BRPI0719160A2 - Viga de reforço de pára-choque, viga de pára-choque, e, método para produzir uma viga de reforço de pára-choque - Google Patents

Description

“VIGA DE REFORÇO DE PÁRA-CHOQUE, VIGA DE PÁRA- CHOQUE, E, MÉTODO PARA PRODUZIR UMA VIGA DE REFORÇO DE PÁRA-CHOQUE”

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO CORRELACIONADO.

Este pedido reivindica o benefício de um pedido provisional

sob 35 U.S. C. 119(e), N0 de série 60/862.688, depositado em 24 de outubro de 2006, intitulado em B-SHAPED BEAM WITH INTEGRALLY-FORMED RIB.

ANTECEDENTES

A presente invenção refere-se a uma viga em forma de B com

uma ou mais nervuras formadas integralmente em sua parede frontal sobre suas seções de tubo para melhor resistência à flexão atual, estabilidade melhorada de parede frontal e, sobretudo, estabilidade de viga, e melhores consistência e eficiência de absorção de energia de impacto.

Vigas de reforço em forma de B de pára-choque (doravante

chamadas de "vigas em B") foram usadas em pára-choque de veículo por muitos anos. Por exemplo, ver a Patente US no. 5.395.036, de Sturrus, onde a seção transversal da viga em B inclui paredes relativamente planas formando dois tubos, um espaçado acima do outro quando em uma posição montada no 20 veículo. Parte da razão do sucesso desta viga em forma de B é porque, quando montada em pontas do chassi do veículo, ela inclui quatro paredes horizontalmente orientadas que provêem excelente resistência à flexão e excelente resistência ao impacto em uma direção de impacto longitudinal/horizontal. Todavia, os veículos modernos estão sendo 25 projetados com menos "espaço de volume" para pára-choque, e está se tomando crescentemente difícil prover suficiente resistência de viga e resistência ao impacto quando o tamanho e/ou profundidade de uma viga de pára-choque frontal (ou traseiro) do veículo são limitados em virtude a tais pequenos "espaços de volume." Ainda, nossos testes mostraram que a resistência à flexão atual de vigas em B como aquelas mostradas na patente ‘036 de Sturrus cai surpreendentemente muito abaixo de sua esperada resistência ao impacto teórica. Esta lacuna entre resistência ao impacto teórica e atual toma-se pior para vigas em B que têm espessuras de parede 5 relativamente delgadas (especialmente de 2,2 mm a 1,4 mm ou mais delgadas) e quando do uso de aços de resistência mais alta (tais como de resistências à tração de 80 KSI (551,6 MPa), 120 KSI (827,4 MPa) ou até mesmo 190 KSI (1310 MPa)). Notavelmente, paredes mais delgadas e materiais de resistência mais alta são usados freqüentemente em um esforço 10 para reduzir um peso das vigas em B e sistemas de pára-choque.

Nossa investigação com relação a este problema mostrou que a maioria de vigas de reforço em forma de B de pára-choque agora em produção e em veículos de passageiro nos Estados Unidos têm uma parede frontal verticalmente linear, muitas sendo muito similares àquela mostrada na 15 patente ‘036 de Sturrus. Por "verticalmente linear," entendemos que uma seção transversal vertical transversa através da viga em B mostra a parede frontal como sendo vertical e linear. Notavelmente, o termo "verticalmente linear", quando usado aqui, é destinado a descrever a parede frontal de uma viga em B, incluindo a parede frontal de vigas retilíneas alongadas ou vigas 20 longitudinalmente encurvadas (isto é, vigas que são encurvadas para se conformar a uma parte frontal aerodinamicamente encurvada de um veículo).

Na tentativa de compreender as razões pelas quais as paredes frontais das "vigas em B tradicionais" têm uma seção transversal transversa que é verticalmente linear, parece-nos que os técnicos especializados 25 acreditam que existam várias razões para não formar qualquer canal ou nervuras em uma parede de face de uma viga em B. Referimo-nos a isto como "pensamento convencional". Por exemplo, pensamento convencional é que a parede frontal de uma viga em B não requer estabilização, uma vez que são as paredes horizontais que principalmente provêem resistência ao impacto e absorção de energia. Até a extensão em que a parede frontal não requerer alguma estabilização, o pensamento convencional parece ser que ela já é estabilizada pelas duas paredes horizontais centrais que engatam uma região de centro de uma parede frontal verticalmente linear. Ainda, os vãos não 5 suportados da parede frontal (isto é, aquelas porções que formam uma parte frontal das seções de tubo superior e inferior) são muito pequenos e não requerem estabilização (com base no pensamento convencional). Ainda adicionalmente, sob pensamento convencional, uma vez que a parede frontal principalmente atua para estabilizar as bordas frontais das paredes horizontais, 10 uma parede frontal que se estende linearmente entre as bordas superior e inferior das paredes horizontais daria a impressão de prover mais estabilidade para as paredes horizontais que se a parede frontal fosse deformada para ser não linear. (Em outras palavras, se a parede frontal fosse deformada para ser não linear, a parede frontal poderia "estirar-se" para uma condição linear 15 durante o impacto, permitindo que as bordas das paredes horizontais se movam por uma pequena quantidade e causando assim potencialmente que elas se tomem menos estáveis). Ainda mais, qualquer formação adicional em uma viga em B se adiciona as variáveis de processo e custo. Em essência (de acordo com o pensamento convencional), a formação de uma nervura em uma 20 parede frontal adicionaria custo e complexidade ao processo, sem adicionar qualquer benefício substancial ao produto final.

Existe outra razão mais sutil para não deformar para dentro uma parede frontal de uma viga em B. a fórmula da engenharia/matemática pra calcular um momento de flexão teórico "M" sugere que uma parede 25 frontal verticalmente linear (onde todo do material da parede frontal é posicionado tão para frente quanto possível, dada a restrição do "espaço de volume") do veículo, provê um maior momento de flexão (e, conseqüentemente, seção de viga mais rígida) do que se alguma da parede frontal não fosse posicionada tão afastada para frente quanto possível. Em outras palavras, se a parede frontal é deformada para incluir uma nervura configurada em canal para dentro, o momento de flexão da viga em B é reduzido e, por sua vez, a rigidez teórica da viga em B é reduzida uma vez que algum do material da parede frontal é movido mais próximo para seu 5 centro de massa. Assim, por várias razões, é contra intuitivo deformar para dentro uma porção da parede frontal em uma viga em B.

