От чего спидометр приводится во вращение

Опубликовано: 02.07.2024

Автомобильные спидометры различаются передаточными числами механизма, приводящего в движение счетный узел, габаритными размерами и внешним оформлением. Обычно спидометры имеют механический привод, но при длине троса более 3,5 м применяют электропривод (спидометры автобусов ЛАЗ ). Диапазон измерения скорости равен 60—200 км/ч.

Спидометр состоит из двух приборов: указателя скорости и суммарного счетчика пройденного пути, преобразующего вращение входного вала в показания пробега. Для контроля за частотой вращения вала на некоторых автомобилях вместе со спидометром применяют также тахометр с приводом от распределительного вала двигателя.

Скоростные узлы всех спидометров имеют один и тот же магнитоиндук-ционный принцип действия. Силовые линии поля магнита пронизывают немагнитный материал (алюминий) картушки, укрепленной на валике и свободно вращающейся на двух подшипниках. Магнитное поле концентрируется экраном из магнитомягкого материала (сталь 10). Магнитное поле создается вихревыми токами, наведенными в теле картушки при вращении магнита. В результате взаимодействия полей картушки и магнита возникает крутящий момент, повертывающий картушку в направлении вращения магнита. Спиральная пружина-волосок препятствует повороту картушки. При постоянной частоте вращения магнита момент пружины-волоска и момент взаимодействия магнитных полей уравновешивают друг друга при повороте картушки на некоторый предельный угол, пропорциональный частоте вращения полюсов магнита относительно картушки. Следовательно, смещение стрелки прибора пропорционально частоте вращения магнита.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Счетный узел спидометра состоит из трибки с шестью зубцами, зацепляющимися с барабанчиками. Каждый счетный барабанчик имеет со стороны привода двадцать зубцов, а с другой стороны два зубца.Р. На той стороне трибки, которая соединена с двумя зубцами барабанчика, три из шести зубцов укорочены через один по ширине.

Вращающийся начальный (крайний правый) барабанчик повертывает двумя зубцами трибку на треть оборота, а трибка повертывает следующий барабанчик на два зубца, т. е. на V10 часть его оборота. Трибка остается неподвижной, пока сторона первого барабанчика с двумя зубцами не совершит полный оборот (ее длинные зубцы скользят при этом по цилиндрической поверхности барабанчика, не имеющей впадин). Таким образом, каждый последующий барабанчик повертывается на Vi0 часть оборота, в ти время как.пре-дылущий барабанчик совершает один полный оборот. Спидометр обычно имеет шесть барабанчиков, и, следовательно, отсчет идет до 100000 оборотов первого барабанчика, после чего все начинается сначала. Цифры от 0 до 9, перемещаемые на наружной поверхности барабанчиков, показывают з прорези шкалы прибора пробег автомобиля в десятых долях километра, в километрах, десятках километров и т. д. в пределах от 000000,0 до 99999,9 км. Точность показаний зависит от состояния шин автомобиля.

Привод спидометра обычно представляет собой гибкий вал, присоединяемый одним концом к прибору, а другим — к месту привода. Гибкий вал сделан в виде гибкой брони из профилированной проволоки с ниппелями и гайками на концах. Сверху имеется уплотнительная пластмассовая оболочка. Гибкий вал свободно вращается в защитной оболочке и имеет также некоторый осевой зазор. Гибкий вал навивают из шести-семи слоев проволоки с противоположным направлением навивки соседних слоев.

Спидометр включает в себя два прибора: указатель скорости и суммарный счетчик пройденного пути.

На приводном валике механизма указателя скорости закреплен постоянный магнит. На одной оси со стрелкой прибора установлен якорек и спиральная пружина (волосок). Вследствие воздействия магнитного поля вращающегося магнита на якорек он поворачивается в сторону вращения магнита. Действующий на якорек крутящий момент уравновешивается спиральной пружиной. Якорек вместе со стрелкой поворачивается на угол, пропорциональный числу оборотов валика, а так как последний приводится во вращение гибким валом от вторичного вала коробки передач или от вала раздаточной коробки, то следовательно, угол поворота стрелки пропорционален скорости движения автомобиля.

