FR2686432A1 - Wire-guidance device for automotive steering-wheeled vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE FILOGUIDAGE D'ENGINS
AUTOMOTEURS A VOLANT
La présente invention a trait à un dispositif de filoguidage d'engins ou véhicules automoteurs possédant un volant de direction et, plus précisément, à un dispositif de filoguidage susceptible d'être adapté à tout engin du type à volant en sorte de permettre à cet engin d'être, soit utilisé en conduite humaine à la manière habituelle, soit en pilotage automatique par filoguidage en substituant à la commande manuelle du volant une commande mécanique automatique.DEVICE FOR FILOGUIDING MACHINERY
STEERING WHEEL AUTOMOTORS
The present invention relates to a device for guiding vehicles or self-propelled vehicles having a steering wheel and, more specifically, to a device for guiding devices which can be adapted to any device of the steering wheel type so as to allow this device to be either used in human driving in the usual way, or in automatic piloting by wire guidance by replacing the manual control of the steering wheel with an automatic mechanical control.
Le but de l'invention est de proposer un système simple, amovible, susceptible de s'installer facilement et rapidement sur tout engin à volant avec un minimum d'adaptation de ce dernier et de s'enlever tout aussi facilement. The object of the invention is to provide a simple, removable system capable of being easily and quickly installed on any flying machine with a minimum of adaptation of the latter and of being removed just as easily.
Le dispositif de l'invention applique le principe connu du filoguidage selon lequel un fil électrique, posé sur le sol ou enterré, créé , lorsqu'il est parcouru par un courant électrique, un champ magnétique dont 1 l'intensité varie proportionnellement à la distance par rapport au fil. The device of the invention applies the known principle of wire guidance according to which an electric wire, placed on the ground or buried, creates, when traversed by an electric current, a magnetic field whose 1 the intensity varies in proportion to the distance relative to the wire.
A l'aide d'un capteur, constitué de deux bobines magnétiques croisées à 900, le champ magnétique est transformé en signal électrique et traité. Ce capteur, installé sur l'engin à guider, alimente un dispositif d'asservissement en direction de l'engin, permettant de corriger l'écart de positionnement de l'engin par rapport au fil de guidage. Using a sensor, consisting of two magnetic coils crossed at 900, the magnetic field is transformed into an electrical signal and processed. This sensor, installed on the device to be guided, feeds a servo device in the direction of the device, making it possible to correct the positioning deviation of the device relative to the guide wire.
L'invention vise à proposer un mode d'asservissement de direction particulier consistant à agir directement sur le volant de l'engin pour corriger sa trajectoire et suivre ainsi le fil de guidage. The invention aims to propose a particular steering control mode consisting in acting directly on the steering wheel of the machine to correct its trajectory and thus follow the guide wire.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de filoguidage d'engins automoteurs à volant, comprenant, d'une part, un fil de guidage posé sur le sol ou enterré suivant une boucle de configuration quelconque et parcouru par un courant électrique approprié et, d'autre part, un dispositif d'asservissement de la direction de l'engin, installé sur ce dernier et comprenant un capteur monté de façon à capter le champ magnétique du fil de guidage, un boîtier de traitement des signaux engendrés par ledit capteur, une source d'énergie électrique constituée par une source indépendante ou par la batterie de l'engin et un moyen propre à agir sur le train de direction de l'engin en vue de corriger sa trajectoire, caractérisé en ce que ledit moyen propre à agir sur ledit train directeur est constitué d'un dispositif facilement amovible comprenant un ensemble moto-réducteur, des moyens solidaires dudit ensemble permettant la solidarisation et la désolidarisation de l'arbre de sortie du moto-réducteur vis-àvis du volant de l'engin et des moyens propres à immobiliser ledit ensemble moto-réducteur par rapport au bâti ou autre point d'appui fixe de l'engin, ledit dispositif étant relié audit boîtier de traitement des signaux du capteur et à ladite source d'énergie. To this end, the subject of the invention is a wire-guiding device for self-propelled machines with a steering wheel, comprising, on the one hand, a guide wire placed on the ground or buried according to any configuration loop and traversed by an electric current suitable and, on the other hand, a device for controlling the direction of the machine, installed on the latter and comprising a sensor mounted so as to pick up the magnetic field of the guide wire, a box for processing the signals generated by said sensor, a source of electrical energy constituted by an independent source or by the battery of the machine and a means suitable for acting on the steering gear of the machine in order to correct its trajectory, characterized in that said means suitable for acting on said steering gear consists of an easily removable device comprising a geared motor assembly, means integral with said assembly allowing the attachment and disengagement of the shaft e output of the gear motor vis-à-vis the steering wheel of the vehicle and means suitable for immobilizing said motor reduction unit relative to the frame or other fixed point of support of the vehicle, said device being connected to said housing processing of signals from the sensor and to said energy source.
