FR2481665A1

FR2481665A1 - Dispositif de freinage a amplificateur hydraulique

Info

Publication number: FR2481665A1
Application number: FR8108534A
Authority: FR
Inventors: Helmut Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1981-04-29
Publication date: 1981-11-06
Also published as: GB2074679B; FR2481665B1; SE448617B; DE3016683A1; ES501742A0; IT8121427A0; SE8102572L; US4404803A; JPS57939A; IT1138754B; ES8203051A1; GB2074679A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE FREINAGE A AMPLIFICATEUR HYDRAULIQUE. CE DISPOSITIF COMPREND UN MAITRE-CYLINDRE TANDEM 20 DONT LE PREMIER PISTON 26 EST ACTIONNE PAR UN PISTON AMPLIFICATEUR 12 D'UN AMPLIFICATEUR DE FREINAGE HYDRAULIQUE 10 ACTIONNE PAR UNE PEDALE DE FREIN 8 AGISSANT SUR UN PISTON DE COMMANDE 9, 13. UNE SOURCE DE PRESSION EXTERIEURE EST RACCORDEE PAR LE RACCORD P. LA PRESSION DYNAMIQUE QUI S'ETABLIT DANS LA CHAMBRE 19 ET LA CANALISATION 1, LORS DE L'ACTIONNEMENT INITIAL DE LA PEDALE, EST TRANSMISE AUX CYLINDRES DE FREINS DE ROUE 6, 7 PAR L'INTERMEDIAIRE DE CLAPETS DE DISTRIBUTION 4, 5 POUR RATTRAPER LES JEUX DES FREINS. LES CLAPETS COMMUTENT ENSUITE SOUS L'EFFET DE LA CONTRE-PRESSION DANS LE MAITRE-CYLINDRE POUR RELIER CELUI-CI AUX CYLINDRES 6, 7. L'INVENTION S'APPLIQUE AUX DISPOSITIFS DE FREINAGE HYDRAULIQUE POUR VEHICULES AUTOMOBILES.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif de freinage à

amplificateur hydraulique pour produire une pression de freinage dans un système de freinage de véhicule automobile, comportant un ensemble amplificateur, commandé par un piston de commande actionné par une pédale de frein et raccordé à une source d'énergie hydraulique extérieure pour entraîner un ma tre-cylindre dans le but d'appliquer une pression de freinage sur des cylindres de freins de roue à travers au moins une conduite hydraulique branchée en aval du ma tre-cylindre, le remplissage des cylindres de freins de roue s'effectuant à travers une conduite de bypass du piston amplificateur, actionnée par l'énergie hydraulique extérieure en fonction de la force nécessaire pour surmonter le jeu de serrage des freins, la conduite de by-pass étant raccordée à la chambre de pression d'actionnement du piston amplificateur et étant munie d'un dispositif de vannes qui, après un remplissage préliminaire dues cylindres

des freins de roue, ferme la conduite hydraulique de by-pass.

Dans un dispositif de freinage de ce type déjà proposé (demande de brevet français n0 80 09767 déposée le 30 avril 1980 par la demanderesse, intitulée: "Dispositif de freinage à amplificateur hydraulique"), la conduite de by-pass du piston amplificateur partant, du côté entraînement du dispositif amplificateur, est reliée avec une chambre fermée de pression de transmission, laquelle est située entre le piston amplificateur et un piston de travail disposé en aval. Celui-ci

agit pour sa part à travers une tige de poussée sur le piston de martre-

cylindre. Lors d'une manoeuvre de freinage, le piston de maître-cylindre refoule de la manière habituelle le liquide de pression à travers au moins une conduite hydraulique dans le cylindre de frein des différentes roues d'un véhicule automobile. Au cours du remplissage préliminaire des cylindres de freins (correspondant à la force nécessaire pour surmonter

le jeu-de serrage du frein), le piston amplificateur est maintenu sensi-

blement dans la position initiale voulue et le piston de travail -

actionne la tige de poussée en réponse à la pression de by-pass. Lors de l'opération de freinage à proprement parler, après fermeture de la conduite de by-pass, le piston amplificateur est actionné en direction du maître-cylindre en fonction de la force d'un opérateur qui actionne la pédale de frein et qui est assisté, le piston de travail ainsi que sa

