DE3883794T2

DE3883794T2 - Selbstverriegelungssteckverbindung für Karten mit Randkontaktflächen.

Info

Publication number: DE3883794T2
Application number: DE88400183T
Authority: DE
Inventors: Michel Lenoir; Jacky Thenaisie
Original assignee: Framatome Connectors France SA
Current assignee: FCI France SA
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2008-01-28
Also published as: FR2610455B1; US4813879A; JPH0716202Y2; EP0277873B1; FR2610455A1; JPS63126962U; EP0277873A1; DE3883794D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme mit Karten, die elektrische Randkontaktflächen aufweisen und dazu vorgesehen sind, in ein mit einer Steckverbindung versehenes Gehäuse eingeführt zu werden, in dem elektrische Verbindungen mit den Kontaktflächen der Karte hergestellt werden können. Die Erfindung findet eine besonders wichtige Anwendung in Lesesystemen für sogenannte intelligente Karten oder Speicherkarten, die aus einer Scheibe von wenigen Millimeter Dicke bestehen und elektronische Komponenten zur Speicherung und Verarbeitung von Daten enthalten, wobei die Karten eine große Zahl von Kontakten aufweisen müssen, die häufig 40 übersteigt. Die Steckverbindung muß geeignet sein, ohne Beeinträchtigung mehrere 10 000 Verbindungs- und Lösungsvorgänge zu überstehen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen besonderen Fall beschränkt, sondern sie ist überall dort anwendbar, wo es notwendig oder wünschenswert ist, über eine Steckverbindung zu verfügen, die zwischen Wartungen oder Reparaturen eine große Zahl von Betriebsvorgängen aushalten muß.
Es sind bereits Kartenlesegeräte bekannt, die einen Mitnahmemechanismus aufweisen, der die Karte führt und sie in eine festgelegte Lesestellung bringt, wo sie außerhalb des Zugriffs des Anwenders während der ganzen Dauer des Vorgangs bleibt. Diese Leser sind kostspielig und voluminös. Sie sind höchstens für Bankterminals verwendbar.
Es sind auch einfache Lesegeräte bekannt, bei denen die Karte einfach in ein Gehäuse bis zu einer nominellen Anschlagposition eingeführt wird, bei der die elektrischen Verbindungen zwischen den auf der Karte vorgesehenen Kontaktflächen und den gleitenden Kontakten des Lesegeräts hergestellt werden. Diese Lösung hat den Nachteil, daß sie zu einem schnellen Verschleiß der Kontaktflächen führt.
Schließlich ist aus EP-A-0 201 236 eine Steckverbindung zwischen einer IC-Karte und einem Verbinder auf einer Kante bekannt, bei der der Verbinder flexible Kontaktfedern, die auf Kontaktflächen der Karte drücken und Rasten, die in Schlitze der Karte eingreifen und sie in verbundenem Zustand festhalten, umfaßt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Selbstverriegelungssteckverbindung für Karten mit Randkontaktflächen anzugeben, die besser als die bisher bekannten den Anforderungen der Praxis genügt, insbesondere durch einen einfachen Aufbau, einen verringerten Verschleiß der Kontakte, wodurch eine größere Zahl von Verbindungs- und Lösungsvorgängen zwischen Wartungs- oder Reparaturarbeiten möglich wird, und durch eine Selbstverriegelung der Karte in einer Schließposition der Kontaktelemente.
Hierfür wird erfindungsgemäß ein Steckverbinder nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
Der nachfolgend und in der gesamten Beschreibung benutzte Ausdruck "Karte" muß weit interpretiert werden und bezeichnet nicht zwangsläufig einen flachen einteiligen Gegenstand. Bei der Anwendung der Erfindung auf einen Steckverbinder, der zu einem Lesesystem für Speicherkarten karten gehört, besteht die "Karte" im Sinne des vorliegenden Patents im allgemeinen aus einem Körper, der den aktiven Bereich bildet und die elektronischen Komponenten enthält und einem Rahmen, in dem der Körper enthalten ist und der mit einem den Verbinder bildenden und mit den Kontaktflächen versehenen Steg versehen ist.
