WO1998039724A2 - Steckbuchse zur kontaktierung wenigstens einer kontaktfläche in einer oberfläche eines steckelementes - Google Patents

Steckbuchse zur kontaktierung wenigstens einer kontaktfläche in einer oberfläche eines steckelementes Download PDF

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WO1998039724A2
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Gerhard Kleineidam
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
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Definitions

  • Socket for contacting at least one contact surface in a surface of a plug element
  • a plug socket which can be part of a reading device for the card-shaped data carrier and into which the data carrier can be inserted of the data carrier slide into the socket over its surface and come to rest on the surface contacts when the data carrier is inserted.
  • Disadvantages of such a solution are the low contact pressure of these metallic spring contacts - which can also result in a complete loss of contact due to bouncing in the event of tolerance deviations, vibrations or shocks - as well as the undesired abrasion of the data carrier housing, which is usually made of plastic, by dragging the spring contacts over it when pulling out or pushing in the data carrier.
  • the object of the invention is to create a plug socket for contacting at least one contact surface in a surface of a plug element, in particular a card-shaped data carrier such as a chip card, which avoids the disadvantages mentioned.
  • the socket according to the invention has a lever-shaped contact element with a first and a second lever arm for each contact surface to be contacted.
  • the second is when the plug element is inserted into a receptacle of the plug socket H e b ELARM by the plug element in such a way can be deflected in that the first lever arm comes into contact with the contact surface.
  • the lever-like contact elements advantageously allow contacting of the plug element while avoiding undesired abrasion on the surface of the housing of the plug element when the plug element is inserted or removed from the receptacle of the socket.
  • a very large contact pressure of the first lever arm on the contact surface of the plug element can be achieved by suitable design of the contact element, in particular by appropriate design of the length relationships of the two lever arms.
  • the contact elements act as toggle levers.
  • the contact pressure is to be chosen so large that the plug element is held in the receptacle by the contact element.
  • the contact element is provided with a spring element that the contact element holds in the rest position, provided that no plug element is inserted into the receptacle of the socket.
  • the spring element can be tensioned by inserting the plug element into the receptacle, so that when the plug element is pulled out, a restoring force conveys the contact element back into the rest position.
  • FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the socket
  • FIGS. 3 and 4 show a second exemplary embodiment of the socket
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the socket
  • Figure 6 is a detailed view of a further embodiment and Figure 7 lever-like contact elements of an embodiment of the socket.
  • F igur 1 shows a cross-sectional view of a portion of egg nes first embodiment of the socket according to the invention 1. It comprises a receptacle 4 in which a Steckele ⁇ element 3 has been already partially inserted in Figure 1 (from right).
  • the receptacle 4 within the socket 1 can be dimensioned such that the plug element 3 can be inserted partially or completely into it.
  • the plug-in element is a card-shaped data carrier, for example a chip card.
  • the invention is also suitable for other forms of plug-in elements which do not have a card shape.
  • the plug element 3 has a contact surface 2 in its surface, which is to be contacted by means of the plug socket 1.
  • it has a contact element 5 with a first lever arm 5a and a second lever arm 5b.
  • the contact element 5 is mounted in a rotary bearing 8 and is connected via a spring element 7, which in the exemplary embodiment shown has the shape of a spiral spring and will be described later, to an electrical line 6, via which an electrical connection at least to the first lever arm 5a of the contact element 5 can be produced.
  • the contact element 5 can be made in one piece and is then made of an electrically conductive material, advantageously metal, with sufficient flexural rigidity.
  • the spring element 7 can also be made in one piece with the contact element 5. Then it makes sense if the material of the contact element 5 has corresponding spring properties.
  • the contact surface 2 of the plug element 3 is contacted by the contact element 5 in the following way: I n F igur 1 the male member 3 from right to left is in t he Recording A 4 inserted.
  • I n F igur 1 the male member 3 from right to left is in t he Recording A 4 inserted.
  • the K ontaktelement 5 In the shown state in which a leading edge of the plug element 3 to the second lever arm 5b there d K ontaktelements 5 is not touched, is the K ontaktelement 5 in a rest position, in which the second He protrudes ⁇ belarm 5b into the insertion path of the male element 3, currency ⁇ rend the first lever arm 5a is located so far above this ⁇ A thrust path that he ment ⁇ upon insertion of the first Steckele- 3 does not slide over the surface thereof.
  • FIG. 2 shows the same socket as FIG. 1 after the plug element 3 has been pushed further into the receptacle 4 from right to left, to an end position in which the second lever arm 5b during insertion of the plug element 3 through its front edge or End face has been deflected so far that the first lever arm 5a has been pivoted from above onto the contact surface 2 of the plug element 3 and thus an electrical connection between the electrical supply line 6 and the contact surface 2 is made via the contact element 5.
  • this desired abrasion is locally limited to the area of the contact surface 2 on which the first lever arm 5a comes to rest.
