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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltfederanordnung, insbesondere auf eine Schaltfederanordnung für Kartenleser, insbesondere für Chip- und Speicherkartenleser wie z. B. einen Smart-Card-Connector, in dem unterschiedliche Chip- oder Speicherkarten eingesetzt werden können.
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Ferner ist in der
US 6,045,049 A eine Vorrichtung zum Detektieren einer Smart-Card gezeigt, bei der ebenfalls eine Schaltfederanordnung verwendet wird.
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In Kartenleser werden üblicherweise Schaltbetätiger oder Schaltfederanordnungen verwendet, um sogenannte Chipkarten wie Smartkarten, Micro-SD-Karten, Transflash-Karten oder andere Kartentypen, bei Einschieben des Kartenlesers zu erkennen, in dem die Schaltfederanordnung von der einzuschiebenden Karte betätigt wird und ein Kontakt entweder geöffnet oder geschlossen wird.
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Solche Anordnungen werden als „normally open” oder „normally closed” Kontakte bezeichnet, was bedeutet, dass ohne eingesetzte Karte der Kartenanwesenheitsschalter in seinem geöffneten oder geschlossenen Zustand ist und bei Einschieben der Karte der Kartenanwesenheitsschalter von der Karte in den jeweils anderen Zustand betätigt wird.
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Ein Problem bei Schaltfederanordnungen im Stand der Technik ist darin zu sehen, dass bei den immer kleiner werdenden Abmessungen von Kartenlesern die Schaltfederanordnungen und deren Schaltwege vornehmlich durch Toleranzen beim Gebrauch Störungen unterliegen und das Design einen wesentlichen Einfluss auf die Kosten der Herstellung und Montage hat.
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So kann es z. B. zu dem Bruch der Schaltfeder kommen, wenn ein Kartenleser während seiner Lebensdauer im Rahmen seiner Schaltbetätigungen bis zu 500.000 Schaltzyklen durchlaufen muss.
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Insbesondere bei Zahlterminals und Kartenkontaktiervorrichtungen bei denen täglich mehrere 100 bis 1.000 Lesevorgänge ablaufen, führt dies zu einer kurzen Lebensdauer und es werden aufwendige Reparaturen und Wartungen an den Kartenlesevorrichtungen notwendig.
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Ein weiteres Problem ist darin zu sehen, dass je nach Design und Kartenleserhöhe nicht ausreichende Federwege bzw. zu geringe Kontaktkräfte der Kontaktpartner der Schaltfederanordnung vorhanden sind.
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Schaltbetätiger in der im Stand der Technik bekannten Ausführung übertragen die Kräfte in der Regel direkt auf den Schalter, so dass bei großen Anlageflächen, vergleichsweise geringe Kontaktkräfte auftreten, wie dies z. B. beim Kontaktieren einer Kontaktkuppe mit einer Gegenkontaktfläche der Fall ist.
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Ferner wandert beim Bewegen des Federarms der Kontaktpunkt in der Regel vom Erstkontaktpunkt bis zum Kontaktpunkt in der Endstellung bei vollständig erreichter Endstellung des beweglichen Federarms. Dies führt zu der Problematik, dass ein exakter Kontaktpunkt mit spezifizierter Kontaktkraft nur mit hohem Aufwand realisiert werden kann.
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Ferner ist zu berücksichtigen, dass im Markt auch Kartendickentoleranzen vom Schaltbetätiger abgefangen werden müssen. Es gibt sogenannte Minimum- und Maximum-Karten, d. h. die Kartendicke bewegt sich in der Regel je nach Hersteller am Markt in unterschiedlichen Kartendicken, die innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegen. Die Schaltfederanordnung muss daher so konzipiert sein, dass sich solche Kartendickentoleranzen abgefangen werden.
