DE4411345C1 - Kontaktschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kontaktschalter für einen Chipkartenleser. Chipkartenleser haben die Aufgabe, die Kontakte des auf einer zugehörigen Karte angeordneten elek­ tronischen Chips in einer bestimmten (End)Position der Karte im Leser zu kontaktieren, um so ein "Lesen" der Informa­ tionen 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 Kontaktierung geführt wird.

Die elektronische Verbindung der Kontakte des Chips mit den Kontakten des Kontaktträgers wird über einen "Entlagen­ schalter" erreicht, der aus zwei Federkontakten besteht, von denen der eine kurz nach Erreichen der Endposition der Chip­ 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 durchtrennt, ein Teil der Kontaktstreifen vom anderen weggezogen und um 180° gedreht, um die zuhörigen Halbeiter gegeneinander zu positionieren. Ferner ist vorgesehen, Anschlußfinger abgekröpft auszubilden.

Chipkartenleser der genannten Art und entsprechend die dafür benötigten Kontaktschalter werden in sehr großen Stückzahlen hergestellt, so daß ein ständiges Bedürfnis besteht, die Herstellung zu vereinfachen und damit preiswerter zu machen.

Dabei geht die Erfindung zunächst von der Tatsache aus, daß ein Kontaktschalter jeweils (mindestens) zwei Kontaktzungen (Kontaktelemente) benötigt. Während der Stand der Technik jedoch bei der Herstellung (Konfektionierung) eines Kontakt­ schalters stets von vereinzelten Kontaktelementen ausgeht, die in bestimmter Weise geformt und zueinander in einem Kontakthalter angeordnet werden, liegt der Erfindung die Überlegung zugrunde, die Kontaktelemente zunächst gemeinsam (also einteilig) aus einem elektrisch leitfähigen Material auszuformen, danach in die gewünschte Zuordnung zu bringen, alsdann in einem Kontakthalter zu positionieren und schließlich erst danach materialmäßig und damit elektrisch voneinander zu trennen.

Auf diese Weise läßt sich die Herstellung wesentlich ver­ einfachen und damit kostengünstiger gestalten. Die Kontakt­ elemente können in einem einzigen Arbeitsgang, zum Beispiel durch Stanzen, aus einem geeigneten Material, zum Beispiel einem Blechstreifen, hergestellt werden und auch bei der weiteren Konfektionierung wird zunächst nur ein Bauteil manipuliert. Erst am Ende des Herstellungsprozesses erfolgt die Vereinzelung der Kontaktträger und damit die Ausbildung eines funktionstüchtigen Kontaktschalters.

Zur Kontaktierung müssen die Kontaktträger (Kontaktzungen) mit ihren Kontaktbereichen (Kontaktenden) zwangsläufig so zueinander positioniert werden, daß sie in einer Position sich berühren und in einer anderen Position im Abstand zueinander stehen, um den jeweiligen Schaltzustand anzeigen zu können.

Werden beide Kontaktträger - wie dargestellt - zunächst materialschlüssig aus einem Materialstreifen geformt, so stehen die Kontaktenden der Kontaktzungen zwangsläufig zunächst im Abstand zueinander, wobei dieser Abstand durch den entsprechenden Schnitt- oder Ausstanzungsbereich definiert ist.

Die Erfindung hat nun erkannt, daß sich ein Überlappungs­ bereich der jeweiligen Kontaktenden sehr einfach dadurch realisieren läßt, daß eine Kontaktzunge relativ zur anderen Kontaktzunge durch Materialraffung "verkürzt" wird. Dies kann zum Beispiel durch entsprechende aufgewölbte oder "zickzackförmig" gestauchte Materialabschnitte entlang der Kontaktzungen erfolgen.

