Tハーネスとは？設計、ピン配置、およびCANバスへの応用

Tハーネスは、配線を一切切断することなく既存の回路にデバイスを追加するもので、その設計は4つの制約に基づいています。

重要なポイント

• Tハーネスはパススルーアセンブリです。嵌合されたコネクタペアの間に挿入され、元の回路を維持したまま、新しいデバイス用の3番目の分岐を追加します。
• SAE J1962（OBD-II）コネクタにおいて、CAN Highは6番ピン、CAN Lowは14番ピン、バッテリープラスは16番ピン、グランドは4番および5番ピンです。
• タップ分岐は電気的にはバススタブとなります。SAE J1939-11では、250 kbit/sにおいてスタブ長を1 mに制限しており、より高速なCANレートではさらに短い分岐が求められます。
• 最も一般的な故障原因は3つ目の120Ω終端抵抗です。多くのテレマティクスデバイスは内部で終端処理を行うため、バス中間のネットワーク抵抗が60Ωから40Ωに低下し、差動レベルが損なわれます。
• 各Tハーネスは、以前は1つだった回路に2つの嵌合インターフェースを追加するため、接触抵抗、シール性、およびラッチ荷重をすべて再検証する必要があります。

エンジニアリングの経験則：タップ分岐は設置が許す限り短くし、CAN HighとCAN Lowは圧着端子までツイストペアを維持し、ハーネスを構築する前に、追加するデバイスの内部終端抵抗が無効になっていることを確認してください。

Tハーネス、Yハーネス、スプライス：名称が意味するもの

Tハーネスは、すでに嵌合されている回路に割り込みます。既存のコネクタペアを取り外し、その間にTハーネスを挿入することで、元の信号経路は変更されずに維持され、3番目の分岐が新しいデバイスに供給されます。配線は一切切断されず、Tハーネスを取り外せば機械は元の構成に戻ります。

これは、混同されやすいYハーネス、インラインスプライス、ブレイクアウトボックスという3つのアセンブリとは構造が異なります。以下の表では、導通性、可逆性、および追加されるインターフェースの観点からこれらを区別しています。

この区別は意味論的であると同時に商業的なものでもあります。OEMやフリートプログラムがTハーネスを選択するのは、ベースとなる機械に痕跡を残さないためであり、これは保証条件、リース返却、および再販価値に直結します。

パススルー分岐：ピン・ツー・ピンの整合性

元の回路内のすべての要素は、迂回しても機能を維持しなければなりません。パススルー分岐はピン配置が完全に一致し、導体サイズは同等以上であり、逆向きに取り付けられないようキーイングが施されています。T型ハーネスは導体長と2つの嵌合インターフェースを追加するため、電源回路における電圧降下は元の回路よりも測定可能なレベルで悪化します。大電流負荷の場合は、OEMの導体サイズに合わせるのではなく、パススルー導体のサイズを大きくしてください。

コネクタペアの調達は通常、最も困難な作業です。構築可能なT型ハーネスには、両端のハウジングファミリー、コンタクトピッチ、キーイングバリエーション、端子部品番号、およびシールタイプを特定する必要があります。オフハイウェイ機器は一般的に、DT、DTM、またはDTPハウジングを使用したDeutschワイヤーハーネスに適合し、産業機械は通常M12円形コネクタを使用します。サイズが不適切なコンタクトは密閉型ハウジング内に保持されず、ワイヤー外径に対してシール径が間違っていると、侵入保護等級（IP等級）が無効になります。

施工クラスは感情ではなく検査基準を左右するため、事前に明確に宣言してください。IPC/WHMA-A-620 クラス3に基づいて構築されたカスタムワイヤーハーネスは、クラス2よりも厳しい圧着および検査基準が適用され、圧着引張強度は規格の引張力表に基づいて導体サイズごとに検証されます。

タップ分岐はバススタブである — そのように扱うこと

これはT型ハーネスの設置において最も失敗が多く、ほとんど議論されない点です。ISO 11898-2 に準拠した高速CANネットワークは、物理的な両端が 120 Ω で終端されたリニアバスであり、ノードは短いスタブを介して接続されます。T型ハーネスがCAN HighおよびCAN Lowをテレマティクスボックスへ分岐させる場合、その分岐はスタブとなり、スタブの長さはビットレートによって制限されます。

SAE J1939-11 では、250 kbit/sのヘビーデューティネットワークについて具体的な数値が示されています。スタブは最大1m、バックボーンは最大40m、ノード数は最大30個です。ISO 11898-2では、制限がビットレートに応じて変化するため、普遍的な数値は規定されていませんが、500 kbit/sの場合、一般的にはスタブを0.3m以内に抑えるのが通例です。

分岐にはさらに2つのルールが適用されます。差動ペアはT字分岐部を通る際もツイスト状態を維持しなければなりません。ツイストが解けた部分はコモンモード除去性能を低下させ、放射エミッションを増加させるため、ペアを分離するのは圧着端子部分のみにしてください。また、バスの物理的な終端にT字分岐を挿入するとネットワークの終端位置が移動し、トポロジーを拡張するのではなく変更することになります。CANバスのスタブ長、終端配置、およびデイジーチェーン・トポロジーを規定するのと同じ論理が、ここでもそのまま適用されます。

