BR112012019154B1 - amplificador de força de frenagem pneumático para veículo automotor - Google Patents

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Albin Loew
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Abstract

AMPLIFICADOR DE FORÇA DE FRENAGEM. A invenção refere-se a um amplificador de força de frenagem pneumático para veículo automotor com um alojamento de amplificador (1), cujo compartimento interno está subdividido por ao menos uma parede (2, 39) axialmente móvel, ativável com pressão diferencial pneumática, em ao menos uma câmara de trabalho (3, 41) e ao menos uma câmara de subpressão (4), com uma válvula de controle (12), disposta em um alojamento de controle (5), controlando a pressão diferencial, para conexão da câmara de trabalho (3, 41) com a câmara de subpressão (4) ou a atmosfera, sendo que a parede (2, 39) móvel compreende um prato de membrana (8) e uma membrana de rolo (18, 38) e sendo que a câmara de trabalho (3, 41) é vedada por meio de um anel de vedação (13, 47), que encosta no alojamento de controle (5) e que é sujeita em direção radial com relação a um eixo longitudinal (L) do amplificador de força de frenagem. Para evitar efeitos de "slipstick" bem como dinâmicos, que resultam especialmente no anel de vedação e pelos quais ocorrem ruídos perturbadores, se propõe segundo a invenção que sejam previstos meios para no início de uma ativação do amplificador de força de frenagem reduzir uma área efetivamente ativada da parede (2, 39) móvel mediante subdivisão da câmara de trabalho (3, 41) em (...).

Description

[0001] A invenção refere-se a um amplificador de força de frenagem pneumático para veículo automotor com um alojamento de amplificador, cujo compartimento interno está subdividido por pelo menos uma parede axialmente móvel, ativável com pressão diferencial pneumática, em pelo menos uma câmara de trabalho e pelo menos uma câmara de subpressão, com uma válvula de controle, disposta em um alojamento de controle, controlando a pressão diferencial, para conexão da câmara de trabalho com a câmara de subpressão ou a atmosfera, sendo que a parede móvel compreende um prato de membrana e uma membrana de rolo e sendo que a câmara de trabalho é vedada por meio de um anel de vedação, que encosta no alojamento de controle e que é sujeita em direção radial com relação a um eixo longitudinal do amplificador de força de frenagem.
[0002] Amplificadores de força de frenagem segundo o gênero são conhecidos, por exemplo, da DE 103 33 983 A1 e da DE 10 2008 037 048 A1, sendo que a DE 103 33 983 A1 descreve um amplificador de força de frenagem convencional e a DE 10 2008 037 048 A1 um assim chamado amplificador de força de frenagem ativo, que é ativável também independentemente de um elemento de entrada por um eletroímã.
[0003] Especialmente em modernos veículos, a indústria automobilística apresenta exigências muito elevadas com relação ao conforto acústico dos componentes do veículo automotor. Essas exigências não podem ser em parte satisfeitas com os amplificadores de força de frenagem conhecidos. Como uma causa para emissão de ruído perturbadora se verificou em ensaios a disponibilização de um alto vácuo. Isso ocorre inclusive no emprego de bombas a vácuo, que são necessárias especialmente em veículos com acionamento elétrico ou híbrido, pois pelo motor não pode ser disponibilizado qualquer vácuo ou não suficientemente.
[0004] O alto vácuo resulta em efeitos "stick-slip" bem como dinâmicos, especialmente no anel de vedação para vedação da câmara de trabalho contra a atmosfera, pelos quais resultam ruídos perturbadores.
[0005] Por isso, constitui objetivo da invenção disponibilizar um amplificador de força de frenagem, em que possam ser evitadas as desvantagens descritas.
[0006] Para o atingimento desse objetivo, portanto, se propõe conforme a invenção que sejam previstos meios para no início de uma ativação do amplificador de força de frenagem reduzir uma área efetivamente ativada da parede móvel mediante subdivisão da câmara de trabalho em uma pré-câmara e uma câmara principal. Pela redução da câmara de trabalho para a pré-câmara no início da ativação resulta, graças à menor área efetivamente ativada da parede móvel, uma maior diferença de pressão, que cuida de um rasgamento do anel de vedação. Efeitos "stick-slip" bem como dinâmicos podem assim ser evitados e pode ser realizada uma partida suave do amplificador de força de frenagem quando da ativação.
