DE69318589T2

DE69318589T2 - Chipkartenverbinder

Info

Publication number: DE69318589T2
Application number: DE1993618589
Authority: DE
Inventors: Bernd Fieberling; Georg Grella
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2013-02-02
Also published as: EP0554821B1; EP0554821A1; GB9202313D0; DE69318589D1; JPH05283132A

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder für das Montieren auf eine Leiterplatte entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1. Der Verbinder kann eine Speicherkarte aufnehmen; genauer gesagt, sie betrifft einen Verbinder mit einer Nulleinsetzkraft, so daß das Einsetzen der Karte zur Verbindung zwischen dem Verbinder und der Speicherkarte führt. Ein Verbinder der vorangehend angeführten Ausführung ist aus dem EP-A-0399763 bekannt.
Es ist bei verschiedenen Sicherheitssystemen ziemlich üblich, daß sie Speicherkarten oder sogenannte "intelligente Karten" ("smart cards") für eine Schaltverbindung mit einem dazugehörenden Verbinder umfassen. Diese Speicherkarte besitzt aktive Bauelemente, die auf der Leiterkarte montiert sind, und die mit elektrischen Leiterbahnen auf der Leiterkarte verbunden sind. Die Schaltungen weisen im allgemeinen einen Zugriffskode auf der Leiterkarte auf. Die Karten werden danach in das System eingesetzt, das ein Autoradio oder ein Telefon sein kann, oder das eine Zugangsschalttafel sein kann, die die Tür zu einem gesicherten Bereich innerhalb eines Gebäudes entriegeln wird.
Eine der Forderungen eines derartigen Systems ist, daß die Leiterbahnen nicht mit ihren dazugehörenden Kontakten in Berührung sind, bis die Karte im wesentlichen in den Kartenleser eingesetzt ist. Da diese Karten wiederholt verwendet werden, können die Leiterbahnen nicht durch eine derartige Vielzahl von Zyklen abgerieben werden, und sie werden noch auf der Karte verbleiben. Aus diesem Grund ist ein Verbindungssystem wünschenswert, das eine ZIF-Konstruktion oder eine Konstruktion mit Nulleinsetzkraft aufweist.
Entsprechend EP-A-0399763 erstrecken sich die elektrischen Kontaktklemmen vom drehbaren Element aus, und wenn das drehbare Element durch die Vorderkante einer eingesetzten intelligenten Karte in Eingriff kommt, werden das drehbare Element ebenso wie die Anschlußklemmen so gedreht, daß die Anschlußklemmen die Leiterbahnen auf dem Trägermaterial berühren.
Das Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrischen Verbinders, der auf eine Leiterplatte installiert werden kann, wobei das Einsetzen des Trägermaterials (Karte) die Kontakte in eine Kontaktbeziehung mit den leitenden Leiterbahnen auf dem Trägermaterial (Karte) bringt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung des vorangehend erwähnten Verbindungssystems, das leicht herzustellen und dennoch zuverlässig ist.
Diese und weitere Ziele wurden erreicht, indem ein elektrischer Verbinder für das Montieren auf eine Leiterplatte bereitgestellt wird, der die charakteristischen Merkmale aus Anspruch 1 aufweist.
Weitere Ausführungen werden in den abhängigen Patentansprüchen erklärt, deren Offenbarung in dieser Beschreibung als Hinweis darauf eingeschlossen ist.
Die Erfindung wird jetzt mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
Fig. 1 eine obere Draufsicht des elektrischen Verbinders, der Gegenstand der Erfindung ist;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die in Fig. 1 gezeigten Linien
Fig. 3 eine Schnittdarstellung gleich der in Fig. 2, die den Verbinder mit einer Speicherkarte zeigt, die sich in ihrer vollständig eingesetzten Position befindet;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch die Linien 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 eine obere Draufsicht einer Leiterplatte, auf die der in Fig. 1 gezeigte Verbinder montiert ist;
Fig. 6 eine grafische Darstellung der Speicherkarte für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7 eine alternative Ausführung der Erfindung.
