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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kartenverbinder zur Verbindung einer
Karte mit einer Leiterplatte und insbesondere einen Kartenverbinder
zum Halten einer Karte eines mobilen Bauelements.
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Die
Druckschrift EP-A-0964357 offenbart einen Kartenverbinder mit einer
Verbindungsausnehmung und einen Verbinder mit einem Verriegelungssäbel zur
Verbindung mit der Ausnehmung. Die japanische Patentanmeldung Kokai
Nr. 11-135192 offenbart
auch einen derartigen Kartenverbinder. Der Kartenverbinder umfasst
ein Gehäuse
mit einem Schieber, der mit einer Karte in das Gehäuse geschoben wird,
eine Feder zwischen dem Schieber und dem Gehäuse und eine Nockenmechanik,
die von einem Nockenelement und einem Stiftelement bereitgestellt ist.
Die Nockenmechanik verriegelt den Schieber. Die Karte wird eingeführt/entfernt
im „Schub-Schub
Betrieb" oder durch
Druck auf eine Kante der Karte.
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Ein
Schub- Schub Verbinder benötigt
jedoch Spiel in der Karteneinsatzrichtung, weshalb die Tiefe des
Verbinders nicht wünschenswert
miniaturisiert ausgebildet werden kann. Außerdem ist die Schublänge zwischen
dem Kartenkontakt und dem Verbinderkontakt so groß, dass
die Kontakte nur eine geringe Lebensdauer haben. Außerdem muss
die Kante der Karte sich über
das mobile Bauelement hinauserstrecken, so dass die Karte beschädigt werden
kann oder aus dem Verbinder herausfallen kann, wenn das mobile Bauelement
fällt.
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Um
die Karte zu entfernen ist es notwendig eine Schubkraft auf die
Karte anzuwenden, die größer ist
als die Kraft zum Einsetzen der Karte, weshalb die Entfernung der
Karte schwierig ist. Die Klemmkraft der Karte resultiert aus der
Federkraft der Verriegelungsmechanik weshalb es notwendig ist die Verriegelungsmechanik
zur Einstellung der Klemmkraft zu setzen, was erheblichen Arbeitsaufwand
und damit verbundene Kosten verursacht. Das Auswurfelement und die
Verriegelungsmechanik sind außerdem
derart komplex ausgebildet, dass sie sich nur unter erheblichem
Kostenaufwand und Herstellungsaufwand miniaturisiert ausbilden lassen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist daher einen Kartenverbinder bereitzustellen,
der eine Miniaturisierung des Bauelements gestattet, im Betrieb
verbessert ist, Herstellungskosten und Anzahl seiner Bauelemente
herabsetzt und einfach aufgebaut ist.
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Die
obige Aufgabe wird von den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Nachfolgend
werden vorteilhafte Ausführungen
der vorliegenden Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Hierzu
zeigt:
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Kartenverbinders nach
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Darstellung des Kartenverbinders;
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3 eine
perspektivische Darstellung einer Auswurfplatte des Kartenverbinders;
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4 eine
perspektivische Darstellung eines Schubstabs für den Kartenverbinder;
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5 bis 7 perspektivische
Darstellungen einer Verriegelungsmechanik für den Kartenverbinder im Betrieb;
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8 bis 10 Schnittdarstellungen
des Kartenverbinders beim Betrieb;
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11 bis 13 perspektivische
Darstellungen des Kartenverbinders beim Betrieb;
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14 eine
perspektivische Darstellung einer Verriegelungsmechanik nach einer
weiteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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15 eine
perspektivische Darstellung eines Kartenverbinders nach einer weiteren
Ausführung
der vorliegenden Erfindung; und
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16 einen
Schnitt durch einen Teil eines Kartenverbinders nach einer weiteren
Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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1 und 2 zeigen
einen Kartenverbinder mit einem Gehäuse 2 zur Aufnahme
einer entfernbaren Karte 1 (8 bis 10),
einer Auswurfplatte 3, die in dem Gehäuse 2 zum Schub mit
der Karte 1 vorgesehen ist, einen Schubstab 4,
der außerhalb
der Auswurfplatte 3 vorgesehen ist, und ein Nockenelement 5 ist
zur Rotation zwischen dem Schubstab 4 und dem Gehäuse 2 vorgesehen.