[0007] Para garantir um completo reajuste do amplificador de força de frenagem em uma posição de disponibilidade, de preferência os meios são previstos definidamente não estanques.
[0008] De maneira simples, sem abrangentes alterações, os meios podem ser integrados na estrutura conhecida de um amplificador de força de frenagem, na medida em que os meios sejam previstos, de preferência, continuamente na membrana de rolo ou no alojamento de controle e na medida em que os meios separem definidamente de modo não estanque a câmara principal no início da ativação pela pré- câmara por encosto no alojamento de amplificador ou em um fundo intermediário.
[0009] Uma forma de execução alternativa da invenção prevê que os meios sejam dispostos continuamente no alojamento de amplificador e que os meios separarem definidamente de modo não estanque a câmara principal no início da ativação da pré-câmara mediante encosto na membrana de rolo.
[00010] De preferência, como meio um lábio contínuo é amoldado à membrana de rolo, o qual no início da ativação encosta no alojamento de amplificador ou no fundo intermediário. O lábio pode então, de maneira simples, ser previsto já quando da produção da membrana de rolo.
[00011] Para não prejudicar a funcionalidade do amplificador de força de frenagem, segundo outra execução vantajosa, no lábio contínuo é prevista pelo menos uma nervura, que garante a definida não estanqueidade do lábio. Vantajosamente, uma alteração do alojamento do amplificador não é então necessária.
[00012] Uma forma de execução vantajosa, alternativa, da invenção prevê que o lábio contínuo apresente pelo menos um recesso, que garante a não estanqueidade definida do lábio, sendo aqui tampouco necessária uma alteração do alojamento de amplificador.
[00013] Segundo uma forma de execução vantajosa da invenção, como meio pode também ser previsto um elemento de filtro contínuo, reversivelmente deformável, que ventila de modo estrangulado a câmara principal no início da ativação.
[00014] De preferência, na região de encosto do meio está previsto pelo menos um canal, que garante a definida não estanqueidade do meio. Dependendo da disposição do meio o canal pode ser previsto no alojamento de amplificador ou na parede móvel.
[00015] Segundo outra forma de execução vantajosa, o elemento de filtro apresenta pelo menos um canal de passagem, que garante a definida não estanqueidade do elemento de filtro. Também nessa forma de execução da invenção, tampouco é necessária uma alteração do alojamento de amplificador.
[00016] Uma forma de execução vantajosa prevê que os meios sejam dispostos na região de um segmento axial do alojamento de amplificador, com o que a pré-câmara pode ser executada pequena no início da ativação.
[00017] Segundo outra forma de execução vantajosa da invenção, os meios estão dispostos na região de um segmento de flange radial do alojamento de amplificador.
[00018] Estando os meios, segundo outra forma de execução vantajosa, dispostos na região de um segmento chanfrado do alojamento de amplificador, o amplificador de força de frenagem pode também apresentar um assim chamado tirante de ancoragem.
[00019] Outras características, vantagens e possibilidades de aplicação da invenção se depreendem da descrição a seguir de exemplos de execução bem como com base no desenho. Mostram respectivamente em corte longitudinal: figura 1 - uma vista parcial de um amplificador de força de frenagem pneumático, conhecido; figura 2 - uma vista parcial de um primeiro exemplo de execução de um amplificador de força de frenagem pneumático segundo a invenção; figura 3 - uma vista parcial de um segundo exemplo de execução de um amplificador de força de frenagem pneumático segundo a invenção; figura 4 - uma vista parcial ampliada do segundo exemplo de execução conforme figura 3; figura 5 - uma vista parcial de um terceiro exemplo de execução de um amplificador de força de frenagem pneumático segundo a invenção e figura 6 - uma vista parcial de um quarto exemplo de execução de um amplificador de força de frenagem pneumático segundo a invenção.
