FR2676204A1 - PISTON IN PARTICULAR FOR A ROD OF RACK OF POWER ASSISTED STEERING SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un piston, notamment pour une tige de crémaillère de système de direction assistée de véhicule automobile. Ce piston est monté à l'une au moins des extrémités de la crémaillère (4), coulissant dans un cylindre (2) du boîtier de direction (3), et comprend un joint d'étanchéité (11) et une bague de frottement (10), montés sur un support rigide (12) entre le cylindre (2) et la tige (40) de la crémaillère, de façon à former une chambre de pression (21) avec ledit cylindre (2). Le support rigide (12) précité revêt la forme d'une couronne comportant une gorge périphérique (120) dans laquelle sont superposés le joint d'étanchéité (11) et la bague de frottement (10), et est monté autour d'une pièce (13) réalisé en un matériau déformable solidarisé avec la tige de crémaillère (40), de façon à assurer un contact glissant et étanche permanent entre la bague de frottement (10) et le cylindre précité (2). Ce piston s'applique notamment aux tiges de crémaillère de systèmes de direction assistée de véhicules automobiles.The present invention relates to a piston, in particular for a rack rod of a motor vehicle power steering system. This piston is mounted at at least one of the ends of the rack (4), sliding in a cylinder (2) of the steering box (3), and comprises a seal (11) and a friction ring ( 10), mounted on a rigid support (12) between the cylinder (2) and the rod (40) of the rack, so as to form a pressure chamber (21) with said cylinder (2). The aforementioned rigid support (12) takes the form of a ring comprising a peripheral groove (120) in which the seal (11) and the friction ring (10) are superimposed, and is mounted around a part (13) made of a deformable material secured to the rack rod (40), so as to ensure permanent sliding and sealed contact between the friction ring (10) and the aforementioned cylinder (2). This piston applies in particular to the rack rods of motor vehicle power steering systems.
Description
La présente invention concerne un piston, notamment pour une tige deThe present invention relates to a piston, in particular for a rod of
crémaillère de système derack system
direction assistée de véhicule automobile. power steering of a motor vehicle.
Les systèmes de direction assistée de véhicule automobile mettent en service de façon connue et principalement, une crémaillère susceptible de se déplacer dans un cylindre logé dans le boîtier de direction, sous l'effet de la manoeuvre du volant de direction, laquelle manoeuvre provoque l'entraînement en rotation d'un pignon solidaire d'une part, de l'arbre de direction du véhicule et en prise d'autre part, avec ladite crémaillère L'assistance de la direction peut être réalisée par l'intermédiaire d'un dispositif hydraulique ou bien pneumatique, comprenant deux chambres de pression prévues respectivement aux deux extrémités du cylindre, et délimitées d'une part par ledit cylindre et d'autre part, respectivement pour les deux chambres, par deux pistons intégrant chacun un joint d'étanchéité et une bague de glissement, une pression hydraulique étant sélectivement établie dans les deux chambres en fonction de la direction du mouvement imprimée au volant, afin The power steering systems of a motor vehicle put into operation in known manner and mainly, a rack capable of moving in a cylinder housed in the steering box, under the effect of the steering wheel maneuver, which maneuver causes the driving in rotation of a fixed pinion on the one hand, of the steering shaft of the vehicle and engaged on the other hand, with said rack The assistance of the steering can be achieved by means of a hydraulic device or pneumatic, comprising two pressure chambers respectively provided at both ends of the cylinder, and delimited on the one hand by said cylinder and on the other hand, respectively for the two chambers, by two pistons each incorporating a seal and a sliding ring, a hydraulic pressure being selectively established in both chambers according to the direction of the movement printed at the steering wheel, so
d'en faciliter la manoeuvre.to facilitate the maneuver.
