スピードメーター

多くのスピードメーターは、車両のトランスミッションに連動したギアによって駆動される回転式のフレキシブルケーブルを使用している。しかし、初期のフォルクスワーゲン・ビートルや多くのオートバイは、前輪から駆動されるケーブルを使用している。

初期の機械式速度計の中には、蒸気機関の調速機と同様に、回転する重りがバネに抗して速度の上昇に伴って外側に移動する調速機の原理を利用したものがあった。この動きが指針に伝達され、速度を示す仕組みになっていた。

これに続いて登場したのがクロノメトリック式スピードメーターで、これは脱進機によって計測された一定時間間隔（スミス社のスピードメーターの中には3/4秒のものもあった）で走行距離を測定し、その値をスピードメーターの針に伝達する方式でした。クロノメトリック式スピードメーターは振動に強く、1970年代までオートバイに使用されていました。

車両が動いているとき、スピードメーターのギアアセンブリがスピードメーターケーブルを回転させ、それによってスピードメーター機構自体が回転します。スピードメーターケーブルに取り付けられた小さな永久磁石が、アナログ式スピードメーターの指針の軸に取り付けられた小さなアルミニウム製のカップ（スピードカップと呼ばれる）と相互作用します。磁石がカップの近くで回転すると、変化する磁場によってカップ内に渦電流が発生し、それがさらに別の磁場を発生させます。その結果、磁石はカップにトルクを及ぼし、カップとスピードメーターの指針を機械的な接続なしに回転方向に「引きずり」ます。^{[ 1 ]}

指針軸は、細いねじりばねによってゼロ方向に保持されています。カップにかかるトルクは、磁石の回転速度とともに増加します。したがって、車の速度が上がると、カップとスピードメーターの指針はばねに抗してねじれます。カップと指針は、カップにかかる渦電流のトルクとばねの反対方向のトルクが釣り合うまで回転し、そこで停止します。カップにかかるトルクは車の速度に比例し、ばねのたわみはトルクに比例するため、指針の角度も速度に比例します。そのため、ダイヤル上の等間隔の目盛りを速度のギャップとして使用できます。一定の速度では、指針は静止したままで、スピードメーターのダイヤル上の適切な数値を指します。

リターンスプリングは、ケーブルの一定の回転速度がスピードメーター上の特定の速度表示に対応するように調整されています。この調整には、フレキシブルケーブルを駆動するテールシャフトギアの比率、ディファレンシャルの最終減速比、駆動タイヤの直径など、いくつかの要素を考慮する必要があります。

渦電流式スピードメーターの主な欠点の1つは、カップが逆方向に回転するため、後退ギアで走行しているときに車速を表示できないことです。この場合、針はゼロ位置にある機械的なストッパーピンに当たってしまいます。

現代のスピードメーターの多くは電子式です。初期の渦電流式モデルから派生した設計では、トランスミッションに取り付けられた回転センサーが、ドライブシャフトの（平均）回転速度、つまり車輪が完全にトラクションしているという前提での車両速度に対応する周波数の電子パルスを出力します。センサーは通常、出力シャフトまたは（トランスアクスルでは）ディファレンシャルクラウンホイールに取り付けられた1つ以上の磁石のセット、または磁石と磁場センサーの間に配置された歯付き金属ディスクです。問題の部品が回転すると、磁石または歯がセンサーの下を通過し、その都度、測定している磁場の強度に影響を与えるため、センサーにパルスが生成されます。^{[ 1 ]}あるいは、特にマルチプレックス配線を備えた車両では、一部のメーカーはCANバスを介して計器盤と通信するABSホイールセンサーからのパルスを使用します。現代の電子式スピードメーターのほとんどは、渦電流式に比べて、後退ギアで走行しているときの車両速度を表示する機能が追加されています。

コンピュータはパルスを速度に変換し、その速度を電子制御式のアナログ式針またはデジタルディスプレイに表示します。パルス情報は、 ECUや車両全体の制御システムによって、ABSやトラクションコントロールの作動、平均走行速度の計算、スピードメーターケーブルによる直接的な回転の代わりにオドメーターを増分するなど、さまざまな目的にも使用されます。

初期の電子式スピードメーターのもう一つの形態は、精密な時計機構と、自動車の車輪またはトランスミッションによって駆動される機械式パルセーターとの相互作用を利用していた。時計機構はスピードメーターの針をゼロに近づけようとし、一方、車両駆動のパルセーターは針を無限大に近づけようとする。スピードメーターの針の位置は、これら2つの機構の出力の相対的な大きさを反映している。

