속도계

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배경

속도계는 일반적으로 합리적인 속도를 유지하기 위해 차량의 주행 속도를 측정하는 데 사용되는 장치입니다. 그 개발과 자동차의 표준 기능으로의 궁극적인 지위는 법적 속도 제한의 시행으로 이어졌습니다. 이 개념은 말이 없는 마차가 시작될 때부터 시행되어 왔지만 일반 대중은 대체로 무시해 왔습니다. 오늘날에는 속도계가 손상되지 않은 자동차는 없습니다. 그것은 차량의 조종석에 고정되어 있으며 일반적으로 총 이동 거리를 기록하는 데 사용되는 메커니즘인 주행 거리계와 하우징을 공유합니다. 자동차 속도계의 두 가지 기본 유형인 기계 및 전자가 현재 생산되고 있습니다.

연혁

여행 데이터를 기록하는 개념은 차량의 개념만큼 오래되었습니다. 초기 로마인들은 병거의 바퀴에 표시를 하고 회전 수를 세어 이동 거리와 평균 일일 속도를 추정했습니다. 11세기에 중국 발명가들은 기어 트레인과 일정 거리 후에 북을 치게 되는 움직이는 암을 포함하는 메커니즘을 고안했습니다. 해상 속도 데이터는 1500년대에 칩 로그(chip log)라는 발명품에 의해 기록되었습니다. 이 선은 일정한 간격으로 매듭을 짓고 물에 끌릴 수 있도록 가중치를 부여했습니다. 정해진 시간에 나오는 매듭의 수는 선박의 속도를 결정하므로 항해 용어 "노트"는 오늘날에도 여전히 적용됩니다.

회전축 속도 표시기에 대한 최초의 특허는 1916년 발명가인 Nikola Tesla에게 발행되었습니다. 그러나 그 당시 속도계는 이미 몇 년 동안 생산되고 있었습니다. 자동차용 최초의 속도계 개발은 종종 Warner Electric Company의 설립자인 A. P. Warner에 의해 이루어집니다. 세기의 전환기에 그는 산업용 절삭 공구의 속도를 측정하는 데 사용되는 컷 미터라는 메커니즘을 발명했습니다. 컷 미터가 자동차에 적용될 수 있다는 것을 깨달은 그는 장치를 수정하고 자신의 속도계를 일반 대중에게 제공하기 위해 대규모 판촉 캠페인에 착수했습니다. 당시 경쟁 소스에서 여러 속도 표시기 개념을 도입했지만 Warner의 디자인은 상당한 성공을 거두었습니다. 제1차 세계 대전이 끝날 무렵, Warner Instrument Company는 자동차에 사용되는 속도계 10개 중 9개를 제조했습니다.

1901년에 출시된 Oldsmobile Curved Dash Runabout은 기계식 속도계가 장착된 최초의 자동차 라인이었습니다. 곧 캐딜락과 오버랜드가 뒤를 이었고 속도계는 새 자동차에 공장에서 설치되는 옵션으로 정기적으로 등장하기 시작했습니다. 이 시대의 속도계는 낮에는 읽기 어려웠고 하우징에 램프가 없었기 때문에 밤에는 거의 읽을 수 없었습니다. 초기 모델의 구동 케이블은 변속기의 앞바퀴나 후면에 부착되었지만 구동 케이블을 변속기 하우징에 통합하는 작업은 앞으로 20년 동안은 일어나지 않을 것입니다. 이러한 개선이 이루어진 후 속도계의 기본 기술 설계는 1980년대 초 전자 속도계가 등장할 때까지 그대로 유지되었습니다.

원자재

속도계 생산에 사용되는 재료는 게이지 유형 및 의도된 용도에 따라 다릅니다. 이전 기계 모델은 완전히 강철 및 기타 금속 합금으로 구성되었지만, 나중에는 기계 속도계 부품의 약 40%가 다양한 플라스틱 폴리머로 성형되었습니다. 최신 전자 모델은 거의 전적으로 플라스틱으로 만들어지며 설계 엔지니어는 사용되는 폴리머를 지속적으로 업그레이드합니다. 예를 들어 속도계의 본체 케이스는 일반적으로 나일론으로 만들어지지만 일부 제조업체에서는 이제 더 방수성인 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 폴리에스터를 사용합니다. 속도계의 기어 트레인과 스핀들과 마찬가지로 웜 드라이브와 마그넷 샤프트도 나일론입니다. 최근의 유리 디스플레이 렌즈는 이제 열, 습기 및 충격에 강한 강하고 유연한 플라스틱인 투명 폴리카보네이트로 만들어졌습니다.

