d'entraînement, la torsion de ladite barre déplaçant the twisting of said moving bar
le tiroir de commande dans son sens longitudinal par l'in- the control drawer in its longitudinal direction
termédiaire d'une came ou d'un moyen analogue. Un distribu- intermediate of a cam or similar means. A distribution
teur de ce type a été décrit dans le document publié en décembre 1975 par la société Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, Werk Schwâbisch GmUnd et intitulé "ZF-Ross-Servostat, such a machine has been described in the document published in December 1975 by Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, Werk Schwabisch GmUnd and entitled "ZF-Ross-Servostat,
hydrostatische Lenkung, Typenreihe 8450 bis 8455" (direc- hydrostatische Lenkung, Typenreihe 8450 bis 8455 "(direc-
tion hydrostatique ZF-Ross-Servostat"; série 8450 à 8455). Hydrostatic ZF-Ross-Servostat Series 8450 to 8455).
Des directions hydrostatiques de ce type peuvent être utilisées avec des véhicules relativement lents, et Hydrostatic directions of this type can be used with relatively slow vehicles, and
elles sont avantageuses lorsque la réalisation d'une liai- they are advantageous when the realization of a relationship
son mécanique entre le mécanisme de direction et les roues braquées soulève des difficultés, par exemple dans le cas its mechanics between the steering mechanism and the steered wheels raises difficulties, for example in the case
de machines automotrices pour des travaux, pour la cons- of self-propelled machines for work, for the construction
truction et le génie civil, de chariots élévateurs,de tracteurs et de moissonneuses-batteuses. De telles directions hydrostatiques peuvent être également utilisées pour le truction and civil engineering, forklifts, tractors and combine harvesters. Such hydrostatic directions can also be used for the
pilotage de navires.pilotage of ships.
Le mode de fonctionnement d'un distributeur de direction de ce type est décrit dans le document mentionné ci-dessus. La pompe fonctionne en service normal comme une pompe doseuse de liquide sous pression refoulé par une pompe à haute pression, mais en cas de défaillance de la pompe The mode of operation of a steering distributor of this type is described in the document mentioned above. The pump operates in normal operation as a metering pump of liquid under pressure discharged by a high-pressure pump, but in case of failure of the pump
à haute pression, elle joue le rôle de pompe manuelle. at high pressure, it acts as a hand pump.
C'est pourquoi on la désigne comme une "pompe doseuse manuelle". Pour obtenir une direction facilement maniable, This is why it is referred to as a "manual metering pump". To get a direction easily manageable,
il est nécessaire que le tiroir de commande puisse se dépla- it is necessary that the control drawer can move
cer dans le boîtier de direction avec le moins de frottement possible. A cet effet, il convient d'éviter les forces ou poussées radiales qui pressent ce tiroir contre le boîtier in the steering box with as little friction as possible. For this purpose, radial forces or thrusts that press this drawer against the housing should be avoided
de direction. En effet, lorsque des poussées radiales s'exer- of management. Indeed, when radial thrusts exert
cent, la faible distance séparant le tiroir du boîtier di- cent, the short distance between the drawer and the housing
minue. Il est donc à craindre que, par suite des diffé- Minue. It is therefore to be feared that, as a result of
rences entre les pressions régnant dans les divers conduits de commande, le tiroir soit de plus en plus pressé contre le boîtier. Lorsque le liquide de travail est refoulé, Between the pressures prevailing in the various control ducts, the drawer is more and more pressed against the casing. When the working liquid is repressed,
ce tiroir peut entrer directement en contact avec le boî- this drawer can come into direct contact with the box
tier, ce qui entraîne une forte friction. Lorsque le tiroir de commande doit être amené au-delà de sa position de repos par actionnement du volant de direction, il se produit un blocage indésirable de ce volant, ce qui signifie que, pour passer d'un frottement dur à un frottement doux, il faut appliquer une force d'abord relativement élevée et qui peut diminuer ensuite subitement; par suite, la direction manque de souplesse et le conducteur "sent" mal tier, resulting in high friction. When the control spool must be brought beyond its rest position by actuation of the steering wheel, there is an undesirable blocking of the steering wheel, which means that to go from a hard friction to a soft friction, it is necessary to apply a force, at first relatively high, which may then suddenly diminish; as a result, the steering lacks flexibility and the driver "feels" badly
la route.the road.