[00020] O alojamento de amplificador 1, indicado apenas esquematicamente, de um amplificador de força de frenagem conhecido, mostrado na figura 1, é subdividido por uma parede 2 axialmente móvel em uma câmara de trabalho 3 e uma câmara de subpressão 4. A parede 2 axialmente móvel consiste em um prato de membrana 8 estirado em profundidade de chapa e uma membrana de rolo 18 flexível, contígua ao mesmo, a qual, de modo não representado em detalhes, forma uma membrana de rolo como vedação entre a periferia exterior do prato de membrana 8 e o alojamento de amplificador 1.
[00021] Uma válvula de controle 12 ativável por um elemento de entrada 7 está disposta em um alojamento de controle 5 guiado vedado no alojamento de amplificador 1, portando a parede 2 móvel, e consiste em uma primeira sede de vedação 15 formado no alojamento de controle 5 e uma segunda sede de vedação 16 executado em um êmbolo de válvula 9 unido com o elemento de entrada 7, bem como um corpo de válvula 10 cooperando com ambas as sedes de vedação 15, 16, que por meio de uma mola de válvula 22 se apoiando em uma parte de guia 21 é pressionado contra as sedes de válvula 15, 16. A câmara de trabalho 3 pode ser unida com a câmara de subpressão 4 por um canal 28 se estendendo lateralmente no alojamento de controle 5. O elemento de entrada 7 está unido com um pedal de freio não representado.
[00022] A força de frenagem é transmitida por um disco de reação 6 elástico como borracha, encostando no lado frontal no alojamento de controle 5, bem como uma barra de pressão 14 apresentando um flange de cabeça 23, para um êmbolo de ativação de um cilindro principal da instalação de freio não representado, que fica disposto na extremidade do amplificador de força de frenagem do lado de subpressão. A força de entrada introduzida no elemento de entrada 7 é transmitida ao disco de reação 6 por meio do êmbolo de válvula 9.
[00023] Uma mola de reajuste 26 representada esquematicamente no desenho, que se apoia na parede frontal do lado de subpressão do alojamento de amplificador 1 em um flange não mostrado, mantém a parede 2 móvel na posição inicial mostrada. Além disso, está prevista uma mola de recuperação 27, que fica disposta entre o elemento de entrada 7 e a parte de guia 21, e cuja força provê uma protensão do êmbolo de válvula 9 ou de sua sede de válvula 16 com relação ao corpo de válvula 10.
[00024] Para poder unir com a atmosfera a câmara de trabalho 3 quando da ativação da válvula de controle 12, finalmente no alojamento de controle 5 está executado canal 29 se estendendo quase radialmente. O movimento de retorno do êmbolo de válvula 9 no final de uma operação de frenagem é então limitado por um elemento transversal 11, que na posição de soltura mostrada do amplificador de força de frenagem encosta em um batente 16 executado no alojamento de amplificador 1.
[00025] Para vedação da câmara de trabalho 3 com relação à atmosfera, em uma abertura de alojamento 20 do alojamento de amplificador 1, prevista para alojamento do alojamento de controle 5, está disposto um anel de vedação 13, que encosta no alojamento de controle 5 e que fica sujeito em direção radial com relação a um eixo longitudinal L do amplificador de força de frenagem. O anel de vedação 13 garante a vedação da câmara de trabalho 3 e possibilita simultaneamente um movimento de elevação do alojamento de controle 5 quando de uma ativação do freio, indicado por uma seta.
[00026] No alojamento de controle 5 está delimitado um compartimento 17 pneumático, que por passagens 19 no corpo de válvula 22 une o compartimento 17 pneumático com um compartimento anular 24 limitado pelas sedes de válvula 15, 16, em que desemboca o canal 29 pneumático mencionado acima, de modo que o compartimento 17 pneumático se encontra continuamente em comunicação com a câmara de trabalho 3 e no corpo de válvula 10 tem lugar uma compensação de pressão.
[00027] O modo de funcionamento e a estrutura básica dos exemplos de execução da invenção a seguir descritos não se distinguem do modo de funcionamento e da estrutura básica do amplificador de força de frenagem conhecido, descrito conforme figura 1, de modo que apenas as partes essenciais para a invenção serão a seguir representadas e descritas. Componentes iguais são então providos de referências iguais e não mais serão descritos a seguir.