SUMÁRIO DA PRESENTE INVENÇÃO Melhora-se dramaticamente as resistências ao impacto atuais das vigas em forma de B para ficarem significantemente mais próximas dos to valores de resistência ao impacto teóricos por meio de adição de nervuras de “Power em forma de canal às porções não suportadas da parede frontal nas vigas. Acredita-se que este aperfeiçoamento é dramático, surpreendente, e totalmente inesperado, e que ele é extremamente valioso para a indústria de produção de pára-choque, onde resistências à flexão e ao impacto são extremamente importantes com base em padrões de teste baseados em normas de teste industriais governamentais e de seguros. Especificamente, nosso teste mostra que vigas em B com nervuras de energia da presente invenção têm uma melhor resistência à flexão atual (contra a viga em B sem nervuras de energia) que é freqüentemente maior que 10%-20%, que é um aperfeiçoamento inaudito. Em algumas circunstâncias, a resistência à flexão atual de nossas vigas em B inventivas com nervuras de energia se aproxima dos valores teóricos atuais, o que é também muito surpreendente, porque as vigas em B com paredes frontais verticalmente lineares (ver a patente ‘036 de Sturrus) foram testadas e mostraram que têm valores de flexão atuais que são somente aproximadamente 50% - 60% de seus valores de flexão teóricos. Surpreendentemente, este aperfeiçoamento pode freqüentemente ser realizado sem aumento em peso, e ainda abre a capacidade de usar materiais de resistência alternativos em sistemas de pára-choque de viga em B. Acredita-se que este aperfeiçoamento é particularmente importante e surpreendente uma vez que vigas em B foram usadas como uma viga de reforço de pára-choque por anos, mas no conhecimento presente do inventor, sem nervuras em forma de canal em sua parede frontal.

Este aperfeiçoamento dramático provê elevada flexibilidade de projeto em estética bem como funcionalidade. Especificamente, ele permite que vigas em B igualmente fortes (ou mais fortes) sejam feitas com um menor tamanho de seção transversal. Por exemplo, isso permite que um projetista de veículo reduza o "deslocamento inferior" (isto é, a distância de uma parte frontal de um sistema de pára-choque para um farol de veículo), permitindo assim um veículo de estilo mais europeu (onde a "projeção" de pára-choque é muito mais curta). Ele também permite que o projetista selecione diferentes materiais (por exemplo, materiais de menor custo/menor resistência), enquanto é mantida uma desejada resistência de viga. Alternativamente, vigas em B mais fortes podem ser feitas dentro de um "mesmo" predeterminado espaço de volume de pára-choque. Assim, os pára-choques existentes podem ser feitos mais fortes sem alterar o estilo do veículo e potencialmente sem aumentar o peso de veículo.

Isto é baseado na verificação que, quando vigas de reforço em forma de B de pára-choque são projetadas com uma parede frontal 20 verticalmente linear, uma parede frontal das vigas toma-se localmente instável durante o impacto de flexão, mesmo quando sua parede frontal parece adequadamente suportada para aqueles de conhecimento comum. Assim, a resistência ao impacto atual de vigas em B tendo a(s) presente(s) nervura(s) facial(is) são muito mais próximas à resistência teórica ao impacto que as 25 vigas em B tradicionais com parede frontal plana, mesmo quando um vão vertical da porção não suportada da parede frontal vertical sobre cada tubo na viga em B inventiva é somente 65 mm até 40 mm, ou menor.

Como discutido abaixo, o presente conceito inventivo de incorporar uma nervura em forma de canal dentro da parede frontal de tubos em uma viga de reforço de pára-choque em forma de B melhora dramaticamente, surpreendentemente, e não esperadamente, as resistências ao impacto atuais, medidas, em vigas em B, tomando as resistências ao impacto atuais muito mais próximas aos valores teóricos. Nossa investigação mostra 5 que isto é especialmente verdadeiro para vigas em B feitas de espessuras de material de chapa menores que aproximadamente 2,2 mm, e até mais verdadeiro para espessuras de 1,4 mm até 1,2 mm ou mais delgadas. Isto é também verdadeiro para materiais de alta resistência, tais como aço, tendo uma resistência à tração de 80 KSI (551,6 MPa), e é especialmente maior que 10 120 KSI (827,4 MPa), e especialmente maior que 190 KSI (1310 MPa). Notavelmente, espessuras de chapa são freqüentemente diminuídas e suas resistências à tração aumentadas como uma maneira de reduzir peso, enquanto uma alta resistência é mantida. Assim, a presente invenção, a qual ajuda tanto materiais de chapa mais delgada quanto materiais de materiais de 15 resistência mais alta, é considerada "duplamente" importante e significante. A diminuição da resistência à flexão atual também ocorre em vigas em B tendo uma dimensão da frente para trás relativamente pequena e tendo uma seção transversal mais alta, onde o vão não suportado vertical sobre cada tubo é de aproximadamente 45 mm até 60 mm, ou maior, e onde a profundidade de 20 frente para trás é somente 40 mm. É contemplado que um escopo da presente invenção inclui todas as vigas de reforço em forma de B de pára-choque para sistemas de pára-choque de veículo, quer os dois tubos sejam iguais em tamanho e/ou formato, e quer a nervura (33) seja incluída em um ou ambos os tubos. É contemplado que um escopo da presente invenção pode também ser 25 útil em outros ambientes, tais como em vigas de porta, componentes de chassi de veículo, e em outras situações onde a resistência ao impacto/flexão atual é importante e o tipo de exigência de flexão/funcional é similar àquela de sistemas de pára-choque frontal e traseiro para veículos.

Em um aspecto da presente invenção; uma viga de reforço de pára-choque adaptada para fixação em uma extremidade frontal ou traseira de veículo e feita de uma chapa de material inclui, quando orientada em uma posição montada em veículo, uma parede frontal que se estende verticalmente, duas paredes traseiras que se estendem verticalmente, um par 5 de paredes horizontais centrais verticalmente espaçadas, paredes horizontais superior e inferior, e apoios de montagem presos nas paredes traseiras e adaptados para montagem em um veículo. As paredes horizontais superior e inferior se combinam com as paredes centrais horizontais e a parede frontal e as paredes traseiras para definirem uma seção de tubo superior e uma seção de 10 tubo inferior espaçada a partir da seção de tubo superior. Uma grande parte da parede frontal é verticalmente linear em uma seção transversal vertical transversa, mas inclui uma nervura em forma de canal que se estende longitudinalmente, formada integralmente em uma porção não suportada da parede frontal sobre pelo menos uma das seções de tubo superior e inferior, a 15 nervura atuando para reforçar e estabilizar a parede frontal e, conseqüentemente, atuando para geralmente enrijecer e reforçar a viga de reforço em forma de B durante um impacto de flexão.

Em uma forma mais estrita, ambas as seções tubulares superior e inferior têm um canal longitudinal formado nas mesmas. Em ainda outra 20 forma estrita, a nervura é centralmente posicionada sobre a parede frontal não suportada de cada tubo. Em ainda outra forma estrita, a(s) nervura(s) são nervuras simples que têm profundidade de pelo menos aproximadamente 8 mm, ou mais preferivelmente profundidade de pelo menos aproximadamente 10-15 mm e altura de pelo menos aproximadamente 10-15 mm.

Em um tipo de viga em B, as seções tubulares têm uma

dimensão de profundidade que é aproximadamente 1,5-2,0 vezes sua dimensão vertical, e a viga tem uma altura vertical total de aproximadamente 2,2-2,8 vezes a altura das seções de tubo individuais. Também, as nervuras têm uma altura de nervura aproximadamente igual a ou ligeiramente maior que as profundidades de nervura, uma altura de nervura sendo aproximadamente 33%-50% da altura da seção tubular.