On connait par le document EP 0261854 un engrenage par pignon et crémaillère pour une direction assistée de véhicule automobile du type décrit ci-dessus, dans lequel la transmission du mouvement de la crémaillère aux biellettes des roues d'un train de roues directrices s'effectue dans la partie centrale de la crémaillère, et dans lequel un dispositif de réajustement permanent des positions relatives de la crémaillère et du pignon permet d'obtenir une qualité d'engrenage optimale indépendamment des variations dimensionnelles tenant aux tolérances de fabrication, aux variations dans la raideur de la crémaillère, ou bien aux effets d'une longue Document EP 0261854 discloses a rack and pinion gear for a motor vehicle power steering of the type described above, in which the transmission of the movement of the rack to the links of the wheels of a train of steered wheels is carried out in the central part of the rack, and in which a device for permanently readjusting the relative positions of the rack and the pinion makes it possible to obtain optimum gear quality independently of dimensional variations due to manufacturing tolerances, variations in stiffness from the rack, or the effects of a long
utilisation.use.
A cet effet ce dispositif comprend, au niveau de l'engrenage précité, un troisième palier de glissement, constituée par un poussoir coulissant dans un logement du boîtier de direction, situé à la partie inférieure de la crémaillère, et rappelé en permanence par un ressort vers le pignon A ce troisième palier est associé un piston flottant entourant l'une des extrémités de la crémaillère, sur lequel sont montés rigidement un joint d'étanchéité et une bague de frottement, et à l'intérieur duquel l'extrémité correspondante de la crémaillère peut se déplacer pendant l'opération de réajustement des positions relatives de la crémaillère et For this purpose, this device comprises, at the level of the aforementioned gear, a third sliding bearing constituted by a sliding pusher in a housing of the steering box, located at the lower part of the rack, and permanently recalled by a spring. to the pinion At this third bearing is associated a floating piston surrounding one end of the rack, on which are rigidly mounted a seal and a friction ring, and inside which the corresponding end of the rack can move during the readjustment operation of the relative positions of the rack and
du pignon.sprocket.
Or, il s'avère que les pistons flottants équipant les systèmes de direction assistée présentent un certain nombre d'inconvénients qui tiennent principalement d'une part, à ce que des risques de décentrage de la crémaillère sont occasionnés malgré le réajustement permanent opéré par le dispositif de plaquage, d'autre part, à ce que les contraintes de fonctionnement et les tolérances de fabrication entraînent des variations dimensionnelles qui diminuent la qualité du coulissement et de l'étanchéité du piston However, it turns out that the floating pistons equipping power steering systems have a number of drawbacks that mainly due to the one hand, that risks of decentering the rack are caused despite the permanent readjustment performed by the plating device, on the other hand, that the operating constraints and manufacturing tolerances cause dimensional variations which reduce the quality of the sliding and sealing of the piston
par rapport au cylindre au cours du temps. relative to the cylinder over time.
En outre, si le système à pistons flottants est approprié pour les systèmes de direction à transmission de mouvement aux biellettes, à partir du centre de la crémaillère, il est difficilement transposable sur d'autres systèmes de direction dans lesquels, la transmission du mouvement de la crémaillère est assurée par une partie de celle-ci en forme de tige dont une extrémité est reliée aux biellettes de direction sur le côté du boîtier, du fait de la présence d'un troisième palier de frottement difficilement réalisable dans le cas In addition, if the floating piston system is suitable for steering systems with motion transmission rods, from the center of the rack, it is difficult to transpose on other steering systems in which, the transmission of the movement of the rack is provided by a portion thereof rod-shaped whose end is connected to the steering rods on the side of the housing, due to the presence of a third friction bearing difficult to achieve in the case
d'une sortie de tige en porte-à-faux. a cantilever rod outlet.
