Los fabricantes de automóviles añaden o mejoran continuamente características y funciones a sus vehículos, muchas de las cuales dependen de unidades de control electrónico (ECU). Sin embargo, el espacio es limitado, por lo que se buscan continuamente conectores miniaturizados y más eficientes que gestionen el flujo de energía y las comunicaciones para garantizar el funcionamiento de los sistemas electrónicos y eléctricos.
Los retrovisores exteriores actuales son un buen ejemplo: No es raro que estos dispositivos incorporen motores, indicadores de vigilancia del ángulo muerto, intermitentes, elementos calefactores, iluminadores de suelo, antenas del sistema de acceso sin llave e incluso generadores de ondas ultrasónicas para expulsar gotas de agua. Se trata de un montón de componentes electrónicos -todos los cuales deben ser impermeables y muy resistentes a las vibraciones- contenidos en un receptáculo relativamente compacto.
La industria automovilística está inmersa en una enorme transformación, impulsada por la continua informatización de características y funciones, y las ingentes inversiones de los gobiernos y la industria destinadas a acelerar la transición hacia el abandono de los motores de combustión interna.
Los vehículos son sistemas informáticos cada vez más móviles que los fabricantes de automóviles prevén que allanarán el camino a nuevos servicios de coche conectado generadores de ingresos. Los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), la conducción autónoma, el mantenimiento predictivo y los modelos de propiedad compartida también están contribuyendo al cambio de orientación hacia los vehículos impulsados por software.
Estas fuerzas también afectarán a los proveedores de componentes, que deben adaptarse en medio de una transición altamente disruptiva, a medida que los fabricantes de automóviles ajustan sus estrategias para satisfacer las expectativas y demandas de los consumidores, que pueden cambiar rápidamente.Varios fabricantes de automóviles han acelerado o desacelerado sus planes de transición a los vehículos eléctricos (VE), por ejemplo, y la gestión de la cadena de suministro sigue siendo un problema persistente que puede complicar las relaciones con los proveedores.
Una certeza para la que hay que planificar es la continua demanda de miniaturización de componentes, ya que los fabricantes de automóviles tratan de añadir más capacidades electrónicas dentro de un espacio total del vehículo que varía poco de año en año.
Los proveedores de componentes deben diseñar productos más pequeños, y también deben planificar el aumento del rendimiento de esos productos a medida que los fabricantes tratan de aprovechar el mayor número de ECU que ocupan un espacio limitado. Los conectores -que a menudo son una reflexión final cuando los diseñadores planean nuevos productos- son cada vez más críticos en el proceso de diseño a medida que los fabricantes buscan módulos más pequeños y cables de enrutamiento.
Ir a lo grande haciéndose pequeño y más fiable
Los cables y conectores constituyen esencialmente el sistema nervioso central y deben ser más innovadores y compactos para soportar el papel cada vez más importante de las computadoras y los sensores. En algunos casos, los conectores tradicionales de los vehículos actuales pueden tener un tamaño mayor que los módulos que dependen de ellos. Deben ser más pequeños, más fiables y permitir configuraciones más flexibles en espacios reducidos y abarrotados, lo que dificulta cada vez más su mantenimiento.
La miniaturización de los conectores se ha logrado a menudo a costa del rendimiento, lo que resulta inaceptable para los fabricantes que trabajan con criterios de prueba estrictos y buscan ventajas competitivas.
Los retrovisores exteriores citados anteriormente ilustran la necesidad de capacidades más sofisticadas que elevan los requisitos técnicos de los conectores. Los clientes y proveedores de componentes de automoción demandan conectores que ahorren espacio, transporten corrientes elevadas, mejoren la capacidad de trabajo y resistan el agua y las vibraciones elevadas.
Los ingenieros de JAE Electronics, uno de los 10 principales proveedores mundiales de interconexiones, aceptaron el reto diseñando un conector de automoción estanco que proporciona el rendimiento, el diseño y la flexibilidad necesarios para satisfacer las demandas de los clientes en cuanto a avances tecnológicos en automoción.
JAE ha desarrollado la serie MX80 de conectores de clavija/clavija en línea para automoción que corresponden a tamaños de cableado de 0.13 a 1.0 mm2 y tienen un rango de temperatura de funcionamiento de -40 °C a +125 °C. Empezando por los terminales del interior de los conectores, los ingenieros evaluaron múltiples aspectos, como la geometría de los muelles, el manejo de la corriente, el bloqueo mecánico, la gama de tamaños de cables, la optimización del crimpado, la prevención de daños, el acceso a las sondas de prueba, la instalación y extracción, la amplia temperatura de funcionamiento, el sellado y el rendimiento frente a las vibraciones.
Tras definir esos requisitos, el equipo de JAE abordó el diseño real de los conectores, incluido el moldeo, la selección de materiales y el ensamblaje. Aprovechando la experiencia de la Empresa en la fabricación de conectores miniaturizados de alta calidad, se propusieron desarrollar un conector compacto de alto rendimiento que pudiera satisfacer los exigentes requisitos de resistencia al agua, corrientes elevadas y alta fiabilidad.
La serie de conectores concilia fuerza de retención y miniaturización
JAE desarrolló dos versiones de diseño de prototipos, una de las cuales se centraba en la miniaturización definitiva y la segunda en abordar la reducción de la fuerza de retención resultante de la miniaturización. Tras estos esfuerzos, JAE desarrolló un diseño exclusivo con un sujetador instalado delante de la junta de goma para mejorar la retención.