Em uma viga de outro tipo tendo uma alta relação entre altura e profundidade, as seções tubulares têm uma dimensão vertical de pelo menos 5 1,5 vezes uma profundidade das seções tubulares, e a viga tem uma altura total vertical de pelo menos aproximadamente 3 vezes uma profundidade das seções tubulares, e as nervuras em forma de canal têm uma dimensão vertical que é pelo menos aproximadamente 1/2 a 1/3 de uma altura das seções tubulares.

Em uma forma mais estrita, a chapa de material tem uma

espessura de aproximadamente 2,2 mm ou menor e uma resistência à tração de aproximadamente 40 KSI (275,8 MPa) ou maior (ou mais preferivelmente tem uma espessura de aproximadamente 1,4 mm ou menor, e uma resistência à tração de 80 KSI (551,6 MPa) ou maior; ou mais preferivelmente tem uma 15 espessura de aproximadamente 1,2 mm ou menor e uma resistência à tração de 190 KSI (1310 MPa) ou maior).

Em outro aspecto da presente invenção, uma viga de reforço de pára-choque adaptada para fixação em uma extremidade frontal ou traseira de veículo inclui uma viga de reforço em forma de B formada de uma chapa 20 de material e incluindo suportes de fixação em veículo em cada extremidade e ainda incluindo, quando orientada em uma posição montada em veículo, seções de tubo superior e inferior espaçadas e conectadas por uma alma central. A viga de reforço inclui uma parede frontal com porções formando uma parte frontal das seções de tubo superior e inferior, uma maior parte de 25 cada das porções de parede frontal estendendo-se verticalmente em uma seção transversal vertical transversa, mas incluindo nervuras em forma de canal que se estendem longitudinalmente formadas integralmente nas porções centralmente sobre a seção de tubo superior e a seção de tubo inferior.

Em outro aspecto da presente invenção, um método para produzir uma viga de reforço de pára-choque em forma de B, adaptada para fixação em uma extremidade frontal ou traseira de veículo, compreende os estágios de prover uma chapa de material de aço, e conformar por calandragem a chapa em uma viga de reforço em forma de B que inclui, 5 quando orientada em uma posição montada em veículo, seções de tubo superior e inferior conectadas por uma alma central. A viga é formada para incluir uma parede frontal com porções não suportadas formando partes de seções de tubo superior e inferior, com uma maior parte de cada das porções de parede frontal estendendo-se verticalmente em uma seção transversal 10 vertical transversa, mas incluindo nervuras em forma de canal formadas integralmente nas porções verticais centralmente sobre as seções tubulares superior e inferior.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, uma viga de pára-choque inclui uma viga de reforço alongada com suportes de fixação em 15 veículo em cada extremidade e ainda encurvada para formato não linear. A viga, quando orientada em uma posição montada em veículo, inclui seções de tubo superior e inferior e uma parede frontal com porções não suportadas formando a front das seções de tubo superior e inferior, e ainda inclui uma nervura em forma de canal em cada das porções não suportadas.

As aparências particulares da presente viga em B nas figuras 3

e 5-6 são também consideradas ser novas, ornamentais e não óbvias para pessoas especializadas nesta técnica.

Esses e outros aspectos, objetivos, e características da presente invenção serão entendido apreciados por aqueles versados na técnica quando do estudo da seguinte descrição, reivindicações e desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma ilustração da técnica anterior tomada da Patente US no. 5.395.036, de Sturrus, mostrando uma viga em B.

A figura 2 é uma vista em perspectiva de uma primeira forma de construção da presente Viga em forma de B.

A figura 3 é uma vista em seção transversal tomada ao longo da linha III-III da viga em forma de B na figura 2.

A figura 4 é um dispositivo de fixação de teste de flexão, de

três pontos.

As figuras 5-6 são vistas superior e de seção transversal de uma segunda forma de construção viga em B com nervuras de energia.

A figura 7 é uma seção transversal de uma viga em B da técnica anterior, similar à viga em B inventiva da figuras 5-6, mas tendo uma seção transversal com uma parede frontal verticalmente linear.

A figura 8 é um gráfico mostrando os resultados de um teste de flexão de três pontos conduzido sobre as vigas em B das figuras 5-6 (viga em B com nervuras de energia) e a figura 7 (viga em B sem nervura de energia).

A figura 9 é uma fotografia da parte superior das vigas em

forma de B retilíneas depois do teste mostrado na figura 8, o dano mostrando uma diferente distribuição de tensões e deformação de impacto, a viga em forma de B com nervura de energia (mostrada no topo da fotografia) tendo uma distribuição de tensões mais ampla e região mais ampla (região menos 20 localizada) da deformação de impacto que a viga em forma de B sem nervura de energia (mostrada na parte inferior da fotografia). A figura 9A é um desenho de linha da figura 9.

As figuras 10-11 são vistas frontais geradas por computador das vigas em forma de B na figura 9, a figura 10 mostrando uma análise de 25 AEF de distribuição de tensões durante flexão da viga em forma de B com nervura de energia (figura 9, parte superior da fotografia), e a figura 11 mostrando uma análise de AEF de distribuição de tensões durante flexão da viga em forma de B sem nervura de energia (figura 9, parte inferior da fotografia). As figuras 10A-1IA são desenhos de linha das figuras 10-11. A figura 12 é um gráfico de deslocamento versus carga de flexão comparando os resultados de teste em um teste de dobra em três pontos (ver a figura 4) da viga em forma de B com nervura de energia (ver as figuras 5-6) em comparação com uma viga em forma de B sem nervura de energia (ver a figura 7), a comparação sendo feita usando técnicas de correlação de AEF para mostrar vigas em forma de B de peso equivalente.

A figura 13 é uma fotografia em vista superior de duas vigas em forma de B (ver a viga em B com nervura de energia nas figuras 5-6 e viga em B sem nervura de energia na figura 7) depois de um teste de impacto físico contra barreira plana a 8,05 km/h (5 mph), a viga superior na fotografia sendo de uma viga em forma de B com nervura de energia, e a viga inferior sendo de uma viga em forma de B sem nervura de energia.

A figura 14 é um gráfico de distância de intrusão (movimento de um centro da viga rumo a um radiador do veículo) versus carga, comparando os resultados de teste de um teste de impacto físico contra barreira plana a 8,05 km/h (5 mph) da viga em forma de B com nervura de energia e da viga em forma de B sem nervura de energia.

A figura 15 é um gráfico de distância de intrusão versus carga, comparando resultados de teste de um teste de impacto físico contra barreira plana a 8,05 km/h (8,05 km/h (5 mph)) da viga em forma de B com nervura de energia e a standard Viga em forma de B sem nervura de energia (seção transversal com parede frontal verticalmente linear), mas o dado para a viga em B com nervura de energia é ajustado (usando técnicas de correlação de FEA) para levar em conta uma reduzida espessura de parede na viga em B com nervura de energia de modo que a viga em B com nervura de energia tem uma mesma massa que a ilustrada viga em forma de B sem nervura de energia.

A figura 16 é um gráfico de distância de intrusão (movimento para trás da viga durante impacto) versus carga, comparando resultados de teste de um teste de impacto físico contra barreira de pára-choque IIHS a 10 km/h da viga em forma de B com nervura de energia e da viga em forma de B sem nervura de energia (isto é, parede de face plana).