Dans le distributeur de direction connu, des poussées radiales indésirables sont exercées sur le tiroir In the known directional distributor, unwanted radial thrusts are exerted on the spool
de commande pour deux raisons.order for two reasons.
L'une des extrémités de la barre de torsion, conformée en tige cylindrique, est engagée dans l'extrémité d'un alésage cylindrique de l'arbre menant, c'est-à-dire One of the ends of the torsion bar, shaped as a cylindrical rod, is engaged in the end of a cylindrical bore of the driving shaft, that is to say
de l'arbre de direction, o elle est fixée par goujons. from the steering shaft, where it is fixed by studs.
Par suite d'un usinage imprécis, du jeu nécessaire et de l'opération de goujonnage, l'axe de la-barre de torsion est habituellement décalé d'un angle réduit par rapport à As a result of imprecise machining, the necessary clearance and the doweling operation, the axis of the torsion bar is usually shifted by a smaller angle than
l'axe de l'arbre menant. Lors du montage, la barre de tor- the axis of the driving shaft. During assembly, the bar of
sion est cintrée dans la position qu'elle doit occuper. Elle sion is bent in the position it must occupy. She
exerce alors une poussée radiale sur le tiroir de commande. then exerts a radial thrust on the control spool.
En effet, dans le distributeur de direction connu, son au- Indeed, in the known directional distributor, its
tre extrémité est reliée à l'extrémité de l'arbre de trans- end is connected to the end of the trans-
mission orientée vers l'arbre menant et elle agit par con- mission directed towards the driving shaft and it acts by
sécuent sur ledit arbre de transmission à l'endroit même secue on said transmission shaft at the same place
o il est en prise par sa denture avec le tiroir de commande. o it is engaged by its teeth with the control spool.
Indépendamment de cela, d'autres poussées ra- Regardless of this, other breakthroughs
diales s'exercent sur le tiroir de commande, qui sont dues au fait que l'axe de l'arbre menant est constamment décalé d'un angle considérable par rapport à l'axe de l'arbre de These are caused by the fact that the axis of the drive shaft is constantly shifted at a considerable angle to the axis of the drive shaft.
transmission, car l'extrémité de l'arbre de transmission si- transmission because the end of the transmission shaft
tuée côté sortie doit en effet tourner excentriquement avec killed on the exit side must indeed turn eccentrically with
le rotor de la pompe doseuse manuelle. Par suite, les vec- the rotor of the manual dosing pump. As a result, the
teurs de couples de l'arbre menant et de l'arbre de trans- couples of the drive shaft and the drive shaft
mission délimitent ensemble un angle, ce qui implique la présence d'un couple de soutien, comme cela sera décrit ci-après en regard de la figure 5. Ce couple de soutien a pour effet de faire pivoter le tiroir de commande autour together define an angle, which implies the presence of a support torque, as will be described below with reference to Figure 5. This support torque has the effect of rotating the control spool around
d'un axe orienté transversalement par rapport à son axe lon- axis oriented transversely to its long axis.
gitudinal, donc de presser dans des sens radialement opposés gitudinal, therefore to press in radially opposite directions
ses extrémités contre l'alésage du boîtier de direction. its ends against the bore of the steering box.
L'invention a donc pour objet un distributeur The subject of the invention is therefore a distributor
de direction dans lequel, en position de repos, aucune pous- direction in which, in the rest position, no
sée radiale n'est exercée par ce tiroir de commande sur le boîtier de direction, ces poussées étant tout au plus faibles et transitoires, c'està-dire quasi-négligeables, radial direction is exerted by the control spool on the steering box, these thrusts being at most weak and transient, that is to say almost negligible,
lorsque des couples d'entrée sont exercés. Selon les carac- when entry couples are exercised. According to the
téristiques essentielles de l'invention, la barre de tor- essential characteristics of the invention, the bar of
sion est également solidaire de l'arbre menant grâce à une sion is also attached to the driving shaft thanks to a
liaison articulée et l'alésage ménagé dans l'arbre de trans- articulated connection and the bore formed in the transmission shaft.
mission se prolonge au moins jusqu'à proximité de l'extré- mission extends at least until close to the
mité de sortie dudit arbre de transmission. output of said transmission shaft.
Etant donné que la barre de torsion est égale- Since the torsion bar is also
ment reliée par une liaison articulée à l'arbre menant, connected by an articulated connection to the driving shaft,
elle agit comme une barre biarticulée qui ne peut pas trans- it acts as a bi-articulated bar that can not trans-
mettre de poussées radiales.put radial thrusts.