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Das
Gehäuse 2 umfasst
einen Gehäusekörper 6 aus
beispielsweise synthetischem Kunststoff und eine Gehäuseabdeckung 7 aus
einem Metallblech, die den Gehäusekörper 6 abdeckt.
Der Gehäusekörper 6 hat
eine rechtwinklige Bodenplatte 8, eine rückseitige
Wand 9, eine rechte seitliche Wand 10, und eine
linke seitliche Wand 11. In der Mitte der linken seitlichen
Wand 11 ist ein Ausschnitt 12 ausgebildet. Die
vordere Kante der Bodenplatte 8 ist spitz zulaufend ausgebildet,
und eine rechtwinklige Öffnung 13 ist
in der Mitte der Bodenplatte 8 vorgesehen. Zehn (10) Anschlüsse 14 sind
parallel zueinander an der Bodenplatte 8 hinter der rechtwinkligen Öffnung 13 angeordnet.
Das hintere Ende jedes Anschlusses 14 wird nach oben gebogen,
um einen Kontakt 15 bereitzustellen, und das vordere Ende
ist durch die rechtwinklige Öffnung 13 nach
unten gebogen, um einen Verbindungsabschnitt 16 bereitzustellen.
Eine erste Federhalterungskerbe 17 ist in der Bodenplatte 8 an
der linken hinteren Ecke entlang der linken seitlichen Wand 11 vorgesehen
und vor der ersten Federhalterungskerbe 17 ist ein kreisförmiges Loch 18 ausgebildet.
Ein Grenzabschnitt 19 ist an dem linken Ende der hinteren
Wand 9 benachbart zu der linken seitlichen Wand 11 vorgesehen
und höher und
dicker als der Rest der hinteren Wand 9 ausgebildet. Ein
schräger
Ausschnitt 20 ist an der oberen rechten Ecke des Grenzabschnitts 19 vorgesehen. Eine
erste Federaufnahmeausnehmung 21 ist in dem linken Abschnitt
des Grenzabschnitts 19 korrespondierend mit der ersten
Federhaltekerbe 17 vorgesehen, und eine zweite Federaufnahmeausnehmung 22 ist
oberhalb der ersten Federaufnahmeausnehmung vorgesehen.
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Die
Abdeckung 7 hat hintere und seitliche Flanken und eine
Topplatte 23 mit einer rechtwinkligen Öffnung 24, die an
einer Position vorgesehen ist, die mit der Bodenöffnung 13 korrespondiert.
Die oberen und unteren Öffnungen 24 und 13 werden
zur Verbindung der Verbindungsabschnitte 16 mit einer nicht
gezeigten Leiterplatte verbunden und führen die Wärme ab, die bei der Verbindung
erzeugt wird. Erste und zweite Schlitze 25 und 26 sind
an dem linken Abschnitt der oberen Platte 23 in einer Linie
mit der Karteneinfuhr/ausfuhrrichtung angeordnet. Eine größere Kante
jedes Schlitzes 25 oder 26 ist nach unten gebogen,
um einen ersten oder zweiten Vorsprung 27 oder 28 bereitzustellen.
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Die
Auswurfplatte 3 umfasst einen Schubabschnitt 29,
der sich in der Karteneinfuh/ausfuhrrichtung erstreckt und eine
Verbindungsplatte 30 ist an der hinteren Fläche des
Schubabschnitts 29 vorgesehen. Eine feine Kerbe 31 und
eine zweite Federkerbe 32 sind oben an dem Schubabschnitt 29 vorgesehen,
um jeweils den ersten Vorsprung 27 und die zweite Feder 33 aufzunehmen.
