DE19616786A1 - Kontaktschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kontaktschalter für einen Chipkartenleser. Chipkartenleser haben die Aufgabe, die Kontakte des auf einer zugehörigen Karte angeordneten elektronischen Chips in einer bestimmten (End)Position der Karte im Leser zu kontaktieren, um so ein "Lesen" der Informationen des Chips, gegebenenfalls aber auch ein Eingeben von Informationen in die Chipkarte zu ermöglichen.

Chipkartenleser der genannten Art finden heute vielfältige Anwendung, zum Beispiel in sogenannten stationären Karten­ telefonen, aber auch in Mobiltelefonen, Geldautomaten etc.

Ein Chipkartenleser der genannten Art ist in der DE 38 10 275 A1 beschrieben. Dieser Chipkartenleser weist einen mobilen Kontaktträger im Rahmen des Lesers auf, der parallel zur Einführung der Chipkarte gegen die Karte zur Kontak­ tierung geführt wird.

Die elektronische Verbindung der Kontakte des Chips mit den Kontakten des Kontaktträgers wird über einen "Endlagen­ schalter" erreicht, der aus zwei Federkontakten besteht, von denen der eine kurz nach Erreichen der Endposition der Karte im Leser (Lesestellung) durch Auflaufen auf den Rahmen betätigt wird.

Aus der EP 0 316 699 A1 ist ein Kontaktschalter bekannt, der einen Einschub-Endkontakt bildet. Die Kontakte liegen mit ihren Kontaktenden im Normalfall gegeneinander, wobei ein Kontaktarm den anderen unter Vorspannung festhält. Beim Einschieben einer Karte in den Chipkartenleser wird die Karte gegen den Endlagenschalter geführt, bis sich die Kontaktarme voneinander lösen. In diesem Moment befindet sich die Karte in der Endlage und wird aktiviert.

Die DE-OS 23 12 254 beschreibt einen Kontaktstreifen und ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen unter Verwendung solcher Kontaktstreifen. Dabei werden Abstandsstege zwischen benachbarten Kontaktstreifen durch­ trennt, ein Teil der Kontaktstreifen vom anderen weggezogen und um 180° gedreht, um die zugehörigen Halbleiter gegen­ einander zu positionieren. Ferner ist vorgesehen, Anschluß­ finger abgekröpft auszubilden.

Die DE 44 11 345 C1 betrifft eine Weiterbildung eines Kontaktschalters, bei dem die Kontaktzungen (Kontaktele­ mente) aus einem Blechstreifen ausgeformt (ausgestanzt) und in weiteren Verfahrensschritten durch Verformung der Kon­ taktzungen eine Endgeometrie eingestellt wird, bei der die ursprünglich nebeneinanderliegenden Kontaktenden der Kon­ taktzungen übereinanderliegen.

Der Vorteil bei der Herstellung eines solchen Kontaktschal­ ters besteht darin, daß die Kontaktelemente zunächst gemein­ sam (also einteilig) aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgeformt werden können und erst danach in die gewünschte Zuordnung gebracht werden, bevor sie in einem Kontakthalter positioniert und in einem abschließenden Ver­ fahrensschritt elektrisch voneinander getrennt werden.

Zur Kontaktierung werden die gegenüberliegenden Kontaktenden der Kontaktzungen (nach Beaufschlagung durch die Chipkarte) gegeneinander geführt, so daß sich ein statischer, flächen­ förmiger Kontaktbereich ergibt. Eine alternative Ausführungsform der bekannten Lösung sieht vor, daß die Kontaktenden der Kontaktzungen im Normalfall gegeneinander­ liegen und nach Auflaufen der Chipkarte auf eine Kontakt­ zunge voneinander gelöst werden.

Der Kontaktschalter gemäß DE 44 11 345 C1 hat sich grund­ sätzlich bewährt. Dadurch, daß die Kontaktenden der Kontakt­ zungen jedoch senkrecht gegeneinander geführt oder vonein­ ander gelöst werden, ergibt sich gegenüber dem in der EP 0 316 699 A1 beschriebenen Schalter kein Selbstreinigungs­ effekt.

Ein solcher Selbstreinigungseffekt ist deshalb von Vorteil, weil zum Beispiel mit dem Einschieben der Chipkarte Verun­ reinigungen in das Innere des Chipkartenlesers gelangen und sich beispielsweise auf den Kontaktflächen der Kontaktenden ablagern können.

