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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft im allgemeinen
das Gebiet elektrischer Verbinder, und insbesondere einen IC-Kartenverbinder zum
Verbinden einer IC-Karte, wie z.B. einer SIM-Karte in einem IC-Karten-Lesesystem,
wie z.B. einem Zellulartelefon oder dergleichen.
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Hintergrund der Erfindung
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IC-Karten sind entwickelt worden
und enthalten IC's
(Integrierte Schaltungen), welche Speicherschaltungen, wie z.B.
RAM's (Random Access
Memories), und Steuerschaltungen, wie z.B. CPU's (Central Processing Units), aufweisen.
Ein spezieller Typ einer IC-Karte, welche als SIM-Karte (Subscriber Identification
Module Card) bezeichnet wird, ist von zunehmendem Interesse und
wird in zellularen Telefonen als eine Identifikations- und Speichereinheit
für Teilnehmerbezogene
Daten verwendet. SIM-Karten enthalten normalerweise eine Anschlußanordnung für die Verbindung über ein
Kartenlesesystem zu dem externen Gerät. Der Verbinder enthält üblicherweise
eine Art Form eines IC-Kartensockels und eine Vielzahl von Elektroden
oder Kontakten, die in dem Sockel für einen Kontakt mit der Anschlußanordnung der
IC-Karte offen liegen. Die Karte wird in den Sockel eingeführt und
daraus entfernt, und die Verbinderkontakte sind nachgiebig oder
weisen federnde Kontakte für
einen nachgiebigen Eingriff mit der Anschlußanordnung der Karte auf, wenn
die Karte in den Sockel eingesetzt ist.
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Mit der ständig zunehmenden Miniaturisierung
von IC-Karten und deren entsprechenden Verbindern nehmen verschiedene
Probleme ständig
zu. Beispielsweise ist die bloße
Handhabung der Miniatur-IC-Karten schwierig und eine korrekte Positionierung
der Karten in dem Verbinder stellt entsprechende Probleme dar, wenn
die Karte in den Kartenaufnahmehohlraum oder eine andere Aufnahmeeinrichtung
des Verbinders eingesetzt und daraus entfernt wird. Derartige Verbinder
können
eine Verriegelungseinrichtung zum Festhalten der IC-Karte in einer
verriegelten Leseposition enthalten, wobei aber derartige Verriegelungseinrichtungen
oft Zuverlässigkeitsprobleme
haben.
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Außerdem ist es oft sehr schwierig,
die eingesetzte Chipkarte zu erfassen, und aus dem Verbinder zu
entfernen.
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EP
0 905 827 offenbart einen verbesserten Chipkartenverbinder
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Diese Erfindung befaßt sich
mit der Lösung der
Probleme der Erleichterung der Entfernung einer eingesetzten Chipkarte
aus einem Verbinder, insbesondere einem Miniatur-SIM-Kartenverbinder,
welcher zuverlässig
und einfach in der Herstellung und Montage ist.
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Zusammenfassung der Erfindung Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung
eines neuen und verbesserten IC-Kartenverbinders zum Verbinden einer
IC-Karte mit einer Anschlußanordnung
in einem IC-Kartenlesesystem oder dergleichen.
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In der exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung enthält
der Verbinder ein Basiselement mit einer Vielzahl von elektrisch
leitenden Kontakten, die an wenigstens einer Seite offen liegen,
um das Anschlußfeld
auf der IC-Karte zu erfassen. Ein Deckel ist auf dem Basiselement
für eine
Schwenkbewegung um eine Rotationsachse auf die eine Seite des Basiselementes
hin und davon weg angeordnet. Der Deckel enthält eine Aufnahmeeinrichtung
zum Befestigen der IC-Karte darauf, wodurch das Schließen des
Deckels auf das Basiselement ein Erfassen der IC-Kartenanschlußanordnung
mit den Kontakten des Basiselementes bewirkt. Die IC-Karte wird für eine gleitende
Bewegung in Bezug auf den Deckel in einer Richtung im allgemeinen
senkrecht zu der Achse der Drehung zwischen einer Vorladeposition
und einer verriegelten Position aufgenommen.