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Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine Schaltfederanordnung zum Betätigen eines Schalters bereitzustellen, welche eine hohe Betriebssicherheit aufweist und besagte Nachteile ausgleicht bzw. minimiert.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Schaltfederanordnung gemäß Anspruch 1.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, eine spezifische Gestaltung einer Schaltfederanordnung vorzusehen, bei der Befestigungsarme und der Kontaktträger so gestaltet sind, dass eine einfache Montage der Schaltfederanordnung gewährleistet ist, während Positionstoleranzen, durch eine Überkreuz-Kontaktierung mittels sich kreuzender länglicher Kontaktkuppen zwischen den Kontaktpartnern realisiert ist, wodurch sich zwar jeweils ein definierter Kontaktpunkt ergibt, der aber entlang der Sattellinie der länglichen Kontaktkuppe jeweils an einer benachbarten (etwas verschobenen) Position liegen kann.
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Erfindungsgemäß ist daher eine Schaltfederanordnung in einem Kartenleser vorgesehen, die folgendes aufweist:
- a. einen in einem Kartenleser integrierter Kontaktträger, der über mehrere an einer Seite offene Taschen verfügt, zur Aufnahme von Halteelementen eines Federkontaktelement;
- b. ein Federkontaktelement mit zwei Befestigungsarme zur Befestigung in dem Kontaktträger und einem von einer Karte betätigbarer Federarm, der zwischen den Befestigungsarmen angeordnet ist,
- c. wobei der Federarm eine längliche Kontaktkuppe ausbildet,
- d. die beiden Befestigungsarme besitzen seitliche herausragende Halteelemente, die in den Taschen des Kontaktträgers zur Befestigung des Federkontaktelements am Kontaktträger hineinragen;
- e. ein Gegenkontaktelement, das mit einer längliche Kontaktkuppe ausgebildet ist,
- f. wobei die beiden länglichen Kontaktkuppen so zueinander in ihrer Erstreckungsrichtung orientiert sind, dass sich die Kontaktkuppen an einem Kreuzungspunkt kreuzen und beim Kontaktieren der Kontaktkuppen einen definierten Kontaktpunkt bilden.
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Besonders vorteilhaft ist eine Gestaltung, bei der die länglichen Kontaktkuppen quer zueinander, vorzugsweise in einem Winkel von etwa 90° zueinander verlaufen.
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Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Taschen jeweils an einer Stirnseite als auch an einer Querseite offen ausgebildet sind, so dass sich das Federkontaktelement von der Stirnseite her mit seinen seitlich herausragenden Halteelemente in die Taschen einschieben lässt, was eine besonders einfache und kostengünstige Montage ermöglicht. Insofern sind alle hierzu relevanten Taschen in einer gleichen Öffnungsrichtung offen zu gestalten, so dass sich die Montage in einer Richtung durch Einschieben bewerkstelligen lässt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Bereich der Taschen jeweils vom Kontaktträger Auflageflächen zur Auflage der Unterseiten der Halteelemente ausgebildet werden. Die Auflageflächen sind ferner mit Vorteil so ausgebildet, dass sich diese auch in Bereiche außerhalb der Taschen erstrecken, so dass diese dadurch gebildete Flächen als Montageebene zur Auflagerung von Haltelementen des Federkontaktelements verwendet werden können.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn jeder Befestigungsarm einen ersten Armabschnitt in einer ersten Ebene E1 und einen sich daran anschließenden zweiten Armabschnitt in einer zweiten, von der ersten Ebene E1 unterschiedlichen Ebene E2 aufweist, die vorzugsweise der Montageebene entspricht.
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Als Ebenen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind diejenigen Ebenen zu verstehen, die durch die flächige Ausbildung der Unterseite der jeweiligen in der Ebene liegende Elemente bzw. durch eine Ebene, in welcher diese Unterseiten gemeinsam liegen, aufgespannt werden, was später anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert wird.
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Insofern ist es weiter von Vorteil, wenn sich die Unterseiten der Halteelemente in einer gemeinsamen Ebene befinden. Weiter vorteilhaft ist es, wenn ein Halteelement eines Befestigungsarms von dem zweiten Armabschnitt seitlich innerhalb der gleichen Ebene hervorsteht.