Comme cette barre peut pénétrer le plus loin possible dans un alésage de l'arbre de transmission et n'est articulée avec ce dernier qu'à cet endroit, le couple de soutien mentionné ci-dessus s'exerce en un point o il est As this bar can penetrate as far as possible in a bore of the drive shaft and is articulated with it only at this point, the support torque mentioned above is exerted at a point where it is
absorbé en très grande partie par le rotor de la pompe do- absorbed in large part by the rotor of the pump do-
seuse manuelle et de façon qui n'est plus que négligeable par le tiroir de commande. Dans ces conditions, l'effet de only manual and so that is more than negligible by the control spool. In these circumstances, the effect of
ce couple de soutien est rendu pratiquement inoffensif. this support couple is rendered virtually harmless.
De ce fait, pratiquement plus aucune poussée ra- As a result, virtually no further
diale n'est exercée du tiroir au boîtier et le blocage du volant évoqué ci-avant disparaît. Selon une variante de l'invention, l'alésage diale is exerted from the drawer to the housing and the steering wheel lock mentioned above disappears. According to a variant of the invention, the bore
s'étend jusqu'à l'extrémité de sortie de l'arbre de trans- extends to the output end of the transmission shaft.
mission en prise avec le rotor de la pompe doseuse manuelle et l'extrémité de sortie de la barre de torsion n'est reliée par une liaison articulée à l'arbre de transmission qu'à l'intérieur de cette extrémité de sortie. Dans ce cas, le couple de réaction ne se manifeste que dans le rotor, o il n'a pas d'effet négatif, et le tiroir de commande est entièrement soulagé du couple de réaction et des poussées a mission engaged with the rotor of the manual metering pump and the output end of the torsion bar is connected by an articulated connection to the transmission shaft only within this output end. In this case, the reaction torque is only manifested in the rotor, where it has no negative effect, and the control spool is fully relieved of the reaction torque and thrusts.
radiales qu'il entraîne.radial which it entails.
Dans une autre variante, les extrémités opposées des alésages de l'arbre menant et de l'arbre de transmission sont traversées par des tiges d'entraînement respectives, la barre de torsion présentant des extrémités fourchues In another variant, the opposite ends of the bores of the driving shaft and the transmission shaft are traversed by respective drive rods, the torsion bar having forked ends.
qui entourent lesdites tiges. Le montage est ainsi facilité. which surround said rods. The assembly is thus facilitated.
Les tiges d'entraînement peuvent être incorporées dans l'arbre menant et dans l'arbre de transmission, après quoi il ne reste plus qu'à emboîter les extrémités fourchues de The drive rods can be incorporated in the drive shaft and in the drive shaft, after which it remains only to nest the forked ends of
la barre de torsion.the torsion bar.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting example and in which: FIG. 1 is a longitudinal section of a
première forme de réalisation d'un distributeur de direc- first embodiment of a director distributor
tion selon l'invention;according to the invention;
la figure 2 est une coupe suivant la ligne 11- Figure 2 is a section along line 11-
II de la figure 1;II of Figure 1;
la figuré 3 est une coupe suivant la ligne 1II- Figure 3 is a section along line 1II-
III de la figure 1;III of Figure 1;
la figure 4 est une vue par-dessus, dans la di- FIG. 4 is a view from above, in the di-
rection de la flèche IV de la figure 1, d'une partie du tiroir de commande; et la figure 5 est une représentation vectorielle rection of the arrow IV of Figure 1, a portion of the control spool; and Figure 5 is a vector representation
permettant de mieux comprendre le couple de réaction sus-mention- to better understand the above-mentioned reaction torque
né s'exerçant lors de l'actionnement du mécanisme de direction. when exercising the steering mechanism.
Sur la figure 1, les références 1 et 2 désignent respectivement l'ensemble d'un distributeur de direction et l'ensemble d'une pompe doseuse manuelle, cette dernière In FIG. 1, the references 1 and 2 denote respectively the set of a direction distributor and the assembly of a manual metering pump, the latter
étant assujettie au distributeur par des vis. Ce distribu- being secured to the dispenser by screws. This distribution
teur comporte de manière connue un tiroir de commande 4, in the known manner comprises a control spool 4,
à l'intérieur 6 duquel sont logée un prolongement 8 de l'ar- inside which is housed an extension 8 of the
bre de direction 10 et l'arbre de transmission 12. Ce der- direction 10 and the transmission shaft 12. This
nier assure une liaison assujettissant en rotation le deny provides a link which rotates the
tiroir de commande à un rotor 14 de la pompe doseuse manuel- rotor control spool 14 of the manual dosing pump
le 2, et permet à ce rotor de tourner excentriquement. 2, and allows this rotor to rotate eccentrically.