Dies vorausgeschickt betrifft die Erfindung in ihrer allge­ meinsten Ausführungsform einen Kontaktschalter für einen Chipkartenleser mit zwei Kontaktzungen, die sich mit ihrem jeweils einen Ende (Kontaktende) überlappen und außerhalb der Kontaktenden in einem Kontakthalter festgelegt sind, wobei der Kontaktschalter durch folgende Schritte herge­ stellt wird:

• - Aus einem Blechstreifen werden die gewünschten Kontakt­ zungen so ausgeformt, daß diese zunächst noch material­ schlüssig miteinander verbunden sind und mit ihren Kon­ taktenden in geringem Abstand gegenüberliegen,
• - mindestens eine Kontaktzunge wird dann durch Material­ raffung relativ zur anderen Kontaktzunge so verschoben, daß ihr Kontaktende das Kontaktende der anderen Kontaktzunge übergreift,
• - gleichzeitig oder zeitversetzt werden die Kontaktzungen in die gewünschte Endgeometrie verformt,
• - der einstückige Blechstreifen wird danach im Kontakthalter festgelegt, bevor
• - die Kontaktzungen an ihrem Verbindungsbereich durchtrennt und damit vereinzelt werden.

Im Ergebnis steht ein Kontaktschalter zur Verfügung, der aus zwei vereinzelten Kontaktzungen besteht, deren Kontaktenden in der gewünschten Schaltzuordnung liegen und entsprechend durch eine Chipkarte in der Schaltposition voneinander gelöst werden (sogenannter "Öffner"). Alternativ kann der Kontaktschalter aber auch so ausgebildet sein, daß die Kontaktenden der Kontaktzungen im Normalfall im Abstand zueinander stehen und entsprechend durch Betätigung mittels einer Chipkarte gegeneinander geführt werden (sogenannter "Schließer").

Dabei kann die Endgeometrie der einzelnen Kontaktzungen in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden, wie dies unter anderem anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird.

Die Ausformung der Kontaktzungen aus dem genannten Blech­ streifen kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch Stanzen, Laserschneiden oder der­ gleichen. Der Begriff "Blechstreifen" ist dahingehend zu verstehen, daß es sich um ein plattenförmiges, elektrisch leitfähiges Material handelt.

Die Form und Zuordnung der Kontaktzungen erfolgt ebenfalls in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzzweck. So können die Kontaktzungen beispielsweise parallel nebeneinander aus dem Blechstreifen ausgeformt werden, wobei mindestens eine Kontaktzunge ein in Richtung auf die andere Kontaktzunge abgewinkeltes Kontaktende aufweist. Mit anderen Worten: die eine Kontaktzunge weist im wesentlichen eine L-Form auf, wobei der kürzere Schenkel das Kontaktende definiert und die Kontaktzunge mit diesem Abschnitt die andere Kontaktzunge umgreift. Durch Materialraffung einer der Kontaktzungen kann so das freie Kontaktende der stegförmigen Kontaktzunge in Überdeckung mit dem abgewinkelten Kontaktende der anderen Kontaktzunge gebracht werden.

Eine andere Ausführungsform, die nachstehend auch noch an­ hand der Figurenbeschreibung skizziert wird, sieht vor, daß eine Kontaktzunge U-förmig ausgebildet ist und die andere Kontaktzunge als einfacher Blechstreifen mit Abstand darin verläuft, so daß die U-förmige Kontaktzunge die streifenförmige Kontaktzunge mit Abstand umgreift und der Überlappungsbereich der Kontaktzungen am Basisschenkel ausgebildet wird.

Diese Ausführungsform stellt eine Weiterentwicklung der zu­ vor beschriebenen Ausführungsform mit einer L-förmigen Kon­ taktzunge dar, indem diese als U-Kontaktstreifen gestaltet ist. Bezüglich der weiteren Formgebung (einschließlich Raffung) und Konfektionierung ergeben sich gleiche Verhält­ nisse.

