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Tachometer: Geschichte eines unverzichtbaren Instruments

Die Geschwindigkeit gehört zu den unverzichtbaren Informationen beim Autofahren. Das Tachometer-Instrument hat sich inzwischen zu einem Ensemble aus Kombiinstrument, Display und Tasten gewandelt.

Der Tachometer ist wesentlich älter als das Automobil und immerhin 80 Jahre älter als lastauto omnibus. Erfinder des ersten, auf Zentrifugalkraft beruhenden Exemplars ist der deutsche Ingenieur Diedrich Uhlhorn. 1844 nutzen zum ersten Mal Lokomotiven sein Messprinzip. Dieses Jahr feiert der Tachometer also gewissermaßen sein 170-jähriges Jubiläum.

Otto Schulze entwickelt den Wirbelstrom-Tachometer

Im Jahr 1902 entwickelt der Erfinder Otto Schulze den sogenannten Wirbelstrom-Tachometer für Automobile. Eine biegsame Welle überträgt hier die Drehzahl ­eines Rads oder des Getriebes zu einem Anzeige-Instrument und treibt dort einen umlaufenden Magneten an. Die entstehende Induktion wirkt auf eine Metallscheibe mit einer Achse, die einen Zeiger trägt.

Angetrieben von den erzeugten Wirbelströmen drehen sich Metallscheibe sowie Achse mit und ­bewegen den Zeiger über ­eine Skala ­gegen den Widerstand einer Feder, die für die Rückstellung in Null­position sorgt. Kuriosität der frühen Tage: Um die Jahrhundert­wende gab es Tachos mit einer zweiten, viel größeren Anzeige außen am Fahrzeug. Das Auge des Gesetzes konnte so die Geschwindigkeit selbst aus der Ferne im Blick behalten.

Tachowellenantrieb: Zahnrad ersetzt Radnabe

Mit zunehmender Verbreitung und Serienfertigung übernimmt den Antrieb der Tachowelle nicht mehr die Radnabe, sondern ein Zahnrad am Ausgang des Getriebes. Mitte der 20er-Jahre tauchen dann langsam die ersten Kombiinstrumente auf. Sie bestehen vorerst aus Blechtafeln, in  deren Aussparungen von der Rückseite aus montierte Instrumente wie Drehzahlmesser, Manometer, Uhren und Zeitwegeschreiber einge­lassen sind. Solche „Instrumentenkasten mit indirekt wirkender Beleuchtung“ werden von der Frankfurter OTA Apparate Gesellschaft unter anderem in Anzeigen der ersten Ausgaben von lastauto omnibus beworben. Gedacht waren sie beispielsweise für den Einbau in Nutzfahrzeugen von Opel, Hansa Lloyd, Steyr und Tatra.

Nach dem Zweiten Weltkrieg vergrößert sich das Info-Angebot mit Anzeigen für Kühlmittel­temperatur, Kraftstoffvorrat und Öldruck ebenso wie Kontroll- und Warnlampen für Fernlicht, Blinker und Lichtmaschine. Der Tacho wird indessen immer genauer. Laut VDO liegt die Anzeigegenauigkeit der hauseigenen Technik dank Temperaturkompensation schon 1940 bei nur plus/minus zwei Prozent.

1950er Jahre bringen elektrische Tachometer

Ein Jahrzehnt später bekommt das Wirbelstromprinzip aber Konkurrenz. Im Omnibus verrichten zwischen 1950 und 1953 die ersten elektrischen Tachometer ihren Dienst. Die mechanische Verbindung der Tachowelle ersetzen fortan elektrische Signale. Das hat drei wesentliche Vorteile: Die Übertragung ist einfacher als der Einsatz von Antriebswellen, der insbesondere im Bus mit großen Distanzen und Biegeradien verbunden ist. Weiter gibt es keine schnell bewegten Teile mehr und somit auch keinen Verschleiß. Zudem übertragen sich durch die Welle auch keine Geräusche mehr ins Fahrzeuginnere. 

Die Messung eines elektrischen Tachos beruht auf einem ­"Dynamo" am Getriebe, der eine drehzahl­abhängige Spannung liefert, die am anderen Ende in Gleichspannung gewandelt wird. Das Drehspulenmesswerk übersetzt die Gleichspannung in Geschwindigkeits­werte. Das Messwerk enthält hierzu einen über einer Polplatte montierten Polring, den eine drehbar gelagerte Spule umschließt. Ein Permanentmagnet zwischen Polring und Polplatte sorgt für ein magnetisches Feld. Entsprechend der Drehzahl des "Dynamos" verändert sich der Stromfluss durch die Spule und somit auch das Feld des Magneten. Dabei rotiert die Achse mit dem ­darauf sitzenden Zeiger.

Drehmagnet-Messwerk kommt in den 1980ern

Eine leicht abgewandelte Spielart des Drehspulen-Messwerks ist das Drehmagnet-Messwerk, das Mitte der 80er-Jahre auf den Markt kommt. Die Drehspule ist durch ­einen drehbar gelagerten Ringmagneten ersetzt, der von einem zweiteiligen Wickelkörper umgeben ist.

Auf dasselbe Prinzip greifen auch moderne Schrittmotormesswerke der aktuellen Fahrzeug­generationen zurück. Wie der Name sagt, übernimmt hier ein von ­einem Mikrocontroller angesteuerter Schrittmotor die Geschwindigkeitsanzeige. Seit Einzug der Elektronik ist ein eigener Geschwindigkeitssensor nicht mehr unbedingt nötig, schließlich lassen sich mit vernetzten Funktionen dafür auch die Signale anderer Geräte nutzen.
Die Zukunft der Messwerktechnik sehen Hersteller wie Continental in der zunehmenden Standardisierung von Schrittmotorantrieben. Sie verspricht geringe Bauhöhen, Druckkontakte, mit denen sich Messwerke ohne Lötpunkte oder zusätzliche Teile auf der Leiterplatte platzieren lassen, und nicht zuletzt Prozessoren, die eine mit Smartphone-Prozessoren vergleichbare Leistung zeigen.

Von der Durchlicht- zur Head-up-Technik

Nicht nur die Messwerktechnik, sondern auch die Anzeigesysteme haben in den vergangenen Jahrzehnten eine rasante Entwicklung genommen. Mitte der 80er-Jahre etabliert sich zunehmend die Durchlichtbeleuchtung der Anzeigen. Zehn Jahre danach ziehen LED- und LCD-Technik ins Cockpit ein. Das klassische Rundinstrument wird vom Display ergänzt, dessen Diagonale im Lkw inzwischen 30 Zentimeter und mehr misst, mit einer Auflösung, die sich dem High-Definition-Standard annähert. Ein vielversprechender Weg ist, gleich das gesamte Kombiinstrument in ein frei programmierbares Display mit virtuellen Anzeigen umzuwandeln. Für den jeweiligen Fahrzustand wichtige Infos werden dabei zentral angezeigt oder gleich mit Hilfe eines Head-up-­Displays in das primäre Sichtfeld gerückt. Augenblicklich eher unwichtige Infos blendet das System aus.

Andreas Wolf lastauto omnibus

Autor

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Andreas Wolf

Datum

4. August 2014
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