TÉCNICA ANTERIOR 5 A figura 1, tomada em parte da Patente US no. 5.395.036, de

Sturrus, é exemplificativa de vigas de reforço de pára-choque em forma de B tendo uma seção transversal transversa com uma parede frontal verticalmente linear. A ilustrada viga em B200 na figura 1 inclui uma parede frontal “verticalmente linear” 201 formada por porções de borda coplanares ("asas") 202, 203 soldadas a uma alma central 215. É notado que muitas vigas em B incluem uma única porção contínua de chapa formando sua parede frontal inteira. Em tais vigas em B, a(s) solda(s) é(são) posicionada(s) em outro local sobre a viga em B. A viga em B nesta patente ‘036 de Sturrus inclui uma seção transversal com dois tubos 205 e 206, um espaçado acima do outro pela alma 215, quando em uma posição montada em veículo, de modo que quatro paredes (213, 214, 216, 217) se estendem horizontalmente a partir da parede frontal, com as paredes coplanares 212A e 212B fechando uma parte traseira dos tubos. A viga em B in Sturrus é encurvada (isto é, longitudinalmente encurvada), todavia é notado que muitas vigas em B são retilíneas (isto é, longitudinalmente lineares).

DESCRIÇÃO DETALHADA DE FORMAS DE CONSTRUÇÃO

PREFERIDAS

Como será entendido por pessoas especializadas nesta técnica, em uma condição de flexão pura, a tensão de flexão máxima de viga teórica é 25 predita pela seguinte equação: σ = M/Z, onde M é o momento de flexão e Z é o módulo de seção plástica. Quando amax < c7rendimento» a viga teoricamente não irá se encurvar sob momento de flexão M. Por conseguinte, pouco antes do encurvamento de viga, Mmax = arendimento x Z. Mmax é freqüentemente referido como rigidez de flexão de seção. Este valor teórico M tem que ser correlacionado com os resultados de teste atuais (Mmax atual), uma vez que valores atuais variam. Por exemplo, como ilustrado e discutido em seguida, uma relação entre o valor Mmax atual e o valor de Mmax teórico pode ser tão baixa quanto 50% a 60% em uma viga em B com uma seção transversal tendo 5 uma parede frontal verticalmente linear, tal como a viga em B da técnica anterior, mostrada na patente 5,395,036 de Sturrus (ver a figura 1 aqui e discutida acima).

Verificou-se que uma relação entre o valor de Mmax atual e o valor de Mmax teórico pode ser elevada até aproximadamente 70% a 80% ou 10 mais elevada em uma viga em B20 que incorpora uma nervura de reforço em forma de canal integrada 33 (referida aqui como uma "nervura de energia") nas porções não suportadas de uma parede frontal ao contrário geralmente verticalmente linear em vigas em B. Nosso teste mostra que esta nervura é preferivelmente pelo menos aproximadamente 8 mm de profundidade, e pelo 15 menos aproximadamente 1/3 de uma altura da porção de parede frontal não suportada que se estende sobre seções tubulares individuais. Isto é considerado ser um resultado extraordinariamente surpreendente e inesperado, dado que a (verticalmente linear) parede frontal de uma viga em B já é suportada na proximidade de seu centro pelas paredes centrais horizontais de 20 uma típica viga em B. Isto é especialmente surpreendente quando o vão não suportado na parede frontal verticalmente linear (isto é, aquela porção da parede frontal que se estende através da seção de tubo) em uma viga de reforço de pára-choque é tipicamente somente aproximadamente 40 mm a 65 mm, e ainda um aperfeiçoamento dramático na resistência à flexão atual é 25 ainda atingido. Como resultado dos presentes conceitos inventivos, novas escolhas de projeto existem. Por exemplo, uma existente viga de reforço de pára-choque em forma de B pode ser reduzida em espessura de parede (isto é, para reduzir peso enquanto ainda provê uma mesma resistência ao impacto). Alternativamente, a resistência ao impacto de existentes projetos de viga de reforço de pára-choque em forma de B pode ser aumentada sem peso ou custo adicionado (isto é, simplesmente pela adição da nervura de energia a uma parede frontal plana sem alterar a espessura de chapa ou projeto da parte). Alternativamente, novas vigas de reforço em forma de B de pára-choque 5 podem ser projetadas com dimensão mais delgada da frente para trás, mas ainda com a mesma resistência igual que outros projetos "mais profundos" (assim poupando espaço de volume em uma porção frontal do veículo e também reduzindo a distância de intrusão durante um impacto).

A ilustrada viga de reforço de pára-choque em forma de B20 10 (figuras 2-3) é formada por calandragem a partir de uma chapa para definir um par de tubos verticalmente espaçados 21 e 22 (quando em uma posição montada em um veículo). A viga em B20 inclui uma parede frontal 23 que se estende da parte superior para a parte inferior da viga e que define uma parte frontal de cada tubo. As porções de parede frontal não suportadas sobre cada 15 tubo são geralmente verticalmente lineares e alinhadas, todavia a parede frontal 23 inclui uma nervura em forma de canal 33 posicionada sobre a parede frontal centralmente sobre cada dos tubos 21 e 22. As nervuras 33 estabilizam as porções de parede frontal não suportadas sobre cada tubo em uma maneira que provê resistência ao impacto melhorada, como discutido 20 abaixo. A nervura ilustrada 33 é formada para dentro de modo que ela não se salienta à frente da parede frontal da viga 20. Por meio deste arranjo, a nervura 33 não é inicialmente impactada por um objeto (tal como um poste ou árvore). Assim, as nervuras 33 não são encurvadas durante o impacto inicial, permitindo que as mesmas estabilizem a parede frontal da viga por um 25 período de tempo mais longo durante o impacto inicial. Todavia, em um sentido mais amplo, acredita-se que um escopo da presente invenção não é necessariamente limitado às nervuras formadas para dentro (33). Também, as nervuras ilustradas 33 são centralmente formadas sobre cada tubo 21 e 22, e os tubos ilustrados 21 e 22 são similares em tamanho e formato, como são as nervuras 33. Todavia, em um sentido mais amplo, acredita-se que um escopo da presente invenção deve também incluir uma viga em B onde os dois tubos não são de mesmo tamanho e/ou formato, e onde tubos adicionais podem estar presentes, e onde as nervuras não são necessariamente centralmente 5 posicionadas sobre cada tubo, nem onde as nervuras são de mesmo tamanho e mesmo formato.