tige poussoir étant actionnés par le piston amplificateur par l'inter-

médiaire de la chambre fermée de pression de transmission. D'après la solution proposée, la chambre de pression de transmission requiert la réalisation et la disposition d'un piston de travail intercalé et d'une tige-poussoir. En outre, il faut que le piston amplificateur soit muni d'un trou de reniflard radial, ce qui complique sa structure et influe de façon préjudiciable sur la longueur de construction de ce piston. L'invention a pour objet de réaliser un dispositif de freinage du type mentionné au début dans lequel, après une faible translation initiale de la pédale, cette pédale, le piston de commande et le piston amplificateur restent immobiles jusqu'à compensation complète de la

totalité des courses à vide, ceci au moyen d'une construction relati-

vement simple.

Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait que la conduite

hydraulique de by-pass et la conduite hydraulique peuvent être alterna-

tivement reliées directement avec le ou les cylindres de freins de roue, à travers le dispositif de vannes conçu sous la forme de clapets de distribution. Dans ce dispositif de freinage, après un bref déplacement de la pédale, l'énergie hydraulique extérieure est dirigée au départ dans la conduite de by-pass du piston amplificateur et, à travers le clapet de distribution commandée pour que la conduite de by-pass soit ouverte et la conduite hydraulique fermée, le liquide est envoyé directement dans les cylindres de frein de roue, jusqu'à ce que les surfaces de freinage entrent en contact dans l'ensemble.du système de freinage et qu'une

contre-pression s'établisse. Ce n'est qu'alors que le clapet de distri-

bution commute sur l'autre position pour fermer la conduite de by-pass et ouvrir -la conduite hydraulique. La course de pédale nécessaire pour obtenir cet effet est indépendante des courses à vide existant à ce moment là. Jusqu'à l'inversion du clapet de distribution, le piston amplificateur reste pratiquement immobile; il en résulte qu'on peut le réaliser avec une faible course. Au contraire du dispositif de freinage mentionné plus haut, il n'est pas nécessaire de prévoir une chambre de pression de transmission avec le piston de travail et la tige de poussée entre le piston amplificateur et le maitre-cylindre. Le dispositif de freinage selon l'invention peut donc recevoir à la construction une dimension plus courte. On peut, en outre, prévoir, entre la face du

piston amplificateur tournant le dos à la chambre de pression d'entraî-

nement et la face opposée du piston de maître-cylindre, un trou de compensation auquel est raccordé un réservoir de compensation, de sorte que l'alésage radial de compensation du piston amplificateurdans la version déjà proposée peut être supprimé, ce qui présente l'avantage d'une simplification de la construction et une diminution de la longueur de construction de l'amplificateur. Le-dispositif de freinage peut être fabriqué d'une façon simple et économique dans sa conception de base et

le principe modulaire peut lui conférer une certaine souplesse.

C'est ainsi que dans sa conception de base simple, l'ensemble

du dispositif peut se concevoir sans conduite de by-pass et sans clapet-

de distribution, ces suppléments caractérisant un équipement de freinage en version améliorée. Un autre avantage résulte du fait que la quantité de liquide hydraulique nécessaire pour surmonter le jeu des freins est indépendante des courses des pistons. Les cylindres des freins de roue sont remplis prélihminairement,d'une façon très simple et indépendamment de la quantité,jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'espace mort et sont ensuite branchés sur la conduite hydraulique. Dans la version proposée jusqu'ici, par contre, la quantité de fluide hydraulique nécessaire pour un remplissage préliminaire est constante, ce dont il y a lieu de tenir compte au niveau de la conception du piston de travail. Comme fluide

hydraulique, l'appareil de freinage selon l'invention utilise un "mono-

fluide",lequel fait en même temps office de liquide de freinage et de liquide amplificateur. L'ensemble du dispositif peut être.conçu d'une façon relativement simple, par exemple avec des réservoirs communs pour

le circuit de freinage et d'amplification ainsi qu'avec un nombre très-

réduit de points d'étanchéité par rapport au dispositif de freinage de l'art antérieur, lequel utilise deux fluides différents et requiert,

de ce fait, la séparation des fluides avec des joints supplémentaires.

