dimensionnement d'une ouverture motorisée

[invite606cc92c]

Bonjour,

dans le cadre d'un stage dans un bureau d'études, je dois concevoir le boitier de protection d'un appareil de mesure optique sachant que ce dernier est sensible à l'humidité, la poussière et les hautes températures.

J'ai dimensionné l'ensemble boitier + volet, qui s'ouvrira à 90° lors des phases de mesure. Le boitier est incliné de 45° par rapport à l'horizontale. cf. schéma



Le volet doit pouvoir se fermer automatiquement en cas de coupure de courant (coupur d'air comprimé ici). D'où l'usage de deux ressorts, de part et d'autre du pivot. Pour assurer l'étanchéité, le volet doit exercer une certaine pression sur le boitier pour bien écraser les joints.
Concernant les vérins, je pense que les doubles effets sont adéquats pour éviter des trop gros diamètres (j'ai peu de place) par rapport au simple effet (malgré le ressort).
Maintenant, je bloque sur le système d'ouverture/fermeture notamment au niveau des bras/articulations/equerre/ à utiliser pour garantir le mouvement de rotation du volet.
Par exemple, peut-on positionner le ressort sur la même équerre que le vérin ?

Merci de m'apporter quelques précisions.
Je reste dispo s'il manque des détails.
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[invite606cc92c]

Voici le schéma en question :

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

XXXXXXXXXXXXXXXX

Supprimé à la demande du posteur qui c'est rendu compte tout seul que la procédure d'insertion de ces pièces jointes n'était pas conforme à la Charte
Merci

[invite606cc92c]

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Voici l'image en question :

[invite606cc92c]

Pas d'idée ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zozo_MP]

Bonjour

Ce ne sont pas les idées qui manquent c'est la compréhension de votre dessin qui est disons un peu filaire et, au moins pour moi, peu explicite

Un petit effort d'explication serait surement habile de votre part pour décupler notre intérêt.

Cordialement

[invite606cc92c]

Oui bonne remarque, je vais donc être plus explicite avec une copie d'écran de mon système prise sous CATIA. On y voit l'appareil de mesure à l'intérieur.
Il manque toutefois les gonds et les joints mais c'est juste un croquis pour bien vous illustrer les choses.

En fait le problème se pose sur les articulations qui serviront à transmettre le mouvement de rotation au volet à partir des 2 vérins et des 2 ressorts qui seront positionnés dans le boitier près du pivot (pour éviter des courses trop longues). Comme je suis limité niveau place, j'envisageai de coupler un verin avec un ressort et de les mettre sur la même équerre.
Un autre croquis pour montrer l'organisation interne du boitier (Paint).

Voilà j'espere que c'est plus clair là, en tout cas n'hésitez pas si c'est toujours pas le cas...

[Zozo_MP]

Bonsoir

C'est nettement plus clair effectivement mais quelques petites précisions supplémentaires seraient très utiles.

Si vous avez la possibilité de répondre à chaque point ce serait parfait.

1° Le vérin est à l'intérieur du boitier O/N
2° De quel vérin s'agit-il un vérin à gaz, électrique, pneumatique.
3° pour quelle raison voulez vous mettre un ressort (cf la question 7)
4° qu'est-ce qui déclenche l'ouverture du boitier (manuel automatique
5° qu'est-ce qui maintient le système fermé et relativement étanche puisque vous parlez de joints.
6° l'ouverture de ce boitier est nécessité par le besoin de maintenance ou de relevé de résultats fréquents.
7° quel est le poids approximatif du couvercle (facile si c'est de la tôle de connaître le poids avec CATIA).
8° pourquoi limiter l'ouverture à 90°
9° pourquoi deux vérins sur un couvercle qui va être très mou si on veut rester avec un poids raisonnable (sujet à des vrillages).
10° ouf ! il a fini avec ses questions.

Tout à fait entre nous je ne vois pas trop où il y a un problème.