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Die Erfindung bezieht das Vorsehen
einer Vorspannungseinrichtung auf dem Basiselement für das automatische
Gleiten der IC-Karte aus ihrer Vorladeposition in ihre verriegelte
Position als Reaktion auf das Schließen des Deckels mit ein. Die
Verriegelungseinrichtung auf dem Basiselement erfaßt die IC-Karte
in ihrer verriegelten Position, um den Deckel und die IC-Karte in
einer geschlossenen Position auf dem Basiselement festzuhalten.
Eine Freigabeeinrichtung ist auf dem Basiselement vorgesehen, die betrieblich
der Vorspannungseinrichtung zugeordnet ist, um die Vorspannungseinrichtung
zu deaktivieren und eine Rückwärtsbewegung
der IC-Karte in ihre Vorladeposition aus dem Eingriff mit der Verriegelungseinrichtung
zu ermöglichen,
wodurch der Deckel und die IC-Karte zurück in eine offene Position geschwenkt
werden können.
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Der Verbinder enthält ferner
eine Rückführeinrichtung
an dem Basiselement, die an der IC-Karte angreifen kann, um die
IC-Karte aus ihrer
verriegelten Position automatisch in ihre Vorladeposition als Antwort
darauf, daß die
Freigabeeinrichtung die Vorspannungseinrichtung deaktiviert, zurückzuschieben.
In der bevorzugten Ausführungsform
weist die Rückführungseinrichtung
einen federbetätigten
Arm auf, der für
die Erfassung der vorderen Kante der IC-Karte angeordnet ist. Der
Arm kann ein Metallelement sein, der an dem Basiselement befestigt
und davon unabhängig
ist.
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Wie hierin offenbart, weist die Verriegelungseinrichtung
ein Verriegelungselement auf, das an einer Vorderkante der IC-Karte angreifen kann.
Wie der Rückführarm kann
das Verriegelungselement ein von dem Basiselement unabhängiges und
daran befestigtes Metallelement sein.
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Die Vorspanneinrichtung weist eine
Vorspannschulter an dem Basiselement in dem Bewegungspfad auf, die
an einer Hinterkante der IC-Karte angreifen kann, wenn der Deckel
und die IC-Karte zu dem Basiselement hin geschwenkt werden. Die
Vorspannschulter ist auf einem nachgiebigen Armabschnitt des Basiselementes
ausgebildet. Ein Druckknopfabschnitt des nachgiebigen Arms kann von
einer Bedienungsperson betätigt
werden, um den biegsamen Arm zu bewegen, und um dadurch die Vorspannungsschulter
aus dem Eingriff mit der Hinterkante der IC-Karte zu bringen.
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Weitere Merkmale der Erfindung umfassen eine
Anschlagschulter auf dem Basiselement, welche die Vorladeposition
der IC-Karte auf dem Deckel definiert. Zusätzlich ist eine komplementäre Zwischeneingriffseinrichtung
zwischen dem Deckel und dem Basiselement vorgesehen, um automatisch
den Deckel von dem Basiselement als Antwort auf die Lösung der
Verriegelungseinrichtung von der IC-Karte weg zu bewegen. In der
bevorzugten Ausführungsform
weist die Öffnungseinrichtung
ein Federelement auf dem Deckel auf, das an dem Basiselement angreifen
kann, um den Deckel in seiner geschlossenen Position federnd zu
belasten.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale dieser Erfindung, welche für neu angesehen werden, werden
insbesondere in den beigefügten
Ansprüchen
beschrieben. Die Erfindung zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen
wird am besten durch Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen verständlich,
in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Figuren
identifizieren, und in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines die Konzepte der Erfindung verkörpernden
IC-Kartenverbinders im offenen Zustand und in Verbindung mit einer
IC-Karte ist;
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2 eine
Ansicht ähnlich
der von 1 ist, wobei
die IC-Karte in