Dans ce type de système de direction en effet, des efforts importants sont transmis à la tige qui risque de se déformer et donc d'entraver le bon coulissement des pistons le long des parois du cylindre, en diminuant l'étanchéité de l'ensemble. La présente invention résout ces problèmes, et propose un piston, notamment pour une tige de crémaillère de système de direction assistée de véhicule automobile, particulièrement économique et d'une grande facilité de montage, permettant d'assurer un bon coulissement du piston et une étanchéité efficace dans le cylindre entre les deux côtés du piston, indépendamment des déformations de la tige engendrées par les contraintes de fonctionnement. A cet effet la présente invention a pour objet un piston, notamment pour tige de crémaillère de systèmes de direction assistée de véhicule automobile, monté sur ladite crémaillère coulissant dans un cylindre du boîtier de direction, et comprenant un joint d'étanchéité et une bague de frottement montés sur un support rigide entre le cylindre et la tige de crémaillère précités, de façon à former avec ledit cylindre l'une au moins des deux chambres de pression prévues respectivement aux deux extrémités de ce cylindre, et à permettre le coulissement de façon étanche de ladite tige de crémaillère entourée par ledit piston dans le cylindre sous l'effet d'une pression établie dans l'une des chambres précitées lors de la commande de direction, ce piston étant caractérisé en ce que le support rigide coopère avec un moyen élastique monté autour de la tige pour assurer un contact glissant et étanche permanent entre la bague de In this type of steering system indeed, significant forces are transmitted to the rod which may deform and thus impede the smooth sliding of the pistons along the walls of the cylinder, reducing the tightness of the assembly. The present invention solves these problems, and proposes a piston, in particular for a rack rod of a motor vehicle power steering system, which is particularly economical and of great ease of assembly, making it possible to ensure good sliding of the piston and sealing effective in the cylinder between the two sides of the piston, independently of the deformations of the rod generated by the operating constraints. For this purpose, the subject of the present invention is a piston, especially for a rack of power steering systems of a motor vehicle, mounted on said rack sliding in a cylinder of the steering box, and comprising a seal and a ring of friction mounted on a rigid support between the cylinder and the aforementioned rack rod, so as to form with said cylinder at least one of the two pressure chambers provided respectively at the two ends of this cylinder, and to allow sliding in a sealed manner of said rack rod surrounded by said piston in the cylinder under the effect of a pressure established in one of the aforementioned chambers during the steering control, this piston being characterized in that the rigid support cooperates with an elastic means mounted around the rod to ensure a permanent sliding and waterproof contact between the ring of
frottement et le cylindre précité. friction and the aforementioned cylinder.
On voit déjà que grâce à l'invention, la bague de frottement suit la géométrie de la surface interne du cylindre, indépendamment du déplacement de la tige, ce qui permet d'obtenir un coulissement et une étanchéité permanents. Suivant une réalisation particulière de l'invention, le moyen élastique précité est une pièce réalisée en un matériau déformable, interposée entre le support et la tige précitée, auxquels elle est fixée de façon étanche Le support rigide est avantageusement de forme annulaire et entoure la tige, et une virole également rigide est interposée entre la pièce élastique précitée et la tige, auxquelles elle est fixée de manière étanche. Suivant une caractéristique particulière de l'invention, la solidarisation de la pièce élastique précitée avec le support rigide et la virole précitée, est réalisée par adhérisation, la virole étant solidarisée avec la tige par collage, serrage ou bien It can already be seen that, thanks to the invention, the friction ring follows the geometry of the internal surface of the cylinder, independently of the displacement of the rod, which makes it possible to obtain permanent sliding and sealing. According to a particular embodiment of the invention, the aforementioned elastic means is a part made of a deformable material, interposed between the support and the aforementioned rod, to which it is sealingly attached. The rigid support is advantageously of annular shape and surrounds the rod. , and an equally rigid ferrule is interposed between the aforementioned resilient piece and the rod, to which it is sealingly attached. According to a particular characteristic of the invention, the joining of the aforementioned elastic piece with the rigid support and the aforesaid ferrule is achieved by adhesion, the ferrule being secured to the rod by gluing, clamping or
emmanchement à force.press fitting.
On précisera que la pièce élastique précitée peut être réalisée dans un matériau élastomère ou analogue. Suivant une autre caractéristique particulière de l'invention, le support rigide revêt une forme de couronne comportant une gorge périphérique externe dans laquelle le joint d'étanchéité et la bague de frottement It will be specified that the aforementioned elastic piece may be made of an elastomeric material or the like. According to another particular characteristic of the invention, the rigid support takes the form of a ring having an external peripheral groove in which the seal and the friction ring
sont superposés.are superimposed.