Cordialement

[invite606cc92c]

Bonjour,

1) Oui, le vérin est à l'intérieur du boitier
2) Vérin pneumatique (au passage, quelles sont les marques réputées de vérin ?)
3) Les ressorts serviront à fermer le volet en cas de coupure d'énergie. Les vérins n'étant plus alimentés, ils ne servent plus à grand chose.
4) L'ouverture est commandée par un boitier E/S
5) Les ressorts permettent justement de plaquer les joints en position fermée, couplé à l'énergie de traction des vérins, une bonne étanchéité est assurée
6) Voulez vous parler par exemple de l'huile pour lubrifier le vérin ?
7) Le couvercle pèse environ 9 kg
8) L'appareil doit pouvoir scanner l'ensemble de la zone de mesure définie, et après calcul, il n'est pas nécessaire d'ouvrir davantage le volet.
9) Deux vérins car il y a un flux d'air au centre, il ne faut pas le gêner. Pour équilibrer les moments sur l'axe, il vaut mieux en utiliser deux à égale distance des extrémités de cet axe.

Les moments axiaux sont déjà calculés, j'ai choisis de mettre 100 mm entre l'axe du vérin et l'axe de pivot.

Comme je n'ai pas assez de compétences dans la transmission de mouvements, je me tourne vers ce forum. Je recherche des composants mécaniques pour assurer cette rotation sachant que les vérins sont linéaires.
Pour dimensionner les vérins, j'ai en effet besoin de connaitre l'évolution du bras de levier (entre le pivot et le point d'application de la force), en fonction de l'angle d'ouverture.

Après si le choix des vérins et des ressorts n'est pas judicieux, c'est toujours possible de changer. Je cherche de toute façon un bon rapport qualité-prix.

Voici deux schémas qui peuvent mieux illustrer mon problème.

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

Merci pour vos réponses

Une dernière question quand vous parlez de vérin pneumatique il s'agit bien de vérin fonctionnant avec de l'air comprimé !

Autres remarques

Pour moi les pattes qui servent à ouvrir sont OK, c'est qu'il y a de plus simple et pas cher.

Je pense que le fait de mettre deux vérins n'est pas une bonne idée car les vérins pneumatique ne pousseront jamais à la même vitesse et comme l'avancement ne pourra pas être synchrone cela va pousser de travers et risqué de tout vriller et de coincer.
Avec un seul vérin cela suffit, 9 Kg ce n'est pas très lourd surtout ramené au centre de gravité le bras de levier sera moindre.

Donc vous mettez une patte de chaque côté le plus près des bords et vous reliez par l'axe de rotation de ces deux pattes par un tube soudé (15 x2). Avantage vous aurez l'encombrement pour un seul tuyau pour une seul vérin.

Pour le vérin si c'est bien un vérin avec de l'air comprimé je vous suggèrerais un vérin simple effet.

Pourquoi?

- Parce qu'il a déjà un ressort de rappel à l'intérieur.
Comme la force de rappel sera insuffisante pour ramener le couvercle jusqu'à -N degrès vous aurez juste besoin d'un ressort complémentaire mais qui sera plus petit.
Simple effet parce que vous dites qu'en cas de panne d'alimentation le couvercle doit se refermé.
Avec un simple effet le vérin va rentrer tout seul et en plus la vanne de commande 2 voies est plus simple et moins coûteuse et vous n'avez pas besoin de mettre un tuyaux au nez du vérin.
Pour le ressort regardez, du fait que vous aurez les pattes et l'axe qui maintient le tout, un ressort de torsion qui serait plus compact.
En plus si vous placez correctement votre tube vous pouvez mettre le ressort de torsion dessus.

Pour le point 6 je n'avais pas compris que l'appareil fonctionnait capot ouvert. Je croyais que l'on ouvrait le capot pour chercher les résultats ou pour faire de la maintenance de l'appareil.
Pour le fournisseur regardez ici mais mes petits camarades vous en indiquerons d'autres tout aussi valables.

Voilà amusez vous bien

Cordialement

PS pour le dimensionnement du vérin .



.

[invite606cc92c]

C'est vrai que logiquement un simple effet suffit. Mais la force de rappel développé par le ressort de traction me semble limitée pour mon cas. Je dois tout de même exercer 7000N en traction pour le plaquage du joint.
En effet les vérins sont alimentés par de l'air comprimé au même titre que les lames d'air.

La place du milieu est justement prévu pour la mise en place d'une lame d'air. Une lame également présente en bas du boitier et ceci pour limiter les entrées de poussière.

