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Die
Erfindung betrifft einen Klemmkontakt für eine Leiterplatte oder ein
Stanzgitter gemäß Patentanspruch
1 und eine Anordnung von Leiterplatten oder Stanzgitter gemäß Patentanspruch
9.
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Leiterplatten
und/oder Stanzgitter werden beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik
zu Modulen zusammen gesteckt, die mehrere Leiterplatten und/oder
Stanzgitter aufweisen. Für
eine einfache elektrische Versorgung sind Stromträger, insbesondere
eine Leiterplatte oder ein Stanzgitter, über Stiftkontakte elektrisch
miteinander verbunden. Dabei sind die Stiftkontakte zusätzlich verlötet oder
mithilfe von Straubbolzen oder Abstandshülsen miteinander verschraubt.
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Aus
US 3,506,942 ist ein elektrischer
Kontakt für
eine Leiterplatte bekannt, der in Form einer selbstsperrenden Hülse und
einem eingesteckten Kontaktstift ausgebildet ist. Die selbstsperrende
Hülse ist durch
die Leiterplatte geführt
und weist Sperrlaschen auf, die den eingesteckten Kontaktstift in
der Hülse festhalten.
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Weiterhin
ist aus
US 3,222,632 eine
Anordnung von Leiterplatten bekannt, wobei die Leiterplatten übereinander
angeordnet sind und in einem Baugruppenträger befestigt sind. Die Leiterplatten
weisen Kontaktelemente auf, die in Form von übereinander angeordneten Hülsen ausgebildet
sind. Durch die Hülsen
ist ein Leiterstück
gesteckt, so dass alle Hülsen
elektrisch leitend mit dem Leiterstück kontaktiert sind. Dazu sind
in den Hülsen
Federelemente angeordnet, die den elektrischen Kontakt zwischen
dem Leiterstück
und der Hülse
herstellen. Die Hülsen
sind jeweils mit der entsprechenden Leiterplatte elektrisch leitend über eine
Lötverbindung
verbunden.
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Aus
US 2,913,634 ist eine Anordnung
von Leiterplatten bekannt, die übereinander
angeordnet sind und über
einen Stift miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Die Leiterplatten
sind über
Halteelemente miteinander im Verbund gehalten, wobei der Stift durch
Stiftöffnungen
der Leiterplatten geführt ist.
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Aus
DE 39 42 377 A1 ist
eine Klemmanschlussvorrichtung für
einen isolierenden Träger bekannt,
bei der ein Verbindereinbauteil mit daran angeformten, einander
gegenüber
stehenden Ansätzen
oder Nasen ausgebildet ist. Weiterhin sind Verbinder vorgesehen,
die zwei Klemmstücke
aus einem elastischen leitfähigen
Plattenmaterial und ein Einsteckanschlussstück aufweisen. Die Verbinder
sind am Verbindereinbauteil jeweils dadurch befestigt, dass die
Nasen in Einrastöffnungen
der Klemmstücke
eingerastet sind. Die Klemmstücke
dienen zur Halterung einer Glaskolben-Schmelzsicherung und umgreifen
die Leiterenden der Glas-Schmelzsicherung teilweise, wobei die Klemmstücke an die
Außenkontur
der Leiterelemente angepasst sind.
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DE 20 38 193 A beschreibt
eine Vorrichtung zum Kontaktieren von Leiterbahnen einer bedruckten Schaltungsplatte
mit einem gattungsgemäßen Klemmkontakt.
Der Klemmkontakt besteht aus einem elektrisch leitenden Material
zum elektrisch leitenden Verbinden einer Leiterplatte mit einem
stromführenden
Stift. Der Klemmkontakt weist einen Grundkörper auf, an dem mehrere Federelemente
angeordnet sind. Zudem weist der Grundkörper eine Öffnung zum Aufnehmen des Stifts
auf, wobei sich die Federelemente ausgehend von dem Grundkörper in
einem ersten Anlagebereich nach innen in Richtung auf die Öffnung und
bis über
die Öffnung
hinaus erstrecken. Der erste Anlagebereich geht in einen zweiten
Anlagebereich über,
der wenigstens teilweise über
der Öffnung
angeordnet ist und von dem Grundkörper weggerichtet ist. An den
zweiten Anlagebereich schließt
sich ein dritter Anlagebereich an, der sich nach au ßen von
der Öffnung
wegerstreckt. Die zweiten Anlagebereiche der Federelemente bilden
eine Klemmkontaktierung für
den Stift. Die ersten und die dritten Anlagebereiche bilden eine
Klemmkontaktierung für
die Leiterplatte.