den Deckel in eine Vorladeposition eingesetzt ist; 3 eine perspektivische Ansicht des Verbinders
mit teilweise geschlossenem Deckel und IC-Karte ist;
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4 eine
Ansicht ähnlich
der von 3 ist, wobei
der Deckel und die IC-Karte geschlossen sind und die IC-Karte in
ihre verriegelte Position geschoben worden ist;
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5 eine
perspektivische Teilansicht der Rückseite des Verbinders mit
dem Deckel in einer teilweise offenen Position ist;
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6 eine
Ansicht ähnlich
der von 5 ist, wobei
der Deckel geschlossen und die federbelastete Öffnungseinrichtung in einem
gespannten Zustand ist;
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7 eine
perspektivische Ansicht des Verbinders mit entferntem Deckel ist,
um die IC-Karte innerhalb des Basiselementes in ihrer verriegelten
Position darzustellen; 8 eine
Ansicht ähnlich
der von 7 ist, wobei
die Drucktaste und der Freigabearm niedergedrückt sind, so daß die sich
IC-Karte in ihre Vorladeposition zurückbewegt hat; 9 eine perspektivische Rückseitenansicht
des Verbinders in seiner teilweise offenen Position und mit entfernter IC-Karte ist, um die
Zugangsöffnung
in dem Deckel darzustellen; 10 eine
Draufsicht von oben auf den Verbinder in dem Zustand von 9 ist, um die Ausrichtung
der Zugriffsöffnung
in dem Deckel und dem flachen Oberflächenbereich des Basiselementes
darzustellen; und
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11 eine
Seitenaufrißansicht
des Verbinders in dem Zustand von 9 ist,
um eine Vakuumsaugdüse
zu zeigen, welche sich durch die Zugangsöffnung in dem Deckel hindurch
in einem Eingriff mit dem flachen Oberflächenbereich des Basiselementes
erstreckt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Gemäß detaillierterer
Bezugnahme auf die Zeichnungen und zuerst auf 1 ist die Erfindung in einem IC-Kartenverbinder
verkörpert,
welcher insgesamt mit 12 bezeichnet ist, welcher extrem einfach
ist, und zwei Basiskomponenten umfaßt, nämlich ein Basiselement, das
insgesamt mit 14 bezeichnet ist, und einen Deckel, welcher insgesamt
mit 16 bezeichnet ist. Eine IC-Karte 18 wird in den Deckel 16 in
der Richtung des Pfeils "A" eingeführt, bis der
Deckel eine in 2 dargestellte
Vorladeposition erreicht. Die IC-Karte ist eine Miniaturkarte mit
herkömmlichem
oder bekanntem Aufbau und enthält eine
(nicht dargestellte) Anschlußanordnung
auf einer Unterseite 18a der Karte. In der bevorzugten Ausführungsform
ist die IC-Karte eine SIM-("Subscriber
Identification Modul")-Karte
wie sie in Zellulartelefonen zur Identifizierung und Speicherung
von Teilnehmer-bezogenen Daten verwendet wird.
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Immer noch werden 1 und 2 betrachtet. Wenn
die IC-Karte 18 in den Deckel 16 eingeführt wird,
bewegt sich die Karte zwischen einer oberen Wand 20 des
Deckels und einem Paar einwärts
gerichteten Flansche 22, welche von einem Paar von Seitenarmen 24 des
Deckels aus nach innen ragen. Wenn die Karte ihre Vorladeposition
erreicht, stößt eine
Kante 18b der Karte an einer Anschlagschulter 26 des
Deckels an. Die. Anschlagschulter 26 ist auf der Innenseite
und an dem Ende eines federnden Arms 28 ausgebildet, welcher
ein Federelement für nachstehend
beschriebene Zwecke bildet. Daher definieren die obere Wand 20,
die Flansche 22 und die Anschlagschulter 26 eine
Aufnahmeeinrichtung für die
Befestigung der IC-Karte 18 auf dem oder in dem Deckel 16.
Schließlich
ist eine im allgemeinen quadratische Zugangsöffnung 30 in der oberen
Wand 20 des Deckels 16 für nachstehend beschriebene
Zwecke ausgebildet. Der gesamte Deckel ist eine einteilige Struktur,
welche in einem Teil aus einem Kunststoffmaterial oder dergleichen
geformt wird.