Der Riegel kann sehr unterschiedlich aufgebaut sein. Insbesondere kann er eine Zunge umfassen, die in einen Verriegelungszapfen ausläuft, der in einen Nocken eingreift, der in Form einer Rille auf einer Seitenkante im Endbereich der Karte angebracht ist, wobei diese Zunge quer zur Kartenebene flexibel ist und von einem um eine zur Einführungsebene der Karte senkrechte Achse drehbaren Hebel getragen wird. Um zu verhindern, daß der Anwender der Karte diese herausreißen kann, um sie zu entnehmen, wodurch der Riegel zerstört werden könnte, hat der im Gehäuse angebrachte Durchgang vorteilhafterweise eine solche Tiefe, daß diejenige Kante der Karte, die der Kante mit den Kontaktflächen gegenüberliegt, mit dem Eingang des Durchgangs abschließt, wenn die Karte am Anschlag ist.
Um die Gefahr einer ungewollten elektrischen Verbindung mit den Kontakten oder der Verschmutzung, z.B. durch die Finger des Anwenders, zu vermeiden, sind die elektrischen Kontaktflächen vorteilhafterweise am Boden von parallelen Kerben oder Rillen angebracht, die in den Endbereich der Karte eingearbeitet sind und auf die in Einführrichtung vordere Kante münden.
Die Erfindung ist besser zu verstehen anhand der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels der Erfindung, das als nicht einschränkendes Beispiel gegeben wird. Die Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, von denen:
Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene schematische Perspektivdarstellung ist, die den prinzipiellen Aufbau der mechanischen Verriegelungsmittel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;
Fig. 2 ein schematischer Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 ist, die zeigt, wie die Verbindung zwischen den Kontaktflächen einer Karte und den Kontaktzungen des Gehäuses hergestellt wird;
Fig. 3 einen tatsächlich möglichen Aufbau der unterschiedlichen in Figuren 1 und 2 gezeigten Mittel in der Draufsicht zeigt;
Fig. 4A die aufeianderfolgenden Stellungen zeigen, die der bis 4E Riegel und der Nocken bei den Verbindungs- und Lösungsvorgängen einnehmen.
Die erfindungsgemäße Steckverbindung umf aßt Einrichtungen an jeder der zu verwendenden Karten und Einrichtungen an jedem der Lesegeräte, die die Karten aufnehmen sollen.
Die Karte 10, von der ein Teilstück in Fig. 1 gezeigt ist, hat die Form einer Platte von ein paar Millimetern Dicke. Sie besteht im allgemeinen aus einem Körper 12, der den aktiven Bereich bildet und die elektronischen Bauteile enthält und einem Rahmen 13, der den Körper 12 enthält und mit einem Stecker 14 versehen ist. Der Rahmen besteht im allgemeinen aus verstärktem isolierenden Kunststoff und ist durch Ausformen hergestellt.
In der Endscheibe des Steckers 14 sind parallele Rillen 16 eingearbeitet, von denen eine schematisch in Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Der Boden jeder Rille ist auf dem größeren Teil seiner Länge mit einer metallischen Kontaktfläche 20 überdeckt. Einerseits der Isolationsabstand, der zwischen den elektrischen Kontakten 20 bleibt und andererseits die großen Flächen und die Kante 18 des Steckers verhindern, daß der metallische Kontakt durch die Finger des Kartenbenutzers verschmutzt wird.
Die Karte ist im allgemeinen mit Unverwechselbarkeitseinrichtungen versehen, die ihre Einführung in einer falschen Orientierung verhindern. Diese Einrichtungen, die einen beliebigen herkömmlichen Aufbau haben können, sind nicht dargestellt. Sie können aus einer parallel zu einem der Seitenstreifen der Karte angeordneten Rippe bestehen, die mit einem an jedem Leseapparat vorgesehenen Vorsprung zusammenwirkt, und die außerdem zur Führung der Karte beiträgt. Das Lesegerät ist als ganzes nicht in den Figuren dargestellt. Sein allgemeiner Aufbau ist durch die Eigenschaften der Karte festgelegt. Es umfaßt einen eigentlichen Kartenleser 22 mit einem Gehäuse 24, in dem ein Durchgang 26 zum Einstecken und Führen der Karten vorgesehen ist, und der mit einem Boden 30 endet, der einen Anschlag bildet. Der Endbereich des Durchgangs 26 in der Nähe des Bodens ist erweitert, um eine Kammer 28 zu bilden, deren Funktion später deutlich wird.