  • the spring element 7 has the task of holding the contact element 5 in the rest position when the plug element 3 is not inserted (the spring element 7 is then relaxed), in which the first lever arm 5a is outside the insertion path and second lever arm 5b is located within the insertion path of the plug-in element 3 (FIG. 1).
  • the spring element 7 can be tensioned so that a restoring force acts on the contact element 5, which causes the contact element 5 to be reset to the rest position after the plug element 3 has been pulled out of the socket 1 ( Figure 1).
  • the restoring force of the spring element 7 should be selected to be lower than would be necessary to remove the static friction between the first lever arm 5a and the contact surface 2.
  • the socket 1, as shown in FIGS. 3 and 4 can also have a release element 9, by means of which the deflected contact element 5 returns to the rest position and the spring element 7 from the tensioned position State can be returned to the untensioned state.
  • the trigger element 9 in the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4 has the shape of a plunger which, from the top of the spring element 7 when the plug socket 1 is shown in FIG. 4, in which the plug element 3 is in an end position within its receptacle 4 can be pressed so that it springs back from its tense state to the relaxed state. This causes a torque on the contact element 5 in the counterclockwise direction in the illustration according to FIG. 4. The inserted plug-in element 3 is pressed out of the receptacle 4 against the direction of insertion by the second lever arm 5b.
  • the spring element 7 in all of the exemplary embodiments shown can also be designed such that it works according to the so-called snap frog principle, as is the case with the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 8 and 9, which otherwise corresponds to that from FIGS. 3 and 4.
  • One after Spring element acting according to the click frog principle has two stable shape states. It has a pre-tension, which keeps it in one of the two stable states and, by deflection, jumps from this into the other stable state and vice versa.
  • this mode of operation on the basis of a bar clamped at both ends, which is prestressed in such a way that it has a curvature in one direction. If, starting from this first state, a force is exerted on the spring element against the curvature, the spring element jumps into the second stable state when a minimum force is exceeded, in which it has a curvature in the opposite direction.
  • the spring element 7 In the first stable state of the exemplary embodiment shown here (FIG. 8), the spring element 7 operating according to the snap frog principle holds the contact element 5 in the rest position and is only in through the deflection of the contact element 5 when the plug element 3 is inserted from this first state which it has a curvature downwards, movable, and when a certain minimum voltage is exceeded, it suddenly jumps into the second state (FIG. 9), in which it holds the first lever arm 5a in contact with the contact surface 2. From this second stable state, in which it has an upward curvature, the spring element 7 can in turn only be transferred to the first state (rest position), in that a certain minimum force acts on it in the now opposite direction. As shown in FIGS. 8 and 9, this minimum force can be generated by the trigger element 9 and / or by the elevation 10, which have already been described with reference to the exemplary embodiment in FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the socket 1 according to the invention, which in turn has the same components as the two previous exemplary embodiments.
  • the contact element 5 has a different length ratio of its lever arms 5a, 5b, so that with the same insertion force acting on the plug element 3 when inserting into the receptacle 4, a higher contact pressure results from the first lever arm 5a .
  • the spring action of the spring element 7 is based on the bending principle.
  • a release element 9 is provided in the embodiment according to FIG. 5, which is not arranged above the spring element 7 in the socket 1, but which can be operated from the same side from which the plug element 3 can be inserted into it.
  • the trigger element 9 is of larger dimensions and, at the end of a guide in which it can be moved within the socket 1, has a bevelled slide which, by pushing the trigger element 9 in, enables a force transmission to the spring element 7 in the second stable state shown, so that this changes into the relaxed state and exerts a corresponding restoring force on the second lever arm 5b of the contact element 5.
  • FIG. 6 shows the detail of a further exemplary embodiment of the socket 1. Shown in a cut-out perspective view are two contact surfaces 2 in the surface of a plug element 3, which is inserted into the socket so far that it almost contacts the second lever arms 5b of the contact elements 5 touched . If the plug element 3 is pushed even further into the socket, the first lever arms 5a pivot down onto the contact surfaces 2.
  • the two contact elements 5 shown are on one Common axis of rotation 12 is fixed, via which they are mounted in corresponding (not shown) pivot bearings.
  • FIG. 6 also shows one of the spring elements 7 in the form of a spiral spring as in one of the exemplary embodiments from FIG. 1, 3 or 5.
  • Two alternative options for attaching the trigger element 9 are indicated, which can be operated from the same side in this exemplary embodiment , of which the plug element 3 can be inserted into the receptacle 4 of the socket 1.
  • the trigger elements 9 do not act directly on the spring elements 7, as shown in Figures 3 to 5, but on the axis of rotation 12. Alternatively, they can also be attached directly to the contact elements 5 and thus act directly on them.
  • the restoring force on the contact element 5 can in principle also be realized by a spring element in the form of a torsion spring which, for example in a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 6, acts directly on the axis of rotation 12 via which the contact element 5 is mounted in the pivot bearing 8 .
