ES2261406T3 - Elemento de inserto para el cierre hermetico de una cavidad. - Google Patents

Abstract

Elemento de inserto (8) para cerrar herméticamente cavidades (6, 7) en portadores de carrocerías de vehículos por medio de un proceso de expansión, en particular columnas de la carrocería del vehículo (4), provisto de medios de cierre hermético que comprenden un material expandible (11) y medios (9) para fijar el mismo en cavidades huecas (6, 7) por lo que el elemento de inserto (8) comprende una estructura de soporte (10) para el material expandible (11), dicha estructura de soporte (10) provista de un bastidor (13) y una pieza interior (14), en el que el bastidor (13) tiene por lo menos dos caras de soporte laterales (12) dispuestas no inmediatamente adyacentes, caracterizado porque por lo menos una de las caras de soporte (12) está formada como medios de fijación (9) y tiene la forma de una mordaza, dichos medios de fijación (9) estando dispuestos de tal forma que la mordaza queda completamente sumergida bajo el material expandible (11) durante el proceso de expansión y el material expandible fluye de ese modo dentro de una abertura para recibir los medios de fijación (9) a fin de asegurar que esta abertura está herméticamente cerrada de forma impermeable contra el aire y el ruido.

Description

Elemento de inserto para el cierre hermético de una cavidad.

La presente invención concierne a una pieza de inserto para el cierre hermético de cavidades en portadores de carrocerías de vehículos, en particular en columnas de carrocerías de vehículos, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Los vehículos de todo tipo tienen piezas portadoras o de soporte en forma de elementos estructurales huecos. Estas piezas portadoras generalmente consisten en dos planchas de metal conformadas o prensadas las cuales están dispuestas en el vehículo de tal manera que definen una superficie interior y una superficie exterior. A fin de hacer más rígidos estos dos elementos estructurales huecos en forma de columna es común disponer una tercera plancha de metal adicional en el interior de estos elementos estructurales huecos. Por lo tanto, se forman diferentes cavidades dentro de los elementos estructurales huecos. Estas piezas portadoras y cavidades causan vibraciones y ruido que se transfiere a través de todo el vehículo, lo cual es perjudicial para el confort de los pasajeros, es decir resulta en vibraciones y ruido en el interior del vehículo.

Es por lo tanto conocido en la técnica insertar paredes divisorias en estos elementos estructurales huecos a fin de evitar la transferencia de sonido y amortiguar las vibraciones. Tales piezas de inserto son conocidas por los expertos en la técnica, por ejemplo a partir del documento EP 0 730 999 o US 5,642,914. El documento US 5,642,914 describe un elemento de inserto de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Las piezas de inserto descritas en estas publicaciones esencialmente comprenden una estructura de soporte la cual está fijada en el interior de los elementos estructurales huecos y la cual está rebordeada con un material expandible el cual es calentado y de ese modo se expande durante la fabricación del vehículo. De este modo, se forma una pared divisoria en el interior del elemento estructural hueco. Estas paredes divisorias sirven para amortiguar las vibraciones de los elementos portadores y también tienen un efecto de aislamiento del ruido, es decir, reflejan el ruido transferido por los elementos portadores. La fijación de estas piezas de inserto hace necesario proporcionar aberturas en los elementos portadores, a través de las cuales pueden ser guiados medios de retención adecuados, en particular tornillos o mordazas. La experiencia demuestra que estas aberturas no se pueden cerrar herméticamente de una forma completa mediante el proceso de expansión durante la fabricación del vehículo, lo cual afecta negativamente a las propiedades de aislamiento al ruido y de barrera a la humedad de las paredes
divisorias.

Es por lo tanto el objeto de la presente invención proporcionar un elemento de inserto el cual supera las deficiencias de las piezas de inserto anteriormente conocidas. En particular, es el objeto de la presente invención proporcionar un elemento de inserto para el cierre hermético de cavidades el cual mejora las propiedades acústicas de estas piezas. Adicionalmente, se proporciona un elemento de inserto el cual puede ser fabricado eficazmente desde el punto de vista de los costes y el cual es simple de insertar.

