Спидометры в транспортных средствах

Введение

Скоростной прибор в автотранспортных средствах

Скоростомер – это прибор, измеряющий и отображающий текущую скорость транспортного средства. В настоящее время они устанавливаются на все автотранспортные средства, впервые появились в качестве опции в начале XX века и стали стандартным оборудованием примерно с 1910 года. Другие транспортные средства могут использовать устройства, аналогичные скоростомеру, но с различными способами определения скорости, например, лодки используют лаг, а самолеты – указатель воздушной скорости. Чарльзу Бэббиджу приписывают создание раннего типа скоростомера, который обычно устанавливался на локомотивы. Электрический скоростомер был изобретен хорватом Йосипом Белушичем в 1888 году и первоначально назывался велоциметром.

Операция

Спидометр был первоначально запатентован Йосипом Белушичем (Джузеппе Белуссичем) в 1888 году. Он представил своё изобретение на Всемирной выставке 1889 года в Париже. В его изобретении использовались указатель, магнит и электричество для работы. Немецкий изобретатель Отто Шульце запатентовал свою версию, основанную на принципе вихревых токов (как и изобретение Белушича), 7 октября 1902 года.

Механические

Многие спидометры используют вращающийся гибкий трос, приводимый в движение шестернями, связанными с трансмиссией транспортного средства. Однако в ранних моделях Volkswagen Beetle и многих мотоциклах использовался трос, приводимый в движение от переднего колеса. Некоторые ранние механические спидометры работали по принципу регулятора, где вращающийся груз, действующий на пружину, перемещался дальше по мере увеличения скорости, подобно регулятору, используемому в паровых двигателях. Это движение передавалось на указатель для отображения скорости. Затем появился хронометрический спидометр, в котором пройденное расстояние измерялось за точный промежуток времени (некоторые спидометры Smiths использовали 3/4 секунды), определяемый с помощью механизма спуска. Это передавалось на указатель спидометра. Хронометрический спидометр устойчив к вибрациям и использовался в мотоциклах до 1970-х годов. Когда транспортное средство находится в движении, шестерня спидометра вращает трос спидометра, который, в свою очередь, вращает сам механизм спидометра. Небольшой постоянный магнит, закрепленный на тросе спидометра, взаимодействует с небольшой алюминиевой чашкой (называемой «скоростной чашкой»), прикрепленной к валу указателя на аналоговом спидометре. Когда магнит вращается вблизи чашки, изменяющееся магнитное поле создает вихревые токи в чашке, которые, в свою очередь, создают другое магнитное поле. В результате магнит оказывает крутящий момент на чашку, «волоча» ее, а следовательно, и указатель спидометра, в направлении своего вращения без какой-либо механической связи между ними. Данный документ охватывает аспекты одобрения типа транспортных средств, касающиеся спидометров. Основная цель правил ЕЭК ООН – содействие торговле автомобилями путем согласования единых стандартов одобрения типа, а не требования о прохождении моделью транспортного средства различных процедур одобрения в каждой стране, где оно продается. Государства-члены Европейского Союза также должны выдавать одобрение типа транспортным средствам, соответствующим аналогичным стандартам ЕС. Правила, касающиеся спидометров, аналогичны правилам ЕЭК ООН в том смысле, что они устанавливают следующее: указанная скорость никогда не должна быть меньше фактической скорости, то есть не должно быть возможности непреднамеренно превысить скорость из-за неверного показания спидометра. Указанная скорость не должна превышать 110 процентов от фактической скорости плюс при указанных тестовых скоростях. Например, при , указанная скорость не должна превышать . В стандартах определены как пределы точности, так и многие детали того, как она должна измеряться в процессе одобрения. Например, тестовые измерения должны проводиться (для большинства транспортных средств) при температуре окружающей среды и на определенной поверхности дороги. Между различными стандартами существуют незначительные различия, например, в минимальной точности оборудования, измеряющего фактическую скорость транспортного средства. Правила ЕЭК ООН смягчают требования к серийно выпускаемым транспортным средствам после одобрения типа. При проверках соответствия продукции верхний предел указанной скорости увеличивается до 110 процентов плюс для автомобилей, автобусов, грузовиков и аналогичных транспортных средств, и 110 процентов плюс для двух- или трехколесных транспортных средств, максимальная скорость которых превышает (или рабочий объем двигателя, если он работает на двигателе внутреннего сгорания, более чем ). Директива Европейского Союза 2000/7/EC, касающаяся двух- и трехколесных транспортных средств, предусматривает аналогичные, несколько смягченные ограничения в производстве.