タップにおける電源、グランド、およびヒューズ

タップ接続されるデバイスには、設計段階で決定された電源戦略が必要です。常時電源（SAE J1962の16番ピン、または非スイッチングの機械回路）は、機器が停止している間もデバイスを稼働させ続けます。これはフリートトラッキングには必要ですが、バッテリー上がりの原因にもなります。休止期間に対するスリープ電流を規定するか、イグニッション検知回路を使用してデバイスをスリープ状態にしてください。

タップ分岐のヒューズはタップポイントの近くに配置し、ヒューズの定格はソース回路ではなく分岐導体に合わせて設定してください。ヒューズのない分岐は、追加デバイスの故障時にOEM回路を開放したり、OEM配線を過熱させたりする恐れがあり、非侵襲的という本来の目的に反します。SAE J1128低圧一次電線規格は一般的な配線をカバーしており、ボンネット内の温度環境には架橋絶縁体が指定されています。

追加デバイスのグランドは、都合の良いシャーシポイントではなく、信号基準点に接続してください。電源リターンと信号グランドを2つの異なるシャーシ位置に分割すると、CANエラーフレームとして現れるグランドループが発生します。この単一点接地の原則は、I/Oおよび制御ケーブルアセンブリのレトロフィットタップ作業においても同様に適用されます。

シーリングと機械的負荷：2つの新しいインターフェース

T型ハーネスは1つの嵌合インターフェースを3つに変換しますが、それぞれが浸水の経路となる可能性があります。元のペアがIEC 60529に基づくIP67の定格であった場合、新しいインターフェースもすべて同等の定格を達成しなければ、アセンブリによって機械の性能が低下したことになります。つまり、実際の電線外径に適合したシールを使用し、未使用のすべてのキャビティにキャビティプラグを装着する必要があります。シールが欠けている場合と同様に、開いたままのキャビティは定格を完全に無効にします。これは、あらゆる防水仕様のIP67ケーブルアセンブリにおいて同様です。

機械的な観点から、T型ハーネスはハーネスを保持するために設計されたラッチに質量を負荷します。これは、ハーネスにアダプターと分岐を加えた構成を想定したものではありません。振動やケーブルの重量がラッチではなくタイダウン（結束バンド等）にかかるよう、タップ分岐をコネクタに近い構造物に固定してください。

T型ハーネス vs. Y型ハーネス vs. スプライス vs. ブレイクアウトボックス

CANタップに関連するSAE J1962ピン割り当て

T型ハーネス設計に関するよくある質問

T型ハーネスとY型ハーネスの違いは何ですか？

Tハーネスは、既存の嵌合コネクタペアをそのまま通過させ、3つ目の分岐を追加するものです。一方、Yハーネスは、パススルーなしで1つのコネクタを2つに分岐させます。Tハーネスは動作中の回路に割り込んで監視や補完を行うのに対し、Yハーネスはソースを2つの負荷に分割します。

CANバスTハーネスの分岐の長さはどれくらいまで可能ですか？

分岐はバススタブとして扱い、プロトコルのスタブ制限を適用してください。SAE J1939-11では、250 kbit/sで最大1mまで許容されています。ビットレートが高くなるとスタブは短くする必要があり、500 kbit/sのネットワークでは一般的に0.3m以下に抑えるのが通例です。バックボーンのタップポイントからコネクタシェルではなく、デバイスのトランシーバーまでの距離を測定してください。

Tハーネスに独自の120Ω終端抵抗は必要ですか？

いいえ。終端抵抗を追加することは、Tハーネスによって正常に動作しているバスを故障させる最も一般的な原因です。適切に終端されたCANネットワークには、すでに両端に120Ωの抵抗があり、ドライバーに対して約60Ωの負荷がかかっています。そこに3つ目の終端抵抗を追加すると約40Ωまで低下し、トランシーバーが正しい差動レベルを生成できなくなります。多くのテレマティクスユニットはエンドノードとして構成されて出荷されるため、追加するデバイスが内部で終端されているかどうかを確認してください。

J1962コネクタのどのOBD-IIピンがCANを伝送しますか？

SAE J1962コネクタでは、ピン6がCAN High、ピン14がCAN Lowです。ピン16は常時バッテリープラス、ピン4はシャーシグラウンド、ピン5は信号グラウンドです。残りのピンのいくつかはメーカーの裁量に任されているため、特定のプラットフォームに合わせて確認してください。

図面なしで、機械のコネクタだけでTハーネスを作成できますか？

はい。物理的なサンプルや鮮明な写真からコネクタを特定することは、見積もりの一般的なプロセスです。必要なのは、嵌合コネクタまたは良好な画像、タップ分岐の回路リスト、目標ビットレートとスタブ長、そしてアセンブリが保持すべき環境定格です。量産リリース前に、適合性を確認するためのサンプルも提供可能です。

Tハーネスの品質は、4つの決定事項によって決まります。追加される長さに適した導体サイズでのピン・ツー・ピンのパススルー、プロトコルのスタブ制限内でペア線が全体にわたってツイストされたタップ分岐、ヒューズ付きで適切に参照された電源戦略、そして元のインターフェースと同等のシーリングとストレインリリーフです。ハーネスを製作する前に、追加デバイスの内部終端を確認してください。この確認作業だけで、現場で最も頻発する故障を防ぐことができます。