Esto se consigue mediante un elemento de inserto para el cierre hermético de cavidades provisto de las características de la reivindicación 1 y en particular mediante un elemento de inserto en el bastidor del cual están provistas por lo menos dos caras de soporte laterales dispuestas no inmediatamente adyacentes. Esta disposición permite la expansión libre del elemento de inserto en sus zonas periféricas y por lo tanto conduce a un aislamiento completo, en particular en la zona de los elementos de retención o de fijación. Adicionalmente, con esta disposición se incrementa la parte de la superficie recubierta de espuma de la sección transversal del portador que se va a cerrar herméticamente.

En la invención, por lo menos una de las caras de soporte está formada como una mordaza. Esto permite que la mordaza esté totalmente sumergida bajo la espuma durante el proceso de expansión, cerrando herméticamente de este modo la abertura para la fijación de los elementos portadores.

En una realización preferida adicional de la invención, el material que rellena el bastidor del elemento portador tiene la forma de retícula y está recubierto con un material expandible. Esta retícula se puede fabricar de material metálico, en particular plancha de acero o de aluminio, o se puede fabricar a partir de un material termoplástico, por ejemplo una poliamida o un polipropileno, los cuales pueden estar compuestos con polibutadieno para determinar de forma controlable la rigidez. De este modo, el material de relleno relativamente caro puede ser substituido por un material expandible más eficaz desde el punto de vista de los costes. Esta realización se puede llevar a cabo de tal manera que se produzca un relleno compacto durante el proceso de expansión, la piel del cual es geométricamente irregular y de celda cerrada, conduciendo de ese modo a una mejora adicional en las propiedades de aislamiento al sonido.

Como material expandible son adecuados los polímeros termoplásticos, en particular un copolímero de etileno y acetato de vinilo (PEVA), al cual se añaden un agente de expansión, en particular azodicarbonamida, y un agente reticulante, en particular dicumilperóxido. Durante la expansión, este material forma una espuma de celda cerrada la cual no sólo es aislante del ruido y absorbente del ruido sino que también es particularmente adecuada como barrera a la humedad y material de sellado hermético al aire.

Otras realizaciones preferidas tienen las características de las reivindicaciones dependientes.

En una realización adicional, los medios de fijación comprenden un elemento de retención el cual sobresale de la zona del borde del elemento de inserto y tanto puede estar acoplado como bloqueado dentro de una abertura provista para este propósito, o puede estar insertado dentro de una doble mordaza como una contrapieza.

Las ventajas del elemento de inserto de acuerdo con la presente invención son inmediatamente evidentes para una persona experta en la técnica y se verán, en particular, en el cierre hermético eficaz, el incremento significante en la absorción del sonido y por lo tanto en la mejora del rendimiento acústico, así como en una fabricación y un montaje más eficaces desde el punto de vista de los costes.

La invención se describe en lo que sigue a continuación con la ayuda de los dibujos y la consiguiente descripción de una realización preferida.

La figura 1 muestra una vista en sección transversal completa de un portador de carrocería de un vehículo con un elemento de inserto insertado.

La figura 2 muestra una vista detallada de un elemento de inserto de acuerdo con la invención.

La figura 3 muestra un diagrama de las curvas de absorción de sonidos.