  • FIG. 7 shows a side view of a plurality of contact elements 5 arranged one behind the other, as are similar to the exemplary embodiments in FIGS. 1 to 6.
  • the contact element 5 located in the foreground largely covers all further contact elements, since in this exemplary embodiment they are essentially congruent.
  • the contact elements 5 differ only in the design of the second lever arm 5b.
  • the second lever arms 5b of the contact elements 5, which in the illustration shown are located behind the contact element 5 shown in the foreground, are each designed in such a way that they differ to different extents from the insertion direction of the plug. protrude kelements 3 into the receptacle 4 of the socket 1. The result of this is that the contact element 5 is first deflected, the second lever arm 5b of which projects furthest to the right in the illustration according to FIG. The other contact elements 5 become correspondingly when one is inserted
  • Plug element 3 brought into contact with the front edge of plug element 3 later and consequently also only later deflected. As a result, there is also a later contact time of the respective first lever arms 5a of the different contact elements 5 (which are designed to be identical in this exemplary embodiment).
  • a plug-in element 3 such as a chip card
  • its contact surfaces 2, which are provided for contacting a supply potential are first brought into contact with corresponding first lever arms 5a before further contact surfaces 2 of the Plug element 3 can be contacted with corresponding first lever arms 5.
  • the plug element 3 can be connected to ground first, then to a positive or negative supply potential before further signals can be transmitted to the plug element 3 via other contact surfaces 2, which could otherwise lead to malfunctions.

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Abstract

Erfindungsgemäß sind hebelartige Kontaktelemente (5) der Steckbuchse (1) vorgesehen, die einen ersten Hebelarm (5a) und einen zweiten Hebelarm (5b) aufweisen. Durch Einschieben eines Steckelementes (3), insbesondere einer Chipkarte, entlang eines Einschubweges in einer Aufnahme (4) der Steckbuchse (1) ist der zweite Hebelarm (5b) in der Weise auslenkbar, daß der erste Hebelarm (5a) von oben auf die Kontaktfläche(2) des Steckelements (3) gepreßt wird. Ein Abrieb der Steckelementoberfläche beim Einschieben wird dadurch vermieden und ein ausreichend großer Anpreßdruck des ersten Hebelarms (5a) ist gewährleistet.

Description

Beschreibung
Steckbuchse zur Kontaktierung wenigstens einer Kontaktfläche in einer Oberfläche eines Steckelementes
Zur Kontaktierung von Oberflächenkontakten eines Steckelementes in Form eines kartenförmigen Datenträgers, insbesondere einer Chipkarte, ist es möglich, in einer Steckbuchse, die Teil eines Lesegerätes für den kartenförmigen Datenträger sein kann und in die der Datenträger einschiebbar ist, federnde Metallkontakte vorzusehen, die bei einem Einschieben des Datenträgers in die Steckbuchse über dessen Oberfläche gleiten und bei eingeschobenem Datenträger auf dessen Ober- flächenkontakten zum Liegen kommen. Nachteile einer derartigen Lösung sind der nur geringe Anpreßdruck dieser metallischen Federkontakte - der auch einen vollständigen Kontakt- verlust durch Prellen bei Toleranzabweichungen, Vibrationen oder Erschütterungen zur Folge haben kann - sowie der unge- wünschte Abrieb des meist aus Kunststoff bestehenden Datenträgergehäuses durch das Darüberschleifen der Federkontakte beim Herausziehen oder Hineinschieben des Datenträgers.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steckbuchse zur Kontaktie- rung wenigstens einer Kontaktfläche in einer Oberfläche eines Steckelementes, insbesondere eines kartenförmigen Datenträgers wie einer Chipkarte, zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Steckbuchse gemäß Patentanspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Steckbuchse weist je zu kontaktierender Kontaktfläche ein hebeiförmiges Kontaktelement mit einem ersten und einem zweiten Hebelarm auf . Beim Einschieben des Steckelements in eine Aufnahme der Steckbuchse ist der zweite Hebelarm durch das Steckelement in der Weise auslenkbar, daß der erste Hebelarm mit der Kontaktfläche in Kontakt kommt .
Die hebelartigen Kontaktelemente ermöglichen auf vorteilhafte Weise eine Kontaktierung des Steckelementes unter Vermeidung eines unerwünschten Abriebs an der Oberfläche des Gehäuses des Steckelementes beim Einschieben oder Herausziehen des Steckelementes aus der Aufnahme der Steckbuchse. Außerdem ist durch geeignete Gestaltung des Kontaktelements, insbesondere durch entsprechende Gestaltung der Längenverhältnisse der beiden Hebelarme, ein sehr großer Anpreßdruck des ersten Hebelarms auf die Kontaktfläche des Steckelements erreichbar. Die Kontaktelemente wirken dabei als Kniehebel.
Gunstigerweise ist der Anpreßdruck so groß zu wählen, daß das Steckelement durch das Kontaktelement in der Aufnahme gehalten wird.