Un tel système permet un guidage automatique de l'engin par une action correctrice de trajectoire exercée directement sur le volant par l'ensemble moto-réducteur en fonction des signaux délivrés par le capteur et convenablement traités, l'entraînement en rotation du volant par l'arbre de sortie du moto-réducteur étant rendu possible, via lesdits moyens d'accouplement au volant, grâce au blocage en contre-rotation de l'ensemble moto-réducteur qui est immobilisé par rapport au bâti ou à une partie fixe quelconque de l'engin. Such a system allows automatic guiding of the machine by a trajectory corrective action exerted directly on the steering wheel by the geared motor unit as a function of the signals delivered by the sensor and suitably processed, the driving in rotation of the steering wheel by the 'output shaft of the gear motor being made possible, via said coupling means to the steering wheel, thanks to the counter-rotation blocking of the gear motor assembly which is immobilized relative to the frame or to any fixed part of the 'contraption.
Cet engin peut ainsi se déplacer le long de la boucle du fil de guidage, automatiquement, à une vitesse constante préfixée et accomplir un ou plusieurs tours complets de ladite boucle. This device can thus move along the loop of the guide wire, automatically, at a constant speed fixed and complete one or more complete turns of said loop.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard du dessin annexé sur lequel
- Figure l est une vue en élévation latérale d'un mini
tracteur équipé d'un dispositif selon l'invention, et
- Figure 2 est une coupe axiale schématique des moyens
d'entraînement en rotation du volant de l'engin de la
figure 1.Other characteristics and advantages will emerge from the description which follows of an embodiment of a device according to the invention, description given by way of example only and with reference to the appended drawing in which
- Figure l is a side elevational view of a mini
tractor equipped with a device according to the invention, and
- Figure 2 is a schematic axial section of the means
in rotation of the steering wheel of the vehicle of the
figure 1.
Sur la figure l, on a représenté schématiquement en élévation latérale un mini-tracteur 1 à usage agricole et horticole, comprenant un bâti 2 monté sur deux roues arrière 3 motrices et deux roues avant 4 directrices commandées par un volant 5, l'engin étant mû par un moteur diesel ou à essence et pourvu d'une batterie électrique 6. In Figure l, there is shown schematically in side elevation a mini-tractor 1 for agricultural and horticultural use, comprising a frame 2 mounted on two rear wheels 3 driving and two front 4 steering wheels controlled by a steering wheel 5, the machine being powered by a diesel or petrol engine and fitted with an electric battery 6.
En utilisation habituelle de l'engin 1, par exemple pour tondre une pelouse ou arroser une surface, l'engin est muni de l'équipement nécessaire (non représenté) et est piloté par une personne assise sur le siège 7, avec ses pieds reposant sur des repose-pieds 8 disposés latéralement au bâti 2, et manoeuvrant le volant 5. In normal use of machine 1, for example to mow a lawn or water a surface, the machine is provided with the necessary equipment (not shown) and is piloted by a person sitting on seat 7, with his feet resting on footrests 8 arranged laterally to the frame 2, and maneuvering the steering wheel 5.
L'invention vise à substituer à une telle commande manuelle de la direction de l'engin l une commande automatique, sans intervention humaine de la rotation du volant 5, dans le cadre d'un filoguidage automatique dont le principe est bien connu. The invention aims to replace such a manual control of the direction of the machine with an automatic control, without human intervention of the rotation of the steering wheel 5, in the context of an automatic wire guidance, the principle of which is well known.