A ilustrada viga em B20 das figuras 2-3 é preferivelmente formada de uma chapa de material, tal como aço de espessura de 1,0 mm até 2,2 mm (ou mais preferivelmente 1,1 mm até 1,6 mm, ou mais 10 preferivelmente de espessura de 1,2 mm até 1,4 mm, dependendo das exigências funcionais do sistema de pára-choque). A chapa tem uma resistência à tração de 40 KSI (275,8 MPa), ou preferivelmente 80 KSI (551,6 MPa), ou mais preferivelmente 120 KSI (827,4 MPa) (ou em algumas circunstâncias 190 KSI (1310 MPa)). As seções tubulares superior e inferior 15 21 e 22 são espaçadas e conectadas por meio de um par de paredes verticais intermediárias justapostas 23 e 24. A seção tubular superior 21 inclui paredes horizontais 25 e 26 interconectadas por paredes verticais frontal e traseira 27 e 28. A seção tubular inferior 22 inclui paredes horizontais 29 e 30 interconectadas por paredes verticais dianteira e traseira 31 e 32. A ilustrada 20 parede vertical 23 é feita por porções de borda coplanares da chapa formada por calandragem que são soldadas em um local central na alma 24 para formar uma parede frontal “verticalmente linear”. Todavia, é contemplado que a parede vertical 23 poderia ser formada a partir de uma porção única contínua de material de chapa (em cujo caso, as bordas da chapa formada por 25 calandragem seriam unidas em uma área diferente ao longo de um perímetro da viga em B). Um par de apoios de montagem 22' é fixado às paredes traseiras 28, 32 na proximidade de cada extremidade. Os apoios de montagem ilustrados incluem, cada, flanges soldados à viga encurvada 20 e cada suporte ainda inclui porções alinhadas coplanares com aberturas adaptadas para fixação por parafuso em um trilho de chassi do veículo.

No arranjo ilustrado da figura 3, as seções tubulares 21 e 22 têm uma dimensão vertical Dl de aproximadamente 1,5 vezes uma dimensão de profundidade D2 das seções tubulares. A ilustrada viga 20 propriamente 5 dita tem uma altura total vertical D3 de aproximadamente 3-4 vezes uma dimensão de profundidade D2 das seções tubulares, e as nervuras de energia têm uma dimensão vertical D4 que é aproximadamente 33% a 50% de uma altura das respectivas seções tubulares e uma dimensão de profundidade D5 é pelo menos aproximadamente 10% a 35% (e mais preferivelmente 10 aproximadamente 25%) da dimensão de profundidade D2. A ilustrada viga em B na figura 3 tem as seguintes dimensões atuais: dimensão de altura de tubo individual Dl de cada tubo é aproximadamente 65 mm, dimensão de profundidade de viga total D2 é aproximadamente 40 mm, dimensão de altura de viga total D3 é aproximadamente 150 mm, dimensão de altura de nervura 15 D4 é aproximadamente 20 mm a 30 mm, e dimensão de profundidade de nervura D5 é pelo menos aproximadamente 8 mm (ou mais preferivelmente 10-15 mm).

É notado na presente invenção que, com respeito às nervuras

33 nas porções não suportadas da parede frontal de vigas em B, é 20 particularmente importante quando as vigas em B são feitas de material mais delgado, e/ou quando são feitas de material de alta resistência, e/ou quando a seção transversal das vigas em B tem uma alta relação entre altura e profundidade. A razão é porque vigas de reforço em forma de B de pára- choque são freqüentemente tomadas "mais fortes" por meio do uso de aço de 25 resistência ultra alta, porque o alto limite de elasticidade do material permite rigidez de flexão mais alta da seção. Isto permite que sejam usados materiais de menor espessura, reduzindo o peso. Vigas em B com altas relações entre altura e profundidade provêm uma ampla face de impacto enquanto ainda provêm boa resistência à flexão. Todavia, foi observado que vigas em B com paredes frontais verticalmente lineares têm crescentemente deficientes resistências à flexão atuais, especialmente em menores espessuras de material, (tais como 2,2 mm ou menor, e especialmente com espessura de 1,4 mm - 1,2 mm ou espessuras menores) e/ou com altas resistências à tração do material 5 (tais como 80 KSI (551,6 MPa) a 190 KSI (1310 MPa) ou maiores) e/ou com seções transversais que têm altas relações entre altura e profundidade (tais como onde a viga é 150 mm de altura, 40 mm de profundidade, cada altura de tubo sendo aproximadamente 65 mm de altura e os tubos sendo espaçados por aproximadamente 20 mm). Em tais vigas em B, nosso teste mostra que a 10 resistência à flexão atual da viga em B é substancialmente abaixo da resistência à flexão teórica, freqüentemente somente por 50% - 60% da resistência à flexão teórica. Isto é aparentemente devido, em parte significante, à instabilidade local da parede frontal em regiões não suportadas da parede frontal sobre cada tubo na viga em B. Esta instabilidade local reduz 15 o Mmax atual significantemente para abaixo do valor teórico esperado, de modo que a resistência atual dessa viga em B cai para somente aproximadamente 50%-60% do valor teórico esperado.

No teste descrito abaixo, o valor de Mmax atual de vigas em B foram elevados significantemente de aproximadamente 50%-60% de sua 20 resistência à flexão teórica para aproximadamente 70%-80% em uma viga em B tendo nervuras de energia. Em pelo menos um teste, a resistência à flexão atual foi elevada quase que para a resistência à flexão teórica. Acredita-se que isto pode ser explicado em parte pelo diferente tipo de modo de falha exibido entre a viga em B20 e a viga da técnica anterior da patente ‘036 de Sturrus. 25 Em vigas em B que têm seções transversais com paredes frontais verticalmente lineares (e nenhuma "nervura de energia"), as paredes frontais parecem se dobrarem e colapsarem prematuramente durante um impacto devido a forças longitudinais de compressão desenvolvidas nas porções não suportadas das paredes frontais, o que resulta em instabilidade localizada de paredes adjacentes e, então, falha total prematura da viga. De forma contrastante, Em vigas em B que têm seções transversais com paredes frontais tendo nervuras de energia (isto é, nervuras de canal formadas em porções de parede frontal não suportadas que se estendem sobre os tubos), as paredes 5 frontais parecem resistir melhor ao dobramento prematuro e colapso. Isto resulta em uma viga mais forte (isto é, uma viga em B que tem uma resistência à flexão atual mais próxima à sua resistência à flexão teórica). Notavelmente, acredita-se que este colapso prematuro devido ao dobramento a partir das forças longitudinais de compressão é devido to um modo de falha 10 um pouco diferente que uma falha de flexão teórica. Especificamente, a resistência à flexão teórica aumenta quando um valor de momento de flexão M da viga aumenta. Todavia, quando material da parede frontal é usado para formar uma nervura em forma de canal dentro da face de uma viga, ele atualmente diminui o momento de flexão teórico da viga, uma vez que 15 material é movido da porção frontal extrema da viga (onde contribui por uma maior quantidade para a resistência à flexão e momento de flexão "M") e é movido para um centro de massa (onde contribui por uma menor quantidade para resistência à flexão da viga).

Para testar a presente teoria, um dispositivo de teste de três 20 pontos 300 foi usado, como mostrado na figura 4. O dispositivo de teste 300 incluiu suportes inferiores 301 espaçados por 880 mm e tendo uma superfície superior encurvada 302 para engatar ou suportar a viga. O dispositivo de teste 300 ainda incluiu um cabeçote superior 303 tendo uma superfície inferior 304 definindo um raio para pressionamento contra um centro da viga sob teste. A 25 viga (ilustrada pela viga 305) foi posicionada sobre os suportes 301 para engate em seu ponto central pelo cabeçote superior 303.