Si le vérin est central, il faut qu'il soit en contrebas de la lame et fixé en partie sur cette lame.
De plus, je crains qu'un seul vérin, centré ne trouble la circulation de l'air et cause des dépressions.

Zozo_MP vos liens ne fonctionnent pas sur mon PC, mais j'ai maintenant là un nouveau nom de fournisseur potentiel.

En tout cas, merci pour les tuyaux !

[Zozo_MP]

Bonjour

Le vérin est bien sur un des coté au choix pas au milieu. Vous ne devez pas avoir compris l'histoire du tube.

Du fait que votre caisson n'est pas sous pression une fois refermé qu'est-ce qui justifie d'avoir une pression de fermeture aussi élevé : ce n'est pas un cocotte minute.

En plus du fait que vous poussez au niveau de la charnière pour avoir une pression d'écrasement au bord opposé il est sur que cela nécessiterait une pression importante.
Il faut revoir la conception de votre joint.
(un petit coup de Catia pour que nous puissions voir cela)

Un simple joint creux ne nécessiterait pas une pression d'écrasement aussi important. Un joint plat en Silomère non plus ou un simple joint à jupe fixé sur la partie non mobile serait suffisant aussi.

Au pif un vérin pas trop gros capable de soulever 20kg est largement suffisant (voir la puissance en fonction du bras de levier mais pas en fonction du joint)

Cordialement

[invite606cc92c]

Bonjour,

Petit point sur un de mes calculs.

Les joints seront fixés sur l'encadrement du volet, soit sur un périmètre de 2345 mm. L'effort linéique à y appliquer est de 10 N/m. C'est une valeur estimée.
Le calcul du moment axial causé par l'effort à appliquer sur ces joints donne 720,7 N.m après intégration. Tandis que le moment gravitationnel est de 8 N.m en position fermée (quasi négligeable).

Avec un bras de levier de 100 mm je trouve 7207 N.

[Zozo_MP]

Bonjour

Comme je suis nul en calcul je ne vous serais d'aucune utilité mais avec un peu de bon sens on n'rraive quand mêm à faire des choses.
Un contact de 10N par mètre linéaire donnerait pour 2,350 m en 25N .
Donc si le poids du capot à lui seul fait 9 Kg le joint d'un des côté et déjà en contact, il faut juste s'occuper des trois autres cotés
Il faut connaître la densité et la nature et la forme de votre joint, comme je vous l'ai dit (cocotte minute) un simple joint à lèvre avec une pression total sur le capot de 1 à 2 Kg suffit largement donc même si l'on monte à 4 KG (40 N) on n'est très loin de chiffres dont vous parlez.
Votre truc est-il utilisé en extérieur avec des vents violents, etc...

720 kg c'est le poids d'un véhicule

Cordialement

[invite606cc92c]

Bonsoir,

en effet je trouve ça élevé moi aussi.
En faisant simple : si on prend un côté de 600 mm de joint, la force à appliquer sur chaque mètre de joint est de 10 N. Après, si on se réduit à 600 mm, elle sera de 6 N et le point d'application équivalent de la force sera au centre de l'arête si on veut.

De même avec les trois autres arêtes, on obtient au final quatre forces de plaquage.

Je referais les calculs demain...

Cordialement

[invite606cc92c]

Bonjour,

autant pour moi le moment linéique est de 10 N/cm ! C'est une valeur évaluée sur une gomme de 1 cm sans avoir le joint réel. Elle n'est évidemment pas exacte mais c'est dans cet ordre de grandeur là.
Pour la force engendrée elle est finalement bien de 7 kN, bien entendu il faudra mettre une petite butée au niveau du boitier si le joint est fixé sur le volet.

De ce fait, je me vois mal mettre un simple effet, vu que le ressort sera énorme, couteux et prendra de la place. L' autre problème induit c'est la force de poussée du vérin qui devra lutter contre une raideur importante ; la place est limitée et la pression du vérin aussi (5 bars).

J'ai réalisé une petite simulation pour illustrer ce problème (ci joint): le facteur K est proportionnel à la raideur du ressort. K=0 : pas de ressort
K=1 : ressort à 100 % (simple effet). Les deux forces sont des forces développées par le vérin (traction et poussée).