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Das Basiselement 14 des
IC-Kartenverbinders 12 kann ebenfalls aus einem dielektrischen
Material, wie z.B. Kunststoff oder dergleichen geformt sein und
enthält
eine im allgemeinen flache Basis 32. Der Verbinder, insbesondere
die Basis 32 des Basiselementes 14 ist für eine Montage
auf einer Oberfläche
einer gedruckten Leiterplatte angepaßt. Die Basis weist ein Paar
integrierter Flansche 36, welche an einem Ende davon nach
oben und nach außen
ragen, und ein Paar von vergrößerten Abschnitten 38 auf
ihrem gegenüberliegenden
Ende auf. Der Deckel 16 ist schwenkbar an dem Basiselement 14 durch einwärts gerichtete
Schwenkbolzen 40 befestigt, welche in Aussparungen 42 oben
von den vergrößerten Bereichen 38 eingeschnappt
sind. Das Basiselement 14 trägt eine Vielzahl von insgesamt
mit 44 bezeichneten elektrisch leitenden Kontakten in Querabschnitten 46 der
Basis 32. Die in den Figuren dargestellte bevorzugte Ausführungsform
bezieht eine Einsatzformung der Kontakte in der Basis 32 mit
ein, wobei jedoch die Erfindung auch andere Montageformen einschließlich Heften
oder Gruppeneinsatz in Betracht zieht. Die Kontakte besitzen einseitig
gelagerte Federarme, welche in Kontaktabschnitten 48 enden,
die von der Basis 32 aus nach oben ragen, um die Anschlußanordnung
der IC-Karte 18 zu erfassen. Die Kontakte 47 besitzen
Endabschnitte 50 zur Verbindung, beispielsweise durch Löten, mit
entsprechenden Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte. Der
Verbinder kann einen insgesamt mit 51 bezeichneten Schaltkontakt
mit einem auf der Oberfläche
angeordneten Masserücklaufpfad 34 enthalten.
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Im allgemeinen wird IC-Karte 18 innerhalb des
Deckels 16 für
eine Schiebebewegung in Bezug auf den Deckel in einer Richtung im
allgemeinen senkrecht zu der Rotationsachse des Deckels zwischen
einer in 2 dargestellten
Vorladeposition in eine nachstehend beschriebene verriegelte Position befestigt.
Im allgemeinen ist eine Vorspannungseinrichtung auf dem Basiselement 14 vorgesehen, um die
IC-Karte aus ihrer Vorladeposition automatisch in ihre verriegelte
Position als Antwort auf das Schließen des Deckels 16 auf
das Basiselement 14 zu schieben.
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Insbesondere weist die Vorspannungseinrichtung
eine Vorspannungsschulter 52 (1 und 2) auf,
welche in dem Bewegungspfad liegt und an der Kante 18b der
IC-Karte angreifen kann, wenn der Deckel und die IC-Karte zu dem
Basiselement 14 hin geschwenkt werden. Da die IC-Karte
aus ihrer Vorladeposition in ihre verriegelte Position entgegengesetzt
zu der Richtung des Pfeils "A" (1 und 2) verschiebbar
ist, wird die Kante 18b der IC-Karte als die Hinterkante
der Karte betrachtet und eine gegenüberliegende Kante 18c wird
als die Vorderkante der Karte betrachtet. Dieses vorausgesetzt ist
die Verriegelungseinrichtung in der Form eines Verriegelungshakens 54 für einen
Eingriff mit der Vorderkante 18c der Karte vorgesehen,
wenn sich die Karte in ihrer verriegelten Position befindet.