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Aus
DE 692 00 910 T2 ist
ein gedrucktes Leiterplatten-Verbindesystem
bekannt. Dabei ist zur Kontaktierung ein Klemmkontakt mit einem
zweiten Anlagebereich vorgesehen, der eine wellenartige Ausführung aufweist.
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Weiterhin
ist aus
US 5,002,507 ein
Leiterplattenkontaktelement bekannt, das einen zweiten Anlagebereich
eines Klemmkontaktes in Form von Ausbuchtungen offenbart.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Klemmkontakt
für eine
Leiterplatte und/oder ein Stanzgitter und eine verbesserte Anordnung
von Leiterplatten und/oder von Stanzgittern, die untereinander elektrisch
leitend verbunden sind, bereit zu stellen.
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Die
Aufgaben der Erfindung werden durch den Klemmkontakt gemäß Patentanspruch
1 und durch die Anordnung von Leiterplatten und/oder von Stanzgittern
gemäß Patentanspruch
8 gelöst.
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Ein
Vorteil des erfindungsgemäßen Klemmkontakts
besteht darin, dass eine sichere und zuverlässige Kontaktierung der Leiterplatte
erreicht wird, mit der ein großer
Strom übertragen
werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der elektrische
Kontakt nicht mit der Leiterplatte oder dem Stanzgitter verlötet werden
muss, sondern die elektrische Kontaktierung über einen Klemmkontakt erreicht
wird. Damit kann die Anordnung des Klemmkontaktes frei gewählt werden.
Zudem treten keine Drehmomente oder Flächenpressungen auf. Weiterhin
ist eine Demontage leicht möglich.
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Der
erfindungsgemäße Klemmkontakt
weist den Vorteil auf, dass ein Federelement mit mehreren Kontaktpunkten
am Stift an liegt. Dadurch wird zum einen der elektrische Kontakt
und zum anderen die mechanische Führung des Stifts verbessert.
Zudem wird aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kontaktelements
eine Verspannung des Kontaktelements zwischen Stift und Leiterplatte
erreicht.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Federelemente des Klemmkontakts an gegenüber liegenden
Seiten der Öffnung
in Reihen angeordnet. Auf diese Weise können zur elektrischen Kontaktierung
im Querschnitt rechteckförmige
Stifte verwendet werden.
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Vorzugsweise
sind die an gegenüberliegenden
Reihen angeordneten Federelemente seitlich versetzt zu den Federelementen
der gegenüber
liegenden Reihe angeordnet. Dadurch wird eine zuverlässigere
Klemmhalterung des Stifts erreicht.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Grundkörper
des Klemmkontakts eine kreisförmige Öffnung auf,
die zur Aufnahme eines kreisförmigen
Stifts vorgesehen ist. Die Federelemente sind ringförmig um
die Öffnung
angeordnet, so dass eine gleichmäßige und
zuverlässige
Halterung und elektrische Kontaktierung des Stifts erreicht wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weisen die Federelemente im zweiten Anlagebereich, der dem Stift
zugeordnet ist, jeweils zwei Kontaktbereiche auf, die am Stift anliegen.
Zudem ist das Federelement zwischen den zwei Kontaktbereichen nach
außen
gebogen ausgebildet, so dass eine erhöhte Anpresskraft der zwei Kontaktbereiche
an dem Stift gegeben ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der dritte Anlagebereich durch einen nach außen und nach unten innen gebogenen
Endabschnitt eines Federelements gebildet. Auf diese Weise wird
eine zuverlässige
elektrische Kontaktierung der Leiterplatte erreicht. Vorzugsweise
ist der Klemmkontakt in Form eines Biegestanzteils aus einem Blech
mit guter elektrischer Leitfähigkeit
und passenden mechanischen Eigenschaften hergestellt.
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Die
erfindungsgemäß Anordnung
der Leiterplatten hat den Vorteil, dass ein einfacher Aufbau gegeben
ist, und dass relativ hohe Ströme
zu den Leiterplatte übertragen
werden können.
Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass ein Stift durch die Leiterplatten
geführt
ist, dass der Stift in einen Stecker eingesteckt ist und dass der
Stift elektrisch leitend mit den Leiterplatten kontaktiert ist.
