Un anillo de tolerancia es un anillo con resorte radial que se ajusta a presión entre dos componentes acoplados para actuar como un sujetador de fricción. [1] Son calzas flexibles diseñadas para fijar dos piezas cilíndricas juntas. [2] Las protuberancias en forma de onda que recorren la circunferencia del anillo generan una fuerza de retención para proporcionar un ajuste óptimo entre los dos componentes acoplados sin la necesidad de adhesivo o fuerza de ensamblaje excesiva, simplificando el proceso para los fabricantes. [3] Permiten cualquier desalineación causada por expansión térmica o vibración excesiva. [1] Los anillos de tolerancia se pueden utilizar como soportes de cojinetes y como un medio para lidiar con la transferencia de torque, protección contra sobrecarga de torque y deslizamiento axial entre componentes acoplados. [1] [4] A menudo se utilizan para aislar vibraciones no deseadas en motores y motores eléctricos, para un funcionamiento de mecanismos sin ruido en vehículos de pasajeros y electrodomésticos, donde la reducción de ruido se ha convertido en una tendencia importante en los últimos años. [3] [4] Se pueden realizar modificaciones a los anillos de tolerancia para ajustar la rigidez dinámica y, por lo tanto, las frecuencias que se pueden aislar . [4]
Los anillos de tolerancia se pueden utilizar para eliminar el ruido por completo, simplemente ocupando el espacio libre entre los componentes acoplados, lo que de otro modo podría provocar ruido en el sistema ya que las piezas no están completamente restringidas. [3]
Los anillos de tolerancia se utilizan en diversos mecanismos de los sistemas de dirección y propulsión de los automóviles, así como en el interior y el exterior del vehículo. [5] Sus capacidades de limitación de par y de sobrecarga permiten utilizarlos como dispositivos de embrague simples en varias aplicaciones, como el motor del portón trasero automático [6] y la columna de dirección plegable. Los fabricantes de automóviles también los utilizan para montar cojinetes en las bisagras y los engranajes del tren de potencia. [5]
Sus propiedades ligeras también han hecho que los anillos de tolerancia sean atractivos para los fabricantes de automóviles, ya que buscan mejorar el rendimiento del automóvil [5] al mismo tiempo que cumplen con los requisitos gubernamentales de reducción de emisiones de carbono. En la Unión Europea, la Comisión Europea ha introducido regulaciones sobre las emisiones de los automóviles , restringiendo la cantidad de emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) que un automóvil puede emitir. [7] Desde 2015, la legislación de la UE requiere que los automóviles nuevos no emitan más de 130 gramos por kilómetro de dióxido de carbono (CO 2 ). Si se infringe ese límite, los fabricantes pueden enfrentar multas. A partir de 2021, el nuevo objetivo de emisiones obligatorio será un promedio de flota de 95 gramos por kilómetro. [8] China está comenzando a introducir una legislación para crear un Estándar Nacional, basado en las regulaciones de reducción de emisiones de carbono que ya están en vigor en Europa . [9] [10] La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) exige a las empresas automotrices que las emisiones promedio de dióxido de carbono (CO2 ) del tubo de escape sean de 101 gramos por kilómetro (163 gramos/milla) para el año modelo 2025. [11] [12] Estas regulaciones requieren que los fabricantes de automóviles reduzcan el peso de sus motores y vehículos para mejorar la eficiencia del combustible. [5] Según las estimaciones de la EPA, cada caída del 10 por ciento en la masa del automóvil disminuye el uso de combustible entre un 5 y un 10 por ciento. [13]
En la mayoría de los sistemas de dirección asistida eléctrica (EPS) modernos, la carcasa del motor es una parte de la fundición de la cremallera que generalmente está hecha de materiales livianos, como aleaciones de aluminio. [14] Los estatores se encajan tradicionalmente a presión en la carcasa. Se pueden utilizar anillos de tolerancia en lugar del ajuste a presión . Con sus protuberancias en forma de onda, los anillos de tolerancia generan una fuerza de retención cuando se comprimen entre la carcasa y el estator . Estas protuberancias actúan como resortes y permiten que los componentes acoplados se expandan y contraigan a diferentes velocidades mientras siguen proporcionando la fuerza de retención requerida. [15] Los anillos de tolerancia también se aseguran de que haya un puente térmico constante entre el estator y la carcasa, lo que permite que el calor se disipe fuera del estator. Las temperaturas de funcionamiento más frías dan como resultado una mayor eficiencia y una vida útil más prolongada del motor. [16]