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Im allgemeinen ist eine Freigabeeinrichtung auf
dem Basiselement 14 vorgesehen, die betrieblich der Vorspannungsschulter 52 zugeordnet
ist, um die Vorspannungseinrichtung zu deaktivieren und eine Rückwärtsbewegung
der IC-Karte in ihre Vorladeposition aus dem Eingriff mit der Verriegelungseinrichtung
zu ermöglichen,
wodurch der Deckel 16 und die IC-Karte zurück in eine
offene Position geschwenkt werden können. Insbesondere kann man
deutlich in 1 und 2 sehen, daß eine Vorspannungsschulter 52 auf
einem federnden oder nachgebenden Arm 56 mit einem Druckknopf 58 an
einem distalen oder hinteren Ende des nachgebenden Arms angeordnet
ist. Daher bewirkt, wie man hierin nachstehend sehen wird, das Drücken des
Druckknopfes 58 in der Richtung des Pfeils "B" (1 und 2), daß der Arm 56b nach
unten nachgibt und die Vorspannungsschulter 52 aus dem
Eingriff mit der Hinterkante 18b der IC-Karte bringt. Eine
Rückführungseinrichtung
in Form eines im allgemein U-förmigen Federarms 60 ist
an der Vorderseite des Basiselementes 14 vorgesehen, um
die IC-Karte automatisch aus ihrer verriegelten Position zurück in ihre
Vorladeposition als Antwort auf die Bewegung der Vorspannungsschulter 52 aus
dem Eingriff mit der Hinterkante 18b der IC-Karte zu schieben.
Insbesondere kann der U-förmige
Federarm 60 aus einem Federmetallmaterial hergestellt sein
und Seitenschenkel 62 aufweisen, die innerhalb Flanschen 36 der
Basis 32 des Basiselementes einsatzgeformt sind. Eine Einsatzformung
von Seitenschenkeln 62 innerhalb der Flansche 36 stellt
ein zuverlässiges
Verfahren zur festen Verriegelung des Federarms an dem Basiselement
dar. Der Federarm weist einen gewölbten Abschnitt 64 auf,
welcher an der Vorderkante 18c der IC-Karte angreifen kann,
wie man es nachstehend sehen wird. Der Verriegelungshaken 54 kann
ebenfalls aus einem Metallmaterial bestehen und an der Innenseite
des Metallfederarms 60 befestigt sein. Durch die Herstellung
des Federarms und des Verriegelungshakens aus einem Metallmaterial
werden größere Verschleißoberflächen bereitgestellt,
als es durch Kunststoffmaterial geleistet würde, obwohl Kunststoff und
andere Materialien Optionen sind.
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Die Betätigung des IC-Kartenverbinders 12 wird
nun beschrieben. 3 und 4 stellen den Deckel 16 und
eine eingesetzte IC-Karte 18 dar, welche in Bezug auf das
Basiselement 14 in der Richtung des Pfeils "C" (3)
nach unten in eine in 4 dargestellte
verriegelte Position der IC-Karte geschwenkt werden. Während dieser
Bewegung aus der offenen in die geschlossene Position des Deckels treten
mehrere Ereignisse auf. Zuerst erfaßt die Hinterkante 18b der
IC-Karte die abgeschrägte
Vorspannungsschulter 52 auf dem Basiselement 14,
so daß die
IC-Karte vorwärts
aus ihrer Vorladeposition in ihre verriegelte Position geschoben
wird. Dieses geschieht automatisch als Reaktion auf das Schließen des
Deckels. Mit anderen Worten, die Hinterkante 18b der IC-Karte bewegt sich
von der Anschlagschulter 26 (1)
innerhalb des Deckels 16 weg, und die Vorderkante 18c der
IC- Karte bewegt
sich unter den Verriegelungshaken 54. Zweitens greift die
Vorderkante 18c der Karte an dem Auswölbungsabschnitt 64 des
Federarms 60 an, um den Arm zu spannen oder dessen Federbelastung
auszuführen.
Der verriegelte Abschnitt der Karte ist deutlich in 7 dargestellt. Man kann sehen, daß die Hinterkante 18b der
Karte in einem Eingriff mit der Vorspannungsschulter 52 steht,
die Vorderkante 18c der Karte in einem Eingriff mit dem
Auswölbungsabschnitt 64 des Federarms 60 steht,
und die Vorderkante auch unter Verriegelungshaken 54 verriegelt
ist. Ein drittes Ereignis nach dem Schließen des Deckels auf das Basiselement
ist am besten in 5 und 6 dargestellt. Insbesondere,
wenn sich der Deckel schließt,
erfaßt die
Anschlagschulter 26 (1)
auf dem Deckel eine erhabene Plattform 68 auf dem Basiselement
und spannt den federnden Arm 58 nach oben in der Richtung
eines Pfeils "D" (6) vor. Im wesentlichen spannt oder führt diese
Aktion eine Federbelastung des federnden Armes 28 aus,
so daß er
nun zu einem Federelement wird, wenn der Deckel geschlossen ist.