Durch die direkte Kontaktierung des Stifts mit einem elektrischen
Stecker ist ein einfacher Aufbau und eine einfache Montage der Leiterplattenanordnung
gegeben.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
nicht erfindungsgemäße erste Ausführungsform
eines Klemmkontakts;
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2 ein
erstes Stanzteil, aus dem die erste Ausführungsform des Klemmkontakts
hergestellt ist;
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3 ein
zweites Stanzteil;
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4 einen
Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Klemmkontakts;
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5 eine
Ansicht von oben auf den zweiten Klemmkontakt;
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6 eine
Ansicht von unten auf den zweiten Klemmkontakt;
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7 einen
Querschnitt durch eine nicht erfindungsgemäße dritte Ausführungsform
eines Klemmkontakts;
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8 einen
Teilausschnitt eines Querschnitts durch eine Leiterplattenanordnung;
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9 eine
Detailansicht eines ersten Anschlussbereichs; und
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10 eine
Detailansicht eines nicht erfindungsgemäßen zweiten Anschlussbereichs.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
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1 zeigt
einen ersten Klemmkontakt 1, der eine erste Grundplatte 2 aufweist,
die im Wesentlichen rechteckförmig
ausgebildet ist und eine erste Öffnung 3 beinhaltet.
Die erste Öffnung 3 ist
ebenfalls im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. An gegenüberliegenden
Seitenkanten der ersten Grundplatte 2 sind erste Federelemente 4 ausgebildet.
Die ersten Federelemente 4 sind im Wesentlichen identisch
aufgebaut. Ein erstes Federelement 4 erstreckt sich ausgehend
von einer Seitenkante der ersten Grundplatte 2 nach außen und
geht über
eine erste Biegung 5 in Richtung auf die Grundplatte 2 zurück in einen
ersten Anlagebereich 6 über.
Der erste Anlagebereich 6 ist bis über die erste Öffnung 3 in
die Mitte der ersten Grundplatte 2 geführt und geht in eine zweite
Biegung 7 über,
in der das erste Federelement 4 von der ersten Grundplatte 2 weggeführt wird.
Angrenzend an die zweite Biegung 7 ist ein zweiter Anlagebereich 8 ausgebildet,
der im Wesentlichen senkrecht zur ersten Grundplatte 2 angeordnet
ist und von der Grundplatte 2 weggerichtet ist. Der zweite
Anlagebereich 8 geht über
eine dritte Biegung 9 in einen dritten Anlagebereich 10 über. Die
dritte Biegung 9 ist nach außen und zurück in Richtung auf die erste
Grundplatte 2 geführt,
wobei das Ende des ersten Federelements nahezu bis zum zweiten Anlagebereich 8 geführt ist.
Die dritte Biegung 9 stellt somit vorzugsweise eine 270°-Biegung
dar. Der dritte Anlagebereich 10 und der erste Anlagebereich 6 weisen einen
festgelegten Abstand auf. Zwischen dem ersten und dem dritten Anlagebereich 6, 10 ist
ein Klemmbereich ausgebildet, in den eine Leiterplatte 11 (8)
eingeschoben und festgeklemmt werden kann. Dazu ist der Abstand
zwischen dem ersten und dem dritten Anlagebereich 6, 10 in
der Weise festgelegt, dass eine Klemmkontaktierung der Leiterplatte 11 erreicht
wird. Anstelle der Leiterplatte 11 kann auch ein Stanzgitter
im Klemmbereich eingeschoben und festgeklemmt werden.
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In
der dargestellten Ausführungsform
sind an einer Längsseite
der ersten Grundplatte 2 zwei erste Federelemente 4 und
an der gegenüberliegenden Längsseite
der ersten Grundplatte 2 drei erste Federelemente 4 angeordnet.
Die ersten Federelemente der gegenüberliegenden Seiten sind jeweils
seitlich versetzt zueinander angeordnet.
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2 zeigt
ein erstes Stanzteil 12, das aus einem Stanzblech, vorzugsweise
aus einem Metallblech oder einem Federstahl herausgestanzt ist und über entsprechende
Biegeschritte der erste Klemmkontakt 1 der 1 hergestellt
wird.
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3 zeigt
ein zweites Stanzteil 13, das im Wesentlichen eine kreisrunde
zweite Grundplatte 14 aufweist. In der Mitte der zweiten
Grundplatte 14 ist eine zweite kreisrunde Öffnung 15 eingebracht.