Mit Bezugnahme zuerst auf Fig. 1 wird ein elektrischer Verbinder im allgemeinen bei 2 gezeigt, der aufweist: einen stationären Gehäuseabschnitt 4, einen drehbaren Gehäuseabschnitt 6, der drehbar mit dem Gehäuseabschnitt 4 verbunden ist, und eine Vielzahl von elektrischen Anschlußklemmen, wie beispielsweise 8. Wie in Fig. 1 und 4 gezeigt wird, umfaßt der Gehäuseabschnitt 4 Montageflansche 10 an jedem Ende, wobei die Flansche 10 eine untere Montagefläche 12 umfassen, die gegen eine Leiterplatte stößt, wie beispielsweise 14, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Die Klinken 16 erstrecken sich von jedem Endabschnitt der Flansche 10 aus und umfassen außerdem die Klinken 18, die sich von der Hinterseite des Verbindergehäuses 4 aus erstrecken. Wie am besten in Fig. 4 gezeigt wird, umfaßt jeder Einklinkarm 16 und 18 Eingriffsabschnitte 20 für das Sichern des Verbinders 2 auf der Leiterplatte 14.
Wie in Fig. 1 gezeigt wird, umfaßt das drehbare Gehäuse 6 zwei Nockenelemente 24, die die Kontakte 8 überbrücken und sich nach unten durch die Leiterplatte hindurch erstrecken, wie am besten in Fig. 2 gezeigt wird. Die Nockenelemente besitzen nach vorn liegende Nockenränder 25. Das Gehäuse 4 umfaßt Gelenkstücke, wie beispielsweise 26, die innere zylindrische Öffnungen 28 aufweisen, wie in Fig. 1 in Phantomlinien gezeigt wird, und der drehbare Gehäuseabschnitt 6 umfaßt Drehbolzen 30, die in den Öffnungen 28 angeordnet sind. Die Öffnungen 28 und die Drehbolzen 30 sind für eine engtolerierte Passung profiliert, und die Öffnung 28 wird in Fig. 1 nur der Deutlichkeit halber größer gezeigt als der Bolzen 30. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, erstreckt sich ein Eingriffsabschnitt 32 vom vorderen Rand 34 des drehbaren Gehäuseabschnittes 6 nach vorn und umfaßt, wie in Fig. 2 gezeigt wird, einen Eingriffsrand 36, der hierin detaillierter beschrieben wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt wird, umfaßt der Verbinder einen mittleren Körperabschnitt, der im allgemeinen mit 40 gezeigt wird, und der eine Vielzahl von elektrischen Anschlußklemmen 8 aufnimmt, und in der bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Anschlußklemmen 8 innerhalb des mittleren Körperabschnittes 40 in einem Stück geformt. Die Anschlußklemmen werden gestanzt und geformt, um einen hinteren Oberflächenmontageabschnitt 42 und einen vorderen Kragträgerabschnitt 44 einzuschließen, der einen geformten U-förmigen Kontaktabschnitt 46 aufweist.
Wie in Fig. 5 gezeigt wird, umfaßt die Leiterplatte 14: eine geformte rechteckige Öffnung 50, zwei rechteckige Öffnungen 52, Montageöffnungen 56 und 58, Zentrieröffnungen 60, und eine Vielzahl von leitenden Leiterbahnen, wie beispielsweise 62.
Mit Bezugnahme auf Fig. 2 und 4 umfaßt die Baugruppe ebenfalls einen Kartenaufnahmebehälter 65, der auf die untere Fläche der Leiterplatte 14 montiert werden kann. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, umfaßt der Aufnahmebehälter 65 eine Kartenaufnahmeführung 66, die eine hintere Kante 67 aufweist, und Kanäle 68, die sich von einer oberen Fläche 70 des Aufnahmebehälters aus erstrecken und mit der Führung 66 in Verbindung sind. Der Aufnahmebehälter 65 umfaßt außerdem eine Öffnung 72, die bei der bevorzugten Ausführung die gleiche Konfiguration wie die rechteckige Öffnung 50 in der Leiterplatte 14 aufweisen wird. Die Baugruppe aus Verbinder 2, Leiterplatte 14 und Kartenaufnahmebehälter 65 wird jetzt detaillierter beschrieben.
Bei einer Leiterplatte, die so ausgeführt ist, wie in Fig. 5 gezeigt wird, kann der Aufnahmebehälter 65 an der unteren Fläche der Leiterplatte 14 installiert werden, so daß die Öffnungen 72 und 50 ausgerichtet sind, wie in Fig. 2 gezeigt wird, und so daß die Öffnungen 52 durch die Leiterplatte den Kanal 68 im Kartenaufnahmebehälter 65 bedecken. Es muß eingeschätzt werden, daß Positionierelemente, wie beispielsweise Stifte, in den Kartenaufnahmebehälter 65 eingebaut werden, um den Kartenaufnahmebehälter relativ zur Leiterplatte anzuordnen. Obgleich es nicht speziell gezeigt wird, wird der Kartenaufnahmebehälter 65 ebenfalls eine bestimmte Einrichtung umfassen, damit er auf der unteren Fläche der Leiterplatte 14 festgehalten werden kann.