Wenn es gewünscht
ist, den Deckel 16 von dem Basiselement 14 beispielsweise
zum Entfernen der IC-Karte 16 zu öffnen, wird Bezug auf 7 und 8 genommen. Wie vorstehend festgestellt,
stellt 7 die IC-Karte
in ihrer vollständig
verriegelten oder Betriebsposition dar. Wenn es gewünscht ist,
den Deckel und die IC-Karte zu öffnen,
drückt
eine Bedienungsperson den Druckknopf 58 in der Richtung
des Pfeils "B" (8), was die Vorspannungsschulter 52 (7) aus dem Eingriff mit
der Hinterkante 18b der IC-Karte bewegt. Dieses ermöglicht es
dem Federarm 60 mit seinem die Vorderkante 18c der
Karte erfassendem Auswölbungsabschnitt 64 die
Karte rückwärts in der
Richtung des Pfeils "E" aus dem Verriegelungseingriff
unterhalb des Verriegelungshakens 54 zu bewegen. Die Rückwärtsbewegung
der Karte wird durch eine Anschlagschulter 70 des Basiselementes 14 gestoppt.
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Wenn die Vorderkante 18c der
IC-Karte 18 von dem Verriegelungshaken 54 gemäß Darstellung in 8 frei ist, wirkt der gespannte
federnde Arm 28, wie es in Bezug auf 6 zu sehen und beschrieben ist, nun als
ein Federelement, um den Deckel wenigstens in die in 3 dargestellte teilweise
geöffnete
Position zu bewegen. Mit anderen Worten, der Deckel und die IC-Karte
bewegen sich automatisch als Reaktion auf das Niederdrücken des
Druckknopfes 58 in die offene Position. 9 bis 11 stellen ein
Merkmal der Erfindung dar, welches die Manipulation des IC-Kartenverbinders 12 durch
eine Vakuumsaugdüse
erleichtert. Insbesondere werden Vakuumtransport- und Platzierungsmechanismen
in großem
Umfang für
die Bewegung von Verbindern aus einer Zuführungsquelle und für die Übertragung
dieser durch Anwenden eines Unterdruckes auf die Verbinder und Platzieren
dieser auf einer gedruckten Leiterplatte in einer vorgewählten Position
zum Verlöten
bei Verbindern wie z.B. dem IC-Verbinder 12 eingesetzt.
Eine Verwendung des Deckels 16 als obere Fläche für den Eingriff
mit der Vakuumsaugdüse
ist oft nicht akzeptabel. Beispielsweise ist in dem IC-Kartenverbinder 12 der
Deckel so ausgelegt, daß er
als eine visuelle Anzeige, daß der
Deckel nicht verriegelt ist und/oder daß die IC-Karte 18 nicht
in dem Verbinder vorhanden ist, teilweise offen bleibt. In dieser
teilweise offenen Position ist der Deckel etwa 10° von der
Basis 32 gemäß Darstellung
in den 9 bis 11 weg geschwenkt.
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Um eine Manipulation durch eine Vakuumsaugdüse bereitzustellen,
ist die Zugangsöffnung 30 in
dem Deckel 16 zu einem oberen Flächenbereich 74 auf
der Oberseite der Basis 32 (1)
des Basiselementes 14 ausgerichtet. Der Flächenbereich 74 weist
eine ausreichende Größe für den Eingriff
mit der Vakuumsaugdüse
auf. Wie es in 11 zu
sehen ist, wird eine derartige Vakuumsaugdüse 76 durch die Zugangsöffnung 30 hindurch
in einem Eingriff mit dem oberen Flächenbereich 74 der
Basis 32 des Basiselementes 14 eingeführt. Dieses
wird unabhängig von
dem Umstand erreicht, daß der
Deckel 16 sich in einer teilweise offenen Position in Bezug
auf das Basiselement befindet.