Il me semble que les doubles effets doivent exercer à peu près la même force dans les deux sens. Il ne doit pas y avoir de déséquilibre. Dans mon cas, un rapport de 0,4 serait optimal.

L'ensemble de mesure est conçu pour fonctionner en milieu industriel, donc à l'intérieur. Comme le scanner risque d'être exposé aux jets d'eau, à la poussière et les hautes températures, il faut le protéger par un IP 65.

Je peux bien sûr me tromper sur certains points, donc si vous avez des suggestions à me faire je suis preneur...

PETITE QUESTION :
Comment calculer la course des vérins à l'aide des pattes et de l'angle de 90° ?


Cordialement

Ci joint :
1) graphique résultant de ma simulation
2) les joints que j'ai choisi sont page 2 les deuxièmes. L'entreprise en question ne possède pas la valeur de la charge linéique.

[Zozo_MP]

Bonjour

Je ne partage toujours pas vos calculs.

Plutôt que de faire des calculs faisons un raisonnement simple.

Si votre boite était placée à l'horizontal le poids du couvercle suffirait à lui seul à assurer l'étanchéité ordinaire.

Pour faire simple (avec la méthode Kiss) mettons un poids de 90 gr par cm2 (ce qui est déjà beaucoup) et admettons que la tôle n'appuie que sur un centimètre sur la largeur du joint cela fait un poids total de 21 Kg soit ~ 210N pour la totalité du joint.
Donc on n'est très loin des 7000N qui doivent faire à peu près 700Kg si je ne me trompe pas.

J'ai fait le test sur un joint tubulaire creux de 14 mm de diamètre on obtient un écrasement de 4mm

Nota : le joint que vous avez choisi et trop compliqué trop haut et surement trop cher pour l'usage que vous en ferez. En plus il faut que votre charnière soit bien placée par rapport au plan de joint pour que le joint soit écrasé partout de la même valeur.
Je pense qu’un simple joint à lèvre suffirait à faire l’étanchéité et supprimer quasiment la pression à exercer à la fermeture.

Petite erreur

Il me semble que les doubles effets doivent exercer à peu près la même force dans les deux sens.

Non puisque sur le retour la surface est moins grande du fait que vous avez le diamètre de la tige qui diminue la surface. Voir ici au chapitre caractéristique d'un vérin.

Pour le calcul de la longueur du vérin vous pouvez le faire par calcul et trigo mais beaucoup plus simplement avec Catia. Il suffit de dessiner et de changer le diamètre de rotation de la patte pour obtenir la course du vérin selon l'emplacement de la chape arrière du vérin. N'oubliez pas dans la course arrière de tenir compte de l'écrasement du joint (donc prévoyez une garde arrière).

Cordialement

PS : un de mes amis du forum m'a fait remarquer que vous mélangiez moment linéique et effort linéique. Faite attention aux unités également.

[invite606cc92c]

Merci pour toutes ces explications qui sont fort intéressantes.

Est ce qu'un seul bras articulé entre la chape et la patte suffit (voir schéma) ?

Bien entendu le dessin n'est pas à l'échelle, mais j'aimerais juste savoir si le principe est correcte.

[Zozo_MP]

Bonjour

En principe oui mais je vous le déconseille car votre couvercle va se vriller avec encore plus de vrillage au moment de l'effort pour la mini étanchéité. (faite l'essai avec deux boites à chaussure que vous mettez face à face et touchez du doigts les déformations cela vaut bien des calculs)

En plus si la tige du vérin n'est pas prise en chape la patte sera elle aussi soumise à vrillage. Je voudrais bien voir la forme (sous Catia ou Solidworks) les dimensions de la patte et surtout l'épaisseur de la tôle de cette dernière.

Une petite question est-ce que cet objet sera fabriqué en un ou plusieurs exemplaires.
Si c'est un exemplaire ne vous posez pas de question vous faites costaud sans trop réfléchir quitte à sur-dimensionner, si c'est commercialisé alors il faut optimiser.

J'aimerai bien voir votre charnière également car je subodore un problème de tôlerie.