Suivant une autre caractéristique particulière de l'invention, la virole se prolonge à l'une de ses extrémités pour former une butée de limitation du déplacement du support rigide par rapport à la pièce élastique Il est ainsi possible d'éviter que la pièce réalisée en un matériau déformable ne soit trop sollicitée en cisaillement, le caoutchouc, par exemple, According to another particular characteristic of the invention, the ferrule is extended at one of its ends to form an abutment for limiting the displacement of the rigid support relative to the elastic part. It is thus possible to prevent the part made of a deformable material is too stressed in shear, rubber, for example,
résistant peu au cisaillement.resistant to shearing.
Suivant une variante de réalisation de l'invention, le piston est symétrique par rapport à son plan médian perpendiculaire à la direction longitudinale According to an alternative embodiment of the invention, the piston is symmetrical relative to its median plane perpendicular to the longitudinal direction
de la crémaillère.of the rack.
L'invention a encore pour objet un système de direction assistée hydraulique, équipé d'un piston tel The invention also relates to a hydraulic power steering system, equipped with a piston such
que décrit ci-dessus.as described above.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention apparaîtront mieux dans la description the invention will appear better in the description
détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels la figure 1 est une vue élévation d'un système de direction assistée de véhicule automobile, incluant un boîtier de direction, un cylindre, une crémaillère et des chambres de pression, et la figure 2 est un élément de détail et suivant la flèche II de la figure précédente, illustrant le piston de l'invention en service, monté autour de la FIG. 1 is an elevational view of a motor vehicle power steering system, including a steering gear, a cylinder, a rack and a gear rack, and the accompanying drawings, which are given by way of example only, and pressure chambers, and Figure 2 is a detail element and following the arrow II of the previous figure, illustrating the piston of the invention in use, mounted around the
tige de la crémaillère.rod of the rack.
En se reportant à la figure 1, on voit un système de direction assistée hydraulique de véhicule automobile, comportant principalement un boîtier de direction 3 logeant un cylindre 2 recevant une crémaillère de direction 4, laquelle est montée coulissante dans ledit cylindre 2 et est en prise avec un pignon d'engrenage 5 relié à l'arbre de direction du véhicule (non représenté) La crémaillère précitée 4 comporte une partie 40 en forme de tige assurant le raccordement aux biellettes de direction de deux roues directrices du véhicule (non représentées), la tige 40 sortant du cylindre 2 par un orifice prévu dans un côté latéral dudit cylindre 2 Ce système de direction est associé à un dispositif d'assistance hydraulique de direction mettant en oeuvre une valve et des vérins hydrauliques (non représentés), et reliés à deux chambres de pression 20,21 délimitées respectivement par, d'une part, les deux extrémités du cylindre 2, d'autre part, deux pistons 1,6 montés respectivement autour des deux extrémités de la partie dentée de la crémaillère 4 L'un 6 de ces deux pistons 1,6 est du type connu et comprend un joint d'étanchéité 60 et une bague de frottement 61, tandis que l'autre 1, dont la structure va être décrite en relation avec la figure 2, est conforme à l'invention et est monté autour de la tige 40 prolongeant la partie Referring to Figure 1, there is shown a hydraulic power steering system of a motor vehicle, comprising mainly a steering box 3 housing a cylinder 2 receiving a steering rack 4, which is slidably mounted in said cylinder 2 and is engaged with a pinion gear 5 connected to the steering shaft of the vehicle (not shown) The aforementioned rack 4 comprises a rod-shaped portion 40 connecting the steering rods of two steering wheels of the vehicle (not shown), the rod 40 coming out of the cylinder 2 through an orifice provided in a lateral side of said cylinder 2 This steering system is associated with a hydraulic steering assistance device implementing a valve and hydraulic cylinders (not shown), and connected to two pressure chambers 20,21 delimited respectively by, on the one hand, the two ends of the cylinder 2, on the other hand, two pistons 1, 6 mounted respectively around both ends of the toothed portion of the rack 4 One of these two pistons 6 6 is of the known type and comprises a seal 60 and a friction ring 61, while the other 1, the structure of which will be described in relation to FIG. 2, is in accordance with the invention and is mounted around the rod 40 extending the portion
dentée de la crémaillère 4.toothed rack 4.