Insoweit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den aus der DE 44 11 345 C1 bekannten Kontaktschalter dahingehend weiterzubilden, daß er selbstreinigend ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel auf ver­ blüffend einfache Weise auch bei einem aus einem (gemein­ samen) Blechstreifen ausgeformten (ausgestanzten) Kontakt­ schalter mit zwei Kontaktzungen dadurch erreicht werden kann, daß die Kontaktenden der Kontaktzungen abgekröpft und so zueinander angeordnet werden, daß sie im Kontaktierungs­ fall nicht nur gegeneinander geführt, sondern auch relativ zueinander bewegt werden.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform sieht die Erfindung dazu einen Kontaktschalter für einen Chipkartenleser mit folgenden Merkmalen vor:

• - zwei Kontaktzungen, die sich mit ihrem jeweils einen Ende (Kontaktende) beabstandet überlappen und außerhalb der Kontaktenden in einem Kontakthalter festgelegt sind,
• - die Kontaktzungen werden dabei aus einem Blechstreifen so ausgeformt, daß diese zunächst noch an den ihren Kontakt­ enden gegenüberliegenden Abschnitten materialschlüssig miteinander verbunden sind und mit ihren Kontaktenden in geringem Abstand in Axialrichtung hintereinanderliegen,
• - eine erste Kontaktzunge wird in eine gegenüber der zweiten Kontaktzunge unter einem spitzen Winkel verlaufende Position abgebogen,
• - die Kontaktenden der Kontaktzungen werden abgekröpft,
• - mindestens eine Kontaktzunge wird dann durch Material­ raffung relativ zur anderen Kontaktzunge so verschoben, daß ihr Kontaktende das Kontaktende der anderen Kontakt­ zunge beabstandet über- oder untergreift,
• - der einstückige Blechstreifen wird danach im Kontakthalter festgelegt, bevor
• - die Kontaktzungen an ihrem Verbindungsbereich durchtrennt und damit vereinzelt werden.

Wie sich aus der nachfolgenden Darstellung und Beschreibung eines Ausführungsbeispieles noch näher ergibt, läßt sich die reibende, gleitende Bewegung zwischen den Kontaktenden der Kontaktzungen dann besonders einfach realisieren, wenn die Kontaktenden der Kontaktzungen entgegengesetzt abgekröpft sind, wobei nach einer weiteren Ausführungsform der Grad der Abkröpfung (Winkelbereich der Abkröpfung) unterschiedlich ist, um die Gleitbewegung beim Kontaktieren zu unterstützen.

Nach einer konkreten Ausführungsform verläuft das abge­ kröpfte Ende der ersten Kontaktzunge unter einem Winkel zwischen 20 und 70° gegenüber dem weiteren Abschnitt der Kontaktzunge, während die Abkröpfung der anderen Kontaktzunge etwa rechtwinklig zum Anschlußbereich der Kontaktzunge ausgebildet ist.

Die konkrete geometrische Formgebung der beiden Kontakt­ zungen läßt sich in weiten Grenzen variieren.

Nach einer Ausführungsform umgreift die erste Kontaktzunge die zweite Kontaktzunge nach dem Ausformen aus dem Blech­ streifen U-förmig und der in Verlängerung der zweiten Kon­ taktzunge verlaufende Teil der ersten Kontaktzunge ist als Rahmen gestaltet, von dessen stirnseitigem Querschenkel ein am freien Ende das Kontaktende aufweisender Zungenabschnitt in Richtung auf den gegenüberliegenden inneren Querschenkel verläuft.

Auch diese Ausführungsform wird in der nachfolgenden Figurenbeschreibung noch näher dargestellt und erläutert.

Die Materialraffung kann beispielsweise im Bereich der beiden Längsschenkel des Rahmens der ersten Kontaktzunge erfolgen. Dabei wird die Kontaktzunge nach Art einer "Schlaufe" aufgebogen, wobei gleichzeitig eine "Auflauf­ schräge" für die Chipkarte ausgebildet wird.

Bei der vorstehend beschriebenen "Rahmengeometrie" der ersten Kontaktzunge folgt daraus unmittelbar, daß das freie Ende (Kontaktende) der ersten Kontaktzunge in den Bereich der Materialraffung (den schlaufenförmigen Abschnitt) hineinragt, wobei die Abkröpfung in diesem Ausführungsbei­ spiel vorzugsweise so gewählt wird, daß sie in den schlaufenförmigen Abschnitt hineinragt.