Cordialement

[Jaunin]

Bonjour, G2facou,
Ou avez, vous trouvez le renseignement sur la pression de fermeture pour les joints, je n'ai rien trouvé dans votre catalogue.
Quelle est l'épaisseur de votre tôle.
Il me semble que si vous avez un joint sur les quatre cotés, la partie du côté de la charnière va bloquer votre couvercle avant sa fermeture totale, d'où compromettre son étanchéité.
Cordialement.
Jaunin__

[invite606cc92c]

Bonsoir,

justement je n'ai pas trouve cette valeur, je l'ai prise un peu au pif.
Le volet a 3 mm d'epaisseur au niveau du pivot et 4 MM ailleurs.
En effet, un écran thermique de 1 mm est ajoute en plus de l'alu.

Cordialement

[invite606cc92c]

Bonsoir zozo_MP,

A priori plusieurs exemplaires.
Je n'ai pas encore fait sur catia le mécanisme que j'ai propose.
Auriez vous quelques suggestions a me faire concernant un autre mécanisme ?

Merci,
cordialement

[Jaunin]

Bonjour,
Je pense à un système de fermeture en deux temps,
Un basculement du couvercle et ensuite un déplacement parallèle au boitier pour descendre sur celui-ci, pour appuyer sur les quatre faces des joints en même temps, pour un écrasement uniforme.
(je ne sais pas si je suis très clair)
Cordialement.
Jaunin__

[Zozo_MP]

Bonsoir g2facou

Pour quoi un autre système qui serait plus compliqué et qui ne marchera pas forcément mieux.

- Je serais vous, tant qu'à faire différent je ferais une ouverture manuelle du couvercle avec une assistance par des ressorts à gaz pour la fin de l'ouverture. l'ouverture.
- Quand c'est en position ouverte le couvercle se bloque alors par l'intermédiaire d'un électro-aimant. En cas de coupure de courant l'électro-aimant lâche la porte qui en fin de course et plaquée sur le joint par des ressorts de porte.
Il faudrait regarder si pour les vérins à gaz s'ils sont le même effort ou non dans les deux sens.
Sinon c'est simple il faut que le ressort de rappel ne s'active que pendant la fin de la course (un peu comme les tiroirs de cuisine) puisque n'oubliez pas que le couvercle va se fermer tout seul sur presque 75% de la course par son poids propre (kg) et dans les derniers 25% c'est le ressort qui le rappelle à l'ordre.
Il y a un petit système à copier ou à gamberger simplement pour cette activation uniquement en fin de course. En plus vous avez des ressorts ondulés qui ne prennent pas beaucoup de place et qui ont une courbe de combustion presque linéaire.

Si mécano41 passe par là il vous parlerait mieux que moi des vérins à gaz.

Les armoires métalliques de toutes tailles sont des fabrications courantes.
Tous ces types de problèmes de joints sont réglés depuis longtemps.
Le problème de la charnière n'en n'est pas un, si l'on fait un minimum attention à placer l'axe par rapport au plan de joint.
Vous pouvez même en avoir des charnières industrielles, invisibles et à souder. En voici un exemple parmi bien d'autres fournisseurs.

Ou en êtes vous sur la force du vérin ? si vous gardez cette solution.

Attendons la proposition de Jaunin (que je salue avec le sourire).

Cordialement

[invite606cc92c]

Bonjour,

Tout d'abord merci beaucoup pour vos réponses.

Zozo_MP >> c'est vrai qu'un vérin à gaz peut être pas mal, le souci c'est que le cahier des charges impose la mise en place de vérins pneumatiques. Pour l'ouverture manuelle : le boitier est à 4 m au dessus du sol ça va être compliqué.

Jaunin >> je n'ai pas tout compris notamment par rapport au déplacement parallèle au boitier. Est ce qu'en cas de coupure de courant le boitier se fermera tout seul ?

En gros, est ce qu'un système à bras articulés et un peu différent du mien peut fonctionner et cela sans vrillages et usures prématurées ?
C'est là mon seul souci : la transmission du mouvement du vérin au couvercle.

cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

Pour l'ouverture manuelle : le boitier est à 4 m au dessus du sol ça va être compliqué.

Evidemment si vous nous sortez des lapins de votre chapeau sans nous dire que vous avez mis des carottes dans le chapeau avant , évidemment on va vous dire des bêtises.

Donc changeons de stratégie.

