Kjøretøyelektronikk er avhengig av at kontakter statdig får mindre størrelse

Bilprodusenter (kjøretøyprodusenter) legger til eller forbedrer kontinuerlig egenskaper og funksjoner til kjøretøyene sine, hvorav mange er avhengige av elektroniske kontrollenheter (ECU-er). Plassen er imidlertid begrenset, noe som har ført til en kontinuerlig utvikling av miniatyriserte og mer effektive kontakter som kan håndtere strøm og kommunikasjon for å sikre at elektronikken og de elektriske systemene fungerer.

Dagens sidespeil er et godt eksempel på dette: Det er ikke uvanlig at disse enhetene inneholder motorer, blindsoneovervåking, blinklys, varmeelementer, bakkebelysning, antenner til nøkkelfrie systemer og til og med ultralydgeneratorer som blåser bort vanndråper. Det er mye elektronikk – som alt må være vanntett og svært motstandsdyktig mot vibrasjoner – i et relativt kompakt hus.

Bilindustrien er inne i en massiv transformasjon, drevet av kontinuerlig databehandling av egenskaper og funksjoner, og massive investeringer fra myndigheter og industri som tar sikte på å akselerere en overgang bort fra forbrenningsmotorer.

Biler blir i stadig større grad mobile datasystemer som bilprodusentene ser for seg skal bane vei for nye inntektsgenererende, tilkoblede biltjenester. Avanserte førerassistansesystemer (ADAS), autonom kjøring, prediktivt vedlikehold og delt eierskap-modeller bidrar også til skiftet i vekt mot programvaredrevne kjøretøy.

Disse kreftene vil også påvirke komponentleverandørene, som må tilpasse seg i en svært omveltende overgangsfase der bilprodusentene finjusterer strategiene sine for å matche forbrukernes forventninger og krav, som kan endre seg raskt.Flere bilprodusenter har fremskyndet eller bremset planene sine om å skifte til elektriske kjøretøy (EV-er), for eksempel, og forsyningskjedestyring er fortsatt et vedvarende problem som kan komplisere leverandørforhold.

En ting som er viktig å ta høyde for, er den fortsatte etterspørselen etter miniatyrisering av komponenter, ettersom bilprodusentene ønsker å legge til mer elektronikk innenfor et samlet kjøretøyavtrykk som varierer lite fra år til år.

Komponentleverandører må designe mindre produkter, og de må også planlegge å øke ytelsen til disse produktene ettersom produsenter forsøker å dra nytte av flere ECU-er som overtrenger begrenset plass. Kontakter – som ofte er det siste man tenker på når designere planlegger nye produkter – blir stadig viktigere i designprosessen etter hvert som produsentene ser etter mindre moduler og kabelføring.

Vi satser stort ved å bli mindre og mer pålitelige

Kabler og kontakter utgjør i bunn og grunn sentralnervesystemet, og må bli mer innovative og kompakte for å støtte den økende bruken av datamaskiner og sensorer. I noen tilfeller kan de tradisjonelle kontaktene i dagens kjøretøy være større enn modulene som er avhengige av dem. De må bli mindre, mer pålitelige og muliggjøre mer fleksible konfigurasjoner på trange og overfylte steder, noe som gjør dem stadig vanskeligere å vedlikeholde.

Miniatyriseringen av kontaktene har ofte gått på bekostning av ytelsen, noe som er uakseptabelt for produsenter som opererer innenfor strenge testkriterier og er ute etter konkurransefortrinn.

Dørspeilene som er nevnt tidligere, illustrerer behovet for mer sofistikerte funksjoner som øker de tekniske kravene til kontaktene. Kunder og komponentleverandører i bilindustrien etterspør kontakter som er plassbesparende, tåler høye strømmer, er lette å bearbeide og tåler vann og kraftige vibrasjoner.

Ingeniører hos JAE Electronics, en global topp 10-samtrafikkleverandør, tok utfordringen ved å designe en vanntett bilkobling som gir ytelsen, designen og fleksibiliteten som trengs for å matche kundenes krav til teknologiske fremskritt i bilindustrien.

JAE utviklet MX80-serien av in-line-tapper og stikkontakter for biler som tilsvarer ledningsstørrelser på 0,13 til 1,0 mm² og har et driftstemperaturområde på -40 °C til +125 °C. Fra og med terminalene inne i kontaktene, evaluerte ingeniører flere aspekter, inkludert fjærgeometri, strømhåndtering, mekanisk låsing, ledningsstørrelsesområde, krympeoptimalisering, skadeforebygging, testprobetilgang, installasjon og fjerning, bred driftstemperatur, tetning og vibrasjonsytelse.

Etter å ha definert disse kravene, fokuserte JAE-teamet på selve koblingsdesignet, inkludert støping, materialvalg og montering. Med utgangspunkt i selskapets erfaring fra produksjon av miniatyriserte kontakter av høy kvalitet satte de i gang med å utvikle en kompakt kontakt med høy ytelse som kunne oppfylle de strenge kravene til vannbestandighet, høye strømmer og høy pålitelighet.