Bei dieser Ausführungsform läßt sich ein weiterer Effekt realisieren: Die Abkröpfung kann dabei so ausgeführt werden, daß die Stirnfläche der Abkröpfung dann unmittelbar vor dem inneren Querschenkel des (durch Materialraffung verformten) Rahmens liegt. Auf diese Weise ergibt sich beim Auflaufen der Chipkarte eine Stabilisierung des Kontaktendes der ersten Kontaktzunge derart, daß der innere Querschenkel den Kontaktbereich der ersten Kontaktzunge "mitnimmt" und damit stabilisiert, wenn das Kontaktende der ersten Kontaktzunge gegen das Kontaktende der zweiten Kontaktzunge geführt wird.

Sobald die beiden Kontaktenden gegeneinander geführt sind, ergibt sich bei weiterem Druck auf die erste Kontaktzunge (den schlaufenförmigen Abschnitt) eine Verformung des schlaufenförmigen Abschnittes und damit eine translatorische Bewegung der ersten Kontaktzunge, die eine reibende (gleitende) Bewegung gegenüber dem Kontaktende der zweiten Kontaktzunge verursacht und damit einen selbstreinigenden Effekt zwischen beiden Kontaktenden.

Der Vorteil des beschriebenen Kontaktschalters besteht darin, daß er auch bei bestehenden Chipkartenlesern nach­ gerüstet werden kann. Er ist entsprechend in seiner Geometrie (Länge, Höhe, Breite) den lokalen Gegebenheiten anzupassen. Dabei kann es notwendig sein, einen weiteren Bereich der ersten und/oder zweiten Kontaktzunge durch Materialraffung zu verkürzen. Vorzugsweise geschieht dies dann in dem dem Verbindungsbereich zugewandten Ende der Kontaktzungen.

Um die Kontaktierungssicherheit weiter zu erhöhen, sieht eine zusätzliche Ausführungsform vor, daß zumindest die einander korrespondierenden Flächenabschnitte der Kontakt­ enden mit einer elektrisch gut leitenden Beschichtung ver­ sehen sind, sofern die Leitfähigkeit des Blechmaterials nicht bereits ausreichende Sicherheit bietet.

Der beschriebene Kontaktschalter ist als sogenannter "Schließer" gestaltet, das heißt, die Kontaktenden befinden sich im Normalfall beabstandet zueinander. Erst nach Ein­ führung der Chipkarte werden die Kontakte gegeneinander geführt und der Kontakt "geschlossen".

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk­ malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs­ unterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Aus­ führungsbeispiele näher erläutert, wobei die Figuren - jeweils in schematisierter Darstellung - folgende Einzel­ heiten zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kontaktschalter in der Aufsicht in fünf verschiedenen Herstellungsphasen

Fig. 2 Schnittdarstellungen A-B, C-D, E-F und G-H gemäß Fig. 1.

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Kontaktschalters
In Fig. 1 ist ein Blechstreifen 10 zu erkennen, der ent­ sprechend der figürlichen Darstellung mittels eines Stanz­ werkzeuges zuvor bearbeitet wurde.

Dabei wurden im wesentlichen fünf Stanzungen vorgenommen: eine äußere, U-förmige Ausstanzung, zwei, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende rechteckige Ausstanzungen 12, 14, eine U-förmige Ausstanzung 16 sowie eine U-förmige Ausstanzung 18.

Aufgrund dieser Ausstanzungen ergibt sich - wie aus dem oberen Abschnitt der Fig. 1 zu erkennen ist - folgende Geometrie:
Ausgehend von einem randseitigen Steg 15 erstreckt sich eine im wesentlichen U-förmige (äußere) erste Kontaktzunge 20, die eine (innere) zweite Kontaktzunge 22 umgibt, wobei die erste und zweite Kontaktzunge 20, 22 in dieser Phase sowohl über den Steg 15 als auch einen beabstandet zum Steg 15 ver­ laufenden Quersteg 21 verbunden sind.

Der in Verlängerung der zweiten Kontaktzunge 22 verlaufende Abschnitt 20e der ersten Kontaktzunge 20 weist eine Rahmen­ form auf, bestehend aus einem inneren Querschenkel 20.1, einem stirnseitigen Querschenkel 20.2 und die Querschenkel 20.1 und 20.2 verbindenden Längsschenkeln 20.3, 20.4. Von der Innenseite des stirnseitigen Querschenkels 20.2 erstreckt sich ein Zungenabschnitt 20.5 in Richtung auf den gegenüberliegenden inneren Querschenkel 20.1.

Wie die Fig. zeigt, weisen beide Kontaktzungen 20, 22 dabei eine sich jeweils zum freien Ende verjüngende Trapezform auf.