Comme le montrent les figures 2 et 3, le tiroir 4 présente une denture interne 16 dans laquelle engrène une denture externe 18 de l'arbre de transmission 12 qui assujettit ce dernier en rotation. En revanche, le prolongement 8 de l'arbre de direction 10 engrène par des bossages 20 dans de larges évidements 19 de la denture interne 16, ce qui permet une rotation limitée de ce prolongement par rapport As shown in Figures 2 and 3, the spool 4 has an internal toothing 16 in which meshes an external toothing 18 of the transmission shaft 12 which secures the latter in rotation. On the other hand, the extension 8 of the steering shaft 10 meshes with bosses 20 in wide recesses 19 of the internal toothing 16, which allows limited rotation of this extension relative to
au tiroir de commande.to the control drawer.
Comme on le voit sur la figure 4, ce tiroir 4 est équipé d'une fenêtre oblique 22 Qui joue un râle de fente de guidage ou de came et dans laquelle est engagée sans As can be seen in FIG. 4, this drawer 4 is equipped with an oblique window 22 Which plays a groove of guide slot or cam and in which is engaged without
jeu une tige d'entraînement 24 solidaire du prolongement 8. play a drive rod 24 secured to the extension 8.
Ce prolongement 8 est muni d'un alésage coaxial 26 et l'arbre de transmission 12 est doté d'un alésage coaxial 28. Aux extrémités des alésages des arbres 12 et , sont assujetties des tiges (ou doigts) d'entraînement 30 ou 32. Une barre de torsion 34 présente des extrémités This extension 8 is provided with a coaxial bore 26 and the transmission shaft 12 is provided with a coaxial bore 28. At the ends of the bores of the shafts 12 and are secured by driving rods (or fingers) 30 or 32 A torsion bar 34 has ends
fourchues 36 et 38 qui entourent sans jeu lesdites tiges 30 ou 32. fork 36 and 38 which surround without play said rods 30 or 32.
Lorsque l'arbre de direction 10 est mis en rota- When the steering shaft 10 is rotated
tion au-delà de sa position centrale, à l'encontre de la résistance des roues braquées qui est répercutée sur le rotor 14, la barre 34 est cintrée et le tiroir 4 est déplacé par l'intermédiaire de la tige d'entraînement 24 et de la fenêtre oblique 22.Les bossages 20 du prolongement 8 constituent avec la denture interne 16 du tiroir, des butées extrêmes destinées à éviter l'endommagement de la barre de torsion. En revanche, le tiroir est assujetti en rotation avec le rotor 14 par l'intermédiaire de sa beyond its central position, against the resistance of the steered wheels which is reflected on the rotor 14, the bar 34 is bent and the spool 4 is moved through the drive rod 24 and of the oblique window 22. The bosses 20 of the extension 8 constitute with the internal toothing 16 of the drawer, extreme stops to prevent damage to the torsion bar. On the other hand, the spool is secured in rotation with the rotor 14 via its
denture 16 en prise avec celle 18 de l'arbre de transmission. gear 16 engaged with that 18 of the transmission shaft.
La liaison articulée aux deux extrémités de la barre de torsion 34 permet d'éviter que cette barre ne soit cintrée lors du montage et n'exerce des forces radiales The articulated connection at both ends of the torsion bar 34 prevents the bar being bent during assembly and exerts radial forces
sur le tiroir de commande.on the control drawer.
Lors d'un mouvement de braquage à l'encontre d'un couple de résistance exercé par le rotor 14 de la pompe doseuse manuelle, un couple d'entrée est transmis à l'arbre de direction 10, tandis que l'effet du couple de sortie sur l'arbre de transmission 12 coïncide avec l'axe de ce dernier. La figure 5 est une représentation vectorielle des couples de rotation, dans laquelle les couples d'entrée During a steering movement against a resistance torque exerted by the rotor 14 of the manual metering pump, an input torque is transmitted to the steering shaft 10, while the effect of the torque output on the transmission shaft 12 coincides with the axis of the latter. FIG. 5 is a vector representation of the rotational torques, in which the input torques
et de sortie sont séparés d'un angle exagéré. and output are separated from an exaggerated angle.