On sait, d'après le brevet allemand DE-PS 602 -118, de quelle-

fa-on il convient de procéder pour appliquer l'énergie hydraulique extérieure directement sur les pistons des cylindres de freins de roues pour surmonter les courses mortes dans les freins. Le dispositif connu n'est cependant pas conçu comme dispositif de freinage avec amplification hydraulique de.la force de freinage et utilise une vanne marche-arrêt dont la commande est faîte en fonction de la course de la pédale de frein, pour l'application et la suppression de l'énergie extérieure et qui, de

par sa nature même, ne -permet aucune douceur de commutation en ne commu-

niquant, de ce fait, à l'opérateur qu'une sensation d'un freinage insuf-

fisante. Lorsqu'elle est actionnée, la pédale de frein est maintenue dans une position intermédiaire par un dispositif d'arr&taussi longtemps que l'énergie--extérieure est nécessaire dans la première phase de fonctionnement d'un freinage. Ceci contribue à nuire à la sensation de freinage. L'ensemble du système ne semble pas approprié pour une utilisation pratique, étant donné qu'il permet l'amende incontrôlée de l'énergie extérieure vers les cylindres de freins de roue dans la position intermédiaire constante d'une pédale non poussée, ce qui a pour

conséquence un freinage à fond sans aucun contrôle.

-Une amélioration plus avantageuse selon l'invention prévoit comme dispositif de-vannes un clapet de distribution à deux voies et deux positions, commutable en fonction de la pression. La pression de

commutation à laquelle le clapet de distribution effectue sa manoeuvre -

peut être choisie en fonction des conditions existantes.

De façon très judicieuse, la pression de commutation du clapet de distribution a une valeur limite qui correspond approximativement à la limite inférieure-de la pression de freinage agissante. Dans ce cas, les surfaces de freinage de ce système sont, il est vrai, appuyées les unes sur les autres, mais il ne se produit cependant pas encore de grande

force de freinage.

Pour un véhicule automobile avec boîte de vitesses automatique,-

la valeur limite devrait correspondre à une pression de-freinage juste suffisante pour produire un couple de freinage susceptible de surmonter le couple de ralenti du véhicule automobile. De cette manière, le véhicule peut être arrêté par un très léger coup de pédale, par exemple

à un feu rouge. -

Une configuration particulièrement avantageuse de l'invention- -

se distingue par le fait que le clapet de distribution relie automati-

quement au cylindre de frein de roue celle des conduites ayant la pression la plus élevée, que ce soit la conduite de by-pass ou la conduite hydraulique. A cet effet, le clapet de distribution peut être

conçu d'une façon très simple, c'est-à-dire sans équipement complé-

mèntaire (dispositifs de mesure de la pression et dispositifs de

commutation), habituellement nécessaire pour une commutation. Le clapet-

de distribution à commande automatique-est extrêmement fiable dans son

fonctionnement. Lorsque l'on actionne la pédale de frein, une certaine -

pression part de zéro jusqu'à un niveau donné. Dans cette opération, la conduite de by-pass est alimentée en pression par une énergie extérieure qui lui applique une (faible) pression dynamique qui a pour effet

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que le clapet de distribution relie alors la conduite de by-pass au cylindre de frein de roue. Lorsque le jeu du frein est surmonté, une contre-pression devient alors effective, ce qui, lorsque l'on continue d'actionner le frein, a pour effet un accroissement continu de la pression dans la conduite hydraulique. Si la (faible) pression dynamique dans la conduite de by-pass est dépassée, il se produit alors une commutation automatique du clapet de distribution, lequel relie la conduite hydraulique du maître-cylindre au cylindre de frein, pour freiner le véhicule automobile. Si l'on relâche le frein, le clapet de distribution reste dans la position de freinage pré-établie et le monofluide s'écoule des cylindres de freins de roue pour-retourner dans le maître-cylindre et,-le cas échéant, pour retourner dans un réservoir

de compensation relié de manière connue au maître-cylindre.

