Elektronika vozidel závisí na stále menších konektorech

Výrobci automobilů neustále přidávají nebo vylepšují vlastnosti a funkce svých vozidel, z nichž mnohé jsou závislé na elektronických řídicích jednotkách (ECU). Omezený prostor však vede k neustálému hledání miniaturizovaných a účinnějších konektorů pro přenos energie a komunikaci, které zajišťují funkčnost elektroniky a elektrických systémů.

Typickým příkladem jsou dnešní vnější zpětná zrcátka: není neobvyklé, že tato zařízení obsahují motory, indikátory sledování mrtvého úhlu, směrová světla, topná tělesa, osvětlení země, antény systému bezklíčového vstupu a dokonce generátory ultrazvukových vln odfukujích kapky vody. Takové vybavení znamená mnoho elektroniky umístěné v relativně kompaktním pouzdru, která musí být vodotěsná a vysoce odolná vůči vibracím.

Automobilový průmysl prochází rozsáhlou transformací, kterou podporuje pokračující elektronizace prvků a funkcí a masivní investice států a průmyslu zaměřené na urychlení odklonu od spalovacích motorů.

Vozidla jsou stále mobilnějšími počítačovými systémy, které podle představ výrobců automobilů otevírají cestu k novým službám propojených automobilů přinášejícím příjmy. Pokročilé asistenční systémy řidiče (ADAS), autonomní řízení, prediktivní údržba a modely sdíleného vlastnictví rovněž přispívají k posunu důrazu na softwarově řízená vozidla.

Tyto síly budou mít dopad i na dodavatele součástí, kteří se musejí přizpůsobit značně převratným změnám, neboť výrobci automobilů dolaďují své strategie tak, aby odpovídaly očekáváním a požadavkům spotřebitelů schopným rychlých změn.Několik výrobců automobilů například urychlilo nebo zpomalilo své plány na přechod na elektromobily a řízení dodavatelského řetězce zůstává přetrvávajícím problémem, který může komplikovat vztahy s dodavateli.

Jednou z jistot, s nimiž je třeba počítat, je pokračující poptávka po miniaturizaci součástek, protože výrobci automobilů se snaží přidávat další elektronické funkce do celkové plochy vozidla, která se rok od roku příliš nemění.

Dodavatelé součástí musejí navrhovat menší produkty a též plánovat zvýšení jejich výkonu, protože výrobci se snaží využívat výhod většího počtu jednotek ECU zaplňujících omezený prostor. Konektory, které jsou často poslední myšlenkou, když konstruktéři plánují nové produkty, jsou v procesu návrhu stále důležitější, protože výrobci hledají menší moduly a kabelové trasy.

Jak se stát velkým díky tomu, že se stanete menším a spolehlivějším

Kabely a konektory, které v zásadě představují centrální nervový systém, musí být inovativnější a kompaktnější, aby mohly podporovat rozšiřující se roli počítačů a senzorů. V některých případech mohou mít tradiční konektory v dnešních vozidlech větší rozměry než moduly, které jsou na nich závislé. Musejí být menší, spolehlivější a podporovat flexibilnější konfigurace ve stísněných a přeplněných prostorách, což komplikuje jejich servis.

Miniaturizace konektorů byla často prováděna na úkor výkonu, což je nepřijatelné pro výrobce, kteří pracují v rámci přísných testovacích kritérií a hledají konkurenční výhody.

Výše uvedená vnější zpětná zrcátka dokládají potřebu sofistikovanějších funkcí zvyšujících technické požadavky na konektory. Klienti automobilového průmyslu a dodavatelé součástí požadují konektory, které šetří místo, přenášejí vysoké proudy, zlepšují zpracovatelnost a odolávají vodě a vysokým vibracím.

Konstruktéři ve společnosti JAE Electronics patřící do první světové desítky dodavatelů propojovacích prvků, se tohoto úkolu chopili a navrhli vodotěsný automobilový konektor, který poskytuje výkon, konstrukci i flexibilitu potřebné k uspokojení požadavků zákazníků na automobilový technologický pokrok.

Společnost JAE vyvinula automobilové in-line pinové a zásuvkové konektory řady MX80, které odpovídají vodičům o průřezu 0,13 až 1,0 mm² s rozsahem provozních teplot -40 °C až +125 °C. Počínaje svorkami uvnitř konektorů hodnotili konstruktéři řadu aspektů, včetně geometrie pružiny, přenosu proudu, mechanického zajištění, rozsahu průřezů vodičů, optimalizace krimpování, prevence poškození, přístupu k měřicí sondě, instalace a demontáže, širokého rozsahu provozních teplot, těsnění a vibrací.

Po definování těchto požadavků přistoupil tým společnosti JAE ke skutečnému návrhu konektoru, včetně lisování, výběru materiálů a montáže. S využitím zkušeností společnosti s výrobou vysoce kvalitních miniaturizovaných konektorů se konstruktéři pustili do vývoje kompaktního konektoru s vysokým výkonem, který by mohl splňovat náročné požadavky na voděodolnost, vysokou proudovou zatížitelnost a spolehlivost.

Řada konektorů slaďuje retenční sílu a miniaturizaci

Společnost JAE vyvinula dvě konstrukční prototypové verze, z nichž jedna byla zaměřena na maximální miniaturizaci a druhá na řešení snížené retenční síly plynoucí z miniaturizace. V návaznosti na toto úsilí vyvinula společnost JAE jedinečnou konstrukci s držákem nainstalovaným před pryžovým těsněním pro zlepšení retence.