Experimento precedente foi conduzido usando duas vigas similares, uma tendo nervuras de energia (ver a viga em B20 com nervuras de energia 33 como mostrada nas figuras 2-3) e uma não tendo nervuras de energia. As vigas eram idênticas em todos os aspectos, exceto para a nervura de energia (33). Especificamente, elas foram feitas exatamente da mesma bobina de material (isto é, mesmas propriedades de material e espessuras), tinham uma mesma curvatura longitudinal, e uma mesma altura vertical total 5 e profundidade. A viga 20 com nervura de energia 33 tinha uma resistência à flexão dramaticamente aumentada por aproximadamente 20% em deslocamentos de flexão próximos à falha. Isto foi extremamente surpreendente pra nós.

Para testar ainda mais o presente conceito, uma segunda viga 10 20A foi construída com nervuras de energia 33A em sua parede frontal 201A sobre seus tubos (figuras 5-6) e uma segunda viga 320 foi construída com parede frontal verticalmente linear 321 sem nervuras de energia (figura 7). As vigas 20A e 320, cada, tinham uma altura total de 115 mm, e uma profundidade total de 70 mm, e suportes 22A' soldados na superfície traseira. 15 As vigas foram ambas feitas de material de chapa tendo uma resistência à tração de 190 KSI (1310 MPa) e uma espessura de 1,16 mm. As vigas 20A e 320 tinham, cada, tubos superior e inferior com uma altura de 45,5 mm e profundidade de 70 mm, e que foram espaçados por aproximadamente 24 mm. Os tubos superior e inferior 205A e 206A definem quatro paredes 20 horizontais (213 A, 214A, 216A, 217A) (quando em uma posição montada em veículo), com cada parede horizontal tendo uma ligeira dobra em seu ponto central, com a semi-porção dianteira das paredes horizontais sendo relativamente paralela e horizontal, e com a semi-porção traseira das paredes horizontais sendo adelgaçada para dentro em direção à parte traseira de cada 25 tubo. Na viga 20A, a parede frontal tinha nervuras de energia 33A formadas centralmente sobre cada tubo nas áreas não suportadas da parede frontal, as nervuras de energia, cada, sendo aproximadamente 15,49 mm de profundidade e tendo aproximadamente uma mesma largura de aproximadamente 15,49 mm (em seu nível de profundidade médio). A parede frontal incluiu um raio R7 de aproximadamente 7 mm, que ocorreu em vários locais, incluindo sobre o tubo superior no canto superior a partir da parede superior para parede frontal, no canto superior quando a parede frontal apresenta uma transição para a nervura de energia superior 33, na parte 5 inferior da nervura de energia 33, e em um canto a partir da nervura de energia 33 para a parede frontal próxima à alma central. A parede frontal porção sobre o tubo inferior inclui raios R 7 em locais similares que no tubo superior. Como notado acima, a viga 320 (figura 7) tinha uma seção transversal com uma parede frontal verticalmente linear (isto é, sem nervuras 10 de energia). A viga 320 foi, ao contrário, similar à viga 20A.

Um ensaio de flexão de três pontos (ver o dispositivo na figura 4) foi conduzido sobre a viga de seção B encurvada 20A com nervuras 33A (as figuras 5-6) e sobre a viga em B padrão encurvada 320 com face plana (sem nervura) (figura 7). No ensaio de flexão de três pontos (figura 8), a viga 15 em B20A com nervura de energia 33A forneceu uma melhor carga máx atual = 60,2 kN. De forma contrastante, a seção de formato em B padrão 320 (sem nervura de energia) somente forneceu uma carga máx atual = 43,9 9 kN. Também, a viga em B20A com nervura de energia 33 A proveu uma maior área de deformação (ver a viga superior em B nas fotografias na figura 9), 20 enquanto a viga em B padrão 320 mostrou evidência de dobramento e proveu uma área localizada mais encurvada (ver a viga em B inferior na figura 9). Isto é bem mostrado pela análise de AEF (ver as figuras 10-11), a qual forneceu uma imagem visual de tensão representando um modo de falha de dobra de três pontos. Especificamente, tensão foi distribuída sobre uma área 25 muito grande Al na viga em B20A com nervura de energia 33 (figura 10), resultando em mais alta capacidade de suporte de carga. De forma contrastante, tensão foi mais concentrada em uma área muito mais localizada A2, resultando em um encurvamento prematuro, um ponto curvado mais fortemente, e uma menor capacidade de suporte de carga na viga em B 320 com parede frontal verticalmente linear (figura 11).

O momento de flexão máximo foi determinado sobre as vigas 20A e 320 para a melhor compreensão dos presentes resultados de teste. Como notado acima, o momento de flexão máximo teórico é igual ao módulo 5 de seção de plástico vezes a carga de ruptura, (isto é, Mmax = Z x YS.) para a dada viga em B20A, o Mmax teórico = 13938 mm3 x 1224 MPa = 17060 Nm. Para a viga 20A, o Mmax atual = PL/4, onde P = carga, e L = vão de dispositivo de teste. O Mmax atual, por conseguinte, foi (60,2 kN x 880 mm/4) = 13244 Nm. Por conseguinte, a relação entre Mmax atual/teórico = (13244 / 10 17060) x 100% = 77,6%. Para a viga em B 320, o Mmax teórico = 13494 mm3 x 1224 MPa = 16517 Nm. Para a viga 320, o Mmax atual = PL/4, onde P = carga, e L = vão de dispositivo de teste. O Mmax atual, por conseguinte, foi (43,9 kN x 880 mm/4) = 9658 Nm. Por conseguinte, a relação entre Mmax atual/teórico = (9658 / 16517) x 100% = 58,5%. Concluímos que, pela 15 diminuição da quantidade de encurvamento de parede delgado prematuro na parede frontal, a viga em B20A com nervura de energia 33 A é capaz de chegar muito mais próximo ao valor de Mmax teórico que a parede frontal de viga em B 320 verticalmente linear (isto é, sem a nervura de energia). Acredita-se que em vigas mais espessas (isto é, vigas com uma profundidade 20 de seção horizontal mais profunda), esta relação ficará até mesmo mais elevada, tal como para 85% a 95% ou acima, devido ao tipo de falha e tensões quando da flexão de tais vigas.

Para ilustrar ainda mais os presentes conceitos inventivos, deseja-se comparar duas vigas em B de igual peso, uma viga em B que é igual 25 à viga em B20A com nervuras de energia 33A em sua face, e outra viga em B igual à viga em B 320 tendo uma seção transversal com uma parede frontal verticalmente linear (e nenhuma nervura de energia). Notavelmente, a viga em B20A tem que ser feita de uma chapa ligeiramente mais larga, uma vez que ela tem que incluir material adicional para formar a nervura de energia em forma de canal 33A. Assim, uma viga em B de "igual peso" 20A requerer uma espessura de parede mais delgada a fim de ser de igual peso que uma viga em B 320 com nenhuma nervura de energia. Usa-se a análise de elementos finitos para gerar dados para uma viga em B hipotética com 5 nervura de energia (identificada como uma viga em B com nervura de energia, chamada a "viga em B WESWPR"), mas tendo uma reduzida espessura de parede de modo que tinha um mesmo peso que uma viga em B sem nervura de energia (identificada como uma seção de viga em B com nenhuma nervura de energia (chamada a "viga em B WENOPR”). O resultado 10 foi uma viga em B WESWPR (com nervuras de energia) com uma espessura de parede de 1,15 mm foi um mesmo peso que uma viga em B WENOPR (nenhuma nervura de energia) tendo uma espessura de parede de 1,23 mm. Referimo-nos à viga em B WESWPR e à viga em B WENOPR como "seções em B de peso equivalente."