En se reportant plus particulièrement à la figure 2, on voit que le piston 1 de l'invention comporte un support de joint 12 réalisé en un matériau rigide, et revêtant la forme d'une couronne disposée autour de la crémaillère 4 Une gorge 120 a été ménagée dans la périphérie externe dudit support 12, et est destinée à recevoir un joint d'étanchéité 11 et une bague de frottement 10 superposés La partie intérieure du support précité 12 est fixée de manière étanche à un bloc de matériau déformable 13 relié de la même manière par sa surface intérieure, à une virole circulaire 14 entourant la tige 40 sur laquelle elle est fixée par collage ou bien serrage On remarquera que la virole précitée 14 se prolonge dans la direction de la partie dentée de la crémaillère 4, pour former un élément en forme de crochet 140, présentant une face 141 parallèle à l'un des bords 121 du support 12 du joint 11, de manière à constituer un élément d'appui 141 pour ledit support 12, laquelle virole 14 présente à sa base une surface inclinée 122 destinée à venir en appui sur un anneau d'arrêt 44 Referring more particularly to Figure 2, it is seen that the piston 1 of the invention comprises a seal support 12 made of a rigid material, and having the form of a ring disposed around the rack 4 A throat 120 a has been formed in the outer periphery of said support 12, and is intended to receive a superimposed seal 10 and a friction ring 10 The inner part of said support 12 is sealingly attached to a block of deformable material 13 connected to the same way by its inner surface, a circular shell 14 surrounding the rod 40 on which it is fixed by gluing or tightening It will be noted that the aforesaid shell 14 extends in the direction of the toothed portion of the rack 4, to form a hook-shaped element 140, having a face 141 parallel to one of the edges 121 of the support 12 of the gasket 11, so as to constitute a support element 141 for said support 12, which ferrule 14 has at its base an inclined surface 122 intended to bear against a stop ring 44
solidaire de la tige 40 de crémaillère 4. integral with the rod 40 of rack 4.
On notera que le bloc déformable précité 13 peut être réalisé dans une matière synthétique, tandis que la virole circulaire 14 et la couronne porte-joint 12 pourront être réalisées en acier, et la bague de It will be noted that the aforesaid deformable block 13 may be made of a synthetic material, while the circular shell 14 and the seal ring 12 may be made of steel, and the ring of
frottement 10 en téflon.teflon friction.
La solidarisation de la virole 14 sur la tige peut être réalisée par serrage et/ou collage de façon à permettre l'entraînement de la tige 40 par le piston 1 et d'assurer l'étanchéité statique; la solidarisation par serrage pouvant être obtenue par exemple en refroidissant la tige 40 et/ou en chauffant la virole 14 avant d'effectuer le montage On notera que cet élément d'arrêt 44 peut prendre différentes formes, à savoir, par exemple, celle d'un segment, d'un circlips, d'un jonc, The fastening of the ferrule 14 on the rod can be achieved by clamping and / or gluing so as to allow the driving of the rod 40 by the piston 1 and to ensure static sealing; the clamping fastening can be obtained for example by cooling the rod 40 and / or by heating the shell 14 before mounting It will be noted that this stop element 44 can take various forms, namely, for example, that of 'a segment, a circlip, a rush,
d'un épaulement ou autre.shoulder or other.