La référence a désigne le couple d'entrée, b le couple de sortie qui lui est opposé. On obtient ce dernier en additionnant le vecteur d'un couple de réaction c, orienté dans la même direction et ayant la même grandeur que le couple d'entrée, et le vecteur d'un couple de soutien d perpendiculaire audit couple c et au couple d'entrée a. Ce couple de soutien a pour effet de faire pivoter autour du vecteur d la partie sur laquelle s'exerce directement le couple d'entrée. Si, comme c'est le cas dans les directions hydrostatiques de l'art antérieur, l'arbre de direction 10 est relié par la barre de torsion à l'extrémité de l'arbre de transmission 12 qui lui est opposée (voir la partie The reference a designates the input torque, b the output torque opposite it. This is obtained by adding the vector of a reaction torque c, oriented in the same direction and having the same magnitude as the input torque, and the vector of a support torque d perpendicular to said torque c and the torque entrance a. This support torque has the effect of rotating around the vector of the part on which the input torque is directly exerted. If, as is the case in the hydrostatic directions of the prior art, the steering shaft 10 is connected by the torsion bar to the end of the transmission shaft 12 which is opposite to it (see the part
droite de la figure 1), le couple de soutien agit directe- right of Figure 1), the support couple acts directly
ment et avec une intensité presque totale sur le tiroir 4; and with almost total intensity on the drawer 4;
par l'intermédiaire de cette extrémité de l'arbre de trans- through this end of the tree of trans-
mission. Par conséquent, une poussée radiale intense s'exerce à cet endroit sur ledit tiroir, transversalement au plan mission. Therefore, an intense radial thrust is exerted here on said drawer, transversely to the plane
de la figure.of the figure.
Dans une disposition sensiblement plus avanta- In a substantially more
geuse selon l'invention, la barre de torsion 34 n'est pas en prise avec l'extrémité droite de l'arbre 12, comme sur la figure 1, mais presque avec l'extrémité gauche de cet arbre. Le couple de soutien d qui s'exerce sur cet arbre de transmission a tendance à le faire pivoter autour d'un axe situé dans le plan de la figure. Ce couple de soutien s'exerce transversalement par rapport au plan de la figure, accompagné de poussées radiales, d'une part sur le rotor 14, d'autre part sur le tiroir de commande 4. Par suite de la localisation de ce couple de soutien à proximité de l'extrémité gauche de l'arbre de transmission, la poussée radiale qui s'exerce sur le tiroir atteint seulement, d'après le principe du levier, environ un cinquième de celle qui est exercée sur le rotor. Or, la poussée radiale qui s'exerce According to the invention, the torsion bar 34 is not engaged with the right end of the shaft 12, as in FIG. 1, but almost with the left end of this shaft. The support torque d which is exerted on this transmission shaft tends to rotate it about an axis located in the plane of the figure. This support torque is exerted transversely to the plane of the figure, accompanied by radial thrusts, on the one hand on the rotor 14, on the other hand on the control spool 4. As a result of the location of this pair of support near the left end of the drive shaft, the radial thrust exerted on the drawer reaches only, according to the principle of the lever, about a fifth of that which is exerted on the rotor. However, the radial thrust exerted
sur ce rotor n'a pas d'effet négatif. on this rotor has no negative effect.
Selon un perfectionnement de la disposition, According to a refinement of the layout,
l'alésage coaxial 28 se prolonge jusqu'à l'extrémité gau- the coaxial bore 28 extends to the left end.
che de l'arbre de transmission en prise avec le rotor 14. of the transmission shaft engaged with the rotor 14.
De ce fait, la poussée radiale que l'arbre de transmission As a result, the radial thrust that the drive shaft
exerce encore sur le tiroir de commande est -quasi-négligeable. still exerts on the control drawer is almost negligible.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au distributeur décrit et représenté, It goes without saying that many modifications can be made to the distributor described and represented,
sans sortir du cadre de l'invention. without departing from the scope of the invention.
Claims (3)
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FR7922927A FR2464868A1 (en) | 1979-09-05 | 1979-09-13 | STEERING DISTRIBUTOR EQUIPPED WITH A TORSION BAR, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLES |
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1979
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- 1979-09-13 FR FR7922927A patent/FR2464868A1/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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