Счетчик пройденного пути представляет собой систему из барабана и червячных передач. На внутренней поверхности счетных барабанов имеются зубья. Барабаны связаны между собой шестернями. На внешних поверхностях барабанов нанесены цифры от 0 до 9. Шесть барабанов показывают пройденный путь соответственно в десятых долях километра, в километрах, десятках, сотнях, тысячах и десятках тысяч километров. Первый барабан приводится во вращение от вала через червячные передачи. При полном обороте первого барабана, его барабана, показывающего десятки километров, и т. д. Максимальное показание суммарного счетчика пройденного пути может составить 99 999, 9 км, после чего отсчет вновь начнется с 00000,0 км.

Для осуществления контроля за скоростью движения и пройденным путем автомобиль оборудуется спидометром (рис. 1). Достоверную информацию об этих параметрах можно получить через частоту вращения колес автомобиля.
Впрочем, зная передаточные числа трансмиссии, можно установить прибор, воспринимающий частоту вращения колес на каком-либо элементе трансмиссии, имеющем неразрывную связь с колесами и располагающимися как можно ближе к кабине или салону автомобиля.

Как правило, таким элементом является вторичный вал коробки передач, а на полноприводных автомобилях – вторичный вал раздаточной коробки. Именно там устанавливается механический или электрический датчик спидометра, который связан с указателем, расположенным на панели приборов.
На переднеприводных легковых автомобилях привод спидометра осуществляется от зубчатого колеса, расположенного на дифференциале.

Механический привод спидометра

Спидометр с механическим приводом представлен на рис. 1, а.
Датчик 1 представляет собой червячную пару зубчатых колес, одно из которых устанавливается на вторичном валу неподвижно, а второе, изготовленное заодно целое с приводным валиком, устанавливается в крышку картера и может выниматься.
Приводной валик связан с гибким валом 2, который передает вращающий момент на указатель. Гибкий вал (тросик спидометра) представляет собой стальной трос с четырехгранными наконечниками, заключенный с небольшим зазором в оболочку из стальной витой проволоки, имеющую защитный пластмассовый слой.

Указатель спидометра состоит из указателя скорости 6 и счетчика 7 суммарного пути. Принцип действия указателя скорости индукционный.
На входном валике указателя установлен постоянный магнит 3, который при вращении индуктирует вихревые токи в металлическом диске 4, находящемся на одной оси со стрелкой. Эти токи создают собственное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.

В результате создается момент, который стремиться повернуть диск по часовой стрелке, при этом величина этого момента тем больше, чем быстрее вращается входной валик. Спиральная пружина 5 противодействует повороту диска со стрелкой.
Таким образом, суммарный момент отклоняет стрелку указателя на угол, пропорциональный частоте вращения входного валика.

Счетчик 7 суммарного пути имеет привод через червячную пару от входного валика спидометра и состоит из нескольких барабанчиков, установленных на одной оси с нанесенными на них цифрами от 0 до 9.
Барабанчики вращаются специальным устройством, которое при повороте любого из них на один оборот осуществляет поворот соседнего левого барабанчика на 1/10 оборота. Крайний правый барабанчик показывает пробег автомобиля в сотнях метров, следующий барабанчик – в километрах, и так далее.

Электрический привод спидометра

Механический привод спидометра из-за невозможности передавать вращение на расстояние более 3,5 м, а также из-за неравномерности вращения вала и его быстрого изнашивания все чаще уступает место электрическому приводу (рис. 1, б).

В качестве датчика привода используется электрический трехфазный генератор с ротором в виде постоянного магнита. Статор датчика имеет три обмотки, расположенные под углом 120˚ и соединенные звездой.
Импульсы, возникающие в статоре при вращении ротора датчика, передаются по электрическим проводам на электродвигатель, установленный в корпусе указателя спидометра и соединенный с указателем скорости и счетным узлом.
В корпусе спидометра также находится электронный блок управления, собранный на печатной плате, который управляет работой электродвигателя.
Конструкция и работа указателя скорости и счетчика суммарного пути аналогична спидометру с механическим приводом.

Электрический датчик привода спидометра, устанавливаемый на автомобилях марки «КамАЗ» имеет такую же конструкцию, как и датчик привода тахометра (указателя частоты вращения коленчатого вала двигателя).

Один из недостатков электрического привода спидометров, устанавливаемых на автомобили с дизельными двигателями (например, автомобиль КамАЗ) заключается в том, что при выключении зажигания во время движения автомобиля спидометр и счетчик пройденного пути перестают функционировать. Дизельный двигатель способен работать при выключенном зажигании, поэтому автомобиль может двигаться. Это дает возможность не учитывать часть пробега недобросовестным наемным водителям, совершающим «левые» рейсы.
В этом плане механический привод тоже имеет существенный недостаток – при движении автомобиля задним ходом счетчик пройденного пути будет отматывать показания в обратную сторону. Для автомобилей, которые во время выполнения транспортной работы часто используют задний ход, приходится учитывать этот нюанс.