Conformément à l'invention, il est prévu un ensemble motoréducteur 9 muni de moyens, symbolisés en 10 sur la figure l, de solidarisation-désolidarisation vis-à-vis du volant 5, et de moyens, symbolisés en 11, d'immobilisation temporaire de l'ensemble 9 par rapport au bâti 2 ou autre point fixe de l'engin 1, pour permettre l'entraînement en rotation, dans un sens ou dans l'autre, du volant 5 par l'arbre de sortie du moto-réducteur 9. According to the invention, there is provided a geared motor assembly 9 provided with means, symbolized at 10 in FIG. 1, for securing-detaching vis-à-vis the steering wheel 5, and means, symbolized at 11, for temporary immobilization of the assembly 9 relative to the frame 2 or other fixed point of the machine 1, to allow the rotational drive, in one direction or the other, of the flywheel 5 by the output shaft of the gear motor 9.
L'ensemble 9 comporte un moteur électrique relié par une liaison électrique 12 à un boîtier 13, fixé de manière facilement amovible sur le capot ou une autre partie appropriée de l'engin, regroupant les circuits électroniques de traitement des signaux délivrés par un capteur 14 chargé de détecter les variations du champ électromagnétique créé par un fil électrique 15, posé au sol ou enterré, disposé en boucle fermée et connecté à un générateur approprié (non représenté). The assembly 9 comprises an electric motor connected by an electrical link 12 to a box 13, fixed in an easily removable manner on the hood or another suitable part of the machine, grouping together the electronic circuits for processing the signals delivered by a sensor 14 responsible for detecting variations in the electromagnetic field created by an electric wire 15, placed on the ground or buried, arranged in a closed loop and connected to a suitable generator (not shown).
Le capteur 14 est constitué, à la manière connue, de deux bobines croisées à 900 chargées de détecter, au cours du déplacement de l'engin 1 le long du fil 15, tout déport latéral du capteur 14 par rapport au fil 15 supérieur à un seuil prédéterminé et consécutif à un écart de l'engin par rapport au fil 15. Ce déport est traduit par un signal électrique envoyé au boîtier 13 pour y être traité électroniquement en vue d'engendrer un signal approprié de commande de rectification de la trajectoire de l'engin. The sensor 14 consists, in the known manner, of two coils crossed at 900 responsible for detecting, during the movement of the machine 1 along the wire 15, any lateral offset of the sensor 14 relative to the wire 15 greater than one predetermined threshold and consecutive to a deviation of the machine relative to the wire 15. This offset is translated by an electrical signal sent to the housing 13 to be processed therein electronically in order to generate an appropriate signal for controlling the rectification of the trajectory of the craft.
Un tel principe, ainsi que les modalités de réalisation du capteur 14, du fil 15 et de son générateur, et la nature des traitement des signaux du capteur 14 en vue d'engendrer des signaux de commande de rectification de trajectoire appropriés sont bien connus, ne constituent pas l'objet de l'invention et n'ont pas besoin d'être décrits plus en détail. Such a principle, as well as the methods of producing the sensor 14, the wire 15 and its generator, and the nature of the processing of the signals from the sensor 14 in order to generate appropriate trajectory rectification control signals are well known, do not constitute the subject of the invention and need not be described in more detail.
Le boîtier 13 est relié à une source d'énergie électrique qui est soit une source incorporée au boîtier amovible 13, soit, de préférence, la batterie électrique 6 de l'engin 1, comme illustré par la figure 1. The box 13 is connected to a source of electrical energy which is either a source incorporated in the removable box 13, or, preferably, the electric battery 6 of the machine 1, as illustrated by FIG. 1.
Dans le mode de réalisation représenté et selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur 14 est fixé à l'extrémité d'une potence 16 disposée à l'avant et sur l'un des côtés de l'engin et solidaire en rotation du pivot (symbolisé en 17) porte-fusée de l'une des roues avant directrices 4. In the embodiment shown and according to another characteristic of the invention, the sensor 14 is fixed to the end of a bracket 16 disposed at the front and on one of the sides of the machine and secured in rotation of the pivot (symbolized in 17) stub axle of one of the front steering wheels 4.