Tato nová konstrukce zajišťuje správnou montáž kabelového svazku a uchycení koncovek a splňuje stupeň ochrany IPX7 proti vnikání vody, tedy odolnost pro v hloubce vody 1 metr po dobu 30 minut. K dispozici je také 4polohová verze s krytím IPX9K schopná odolávat proudu vody o vysoké teplotě a tlaku.

Společnost JAE poskytuje 2, 3 a 4polohové in-line pinové a zásuvkové verze konektorů MX80. Verze se 6 pozicemi je k dispozici pouze jako zásuvkový konektor. Pro větší spolehlivost a zamezení neúplné montáži mají konektory na pouzdrech funkci zajištění polohy svorek (TPA), která detekuje neúplné zasunutí koncovek. Konektory také poskytují zřetelně slyšitelné cvaknutí, které pomáhá potvrzovat úplné spárování.

Konektory řady MX80 jsou vhodné pro širokou škálu aplikací v automobilových a dopravních aplikací včetně následujících:

• Zrcadla a zasklení: vnější zrcátka, střešní systémy, elektrochromická skla a zasklívací moduly
• Osvětlení: přední a zadní nárazník, mlhové světlo, couvací světlo, brzdové světlo, osvětlení SPZ, směrový ukazatel, osvětlení nástupního prostoru a vnitřní osvětlení
• Senzor: parkovací, brzdový pedál, kamera, modul bezklíčového vstupu, tlak v pneumatikách a nádržka na brzdovou kapalinu
• Zvuk: reproduktor (funkce proti chrastění, velký průřez vodičů) a mikrofon
• Ostatní: odpružení, dveře zavazadlového prostoru, dveře a spínač kapoty

Portfolio součástí společnosti JAE zahrnuje 2pinový in-line konektor MX80B02PZ1A (obrázek 1) a zásuvkový konektor MX80A02SZ1B (obrázek 2). K dispozici jsou také 3pinové in-line konektory MX80B03PZ1A a zásuvkové konektory MX80A03SZ1B; 4pinové in-line konektory MX80B04PZ1A a zásuvkové konektory MX80B04PZ1B; a 6pinový zásuvkový konektor MX80A06SZ1A. Konektory s krytím IPX9K jsou k dispozici ve 4pinovém in-line provedení MX80D04PZ1A a v zásuvkovém provedení MX80E04SZ1A.

Obrázek 1: těleso 2pinového in-line konektoru MX80B02PZ1A (zdroj: JAE Electronics)

Obrázek 2: 2polohový zásuvkový konektor MX80A02SZ1B. (Zdroj: JAE Electronics)

Produkty řady MX80 od společnosti JAE jsou kompaktní, vodotěsné in-line konektory podporující širokou škálou možností přenosu energie v závislosti na zvoleném průřezu vodičů: 0,75 ~ 1,0 mm², 0,3 ~ 0,5 mm² a 0,13 až 0,22 mm². 2pinové konektory pro vodiče o průřezu 0,13 mm² jsou dimenzovány na zátěž 4,2 A, 3pinové na zátěž 3,7 A a 4pinové na zátěž 3,6 A. Pro vodiče o průřezu 0,35 mm² jsou příslušné hodnoty 7,1 A, 6,4 A a 5,4 A, pro vodiče o průřezu 1,0 mm² jsou tyto hodnoty 10,3 A, 10,0 A a 9,5 A.

Konektory jsou ekologicky testovány podle výkonové normy USCAR-2 V2 pro automobilové elektrické konektorové systémy a podle zkušební normy konektorů LV214 (náročnost 3). Jsou opatřeny výstupky o velikosti 0,64 mm podle normy ISO/JASO/EWCAP/VDA, nabízejí kompatibilitu s pinovými kontakty o rozteči 2,54 mm a tělesa jejich pinů obsahují integrovaný držák podporující upevňovací spony na šasi vozidla.

Zadní kryty, tělesa a přední držáky (obrázek 3) jsou vylisovány z polybutylentereftalátu a skleněných vláken (PBT-GF10). Těsnění jsou vyrobena ze silikonové pryže. Společnost JAE nabízí kontakty (dodávané samostatně, v době dodání nejsou integrovány ) včetně modelu MX80S08K3F1 vyrobeného ze slitiny mědi s pocínovanou povrchovou úpravou. Záslepky pro utěsnění nepoužívaných dutin jsou k dispozici ve verzi s krytím IPX7 (MX80A000XD1) i IPX9K (MX60A000XD2).

Obrázek 3: rozložené pohledy na in-line pinové a zásuvkové konektory MX80. (Zdroj: JAE Electronics)

Společnost JAE dále nabízí nevodotěsné kompaktní konektory řady MX81 vhodné pro připojení elektronických zařízení ve vozidle, například jednotek ECU a senzorů. Konektory MX81 včetně modelu MX81A002SF1 využívají stejné zásuvkové svorky jako vodotěsné konektory řady MX80. Toto řešení umožňuje použití stejných koncovek a krimpovacích nástrojů pro širokou škálu vodotěsných i nevodotěsných oblastí ve vozidle.

Závěr

Výrobci motorových vozidel chtějí do stávajících prostorů přidat další elektronické prvky a funkce. Konstruktéři produktů, kteří dokáží využít nový druh kompaktnějších a účinnějších konektorů, budou schopni dodávat menší součásti s vyšší kvalitou, což výrobcům poskytne vyšší flexibilitu při plnění požadavků trhu.