Many speedometers use a rotating flexible cable driven by gearing linked to the vehicle's transmission. The early Volkswagen Beetle and many motorcycles, however, use a cable driven from a front wheel. Some early mechanical speedometers operated on the governor principle where a rotating weight acting against a spring moved further out as the speed increased, similar to the governor used on steam engines. This movement was transferred to the pointer to indicate speed. This was followed by the Chronometric speedometer where the distance traveled was measured over a precise interval of time (Some Smiths speedometers used 3/4 of a second) measured by an escapement. This was transferred to the speedometer pointer. The chronometric speedometer is tolerant of vibration and was used in motorcycles up to the 1970s. When the vehicle is in motion, a speedometer gear assembly turns a speedometer cable, which then turns the speedometer mechanism itself. A small permanent magnet affixed to the speedometer cable interacts with a small aluminium cup (called a speedcup) attached to the shaft of the pointer on the analogue speedometer instrument. As the magnet rotates near the cup, the changing magnetic field produces eddy current in the cup, which itself produces another magnetic field. The effect is that the magnet exerts a torque on the cup, "dragging" it, and thus the speedometer pointer, in the direction of its rotation with no mechanical connection between them. which covers those aspects of vehicle type approval that relate to speedometers. The main purpose of the UNECE regulations is to facilitate trade in motor vehicles by agreeing on uniform type approval standards rather than requiring a vehicle model to undergo different approval processes in each country where it is sold. European Union member states must also grant type approval to vehicles meeting similar EU standards. The ones covering speedometers are similar to the UNECE regulation in that they specify that:

The indicated speed must never be less than the actual speed, i. e. it should not be possible to inadvertently speed because of an incorrect speedometer reading. The indicated speed must not be more than 110 percent of the true speed plus at specified test speeds. For example, at , the indicated speed must be no more than
The standards specify both the limits on accuracy and many of the details of how it should be measured during the approvals process. For example, the test measurements should be made (for most vehicles) at , and at a particular ambient temperature and road surface. There are slight differences between the different standards, for example in the minimum accuracy of the equipment measuring the true speed of the vehicle. The UNECE regulation relaxes the requirements for vehicles mass produced following type approval. At Conformity of Production Audits the upper limit on indicated speed is increased to 110 percent plus for cars, buses, trucks, and similar vehicles, and 110 percent plus for two or three wheeled vehicles that have a maximum speed above (or a cylinder capacity, if powered by a heat engine, of more than ). European Union Directive 2000/7/EC, which relates to two and three wheeled vehicles, provides similar slightly relaxed limits in production.

Австралия

До июля 1988 года в Австралии не существовало австралийских правил проектирования для спидометров. Их введение стало необходимым с началом использования камер контроля скорости. Это означает, что для более старых транспортных средств юридически точных спидометров не существует. Все транспортные средства, произведенные 1 июля 2007 года или позднее, и все модели транспортных средств, представленные 1 июля 2006 года или позднее, должны соответствовать Правилу № 39 ЕЭК ООН. Спидометры в транспортных средствах, произведенных до указанных дат, но после 1 июля 1995 года (или 1 января 1995 года для пассажирских транспортных средств с передним расположением двигателя и пассажирских внедорожников), должны соответствовать предыдущему австралийскому правилу проектирования. Это правило предписывает отображение скорости с точностью ±10% при скорости выше 40 км/ч, при этом точность для скоростей ниже 40 км/ч не регламентируется. Все транспортные средства, произведенные в Австралии или импортируемые для реализации на австралийском рынке, должны соответствовать австралийским правилам проектирования. Правительства штатов и территорий могут устанавливать собственные нормы допустимого превышения скорости, которые могут быть ниже 10%, разрешенных в более ранних версиях австралийских правил проектирования, как, например, в штате Виктория. Это вызвало определенные споры, поскольку водитель может не осознавать факт превышения скорости, если его автомобиль оснащен спидометром, занижающим показания.

Великобритания

Измененные Правила дорожных транспортных средств (конструкция и использование) 1986 года разрешают использование спидометров, соответствующих требованиям Директивы Совета ЕС 75/443 (в редакции Директивы 97/39) или Правилу № 39 ЕЭК ООН. Постановление об утверждении транспортных средств 2001 года допускает утверждение отдельных транспортных средств. Как и в случае с Правилом ЕЭК ООН и Директивами ЕС, показания спидометра не должны быть ниже фактической скорости. Однако он отличается от них тем, что для всех фактических скоростей от 25 до 70 миль в час (или максимальной скорости транспортного средства, если она ниже), указанная скорость не должна превышать 110% фактической скорости плюс 6,25 мили в час. Например, если транспортное средство движется со скоростью 50 миль в час, спидометр не должен показывать значение выше 61,25 мили в час или ниже 50 миль в час.

Соединенные Штаты

Федеральные стандарты в Соединенных Штатах допускают максимальную погрешность в 5 миль в час при скорости 50 миль в час в показаниях спидометра коммерческих транспортных средств. Модификации, выполненные после продажи автомобиля, такие как использование шин и колес другого размера или изменение передаточного числа главной передачи, могут приводить к неточности показаний спидометра.

Регулирование в США

Начиная с автомобилей, произведенных в США 1 сентября 1979 года или позднее, NHTSA предписывало, чтобы спидометры выделяли отметку 55 миль в час (90 км/ч) и не отображали максимальную скорость выше 85 миль в час (136 км/ч). 25 марта 1982 года NHTSA отменило это требование, поскольку не было выявлено "значительных преимуществ для безопасности" от его сохранения.