Der Verbinder 2 kann jetzt auf der oberen Fläche der Leiterplatte 14 angeordnet werden, wobei die Oberflächenmontageabschnitte 42 über den entsprechenden Leiterbahnen 62 angeordnet werden, und wobei die Kontaktabschnitte 46 in der Öffnung 50 der Leiterplatte angeordnet werden und sich teilweise in die Öffnung 72 des Kartenaufnahmebehälters hinein erstrecken, wie in Fig. 2 gezeigt wird. Es muß eingeschätzt werden, daß die Einklinkelemente 16 so profiliert sind, daß sie in die Öffnungen 56 in der Leiterplatte einklinken, während die Einklinkelemente 18 so profiliert sind, daß sie in den Öffnungen 58 aufgenommen werden. Die Nockenelemente 24 erstrecken sich nach unten durch die rechteckigen Öffnungen 52 in der Leiterplatte in den Kanal 68 der Kartenführung hinein, so daß die Nockenflächen 25 der Nockenelemente 24 nach vorn in Richtung der Kartenaufnahmeführung 66 liegen. Wie sie in Fig. 2 in der offenen Position gezeigt werden, werden die Kragträgerabschnitte 44 der Anschlußklemmen 8 etwas nach oben federn, so daß die Kontaktflächen der U-förmigen Kontaktabschnitte 46 über der oberen Fläche 76 der Kartenaufnahmeführung 66 sind.
Wie in Fig. 6 gezeigt wird, wird eine Speicherkarte oder eine sogenannte intelligente Karte im allgemeinen mit 80 gezeigt, und sie umfaßt eine Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen 82. Es muß eingeschätzt werden, daß die Karte 80 eingesetzt werden kann, wie in Fig. 2 gezeigt wird, wo die Karte in der Kartenaufnahmeführung 66 aufgenommen wird und nach vorn in Richtung der Nockenelemente 24 gedrückt werden kann. Indem sich der Verbinder in der in Fig. 2 gezeigten Position befindet, wird die Karte unterhalb der Kontaktabschnitte 46 passieren, ohne daß sie berührt werden. Das fortgesetzte Einsetzen der Speicherkarte 80 bewirkt, daß die Vorderkante 84 mit den Flächen 25 in Eingriff kommt und das drehbare Gehäuseelement 6 im Uhrzeigersinn dreht, wenn man Fig. 2 betrachtet. Diese Drehung bewirkt, daß der Randabschnitt 36 mit den Kragträgerabschnitten 44 der Anschlußklemmen 8 in Eingriff kommt, wodurch die Kontaktabschnitte 46 gegen die elektrischen Leiterbahnen 82 auf der Speicherkarte 80 gedrückt werden. Es muß eingeschätzt werden, daß der Abstand L, wie er in Fig. 3 gezeigt wird, der dem Abstand von der hinteren Fläche 69 des Kanals 68 bis zur Mitte der Kontaktabschnitte 46 entspricht, ebenfalls dem Abstand L entspricht, der in Fig. 6 gezeigt wird, der der Abstand zwischen der Vorderkante 84 und der Mitte der Leiterbahnen 82 ist.
Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführung des Verbinders aus Fig. 1-6, wobei der Verbinder 102 einen Gehäuseabschnitt 104 und einen drehbaren Gehäuseabschnitt 106 aufweist. Ein Aufnahmebehälterabschnitt 165 ist unterhalb der Platte gleichermaßen wie bei der früheren Ausführung angeordnet. Bei der Ausführung in Fig. 7 sind die Klinken 16, 18 der vorhergehenden Ausführung entfernt, und das Gehäuse 104 und der Aufnahmebehälterabschnitt 165 werden zusammengehalten, wobei die Platte 14 mittels Befestigungselementen, wie beispielsweise Schrauben 130, dazwischen angeordnet ist.
Es muß ebenfalls verstanden werden, daß alternative Ausführungen möglich sind. Beispielsweise könnte man den Aufnahmebehälter 65 direkt unterhalb der stationären Gehäuseposition anordnen, so daß der Kontakt 46 direkt an die Leiterbahn 82 durch die Öffnung 72 anstelle durch die Öffnung 50 der Platte 14 herankommt. Der gezeigte Verbinder zeigt ebenfalls den gesamten Kontakt 8 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei alle Kontaktstellen 46 einen gleichen Abstand vom Randabschnitt 36 aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, die Anschlußklemmen 8 eine über der anderen zu stapeln, aber isolierend getrennt, so daß die Kontakte 46 zwei Reihen von Leiterbahnen 82 berühren werden, eine Reihe axial von der anderen versetzt. Das würde jedoch eine Veränderung des Randabschnittes 36 derart erfordern, daß er gleichzeitig zwei Reihen der gestapelten Kragabschnitte 44 berühren müßte.