Koblingsserie som forener holdekraft og miniatyrisering

JAE utviklet to prototypversjoner, hvorav den ene fokuserte på den ultimate miniatyriseringen, og den andre på å håndtere den reduserte holdekraften som følger av miniatyriseringen. Etter dette arbeidet utviklet JAE et unikt design med en holder som er montert foran gummipakningen for å forbedre holdekraft.

Den nye designen sikrer riktig ledningsnettmontering og terminalenes holdekraft, den oppfyller IPX7-graden for vanninntrengningsbeskyttelse for å motstå vanndybder på 1 meter i 30 minutter. En 4-posisjons IPX9K-versjon, som tåler høye temperaturer og høytrykks vannstråler er også tilgjengelig.

JAE tilbyr 2-, 3- og 4-posisjons in-line-tapp- og stikkontaktversjoner av MX80-kontaktene. En versjon med 6 posisjoner er kun tilgjengelig som stikkontakt. For å øke påliteligheten og forhindre ufullstendig montering har kontaktene en TPA-funksjon (Terminal Position Assurance) på husene som registrerer ufullstendig innsetting av kontaktene. Det er også et tydelig hørbart klikk for å bekrefte fullstendig paring.

MX80-serien er egnet for en lang rekke utrustninger innen bil- og transportsektoren, blant annet:

• Speil og glass: dørspeil, taksystemer, elektrokromglass og glassmoduler
• Belysning: støtfanger foran og bak, tåkelys, ryggelys, stopplys, skiltbelysning, blinklys, smusslampe og omgivelseslys
• Sensor: parkering, bremsepedal, kamera, nøkkelløs inngangsmodul, dekktrykk og væskebeholder
• Lyd: høyttaler (antiforvrengning og stor ledningsstørrelse) og mikrofon
• Annet: fjæring, bakluke, dører og panserbryter

Blant JAEs komponentportefølje er 2-tappers MX80B02PZ1A (Figur 1) in-line-kontakt og MX80A02SZ1B (Figur 2)-stikkontakt. Det er også tilgjengelig 3-tappers MX80B03PZ1A in-line og MX80A03SZ1B-stikkontakter; 4-tappers MX80B04PZ1A in-line- og MX80B04PZ1B-stikkontakter; og 6-tappers MX80A06SZ1A-stikkontakt. IPX9K-klassifiserte kontakter er tilgjengelige i 4-tappers MX80D04PZ1A in-line- og MX80E04SZ1A-stikontaktformater.

Figur 1: MX80B02PZ1A 2-tappers in-line-kontakthus (Kilde: JAE Electronics)

Figur 2: MX80A02SZ1B 2-posisjons stikkontakt. (Kilde: JAE Electronics)

JAE MX80-serien er kompakte, vanntette in-line-kontakter med et omfattende utvalg av strømbærende egenskaper, avhengig av valgt ledningsstørrelse: 0,75~1,0 mm², 0,3~0,5 mm² og 0,13~0,22 mm². 0,13 mm² ledningsstørrelse, 2-tappers kontakter er vurdert til 4,2 A, 3-tappers ved 3,7 A og 4-tappers til 3,6 A. 0,35 mm² ledningsstørrelse, disse klassifiseringene er henholdsvis 7,1 A, 6,4 A og 5,4 A, og for 1,0 mm² ledning, er de respektive klassifiseringene 10,3 A, 10,0 A og 9,5 A.

Kontaktene er miljøtestet i henhold til USCAR-2 V2-ytelsesstandarden for elektriske koblingssystemer for biler og LV214 (alvorlighetsgrad 3)-koblingsteststandard. De har ISO/JASO/EWCAP/VDA-standarden 0,64 mm tappstørrelse, er kompatible med 2,54 mm tappkontakter, og har en integrert brakett på tappehus for å støtte chassisfeste-kjøretøyklips.

Bakdeksler, hus og frontholdere (figur 3) er støpt av polybutylentereftalat og glassfiber (PBT-GF10). Tetninger er laget av silikongummi. JAE tilbyr kontakter (selges separat og ikke integrert på leveringstidspunktet), inkludert MX80S08K3F1, laget av kobberlegeringsmateriale og tinnbelegg. Dummyplugger for å tette ubrukte hulrom er tilgjengelig både i IPX7 (MX80A000XD1)- og IPX9K (MX60A000XD2)-klassifiserte versjoner.

Figur 3: Utvidet visning av MX80 in-line-tapp- og stikkontakter. (Kilde: JAE Electronics)

JAE tilbyr også MX81-serien med ikke-vanntette kompakte kontakter, egnet for tilkobling av elektroniske enheter i kjøretøy som ECU-er og sensorer. MX81-kontaktene, inkludert MX81A002SF1, bruk de samme stikkontaktene som MX80-serien med vanntette kontakter. Dette gjør det mulig å bruke de samme kontaktene og pressverktøyene til et bredt spekter av vanntette og ikke-vanntette områder i kjøretøyet.

Konklusjon

Motorvognprodusenter ønsker å legge til flere elektronikkforbedrede egenskaper og funksjoner i eksisterende rom. Produktdesignere som kan utnytte en ny type mer kompakte og effektive kontakter, vil kunne levere mindre komponenter med bedre ytelse, noe som gir produsentene større fleksibilitet til å møte markedets krav.