El nuevo diseño garantiza el correcto ensamblaje del arnés y la retención de los terminales, y cumple el índice de protección contra la entrada de agua IPX7 para resistir profundidades de agua de 1 metro durante 30 minutos. También está disponible una versión IPX9K de 4 posiciones, capaz de soportar chorros de agua a alta temperatura y presión.
JAE ofrece versiones de 2, 3 y 4 posiciones de clavija/clavija en línea de los conectores MX80. La versión de 6 posiciones sólo está disponible como conector tipo zócalo. Para una mayor fiabilidad y para evitar un ensamblaje incompleto, los conectores incorporan una función TPA (seguro de posición de terminales) en los receptáculos para detectar una inserción incompleta de los terminales. También se oye un clic claro que ayuda a confirmar el apareamiento completo.
La serie MX80 es adecuada para una amplia variedad de aplicaciones de automoción y vehículos de transporte, entre las que se incluyen:
- Retrovisores y acristalamientos: retrovisores exteriores, sistemas de techo, cristales electrocrómicos y módulos de acristalamiento.
- Iluminación: parachoques delantero y trasero, luz antiniebla, luz de marcha atrás, luz de freno, iluminación de la matrícula, intermitentes, luz de charco e iluminación ambiental.
- Sensor: estacionamiento, pedal de freno, cámara, módulo de entrada sin llave, presión de neumáticos y depósito de líquido
- Audio: altavoz (antirruido y cableado de gran tamaño) y micrófono
- Otros: suspensión, puerta trasera, puertas e interruptor del capó
Entre la cartera de componentes de JAE se encuentran el conector en línea de 2 patillas MX80B02PZ1A (figura 1) y el conector de zócalo MX80A02SZ1B (figura 2). También están disponibles los conectores MX80B03PZ1A en línea y MX80A03SZ1B de 3 pines; los conectores MX80B04PZ1A en línea y MX80B04PZ1B de 4 pines; y el conector MX80A06SZ1A de 6 pines. Los conectores con clasificación IPX9K están disponibles en formatos MX80D04PZ1A de 4 patillas en línea y zócalo MX80E04SZ1A.
Figura 1: Carcasa del conector en línea de 2 patillas MX80B02PZ1A (Fuente: JAE Electronics)
Figura 2: Conector hembra de 2 posiciones MX80A02SZ1B. (Fuente: JAE Electronics)
La serie JAE MX80 son conectores en línea compactos e impermeables con una amplia gama de capacidades de transporte de energía, según el tamaño de cableado elegido: 0.75 ~ 1.0 mm2, 0.3 ~ 0.5 mm2 y 0.13 ~ 0.22 mm2. Con un tamaño de cableado de 0.13 mm2, los conectores de 2 clavijas tienen una capacidad nominal de 4.2 A, los de 3 clavijas de 3.7 A y los de 4 clavijas de 3.6 A. Con un cable de 0.35 mm2, estos valores son, respectivamente, 7.1 A, 6.4 A y 5.4 A, y para un cable de 1.0 mm2, los valores respectivos son 10.3 A, 10.0 A y 9.5 A.
Los conectores se someten a pruebas ambientales según la norma de rendimiento USCAR-2 V2 para sistemas de conectores eléctricos de automoción y la norma de prueba de conectores LV214 (severidad 3). Presentan el tamaño de lengüeta de 0.64 mm de la norma ISO/JASO/EWCAP/VDA, son compatibles con los contactos de pin/clavija de paso de 2.54 mm e incorporan un soporte integrado en los receptáculos de pin/clavija para soportar los clips de sujeción al chasis de los vehículos.
Las cubiertas traseras, carcasas y sujetadores delanteros (Figura 3) están moldeados con material de tereftalatos de polibutileno y fibra de vidrio (PBT-GF10). Las juntas son de caucho de silicio. JAE ofrece contactos (que se venden por separado y no están integrados en el momento de la entrega), incluido el MX80S08K3F1, fabricados con material de aleación de cobre y un acabado de estañado. Las clavijas de conexión para sellar las cavidades no utilizadas están disponibles en versiones con clasificación IPX7(MX80A000XD1) e IPX9K (MX60A000XD2).
Figura 3: Vistas ampliadas de los conectores de pin en línea MX80. (Fuente: JAE Electronics)
JAE también ofrece una serie MX81 de conectores compactos no estancos, adecuados para conectar dispositivos electrónicos a bordo de vehículos, como ECU y sensores. Los conectores MX81, incluido el MX81A002SF1, utilizan los mismos terminales de zócalo que la serie MX80 de conectores estancos. Esto permite utilizar los mismos terminales y herramientas de crimpado para una amplia gama de zonas impermeables y no impermeables del vehículo.
Conclusión
Los fabricantes de automóviles quieren añadir más características y funciones electrónicas a los espacios existentes. Los diseñadores de productos que puedan aprovechar una nueva generación de conectores más compactos y eficientes podrán ofrecer componentes más pequeños con mayores prestaciones, lo que proporcionará a los fabricantes más flexibilidad para satisfacer las demandas del mercado.
Fuente: https://www.digikey.es/es/articles/vehicle-electronics-depend-on-ever-smaller-connectors
