A eletrônica dos veículos depende de conectores cada vez menores

Os fabricantes de automóveis adicionam ou melhoram continuamente os recursos e as funções de seus veículos, muitos dos quais dependem de unidades de controle eletrônico (ECUs). No entanto, o espaço é limitado, o que leva a uma busca contínua por conectores miniaturizados e mais eficientes para lidar com o fluxo de energia e as comunicações, a fim de garantir o funcionamento dos sistemas eletrônicos e elétricos.

Os espelhos retrovisores externos atuais são um excelente exemplo: não é incomum que esses dispositivos incorporem motores, indicadores de monitoramento de ponto cego, luzes de pisca-pisca, elementos de aquecimento, iluminadores de solo, antenas de sistema de entrada sem chave e até mesmo geradores de ondas de ultrassom para soprar gotas de água. São muitos componentes eletrônicos, todos à prova d'água e altamente resistentes a vibrações, contidos em um alojamento relativamente compacto.

O setor automotivo está passando por uma grande transformação, impulsionada pela contínua informatização de recursos e funções e por investimentos maciços por parte dos governos e do setor com o objetivo de acelerar a transição dos motores de combustão interna.

Os veículos são sistemas de computador cada vez mais móveis que os fabricantes de automóveis imaginam estar abrindo caminho para novos serviços de carros conectados geradores de receita. Os sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS), a direção autônoma, a manutenção preditiva e os modelos de propriedade compartilhada também estão contribuindo para a mudança de ênfase em direção aos veículos movidos a software.

Essas forças também afetarão os fornecedores de componentes que precisam se adaptar em meio a uma transição altamente disruptiva, à medida que as montadoras ajustam suas estratégias para atender às expectativas e demandas dos consumidores, que podem mudar rapidamente.Vários fabricantes de automóveis aceleraram ou desaceleraram seus planos de mudança para veículos elétricos (EVs), por exemplo, e o gerenciamento da cadeia de suprimentos continua sendo um problema persistente que pode complicar as relações com os fornecedores.

Uma certeza a ser planejada é a demanda contínua pela miniaturização de componentes, já que os fabricantes de automóveis buscam adicionar mais recursos eletrônicos dentro de um espaço total do veículo que varia pouco a cada ano.

Os fornecedores de componentes devem projetar produtos menores e também devem planejar o aumento do desempenho desses produtos, já que os fabricantes procuram tirar proveito de mais ECUs ocupando um espaço limitado. Os conectores - que muitas vezes são pensados no final quando os projetistas planejam novos produtos - estão se tornando mais críticos no processo de design à medida que os fabricantes buscam módulos e cabos de roteamento menores.

Tornar-se grande, tornando-se pequeno e mais confiável

Os cabos e conectores fornecem essencialmente o sistema nervoso central e devem se tornar mais inovadores e compactos para dar suporte à função crescente de computadores e sensores. Em alguns casos, os conectores tradicionais dos veículos atuais podem ser maiores do que os módulos que dependem deles. Eles devem se tornar menores, mais confiáveis e permitir configurações mais flexíveis em espaços apertados e lotados, o que torna a manutenção cada vez mais difícil.

A miniaturização dos conectores tem sido realizada com frequência ao custo do desempenho, o que é inaceitável para os fabricantes que operam com critérios de teste rigorosos e buscam vantagens competitivas.

Os espelhos retrovisores externos citados anteriormente ilustram a necessidade de recursos mais sofisticados que aumentam os requisitos técnicos dos conectores. Os clientes do setor automotivo e os fornecedores de componentes estão exigindo conectores que economizem espaço, transportem altas correntes, melhorem a capacidade de trabalho e resistam à água e a altas vibrações.

Os engenheiros da JAE Electronics, um dos 10 maiores fornecedores globais de interconexão, aceitaram o desafio de projetar um conector automotivo à prova d'água que oferecesse o desempenho, o design e a flexibilidade necessários para atender às demandas dos clientes por avanços tecnológicos automotivos.

A JAE desenvolveu a série MX80 de conectores automotivos de pino e soquete em linha que correspondem a tamanhos de fio de 0,13 a 1,0 mm² e têm uma faixa de temperatura operacional de -40°C a +125°C. Começando com os terminais dentro dos conectores, os engenheiros avaliaram vários aspectos, incluindo a geometria da mola, o manuseio da corrente, o travamento mecânico, as dimensões variadas do fio, a otimização da crimpagem, a prevenção de danos, o acesso à sonda de teste, a instalação e a remoção, a ampla temperatura de operação, a vedação e o desempenho na vibração.

Após definir esses requisitos, a equipe da JAE abordou o projeto real do conector, incluindo moldagem, seleção de materiais e montagem. Utilizando a experiência da empresa na fabricação de conectores miniaturizados de alta qualidade, eles começaram a desenvolver um conector compacto com alto desempenho que pudesse atender aos requisitos exatos de resistência à água, altas correntes e alta confiabilidade.

A série de conectores concilia força de retenção e miniaturização

A JAE desenvolveu duas versões de projeto de protótipo, uma das quais se concentrava na miniaturização final e a segunda na abordagem da força de retenção reduzida resultante da miniaturização. Após esses esforços, a JAE desenvolveu um projeto exclusivo com um retentor instalado na frente da vedação de borracha para melhorar a retenção.

O novo design garante a montagem adequada do chicote e a retenção do terminal, além de atender à classificação de proteção contra entrada de água IPX7 para resistir a profundidades de água de 1 metro por 30 minutos. Também está disponível uma versão IPX9K de 4 posições, capaz de suportar jatos de água de alta temperatura e alta pressão.

A JAE fornece versões de pinos e soquetes em linha de 2, 3 e 4 posições dos conectores MX80. Uma versão de 6 posições está disponível apenas como um conector do tipo soquete. Para maior confiabilidade e para evitar a montagem incompleta, os conectores incorporam um recurso de garantia de posição do terminal (TPA) nas capas para detectar a inserção incompleta do terminal. Há também um clique audível nítido para ajudar a confirmar o acoplamento completo.

A série MX80 é adequada para uma ampla variedade de aplicações em veículos automotivos e de transporte, incluindo:

• Espelhos e vidros: espelhos retrovisores, sistemas de teto, vidro eletrocrômico e módulos de vidros
• Iluminação: para-choque dianteiro e traseiro, farol de neblina, luz de ré, luz de parada, iluminação da placa de licença, indicador, luz de poça e iluminação ambiente
• Sensor: estacionamento, pedal de freio, câmera, módulo de entrada sem chave, pressão dos pneus e reservatório de fluido
• Áudio: alto-falante (antitrepidação e com fio de dimensões grandes) e microfone
• Outros: suspensão, porta traseira, portas e interruptor do capô

Entre o portfólio de componentes da JAE estão o conector em linha de 2 pinos MX80B02PZ1A (Figura 1) e o conector de soquete MX80A02SZ1B (Figura 2). Também estão disponíveis os conectores de soquete MX80B03PZ1A em linha e MX80A03SZ1B de 3 pinos; os conectores de soquete MX80B04PZ1A em linha e MX80B04PZ1B de 4 pinos; e o conector de soquete MX80A06SZ1A de 6 pinos. Os conectores com classificação IPX9K estão disponíveis nos formatos de soquete MX80D04PZ1A em linha e MX80E04SZ1A de 4 pinos.

Figura 1: Capa do conector em linha de 2 pinos MX80B02PZ1A (Fonte: JAE Electronics)

Figura 2: O conector de soquete de 2 posições MX80A02SZ1B. (Fonte: JAE Electronics)

A série JAE MX80 é composta por conectores em linha compactos e à prova d'água com uma ampla gama de recursos de transporte de energia, dependendo do tamanho do fio escolhido: 0,75 a 1,0 mm², 0,3 a 0,5 mm² e 0,13 a 0,22 mm². Com um tamanho de fio de 0,13 mm², os conectores de 2 pinos são dimensionados em 4,2 A, os de 3 pinos em 3,7 A e os de 4 pinos em 3,6 A. Com fios de 0,35 mm², esses dimensionamentos são, respectivamente, 7,1 A, 6,4 A e 5,4 A, e para fios de 1,0 mm², os respectivos dimensionamentos são 10,3 A, 10,0 A e 9,5 A.

Os conectores são testados ambientalmente de acordo com o padrão de desempenho USCAR-2 V2 para sistemas de conectores elétricos automotivos e o padrão de teste de conectores LV214 (severidade 3). Eles apresentam o tamanho de aba de 0,64 mm norma ISO/JASO/EWCAP/VDA, são compatíveis com contatos de pino de passo de 2,54 mm e incorporam uma cantoneira integrada nas capas dos pinos para suportar clipes de fixação rápida ao chassi do veículo.

As coberturas traseiras, as capas e os retentores frontais (Figura 3) são moldados em material de tereftalato de polibutileno e fibra de vidro (PBT-GF10). Os selos são de borracha de silicone. A JAE oferece contatos (vendidos separadamente e não integrados no momento da entrega), incluindo o MX80S08K3F1, feito com material de liga de cobre e acabamento de estanho. Os plugues fictícios para vedar as cavidades não utilizadas estão disponíveis nas versões com classificação IPX7(MX80A000XD1) e IPX9K(MX60A000XD2).

Figura 3: Vistas explodidas dos conectores de pino e soquete em linha do MX80. (Fonte: JAE Electronics)

A JAE também oferece uma série MX81 de conectores compactos não à prova d'água, adequados para conectar dispositivos eletrônicos em veículos, como ECUs e sensores. Os conectores MX81, incluindo o MX81A002SF1, utilizam os mesmos terminais de soquete que a série MX80 de conectores à prova d'água. Isso permite a utilização dos mesmos terminais e ferramentas de crimpagem em uma ampla gama de áreas à prova d'água e não à prova d'água do veículo.

Conclusão

Os fabricantes de veículos automotores querem adicionar mais recursos e funções aprimorados por eletrônicos nos espaços existentes. Os projetistas de produtos que puderem aproveitar uma nova geração de conectores mais compactos e eficientes poderão fornecer componentes menores com maior desempenho, proporcionando aos fabricantes mais flexibilidade para atender às demandas do mercado.