O dado na figura 12 compara a resistência desta viga em B

WESWPR hipotética com nervura de energia (isto é, espessura de parede de 1,15 mm, material em chapa de resistência à tração de 190 KSI (1310 MPa)) contra a viga em B WENOPR com parede frontal linearmente vertical (nenhuma nervura de energia, espessura de parede de 1,23 mm, material de 20 resistência à tração de 190 KSI (1310 MPa)). Especificamente, a viga em B WESWPR tinha um peso/comprimento de 0,0045 kg, uma carga máx atual de

56,1 kN, e um Mmax atual de 12342 Nm. A viga em B WENOPR tem um peso/comprimento de 0,0045 kg, uma carga máx atual de 43,9 kN, e um Mmax atual de 9658 Nm. Isto mostra um aumento surpreendente de 25% ou maior 25 em Mmax atual para a viga em B WESWPR (com nervura de energia) sobre uma viga em B WENOPR (nenhuma nervura de energia) de mesmo peso, em significantes deslocamentos de acima de 25 mm.

Testa-se dinamicamente a presente viga em B inventiva. Um teste dinâmico comumente usado é conhecido como o "teste de impacto físico contra barreira plana a 8,05 km/h (5 mph)." Tais testes são comumente conhecidos e não requerem uma explicação detalhada para aqueles especialistas na técnica de projeto de pára-choques automotivo. Basicamente, um trenó com rodas, que simula um veículo, suporta um sistema de pára- 5 choque incluindo uma viga em B fixada em sua face, e um absorvedor de energia polimérico 345 fixado em uma viga em B frontal. O trenó é impactado contra uma barreira plana enquanto se move a 8,05 km/h (5 mph). (Alternativamente, o trenó é estacionário, e um pêndulo impacta o arranjo de trenó/pára-choque a 8,05 km/h (5 mph).) No presente teste, o peso do trenó 10 ("massa do veículo") foi 1800 kg (60% na parte frontal e 40% na parte traseira). Outro teste dinâmico comumente usado é chamado o "Impacto Físico contra Barreira de Pára-Choque IIHS a 10 km/h (100% da viga para Sobreposição de Barreira)." Neste teste, vigas em B de pára-choque são impactadas contra um obstáculos com uma estrutura de impacto que simula 15 outro pára-choque. Novamente, este teste é entendido por aqueles versados na técnica de projeto de pára-choques, de modo que uma explicação detalhada não é requerida para uma compreensão do teste. Em nosso teste, um mesmo trenó de peso de 1800 kg foi usado.

A figura 13 é uma fotografia de uma viga em B20A com 20 nervura de energia 33 A e uma viga em B 320 sem nervura de energia depois de um teste de impacto físico contra barreira plana a 8,05 km/h (5 mph), como descrito acima. Ambas as vigas 20A e 320 incluiu um idêntico absorvedor de energia polimérico 345 fixado e encostando-se à sua parede frontal. Como pode ser visto, a viga em B20A com nervura de energia exibiu uma zona de 25 impacto distribuído Zl sem quaisquer dobras bem definidas (ver a região central). De forma contrastante, a viga em B 320 com parede frontal verticalmente linear (isto é, nenhuma nervura de energia) inclui uma dobra bem definida na proximidade de seu centro no local Z2. Este resultado ocorreu a despeito da presença do absorvedor de energia polimérico sobre a face das vigas em B. Notavelmente, o absorvedor de energia polimérico tem o objetivo de ajustar a suavizar um impacto e espalhar tensão. Ainda, o problema de encurvamento prematuro ainda ocorreu na viga em B sem nervura, e não ocorreu na viga em B com nervuras 33.

A figura 14 mostra os dados do teste de impacto físico contra

barreira plana a 8,05 km/h (5 mph) sobre as vigas 20A e 320 mostradas na figura 13. Os dados mostram que a viga em B20A proveu uma resistência ao impacto significativamente mais alta (isto é, aproximadamente carga total de 129 kN) que a viga em B 320 (que é proveu uma carga total de 110,5 kN). 10 Também, a viga em B20A com nervura de energia teve uma intrusão de face frontal de 53,8 mm e uma intrusão de face traseira de 31,5 mm, enquanto a viga em B 320 sem nervura de energia teve uma intrusão de face frontal de

r

62,2 mm e uma intrusão de face traseira de 54.2 mm. E notado que ambas as vigas 20A e 320 foram impactadas com a mesma energia. Por conseguinte, 15 como mostrado pelos dados, a viga em B20A se recuperou de sua intrusão de face traseira máxima de 53,8 mm até uma posição final recuperada de aproximadamente 23 mm de ajuste permanente... enquanto a viga em B 320 se recuperou de sua intrusão de face traseira máxima de 62,2 mm a somente aproximadamente 37 mm de ajuste permanente.

A figura 15 usa os dados da figura 14, mas é modificada

usando a análise de AEF para gerar dados para a comparação de vigas em B de peso equivalente sob a barreira de teste plana a 8,05 km/h (5 mph). Na figura 15, a viga em B (20A) com nervura de energia (usando dados a partir do modelo de AEF correlacionado) teve um material de espessura de 1,15 25 mm, e gerou uma carga máxima de 131,6 kN, uma intrusão de face frontal de 51,4 mm, e uma intrusão de face traseira de 26,5 mm. De forma contrastante, a viga em B (320), de peso equivalente, sem nervura, teve um material de espessura de 1,23 mm, mas gerou somente uma carga máxima de 110,5 kN, uma intrusão de face frontal de 62,2 mm, e uma intrusão de face traseira de 54.2 mm. Notavelmente, a viga em B20A teve uma diminuição de 49% em intrusão de face traseira usando uma viga de massa igual com relação à viga em B 320.

Também, a figura 16 mostra os resultados de um teste conduzido nas vigas 20A e 320 tendo uma espessura de parede igual sob o teste de Impacto Físico contra Barreira de Pára-Choque IIHS a 10 km/h (Insurance Institute de Highway Safety) com 100% de viga para sobreposição de barreira. A viga em B20A com nervura de energia 33A proveu uma intrusão de face frontal máxima de 111,7 mm, uma intrusão de face traseira máxima de 40,4 mm, e uma carga máxima 131.8 kN. De forma contrastante, a viga em B de formato padrão 320 com face plana com material de mesma espessura proveu somente uma intrusão de face frontal máxima de 121,6 mm, uma intrusão de face traseira máxima de 83.2 mm, e uma carga máxima de 97,6 kN. Assim, a viga em B20A com nervura de energia novamente significantemente se comportou melhor que a viga em B 320 sem nervura de energia (isto é, com parede frontal verticalmente linear).