Ebenso können die Kontaktzungen nach einer weiteren Aus­ führungsform aber beispielsweise auch in Längsrichtung hintereinander angeordnet werden. Sie sind dann zunächst (zum Beispiel beim Ausstanzen aus einem Blechstreifen) noch über einen Verbindungsarm miteinander verbunden, der auch dann noch besteht, wenn eine der Kontaktzungen durch Materialraffung in Richtung auf die andere Kontaktzunge und in Überdeckung mit dieser gebracht worden ist.

Erst nach der Aufnahme in einem Kontakthalter erfolgt die Trennung der Kontaktzungen entlang des Verbindungssteges.

Die jeweiligen Kontaktenden können - je nachdem, ob der Kontaktschalter als "Öffner" oder "Schließer" geformt ist, entsprechende Abkröpfungen oder abgewinkelte Abschnitte auf­ weisen.

Die Konfektionierung des Blechstreifens (nach Stanzung und Materialraffung) in einem Kontakthalter kann gemäß dem Stand der Technik erfolgen. So können die Kontaktzungen außerhalb der Kontaktabschnitte zum Beispiel mit einem Kunststoff­ material umspritzt werden. Ebenso wäre es aber auch möglich, die Kontakte in einen Isolierkörper einzustecken.

Die Ausbildung der elektrischen Anschlußenden der Kontakt­ zungen entspricht wiederum dem Stand der Technik und wird hier nicht weiter erläutert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Aus­ führungsbeispiele näher erläutert, wobei die Figuren - je­ weils in schematisierter Darstellung - folgende Einzelheiten zeigen:

Fig. 1A: eine Aufsicht auf einen vorgestanzten Blechstrei­ fen zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kon­ taktschalters,

Fig. 1B: eine Seitenansicht eines Kontaktschalters nach Materialraffung und Formgebung,

Fig. 1C: eine Aufsicht auf den Kontaktschalter nach Fig. 1B,

Fig. 2A: eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktschalters,

Fig. 2B: eine Seitenansicht entlang der Linie A-B nach Fig. 2A,

Fig. 3: eine teilweise weggeschnittene Aufsicht auf den Kontaktschalter nach den Fig. 2A, B als Be­ standteil eines Chipkartenlesers.

In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt. Der besseren Übersicht­ lichkeit halber zeigen die Figuren den Kontaktschalter ohne den zugehörigen Kontakthalter, ausgenommen Fig. 3.

In Fig. 1A ist ein Blechstreifen 10 zu erkennen, der ent­ sprechend der figürlichen Darstellung mittels eines Stanz­ werkzeuges zuvor bearbeitet wurde.

Dabei wurden aus dem Blechstreifen 10 vor allem U-förmige Bereiche 11 ausgeschnitten und in regelmäßigen Abständen zueinander Einschnitte 13 ausgebildet.

Auf diese Weise wurde der Blechstreifen 10 in verschiedene Segmente unterteilt, die jeweils zwei Kontaktzungen 12, 14 (mit dem dazwischen ausgebildeten U-förmigen Bereich 11) aufweisen und untereinander über einen randseitigen Steg 15 verbunden sind.

Den Fig. 1B und 1C läßt sich entnehmen, daß in einem weiteren Arbeitsgang die Kontaktzungen 14 in einem Abschnitt 14R schlaufenförmig nach oben aufgebogen wurden, wobei parallel zu dieser Materialraffung das in den Fig. 1B und 1C rechte Ende der Kontaktzunge 14 nach links geführt wurde mit der Folge, daß parallel dazu das rechte Kontaktende 12K der Kontaktzunge 12 über den das Kontaktende 14K der Kontaktzunge 14 bildenden Basisschenkel geführt wurde.

Bei diesem Arbeitsgang wurden gleichzeitig das Kontaktende 14K der Kontaktzunge 14 und die gegenüberliegenden freien Enden der Kontaktzungen 12, 14 aufgebogen, wie sich Fig. 1B entnehmen läßt.

Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurde in den Fig. 1B und 1C der Steg 15 nicht dargestellt.