Das Gehäuse 24 umfaßt elastische Streifen 32, deren Zahl der der Kontaktflächen 20 entspricht und die im selben Abstand angeordnet sind. Die Streifen haben einen im Gehäuse 24 eingelassenen Mittelbereich und zwei Endbereiche.
Der hintere Endbereich jedes Streifens bildet eine Verbindung mit einer gedruckten Leiterplatte 34, die zur Lesevorrichtung gehört (Fig. 2). Der vordere Endbereich ist frei und bildet einen elastischen elektrischen Kontakt, der in einem Andrückvorsprung endet. In Ruhe haben die Streifen die in Fig. 2 mit durchgezogenen Strichen dargestellte Anordnung und drücken gegen die Wand der Kammer 28, wie in 36 dargestellt. Die Streifen sind vorgesehen, um sich unter dem Druck der Karte 10 zu biegen, bis sie eventuell gegen den Boden 30 des Durchgangs anschlagen, der die Einführung der Karte begrenzt.
Die Streifen können aus Phosphorbronze oder Berylliumbronze bestehen und eine Dicke von ungefähr 0,2 mm und eine Länge ihres freien Vorderbereichs von ungefähr 10 Millimetern haben.
Es können zwei Sätze von Streifen vorgesehen sein, wobei die Streifen eines Satzes gegen die des anderen versetzt angeordnet sind. Doch ist diese Anordnung nicht zwangsläufig und bei der dargestellten Ausführung ist ein einziger Satz Streifen vorgesehen.
Der Steckverbinder umfaßt außerdem durch Druck zu verbindende und zu lösende Selbstverriegelungsmittel. Ein Teil dieser Mittel befindet sich am Rahmen 10. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführung umfassen sie einen an einem der Seitenstreifen 13 des Rahmens angebrachten Nocken. In der Praxis ist es jedoch sinnvoll, auf jeder Seite einen Nocken vorzusehen, um die Verriegelungsposition der Karte besser festzulegen und die Symmetrie sicherzustellen. Dieser Nocken 38, der noch genauer beschrieben wird, wirkt mit einem elastischen Riegel 40 zusammen, der am Gehäuse 24 sitzt. Dieser Riegel besteht aus einem gekröpften Hebel 42 und einem elastischen Streifen 46. Der gekröpfte Hebel 42 ist am Gehäuse so angebracht, daß er um eine zur Einführungsebene der Karte 10 senkrechte Achse drehbar ist. Die Winkelbewegungsfreiheit des Hebels ist durch die Ausmaße seines Aufnahmehohlraums im Gehäuse 24 begrenzt. In dem mit der Achse 44 versehenen Arm des Hebels 42 ist der elastische Verriegelungsstreifen 46 eingelassen, der in einer Ebene senkrecht zur Einführungsebene der Karte beiderseits der Ruhestellung, in der er in Fig. 1 gezeigt ist, biegsam ist.
Fig. 3 zeigt einen möglichen Aufbau des Riegels 40 am Gehäuse 24. Man erkennt, daß die Anordnung aus Hebel 42 und elastischem Streifen 44 im Hohlraum des Gehäuses eingelassen ist. Der elastische Streifen ist in der Ebene der Karte durch Verformen des von der Achse 44 entfernten Arms des Hebels 42 geringfügig beweglich, doch kann sie sich wegen ihres Anschlags nicht einwärts bewegen. Jedoch ist der Streifen 46 in einer Ebene senkrecht zur Einführungsebene der Karte, die im Durchgang 26 gleitend geführt wird, frei biegsam.
