车速表

背景

车速表是一种用来测量车辆行驶速度的装置，通常是为了保持合理的速度。它的发展和最终作为汽车标准特征的地位导致了法定速度限制的执行，这一概念自无马车出现以来一直在实践中，但在很大程度上被公众忽视了。今天，没有车速表完好无损，任何汽车都没有配备。它固定在车辆的驾驶舱内，通常与里程表共用一个外壳，里程表是一种用于记录总行驶距离的机制。目前生产两种基本类型的汽车车速表，机械式和电子式。

历史

记录旅行数据的概念几乎与车辆的概念一样古老。早期的罗马人标记他们战车的轮子并计算转数，估计行驶距离和平均每日速度。在十一世纪，中国发明家想出了一种机制，包括齿轮系和移动臂，该臂会在一定距离后击打鼓。航速数据是在 1500 年代由一项称为芯片日志的发明记录的，这是一条以规则间隔打结并加权以在水中拖曳的线。在一定时间内释放的节数将决定船只的速度，因此航海术语“节”今天仍然适用。

旋转轴速度指示器的第一项专利于 1916 年授予发明家尼古拉·特斯拉。然而，当时车速表已经投入生产数年。第一个汽车速度计的开发通常归功于华纳电气公司的创始人 A. P. Warner。在世纪之交，他发明了一种称为切割仪的机制，用于测量工业切割工具的速度。意识到切割表可以适用于汽车，他修改了设备并开始了一场大型促销活动，将他的车速表带给大众。当时的竞争来源引入了几个速度指示器概念，但华纳的设计取得了相当大的成功。到第一次世界大战结束时，华纳仪器公司制造了每 10 个用于汽车的速度计中的 9 个。

Oldsmobile Curved Dash Runabout 于 1901 年发布，是第一条配备机械速度计的汽车生产线。凯迪拉克 (Cadillac) 和欧弗兰 (Overland) 紧随其后，车速表开始定期作为工厂安装的选项出现在新车中。这个时代的车速表在白天难以读取，而且由于外壳中没有灯，晚上几乎难以辨认。早期车型中的驱动线连接到前轮或变速箱后部，但驱动线与变速箱外壳的集成要等 20 年才会发生。在进行了改进之后，速度计的基本技术设计将保持不变，直到 1980 年代初电子速度计问世。

原材料

用于生产速度计的材料因仪表类型和预期应用而异。较旧的机械模型完全由钢和其他金属合金组成，但在后来的几年中，机械速度计的大约 40% 的零件是由各种塑料聚合物模制而成的。较新的电子模型几乎完全由塑料制成，设计工程师不断升级使用的聚合物。例如，速度计的主要组件的外壳通常由尼龙制成，但现在一些制造商使用更防水的聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 聚酯。蜗杆传动和磁铁轴也是尼龙材质，速度计的齿轮系和主轴也是如此。最近的玻璃显示透镜现在由透明聚碳酸酯制成，这是一种坚固、柔韧的塑料，耐热、防潮和抗冲击。

设计

在机械速度计中，旋转电缆连接到汽车变速器中的一组齿轮。该电缆直接连接到速度计组件中的永磁体，其旋转速度与车辆速度成正比。当磁铁旋转时，它会操纵一个铝环，将它拉向与旋转磁场相同的方向；然而，环的运动被螺旋弹簧抵消。附在铝环上的是指针，它通过标记这两种力之间的平衡来指示车辆的速度。随着车辆减速，铝环上的磁力减弱，弹簧将速度表的指针拉回零。

电子车速表几乎普遍存在于新型汽车中。在这种类型的仪表中，安装在变速器中的脉冲发生器（或转速发生器）测量车辆的速度。它通过电或磁脉冲信号传达这一信息，这些信号要么转换为电子读数，要么用于操作传统的磁力计组件。

制造
过程

钢部件

• 1 为了形成钢水，铁矿石与焦炭一起熔化，焦炭是一种在真空中加热煤时产生的富含碳的物质。根据合金的不同，还可以引入其他金属，例如铝、锰、钛和锆。钢材冷却后，在高压辊之间形成板材，然后分配到制造工厂。在那里，单个零件可以被浇铸到模具中，或者通过大型轧机从棒料中压制成型。