Der gemäß den Fig. 1B und 1C vorkonfektionierte Kontakt­ schalter wird danach an seinem stegseitigen Ende 15 von einer isolierenden Kunststoffmasse umspritzt, die einen Kontakthalter bildet und anschließend werden die steg­ seitigen Verbindungsbereiche zwischen den Kontaktzungen 12, 14 durchschnitten, so daß dann vereinzelte Kontaktzungen 12, 14, wie in den Fig. 1B und 1C dargestellt, im Kontakt­ halter positioniert sind.

Wie insbesondere Fig. 1B zeigt, sind die Kontaktenden 12K, 14K in der Ausgangsposition beabstandet zueinander angeord­ net. Nach Einbau des Kontakthalters in einen Chipkarten­ leser und Einführen einer Chipkarte läuft diese dann bei­ spielsweise auf den nach unten abgekröpften Kontaktabschnitt 14K auf, der dabei in Richtung auf das Kontaktende 12K der anderen Kontaktzunge 12 geführt wird, bis es (entsprechend der gewünschten Position der Chipkarte) zur Kontaktierung und damit Aktivierung der Chipkarte kommt.

In den Fig. 2A und 2B ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktschalters dargestellt.

Während bei der Ausführungsform nach den Fig. 1B bis 1C die Kontaktzungen 12, 14 nebeneinanderliegen, sind die Kontaktzungen 12, 14 beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2A, 2B und 3 in Axialrichtung hintereinander angeord­ net.

Die Stanzung des Blechstreifens ist hier so vorgenommen worden, daß ausgehend von dem Steg 15 die Kontaktzunge 14 aus zwei, im wesentlichen parallel zuein­ ander verlaufenden Abschnitten 14A und 14B besteht, wobei der Abschnitt 14A die eigentliche Kontaktzunge bildet und der Abschnitt 14B als (temporäres) Verbindungsglied zur weiteren Kontaktzunge 12 dient, die, ausgehend von dem Abschnitt 14B, in Richtung auf den Abschnitt 14A der Kon­ taktzunge 14 verläuft und dabei an ihrem Kontaktende 12K einen parallel verlaufenden, in Richtung auf den Steg 15 vorspringenden Arm 12A aufweist.

Die Fig. 2A und 2B zeigen den Kontaktschalter bereits nach der durchgeführten Materialraffung und einer Formgebung, wobei sich vor allem aus Fig. 2B entnehmen läßt, daß die Materialraffung hier durch eine Aufwölbung des Abschnittes 14B erfolgte, bei der das Kontaktende 14K der Kontaktzunge 14 über das Kontaktende 12K der Kontaktzunge 12 geführt und parallel dazu der Arm 12A nach oben aufgebogen wurde.

Die Kontaktenden 12K, 14K der Kontaktzungen 12, 14 liegen dann - wie Fig. 2B zeigt - unmittelbar übereinander und berühren sich.

Fig. 3 zeigt den Kontaktschalter nach den Fig. 2A, B (nach Umspritzen mit einer aushärtenden Isoliermasse) und nach Einsetzen in einen Chipkartenleser 20, der in üblicher Weise mit Kontaktstreifen 22 ausgebildet ist, die nach Ein­ schieben einer Chipkarte die entsprechenden Chipkontakte der Karte kontaktieren und so einen gegenseitigen Informations­ fluß ermöglichen.

Der Kontaktschalter nach den Fig. 2A, B ist beim Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 3 als Endlagenschalter ausge­ bildet, das heißt, er erfährt seine Aktivierung dann, wenn die in Pfeilrichtung K eingeschobene Karte ihre gewünschte Endposition erreicht hat, wobei sie in diesem Moment auf den Arm 12A aufläuft und entsprechend die Kontaktzunge 12 nach unten wegdrückt und damit das Kontaktende 12K vom Kon­ taktende 14K der Kontaktzunge 14 löst.