Der Nocken 38 kann insbesondere den Aufbau haben, der schematisch in den Figuren 4A und 4B gezeigt ist, die perspektivische Ansichten von hinten oben bzw. von unten vorn sind.
Um die Beschreibung des Nocken zu vereinfachen, werden im folgenden als "Stirnflächen" die Flächen bezeichnet, die so orientiert sind, daß beim Einschieben der Karte zu einer Verformung des elastischen Streifens 46 führen und als "Rückflächen" jene Oberflächen, die dies nicht tun.
Der Nocken belegt auf dem Seitenstreifen 13 des Rahmens eine Breite 2l. Er besitzt vorne eine geneigte Stirnseite 48, deren Breite an der Vorderkante des Rahmens 13 2l beträgt und sich nach hinten auf l verringert. In Ruhe ist die elastische Zunge 46 so angeordnet, daß ihr Endvorsprung 50 gegenüber dem Anfang der Stirnseite 48 liegt. Diese ist zur Kartenebene so geneigt, daß die fortschreitende Einführung der Karte die Zunge 46 nach unten biegt.
Die Oberfläche 48 geht in eine zur Einführungsrichtung parallele Oberfläche 49 über (Fig. 4B), an der der Vorsprung 50 entlanggleitet, wobei er seitlich durch eine Flanke 52 gehalten wird, deren Abstand von der Seitenkante der Karte gleich l ist. Wenn die Karte weit genug eingeführt ist, so daß der Vorsprung 50 am Ende der Oberfläche 49 ankommt, richtet sich die Zunge 46 wieder auf und der Vorsprung, der immer noch von der Flanke 52 gehalten wird, rastet zwischen die beiden Rückflächen 54 ein (Fig. 4A).
Der Nocken besitzt eine weitere Stirnfläche 56, die einen Winkel mit der Einführungsebene der Karte bildet und angeordnet ist, um die elastische Zunge 46 nach oben zu biegen, so daß der Vorsprung 50 nicht mehr gegen die Flanke 52, sondern stattdessen gegen eine zweite Flanke 58 drückt, diesmal in einem Abstand 2l vom Seitenstreifen.
Der Vorsprung 50 ist dann frei, sich von der Karte zu lösen, in der er entlang einer schrägen Rückfläche 60 gleitet.
Die oben beschriebene Vorrichtung funktioniert folgendermaßen.
Wenn die Karte 10 eingeführt wird, kommt der Stecker in Anschlag gegen die Kontaktzungen 32 (wie mit durchgezo genen Linien in Fig. 2 gezeigt). Wenn die Karte 10 weiter eingedrückt wird, biegen sich die Streifen 36. Der elastische Streifen 46 des Riegels 40 kommt dann in Kontakt mit der Stirnfläche 48 und beim fortschreitenden Eindrücken geschieht:
- eine Gleitbewegung des elastischen Streifens 46 des Riegels, bis er über die Oberfläche 50 hinwegbewegt ist, um die Verriegelung hervorzurufen;
- eine Biegung der Streifen 32, die bis in die mit 32a in der Fig. 2 bezeichnete Stellung kommen können.
Im Laufe der Biegung der Streifen 32 verschieben sich ihre Kontaktflächen geringfügig gegen die Flächen 16 und bewirken eine Selbstreinigung der letzteren.
Wenn die Karte losgelassen wird, schieben die elastischen Streifen 32 diese rückwärts, bis die Karte durch den elastischen Streifen 46 des Riegels in der in Fig. 4C gezeigten Position gehalten wird.
Um zu verhindern, daß der Kartenanwender versucht, die Karte mit Gewalt herauszuziehen, ist es vorteilhaft, wenn der Durchgang 26 eine der Kartenlänge entsprechende Tiefe hat, so daß sie in Lesestellung nur wenige Millimeter übersteht. Man kann an der Vorderseite des Gehäuses 24 auch eine Aussparung vorsehen, die der Größe eines Fingers entspricht.