При оценивании точности показаний спидометра и счетчика пройденного пути следует учитывать влияние на эти показатели состояния шин колес автомобиля, а также давление в них. Если на автомобиле установлены нештатные шины большего или меньшего диаметра, а также при значительном износе шин, либо при недостаточном давлении в шинах, показания приборов будут иметь существенную погрешность.

Подробнее с устройством и работой автомобильных спидометров и тахометров можно ознакомиться здесь.

Сегодня существует очень много способов усовершенствовать свое транспортное средство, один из них – поставить электронный привод спидометра. Первый раз слышите? Тогда давайте разбираться!

Функции и устройство спидометра

Спидометр является важнейшим элементом в автомобиле, автобусе, мотоцикле или мопеде, ведь, когда мы едем, нам обязательно необходимо следить за скоростью, дабы не нарушать правила. При этом определение скорости – не единственная функция данного устройства. В состав механизма входит еще один прибор – одометр, который показывает пройденное расстояние. Основными частями являются для спидометра трос привода и гибкий вал, посредством которых и осуществляется передача вращательного движения от трансмиссии на прибор. Они, по сути, соединяют щиток, который расположен в салоне автомобиля на приборной панели и показывает текущие значения, с приводом, находящимся непосредственно в коробке переключения передач.

Практически любой спидометр имеет скоростные магнитные узлы, вращение магнита образуется поток, который, проходя сквозь катушку, способствует индукции вихревых токов в ней. Эти токи, в свою очередь, создают еще одно магнитное поле. Данные поля начинают взаимодействовать, и стрелка прибора перемещается по шкале пропорционально частоте, с которой вращается магнит.

Для того чтобы правильно подобрать передаточное число авто, в спидометре находится специальный редуктор. В заднеприводных автомобилях он осуществляет контроль вторичного вала. Что же насчет машин, на которых установлен передний привод, то здесь данные поступают от датчика, установленного на левом переднем колесе. То есть в первом случае погрешность будет зависеть только от размера покрышек, а во втором, еще и от закругления дороги.

Привод спидометра – основные неисправности

Первый и главный признак того, что необходим ремонт привода спидометра – его стрелка перестает реагировать на изменение скорости. Причин такого поведения может быть несколько. Вполне возможно, что необходимо просто подтянуть гайку, посредством которой крепится гибкий вал к самому прибору (к его приводу). Вторая причина может заключаться в обрыве этого вала, или же в выходе из строя механизма, который расположен на приборной панели автомобиля.

Также иногда можно услышать характерный стук, это тоже не самым благоприятным образом отражается на работоспособности прибора. Ведь его причинами могут послужить загрязнения посадочного отверстия КПП, где подключается гибкий трос, неправильный монтаж прибора либо же ослабление его крепления. А вот «рычащий» шум свидетельствует о том, что необходимо смазать трос. Когда стрелка прибора зашкаливает, то произошел разрыв противодействующей пружины, и спидометр необходимо полностью заменить.

Если же устройство показывает неверные данные, то, скорей всего, просто неправильно прикреплен трос к валу. Иногда придется еще выполнить и регулировку спидометра.

Ремонт привода спидометра своими руками

В случае, когда необходима замена уплотнительного кольца, шестерни либо корпуса, следует демонтировать привод спидометра, ВАЗовское устройство внутренностей машины позволяет достать до него почти без затруднений, а вот в иномарке придется повозиться. Установив местоположение механизма с помощью руководства по эксплуатации авто, приступим к изъятию. Для этого нужно открутить крепежный болт, посредством которого узел крепится к коробке передач, и, поддев его отверткой, снять.

После этого осуществляем визуальный контроль как самой шестерни, так и посадочного гнезда, в котором расположен конец гибкой тяги прибора. Они не должны иметь никаких дефектов и загрязнений. Также внимательно осмотрите корпус коробки, в случае если обнаружите на нем маслянистые пятна, то немедленно замените уплотнительное кольцо. Чтобы до него добраться, сначала снимается ведомая шестерня привода спидометра, а затем меняется сам уплотнитель. Перед сборкой все элементы следует хорошенько промыть в керосине.