Lors du montage, le piston 1, dont les différents éléments constitutifs ont été assemblés, est enfilé autour de la tige 40 de la crémaillère 4, à partir de son extrémité libre 41, et avant le raccordement de cette extrémité 41 aux biellettes de direction, jusqu'à ce que la virole 14 soit en appui sur l'élément d'arrêt 44 Puis il est procédé à la fixation de la virole 14 sur la tige 40 par l'un des moyens de fixation décrits précédement. En fonctionnement, lors de l'établissement d'une pression dans l'une des chambres 21, l'ensemble formé par le support rigide 12, le joint d'étanchéité 11, la bague de frottement 10, la pièce 13 et la virole 14, constituant le piston de l'invention 1, entraîne la tige de la crémaillère 4 en translation, la pièce de matériau déformable 13 permettant à l'ensemble de suivre la surface interne du cylindre 2 Pendant ce déplacement, le support 12 du joint prend appui sur la surface d'appui 141, formée par la virole 14; ce qui permet d'éviter une sollicitation en cisaillement trop importante de la pièce déformable 13, engendrée par le déplacement du support 12, par rapport à la virole 14, lors de l'application d'une pression sur ladite couronne 12, le caoutchouc par During assembly, the piston 1, whose various components have been assembled, is threaded around the rod 40 of the rack 4, from its free end 41, and before the connection of this end 41 to the steering rods, until the shell 14 bears on the stop element 44 Then it is proceeded to the attachment of the shell 14 on the rod 40 by one of the fixing means described above. In operation, during the establishment of a pressure in one of the chambers 21, the assembly formed by the rigid support 12, the seal 11, the friction ring 10, the part 13 and the ferrule 14 , constituting the piston of the invention 1, drives the rod of the rack 4 in translation, the piece of deformable material 13 allowing the assembly to follow the inner surface of the cylinder 2 During this movement, the support 12 of the seal is supported on the bearing surface 141, formed by the ferrule 14; which makes it possible to avoid excessive shear stressing of the deformable part 13, caused by the displacement of the support 12, relative to the shell 14, during the application of a pressure on said ring 12, the rubber by
exemple résistant peu au cisaillement. example resistant to shearing.
On notera que le piston de l'invention pourra être utilisé dans des systèmes de direction assistée à fonctionnement hydraulique ou bien pneumatique, et que, bien qu'il soit plus approprié pour les systèmes de direction du type à transmission latérale du mouvement de la crémaillère aux biellettes de direction, il pourrait également équiper d'autres systèmes de direction, par exemple les systèmes de direction dans lesquels la transmission du mouvement est réalisée entre les deux pistons. On précisera également que dans le cas de l'utilisation d'un vérin à double effet, il peut être envisagé de réaliser une virole symétrique par rapport à un axe vertical médian X-X' La mise en place de tels pistons dans les systèmes de direction assistée à doubles pistons coaxiaux permet d'éliminer avantageusement les effets de l'influence des contraintes de fonctionnement It should be noted that the piston of the invention may be used in hydraulic or pneumatic assisted steering systems, and that, although it is more suitable for steering systems of the lateral transmission type of rack movement to the steering rods, it could also equip other steering systems, for example the steering systems in which the transmission of movement is achieved between the two pistons. It will also be specified that in the case of the use of a double-acting cylinder, it may be envisaged to make a shell symmetrical with respect to a median vertical axis XX 'The installation of such pistons in the power steering systems with double coaxial pistons makes it possible to advantageously eliminate the effects of the influence of the operating constraints
de la tige et d'obtenir une meilleure étanchéité. stem and get a better seal.
On a donc réalisé grâce à l'invention un piston, notamment pour tige de crémaillère de système de direction assistée de véhicule automobile, permettant de maintenir une qualité optimale de coulissement et d'étanchéité de la bague de frottement du piston par rapport aux cylindres, indépendamment des déformations de la tige engendrées par les contraintes de fonctionnement, améliorant considérablement la fiabilité de fonctionnement des systèmes de direction auxquels il s'applique. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a A piston has therefore been made thanks to the invention, in particular for a motor vehicle power steering system rack rod, making it possible to maintain an optimum sliding and sealing quality of the piston friction ring with respect to the cylinders. independently of the deformations of the rod generated by the operating constraints, considerably improving the operating reliability of the steering systems to which it applies. Of course, the invention is not limited to the embodiment described and illustrated which has not
été donné qu'à titre d'exemple.been given as an example.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described as well as their combinations if they are carried out according to its
esprit.mind.
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Applications Claiming Priority (1)
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1992
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Patent Citations (6)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2868486A1 (en) * | 2004-04-06 | 2005-10-07 | Pretto Alain De | Steering rack controlling jack for motor vehicle, has sealing unit with intermediate annular part having support side placed on lateral wall of piston, and annular joint contacting with lateral outer side of part and inner wall of cylinder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2676204B1 (en) | 1996-08-02 |
| DE4215074A1 (en) | 1992-11-12 |
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