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Weiter vorteilhaft ist es, wenn ein Halteelement eines Befestigungsarms von dem ersten Armabschnitt seitlich hervorsteht und über eine Stufe von der Ebene des einen Abschnitts in die untere (gemeinsame) Ebene, welche von der Unterseite der anderen Halteelemente aufgespannt wird, hinein verläuft.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Taschen jeweils einen Aufnahmespalt zwischen einem oberen Kontaktträgerbereich und einem unteren Kontaktträgerbereich ausbilden, der der Dicke der Halteelemente entspricht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Erstreckungsrichtung X der länglichen Kontaktkuppe des Federarms quer zur Erstreckungsrichtung Y des Federarms verläuft. Hierdurch entsteht ein Kontakt-Kreuzungspunkt, an dem eine hohe Kontaktkraft infolge der punktuellen Anlage zwischen den sich kreuzenden Sattellinien der Kontaktkuppen realisiert wird.
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Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Erstreckungsrichtung X der länglichen Kontaktkuppe des Gegenkontaktelements in etwa parallel zur Erstreckungsrichtung Y des Federarms im Kontaktzustand des Federarms mit dem Gegenkontaktelement verläuft oder alternativ entlang der Projektion des Federarms in die Ebene in der die Kontaktkuppe angeordnet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die länglichen Kontaktkuppen durch Verformung des Materials, vorzugsweise durch Prägung, Stanzen oder Tiefziehen aus dem Material herausgeformt ausgebildet sind und bevorzugt als raupenartige Erhöhung auf der einen Seite und gleichzeitig als nutenartige Vertiefung auf der gegenüberliegenden Seite des Federarms bzw. des Gegenkontaktelements ausgebildet sind. Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Sattellinie der jeweiligen Kontaktkuppe gegenüber den benachbarten Bereichen der Kontaktkuppe am weitesten herausragt.
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Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gegenkontaktelements;
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2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Federkontaktelements;
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3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schaltfederanordnung.
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Im Folgenden wir die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die 1 bis 3 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche strukturelle und/oder funktionelle Merkmale hinweisen.
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In der 3 ist eine beispielhafte Schaltfederanordnung 1 in einem Kartenleser gezeigt, mit einem im Kartenleser integrierten Kontaktträger 30, der über mehrere an einer Seite offene Taschen 31 verfügt, zur Aufnahme des in 2 und 3 gezeigten Federkontaktelements 10.
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Das Federkontaktelement 10 verfügt über zwei Befestigungsarme 11 zur Befestigung in dem Kontaktträger 30. Ferner verfügt das Federkontaktelement 10 über einem von einer Karte betätigbarer Federarm 12, der zwischen den Befestigungsarmen 11 angeordnet ist. Der Federarm 12 ist an seinem einen Ende über einen gemeinsamen Verbindungssteg 19 des Federkontaktelements 10 mit den Befestigungsarmen 11 verbunden.
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Jeder Befestigungsarm 11 weist einen ersten Armabschnitt 11.1 in einer ersten Ebene E1 und einen sich daran anschließenden zweiten Armabschnitt 11.2 in einer zweiten, gegenüber der ersten Ebene E1 um die Höhe der Stufe 11.3, die die beiden Abschnitte verbindet, abgesenkte Ebene E2 auf.
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Die Unterseiten 17 der Halteelemente 14a, 14b liegen in einer gemeinsamen Ebene E2. Das eine (in der 2 hintere) Halteelement 14a eines jeden Befestigungsarms 11 steht von dem zweiten Armabschnitt 11.2 seitlich hervor, so dass die Unterseite in der Ebene E2 liegt. Das zweite (vordere) Halteelement 14b eines jeden Befestigungsarms 11, das von dem ersten Armabschnitt 11.1 seitlich hervorsteht, verläuft mit seiner Unterseite von der Ebene E1 über eine Stufe 18 in die untere Ebene E2.
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Wie in der 2 zu erkennen, verfügt der Federarm 12 über eine längliche Kontaktkuppe 15, die quer zur Erstreckungsrichtung des Federarms 12 verläuft.