Die weitere Bearbeitung des gestanzten Blechstreifens 10 erfolgt auf die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Art und Weise in folgenden Schritten:

Zunächst wird der Abschnitt der ersten Kontaktzunge 20 zwischen dem Quersteg 21 und dem Querschenkel 20.2 gegenüber der zweiten Kontaktzunge 22 leicht nach unten abgebogen (Schnitt A-B gemäß Fig. 2) und parallel dazu werden das freie Ende 22k der zweiten Kontaktzunge 22 und das freie Ende 20k der ersten Kontaktzunge nach oben beziehungsweise unten abgekröpft (Schnitt A-B gemäß Fig. 2). Der Schnitt­ darstellung läßt sich auch entnehmen, daß die Abkröpfung des Endbereiches 22k etwa im rechten Winkel nach oben erfolgt, während die Abkröpfung des Abschnitts 20k etwa unter einem Winkel von 45° zur Horizontalen nach unten erfolgt.

Im nächsten Arbeitsschritt wird der Abschnitt 20e im Bereich der Längsschenkel 20.3 und 20.4 durch Materialraffung "ver­ kürzt", wie sich Schnitt C-D nach Fig. 2 entnehmen läßt. Dabei werden die beiden Längsschenkel 20.3, 20.4 nach unten "schlaufenartig gewölbt", einschließlich des inneren Quer­ schenkels 20.1, und zwar derart, daß das freie Ende des Kontaktabschnittes 20k der ersten Kontaktzunge 20 der oberen Fläche des inneren Querschenkels 20.1 unmittelbar gegenüber­ liegt.

Parallel dazu oder anschließend wird der zuvor beschriebene Teil der ersten Kontaktzunge 20 um circa 5 bis 10°, aus­ gehend vom Quersteg 22, nach unten weggedrückt, bis sich die in Schnitt E-F dargestellte Position ergibt.

In einem vierten Arbeitsschritt schließlich werden die vom Steg 15 aus verlaufenden Längsschenkel 201 der ersten Kontaktzunge einer weiteren Materialraffung unterzogen, so daß diese wiederum schlaufenförmig nach unten ausgewölbt verlaufen (Schnitt G-H gemäß Fig. 2), wobei gleichzeitig der Abschnitt 20e nach links (in Richtung auf den Steg 15) verschoben wird, bis das Kontaktende 20k des Zungenabschnitts 20.5 beabstandet unterhalb der Abkröpfung 22k der zweiten Kontaktzunge 22 liegt.

Parallel dazu oder anschließend werden die Kontaktzungen 20, 22 an ihrem dem Steg 15 benachbarten Bereich von einer iso­ lierenden Kunststoffmasse umspritzt und vereinzelt, indem die Verbindungsbereiche des Querstegs 21 sowie die Verbin­ dungsbereiche über den Steg 15 durchtrennt werden.

Der so fertig konfektionierte Kontaktschalter wird an­ schließend in einen Chipkartenleser eingebaut, und seine Funktion ist danach wie folgt.

Eine Chipkarte wird entlang ihrer Führungsbahn in den Leser eingeschoben und stößt mit ihrer vorderen Stirnkante (vor Erreichen der Endposition) gegen die Außenfläche des inneren Querschenkels 20.1 mit der Folge, daß der Abschnitt 20e der ersten Kontaktzunge 20 in Richtung auf die zweite Kontakt­ zunge 22 gedrückt wird, bis der abgekröpfte Abschnitt 20k der ersten Kontaktzunge den abgekröpften Abschnitt 22k der zweiten Kontaktzunge 22 kontaktiert. Aufgrund der beschrie­ benen Abkröpfungen und der Elastizität (Biegsamkeit) der ersten Kontaktzunge 20 erfolgt daraufhin eine Relativver­ schiebung der Abkröpfung 20k gegenüber der Abkröpfung 22k, so daß es zu einem "Wischeffekt" zwischen den beiden Kontaktenden 20k, 22k der beiden Kontaktzungen 20, 22 kommt, wodurch der beschriebene Selbstreinigungseffekt im Kontakt­ bereich erreicht wird.

Dieser Zustand (Kontaktzustand) wird beibehalten, solange sich die Chipkarte in der Leseposition befindet. Er wird gelöst, sobald die Karte wieder aus dem Lesegerät heraus­ gezogen wird. Auch dabei erfolgt wiederum - auf umgekehrtem Wege wie zuvor beschrieben - ein Reinigungseffekt (Wisch­ effekt) zwischen den beschriebenen Kontaktenden 20k, 22k der Kontaktzungen 20, 22.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach den Fig. 1, 2 durch die Ausbildung der Kontaktzunge 20 beziehungsweise ihres Kontaktendes 20k. Dieses ist, ausgehend vom Basisteil 20, U-förmig (schlaufenförmig) abgekröpft, so daß die für die Kontaktierung korrespondierenden Flächenabschnitte der Kontaktzungen einer gemeinsamen Oberfläche des (ursprünglichen) Blechstreifens 10 entsprechen. Dies hat den Vorteil, daß eine Beschichtung eines elektrisch gut leitenden Materials auf den Kontaktflächen der Kontaktzungen nur einseitig (bezogen auf den Blechstreifen) aufgetragen werden braucht.