디자인

기계식 속도계에서 회전 케이블은 자동차 변속기의 기어 세트에 연결됩니다. 이 케이블은 차량의 속도에 비례하는 속도로 회전하는 속도계 어셈블리의 영구 자석에 직접 연결됩니다. 자석이 회전함에 따라 알루미늄 링을 조작하여 회전하는 자기장과 같은 방향으로 당깁니다. 그러나 링의 움직임은 나선형 스프링에 의해 상쇄됩니다. 알루미늄 링에 부착된 포인터는 이 두 힘 사이의 균형을 표시하여 차량의 속도를 나타냅니다. 차량이 느려지면 알루미늄 링의 자기력이 줄어들고 스프링이 속도계의 포인터를 다시 0으로 당깁니다.

전자 속도계는 후기 모델 자동차에 거의 보편적으로 사용됩니다. 이 유형의 게이지에서는 변속기에 설치된 펄스 발생기(또는 회전 속도 발생기)가 차량의 속도를 측정합니다. 전기 또는 자기 펄스 신호를 통해 이를 통신하며, 전자 판독으로 변환되거나 기존의 자기 게이지 어셈블리를 조작하는 데 사용됩니다.

제조
프로세스

강철 부품

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1 쇳물을 형성하기 위해 철광석은 석탄을 진공에서 가열할 때 생성되는 탄소가 풍부한 물질인 코크스와 함께 녹습니다. 합금에 따라 알루미늄, 망간, 티타늄 및 지르코늄과 같은 다른 금속도 도입될 수 있습니다. 강은 냉각 후 고압 롤러 사이에서 판상으로 성형되어 제조 공장으로 공급됩니다. 그곳에서 개별 부품을 주형으로 주조하거나 대형 압연기로 압연 막대에서 성형 및 성형할 수 있습니다.

플라스틱 부품

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2 기구 제조소에 도착하는 다양한 플라스틱은 처음에는 석유에서 추출한 유기 화합물로 만들어졌습니다. 이 폴리머는 사출 성형 공정에 사용하기 위해 펠렛 형태로 유통됩니다. 속도계 조립을 위한 작은 부품을 만들기 위해 이 펠릿을 성형기의 호퍼에 넣고 녹입니다. 유압 나사는 플라스틱을 노즐을 통해 미리 주조된 금형으로 밀어넣고 플라스틱이 냉각되고 응고되도록 합니다. 그런 다음 부품을 모아 조립 스테이션으로 운송합니다.

조립

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3 조립 방식과 인간의 상호 작용 정도는 속도계의 품질에 따라 다릅니다. 일부 저렴한 속도계 시스템은 "일회용"으로 제작되어 기기가 쉽게 분해 또는 수리할 수 있도록 제작되지 않았습니다. 이 경우, 리벳팅이라고 하는 프로세스를 사용하여 하드웨어를 고정합니다. 이 프로세스에서 헤드 핀이 삽입되고 다른 쪽 끝이 뭉툭하여 영구적인 부착물이 형성됩니다. 고급 속도계 시스템은 나사로 부착된 두 개의 주요 어셈블리로 구성됩니다. 장점은 게이지의 내부 하드웨어가 수리 및 재교정을 위해 접근 가능하다는 것입니다.

4 그런 다음 내부 샤프트와 속도계 어셈블리를 리벳이나 나사로 제자리에 고정합니다. 기계식 속도계에 사용되는 영구 자석은 공장에 도착하기 전에 압축 및 성형되므로 웜 드라이브에 장착하기만 하면 됩니다. 전자 속도계의 경우 유리 섬유 및 구리 회로도 공급업체에서 제조하며 더 큰 시스템에 나사로 고정하기 전에 프로그래밍이 필요합니다. 이러한 더 큰 구성 요소는 스터드 터미널 또는 블레이드 터미널 플라스틱 커넥터가 있는 하우징에 장착되는 별도의 조립 스테이션으로 운송됩니다. 기본을 넘어서 속도계의 내부 메커니즘. 하우징은 보호 케이스의 역할을 하며 다이얼면, 바늘 및 디스플레이 창과 같은 외부 기능을 부착하기 위한 플랫폼 역할도 합니다. 다시 말하지만, 이러한 프로세스는 대량 생산으로 인해 자동화가 필요하지만 제품 일관성을 검사하고 보장하기 위해 모든 단계에서 사람의 노력이 필요합니다.