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Die beiden Befestigungsarme 11 besitzen jeweils zwei seitliche herausragende Halteelemente 14a, 14b, die in den Taschen 31 des Kontaktträgers 30 zur Befestigung des Federkontaktelements 10 am Kontaktträger 30 hineinragen.
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Das Gegenkontaktelement 40 ist isoliert in der 1 und im montierten Zustand in der 3 gezeigt. Das Gegenkontaktelement 40 ist mit einer länglichen Kontaktkuppe 41 ausgebildet, wobei die längliche Kontaktkuppe 41 in seiner Orientierung quer zur Orientierung der Kontaktkuppe 15 des Federarms 12 verläuft und sich diese an einem Kreuzungspunkt 16 kreuzen, so dass beim Kontaktieren der Kontaktkuppen 15, 41 ein definierter Kontaktpunkt jeweils an der Oberflächen der Kontaktkuppen 15, 41 gegeben ist.
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Die Taschen 31 des Kontaktträgers sind jeweils an ihrer vorderen Stirnseite ST als auch an ihrer dem Federkontaktelement zuweisenden Querseite QS offen ausgebildet, so dass sich das Federkontaktelement 10 von der Stirnseite ST her mit seinen seitlich herausragenden Halteelemente 14a, 14b in die Taschen 31 in den in 3 gezeigte montierte Position einschieben lässt. Im Bereich der Taschen 31 sind jeweils Auflageflächen 32 vom Kontaktträger 30 zur Auflage der Unterseiten 17 der Halteelemente 14a, 14b ausgebildet.
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Die Taschen 31 bilden jeweils einen Aufnahmespalt aus, dessen jeweilige Höhe der Dicke der jeweiligen Halteelemente 14a bzw. 14b entspricht.
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Die Erstreckungsrichtung X der länglichen Kontaktkuppe 15 des Federarms 12 verläuft, wie in 3 ersichtlich quer zur Erstreckungsrichtung Y des Federarms 12. Die Erstreckungsrichtung X der länglichen Kontaktkuppe 15 des Gegenkontaktelements 40 verläuft demnach in etwa parallel zur Erstreckungsrichtung Y des Federarms 12 bzw. in der Projektion der Erstreckungsrichtung Y des Federarms 12 in die Ebene des Gegenkontaktelements 40.
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Am Gegenkontaktelement 40 befindet sich eine Anschlusszunge 42, die aus der rechteckigen, plattenförmigen Basisplatte 43 des Gegenkontaktelementes 40 nach unten weg steht und mit einem Anschlussende 44 ausgebildet ist, welches in einer zur Ebene E1 und E2 aufgespannten Parallelebene E3 liegt.
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Der Federarm 12 weist an seinem freien Ende eine Kontaktzone 12a auf, wobei die Kontaktzone 12a in einen vom Federarm 12 (nach oben) abgeknickten Bereich befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltfederanordnung
- 10
- Federkontaktelement
- 11
- Befestigungsarm
- 11.1
- erster Armabschnitt
- 11.2
- zweiter Armabschnitt
- 11.3
- Stufe
- 12
- Federarm
- 12a
- Kontaktzone
- 14a, 14b
- Halteelemente
- 15
- Kontaktkuppe
- 16
- Kreuzungspunkt
- 17
- Unterseiten
- 18
- Stufe
- 30
- Kontaktträger
- 31
- Taschen
- 32
- Auflagefläche
- 40
- Gegenkontaktelement
- 41
- Kontaktkuppe
- 42
- Anschlusszunge
- 43
- Basisplatte
- 44
- Anschlussende
- E1
- Ebene
- E2
- Ebene
- E3
- Ebene
- ST
- Stirnseite
- QS
- Querseite
- X
- Erstreckungsrichtung
- Y
- Erstreckungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6169257 B1 [0002]
- US 6399906 B1 [0002]
- US 5807124 A [0002]
- US 6045049 A [0003]
