Geschwindigkeitsanzeige

Wirbelstrom-Tachometer (Fahrradtacho)

Tachometer und Drehzahlmesser (VW Golf 3, Impulszählung)

Tachometer eines ICE 3

Ein Tachometer (von griechisch tachýs „schnell“) oder Geschwindigkeitsanzeiger ist ein Messgerät zum Bestimmen der Geschwindigkeit in einem Fahrzeug. Dabei zeigt meistens eine Tachonadel die Geschwindigkeit auf einer Skala an, nur in seltenen Fällen wird eine Banddarstellung oder eine numerische Anzeige verwendet. Die meisten Tachometer beruhen auf einer Drehzahlmessung der Räder des Fahrzeuges.

Funktionsprinzip

Die ersten, rein mechanischen Tachometer beruhten auf der Zentrifugalkraft. Als Erfinder gilt der deutsche Maschinenbauingenieur Diedrich Uhlhorn, der dies 1817 zuerst für die Geschwindigkeitskontrolle von Textilmaschinen benutzte. Seit 1844 wurde der Tachometer zur Geschwindigkeitsmessung von Lokomotiven eingesetzt.

Beim Wirbelstrom-Tachometer wird die Drehzahl des Rades oder Getriebes über eine biegsame Welle (Tachowelle) zum Tachometer geführt. Dort dreht sich ein Dauermagnet (1) und erzeugt Wirbelströme in einer davor angebrachten Metallscheibe oder Glocke aus Aluminium (2) Die Scheibe bzw. Glocke ist drehbar mit einer Rückstellfeder (3) gelagert und versucht, der Drehbewegung zu folgen. Die Auslenkung der mit einem Zeiger versehenen Glocke bzw. Scheibe ist proportional zur Drehzahl des Magneten. Der Zeiger ist mit einer in km/h kalibrierten Skala hinterlegt (4).

Andere Lösungen verwenden einen Generator (Tachogenerator) und erzeugen direkt am Antrieb eine drehzahlproportionale Spannung. Die Messwertübertragung erfordert dabei keine Tachowelle, sondern lediglich eine elektrische Verbindung. Im Tachogehäuse ist ein Drehspulmesswerk (ein in km/h kalibriertes Voltmeter) erforderlich.

Auch andere Größen wie eine geschwindigkeitsproportional erzeugte Frequenz können zur Anzeige verwendet werden: Die von einem Reedkontakt im Ausgleichsgetriebe erzeugte Frequenz wird als analoger (Geschwindigkeits-)Wert dargestellt. Erstes Serienfahrzeug mit einem derartigen System war der Porsche 911 Turbo.^[1]
In einem modernen Auto wird der Tachometer meistens mit Drehzahlmesser und diversen anderen Anzeigen zu einem so genannten Kombiinstrument (oder einfach Kombi) zusammengefasst. Auch die analoge Anzeige kann auf einer solchen digitalen Erfassung der Geschwindigkeit beruhen.

Die Ermittlung der Geschwindigkeit erfolgt dabei somit durch Auszählen von Winkel-Inkrementen je Zeiteinheit. Dies ist somit keine direkte Messung des in einer bestimmten Zeit zurückgelegten Weges, sondern eine Drehzahlmessung. Dadurch fließt auch der Durchmesser der Räder in die Messgenauigkeit der Geschwindigkeit ein. Wenn man andere Felgen oder andere Reifen montiert, muss der Tachometer daran angepasst werden. Das geschieht per Fahrzeugdiagnosesystem, der Wegezahl (auch K-Zahl oder K-Wert), welche(r) als Multiplikationsfaktor verwendet wird.

Messgenauigkeit und Toleranzen

Da die Geschwindigkeit anhand einer Drehzahlmessung der Fahrzeugräder bestimmt wird, treten Messfehler auf. Fehlerquellen sind:

• der Reifendurchmesser
• der Luftdruck im Reifen
• die durch Abrieb schwindende Profiltiefe

Fehler sind oft nicht proportional zur gefahrenen Geschwindigkeit, weil der Abrollumfang durch Fliehkräfte mit steigender Geschwindigkeit etwas zunimmt. So ergeben sich für verschiedene Geschwindigkeiten unterschiedliche Messfehler.

In den meisten Fällen zeigen Tachometer jedoch eine etwas höhere Geschwindigkeit an, als tatsächlich gefahren wird (sog. Voreilung). In Deutschland gibt die Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) vor, dass die angezeigte Geschwindigkeit nicht unterhalb der tatsächlich gefahrenen liegen darf. Die angezeigte Geschwindigkeit darf gegenüber der tatsächlich gefahrenen hingegen um max. 10 % + 4 km/h nach oben abweichen (§ 57 Abs. 2 StVZO, 75/443/EWG, ECE-R39). Der Tachometer darf also nie „nachgehen“, innerhalb der Toleranzen aber zuviel anzeigen.

Energieproportionaler Tachometer

Tachometer zeigen die Geschwindigkeit linear an. Die kinetische Energie des Fahrzeugs und seiner Insassen steigt jedoch mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Ein Tachometer, der als Indikator für das geschwindigkeitsbedingte Risiko dienen soll, müsste daher eine energieproportionale Anzeige haben (siehe Abbildung). Tatsächlich gab es ähnliche Konstruktionen bei den Modellen GS und CX von Citroën in den siebziger Jahren. Allerdings war im unteren Geschwindigkeitsbereich die Geschwindigkeit auf der analogen Skala schwer ablesbar. Heute könnte dieses Problem durch eine Kombination von Analog- und Digital-Anzeige gelöst werden.

Meist ist mit dem Tachometer auch der Kilometerzähler (engl. Odometer) verbunden, da sie einen gemeinsamen Antrieb haben.

Quellen

1. ↑ Austen, Jörg / Walter, Sigmund: Porsche 911 - Die technische Dokumentation, S. 71, Motorbuch Verlag, Stuttgart (1995), ISBN 3-613-01689-3

Siehe auch

• Tachograph
• Themenliste Straßenverkehr
• Themenliste Fahrzeugtechnik
• Tachojustierung
• Fahrtmesser beim Flugzeug
• Geschwindigkeitsmessung beim Schiff
• Fahrradcomputer beim Fahrrad

Literatur

• EG-Richtlinie 75/443/EWG (PDF, 198 kByte)
• Übereinkommen über die Annahme einheitlicher technischer Vorschriften für Radfahrzeuge, Ausrüstungsgegenstände und Teile, die in Radfahrzeige(n) eingebaut und/oder verwendet werden können, und die Bedingungen für die gegenseitige Anerkennung von Genehmigungen, die nach diesen Vorschriften erteilt wurden – Regelung R 39 (PDF, 225 kByte)