[00028] Das figuras 2 a 6 podem ser depreendidos recortes de exemplos de execução de um amplificador de força de frenagem segundo a invenção, que pode ser executado como aparelho único ou em tandem e como amplificador de força de frenagem convencional ou assim chamado ativo, que é ativável por um eletroímã também independentemente do elemento de entrada 17.
[00029] Especialmente em veículos modernos, pela indústria automobilística são colocadas exigências muito altas com relação ao conforto acústico dos componentes do veículo automotor. No amplificador de força de frenagem conhecido, descrito conforme figura 1, essas exigências não são satisfeitas, quando - como se verificou em ensaios - é disponibilizado um alto vácuo ao amplificador de força de frenagem. Isso se aplica inclusive no emprego de bombas de vácuo, que são necessárias especialmente em veículos com acionamento elétrico ou híbrido, pois pelo motor não pode ser disponibilizado qualquer vácuo ou não suficientemente.
[00030] O alto vácuo resulta em efeitos "stick-slip" bem como dinâmicos especialmente no anel de vedação para vedação da câmara de trabalho, devido aos quais resultam ruídos perturbadores.
[00031] Para eliminar esses ruídos perturbadores, todos os exemplos de execução a seguir descritos apresentam meios para no início de uma ativação do amplificador de força de frenagem reduzir uma área efetivamente ativada da parede 2, 39 móvel mediante subdivisão da câmara de trabalho 3, 41 em uma pré-câmara 30, 42 e uma câmara principal 31, 43.
[00032] Pela redução da câmara de trabalho 3 no início da ativação resulta, devido à menor área efetivamente ativada da parede móvel 2, 39, uma maior diferença de pressão, que provê uma ruptura do anel de vedação 13, 47. Efeitos "stick-slip" bem como dinâmicos podem assim ser evitados e pode ser realizada uma partida suave do amplificador de força de frenagem quando da ativação.
[00033] Os meios são então previstos vantajosamente definidamente não estanques, para possibilitar um reajuste completo do amplificador de força de frenagem a uma posição de disponibilidade.
[00034] Os três primeiros exemplos de execução têm em comum o fato de que como meio é previsto um lábio 32 contínuo, amoldado à membrana de rolo 18, que no início da ativação encosta no alojamento de amplificador 1. Este, de modo simples, pode ser previsto já quando da produção da membrana de rolo 18 e, assim, ser integrado à estrutura conhecida do amplificador de força de frenagem sem abrangentes alterações.
[00035] Na posição de disponibilidade do amplificador de força de frenagem mostrada nas figuras 2 a 5, o lábio 32 encosta no alojamento de amplificador 1 e assim separa a câmara principal 31 no início da ativação da pré-câmara 30, de modo que a câmara de trabalho 3 no início da ativação é reduzida. Devido à área menor, efetivamente ativada, da parede 2 móvel pode assim ser viabilizada uma maior diferença de pressão, que provê uma soltura do anel de vedação 13 e, com isso, uma partida suave do amplificador de força de frenagem, com o que podem ser evitados efeitos "stick-slip" bem como dinâmicos.
[00036] Tendo a parede 2 percorrido um pequeno trajeto definido de por exemplo, cerca de 1 mm, o lábio 32 levanta do alojamento de amplificador 1 e de novo fica disponível o completo volume da câmara de trabalho 3, isto é, pré-câmara 30 e câmara principal 31.
[00037] O lábio 32 do primeiro exemplo de execução segundo a fig. 2 está diretamente amoldado a um rebordo de vedação 33 preso ao alojamento de controle 5 e encosta, no início da ativação, em um segmento 34 axial do alojamento de amplificador 1. Assim, a pré-câmara 30 pode ser executada tão pequena quanto possível no início da ativação. Em uma forma de execução alternativa, não mostrada, o lábio 32 pode também estar diretamente disposto no alojamento de controle 5.
[00038] Das figuras 3 e 4 se pode depreender, respectivamente, um recorte do segundo exemplo de execução. Como se vê ali, o lábio 32 encosta então em um segmento de flange 35 radial no início da ativação.