Claims

1. Elektrischer Verbinder (2) für das Montieren auf eine Leiterplatte (14), die eine Vielzahl von elektrischen Leiterbahnen (62) darauf trägt, wobei der elektrische Verbinder (2) aufweist:

eine Einrichtung (42) für die elektrische Verbindung mit den Leiterbahnen (62);

eine Einrichtung (65) für das Verbinden mit den Leiterbahnen (82) auf einem Trägermaterial (80), beispielsweise einer Speicherkarte, das mit der Leiterplatte (14) verbunden werden soll, wobei die Einrichtung (65) für die Verbindung mit dem Trägermaterial einen Trägeraufnahmeschlitz (66) aufweist, der so gestaltet ist, daß er darin das Trägermaterial (80) aufnimmt;

einen stationären Gehäuseabschnitt (4), der eine Vielzahl von elektrischen Anschlußklemmen (8) trägt, die sich daraus erstrecken;

ein drehbares Element (6), das relativ zum stationären Gehäuseabschnitt (4) drehbar und so ausgeführt ist, daß die Anschlußklemmen (8) mit den Leiterbahnen (82) auf dem Trägermaterial (80) in Eingriff gebracht werden;

dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (8) als Kragträgerabschnitte (44) definiert sind, die sich aus dem stationären Gehäuseabschnitt (4) erstrecken und die Kontaktabschnitte (46) aufweisen, und daß das drehbare Element (6) einen Randabschnitt (36) aufweist, der sich in Richtung der Kragträgerabschnitte (44) erstreckt, wobei bei der Drehung des drehbaren Elementes (6) durch Einsetzen der Trägerkarte (80) der Randabschnitt (36) mit den Kragträgerabschnitten (44) in Kontakt kommt, wodurch die Kontaktabschnitte (46) mit der Trägerkarte (80) in Eingriff gebracht werden.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (65) für die Verbindung mit dem Trägermaterial, die den Trägeraufnahmeschlitz (66) umfaßt, unterhalb des stationären Gehäuseabschnittes (4) angeordnet ist, so daß die Leiterplatte zwischen dem stationären Gehäuseabschnitt (4) und der Einrichtung (65) für die Verbindung mit dem Trägermaterial angeordnet wird.

3. Verbinder (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Verbindung mit dem Trägermaterial in der Form eines Aufnahmebehälters (65) vorliegt, der unterhalb des stationären Gehäuseabschnittes (4) befestigt ist.

4. Verbinder (2) nach Anspruch 3, der auf einer Leiterplatte (14) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kontaktabschnitte (46) der Anschlußklemmen (8) durch eine Öffnung (50) durch die Leiterplatte (14) und in den Trägeraufnahmeschlitz (66) hinein erstrecken.

5. Verbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (8) in einer gemeinsamen Ebene und nebeneinander angeordnet sind.

6. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, der auf einer Leiterplatte montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Verbindung mit dem Trägermaterial in der Form eines Aufnahmebehälters (65) vorliegt, der über der Leiterplatte (14) befestigt ist, wobei der Verbinder (2) oberhalb des Aufnahmebehälters (65) angeordnet ist.

7. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (8) im stationären Gehäuseabschnitt (4) in zwei Ebenen befestigt sind.

8. Verbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragträgerabschnitte übereinander auf den Leiterbahnen (82) auf dem Trägermaterial (80) in zwei axial versetzten Reihen gestapelt sind.

9. Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinder (2) außerdem Nockenelemente (24, 25) aufweist, die im Trägeraufnahmeschlitz (66) angeordnet sind, wodurch, wenn das Trägermaterial (80) in den Schlitz (66) eingesetzt wird, das drehbare Element (6) gedreht wird, um zu bewirken, daß die Anschlußklemmen (8) mit dem Trägermaterial (80) in Eingriff gebracht werden.