Спидометр

<час />

Фон

Спидометр - это устройство, используемое для измерения скорости движения транспортного средства, обычно с целью поддержания разумного темпа. Его развитие и, в конечном итоге, статус стандартной функции в автомобилях привели к введению в действие законодательных ограничений скорости - понятие, которое применялось на практике с момента появления безлошадных экипажей, но в значительной степени игнорировалось широкой публикой. Сегодня ни один автомобиль не оборудован без исправного спидометра; он прикреплен к кабине транспортного средства и обычно находится в одном корпусе с одометром, который представляет собой механизм, используемый для регистрации общего пройденного расстояния. В настоящее время производятся два основных типа автомобильных спидометров:механический и электронный.

История

Концепция записи данных о поездках почти так же стара, как концепция транспортных средств. Ранние римляне отмечали колеса своих колесниц и подсчитывали количество оборотов, оценивая пройденное расстояние и среднюю дневную скорость. В одиннадцатом веке китайские изобретатели изобрели механизм, включающий зубчатую передачу и движущийся рычаг, который ударял по барабану через определенное расстояние. Данные о морской скорости были записаны в 1500-х годах с помощью изобретения, называемого чип-логом, линией, завязанной через равные промежутки времени и взвешенной для волочения в воде. Количество узлов, выпущенных за установленный промежуток времени, будет определять скорость корабля, поэтому морской термин «узлы» все еще применяется сегодня.

Первый патент на индикатор скорости вращающегося вала был выдан в 1916 году изобретателю Николе Тесла. Однако на тот момент спидометры выпускались уже несколько лет. Разработку первого спидометра для автомобилей часто приписывают А. П. Уорнеру, основателю компании Warner Electric. На рубеже веков он изобрел механизм, называемый измерителем резания, который использовался для измерения скорости промышленных режущих инструментов. Понимая, что измеритель резки может быть адаптирован к автомобилю, он модифицировал устройство и начал большую рекламную кампанию, чтобы представить свой спидометр широкой публике. В то время конкурирующие источники представили несколько концепций индикаторов скорости, но дизайн Warner пользовался значительным успехом. К концу Первой мировой войны компания Warner Instrument Company производила девять из каждых 10 спидометров, используемых в автомобилях.

Oldsmobile Curved Dash Runabout, выпущенный в 1901 году, был первой линейкой автомобилей, оснащенной механическим спидометром. Вскоре последовали Cadillac и Overland, и спидометры стали регулярно появляться в качестве заводской опции в новых автомобилях. Спидометры в то время было трудно читать при дневном свете, а без лампы в корпусе они были практически неразборчивы ночью. В ранних моделях приводной трос крепился либо к передним колесам, либо к задней части трансмиссии, но интеграции приводного троса в корпус трансмиссии не случится в ближайшие 20 лет. После того, как это улучшение было сделано, основная техническая конструкция спидометра останется нетронутой до появления электронного спидометра в начале 1980-х годов.

Сырье

Материалы, используемые при производстве спидометров, различаются в зависимости от типа манометра и предполагаемого применения. Старые механические модели полностью состояли из стали и других металлических сплавов, но в более поздние годы около 40% деталей механического спидометра были отлиты из различных пластиковых полимеров. Новые электронные модели почти полностью сделаны из пластика, и инженеры-конструкторы постоянно модернизируют используемые полимеры. Например, корпус основной сборки спидометра обычно изготавливается из нейлона, но некоторые производители теперь используют более водостойкий полиэстер полибутилентерефталата (PBT). Червячный привод и вал магнита также изготовлены из нейлона, как и зубчатая передача и шпиндели спидометра. Стеклянные линзы дисплея недавнего прошлого теперь изготавливаются из прозрачного поликарбоната, прочного, гибкого пластика, устойчивого к нагреванию, влаге и ударам.

Дизайн

В механическом спидометре вращающийся трос присоединен к набору шестерен трансмиссии автомобиля. Этот кабель непосредственно прикреплен к постоянному магниту в узле спидометра, который вращается со скоростью, пропорциональной скорости автомобиля. Во время вращения магнит манипулирует алюминиевым кольцом, притягивая его в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле; движению кольца, однако, противодействует спиральная пружина. К алюминиевому кольцу прикреплен указатель, который показывает скорость автомобиля, отмечая баланс между этими двумя силами. Когда автомобиль замедляется, магнитная сила на алюминиевом кольце уменьшается, и пружина возвращает стрелку спидометра к нулю.

Электронные спидометры почти повсеместно присутствуют в автомобилях последних моделей. В манометрах этого типа установленный в трансмиссии генератор импульсов (или тахогенератор) измеряет скорость автомобиля. Он передает это с помощью электрических или магнитных импульсных сигналов, которые либо преобразуются в электронные показания, либо используются для управления традиционным магнитным датчиком.

Производственный
процесс

Стальные компоненты

• 1 Для образования жидкой стали железная руда плавится с использованием кокса, богатого углеродом вещества, образующегося при нагревании угля в вакууме. В зависимости от сплава также могут быть введены другие металлы, такие как алюминий, марганец, титан и цирконий. После охлаждения сталь формуют в листы между роликами высокого давления и распределяют по производственному предприятию. Здесь отдельные части могут быть отлиты в формы или прессованы и сформированы из пруткового материала на больших прокатных станках.