Si le clapet de distribution n'est pas disposé à proximité du cylindre defrein de roue mais plutôt au niveau du maître cylindre, il ne faut alors qu'une très faible longueur de conduite vers les différents cylindres de freins de roue pour le système de freinage installé dans un véhicule automobile. Si la construction d'un-clapet de distribution prévoit son intégration dans un amplificateur de maître-cylindre, il en

résulte une conception particulièrement compacte de l'ensemble.

Le dispositif prévoit en particulier autant de clapets de distribution qu'il y a de conduites hydrauliques dans le système de freinage. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques

apparaîtront à l'aide de la description ci-après et de la figure unique

jointe qui représente schématiquement une unité de freinage selon

l'invention avec le dispositif de commande correspondant.

Dans la version selon la figure, un organe amplificateur 10

est fixé de manière conventionnelle par une bride sur un martre-

cylindre 20.

Conformément au dessin et de droite à gauche, l'amplificateur 10 est munidans un carter Il et dans l'ordre de succession, d'un piston de commande 9, relié à une pédale de frein 8- et incorporant un tiroir de distribution 13 d'un piston amplificateur 12 recevant le tiroir de distribution 13,et d'une tige-poussoir 23 fixée sur ce piston et destinée à actionner le piston de maître-cylindre couplé en aval. Un premier ressort de rappel 14 enserrant le tiroir de distribution 13 du piston de commande 9,s'appuie contre un épaulement du piston de commande 9 et sur la face du piston amplificateur 12 tournée vers cet épaulement, alors qu'un deuxième ressort de rappel 15, ayant la forme d'un ressort de compressionest contraint élastiquement entre l'autre face du piston amplificateur et l'extrémité axiale correspondante du carter d'amplificateur 11. Le piston amplificateur 12 est muni de façon conventionnelle d'une entrée radiale 16 en liaison avec une chambre circulaire extérieure, laquelle est reliée avec un raccord P pour l'énergie hydraulique extérieure. En outre, le piston amplificateur 12 est muni d'un trou'de compensation 22 dirigé vers le second ressort de rappel 15, trou qui agit conjointement avec le tiroir de distribution 13 du piston de commande 9 d'une manière conventionnelle: si l'on n'actionne pas la pédale de frein 8, le tiroir de-distribution 13 prend la position indiquée par le dessin. Le trou de compensation 22 est alors relié à travers le trou médian de passage 18 du tiroir 13 avec la chambre de pression d'entraînement 19 de l'amplificateur, dans laquelle est disposé le premier ressort de rappel 14. Dans cet arrangement, l'entrée radiale 17 du tiroir de distribution n'est pas reliée avec l'entrée radiale 16 du piston amplificateur 12 et donc avec le raccord P pour

l'énergie hydraulique extérieure.

Si l'on actionne la pédale de frein 8, le piston de commande 9 se déplace vers la gauche avec le tiroir de distribution 13,obture le trou de compensation 22 et ouvre le raccord P de l'énergie hydraulique extérieure, lequel est alors relié à travers les entrées radiales 16 et 17 avec la chambre de pression d'entraînement 19, celle-ci étant munie pour sa part d'une sortie sur laquelle est raccordée la conduite de by-pass I du piston amplificateur 12 dont la fonction sera expliquée en détail dans la suite de ce texte. La chambre cylindrique de l'amplificateur 10 recevant le ressort de rappel 15 est munie d'une ouverture radiale de

compensation raccordée à un réservoir-B.