Hintere und vordere Wände 34 und 35 sind
an der inneren Seite des Schubabschnitts 29 vorgesehen
und mit einer Lücke 36 voneinander
beabstandet. Ein metallisches Verbindungselements 37 ist
an der äußeren Fläche der vorderen
Wand 35 derart befestigt, dass ein J-förmiger Verbindungsvorsprung 38 neben
der Lücke 36 liegt
und sich von einer imaginären
Linie nach innen erstreckt, die die Wände 34 und 35 verbindet. 3 zeigt äußere und
vordere Klauen 39 und 40, die sich jeweils nach
außen
und nach vorne erstrecken und zwar von dem unteren Ende der hinteren
Wand 34, so dass ihre unteren Flächen mit der unteren Fläche des
Verbindungsabschnitts 30 fluchten.
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Der
Schubstab 4 umfasst eine hintere Platte 41 zum
Gleiten entlang der hinteren linken seitlichen Wand 11,
einen L-förmigen
zentralen Abschnitt 42 zum Gleiten in der Lücke 12 und
einen vorderen rechtwinkligen Block 43 zum Gleiten entlang
der vorderen linken seitlichen Wand 11, so dass die Auswurfplatte 3 entlang
der hinteren Platte 41 und dem zentralen Abschnitt 42 gleitet.
Ein runder Stab 44 erstreckt sich von dem hinteren Ende
der hinteren Platte 41 nach hinten um eine erste Feder 45 zu
erfassen. 4 zeigt einen abgestuften Abschnitt 46,
der an dem hinteren Abschnitt 41 vorgesehen ist, und eine
Führungskerbe 47 erstreckt
sich von der inneren Kante des abgestuften Abschnitts 46 nach
außen.
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Der
zentrale Abschnitt 42 hat eine geneigte innere Fläche 48,
die in Richtung zu dem hinteren Ende spitz zuläuft und einen Ausschnitt 49 an
seinem vorderen Ende. Eine Verbindungswand 50 erstreckt sich
von dem zentralen Abschnitt 42 hinter dem hinteren und
vorderen Abschnitt 41 und 43 derart nach außen, dass
seine vordere und rückseitige
Fläche
jeweils an die hintere und vordere Fläche der vorderen und hinteren
linken seitlichen Wand 11 angrenzen.
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Der
vordere Abschnitt 43 erstreckt sich weiter nach innen als
die hinteren und zentralen Abschnitte 41 und 42 und
eine feine Kerbe 51 erstreckt sich von dem hinteren Ende
des vorderen Abschnitts 43 nach vorne, um den zweiten Vorsprung 28 zu empfangen.
Der vordere Abschnitt 52 des vorderen Abschnitts 43 ist
dünner
ausgebildet als sein anderer Abschnitt und eine kreisförmige Ausnehmung 53 erstreckt
sich von seiner äußeren Fläche nach
innen, um eine dritte Feder 55 zu empfangen. Ein entfernbarer
Druckknopf 54 ist an dem vorderen Abschnitt 52 befestigt
und die Feder 55 drückt
ihn federnd nach außen. 8 zeigt
eine in dem Gehäuse 63 ausgebildete
Nut 64 an der der Kartenverbinder befestigt ist und zwar
neben dem Druckknopf 54 und ein Kartenerkennungsschalter 65 ist
in der Nut 64 angeordnet.
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Das
Nockenelement 5 umfasst eine kurze Achse 56 zur
Verbindung mit dem runden Loch 18, eine halbkreisförmige Verbindungsplatte 57,
und eine obere Säule 58,
die aus der Verbindungsplatte 57 zur Verbindung mit der
Führungskerbe 47 derart
herausragt, dass wie den 5 bis 6, 8 und 10 zu
entnehmen ist, die oberen Säule 58 weiter nach
innen als die Achse 56 angeordnet ist, wobei die gebogenen
Flächen
der Verbindungsplatte 57 nach außen liegen. In 7 und 9 ist
die obere Säule 8 und 50 mehr
nach außen
als die Achse 56 angeordnet und zwar mit der nach vorne
liegenden gekrümmten
Fläche
der Verbindungsplatte 57. Das heißt, dass die obere Säule 58 in
der Führungskerbe 47 angeordnet
ist, wenn die gebogene Fläche
der Verbindungsplatte 57 nach außen liegt und dass sie außerhalb
der Führungskerbe 47 angeordnet
ist, wenn die gebogene Fläche
der Verbindungsplatte 57 nach vorne liegt.
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Nachfolgend
wird anhand von 8 bis 10 die
Karte 1 beschreiben. Die Karte ist rechtwinklig ausgebildet
mit einer abrundeten vorderen linken Ecke 59 und einer
ersten Verbindungsausnehmung 60, die in der unteren Fläche der
vorderen linken Ecke 59 vorgesehen ist. Eine zweite Verbindungsausnehmung 61 ist
hinter der ersten in der unteren Fläche der Karte 1 ausgebildet
und erstreckt sich von der linken Kante der Karte 1 nach
innen. An der vorderen Kante der Karte 1 sind korrespondierend
mit den Anschlüssen 14 eine
Vielzahl von Kontakten 62 ausgebildet.
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Nachfolgend
wird anhand von 5 bis 10 der
Betrieb des Kartenverbinders beschrieben. Bevor die Karte 1 in
das Gehäuse 2 eingesetzt wird,
wird die Auswurfplatte 3 von der zweiten Feder 33 derart
nach vorne gedrückt,
dass das vordere Ende des Gleitabschnitts 29 an die hintere
Fläche des
vorderen Abschnitts 43 des Schubstabs 4 angrenzt. 5 und 8 zeigen
die Verbindungsplatte 57 des Nockenelements 5,
das von der äußeren Klaue 39 davor
geschützt
wird im Gegenuhrzeigersinn zu rotieren, so dass die gebogene Fläche nach außen gehalten
wird. Das heißt,
die obere Säule 58 ist
weiter nach außen
angeordnet als die Achse 56, wobei der Schubstab 4 an
der Position von 8 gehalten wird, wobei der Druckknopf 54 in
das Gehäuse 63 oberhalb
des oberen Abschnitts 52 eingreift.
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8 zeigt,
dass wenn die Karte 1 in das Gehäuse 2 eingesetzt wird
dann grenzt der Verbindungsvorsprung 38 an die linke Seite
der Karte 1 an und verbindet sich mit der zweiten Verbindungsausnehmung 61,
wobei der Verbindungsabschnitt 30 sich mit der ersten Verbindungsausnehmung 60 verbindet.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Auswurfplatte 3 und der Schubstab 4 wie
ursprünglich
angeordnet. Wenn die Karte 1 weiter in das Gehäuse 2 eingeführt wird,
dann bewegt sich die Auswurfplatte 3 entlang des Schubstabs 4 nach
hinten, wobei die Karte 1 gegen die zweite Feder 33 drückt.
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7 und 9 zeigen,
dass wenn das vordere Ende der Karte 1 an die rückseitige
Wand 9 angrenzt und das hintere Ende des Verbindungsabschnitts 30 an
den Grenzabschnitt 19 angrenzt, dann rotiert die Verbindungsplatte 57 im
Gegenuhrzeigersinn und verbindet sich mit der vorderen Klaue 40. Dies
hat zur Folge, dass die obere Säule 58 weiter nach
außen
als die Achse 56 angeordnet ist und der Schubstab 4 nach
vorne gleitet und der Druckknopf 54 von dem Gehäuse 63 befreit
wird. Der Druckknopf 54 wird von der dritten Feder 55 von
dem vorderen Abschnitt 52 getrennt um Kontakt mit dem Kartenerkennungsschalter 65 bereitzustellen,
der erkennt, dass die Karte nun in dem Gehäuse 2 gehalten wird. In
diesem Zusand wird eine Bewegung der Verbindungsplatte 37 nach
links von der inneren seitlichen Fläche des hinteren Abschnitts 41 verhindert,
um die Verbindung zwischen dem Verbindungsvorsprung 38 und
der zweiten Verbindungsausnehmung zu verriegeln.
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Um
die Karte 1 aus dem Gehäuse 2 auszuwerfen
wird der Druckknopf 54 nach rechts gegen die dritte Feder 55 gedrückt, um über den
vorderen Abschnitt 52 den Schubstab 4 nach hinten
zu drücken. 10 zeigt
die obere Säule 58,
die sich mehr nach hinten als die Achse 56 bewegt und die
Verbindungsplatte 57, die sich im Uhrzeigersinn dreht.
Dies hat zur Folge, dass die gebogene Fläche der Verbindungsplatte 57 nach
außen
liegt und die Verbindung zwischen der Verbindungsplatte 57 und
der vorderen Klause 40 aufgehoben wird. 8 zeigt
die Verbindungsplatte 3, die von der zweiten Feder 33 entlang dem
Schubstab 4 nach vorne zu ihrer ursprünglichen Position bewegt wird.
In diesem Zustand wird der Ausschnitt 49 an der linken
Seite des Verbindungsvorsprungs 38 derart angeordnet, dass
sich der Verbindungsvorsprung 38 nach links biegt, wenn
die Karte 1 gezogen wird und die Verbindung zwischen dem
Verbindungsvorsprung 38 und der zweiten Verbindungsausnehmung 61 aufgehoben
wird, so dass die Entfernung der Karte 1 erleichtert wird.
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Nachfolgend
wird anhand der 11 bis 14 eine
weitere Ausführung
der vorliegenden Erfindung beschreiben. Auf eine Beschreibung von
bereits oben beschriebenen Merkmalen wird dabei verzichtet. Der
Schubstab 71 ist außerhalb
der Auswurfplatte 3 vorgesehen und besteht aus einem rechtwinkligen
hinteren Abschnitt 72 zum Gleiten an der hinteren linken
seitlichen Wand 11, einem zentralen Abschnitt 73 zum
Gleiten in der Lücke 12 und
aus einem rechtwinkligen vorderen Abschnitt 74 zum Gleiten
an der vorderen linksseitlichen Wand 11. Eine erste Federhaltekerbe 75 erstreckt
sich von dem hinteren Ende des hinteren Abschnitts 72 nach
vorne um eine erste Feder 45 aufzunehmen. Eine Vertiefung 76 ist
an der Außenseite
des zentralen Abschnitts 73 vorgesehen und eine Blattfeder 77 erstreckt
sich von dem hinteren Ende der Vertiefung 76 nach vorne.
Alternativ kann die Blattfeder 77 auch aus dem Gehäuse 1 herausragen.
In dem vorderen Ausschnitt des zentralen Abschnitts 73 ist
ein Ausschnitt 78 vorgesehen und an dem vorderen Ende des
Ausschnitts 78 ist eine weite spitz zulaufende Fläche 79 ausgebildet.
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In
der Bodenplatte 8 des Gehäusekörpers 6 erstreckt
sich ein Führungsrücken 80 senkrecht
zu der Karteneinfuhr/ausfuhrrichtung und ein Nockenelement 81 wird
von der Blattfeder 77 zum Gleiten entlang des Führungsrückens 80 nach
innen gedrückt. Das
Nockenelement 81 ist dreieckig ausgebildet und hat eine
geneigte vordere Fläche 82 mit
dem gleichen Neigungswinkel wie die spitz zulaufende Fläche 79.
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Nachfolgend
wird der Betrieb des Kartenverbinders anhand der 11 bis 14 beschrieben. 11 zeigt,
dass die Auswurfplatte 3 von der zweiten Feder 33 nach
vorne gedrückt
wird, bevor die Karte in das Gehäuse 2 eingesetzt
wird, wobei das Nockenelement 81 an die Außenseite
des Gleitabschnitts 29 derart angrenzt, dass seine seitliche
Bewegung verhindert ist.
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12 zeigt,
dass wenn die Karte in das Gehäuse 2 eingesetzt
ist, dann wird die Auswurfplatte 3 entlang des Schubstabs 4 nach
hinten gegen die zweite Feder 33 verschoben und zwar zusammen
mit der Karte. 13 und 14 zeigen,
dass wenn die Karte bis zu einer vorbestimmten Position in das Gehäuse eingeführt ist,
dann wird das Nockenelement 81 entlang dem Führungsrücken 80 nach
innen verschoben, um sich mit dem vorderen Ende des Gleitabschnitts 29 zu
verbinden, so dass eine Vorwärtsbewegung
der Auswurfplatte 3 verhindert ist.
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Zum
Auswurf der Karte 1 aus dem Gehäuse 2 wird der Schubstab 71 gegen
die dritte Feder 55 gedrückt. Die spitz zulaufende Fläche 79 des
Schubstabs 71 drückt
die geneigte Fläche 82 des
Nockenelements 81 gegen die Blattfeder 77 entlang
dem Führungsrücken 80 derart
nach außen,
dass die Verbindung zwischen dem Nockenelement 81 und dem vorderen
Ende des Gleitabschnitts 29 aufgehoben ist (12).
Die Auswurfplatte 3 wird von der zweiten Feder 33 zusammen
mit der Karte 1 nach vorne bewegt zu ihrer ursprünglichen
Position, die in 11 dargestellt ist. Beim Ziehen
der Karte wird der Verbindungsvorsprung 38 nach links gebogen,
so dass die Verbindung zwischen dem Verbindungsvorsprung 38 und
der zweiten Verbindungsausnehmung 61 aufgehoben wird und
die Karte ausgeworfen wird.
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15 zeigt
die Verbindungsplatte 30 zur Verbindung mit der ersten
Verbindungsausnehmung 60 der Karte 1, die von
einem Grenzabschnitt 83, der an das vordere Ende der Karte 1 angrenzt,
ersetzt wird. Ein Schützabschnitt 84 vor
falschem Einsetzen ist an der linken hinteren Ecke der Bodenplatte 8 vorgesehen,
der davor schützt,
dass die Karte 1 in das Gehäuse 2 verkehrt herum
eingeführt
wird. Die Verbindungsabschnitte 16 der Anschlüsse 14 erstrecken sich
nach außen.
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16 zeigt
einen abgestuften Abschnitt 85 mit einer Länge L und
eine Tiefe W der innerhalb des hinteren Endabschnitts 41 oder 72 des
Schubstabs 4 oder 71 vorgesehen ist. Wenn auf
die in dem Gehäuse 2 gehaltene
Karte 1 eine Kraft wirkt dann wird das Verbindungselement 37 gebogen
und schützt
vor einer Beschädigung
des Verbinders. Der Betrag der Abbiegung des Verbindungselements 37 wird über die
Länge (L)
und/oder Tiefe (W) des abgestuften Abschnitts 85 eingestellt.
Der Abschnitt zur Verhinderung der Bewegung nach außen des
Verbindungsvorsprungs 38 und der abgestufte Abschnitt 85 können an
Stelle des Schubstabs 4 oder 71 an dem Gehäuse vorgesehen
sein. Der erfindungsgemäße Kartenverbinder
kann für
eine Vielzahl verschiedener Karten und auch für eine IC Karte eines mobilen
Elements verwendet werden. Wie vorstehend gesagt benötigt der
erfindungsgemäße Kartenverbinder
keinen Spielraum wie bei den herkömmlichen Schub- Schub Systemen.
Da die Karte von dem Nockenelement verriegelt wird fällt sie
nicht aus dem Verbinder selbst wenn ein mobiles Bauelement herunterfällt. Zur
Entfernung der Karte ist es lediglich notwendig, dass der Schubstab
leicht gedrückt
wird. Außerdem ist
es einfach die Kraft einzustellen mit der die Karte gehalten wird.
Die Bauart ist einfach und die Anzahl der Teile ist klein, so dass
Herstellungskosten reduziert werden können.