[00039] A figura 5 mostra o terceiro exemplo de execução, em que o lábio 32 no início da ativação encosta em um segmento 36 chanfrado do alojamento de amplificador 1, de modo que o amplificador de força de frenagem pode ser provido de um assim chamado tirante de ancoragem 37, que atravessa o alojamento de amplificador 1 na região do segmento de flange 35. Como mostra a figura 5, em um amplificador de força de frenagem executado como aparelho em tandem uma segunda membrana de rolo 38 de uma segunda parede 39 móvel pode igualmente apresentar um lábio 40 contínuo, que subdivide uma segunda câmara de trabalho 41 por encosto em um fundo intermediário 44 em uma pré-câmara 42 e uma câmara principal 43 e, com isso, apresenta a mesma função que o lábio 32. Um anel de vedação 47 veda a segunda câmara de trabalho 41 com relação à primeira câmara de subpressão 4.
[00040] Como já mencionado acima, nos exemplos de execução anteriormente descritos o lábio 32 ou também o lábio 40 são previstos definidamente não estanques, para possibilitar um completo reajuste do amplificador de força de frenagem para uma posição de disponibilidade.
[00041] Para tanto, o lábio 32 ou 40 pode apresentar pelo menos uma nervura não representada ou um recesso não representado, que impede um encosto vedante do lábio 32 ou 40 no alojamento de amplificador 1 ou no fundo intermediário 44, com o que é garantida uma não estanqueidade definida do lábio 32 ou 40. Assim, quando do reajuste do amplificador de força de frenagem, o ar pode novamente escapar completamente da ou das câmaras de trabalho 3, 41. Assim, vantajosamente, não é necessária uma alteração do alojamento de amplificador 1.
[00042] Alternativamente, na região de encosto do lábio 32 ou 40 pode ser previsto pelo menos um canal no alojamento de amplificador 1 ou no fundo intermediário 44, que garante igualmente uma não estanqueidade definida.
[00043] A figura 6 mostra um quarto exemplo de execução de um amplificador de força de frenagem de acordo com a invenção. Como meio nesse exemplo de execução é previsto um elemento de filtro 45 contínuo, reversivelmente deformável, que ventila estranguladamente a câmara principal 31. Como se vê na figura 6, o elemento de filtro 45, que é previsto por exemplo, de uma esteira de filtro de poros abertos ou fechados, está disposto no segmento de flange 35 do alojamento de amplificador 1, de modo que a parede 2 móvel na posição de disponibilização mostrada do amplificador de força de frenagem desloca a parede móvel no desenho para a esquerda. O elemento de filtro 45 pode novamente se dilatar para sua forma inicial 46 indicada tracejada, de modo que a câmara de trabalho 3 pode ser novamente ventilada sem estrangulamento.
[00044] Para garantia da não estanqueidade definida do elemento de filtro 45, este pode apresentam por exemplo, pelo menos um canal de passagem não mostrado. Também aí é vantajoso que não seja necessária uma alteração do alojamento de amplificador 1.
[00045] Estando o elemento de filtro 45, conforme um exemplo de execução não representado, fixado à parede 2 móvel, no alojamento de amplificador 1 na região de encosto do elemento de filtro 45 pode estar previsto pelo menos um canal, que garante a não estanqueidade definida.
[00046] Na figura 6 está ainda indicado um quinto exemplo de execução de um amplificador de força de frenagem segundo a invenção. Como se vê, o elemento de filtro 45 mencionado pode também ser previsto como elemento de filtro 48 anular, reversivelmente reformável (indicado tracejado) na região do segmento 34 axial do alojamento de amplificador 1, que ventila de modo estrangulado a câmara principal 31. Pode ser provida igualmente de uma esteira de filtro de poros abertos ou fechados. Quando de uma ativação do amplificador da força de frenagem, o alojamento de controle 5 no desenho desloca para a esquerda. O elemento de filtro 48 libera então a seção transversal completa, de modo que a câmara de trabalho 3 pode ser novamente ventilada sem estrangulamento. Adicionalmente, o elemento de filtro 48 amortece ruídos perturbadores, que são provocados pelo fluxo de ar no alojamento de controle 5.
[00047] Para garantia da não estanqueidade definida do elemento de filtro 48, ele também pode por exemplo, apresentar pelo menos um canal de passagem não mostrado. Também aí é vantajoso que não seja necessária uma alteração do alojamento de amplificador 1.