Dans l'exemple de réalisation représenté, le maître-cylindre20

couplé en aval de l'organe amplificateur 10 affecte la forme d'unmaître-

cylindre en tandem et, dans un carter 21, il est muni d'un premier et d'un second piston de maître-cylindre 26 et 27 destinés à actionner deux circuits de freinage. Les deux pistons de maître-cylindre 26 et 27 sont

sollicités vers l'amplificateur par des ressorts de compression corres-

pondants, c'est-à-dire par un troisième ressort de rappel 28 et par un quatrième ressort de rappel 29. Lorsque le dispositif est monté, le

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premier piston de maître-cylindre 26 appuie comme l'on sait contre la tige-poussoir 23 du piston amplificateur.12, cette tige-poussoir étant logée dans le coussinet médian du premier piston de maître-cylindre. De ce fait, si la pédale de frein 8 n'est pas actionnée, tous les pistons dumaître-cylindre et de l'amplificateur sont alors refoulés dansleur position initiale (d'après le dessin, vers la droite) par suite de la conformation des ressorts de rappel 14, 15, 28, 29. Dans cette osition, le premier piston de maître-cylindre 26 ainsi que le second piston de maître-cylindre 27 libèrent des trous d'admission 30 et 31 qui relient les chambres de travail du maître-cylindre, sur lesquelles sont raccordées les conduites hydrauliques 2, 3 pour les cylindres de freins de roue 6

et 7, avec le réservoir de stockage B. Le réservoir de stockage B est -

prévu aussi bien comme réservoir de compensation pour le mattre-cylindre tandem que comme réservoir de compensation pour l'amplificateur et il est muni de cloisons de séparation intérieure 32, de sorte qu'en cas de défaillance d'un circuit hydraulique de freinage, l'autre continue à fonctionner. Le réservoir de stockage B est relié, avec le raccord P

d'énergie hydraulique extérieure au moyen d'un système de pompe d'alimen-

tation, lequel n'est pas représenté sur le croquis. Les conduites hydrauliques 2, 3 raccordées aux chambres de travail du ma tre-cylindre 20 sont munies de clapets de distribution 4 et 5 ayant respectivement un autre raccord pour la conduite hydraulique deby-pass 1, raccordé à la chambre de pression d'entraînement 19 de-l'amplificateur 10, chaque clapet 4 ou 5 étant, en outre, relié hydrauliquement avec une paire de cylindres de freins de roue, respectivement 6 et 7. Les clapets de distribution sont conçus sous la forme de vannes à deux voles et deux positions et, en fonctionnement, sont commutables, en fonction de la pression, chaque clapet branchant sur l'utilisateur la conduite ayant le plus de pression, que ce soit la conduite hydraulique de by-pass 1 ou

la conduite hydraulique 2, 3.

Dans ce qui suit, est décrit le mode de fonctionnement de l'unité de freinage. Si la pédale de frein 8 est enfoncée vers-la gauche du dessin, jusqu'à ce que l'entrée radiale 17 du tiroir de distribution 13 soit reliée avec l'entrée radiale 16 du piston amplificateur 12 quand le trou de compensation 22 est obturé, il se produit alors une liaison entre le raccord P de l'énergie hydraulique extérieure et la-conduite de

by-pass I à travers la chambre de pression d'entraînement 19 de l'ampli-

ficateur,et une faible pression dynamique s'établit alors dans cette conduite, laquelle commande les clapets de distribution 4 et 5 de manière à ce que, avec la fermeture des conduites hydrauliques 2, 3, la conduite hydraulique de by-pass 1 soit reliée avec les cylindres de freins de roue 6, 7. L'énergie extérieure dans la conduite de by-pass 1 recevant la pression déplace les pistons des cylindres de freins deroue jusqu'à ce que toutes les courses mortes dans le système de freinage soient surmontées et que les garnitures de frein soient appliquées sur-les disques ou sur les tambours du frein en créant une contre-pression. Dans cette phase de fonctionnement, le piston de