Le capteur 14 se trouve ainsi à quelques dizaines de centimètres au-dessus du sol, en avant de l'engin et sur le flanc droit selon la figure 1 et va pivoter autour de l'axe du pivot 17 en même temps que la roue 4. The sensor 14 is thus a few tens of centimeters above the ground, in front of the machine and on the right flank according to FIG. 1 and will pivot around the axis of the pivot 17 at the same time as the wheel 4 .
La figure 2 illustre un mode de réalisation des moyens d'accrochage de l'ensemble moto-réducteur 9 au volant 5. En 18 est représenté un moteur électrique approprié, par exemple, un moteur fonctionnant en mode pas-à-pas se prêtant bien à une indexation précise de l'amplitude de rotation, dans un sens ou dans l'autre, en fonction de signaux de commande électriques. FIG. 2 illustrates an embodiment of the means for attaching the geared motor assembly 9 to the steering wheel 5. In 18 is shown an appropriate electric motor, for example, a motor operating in step-by-step mode which lends itself well to a precise indexing of the amplitude of rotation, in one direction or the other, according to electrical control signals.
Le moteur 18 entraîne, via un réducteur 19, un arbre de sortie 20 qui doit être accouplé au volant 5 dans l'axe de ce dernier. A cet effet, l'extrémité de l'arbre 20 est solidaire d'un plateau circulaire 21 perpendiculaire à l'arbre 20 et destiné à être posé à plat sur le volant 5 dont la couronne circulaire est enserrée par plusieurs mors périphériques 22 montés à déplacement radial sur le plateau 21 et décalés angulairement de manière appropriée. Un seul de ces mors 22 est représenté schématiquement sur la figure 2. Trois mors décalés de 1200 sont suffisants. The motor 18 drives, via a reduction gear 19, an output shaft 20 which must be coupled to the flywheel 5 in the axis of the latter. To this end, the end of the shaft 20 is integral with a circular plate 21 perpendicular to the shaft 20 and intended to be placed flat on the flywheel 5, the circular crown of which is enclosed by several peripheral jaws 22 mounted at radial displacement on the plate 21 and angularly offset in an appropriate manner. Only one of these jaws 22 is shown diagrammatically in FIG. 2. Three jaws offset by 1200 are sufficient.
Chaque mors 22 comprend un organe d'accrochage au volant constitué par un profilé en U 23 s'engageant à cheval sur la périphérie externe du volant 5. La pièce 23 est solidaire d'un coulisseau radial 24 mobile dans un guide 25 solidaire du plateau 21. Each jaw 22 comprises a member for hooking to the steering wheel constituted by a U-shaped profile 23 engaging astride the outer periphery of the steering wheel 5. The part 23 is secured to a radial slide 24 movable in a guide 25 secured to the plate 21.
Un ressort 26 interposé entre le guide 25 et le coulisseau 24 rappelle constamment ce dernier vers le centre du plateau 21. A spring 26 interposed between the guide 25 and the slide 24 constantly recalls the latter towards the center of the plate 21.
L'éloignement simultané du centre du plateau 21 des trois mors 22 est obtenu par une came 27 à profil approprié montée libre à rotation sur l'arbre 20. Simultaneous separation of the center of the plate 21 from the three jaws 22 is obtained by a cam 27 with an appropriate profile mounted free to rotate on the shaft 20.
L'ensemble des organes 24 à 27 est recouvert d'un capotage protecteur 28 facilement amovible et solidaire du plateau 21. All of the members 24 to 27 are covered with a protective cover 28 that is easily removable and secured to the plate 21.
Les moyens de blocage en contre-rotation de l'ensemble 1819, en vue de permettre l'entraînement en rotation du volant 5 par les mors 22-23, sont constitués par une jambe de force 11 comprenant une partie îla solidaire de l'ensemble 18-19 et une partie îlb (figure 1) reliant la partie lîa à un point fixe d'appui, par exemple une partie du bâti 2 ou un accessoire fixe de l'engin. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 1, l'extrémité inférieure de la partie llb de la jambe de force 11 est fixée de manière facilement amovible sur le repose-pied 8 gauche de l'engin, par exemple par boulonnage. The counter-rotation blocking means of the assembly 1819, in order to allow the flywheel 5 to be driven in rotation by the jaws 22-23, consist of a strut 11 comprising an integral part of the assembly 18-19 and a part îlb (Figure 1) connecting the part lîa to a fixed point of support, for example a part of the frame 2 or a fixed accessory of the machine. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the lower end of the part 11b of the strut 11 is fixed in an easily removable manner on the left footrest 8 of the machine, for example by bolting.