In Fig. 3 ist der Kontakthalter mit dem Bezugszeichen 16 dargestellt.

Nicht im einzelnen dargestellt sind die elektrischen Anschlußelemente der Kontaktzungen 12, 14, da diese gemäß dem gängigen Stand der Technik ausgebildet sein können.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Kontaktschalters liegt darin, daß die Kontaktzungen (Kontaktarme) aus einem einzigen Blechstreifen geschnitten und durch anschließende Materialraffung in einen gegenseitigen Kontaktierungszustand überführt werden können.

Wie Fig. 1A zeigt, lassen sich dabei mit einem einzigen Stanz- oder Schneidvorgang auch mehrere Kontaktzungenpaare gleichzeitig ausformen.

Die Zonen der Materialraffung haben den weiteren Vorteil, daß sie im Fall eines Überspritzens mit einer Isoliermasse dort gleichzeitig eine Art Armierungsfunktion erfüllen und die Kontaktzungen besonders sicher festlegen.

Die Materialraffung kann sich auch außerhalb des umspritzten Bereichs befinden. Sie kann nach dem Spritzvorgang abgetrennt werden (Ausführung nach Fig. 2B).

Der Kontaktschalter ist damit gerade in großer Stückzahl rationell und preiswert zu fertigen.

Claims (7)

1. Kontaktschalter für einen Chipkartenleser (20) mit zwei Kontaktzungen (12, 14), die sich mit ihrem jeweils einen Ende (Kontaktende) (12K, 14K) überlappen und außerhalb der Kontaktenden (12K, 14K) in einem Kontakthalter (16) festgelegt sind, hergestellt durch folgende Schritte:

• 1.1 aus einem Blechstreifen werden die gewünschten Kon­ taktzungen so ausgeformt, daß diese zunächst noch materialschlüssig miteinander verbunden sind und mit ihren Kontaktenden in geringem Abstand gegenüberliegen,
• 1.2 mindestens eine Kontaktzunge wird dann durch Material­ raffung relativ zur anderen Kontaktzunge so verscho­ ben, daß ihr Kontaktende das Kontaktende der anderen Kontaktzunge übergreift,
• 1.3 gleichzeitig oder zeitversetzt werden die Kontakt­ zungen in die gewünschte Endgeometrie verformt,
• 1.4 der einstückige Blechstreifen wird danach im Kontakt­ halter festgelegt, bevor
• 1.5 die Kontaktzungen an ihrem Verbindungsbereich durch­ trennt und damit vereinzelt werden.

2. Kontaktschalter nach Anspruch 1, bei dem die Kontakt­ zungen parallel nebeneinander liegen und mindestens eine Kontaktzunge ein in Richtung auf die andere Kontaktzunge abgewinkeltes Kontaktende aufweist.

3. Kontaktschalter nach Anspruch 1, bei dem die eine Kon­ taktzunge (14) U-förmig und die andere Kontaktzunge (12) als einfacher Blechstreifen gestaltet ist, wobei die U-förmige Kontaktzunge (14) die streifenförmige Kontakt­ zunge (12) mit Abstand umgreift und der Überlappungs­ bereich der Kontaktzungen (12, 14) am Basisschenkel der Kontaktzunge (14) ausgebildet ist.

4. Kontaktschalter nach Anspruch 1, bei dem die Kontakt­ zungen (12, 14) in Längsrichtung hintereinander ange­ ordnet sind.

5. Kontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem mindestens ein Kontaktende (12K, 14K) einer Kontakt­ zunge (12, 14) gegenüber dem anderen Kontaktende (14K, 12K) abgewinkelt ausgebildet ist.

6. Kontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kontaktzungen (12, 14) abschnittweise und außer­ halb der Kontaktenden (12K, 14K) mit einem Isolierwerk­ stoff umspritzt sind.

7. Kontaktschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Kontaktzungen (12, 14) galvanisch behandelt sind.