Uni die Karte zu entriegeln, genügt es, ein zweites mal Druck auf diese auszuüben, uni sie erneut an den Anschlag zu bringen. Wie Fig. 4D zeigt, bringt ein in Richtung des Pfeils F ausgeübter Druck die geneigte Stirnfläche 56 unter den elastischen Streifen 46 und hebt diesen über die Rückfläche 60 an. Die Elastizität des Hebels 42 schiebt dann den Vorsprung 50 des Streifens 46 über die Rückfläche 60, bis sie in gleitendem Kontakt mit der Flanke 58 ist.
Wenn dann die Karte losgelassen wird, schieben die elastischen Kontaktstreifen 32 diese zurück und der Vorsprung 50 gleitet entlang der Rückfläche 60 und löst sich von der Oberseite der Karte, wie in Fig. 4E gezeigt.
Man sieht, daß die Erfindung es ermöglicht, den Verschleiß durch Reibung der Kontakte zu verringern, da diese nur um wenige zehntel Millimeter bewegt werden. Da der definitive Kontakt in einer Mittelstellung der elastischen Streifen zwischen den Anschlagstellungen hergestellt wird (wie in Fig. 1 gezeigt), werden die Verbindungen in gereinigten Bereichen hergestellt.

Claims

1. Steckverbindung mit einerseits:

einer Karte mit elektrischen Kontaktflächen (20) an einer Kante und einem am mit den Kontakten vesehenen Endbereich angebrachten Nocken (38) und andererseits einem Aufnahmegehäuse (22) mit einem Durchgang (26) zum Einführen der Karte, in dem ein Anschlag angebracht ist, der die Einführung der Karte begrenzt, mit flexiblen elastischen Kontaktstreifen, die angeordnet sind, um gegen die Flächen (20) zu drücken, bevor die Karte beim Einführen gegen den Anschlag drückt, und um auf die Karte eine vom Anschlag fort wirkende Kraft auszuüben und mit einem elastischen Riegel (40) am Gehäuse, der mit dem Nocken zusammenwirkt, wobei Nocken und Riegel so aufgebaut sind, daß die Einführung der Karte durch ein erstes Drücken in Einführrichtung bis zur Anschlagstellung und die Rückbewegung in Gegenrichtung bis zu einer festgelegten Kontaktstellung unter der Wirkung der flexiblen elektrischen Kontaktstreifen die Verriegelung der Karte in der Kontaktstellung bewirkt, und ein erneuter Druck der Karte auf den Anschlag in Einführungsrichtung den Nocken vom Riegel freimacht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Riegel einen gekröpften Hebel (42) und einen elastischen Streifen (46) umfaßt, wobei der gekröpfte Hebel am Gehäuse so montiert ist, daß er um eine zur Einführungsebene der Karte senkrechte Achse (44) drehbar ist und der elastische Streifen um eine zur Einführungsebene der Karte senkrechte Ebene beiderseits der Ruhestellung biegsam ist, um dem Profil des Nocken zu folgen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Durchgang (26) eine solche Länge hat, daß die Karte ihren Anschlag erreicht, wenn ihr Hinterende mit dem Eingang des Durchgangs abschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kontaktflächen (20) am Boden paralleler Rillen (16) angebracht sind, die an der vorderen Kante der Karte angebracht sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Karte Unverwechselbarkeitseinrichtungen umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die flexiblen elastischen Kontaktstreifen (32) so geformt sind, daß sie im Laufe der Einführungsbewegung der Karte auf beiden Seiten der endgültigen Kontaktstellung über die Flächen (20) gleiten, so daß die durch die Verbindung hervorgerufenen Verschiebungen zu einer Selbstreinigung der Flächen führen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Nocken (38) auf den elastischen Streifen (40) wirkende Flächen umfaßt, insbesondere zur Einführungsrichtung parallele Flächen (48, 49) und eine Flanke (52), die Andruckflächen für den Vorsprung (50) während des Einführens der Karte bilden, eine Stirnfläche (56), die zur Einführebene geneigt ist, um zu ermöglichen, daß sich der Vorsprung (50) von der Flanke (52) löst und eine zweite Flanke (58), um zu ermöglichen, daß der Vorsprung (50) sich von der Karte löst (Fig. 4A).