Les parties îîa et llb sont articulées à leur jonction autour d'un axe horizontal qui peut également être déplacé le long de la partie llb afin d'adapter la jambe de force 11 au type d'engin 1 à équiper, en sorte de pouvoir plaquer le plateau 21 convenablement contre le volant 5. Parts îîa and llb are articulated at their junction around a horizontal axis which can also be moved along part llb in order to adapt the strut 11 to the type of machine 1 to be fitted, so as to be able to tackle the plate 21 suitably against the steering wheel 5.
La mise en place des mors 22-23 sur le volant s'effectue en enlevant le capotage 28 et pivotant à la main la came 27 pour écarter les mors 22-23 afin de les engager sur le volant 5 comme illustré par la figure 2. The jaws 22-23 are put in place on the steering wheel by removing the cowling 28 and manually pivoting the cam 27 to spread the jaws 22-23 so as to engage them on the steering wheel 5 as illustrated in FIG. 2.
Le volant 5 est ainsi solidarisé en rotation du plateau 21 par les trois mors 23 qui sont appliqués contre le volant par les ressorts de rappel 26. La pression des mors 23 est suffisante pour entraîner la rotation du volant lorsque la plateau 21 est entraîné par l'arbre 20. The steering wheel 5 is thus secured in rotation to the plate 21 by the three jaws 23 which are applied against the steering wheel by the return springs 26. The pressure of the jaws 23 is sufficient to cause the rotation of the steering wheel when the plate 21 is driven by the 'tree 20.
La potence 16 est également montée de façon facilement amovible sur le train avant de l'engin, de même que le boîtier 13 qui est par exemple sanglé sur le capot du moteur. The bracket 16 is also easily detachably mounted on the front axle of the machine, as is the housing 13 which is, for example, strapped onto the engine hood.
Après connexion électrique des éléments 6, 13, 14 et 18, l'engin est prêt à être utilisé en pilotage automatique. Le moteur est lancé et embrayé en sorte de déplacer l'engin à une vitesse constante préfixée, qui peut bien entendu être réglée. After electrical connection of elements 6, 13, 14 and 18, the machine is ready to be used in automatic piloting. The engine is started and engaged so as to move the machine at a constant, fixed speed, which can of course be adjusted.
Au fur et à mesure du déplacement de l'engin 1 le long du fil 15, si le capteur 14 est amené à se déporter d'un côté ou de l'autre du plan vertical contenant le fil 15, des signaux sont engendrés dans les circuits électroniques du boîtier 13, à partir des signaux de détection du capteur 14, et commandent l'envoi des ordres nécessaires au moteur 18 pour entraîner en rotation le plateau 21 et donc le volant 5 dans le sens approprié et de l'amplitude correspondante en vue de faire pivoter les roues avant 4 en sorte de ramener le capteur audessus du fil. As the machine 1 moves along the wire 15, if the sensor 14 is caused to move away from one side or the other of the vertical plane containing the wire 15, signals are generated in the electronic circuits of the housing 13, from the detection signals from the sensor 14, and control the sending of the necessary orders to the motor 18 to rotate the plate 21 and therefore the flywheel 5 in the appropriate direction and the corresponding amplitude in view to rotate the front wheels 4 so as to bring the sensor back over the wire.
Le montage du capteur 14 sur le pivot 17 du train avant permet au capteur de prendre plus rapidement en compte les changements de direction de l'engin 1 et d'effectuer un asservissement plus précis ctest-à-dire une remise sur la trajectoire correcte de l'engin à la fois plus rapide et plus douce en éliminant pratiquement tout phénomène d'oscillation autour de la position correcte. The mounting of the sensor 14 on the pivot 17 of the front axle allows the sensor to more quickly take into account the changes of direction of the machine 1 and to perform a more precise control, that is to say a return to the correct trajectory of both faster and smoother by eliminating practically any phenomenon of oscillation around the correct position.