La figura 1 es una vista en sección transversal completa de un portador de carrocería de un vehículo 4. Este portador 4 comprende una primera pieza formada de plancha de metal 1, que constituye una superficie exterior A y una segunda pieza formada de plancha de metal 2, que constituye una superficie interior B. estas dos piezas de plancha de metal 1, 2 están soldadas juntas en sus bordes 3. Para una rigidez adicional del portador 4 en esta realización, está soldada una plancha de metal intermedia 5, la cual divide el espacio interior del portador 4 en una cavidad exterior 6 y una cavidad interior 7. A fin de cerrar herméticamente la cavidad exterior 6, un elemento de inserto 8 está fijado a la plancha de metal intermedia 5. Para este propósito, el elemento de inserto 8 comprende medios de fijación 9 y en particular una mordaza, la cual se agarra dentro de una abertura en la plancha de metal intermedia 5. El elemento de inserto 8 comprende una estructura de soporte 10 sobre la cual se aplica material de cierre hermético expandible 11. A fin de retener el material de cierre hermético expandible 11 en su sitio, la estructura de soporte 10 comprende por lo menos dos caras de soporte 12 dispuestas adyacentemente no inmediatamente. Es esencial para el propósito de la presente invención que estas caras de soporte no estén inmediatamente adyacentes una a la otra, porque de otro modo el material de cierre hermético expandible no se puede expandir libremente y pueden resultar áreas permeables o de fuga. Adicionalmente, la disposición de la invención resulta en un incremento considerable del área superficial de las áreas de la sección transversal de la cavidad las cuales están cubiertas con espuma, lo cual mejora substancialmente el rendimiento
acústico.

En un desarrollo adicional de este elemento de inserto de la invención, los medios de fijación están formados de tal manera que un elemento de inserto adicional se puede fijar al mismo desde el lado opuesto.

La figura 2 clarifica el diseño de la invención del elemento de inserto 8. La estructura de soporte 10 esencialmente comprende un bastidor 13 y una pieza interior 14. En la pieza lateral del bastidor, y no exactamente opuestas una a la otra, están dispuestas caras de soporte 12. Una de estas caras de soporte está formada como unos medios de fijación y en la realización de la figura 2 tiene la forma de una mordaza 9. Esta figura muestra una parte de la plancha de metal intermedia 5 a fin de mostrar de forma que se puede distinguir el funcionamiento de la mordaza 9. Por encima o encima del bastidor 13 de la estructura de soporte 10 está dispuesto un material de cierre hermético expandible que soporta una cinta 11, el cual se mantiene en su sitio mediante las caras de soporte 12. Con esta disposición, la mordaza 9 puede quedar completamente sumergida bajo la espuma del material de cierre hermético durante el proceso de expansión y puede fluir dentro de la abertura de la plancha de metal intermedia 5 prevista para recibir los medios de fijación 9. Esto asegura que estas aberturas queden herméticamente cerradas de forma impermeable contra el aire y el ruido con el proceso de expansión. En un desarrollo adicional del elemento de inserto de la invención la parte interior 14 se substituye por una retícula, la cual otra vez sirve como soporte para un material de cierre hermético expandible. El proceso de expansión resulta en un incremento adicional del área superficial del área de la sección transversal de la cavidad la cual está cubierta con espuma, lo cual mejora considerablemente el rendimiento acústico y en particular la capacidad de absorción del ruido. Adicionalmente, se comprenderá que el material expandido tiene una piel resistente al aire la cual sirve como barrera a la humedad. Una persona experta en la técnica acústica estará en situación de diseñar un elemento de inserto de tal modo que se optimicen las propiedades de aislamiento acústico y de absorción para los requisitos específicos. En la presente realización, en la que la estructura de soporte 10 tiene una pieza interior de tipo de retícula 14, la cantidad de material de relleno requerido - generalmente poliamida - se puede reducir substancialmente, permitiendo de ese modo que el elemento de inserto entero sea fabricado de forma relativamente barata, porque el material expandible utilizado de acuerdo con la presente invención es substancialmente más eficaz desde el punto de vista de los costes que la poliamida. Adicionalmente, una pieza interior del tipo de retícula de la estructura de soporte 10 también permite que esta pieza interior sea fabricada de polipropileno barato en lugar de la poliamida generalmente utilizada. Aunque el polipropileno tiene un punto de fusión menor que el de la poliamida y por lo tanto no es adecuado para utilizarlo como material de estructura de soporte, se puede aplicar como una pieza interior del tipo de retícula, porque la temperatura de 160ºC a 200ºC requerida para el proceso de expansión se reduce a su vez mediante el material expandible 11.