Los anillos de tolerancia se utilizan como soporte del estator del motor eléctrico en la dirección asistida eléctrica (EPS) para proteger el sistema de sobrecarga de par en caso de impactos en sentido inverso a través del sistema de dirección. Lo hacen permitiendo que el eje de transmisión se deslice dentro del engranaje para que los dientes del engranaje no se dañen, lo que fortalece la longevidad del sistema EPS. [6]
La columna de dirección plegable ha sido diseñada para proteger al conductor de lesiones causadas por golpes contra el sistema de dirección en caso de colisión. La columna de dirección plegable, que consta de dos ejes entrelazados, absorbe la energía colapsando hacia adentro o rompiéndose en caso de impacto. [17] Para asegurar el eje y la carcasa de la columna de dirección en su lugar durante las condiciones normales de conducción, se coloca un anillo de tolerancia entre las dos partes. El anillo de tolerancia está diseñado para deslizarse axialmente a un nivel de par predeterminado, lo que permite que el eje se deslice dentro de su carcasa en caso de colisión, absorbiendo la energía del impacto para proteger al conductor. [18]
Según la Directiva 95/56/EC (1995) de la Comisión de la Unión Europea, todos los vehículos deben estar equipados con dispositivos de seguridad antirrobo. La normativa exige que un bloqueo de dirección pueda soportar fuerzas de 100 Nm aplicadas al volante sin fallar. También exige que los automóviles exportados a los mercados europeos estén equipados con dispositivos de seguridad. [19] La norma nacional china GB15740-2006 [20] obliga a los fabricantes de automóviles chinos a incorporar mecanismos antirrobo en sus vehículos. [20] En un bloqueo de dirección, las protuberancias en forma de onda de un anillo de tolerancia mantienen una fuerza de retención entre el eje de dirección y la columna de bloqueo. Esto permite que el eje interior se mueva libremente dentro de la carcasa cuando se aplica el bloqueo de dirección, al mismo tiempo que asegura las dos partes en su lugar durante el funcionamiento normal del automóvil. [21]
En un motor de portón trasero, el anillo de tolerancia protege al motor y al engranaje de una fuerza excesiva, actuando como un embrague. Si el maletero está sujeto a una fuerza opuesta al movimiento (es decir, cuando alguien abre el maletero manualmente cuando se está cerrando automáticamente), el anillo de tolerancia permitirá que los componentes se deslicen entre sí, a ciertos niveles de par. Esto protege a los demás componentes del mecanismo del maletero. [6]
Para garantizar que el apoyabrazos permanezca en su lugar cuando el pasajero lo guarda y no se caiga cuando el automóvil se desplaza por terrenos irregulares, se utiliza un anillo de tolerancia en el pivote. Sus protuberancias onduladas generan suficiente par para mantenerlo en su lugar y permitir la sensación de ajuste correcta. [6]
Los anillos de tolerancia se utilizan en diversos mecanismos de los sistemas de aire acondicionado domésticos e industriales. Los fabricantes de aire acondicionado los utilizan como soportes de estator y cojinetes.
Los anillos de tolerancia se utilizan para fijar el estator dentro del bastidor. Actúan como amortiguador cuando el motor de CA está en funcionamiento para absorber la vibración y lograr un rendimiento de CA sin ruidos.
Los anillos de tolerancia también se utilizan en la estructura del bastidor superior de los sistemas de aire acondicionado para asegurar la parte superior del rotor, reemplazando la soldadura por puntos. Absorben la vibración del rotor y del cigüeñal en el motor de aire acondicionado cuando el compresor funciona a alta velocidad, lo que garantiza que la bomba de aire acondicionado funcione de la manera más eficiente posible durante su ciclo de vida útil y reduce el ruido.
Los anillos de tolerancia se utilizan en las unidades de disco duro (HDD) para montar discos o cartuchos de cojinetes en las unidades. Las ondas en su superficie exterior les permiten absorber el exceso de vibración para reducir el efecto de ondulación del par y la resonancia para mejorar el rendimiento del HDD. Los anillos de tolerancia también garantizan un montaje rápido y sencillo al eliminar la necesidad de adhesivo.