Le fil 15 peut être disposé sur le sol ou enterré de façon à contraindre l'engin à effectuer une trajectoire en boucle quelconque et à balayer si nécessaire la totalité d'une surface déterminée, ce qui permet d'utiliser l'engin pour arroser une pelouse ou la tondre par exemple. Bien d'autres utilisations de l'engin sont bien entendu possibles. The wire 15 can be placed on the ground or buried so as to force the machine to perform any loop path and to sweep if necessary the entire determined area, which allows the machine to be used to water a lawn or mow it for example. Many other uses of the device are of course possible.
Lorsque l'on veut arrêter l'engin, il suffit de venir à sa hauteur et de couper le contact pour arrêter le moteur. When you want to stop the machine, you just have to come up to it and switch off the ignition to stop the engine.
Lorsque l'on veut à nouveau utiliser normalement l'engin, le démontage de l'ensemble 9 à 11, 13, 14 et 16 est rapide et facile et l'engin est ramené dans son état d'utilisation habituel. When it is again desired to use the machine normally, disassembly of the assembly 9 to 11, 13, 14 and 16 is quick and easy and the machine is returned to its usual state of use.
Le dispositif peut se monter facilement sur tout engin à volant grâce à un minimum d'adaptation au niveau de la fixation de la jambe de force 11 et de la potence 16 notamment. The device can be easily mounted on any flying machine thanks to a minimum of adaptation at the level of the fixing of the strut 11 and of the stem 16 in particular.
D'autre part, même lorsque le dispositif est installé sur l'engin, on peut à tout moment s'installer aux commandes de l'engin et reprendre le contrôle manuel de la direction en prévoyant par exemple un débrayage entre l'arbre 20 et le plateau 21, l'ensemble 5-21 pouvant être alors pivoté facilement à la main. On the other hand, even when the device is installed on the vehicle, it is possible at any time to sit at the controls of the vehicle and resume manual control of the direction by providing, for example, a declutching between the shaft 20 and the plate 21, the assembly 5-21 can then be easily pivoted by hand.
Le dispositif est avantageusement muni de sécurités permettant d'arrêter l'engin (coupure du moteur) en cas d'anomalies telles que : écartement important de l'engin par rapport au fil 15, défaut d'alimentation des circuits électroniques, coupure du fil 15, absence de signal dans le fil 15, rencontre d'un obstacle. The device is advantageously provided with safety devices making it possible to stop the machine (engine shutdown) in the event of anomalies such as: significant spacing of the machine relative to wire 15, failure to supply electronic circuits, wire cut 15, absence of signal in wire 15, encountering an obstacle.
Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne la nature et l'agencement des moyens d'accouplementdésaccouplement facile et rapide entre le plateau 21 ou l'arbre 20 et le volant 5, la nature et l'agencement de la jambe de force 11, le mode de fixation de cette dernière sur une partie fixe du bâti, ou autre partie de l'engin, les moyens de commande simultanée de l'écartement des mors (22,23) pour l'accrochage du volant (5), ainsi que l'emplacement du capteur 14 et son mode de montage sur le train directeur de l'engin ou une autre partie de celui-ci. Finally, the invention is obviously not limited to the embodiment shown and described above, but on the contrary covers all the variants thereof, in particular with regard to the nature and arrangement of the easy and quick coupling means. between the plate 21 or the shaft 20 and the steering wheel 5, the nature and arrangement of the strut 11, the method of fixing the latter on a fixed part of the frame, or other part of the machine, the means for simultaneously controlling the spacing of the jaws (22, 23) for hooking the steering wheel (5), as well as the location of the sensor 14 and its method of mounting on the steering gear of the machine or another part of it.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9200615A FR2686432A1 (en) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | Wire-guidance device for automotive steering-wheeled vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9200615A FR2686432A1 (en) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | Wire-guidance device for automotive steering-wheeled vehicles |
Publications (1)
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