自動車および産業車両向け高信頼性フレックスケーブル

自動車から建設機械、農業機械に至るまで、現代の車両には複雑な電子機器が搭載されており、これらのシステムには小型でありながら信頼性の高い相互接続が求められています。電気自動車（EV）のバッテリパックがその代表例です。バッテリの密度が増加するにつれて、設計者はスペースを節約し、アセンブリを簡素化できる相互接続を見つける必要性に迫られています。しかし、コネクタは過酷な条件下でも長期的な信頼性を維持する必要があるため、それは容易なことではありません。

産業用および農業用車両も同様の要求に直面しています。衛星誘導式の自動運転トラクタを考えてみましょう。コネクタが故障した場合、安全な対応は車両を停止して点検を行うことしかありません。しかし、作物や天候はサービス技術者の到着を待ってはくれません。予期せねダウンタイムは、売上損失や作物の全滅につながる可能性があります。

現代の車両の配線における課題

これらのアプリケーションに共通する課題があります。車両の電子機器が複雑化するにつれて、相互接続の数が増加することです。相互接続の数が増加すれば、重量が増加し、故障箇所が増え、配線と設置の新たな課題が生じます。

これらの懸念に対処するため、設計者には以下の機能を備えた相互接続システムが必要です。

• スペース制約のある設計に適した、小型で容易に統合可能なフットプリント
• 機械的に堅牢で耐振動性に優れた接点による信頼性の確保
• 安全性を重視したハンドリング機能によるサービス時の衝撃および誤接続の防止

民生グレードのアプリケーションでは、フレキシブルプリント回路（FPC）やフレキシブルフラットケーブル（FFC）が、スペース制約のある、導体数の多い相互接続に適したソリューションとして長年採用されてきました。車載用アプリケーションでは、これらのケーブルは「リボンケーブル」として知られていますが、懐疑的に見られてきました。代わりに、車載用システムの設計者は、信頼性特性が十分に理解されている従来のワイヤハーネスを好む傾向があります。

この点を認識し、Hiroseは高性能な基板対FPC/FFCネクタのTB4シリーズを開発しました。これらのデバイスは、フレックスケーブル相互接続の堅牢性を大幅に向上させ、従来のワイヤハーネスの信頼性を維持しつつ、超小型でアセンブリが容易な設計を実現しています。

車両相互接続の構築における効率的なアプローチ

TB4シリーズ相互接続システム（図1）は、基板実装型のレセプタクル、追加の固定具なしで確実な接続を実現するセンターロック式プラグ、およびFPCまたはFFCケーブルを所定の位置に固定するオレンジ色のリテーナの3つの部品から構成されています。この設計は極めてスペース効率に優れており、水平コネクタの嵌合時の高さはわずか4.5ミリメートル（mm）で、1mmのコンタクトピッチにより、全体幅を最小限に抑えられています。

図1：TB4シリーズ 相互接続システムは、シンプルな3部品構成を採用し、超低プロファイルの堅牢な車両用相互接続を提供します。（画像提供：Hirose）

TB4シリーズの定格は、1.0アンペア（A）および100ボルトに対応し、幅広い車両用相互接続要件をサポートします。これらの電気的仕様に加え、この設計は、過酷な環境でのフレックスケーブルの使用に関連する主要な懸念事項にも対応しています。特長は次の通りです。

• 各レセプタクル内に2点金メッキコンタクト機構を採用し、熱サイクルや振動下でも高い信号の完全性を実現
• 誤挿入を防止し、メンテナンス時の安全性を高める単方向嵌合プロファイルを採用
• 偶発的な指の接触を防ぐ保護ガイドにより、感電のリスクを低減
• RoHS3、ハロゲンフリー、UL94V-0の燃焼性規格に準拠し、車載用電気コネクタシステムに関するUSCAR-2要件を満たす構造を採用
• 複数のTB4アセンブリを近接して使用する際の誤接続防止に役立つ2種類のキーコードタイプ（黒と灰色）

これらの機能の組み合わせにより、従来のハーネスと同等の信頼性を維持しつつ、はるかに小型なフットプリントを実現するフレックスケーブル接続が可能です。

TB4シリーズ コネクタの検討

TB4シリーズは、多様なアプリケーションに対応するため、さまざまなサイズと構成で提供しています。より大型の相互接続が必要な場合、26-TB4-30S-1H(800)（図2）レセプタクルは、小型な8.75 × 37.9mmのフットプリントに30極を備え、設計者に柔軟性を提供します。このレセプタクルには、サービス技術者が正しい嵌合方向を確認するのに役立つ小さな極性マークがついています。対応するプラグにも同様のマークがあります。

図2：30極の26-TB4-30S-1H(800)を含むすべてのTB4レセプタクルには、嵌合を補助する極性マークがあります。（画像提供：Hirose）

シリーズの小型のコンポーネントとして、26-TB4-10P-1F(800)プラグがあります。このモデルは、幅わずか17.9mmで10極のコンタクトを備えています。すべてのTB4プラグと同様に、工具不要で接続を解除できる統合型プッシュタブも備わっていいます。

図3：10極の26-TB4-10P-1F(800)はTB4ファミリの中で最小のプラグです。（画像提供：Hirose）

TB4システムの最後の要素は、リボンケーブルを固定するリテーナです。26-TB4-16RP-1(800)（図4）は、中間サイズの16極プラグ用のリテーナです。アセンブリ後の幅は23.9mmです。

図4：26-TB4-16RP-1(800)リテーナは、FPCまたはFFCケーブルに対応したTB4シリーズ プラグに挿入する際、確実な固定を保証します。（画像提供：Hirose）

まとめ

自動車、建設用車両、農業用車両は、ますます複雑化する設計において信頼性と安全性を確保するために、専用の相互接続を必要としています。HiroseのTB4シリーズは、このような過酷な環境においてFPCおよびFFC相互接続の省スペースの利点を提供し、車両システムの安全性と信頼性に要求される重要な規格を維持しながら、相互接続のサイズを大幅に削減します。