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 cuñas flexibles diseñadas para fijar dos piezas cilíndricas entre sí. [2] Las protuberancias en forma de ondas que recorren la circunferencia del anillo generan una fuerza de retención para proporcionar un ajuste óptimo entre los dos componentes acoplados sin necesidad de adhesivo o fuerza de montaje excesiva, lo que simplifica 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 rodamientos y como medio para tratar la transferencia de par, la protección contra sobrecarga de par y el deslizamiento axial entre componentes acoplados. [1] [4] A menudo se utilizan para aislar vibraciones no deseadas en motores y motores eléctricos, para el funcionamiento sin ruido de mecanismos 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 en los anillos de tolerancia para ajustar la rigidez dinámica y, por 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 ruidos en el sistema ya que las piezas no están completamente limitadas. [3]
Los anillos de tolerancia se utilizan en una serie de mecanismos en todo el tren motriz y los sistemas de dirección del automóvil, así como en el interior y exterior del automóvil. [5] Sus capacidades de limitación de par y sobrecarga les permiten usarse como dispositivos de embrague simples en varias aplicaciones, como el motor automático del portón trasero [6] y la columna de dirección plegable. Los fabricantes de automóviles también los utilizan para montar rodamientos en bisagras y engranajes del tren de potencia. [5]
Sus propiedades livianas también han hecho que los anillos de tolerancia sean atractivos para los fabricantes de automóviles que buscan mejorar el rendimiento del automóvil [5] y al mismo tiempo cumplir con los requisitos gubernamentales para la 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 exige que los coches nuevos no emitan más de 130 gramos por kilómetro de dióxido de carbono (CO 2 ). Si se incumple ese límite, los fabricantes pueden enfrentarse a multas. A partir de 2021, el nuevo objetivo de emisiones obligatorio será una media de 95 gramos por kilómetro para la flota. [8] China está comenzando a introducir legislación para crear una Norma Nacional, basada en las regulaciones de reducción de emisiones de carbono que ya están vigentes en Europa . [9] [10] La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) exige que las empresas automotrices promedien las emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) del tubo de escape a 101 gramos por kilómetro (163 gramos/milla) para el año modelo 2025. [11] [12] Estos Las regulaciones exigen que los fabricantes de automóviles reduzcan el peso de sus motores y vehículos para mejorar la eficiencia del combustible. [5] Según 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 modernos de dirección asistida eléctrica (EPS), la carcasa del motor es parte de la cremallera que generalmente está hecha de materiales livianos, como aleaciones de aluminio. [14] Los estatores tradicionalmente se encajan a presión en la carcasa. Se pueden utilizar anillos de tolerancia en lugar de ajuste a presión . Los anillos de tolerancia, con sus protuberancias onduladas, 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 sin dejar de proporcionar la fuerza de retención requerida. [15] Los anillos de tolerancia también garantizan 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. [dieciséis]
Los anillos de tolerancia se utilizan como soporte del estator de un motor eléctrico en la dirección asistida eléctrica (EPS) para proteger el sistema de una sobrecarga de par en caso de golpes hacia atrás 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 al golpear el sistema de dirección en caso de accidente. La columna de dirección plegable, que consta de dos ejes entrelazados, absorbe energía al colapsar hacia adentro o romperse en caso de impacto. [17] Para fijar el eje y la carcasa de la columna de dirección en su lugar durante condiciones de conducción normales, se coloca un anillo de tolerancia entre las dos piezas. El anillo de tolerancia está diseñado para deslizarse axialmente a un nivel de torsión predeterminado, lo que permite que el eje se deslice dentro de su carcasa en caso de choque, absorbiendo la energía del impacto para proteger al conductor. [18]
Según la Directiva 95/56/CE de la Comisión de la Unión Europea (1995), todos los vehículos deben estar equipados con dispositivos de seguridad antirrobo. El reglamento exige que un bloqueo de dirección pueda resistir sin fallar fuerzas de 100 Nm aplicadas al volante. 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 productores de automóviles chinos a incorporar mecanismos antirrobo en sus vehículos. [20] En un bloqueo de dirección, las protuberancias onduladas 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 la dirección, mientras se aseguran las dos partes en su lugar durante el funcionamiento normal del automóvil. [21]
En un motor de portón trasero, el anillo de tolerancia protege el motor y el engranaje de una fuerza excesiva, actuando como un embrague. Si el baúl se somete a una fuerza opuesta al movimiento (es decir, cuando alguien abre manualmente el baúl cuando se cierra automáticamente), el anillo de tolerancia permitirá que los componentes se deslicen entre sí, a ciertos niveles de torque. Esto protege los demás componentes del mecanismo del maletero. [6]
Para garantizar que el reposabrazos permanezca en su lugar cuando el pasajero lo guarda y no se caiga cuando el automóvil viaja sobre terreno accidentado, se utiliza un anillo de tolerancia en el pivote. Sus protuberancias onduladas generan suficiente torsión para mantenerlo en su lugar y permitir la sensación de ajuste correcto. [6]
Los anillos de tolerancia se utilizan en varios mecanismos de sistemas de aire acondicionado (AC) domésticos e industriales. Los fabricantes de aire acondicionado los utilizan como soportes de estator y cojinetes.
Se utilizan anillos de tolerancia para asegurar el estator dentro del marco. Actúa como un cojín cuando el motor de CA está en funcionamiento para absorber la vibración y lograr un rendimiento de CA sin ruido.
Los anillos de tolerancia también se utilizan en la estructura del marco superior de los sistemas de CA para asegurar la parte superior del rotor, reemplazando la soldadura por puntos. Absorben la vibración del rotor y el cigüeñal del motor de CA cuando el compresor funciona a alta velocidad, lo que garantiza que la bomba de CA funcione de la manera más eficiente posible durante su ciclo de vida y reduce el ruido.
Los anillos de tolerancia se utilizan en unidades de disco duro (HDD) para montar discos o cartuchos de rodamientos en las unidades. Las ondas en su superficie exterior les permiten absorber el exceso de vibración para reducir el efecto dominó del par y la resonancia para mejorar el rendimiento del disco duro. Los anillos de tolerancia también garantizan un montaje rápido y sencillo al eliminar la necesidad de adhesivo.