Claims (10)

1. Kontaktschalter für einen Chipkartenleser mit zwei Kontaktzungen (20, 22), die sich mit ihrem jeweils einen Ende (Kontaktende) (20k, 22k) beabstandet überlappen und außerhalb der Kontaktenden (20k, 22k) in einem Kontakthalter festgelegt sind, hergestellt durch folgende Schritte:

• 1.1 aus einem Blechstreifen (10) werden die gewünschten Kontaktzungen (20, 22) so ausgeformt, daß diese zu­ nächst noch an den ihren Kontaktenden (20k, 22k) gegenüberliegenden Abschnitten materialschlüssig mit­ einander verbunden sind und mit ihren Kontaktenden (20k, 22k) in geringem Abstand in Axialrichtung hintereinanderliegen,
• 1.2 eine erste Kontaktzunge (20) wird in eine gegenüber der zweiten Kontaktzunge (22) unter einem spitzen Winkel verlaufende Position abgebogen,
• 1.3 die Kontaktenden (20k, 22k) der Kontaktzungen (20, 22) werden abgekröpft,
• 1.4 mindestens eine Kontaktzunge (20) wird dann durch Materialraffung relativ zur anderen Kontaktzunge (22) so verschoben, daß ihr Kontaktende (20k) das Kontakt­ ende (22k) der anderen Kontaktzunge (22) beabstandet über- oder untergreift,
• 1.5 der einstückige Blechstreifen (10) wird danach im Kontakthalter festgelegt, bevor
• 1.6 die Kontaktzungen (20, 22) an ihrem Verbindungs­ bereich durchtrennt und damit vereinzelt werden.

2. Kontaktschalter nach Anspruch 1, bei dem die erste Kontaktzunge (20) die zweite Kontaktzunge (22) nach dem Ausformen aus dem Blechstreifen (10) U-förmig umgibt und der in Verlängerung der zweiten Kontaktzunge (22) ver­ laufende Teil der ersten Kontaktzunge (20) als Rahmen (20e) gestaltet ist, von dessen stirnseitigem Quer­ schenkel (20.2) ein am freien Ende das Kontaktende (20k) aufweisender Zungenabschnitt (20.5) in Richtung auf den gegenüberliegenden inneren Querschenkel (20.1) verläuft.

3. Kontaktschalter nach Anspruch 2, bei dem die Material­ raffung im Bereich der beiden Längsschenkel (20.3, 20.4) des Rahmens (20e) ausgeführt ist.

4. Kontaktschalter nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Abkröpfung des Kontaktendes (20k) und die Materialraffung derart ausgeführt sind, daß die Stirnfläche der Abkröpfung (20k) unmittelbar vor dem inneren Querschenkel (20.1) des rahmenförmigen Abschnitts (20e) liegt.

5. Kontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kontaktenden (20k, 22k) der Kontaktzungen (20, 22) entgegengesetzt abgekröpft sind.

6. Kontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kontaktenden (20k, 22k) der Kontaktzungen (20, 22) derart abgekröpft ausgebildet sind, daß sich die Kontakt­ zungen mit Flächenabschnitten gegenüberliegen, die einer gemeinsamen Oberfläche des Blechstreifens (10) entsprechen.

7. Kontaktschalter nach Anspruch 6, bei dem eine Kontaktzunge (20) schlaufenförmig abgekröpft ist.

8. Kontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Kontaktende (22k) der zweiten Kontaktzunge (22) etwa rechtwinklig nach oben und das Kontaktende (20k) der ersten Kontaktzunge (20) unter einem Winkel zwischen 20 und 70° zur Horizontalen nach unten abgekröpft ist.

9. Kontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit mindestens einer weiteren Materialraffung an dem, dem Verbindungsbereich (15) zugewandten Ende mindestens einer der Kontaktzungen (20, 22).

10. Kontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem zumindest die einander korrespondierenden Flächenab­ schnitte der Kontaktenden (20k, 22k) mit einer elektrisch gut leitenden Beschichtung versehen sind.