Las curvas de las mediciones representadas en la figura 3 son el resultado de una medición comparativa. Un elemento de inserto adicional provisto de una pieza interior cerrada 14 y una disposición de estructura de soporte en forma de ranura se midió en un tubo de impedancia de acuerdo con la norma D45 5430. La curva resultante de la medición C muestra que el valor del coeficiente de absorción para frecuencias inferiores a 3150 hz es inferior a 0,1 y que el valor para las frecuencias en la gama entre 3150 hz hasta 5000 hz alcanza un máximo de 0,23. Por otra parte, para un elemento de inserto de acuerdo con la presente invención la curva de medición D presenta un comportamiento a la absorción substancialmente mejorado a frecuencias por encima de 1250 hz, es decir en esta gama muestra un coeficiente de absorción de alrededor de 0,58. Incrementando la proporción del área cubierta con espuma el coeficiente de absorción se puede mejorar adicionalmente hasta un valor de alrededor de 0,8. Estas mediciones comparativas muestran claramente que utilizando una configuración específica de la estructura de soporte 10 e incrementando de ese modo la proporción del área de la sección transversal herméticamente cerrada cubierta con material expandible, la absorción acústica se incrementa substancialmente sin reducir el aislamiento
acústico.

En una realización preferida, se utiliza un polímero termoplástico como material expandible, en particular un copolímero de etileno y acetato de vinilo (PEVA), al cual se añaden un agente de expansión, en particular azodicarbonamida y un agente reticulante, en particular dicumilperóxido. Esto resulta en una espuma de celda cerrada durante el proceso de expansión la cual es especialmente adecuada como barrera a la humedad y sellante hermético al aire.

Claims (6)

1. Elemento de inserto (8) para cerrar herméticamente cavidades (6, 7) en portadores de carrocerías de vehículos por medio de un proceso de expansión, en particular columnas de la carrocería del vehículo (4), provisto de medios de cierre hermético que comprenden un material expandible (11) y medios (9) para fijar el mismo en cavidades huecas (6, 7) por lo que el elemento de inserto (8) comprende una estructura de soporte (10) para el material expandible (11), dicha estructura de soporte (10) provista de un bastidor (13) y una pieza interior (14), en el que el bastidor (13) tiene por lo menos dos caras de soporte laterales (12) dispuestas no inmediatamente adyacentes, caracterizado porque por lo menos una de las caras de soporte (12) está formada como medios de fijación (9) y tiene la forma de una mordaza, dichos medios de fijación (9) estando dispuestos de tal forma que la mordaza queda completamente sumergida bajo el material expandible (11) durante el proceso de expansión y el material expandible fluye de ese modo dentro de una abertura para recibir los medios de fijación (9) a fin de asegurar que esta abertura está herméticamente cerrada de forma impermeable contra el aire y el ruido.

2. Elemento de inserto de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la mordaza (9) está formada como una doble mordaza.

3. Elemento de inserto de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 en el que la pieza interior (14) de la estructura de soporte (10) tiene la forma de una retícula.

4. Elemento de inserto de acuerdo con la reivindicación 3 en el que por lo menos la pieza interior (14) de la estructura de soporte (10) está fabricada de material metálico o polipropileno.

5. Elemento de inserto de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4 en el que la pieza interior (14) está cubierta con material expandible el cual, después de un proceso de expansión, cierra herméticamente de forma completa la pieza interior (14).

6. Elemento de inserto de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4 en el que el material expandible (11) está constituido por un polímero termoplástico, por ejemplo un copolímero de etileno y acetato de vinilo (PEVA), copolímero al cual se añaden un agente de expansión, por ejemplo azodicarbonamida y un agente reticulante, por ejemplo dicumilperóxi-
do.