보정

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5 보정은 눈금이 매겨진 기기에서 공간의 실제 값을 결정하는 과정입니다. 운전자의 안전은 정확한 판독값에 의존하기 때문에 속도계 제조에서 특히 중요한 프로세스입니다. 기계식 게이지에서 자력은 표시 바늘을 편향시키는 토크를 생성합니다. 이러한 유형의 게이지를 보정할 때 바늘이 회전 케이블의 입력과 일치할 때까지 전자석을 사용하여 속도계에 장착된 영구 자석의 강도를 조정합니다. 전자 게이지를 교정할 때 교정 계수가 미터의 메모리에 기록될 때 조정이 이루어집니다. 그런 다음 시스템은 전송의 입력과 바늘의 출력 사이의 균형을 재구성할 수 있습니다. 이제 기계식 및 전자식 속도계를 모두 교정하기 위한 새로운 자동화 시스템을 사용할 수 있으므로 일반적으로 이 프로세스에 필요한 엄청난 수의 작업 시간을 절약할 수 있습니다.

품질 관리

아마도 가장 직접적인 품질 관리 방법은 교정 프로세스일 것입니다. 자동차 부품 제조업체는 ISO(International Organization for Standardization)에서 개발한 측정 표준에 따라 작업하므로 게이지 제조업체 간의 보편적인 지침이 사용됩니다. 사내 품질 보증팀은 각 신제품이 조립 라인으로 이동하기 전에 사양을 개발하고 동일한 팀이 나중에 해당 지침이 공장 현장에서 준수되는지 보고합니다. 점진적 조립 단계에는 자동화가 원활하게 작동하는지 확인하기 위해 공장 직원이 검사하는 것도 포함됩니다.

부산물/폐기물

게이지 제조로 인한 부산물이 없습니다. 폐기물에는 고철과 플라스틱이 포함되며, 그 중 일부는 나중에 생산할 때 재사용할 수 있습니다. 관련된 원자재가 공장 밖에서 준비되기 때문에 제조 과정에서 상당한 양의 유해 산업 폐기물이 발생하지 않습니다. 공장 자동화로 인한 배출은 정부 규제를 받고 환경 보호 단체에서 조사합니다.

미래

디자인 회사는 현재 운전자가 아래를 내려다보고 속도를 측정하는 데 필요한 산만함의 순간을 없애기 위해 속도계 판독의 개선을 실험하고 있습니다. 앞유리에 투영된 디지털 판독값은 다음 개발 단계로 보입니다. 이 속도계의 일부 프로토타입은 실제로 판독값이 엔진 후드 위에 떠 있는 것처럼 보이게 합니다. 이러한 유형의 디스플레이는 스티어링 휠에서 몇 피트 떨어진 것처럼 보이기 때문에 운전자는 도로에서 눈을 떼지 않고도 속도를 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 이 시스템에 사용되는 미러와 프로젝션 장치는 백미러와 거의 같은 방식으로 운전자의 위치에 맞게 조정할 수 있습니다. 또한 속도계 투영 시스템은 궁극적으로 탐색 도구와 통합되어 방향 정보가 게이지 판독값과 함께 표시될 수 있습니다.

자세히 알아보기

기타

Devaraj, Ganesh, et al. "속도계 보정 자동화." 평가 엔지니어링 웹 페이지. 2001년 12월. .

"자기 센서를 사용하여 회전 속도계/속도계가 작동하는 방법." 수동. Stewart-Warner Co., 2001년 4월.

"전기 게이지가 어떻게 조합되는지." 수동. Stewart-Warner Co., 2001년 4월.

"주행 거리계의 작동 방식." Marshall Brain의 How Stuff Works. 2001년 12월. .

"시간을 달리다." 교통 주제 전자 신문. 1998년 11월. 2001년 12월. .

"속도계." 완전한 컴퓨터 소프트웨어 웹 페이지. 2001년 12월. .

"떠다니는 속도계." Siemens.com 웹 페이지. 2001년 12월. .

케이트 크레취만