多くの国では、スピードメーターの読み取りにおける法定誤差は、最終的には国連欧州経済委員会（UNECE）規則39 ^{[ 8 ]}によって規制されており、この規則はスピードメーターに関連する車両型式承認の側面を規定しています。UNECE規則の主な目的は、車両モデルが販売される各国で異なる承認プロセスを経るのではなく、統一された型式承認基準に合意することによって、自動車の貿易を促進することです。

欧州連合加盟国は、同様のEU基準を満たす車両に対しても型式承認を与える必要がある。速度計に関する規格^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}は、UNECE規則と同様に、以下の点を規定している。

• 表示される速度は実際の速度を下回ってはならない。つまり、速度計の表示が不正確であるために、意図せず速度超過してしまうようなことがあってはならない。
• 指定された試験速度において、表示速度は実速度の110%に4km /h（2.5mph ）を加えた値を超えてはなりません。例えば、80km /h（50mph）の場合、表示速度は92km /h（57mph）を超えてはなりません。      

規格では、精度に関する制限値と、承認プロセス中にどのように測定すべきかに関する詳細の両方が規定されています。例えば、ほとんどの車両の場合、テスト測定は40、80、120 km/h（25、50、75 mph）の速度で、特定の周囲温度と路面状況で行う必要があります。規格によって若干の違いがあり、例えば、車両の実際の速度を測定する機器の最小精度などが挙げられます。    

UNECE規則では、型式承認後に量産される車両に対する要件が緩和されています。生産適合性監査では、表示速度の上限が乗用車、バス、トラック、および類似車両の場合は110%プラス6 km/ h (3.7 mph)に、最高速度が50 km/h (31 mph)を超える二輪車または三輪車 (または熱機関で駆動される場合はシリンダー容量が50 cm 3 (3.1 cu in)を超える場合)の場合は110%プラス8 km/h (5.0 mph)に引き上げられます。二輪車および三輪車^に関する欧州連合指令2000 / 7 /ECでは、生産において同様に若干緩和された制限が規定されています。         

1988年7月以前のオーストラリアでは、スピードメーターに関するオーストラリア設計規則は存在しませんでした。スピードカメラが初めて使用されたときに導入する必要がありました。つまり、これらの古い車両には法的に正確なスピードメーターはありません。2007年7月1日以降に製造されたすべての車両、および2006年7月1日以降に導入されたすべての車両モデルは、UNECE規則39に準拠する必要があります。^{[ 12 ]}

1995年7月1日以降（前輪駆動乗用車およびオフロード乗用車の場合は1995年1月1日以降）に製造された車両の速度計は、これらの日付より前に製造されたものであっても、以前のオーストラリアの設計規則に準拠する必要があります。この規則では、40  km/hを超える速度では±10%の精度で速度を表示すればよいと規定されており、40 km/h未満の速度では精度に関する規定は一切ありません 。

オーストラリアで製造された、またはオーストラリア市場向けに輸入されたすべての車両は、オーストラリア設計規則に準拠する必要があります。^{[ 13 ]}州および準州政府は、ビクトリア州のように、オーストラリア設計規則の以前のバージョンで許可されていた10%よりも低い、制限速度を超える速度の許容範囲に関する方針を設定することができます。^{[ 14 ]}車両に低速表示のスピードメーターが取り付けられている場合、運転者が速度超過に気づかない可能性があるため、これは論争を引き起こしています。^{[ 15 ]}

改正された道路車両（構造及び使用）規則1986では、EC理事会指令75/443（指令97/39により改正）またはUNECE規則39の要件を満たす速度計の使用が許可されています。^{[ 16 ]}

自動車（承認）規則2001 ^{[ 17 ]}では、単一車両の承認が認められています。UNECE規則およびEC指令と同様に、速度計は実際の速度よりも低い表示速度を示してはなりません。ただし、実際の速度が25  mphから70  mph（または車両の最高速度がこれより低い場合は最高速度）までの場合、表示速度は実際の速度の110%に6.25 mphを加えた値を超えてはならないと規定している点で、これらの規則とは若干異なります 。

例えば、車両が実際に時速50マイルで走行している場合、速度計は時速61.25マイルを超えてはならず、時速50マイル未満も 表示してはならない。  

米国の連邦基準では、商用車のスピードメーターの読み取り値において、 時速50マイルでの誤差は最大5マイルまで許容されています。 ^{[ 18 ]}タイヤやホイールのサイズの違い、または異なるデフギア比などのアフターマーケットの改造は、スピードメーターの不正確さを引き起こす可能性があります。