commande 9 et le piston amplificateur 12 restent à l'arrêt. La consti-

tution d'une contre-pression dans le cylindre de frein de roue a pour effet, si l'on continue d'enfoncer la pédale de frein 8,-un déplacement du piston amplificateur 12 conformément au croquis et vers la gauche, ce qui actionne la tige-poussoir 23 reliée avec le piston amplificateur 12 en déplaçant le premier piston de maître-cylindre'26,en actionnant en même temps le second piston de maître-cylindre 27, de sorte que les trous d'admission 30, 31 sont fermés et que la pression monte dans les conduites hydrauliques 2, 3. Lorsque la pression dans les conduites hydrauliques 2, 3 devient plus grande que dans la conduite de by-pass 1 (circuit dynamique), les clapets de distribution 4 et 5 branchent alors le maître-cylindre 20 sur les cylindres de roue en fermant la conduite de by-pass 1. Dans cette phase de fonctionnement, il se produit un effet de freinage. Etant donné que la conduite de by-pass est alors fermée, l'énergie extérieure hydraulique s'écoulant dans la chambre de pression d'entraTnementl9 est utilisée pour l'actionnement du frein. Si on libère la pédale de frein 8, les ressorts de rappel 14, 15, 28 et 29 ramènent en arrière la pédale de frein 8 vers la droite du dessin, en ramenant en même temps en arrière tous les pistons, lesquels reviennent dans leur position de départ, le raccord de l'énergie hydraulique extérieure étant fermé et le trou de passage médian 18 de l'organe de

distribution 13 réalisant une jonction à travers'le trou de compen-

sation 22, entre la chambre de pression d'entraînement 19 et la chambrede compensation 24,et en direction du réservoir de stockage B à travers le trou de compensation 25. Si l'on-desserre le frein, la position des clapets de distribution 4, 5 reste dans la position indiquée, de sorte que le fluide hydraulique reflue depuis les cylindres de freins de roue dans le maître-cylindre et, lorsque les trous 30 et 31 sont libérés, le liquide hydraulique est amené également dans le réservoir de stockage B. Comme fluide hydraulique, on utilise ce qu'il est convenu d'appeler un "monofluide", lequel est utilisé en même temps comme

liquide de freinage et comme liquide d'amplification. -

Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de freinage à amplificateur hydraulique pour produire une pression de freinage dans un système de freinage de véhicule automobile, comportant un ensemble amplificateur, commandé par un piston de commande actionné par une pédale de frein et raccordé à une source d'énergie hydraulique extérieure pour entraîner un maître-cylindre dans le but d'appliquer une pression de freinage sur des cylindres de freins de roue à travers au moins une conduite hydraulique branchée en aval du maîtrecylindre, le remplissage des cylindres de freins de roue s'effectuant à travers une conduite de by-pass du piston amplificateur actionnée par l'énergie hydraulique extérieure en fonction de la force nécessaire pour surmonter le jeu de serrage des freins, la conduite de by-pass étant raccordée à la chambre de pression d'entraînement du piston amplificateur et étant munie d'un dispositif de vannes qui, après- un remplissage préliminaire des cylindres des freins'de roue, ferme la conduite hydraulique de by-pass, caractérisé en ce que la conduite hydraulique de by-pass (1) et la conduite hydraulique (2, 3) peuvent être alternativement reliées directement avec le ou les cylindres de freins de roue (6, 7) au moyen du dispositif de vannes conçu sous la

forme de clapets de distribution (4, 5).

2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet de distribution à deux voies et deux positions (4, 5)

peut être commandé en fonction de la pression.

3. Dispositif de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pression de commutation du clapet de distribution (4, 5) a une valeur limite correspondant approximativement à la limite inférieure

de la pression de freinage efficace.

4. Dispositif de freinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur limite correspond à une pression de freinage juste suffisante pour réaliser un couple de freinage surmontant le couple de

ralenti du véhicule automobile.

5. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendi-

cations I à 4, caractérisé en ce que le clapet de distribution (4, 5) relie automatiquement au cylindre de frein de roue (6, 7) celle des conduites ayant la pression la plus élevée, que ce soit la conduite de

by-pass (1) ou la conduite hydraulique (2, 3).

6. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendi-

cations I à 5, caractérisé en ce que le clapet de distribution (4, 5)

est disposé au niveau du maître-cylindre (20).

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7. Dispositif de freinage selon la revendication 6, caractérisé

en ce que le clapet de distribution (4, 5) est intégré dans la cons-

truction d'une unité amplificateur/maútre-cylindre.

8. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif prévoit un nombre de clapets de distribution (4, 5) correspondant au nombre de conduites

hydrauliques (2, 3) prévues.

-: z ; f