По устройству их можно разделить на три вида:

механические;
электронные;
электромеханические.

Спидометр на ВАЗ 2107 механический, а дополнительное устройство установленное после привода спидометра так называемый датчик скорости, необходим для корректной работы ЭБУ.

трос спидометра;
шайба опорная;
датчик скорости;
привод спидометра 13 зубьев;
уплотнительная шайба;
стопорный шарик;
ведущая шестерня привода;
уплотнительное кольцо.

Устройство механического спидометра

У механического спидометра вращение от КПП через привод передается посредством троса на спидометр.

В качестве измерителя скорости используется магнитоиндукционный узел со стрелочным указателем, а для отображения пройденного расстояния используется червячный привод 4 с барабанным счетчиком 5 (одометр). В былые времена применялись барабанные и ленточные спидометры.

Стрелка принимает положение на шкале которое зависит от частоты вращения магнита 1, который приводится во вращение от вала. Магнит 1 своим магнитным полем, вращаясь увлекает за собой алюминиевый барабан 2, на оси которого закреплена стрелка указателя скорости с возвратной пружиной 3. Чем быстрее вращение магнита, тем больше отклонение стрелки.

От вала через червячную передачу 4 работает барабанный счетчик 5 расстояния.

Устройство и работа электронного спидометра

Электронные спидометры более точны, чем механические и могут иметь узлы от электромеханического спидометра, например более привычный нам барабанный счетчик расстояния.

Устройство электронного спидометра основан на преобразовании вращения выходного вала КПП в импульсы с величиной 1- 5 вольт с последующим преобразованием в величину скорости или пройденного расстояния без использования электродвигателей. Вдаваться подробно в их работу не имеет смысла, это прерогатива инженеров.

Определение расстояния ведется подсчетом импульсов. 6000 прямоугольных импульсов, в соответствии с международными стандартами равны 1 километру пути. Отображаться показания могут как на электронном табло так и посредством барабанного счетчика.

При отображении скорости, импульсы преобразуются в ток, чем больше импульсов за единицу времени, тем больше отклонение стрелки и естественно выше скорость.

Электромеханические

В таких устройствах уже отсутствует трос как средство передачи вращения. Вращение преобразуются в импульсы как в электронных устройствах с последующим преображением во вращение с помощью электродвигателей. Далее эти электродвигатели вращаясь со скоростью в прямой зависимости от скорости вращения выходного вала КПП, управляют работой своих узлов, спидометра или одометра.

Датчик скорости

Датчик скорости ВАЗ 2107 как уже упоминалось, стоит после привода и его основная задача выработка импульсов для ЭБУ. По ним определяется скорость машины в программе ЭБУ для выбора режима работы двигателя.

В электронном варианте с такого датчика снимаются импульсы не только для ЭБУ, но и для спидометра.

Неисправности спидометра

Основными поломками при отказе спидометра являются:

стирание зубьев шестерни привода;
обрыв троса;
стирание граней троса;
шум спидометра.

Выявить все эти неисправности лучше всего, чтобы исключить ошибку в диагностике путем визуального осмотра. А неисправность связанную с шумом, пожалуй устранить не удастся даже смазкой. Шум в спидометре возникает с сильной выработкой валов.

Леонардо да Винчи в 1500 г. создал прототип механизма для измерения скорости конного экипажа. И только в 1901 году усовершенствованный аналог изобретения был установлен компанией Oldsmobile на автомобили. С тех пор устройство спидометра разительно изменилось. Рассмотрим принцип работы, почему врут механические и электрические спидометры, а также основные поломки.

Механические

По своему устройству аналоговые спидометры делятся на следующие виды:

стрелочные. Скорость показывается перемещением стрелки по циферблату в форме полусферы;
ленточные. Положение окрашенной ленты на горизонтально размеченной шкале показывает фактическую скорость автомобиля. Немного видоизмененный аналог такого измерителя вы могли видеть на ВАЗ 2101 и 2102;
барабанные. Индикатор был нанесен на барабане, который вращался пропорционально изменению скорости.

Аналоговый спидометр

Механический спидометр стрелочного типа – единственный из аналоговых видов измерителей скорости, которые до сих пор устанавливаются на многие автомобили. Рассмотрим устройство аналогового спидометра, принцип работы которого основывается на явлении магнитной индукции. Составные компоненты:

червячный узел, устанавливающийся в КПП. Шестерня вращается вместе с вторичным валом КПП, что позволяет рассчитать скорость вращения приводов, соответственно, и колес;
тросиковый привод, который тянется от червячного узла к приборной панели;
магнитный элемент;
металлическая пластина, соединенная со стрелкой;
пружина;
шкала.