Para sumarizar, verificou-se que uma viga de reforço de pára- choque em forma de B, com nervura de energia em sua parede frontal centralizada sobre cada de seus dois tubos, tem uma resistência ao impacto 20 atual dramaticamente e significantemente melhorado em comparação com uma similar viga de reforço de pára-choque em forma de B com seção transversal que mostra uma parede frontal verticalmente linear. O aperfeiçoamento na viga em B com nervura de energia é mostrado pelas características significantemente melhoradas: elevada resistência à flexão 25 atual, elevada resistência ao impacto dinâmico atual, fotografias mostrando deformação mais distribuída em um ponto de falha e mostrando maior espalhamento de tensão na viga com nervura de energia, reduzida intrusão de face traseira atual, e reduzida intrusão de face frontal atual. Concluímos que a adição de nervuras de energia em porções não suportadas da parede frontal sobre tubos de uma viga em B é significante. Como um resultado, as resistências ao impacto atuais de vigas em B são muito mais próximas aos valores teóricos quando nervuras de energia são adicionadas. Surpreendentemente, isto é verdadeiro para vigas em B tendo tubos onde uma 5 porção não suportada de vãos de parede frontal vãos são de somente 40 mm, e é especialmente verdadeiro onde a espessura de material é 2,2 ou menor (e especialmente em 1,4 mm ou menor), e quando a resistência de material é acima de resistência à tração de 40 KSI (275,8 MPa) (e especialmente resistências à tração de 80 KSI (551,6 MPa)-190 KSI (1310 MPa) ou 10 superiores), e quando a nervura é pelo menos aproximadamente 8 mm ou mais preferivelmente aproximadamente 10-15 mm.

Deve ser entendido que variações e modificações podem ser feitas na estrutura acima mencionada sem fugir dos conceitos da presente invenção, e ainda deve ser entendido que tais conceitos são destinados a 15 serem cobertos pelas seguintes reivindicações, a menos que estas reivindicações, por meio de sua linguagem, indiquem expressamente o contrário.

Claims (21)

1. Viga de reforço de pára-choque, adaptada para fixação em uma extremidade frontal ou traseira de veículo, caracterizada pelo fato de que compreende: uma viga de reforço formada de uma chapa de material e incluindo, quando orientada em uma posição montada em veículo, uma parede frontal que se estende verticalmente, duas paredes traseiras que se estendem verticalmente, um par de paredes horizontais centrais verticalmente espaçadas, paredes horizontais superior e inferior, e apoios de montagem presos nas paredes traseiras e adaptados para montagem em um veículo; as paredes horizontais superior e inferior combinando-se com as paredes centrais horizontais e a parede frontal e as paredes traseiras para definirem uma seção de tubo superior e uma seção de tubo inferior espaçada a partir da seção de tubo superior, uma maior parte da parede frontal sendo verticalmente linear em uma seção transversal vertical transversa, mas incluindo uma nervura em forma de canal que se estende longitudinalmente, formada integralmente em uma porção não suportada da parede frontal sobre pelo menos uma das seções de tubo superior e inferior, a nervura atuando para reforçar e estabilizar a parede frontal e, conseqüentemente, atuando para geralmente enrijecer e reforçar a viga de reforço em forma de B.

2. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tanto a seção de tubo superior quanto a seção inferior têm uma das nervuras em forma de canal formadas nas mesmas.

3. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que somente uma das nervuras é formada em cada das seções de tubo superior e inferior.

4. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que os tubos superior e inferior e também as nervuras associadas geralmente têm um mesmo tamanho e mesmo formato.

5. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que um topo de uma das nervuras é centralmente posicionado sobre a seção de tubo superior.

6. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as seções de tubo, quando em uma posição montada em um veículo, cada, têm uma dimensão horizontal de pelo menos aproximadamente 1,5 vezes uma profundidade vertical das seções de tubo.

7. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as nervuras em forma de canal, cada, têm uma dimensão vertical que é aproximadamente 33% a 50% de uma altura das seções de tubo associadas.

8. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as nervuras em forma de canal têm uma dimensão de profundidade que é aproximadamente igual a uma altura das nervuras em forma de canal.

9. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a viga é encurvada.

10. Viga de reforço de pára-choque, adaptada para fixação em um extremidade frontal ou traseira de veículo, caracterizada pelo fato de que compreende: uma viga de reforço em forma de B formada de uma chapa de material e incluindo suportes de fixação em veículo em cada extremidade e ainda incluindo, quando orientada em uma posição montada em veículo, seções de tubo superior e inferior espaçadas e conectadas por uma alma central, a viga de reforço incluindo uma parede frontal com porções formando uma parte frontal das seções de tubo superior e inferior, uma maior parte de cada das porções de parede frontal estendendo-se verticalmente em uma seção transversal vertical transversa, mas incluindo nervuras em forma de canal que se estendem longitudinalmente formadas integralmente nas porções centralmente sobre as seções de tubo superior e inferior.

11. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a alma central é alinhada com as porções de parede frontal.

12. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que as nervuras em forma de canal têm uma dimensão vertical que é pelo menos aproximadamente 33% de uma altura das seções de tubo.

13. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 1 ou 10, caracterizada pelo fato de que uma resistência à tração de material do material é maior que 80 KSI (551,6 MPa).

14. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 13 caracterizada pelo fato de que a resistência à tração de material é maior que 120 KSI (827,4 MPa).

15. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a resistência à tração de material é maior que 120 KSI (827,4 MPa) e uma espessura é menor que aproximadamente 2,2 mm.

16. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 1 ou 10, caracterizada pelo fato de que uma espessura de material da chapa é menor que aproximadamente 1,4 mm.

17. Viga de pára-choque de acordo com a reivindicação 1 ou 10, caracterizada pelo fato de que as porções de parede frontal têm um vão vertical maior que aproximadamente 40 mm, e a nervura define uma distância vertical maior que aproximadamente 15 mm e uma profundidade maior que aproximadamente 8 mm.

18. Viga de pára-choque, caracterizada pelo fato de que compreende: uma viga de reforço alongada com suportes de fixação em veículo em cada extremidade e ainda encurvada para formato não linear; a viga, quando orientada em uma posição montada em veículo, incluindo seções de tubo superior e inferior e uma parede frontal com porções não suportadas formando uma porção frontal das seções de tubo superior e inferior e ainda incluindo uma nervura em forma de canal em cada das porções não suportadas.

19. Método para produzir uma viga de reforço de pára-choque em forma de B, adaptada para fixação em uma extremidade frontal ou traseira de veículo, caracterizado pelo fato de que compreende os estágios de: prover uma chapa de material de aço; conformar por calandragem a chapa em uma viga de reforço em forma de B que inclui, quando orientada em uma posição montada em veículo, seções de tubo superior e inferior conectadas por uma alma central; a viga incluindo uma parede frontal com porções formando partes de seções de tubo superior e inferior, com uma maior parte de cada das porções de parede frontal sendo verticalmente linear em uma seção transversal vertical transversa, mas incluindo nervuras em forma de canal formadas integralmente nas porções verticais centralmente sobre as seções tubulares superior e inferior.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o estágio de conformar por calandragem a chapa inclui formar as porções de parede frontal para ter um vão vertical de pelo menos aproximadamente 40 mm, e a nervura, para definirem uma profundidade maior que aproximadamente 8 mm.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o estágio de formar as porções de parede frontal inclui formar nervuras para definir, cada, uma distância vertical maior que aproximadamente 15 mm.