Je reprends ici un sujet d'un jeune homme que nous avions collectivement aidé. C'était un projecteur placé à 15 m de haut dans une cathédrale et qui devait se replier tout seul en cas de coupure de courant volontaire quotidienne ou due à EDF.

Le principe est simple et je le retranscris et je l'adapte un peu par rapport à votre sujet:
- un petit vérin électrique pousse le capot pour l'ouverture. La tige du vérin n'est pas solidaire du couvercle c'est un pousseur.
- lorsque le vérin est totalement sorti un électroaimant vient immobiliser le capot qui par chance est métallique.
- Le vérin se rétracte mais comme il n'est pas attaché il ne ramène pas le capot.
- Pendant son retour il bande le ressort qui servira de rappel en fin de fermeture.
- dès que le courant est coupé l'électro-aimant lâche sa proie et le ressort qui joue le rôle du renard qui ramène le camembert à lui et ferme la porte.

En plus comme ces petits vérins électriques sont très puissants (2000N) vous pouvez avoir un bras de levier très court et ne pas trop avoir de problème avec la puissance de rapelle du vérin.
Par contre si vous utilisez cette solution il faut prévoir un petit amortisseur (ralentisseur) pour la fermeture car le rappel par le ressort risque d'être trop rapide (violente) mais ça ce n'est pas difficile à résoudre.

Voilà le ressort de l'histoire.

Si vous avez d'autres lapins ou lézards dans votre chapeau merci de nous en faire voir au moins les oreilles.

La solution du pneumatique n'est pas une bonne solution à mon avis.

Ou alors dernière solution il faut faire comme pour le trappes de fumées pilotées à l'ouverture par un câble sous gaine et actionnée par un petit vérin. Dans ce cas votre vérin serait en bas du mur. Si votre tuyau pneumatique pète à quatre mètres du sol gare au coup de fouets s'il n'est pas bien bridé.

Cordialement

[invite606cc92c]

L'idée de l'électroaimant est bonne. Je l'intégre donc à mon projet.

Pour le reste, j'y réfléchis et je vous ferais part de ma réflexion plus tard.

Auriez vous le lien du sujet sur le projecteur ?

merci

[Zozo_MP]

Bonjour

Voici le lien avec des vidéos explicites.

Cordialement

[invite606cc92c]

Bonjour,

est ce que finalement c'est pas mieux de mettre un vérin rotatif ?

Voici l'exemple d'un mécanisme de volet battant

mécanisme de volet battant.
N'est ce pas un vérin rotatif ?

[Zozo_MP]

Bonjour

Si je peux me permettre vous êtes en train de vous décentrer par rapport à votre sujet et à votre cahier des charges.
le volet est un exemple puisqu'en cas de panne de courant il ne peut se refermer seul.

Votre problème n'est quand même pas si compliqué de lever un bout de ferraille de 9 Kg.
Ce qu'il vous faut repérer se sont les latitudes d'actions ou disons les marges de manœuvre dont vous disposez.

Avez vous droit ou non de sortir du cadre de référence étroit de vos interlocuteurs.

exemple
- Un vérin électrique avec un dérivé de la solution projo est-elle acceptable ou non.
- vérin électrique ou pneumatique peuvent-ils être à l'extérieur, si oui alors un vérin placé au milieu vous apporte des avantages en terme de simplicité par contre petit pb avec la poussière.

Si par contre, on vous contraint dans le carcan du cahier des charges, alors ne vous cassez pas la tête prenez un solution bien bourrin. On vous attend sur un résultat concret, peu cher et pouvant être mis en oeuvre rapidement.

Cordialement

PS : ce que l'on n'appelle vérin rotatif ne le sont jamais sauf en hydraulique.
Il se contente de transformer un mouvement linéaire et une liaison de sortie rotative.
Regardez à nouveau votre jugement sur cette solution. Soit vous faite comme le volet et vous êtes obligé de mettre deux biellettes en plus, soit vous avez un vérin linéaire et vous économisez deux liaisons et au moins deux pièces.
Soit il faut mettre la sortie du rotatif dans le strict axe de rotation du capot.
Vos interlocuteurs vont faire ça ==>

[invite606cc92c]

Je viens de trouver un lien très sympa concernant la transmission de puissance du vérin au volet.

Merci pour votre réponse.