Сопутствующим элементом спидометра можно считать счетчик пройденного расстояния, который через червячную передачу соединен с тросиком. Устройство и способы смотки одометра мы рассматривали ранее, поэтому заострять внимание на этом не будем.

В полноприводных автомобилях скоростная часть спидометра может находиться в раздаточной коробке.

Принцип работы

Вращение вторичного вала МКПП через главную передачу связано с червяком и шестерней (червячная передача), которая крепится к тросу. Соответственно, вращение вторичного вала провоцирует движение троса, который оборачивается вокруг своей оси внутри кожуха. Трос, тянущийся от КПП к приборной панели, соединен с магнитом, который находится вблизи металлической пластины и соединен со стрелкой. С курса физики все мы знаем о влиянии магнитных полей на ферромагнетики. Вращаясь вокруг своей оси, магнит провоцирует отклонение металлической пластины, как бы утягивая ее за собой. Соответственно, чем выше скорость вращения магнита, тем быстрее будет крутиться металлическая часть, и тем больше будет подыматься стрелка автомобильного спидометра. Именно так работает механический спидометр.

Электронный спидометр

В электронном счетчике отсутствует механическая связь между показаниями на приборной панели и вторичным валом КПП. Способ реализации во многом зависит от устройства датчика скорости, который бывает двух типов:

оптоэлектронный. В корпусе КПП, как и в случае с механическим спидометром, устанавливается скоростная часть с тросиком. Вот только показания скорости автомобиля рассчитывается на основании импульсов, формирующихся фотопрерывателем. Частота импульсов пропорциональна скорости вращения троса, что позволяет высчитать фактическую скорость автомобиля;
безтросовый. В корпусе КПП устанавливается магнитно-резистивный элемент (МРЭ). Многополюсный магнит вращается вместе с ведомым валом КПП. Возникающие изменения магнитного поля увеличивают/уменьшают сопротивление МРЭ, которое преобразовывается мостовой схемой в импульсы.

Еще большее распространение получил электронный спидометр, работающий на эффекте Холла. Если к проводнику или полупроводнику прямоугольной формы приложено постоянное напряжение и его пронизывает под прямым углом линии магнитного поля, на противоположных плоскостях проводника возникает напряжение, которое и было названо в честь первооткрывателя Эдвина Холла.

Частота изменения выходного напряжения будет пропорциональна скорости вращения задающего диска. Именно частота импульсов напряжения позволяет ЭБУ высчитывать фактическую скорость автомобиля. Стоит заметить, что ранее главная функция датчика скорости – показывать скорость движения авто, стала теперь по большей мере сервисной. Датчик скорости используется системой питания двигателя в определенных режимах работы. Поэтому при поломке или некорректной работе электронного датчика мотор может глохнуть при смене передач, неустойчиво работать, терять тягу.

Почему спидометр врет

Любой автомобильный спидометр искажает показания. По большей мере связано это с калибровкой устройств, точно выполнить которую достаточно сложно. Также стоит учесть, что скорость измеряется по вращению лишь одной из оси главной передачи (редуктор, установленный в МКПП). А ведь при повороте колесо, находящееся на внутреннем радиусе, проходит меньшее расстояние, нежели внешнее колесо.

Но главную поправку в показания автомобильного спидометра вносит размерность колес. Чем больше диаметр колеса, тем большее расстояние автомобиль пройдет за один оборот приводного вала.

В среднем измерители врут на 5-10 км/час. Поскольку неточные показания могут стать причиной ДТП, производители автомобилей, калибруя электронные спидометры, перестраховываются. Измеритель скорости на новом автомобиле никогда не будет врать в большую сторону.

Поломки

К основным неисправностям относятся:

разрушение шестеренок червячной передачи, которые часто изготавливаются из пластика;
обламывание троса в месте зацепления со скоростной частью, вкручивающейся в КПП;
окисление контактов датчика, обламывание проводов питания. Проверку питания можно осуществить своими руками при помощи мультиметра;
неисправность электронной части, располагающейся в щитке приборов.

Предлагаем посмотреть видео процесса базовой диагностики в случае, если не работает спидометр.

Читайте также: