Zuverlässige flexible Kabel für Personenkraftwagen und Industriefahrzeuge

Moderne Fahrzeuge - vom Pkw bis hin zu Bau- und Landmaschinen - sind vollgepackt mit komplexer Elektronik, und all diese Systeme erfordern kompakte, aber zuverlässige Verbindungen. Ein Paradebeispiel sind die Batterien von Elektrofahrzeugen (EV). Da die Batteriedichte zunimmt, stehen Entwickler unter dem Druck, Verbindungselemente zu finden, die Platz sparen und die Montage vereinfachen. Das ist nicht einfach, denn die Steckverbinder müssen auch unter rauen Bedingungen langfristig zuverlässig sein.

An industrielle und landwirtschaftliche Fahrzeuge werden ähnliche Anforderungen gestellt. Denken Sie an satellitengesteuerte, selbstfahrende Traktoren: Wenn eine Verbindung ausfällt, kann die einzige sichere Reaktion darin bestehen, das Fahrzeug zur Inspektion anzuhalten. Die Ernte und das Wetter warten jedoch nicht auf die Ankunft von Servicetechnikern, und ungeplante Ausfallzeiten können zu Umsatzeinbußen oder sogar zu einem Totalausfall der Ernte führen.

Die Herausforderung bei der Verkabelung eines modernen Fahrzeugs

Bei all diesen Anwendungen gibt es eine gemeinsame Herausforderung: Mit der zunehmenden Komplexität der Fahrzeugelektronik steigt auch die Anzahl der Verbindungen. Mehr Verbindungen bedeuten mehr Volumen, zusätzliche Fehlerquellen und neue Herausforderungen für Routing und Installation.

Um diese Probleme zu lösen, benötigen die Entwickler Verbindungssysteme, die Folgendes bieten:

• Eine kompakte, leicht zu integrierende Grundfläche für platzbeschränkte Designs
• Mechanisch robuste, vibrationsfeste Kontakte zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit
• Sicherheitsbewusste Handhabungsmerkmale, die Stöße und Fehlanschlüsse bei der Wartung verhindern helfen

In Verbraucheranwendungen sind flexible gedruckte Schaltungen (FPCs) und flexible Flachkabel (FFCs) seit langem die bevorzugten Lösungen für platzbeschränkte Verbindungen mit hoher Leiterzahl. In der Automobilindustrie wurden diese Verbindungen, die umgangssprachlich als Flachbandkabel bezeichnet werden, bisher mit Skepsis betrachtet. Stattdessen bevorzugen die Konstrukteure von Kraftfahrzeugsystemen traditionelle Kabelbäume, die über gut bekannte Zuverlässigkeitseigenschaften verfügen.

Hirose hat dies erkannt und die leistungsstarken FPC/FFC-zu-Board-Steckverbinder der Serie TB4 entwickelt. Diese Komponenten verbessern die Robustheit von flexiblen Kabelverbindungen erheblich und bieten die Zuverlässigkeit herkömmlicher Kabelbäume, während sie gleichzeitig ultrakompakt und einfach zu montieren sind.

Ein effizienter Ansatz für den Aufbau von Fahrzeug-Verbindungsleitungen

Das Verbindungssystem der TB4-Serie (Abbildung 1) ist eine dreiteilige Baugruppe, die aus einer auf der Leiterplatte montierten Buchse, einem in der Mitte verriegelnden Stecker, der eine sichere Verbindung ohne zusätzliche Befestigungselemente gewährleistet, und einer orangefarbenen Halterung besteht, die das FPC- oder FFC-Kabel an seinem Platz fixiert. Dieses Design ist bemerkenswert platzsparend: Die Höhe der zusammengesteckten horizontalen Steckverbinder beträgt nur 4,5 Millimeter (mm), und der Kontaktabstand von 1 mm minimiert die Gesamtbreite.

Abbildung 1: Das Verbindungssystem der TB4-Serie zeichnet sich durch eine einfache dreiteilige Konstruktion aus, die robuste Fahrzeugverbindungen mit einem ultraflachen Profil bietet. (Bildquelle: Hirose)

Die TB4-Serie ist für 1,0 Ampere (A) und 100 Volt ausgelegt und unterstützt eine Vielzahl von Fahrzeugverbindungsanforderungen. Neben diesen elektrischen Spezifikationen berücksichtigt das Design auch wichtige Aspekte, die mit der Verwendung von flexiblen Kabeln in anspruchsvollen Umgebungen verbunden sind. Features:

• Ein vergoldeter Zweipunkt-Kontaktmechanismus in jeder Buchse sorgt für hohe Signalintegrität auch bei Temperaturschwankungen und Vibrationen
• Ein Einweg-Steckprofil, das ein falsches Einstecken verhindert und die Sicherheit bei der Wartung erhöht
• Schutzführungen, die vor versehentlichem Fingerkontakt schützen und das Risiko eines Stromschlags verringern
• Eine Konstruktion, die die RoHS3-, Halogenfrei- und UL94V-0-Entflammbarkeitsstandards erfüllt und den USCAR-2-Anforderungen für elektrische Steckverbindersysteme in der Automobilindustrie entspricht
• Zwei Code-Typen (schwarz und grau), die Fehlanschlüsse verhindern, wenn mehrere TB4-Baugruppen in unmittelbarer Nähe verwendet werden

Diese Kombination von Merkmalen ermöglicht flexible Kabelverbindungen, die der Zuverlässigkeit herkömmlicher Kabelbäume entsprechen und gleichzeitig eine viel kleinere Stellfläche bieten.

Untersuchung der Steckverbinder der Serie TB4

Die TB4-Serie ist in einer Reihe von Größen und Konfigurationen erhältlich, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Wenn größere Verbindungen benötigt werden, bietet die Steckbuchse 26-TB4-30S-1H(800) (Abbildung 2) den Entwicklern 30 Positionen auf einer kompakten Grundfläche von 8,75 × 37,9 mm. Diese Steckbuchse ist mit einer kleinen Polarisierungsmarkierung versehen, die es Servicetechnikern erleichtert, die korrekte Steckrichtung zu überprüfen. Der entsprechende Stecker trägt eine ähnliche Markierung.

Abbildung 2: Alle TB4-Steckbuchsen, einschließlich der 30-poligen 26-TB4-30S-1H(800), sind mit einer Polarisationsmarkierung versehen, die das Zusammenstecken erleichtert. (Bildquelle: Hirose)

Eine Komponente am kleineren Ende der Serie ist der Stecker 26-TB4-10P-1F(800). Dieses Modell bietet 10 Kontaktpositionen bei einer Breite von nur 17,9 mm. Wie alle TB4-Stecker verfügt auch dieser über eine integrierte Drucklasche zum werkzeuglosen Trennen der Verbindung.

Abbildung 3: Der 10-polige 26-TB4-10P-1F(800) ist der kleinste Stecker der TB4-Familie. (Bildquelle: Hirose)

Das letzte Element des TB4-Systems ist eine Halterung, die das Flachbandkabel an seinem Platz fixiert. Die Halterung 26-TB4-16RP-1(800) (Abbildung 4) aus der Mitte des Sortiments dient dem 16-poligen Stecker. Die resultierende Baugruppe hat eine Breite von 23,9 mm.

Abbildung 4: Die Halterung 26-TB4-16RP-1(800) gewährleistet einen sicheren Sitz beim Einstecken eines FPC- oder FFC-Kabels in den passenden Stecker der TB4-Serie. (Bildquelle: Hirose)

Fazit

Personenkraftfahrzeuge, Baufahrzeuge und landwirtschaftliche Fahrzeuge sind alle auf spezielle Verbindungen angewiesen, um einen zuverlässigen und sicheren Betrieb in immer komplexeren Konstruktionen zu gewährleisten. Die TB4-Serie von Hirose bietet die platzsparenden Vorteile von FPC- und FFC-Verbindungen in diesen anspruchsvollen Umgebungen und reduziert die Größe der Verbindungen erheblich, während die kritischen Standards für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Fahrzeugsystemen beibehalten werden.