Vorteilhaft ist es, wenn das Kontaktelement mit einem Federe- lement versehen ist, daß das Kontaktelement in der Ruheposition hält, sofern kein Steckelement in die Aufnahme der Steckbuchse eingeschoben ist. Durch Einschieben des Steckelementes in die Aufnahme ist das Federelement spannbar, so daß beim Herausziehen des Steckelementes eine Rückstellkraft das Kontaktelementes wieder in die Ruheposition zurückbefördert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei der hebelartigen Kontaktelemente beim Einschieben eines Steckelementes unterschiedliche Kontaktierzeitpunkte mit den entsprechenden Kon- taktflächen aufweisen. Dies ist durch entsprechend unterschiedliche konstruktive Gestaltung der Kontaktelemente leicht erreichbar: Entweder durch unterschiedliche Konstruktion der zweiten Hebelarme, wodurch diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten durch das Steckelement auslenkbar sind, und/oder durch unterschiedliche Konstruktion der ersten Hebelarme . Unterschiedliche Kontaktierzeitpunkte sind insbesondere dann von Vorteil, wenn das Kontaktelement mit dem frühesten Kon¬ taktierzeitpunkt über die Steckbuchse mit einem Versorgungs- potential verbindbar ist, beispielsweise mit Masse. Es ist dann möglich, das zu kontaktierende Steckelement zunächst mit Masse zu verbinden, als nächstes mit einem zweiten Versor- gungspotential, beispielsweise VCC, und erst daraufhin die üblichen Kontaktflächen des Steckelementes zu kontaktieren, um Fehlfunktionen, beispielsweise durch eine zu früh (d.h. vor dem Anliegen definierter Versorgungspotentiale wie Masse und VCC, die für eine ordnungsgemäße Funktion des Steckelementes notwendig sein können) eingeleitete Datenübertragung vom oder zum Steckelement zu vermeiden. Vorteilhafterweise können somit bereits alle Kontaktelernente mit den vorgesehe- nen Signalen beaufschlagt sein, bevor eine Kontaktierung des Steckelementes erfolgt. Ein spezieller Schalter (z.B. ein EndpunktSchalter, der durch das vollständig Einschieben des Steckelementes betätigbar ist) zur Aktivierung der Signale ist nicht notwendig. Der Aufbau einer solchen Steckerbuchse ist also sehr einfach und kostengünstig, bei gleichzeitiger großer Funktionssicherheit.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert, die Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergeben. Es zeigen:
Figuren 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Steckbuchse,
Figuren 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Steck- buchse,
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steckbuchse,
Figur 6 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels und Figur 7 hebelartige Kontaktelemente eines Ausführungsbeispiels der Steckbuchse. Figuren 8 und 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steck buchse .
Figur 1 zeigt in einer Querschnittdarstellung einen Teil ei- nes ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steckbuchse 1. Sie weist eine Aufnahme 4 auf, in die ein Steckele¬ ment 3 bereits teilweise (in Figur 1 von rechts) eingeschoben worden ist. Die Aufnahme 4 innerhalb der Steckbuchse 1 kann so dimensioniert sein, daß das Steckelement 3 teilweise oder auch vollständig in sie einschiebbar ist.
Bei diesem und allen folgenden Ausführungsbeispielen ist das Steckelement ein kartenförmiger Datenträger, beispielsweise eine Chipkarte. Die Erfindung eignet sich jedoch auch für an- dere Formen von Steckelementen, die keine Kartenform aufweisen.
Das Steckelement 3 weist in seiner Oberfläche eine Kontaktfläche 2 auf, die mittels der Steckbuchse 1 zu kontaktieren ist. Hierzu weist diese ein Kontaktelement 5 mit einem ersten Hebelarm 5a und einem zweiten Hebelarm 5b auf. Das Kontaktelement 5 ist in einem Drehlager 8 gelagert und über ein Federelement 7, das beim gezeigten Ausführungsbeispiel die Form einer Biegefeder hat und später noch beschrieben wird, mit einer elektrischen Leitung 6 verbunden, über die eine elektrische Verbindung zumindest mit dem ersten Hebelarm 5a des Kontaktelements 5 herstellbar ist . Günstigerweise kann das Kontaktelement 5 einteilig ausgeführt sein und ist dann aus einem elektrisch leitfähigem Material, günstigerweise Metall, mit einer ausreichenden Biegesteifigkeit gefertigt. Auch das Federelement 7 kann einteilig mit dem Kontaktelement 5 gefertigt sein. Dann ist es sinnvoll, wenn das Material des Kontaktelementes 5 entsprechende Federeigenschaften aufweist.