Пластиковые детали

• 2 Различные пластмассы, которые поступают на станцию ​​по производству инструментов, сначала были созданы из органических химических соединений, полученных из нефти. Эти полимеры распространяются в форме гранул для использования в процессе литья под давлением. Для изготовления мелких деталей для сборки спидометра эти гранулы загружаются в бункер формовочной машины и расплавляются. Гидравлический винт проталкивает пластик через сопло в сборную форму, где пластику дают остыть и затвердеть. Затем детали собираются и отправляются на сборочные станции.

Сборка

• 3 От качества спидометра зависит способ сборки и степень взаимодействия с человеком. Некоторые недорогие системы спидометров сделаны «одноразовыми», что означает, что приборы не предназначены для легкой разборки или ремонта. В этом случае крепеж крепится с помощью процесса, называемого клепкой, при котором стержень с головкой вставляется и затупляется на другом конце, образуя постоянное крепление. Системы спидометров верхнего уровня состоят из двух основных узлов, прикрепленных винтами; Преимущество состоит в том, что внутреннее оборудование датчика доступно для ремонта и повторной калибровки.
• 4 Затем внутренний вал и спидометр соединяются с помощью заклепок или винтов. Постоянные магниты, используемые в механических спидометрах, сжимаются и формуются перед доставкой на завод, поэтому их необходимо установить только на червячный привод. В случае электронных спидометров, схемы из стекловолокна и меди также производятся поставщиками и требуют программирования перед тем, как ввинтить их в более крупную систему. Эти более крупные компоненты транспортируются на отдельную станцию ​​сборки, где они монтируются в корпус с помощью пластиковых соединителей с резьбовыми или плоскими клеммами. Помимо своего основного Внутренние механизмы спидометра. В качестве защитного футляра корпус также служит платформой для крепления внешних элементов, таких как циферблат, стрелка и окошко дисплея. Опять же, эти процессы требуют автоматизации из-за большого объема производства, но на каждом этапе необходимы человеческие усилия для проверки и обеспечения согласованности продукта.

Калибровка

• 5 Калибровка - это процесс определения истинной стоимости пробелов в любом градуированном приборе. Это особенно важный процесс при производстве спидометров, потому что безопасность водителя зависит от точных показаний. В механическом манометре магнитные силы создают крутящий момент, который отклоняет стрелку индикатора. При калибровке манометра этого типа электромагнит используется для регулировки силы постоянного магнита, установленного в спидометре, до тех пор, пока стрелка не будет соответствовать входному сигналу вращающегося троса. При калибровке электронного манометра настройки выполняются, когда калибровочные коэффициенты записываются в память измерителя. Затем система может изменить баланс между входом от передачи и выходом иглы. Теперь доступны новые автоматизированные системы для калибровки как механических, так и электронных спидометров, что позволяет сэкономить огромное количество человеко-часов, обычно требуемых для этого процесса.

Контроль качества

Вероятно, самый прямой метод контроля качества - это процесс калибровки. Производители автозапчастей работают в соответствии со стандартами измерений, разработанными Международной организацией по стандартизации (ISO), что гарантирует использование универсальных рекомендаций для производителей приборов. Внутренние группы по обеспечению качества разрабатывают спецификации для каждого нового продукта, прежде чем он поступает на сборочную линию, и те же группы позже сообщают, соблюдаются ли эти рекомендации на заводе. Постепенная сборка также включает осмотр заводским персоналом, чтобы убедиться, что автоматика работает без сбоев.

Побочные продукты / отходы

При производстве манометров не образуются побочные продукты. Отходы включают металлолом и пластмассы, некоторые из которых могут быть повторно использованы в более поздних производственных циклах. Поскольку используемое сырье готовится вне фабрики, при производстве не возникает значительного количества опасных промышленных отходов. Выбросы от заводской автоматизации регулируются государством и исследуются группами по охране окружающей среды.

Будущее

Дизайнерские фирмы в настоящее время экспериментируют с улучшением показаний спидометра, стремясь устранить момент отвлечения внимания, необходимый водителю, чтобы посмотреть вниз и измерить свою скорость. Цифровые индикаторы, проецируемые на лобовое стекло, по-видимому, являются следующим шагом в развитии. Некоторые прототипы этих спидометров фактически заставляют показания казаться плавающими над капотом двигателя. Поскольку этот тип дисплея выглядит так, как будто он находится на расстоянии нескольких футов от рулевого колеса, водители смогут постоянно отслеживать скорость, не отрывая глаз от дороги. Зеркала и проекционные устройства, используемые в этой системе, также можно отрегулировать в соответствии с положением водителя, почти так же, как это делает зеркало заднего вида. Кроме того, проекционные системы спидометров в конечном итоге будут интегрированы с навигационными инструментами, что позволит отображать информацию о направлении вместе с показаниями датчиков.

Где узнать больше

Другое

Деварадж, Ганеш и др. «Автоматическая калибровка спидометра». Веб-страница инженерной оценки. Декабрь 2001 г. .

«Как работает тахометр / спидометр с использованием магнитного датчика». Руководство. Stewart-Warner Co., апрель 2001 г.

«Как собирается электрический датчик». Руководство. Stewart-Warner Co., апрель 2001 г.

«Как работают одометры». Как работает материал Маршалла Брейна. Декабрь 2001 г. .

«Ускорение времени». Электронная газета «Транспортные темы». Ноябрь 1998 г. Декабрь 2001 г. .

"Спидометр." Полная веб-страница компьютерного программного обеспечения. Декабрь 2001 г. .

«Плавающий спидометр». Веб-страница Siemens.com. Декабрь 2001 г. .

Кейт Кречманн