塑料组件

• 2 到达仪器制造站的各种塑料最初是由石油衍生的有机化合物制成的。这些聚合物以丸粒形式分布，用于注塑成型工艺。为了制造速度计组件的小零件，将这些颗粒装入成型机的料斗中并熔化。液压螺杆迫使塑料通过喷嘴进入预制模具，在那里塑料冷却和固化。然后将零件收集起来并运送到装配站。

组装

• 3 组装方式和人机交互程度取决于车速表的质量。一些廉价的速度计系统被制成“一次性”，这意味着这些仪器不是为了便于拆卸或维修而制造的。在这种情况下，硬件使用称为铆接的过程固定，其中插入带头销并在另一端变钝，形成永久连接。高端车速表系统由两个用螺钉连接的主要组件组成；优点是仪表的内部硬件易于维修和重新校准。
• 4 然后用铆钉或螺钉将内轴和速度计组件融合到位。机械速度计中使用的永磁体在到达工厂之前被压缩和成型，因此只需要安装到蜗杆驱动器上。在电子速度计的情况下，玻璃纤维和铜电路也由供应商制造，并且在将其拧入更大的系统之前确实需要编程。这些较大的部件被运送到一个单独的组装站，在那里它们通过螺栓端子或刀片端子塑料连接器安装到外壳中。超越其主要 速度计的内部机制。作为保护壳的职责，外壳还用作连接表盘面、指针和显示窗口等外部特征的平台。同样，由于输出量大，这些过程需要自动化，但每一步都需要人工来检查和确保产品的一致性。

校准

• 5 校准是确定任何刻度仪器中空间真实值的过程。这是速度表制造中一个特别重要的过程，因为驾驶员的安全依赖于准确的读数。在机械量规中，磁力会产生使指示针偏转的扭矩。在校准这种类型的仪表时，使用电磁铁来调整安装在速度表中的永磁体的强度，直到指针与来自旋转电缆的输入相匹配。校准电子仪表时，将校准系数写入仪表的内存中进行调整。然后，系统可以重新调整针的传输输入和输出之间的平衡。用于校准机械和电子速度表的新自动化系统现已面世，可节省此过程通常所需的大量工时。

质量控制

可能最直接的质量控制方法是校准过程。汽车零部件制造商在国际标准化组织 (ISO) 制定的测量标准下工作，确保使用量规制造商之间的通用指南。内部质量保证团队在每个新产品进入装配线之前为每个新产品制定规范，这些团队随后报告工厂车间是否遵守了这些准则。装配的渐进级别还涉及工厂人员的检查，以确保自动化工作顺利进行。

副产品/废物

仪表的制造不会产生任何副产品。废料包括废金属和塑料，其中一些可以在以后的生产运行中重复使用。由于所涉及的原材料是在工厂外制备的，因此制造过程中不会产生大量的危险工业废物。工厂自动化的排放受政府监管，并由环保组织进行调查。

未来

设计公司目前正在尝试改进车速表读数，努力消除驾驶员低头测量速度所需的分心时刻。投射到挡风玻璃上的数字读数似乎是下一个发展步骤。这些速度计的一些原型实际上使读数看起来好像漂浮在发动机罩上。因为这种类型的显示器看起来好像离方向盘几英尺，所以司机将能够持续监控速度，而不必将视线从道路上移开。该系统中使用的镜子和投影设备也可以根据驾驶员的位置进行调整，这与后视镜的操作方式非常相似。此外，车速表投影系统最终将与导航工具集成，允许方向信息与仪表读数一起出现。

哪里可以了解更多

其他

德瓦拉吉、加内什等人。 “自动车速表校准。” 评估工程网页。 2001 年 12 月。。

“转速表/车速表如何使用磁性传感器工作。”手动的。斯图尔特华纳公司，2001 年 4 月。

“如何将电表放在一起。”手动的。斯图尔特华纳公司，2001 年 4 月。

“里程表的工作原理。” Marshall Brain 的 How Stuff Works。 2001 年 12 月。。

“穿越时空。” 交通主题电子报纸。 1998 年 11 月。2001 年 12 月。。

“车速表。” 完整的计算机软件网页。 2001 年 12 月。。

“浮动车速表。” Siemens.com 网页。 2001 年 12 月。。

凯特 克莱舒曼