Eine Kontaktierung der Kontaktfläche 2 des Steckelements 3 durch das Kontaktelement 5 erfolgt in folgender Weise: In Figur 1 ist das Steckelement 3 von rechts nach links in die Aufnahme 4 einschiebbar. Im gezeigten Zustand, bei dem eine Vorderkante des Steckelements 3 den zweiten Hebelarm 5b des Kontaktelements 5 noch nicht berührt, befindet sich das Kontaktelement 5 in einer Ruheposition, in der der zweite He¬ belarm 5b in den Einschubweg des Steckelementes 3 ragt, wäh¬ rend der erste Hebelarm 5a sich soweit oberhalb dieses Ein¬ schubweges befindet, daß er beim Einschieben des Steckele- mentε 3 zunächst nicht über die Oberfläche desselben gleitet.
Figur 2 zeigt dieselbe Steckbuchse wie Figur 1, nachdem das Steckelement 3 weiter von rechts nach links in die Aufnahme 4 eingeschoben worden ist, und zwar bis in eine Endposition, bei der der zweite Hebelarm 5b während des Einschiebens des Steckelementes 3 durch dessen Vorderkante bzw. Stirnfläche soweit ausgelenkt worden ist, daß der erste Hebelarm 5a von oben auf die Kontaktfläche 2 des Steckelements 3 geschwenkt worden ist und somit eine elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Zuleitung 6 und der Kontaktfläche 2 über das Kontaktelement 5 hergestellt ist.
Um einen guten Kontakt zwischen dem zweiten Hebelarm 5a und der Kontaktfläche 2 herzustellen, kann es notwendig sein, eine eventuell vorhandene Oxidationsschicht auf der Kontaktflä- ehe 2 durch einen leicht reibenden Kontaktierungsvorgang durch den ersten Hebelarm 5a am Kontaktpunkt zu entfernen. Dies ist bei der Erfindung gewährleistet, wenn das Kontaktelement 5 in der beschriebenen Weise ausgelenkt wird und der erste Hebelarm 5a eine entsprechende Biegesteifigkeit auf- weist: Beim Aufsetzen des Kontaktpunktes des ersten Hebelarmes 5a auf die Kontaktfläche 2 überlagern sich die Einschubbewegung des Steckelementes 3 und die Schwenkbewegung des ersten Hebelarmes 5a, so daß eine kurze Reibwirkung auftritt, die für ein sicheres Herstellen der elektrischen Verbindung notwendig ist. Dieser gewünschte Abrieb ist jedoch lokal auf den Bereich der Kontaktfläche 2 begrenzt, auf dem der erste Hebelarm 5a zum Liegen kommt. Ein größerer, ungewollter Mate- rialabrieb, insbesondere an der Oberfläche des Steckelementes 3, an der sich keine Kontaktfläche befindet, wird bei der Er¬ findung vermieden.
Durch entsprechende Wahl der konstruktiven Form des Kontakte¬ lementes 5 und dessen Hebelarme 5a, 5b ist es erreichbar, das Steckelement 3 allein durch den Anpreßdruck des ersten Hebelarms 5a in der Aufnahme 4 der Steckbuchse 1 zu halten. Das Halten erfolgt einerseits durch ein Verklemmen des Steckele- mentes 3 zwischen den beiden Hebelarmen 5a, 5b und andererseits zwischen dem ersten Hebelarm 5a und dem Boden der Aufnehmung 4, der Teil des Gehäuses der Steckerbuchse 1 ist. Die durch den ersten Hebelarm 5a aufgebrachte Kontaktkraft induziert als Normalkraft über die Karte auf den Boden der Auf- nehmung 4 eine Reibkraft, die für das Festhalten der Karte im Gehäuse sorgt .
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 hat das Federelement 7 die Aufgabe, das Kontaktelement 5 bei nicht eingeführ- tem Steckelement 3 in der Ruheposition zu halten (das Federelement 7 ist dann entspannt) , bei der der erste Hebelarm 5a sich außerhalb des Einschubweges und der zweite Hebelarm 5b innerhalb des Einschubweges des Steckelements 3 befindet (Figur 1) . Durch das Auslenken des Kontaktelementes 5 ent- sprechend Figur 2, ist das Federelement 7 spannbar, so daß eine Rückstellkraft auf das Kontaktelement 5 wirkt, die bewirkt, daß nach einem Herausziehen des Steckelements 3 aus der Steckbuchse 1 ein Zurückstellen des Kontaktelements 5 in die Ruheposition (Figur 1) erfolgt. Natürlich ist die Rück- stellkraft des Federelements 7 geringer zu wählen, als es zur Aufhebung der Haftreibung zwischen dem ersten Hebelarm 5a und der Kontaktfläche 2 erforderlich wäre.
Um ein Rückstellen des Kontaktelements 5 in die Ruheposition zu bewirken, kann, wie bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 und 4 (welches im wesentlichen ebenso aufgebaut ist wie dasjenige in Figur 1 und 2) , beispielsweise eine Er- hebung 10 in der Oberfläche des Steckelementes 3 vorgesehen sein, die sich in Einschubrichtung weiter vorne am Steckele¬ ment 3 befindet, als die Kontaktfläche 2. Beim Herausziehen des Steckelementes 3 aus der Aufnahme 4 (ausgehend von im in Figur 4 dargestellten Zustand) gleitet ein Kontaktpunkt 11 des ersten Hebelarms 5a zunächst über die Oberfläche der Kon¬ taktfläche 2, da das Kontaktelement 5 zunächst vom eingeführ¬ ten Steckelement 3 in der ausgelenkten Lage gehalten wird. Durch die Erhebung 10 erfährt der erste Hebelarm' 5a beim Her- ausziehen des Steckelementes 3 eine Auslenkung nach oben, wodurch insgesamt eine Drehung des Kontaktelements 5 entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt und das Federelement 7 entspannt wird.
Alternativ zu der Erhebung 10, falls gewünscht jedoch auch zusätzlich zu dieser, kann die Steckbuchse 1, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, auch ein Auslöseelement 9 aufweisen, mittels dessen das ausgelenkte Kontaktelement 5 wieder in die Ruheposition und das Federelement 7 vom gespannten Zustand wieder in den ungespannten Zustand versetzbar ist. Das Auslö- selement 9 beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 und 4 hat die Form eines Stempels, der beim in Figur 4 dargestellten Zustand der Steckbuchse 1, bei der sich das Steckelement 3 in einer Endposition innerhalb seiner Aufnahme 4 befindet, von oben auf das Federelement 7 drückbar ist, so daß dieses von seinem gespannten Zustand in den entspannten Zustand zurückspringt . Hierdurch wird ein Drehmoment auf das Kontaktelement 5 entgegen dem Uhrzeigersinn in der Darstellung nach Figur 4 bewirkt . Das eingeschobene Steckelement 3 wird dabei durch den zweiten Hebelarm 5b entgegen der Einschubrichtung aus der Aufnahme 4 gedrückt .
Das Federelement 7 in allen gezeigten Ausführungsbeispielen kann auch so ausgeführt sein, daß es nach dem sogenannten Knackfrosch-Prinzip arbeitet, wie dies beim in den Figuren 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, welches ansonsten demjenigen aus Figur 3 und 4 entspricht. Ein nach dem Knackfrosch-Prinzip wirkendes Federelement weist zwei stabile Formzustände auf. Es hat eine Vorspannung, durch die es in einem der beiden stabilen Zustände gehalten wird und springt durch Auslenkung aus diesem in den anderen stabilen Zustand um und umgekehrt. Vorstellen kann man sich diese Wirkungsweise anhand eines an beiden Enden eingespannten Balkens, der in der Weise vorgespannt ist, daß er in eine Richtung eine Wölbung aufweist. Wird, ausgehend von diesem ersten Zustand eine Kraft entgegen der Wölbung auf das Federelement ausgeübt, springt dieses bei Überschreiten einer Mindestkraft in den zweiten stabilen Zustand, bei dem es eine Wölbung in nunmehr entgegengesetzter Richtung aufweist.
Im ersten stabilen Zustand des hier gezeigten Ausführungsbei- spiels (Figur 8) hält das nach dem Knackfrosch-Prinzip arbeitende Federelement 7 das Kontaktelement 5 in der Ruheposition und ist nur durch die Auslenkung des Kontaktelements 5 beim Einschieben des Steckelements 3 aus diesem ersten Zustand, in dem es eine Wölbung nach unten aufweist, bewegbar, wobei es bei Überschreiten einer gewissen MindestSpannung schlagartig in den zweiten Zustand (Figur 9) umspringt, bei dem es den ersten Hebelarm 5a in Kontakt mit der Kontaktfläche 2 hält. Von diesem zweiten stabilen Zustand, bei dem es eine Wölbung nach oben aufweist, ist das Federelement 7 wiederum nur in den ersten Zustand (Ruheposition) überführbar, indem wieder eine gewisse Mindestkraft in der nun umgekehrten Richtung auf es einwirkt. Diese Mindestkraft kann, wie in Figur 8 und 9 dargestellt, durch das Auslöseelement 9 und/oder durch die Erhebung 10 erzeugt werden, die bereits bezüglich des Ausfüh- rungsbeispiels in Figur 3 und 4 beschrieben wurden.
Durch geeignete konstruktive Dimensionierung der Erhebung 10 kann erreicht werden, daß schon durch die kleine Auslenkung des ersten Hebelarmes 5a beim Herausziehen des Steckelementes 3 aus der Aufnahme 4 und dem dabei erfolgenden Auslenken des ersten Hebelarmes 5a ein nach dem Knackfrosch-Prinzip arbeitendes Federelement 7 vom zweiten stabilen Zustand (Figur 9) wieder in den ersten stabilen Zustand gemäß Figur 8 zurückschnappt .
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Steckbuchse 1, die wiederum gleiche Komponenten wie die beiden vorhergehenden Ausführungsbeispiele aufweist. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel aus Figur 3 und 4 weist das Kontaktelement 5 ein anderes Längenverhältnis seiner Hebelarme 5a, 5b auf, so daß bei gleicher auf das Stecke- lement 3 wirkender Einschubkraft beim Einschieben in die Aufnahme 4 ein höherer Anpreßdruck durch den ersten Hebelarm 5a resultiert. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel basiert die Federwirkung des Federelementε 7 auf dem Biegeprinzip. Anders als in Figur 3 und 4 ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ein Auslöseelement 9 vorgesehen, welches nicht oberhalb des Federelements 7 in der Steckbuchse 1 angeordnet ist, sondern welches von derselben Seite bedienbar ist, von der das Stekkelement 3 in diese einführbar ist. Entsprechend ist das Auslöseelement 9 größer dimensioniert und weist am Ende einer Führung, in der es innerhalb der Steckbuchse 1 bewegbar ist, einen abgeschrägten Schieber auf, der durch Hereindrücken des Auslöseelements 9 eine Kraftübertragung auf das Federelement 7 im dargestellten zweiten stabilen Zustand ermöglicht, so daß dieses in den entspannten Zustand übergeht und dabei eine entsprechende Rückstellkraft auf den zweiten Hebelarm 5b des Kontaktelements 5 ausübt .
Figur 6 zeigt das Detail eines weiteren Ausführungsbeispiels der Steckbuchse 1. Dargestellt sind in einer ausschnittswei- sen, perspektivischen Darstellung zwei Kontaktflächen 2 in der Oberfläche eines Steckelements 3, welches soweit in die Steckbuchse eingeschoben ist, daß es fast die zweiten Hebelarme 5b der Kontaktelemente 5 berührt . Wird das Steckelement 3 noch weiter in die Steckbuchse eingeschoben, erfolgt ein Herabschwenken der ersten Hebelarme 5a auf die Kontaktflächen 2. Die beiden dargestellten Kontaktelemente 5 sind an einer gemeinsamen Drehachse 12 befestigt, über die sie in entsprechenden (nicht dargestellten) Drehlagern gelagert sind.
Dargestellt ist in Figur 6 auch je eines der Federelemente 7 in Form einer Biegefeder wie bei einem der Ausführungsbei- spiele aus Figur 1, 3 oder 5. Angedeutet sind zwei alternative Möglichkeiten der Anbringung des Auslöseelements 9, welches bei diesem Ausführungsbeispiel von derselben Seite bedienbar ist, von der das Steckelement 3 in die Aufnehmung 4 der Steckbuchse 1 einführbar ist. In Figur 6 wirken die Auslöseelemente 9 also nicht direkt auf die Federelemente 7, wie in den Figuren 3 bis 5 dargestellt, sondern auf die Drehachse 12. Alternativ hierzu können sie auch direkt an den Kontaktelementen 5 befestigt sein und somit direkt auf diese wirken.
Anders als hier dargestellt, kann die Rückstellkraft auf das Kontaktelement 5 grundsätzlich auch durch ein Federelement in Form einer Drehfeder realisiert sein, welches beispielsweise in Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 6 direkt auf die Drehachse 12 wirkt, über die das Kontaktelement 5 im Drehlager 8 gelagert ist .
Es ist vorteilhaft, durch die konstruktive Gestaltung der Kontaktelemente 5 unterschiedliche Kontaktierzeitpunkte mit den Kontaktflächen 2 vorzusehen. Figur 7 zeigt in einer Seitenansicht mehrere hintereinander angeordnete Kontaktelemente 5, wie sie ähnlich bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 bis 6 dargestellt sind. Dabei verdeckt das im Vordergrund befindlichen Kontaktelement 5 zum größten Teil alle weiteren Kontaktelemente, da sie bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen deckungsgleich gestaltet sind. In Figur 7 unterscheiden sich die Kontaktelemente 5 lediglich hinsichtlich der Ausgestaltung des zweiten Hebelarms 5b. Die zweiten Hebelarme 5b der Kontaktelemente 5, die sich in der gezeigten Darstellung hinter dem im Vordergrund dargestellten Kontaktelement 5 befinden, sind jeweils so gestaltet, daß sie unterschiedlich weit entgegen der Einschubrichtung des Stek- kelements 3 in die Aufnahme 4 der Steckbuchse 1 hineinragen. Dies hat zur Folge, daß zunächst das Kontaktelement 5 ausgelenkt wird, dessen zweiter Hebelarm 5b in der Darstellung nach Figur 7 am weitesten nach rechts ragt. Entsprechend wer- den die anderen Kontaktelemente 5 beim Einschieben eines
Steckelements 3 erst später mit der Vorderkante des Steckelements 3 in Berührung gebracht und demzufolge auch erst später ausgelenkt. Als Folge dessen ergibt sich auch ein späterer Kontaktierzeitpunkt der (bei diesem Ausführungsbeispiel dek- kungsgleich gestalteten) jeweiligen ersten Hebelarme 5a der unterschiedlichen Kontaktelemente 5.
Auf diese Weise läßt sich vorteilhaft erreichen, daß beim Einschieben eines Steckelementes 3, wie beispielsweise einer Chipkarte, deren Kontaktflächen 2, die für die Kontaktierung mit einem Versorgungspotential vorgesehen sind, zuerst mit entsprechenden ersten Hebelarmen 5a in Kontakt gebracht werden, bevor weitere Kontaktflächen 2 des Steckelements 3 mit entsprechenden ersten Hebelarmen 5 kontaktiert werden. So kann beispielsweise zunächst eine Verbindung des Steckelements 3 mit Masse, dann mit einem positiven oder negativen Versorgungspotential erfolgen, bevor weitere Signale über andere Kontaktflächen 2 zum Steckelement 3 übertragen werden können, wodurch es andernfalls zu Fehlfunktionen kommen könn- te.

Claims

Patentansprüche
1. Steckbuchse (1) zur Kontaktierung wenigstens einer Kontaktfläche (2) in einer Oberfläche eines Steckelementes (3) mit folgenden Merkmalen:
- sie hat eine Aufnahme (4) , in die das Steckelement (3) entlang eines Einschubweges wenigstens teilweise einschiebbar ist,
- sie hat hebeiförmige Kontaktelemente (5) zur Kontaktierung je einer der Kontaktflächen (2) ,
- jedes Kontaktelement (5) ist in einem Drehlager (8) gelagert und weist, von diesem ausgehend, einen ersten (5a) und einen zweiten (5b) Hebelarm auf,
- ist kein Steckelement (3) eingeschoben, befindet sich das Kontaktelement (5) in einer Ruheposition, bei der der erste
Hebelarm (5a) nicht in den Einschubweg ragt, während der zweite Hebelarm (5b) in den Einschubweg ragt,
- der zweite Hebelarm (5b) ist durch Einschieben des Steckelementes (3) auslenkbar, - der erste Hebelarm (5a) ist durch die Auslenkbewegung des zweiten Hebelarms (5b) so auslenkbar, daß er mit der Kontaktfläche (2) in Kontakt kommt.
2. Steckbuchse nach Anspruch 1, bei dem durch Einschieben des Steckelementes (3) in eine Endposition innerhalb der Aufnahme (4) der Anpreßdruck durch den ersten Hebelarm (5a) auf die Kontaktzone (2) so stark ist, daß das Steckelement (3) durch das Kontaktelement (5) in der Aufnahme (4) gehalten wird.
3. Steckbuchse nach einem der vorstehenden Ansprüche mit folgenden Merkmalen:
- sie hat ein Federelement (7) , das mit dem Kontaktelement (5) verbunden ist, - ist kein Steckelement (3) eingeschoben, ist das Federelement (7) entspannt und hält das Kontaktelement (5) in der Ruheposition, - durch Auslenken des Kontaktelementes (5) beim Einschieben des Steckelementes (3) ist das Federelement (7) spannbar, so daß es eine Rückstellkraft auf das Kontaktelement (5) ausübt .
4. Steckbuchse nach Anspruch 1 oder 2 mit folgenden Merkmalen:
- sie hat ein Federelement (7) , das mit dem Kontaktelement (5) verbunden ist, und zwei stabile Zustände hat, - ist kein Steckelement (3) eingeschoben, befindet sich das Federelement (7) in einem ersten stabilen Zustand und hält das Kontaktelement (5) in der Ruheposition,
- das Federelement (7) ist durch das Einschieben eines Stek- kelementes (3) in einen zweiten stabilen Zustand versetz- bar, in dem es den ersten Hebelarm (5a) in Kontakt mit der Kontaktfläche (2) hält.
5. Steckbuchse nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein Auslöseelement (9) vorhanden ist, durch dessen Betätigung das Kontaktelement (7) vom ausgelenkten Zustand in die Ruheposition überführbar ist.
6. Steckbuchse nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der wenigstens zwei der Kontaktelemente (5) so gestaltet sind, daß beim Einschieben des Steckelementes (3) ihre ersten Hebelarme (5a) zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit den jeweiligen Kontaktflächen (2) in Kontakt kommen.
7. Steckbuchse nach Anspruch 6 mit folgenden Merkmalen: - eines der Kontaktelemente (5) ist mit einem Versorgungspotential verbindbar,
- beim Einschieben des Steckelementes (3) wird dieses Kontaktelement (5) vor allen anderen mit einer der Kontaktflächen (2) in Kontakt gebracht.
8. Steckbuchse nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der wenigstens einer der ersten Hebelarme (5a) einen Kon- taktpunkt (11) aufweist, der bei eingeschobenem Steckelement (3) in eine Rastsicke (12) der Kontaktzone (2) rastbar ist.
9. Steckbuchse nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Steckelement ein kartenförmiger Datenträger ist.
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