[00048] No âmbito da invenção é assim em princípio possível prever os meios descritos tanto no alojamento de amplificador 1 como também na parede 2 móvel. Além disso, a não estanqueidade definida dos meios pode ser assegurada por canais, nervuras ou recessos apropriados. Lista de referências 1 alojamento de amplificador 2 parede móvel 3 câmara de trabalho 4 câmara de subpressão 5 alojamento de controle 6 disco de reação 7 elemento de entrada 8 prato de membrana 9 êmbolo de válvula 10 corpo de válvula 11 elemento transversal 12 válvula de controle 13 anel de vedação 14 barra de pressão 15 sede de vedação 16 sede de vedação 17 compartimento 18 membrana de rolo 19 passagem 20 abertura de alojamento 21 parte de pé 22 mola de válvula 23 flange de cabeça 24 compartimento anular 25 batente 26 mola de reajuste 27 mola de recuperação 28 canal 29 canal 30 pré-câmara 31 câmara principal 32 lábio 33 rebordo de vedação 34 segmento 35 segmento de flange 36 segmento 37 tirante de ancoragem 38 membrana de rolo 39 parede móvel 40 lábio 41 câmara de trabalho 42 pré-câmara 43 câmara principal 44 fundo intermediário 45 elemento de filtro 46 forma inicial 47 anel de vedação 48 elemento de filtro L eixo longitudinal

Claims (9)

1. Amplificador de força de frenagem pneumático para veículo automotor com um alojamento de amplificador (1), cujo compartimento interno está subdividido por pelo menos uma parede (2, 39) axialmente móvel, ativável com uma pressão diferencial pneumática, em pelo menos uma câmara de trabalho (3, 41) e pelo menos uma câmara de subpressão (4), com uma válvula de controle (12), disposta em um alojamento de controle (5) que controla a pressão diferencial, para conexão da câmara de trabalho (3, 41) com a câmara de subpressão (4) ou a atmosfera, sendo que a parede (2, 39) móvel compreende um prato de membrana (8) e uma membrana de rolo (18, 38) e sendo que a câmara de trabalho (3, 41) é vedada por meio de um anel de vedação (13, 47), que encosta no alojamento de controle (5) e que é presa em direção radial com relação a um eixo longitudinal (L) do amplificador de força de frenagem, sendo que são previstos meios para, no início de uma ativação do amplificador de força de frenagem, reduzir uma área efetivamente ativada da parede (2, 39) móvel mediante subdivisão da câmara de trabalho (3, 41) em uma pré-câmara (30, 42) e uma câmara principal (31, 43), caracterizado pelo fato de que, como meio, um lábio (32, 40) contínuo é disposto na membrana de rolo (18, 38) ou no alojamento de controle (5), o qual, no início da ativação, encosta no alojamento de amplificador (1) ou no fundo intermediário (44).
2. Amplificador de força de frenagem pneumático de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios são previstos definidamente não estanques.
3. Amplificador de força de frenagem pneumático de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que e os meios separam definidamente de modo não estanque a câmara principal (31, 43) no início da ativação da pré-câmara (30, 42) mediante encosto no alojamento de amplificador (1) ou em um fundo intermediário (44).
4. Amplificador de força de frenagem pneumático de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no lábio (32, 40) contínuo é prevista pelo menos uma nervura, que garante a não estanqueidade definida do lábio (32, 40).
5. Amplificador de força de frenagem pneumático de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o lábio (32, 40) contínuo apresenta pelo menos um recesso, que garante a não estanqueidade definida do lábio (32, 40).
6. Amplificador de força de frenagem pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que na região de encosto do meio está previsto pelo menos um canal, que garante a não estanqueidade definida do meio.
7. Amplificador de força de frenagem pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios são dispostos na região de um segmento (34) axial do alojamento de amplificador (1).
8. Amplificador de força de frenagem pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios estão dispostos na região de um segmento de flange (35) radial do alojamento de amplificador (1).
9. Amplificador de força de frenagem pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os meios estão dispostos na região de um segmento (36) chanfrado do alojamento de amplificador (1).
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