オートスポーツの相互接続での軽量化

Formula 1 およびオートスポーツでは、軽量化が競技の優位性を得るうえで重要です。 さまざまな箇所でグラム単位の軽量を積み上げることにより、総合的に大幅な軽量を実現できます。また、我々は電子部品の高密度実装に向けて進めています。車の電子化が進むにつれて、車両空間を最大効率化し、電子回路が小型化になることは自然な流れです。ハーネスと相互接続システムが軽量化と小型化の機会を可能にします。コネクタとケーブルに対する第一の要件は、極端な温度と振動および一般的な液体や、特にブレーキ クリーナに耐えることができる確かな設計です。

TE Connectivity (TE) の DEUTSCH AS シリーズ コネクタは、コネクタの小型化を証明します。 コネクタの小型化、特に軽量化は、高密度なコネクタの開発に注力されます。ステンレス鋼製のシェルは軽量なアルミニウムに置き換わり、さらに軽量な複合材も利用できるようになっています。結合リングのような形状も小型化されています。コネクタの小型化に伴い、手袋を着用していてもコネクタの迅速で正確な脱着ができる、扱いやすさの問題にも注目する必要があります。複合材シェルを採用したコネクタは、軽量化のうえで魅力的な手法です。複合材コネクタを初めて検討した産業は、オートスポーツ市場での厳しい性能要求へ積極的ではありませんでした。特に複合材はブレーキ クリーナに耐性がありませんでした。その結果、設計者はそのような用途に背を向けていました。複合材は進化し続けています。複合材は大幅な性能向上を遂げており、まもなく次世代の複合材が自動車レースに全面的に適用できるようになります。複合材はオートスポーツで求められる軽量化、機械的および環境適合で新たな評価を受けるに値します。 

複合材は従来コネクタに対し、約 40 パーセント軽量化しました。 ポリマ材料の強化と発泡の最適化により、さらに 10 ～ 20 パーセントの軽量を実現できます。ファイバ材料だけでなくファイバ繊維長の増加も、完成部品の強度に大きな影響を及ぼします。強度のある材料を使用することで肉厚を薄くすることができ、それゆえ軽量化につながります。ポリマ複合材へ発泡剤やミクロスフェアの導入は、－ 強化ファイバの体積が増加するという難問があるものの － 現在では実現可能です。高性能な薄肉絶縁被覆ケーブルを自動車レースに使用することは通常的になっています。TE の代表的な SPEC 55 ケーブルは、架橋 ETFE を絶縁被覆およびジャケットに使用しており、150°C または 200°C の耐熱温度と共に、優れた耐溶剤性を持っています。薄肉構造は性能を損なうことなく軽量化が可能です。民間自動車とミリタリ産業では、アルミニウム電線を軽量化のために使用し始めていますが、オートスポーツではまだ広く行きわたっていません。 

アルミニウム電線は取り扱いが難しいと見られています。 銅電線のような小さい曲げ半径が得られないほか、コールド フロー要因による信頼性のある接続に不安があります。コールド フローに対して信頼性と機密性に優れた接続ができるコンタクトが存在します。アルミニウムの導電率は銅の 60 パーセントなので、銅と同じ電流を流すには大きなサイズの導体を使用する必要があります。これらの欠点はあるものの、アルミニウムは銅の約 1/2 の重量です。

複合材コネクタに新たな価値を見出すとすれば、電子制御ユニットや他のシステムに使用されるアルミニウム製ハウジングに代わる、価値ある選択肢である複合材エンクロージャです。 複合材エンクロージャで最初に目を引く利点は重量軽減です － カーボン充填の硫化ポリフェニレン製エンクロージャは、アルミニウム製ハウジングと比較して 40 パーセントの軽量化が可能です。複合材料は強度に優れ、他に類を見ない耐衝撃性、引張強度、曲げ強度などが得られます。また、へこみや変形を起こしにくいので、アルミニウム製の同等品よりも高い強度を持っています。金属製を複合材エンクロージャに変えても、金属製が持つ機械的および電気的利点をすべてそのままに生かすことができ、その上に軽量化、耐腐食性および低コストというさらなる利点が生まれます。 

新たな能力と材料製法は、お客様に多くの選択肢を提供します。 従来の充填材であるカーボン ファイバからミクロスフェアやカーボン ナノチューブへの変更により、エンクロージャの顧客仕様において、重量に対する電気的、機械的および環境性能との最適バランスを可能にします。先進的な成形技術により、埋め込み、コネクタ シェルの集約、分離壁、そして他の立体形状を可能にできます。金属被覆の選択により、回路パターン、シールド、アンテナの埋め込みまで、効果的コストでエンクロージャ内に集約することができます。立体成形と金属被覆選択により、基本的な複合材を超えた一層の軽量化を可能にします。