An den Seitenkanten der zweiten Grundplatte 14 sind acht
zweite Federelemente 16 angeordnet.
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Aus
dem zweiten Stanzteil 13 wird über entsprechende Biegeprozesse
einen zweiten Klemmkontakt 17 hergestellt, der in 4 im
Querschnitt dargestellt ist. Die zweiten Federelemente 16 des zweiten
Klemmelements 17 sind entsprechend den ersten Federelementen 4 des
ersten Klemmelements 1 ausgebildet, wobei jedoch als wesentlicher
Unterschied die zweiten Federelemente 16 im zweiten Anlagebereich 8 zwei
Anlageflächen 18, 19 aufweisen, mit
denen das zweite Federelement 16 zur Anlage an einen eingesteckten
Stift 20 (8) kommt. Ausgehend von der
zweiten Grundplatte 14 sind die zweiten Federelemente 16 über eine
erste Biegung 5 nach oben und nach innen in Richtung auf
die zweite Öffnung 15 geführt. An
die erste Biegung 5 schließt sich ein erster Anlagebereich 6 an,
der in Richtung der Mitte der zweiten Grundplatte 14 geführt ist
und bis über
die zweite Öffnung 15 reicht.
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Der
erste Anlagebereich 6 geht in eine zweite Biegung 7 über, in
der das zweite Federelement 16 von der zweiten Grundplatte 14 nach
oben weggeführt
wird. Ausgehend von der zweiten Biegung 7 erstreckt sich
der zweite Anlagebereich 8 nach oben weg von der zweiten
Grundplatte 14 bis zu einer dritten Biegung 9.
An die dritte Biegung 9 schließt sich der dritte Anlagebereich 10 an,
der im Wesentlichen aus einer Biegung gebildet ist. Im zweiten Anlagebereich 8 ist
das zweite Federelement 16 zwischen der zweiten und dritten
Biegung 7, 9 nach außen gebogen ausgebildet. Dadurch
werden angrenzend an die zweite und dritte Biegung 7, 9 der
erste und der zweite Kontaktbereich 18, 19 ausgebildet,
die nach innen ragen und bei einem eingesteckten Stift 20 zur
Anlage kommen. Durch die gebogene Ausbildung des zweiten Anlagebereichs 8 wird
eine er höhte
Vorspannung in Richtung auf die Mitte der zweiten Grundplatte 14 erreicht.
Dadurch ist ein sicherer und zuverlässiger Kontakt des Stifts 20 möglich. Vorzugsweise
ist das zweite Federelement 16 ausgehend von der ersten
Biegung 5 im ersten Anlagebereich 6 in Richtung auf
die zweite Biegung 7 nach unten in Richtung auf die zweite
Grundplatte 14 geführt,
so dass der erste Anlagebereich 6 geneigt in Richtung auf
die zweite Grundplatte 14 angeordnet ist. Dadurch wird
eine erhöhte
Vorspannung wenigstens im zweiten Kontaktbereich 19 in
Richtung auf die Mitte der zweiten Grundplatte 14 erreicht.
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5 zeigt
eine Ansicht von oben auf den zweiten Klemmkontakt 17,
wobei deutlich erkennbar ist, dass die zweiten Federelemente 16 bis
in die zweite Öffnung 15 hineinragen.
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6 zeigt
die Ansicht des zweiten Klemmkontakts 17 von unten, wobei
auch deutlich das Überragen
der zweiten Öffnung 15 durch
den zweiten Anlagebereich 8 erkennbar ist. Der Durchmesser
der zweiten Öffnung 15 ist
entsprechend an den Durchmesser des Stifts 20 angepasst,
so dass eine ausreichende Anpresskraft für eine elektrische Kontaktierung
des Stifts 20 durch die zweiten Federelemente 16 erfolgt.
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7 zeigt
einen dritten Klemmkontakt 22, der ebenfalls aus dem zweiten
Stanzteil 13 mit dritten Federelementen 23 hergestellt
ist. Der dritte Klemmkontakt 22 ist im Wesentlichen entsprechend
dem zweiten Klemmkontakt 17 gebaut, wobei der wesentliche
Unterschied darin besteht, dass der zweite Anlagebereich 8 in
Richtung auf die Mitte der zweiten Grundplatte 14 nach
innen gebogen ausgebildet ist und der erste Anlagebereich 6 im
Wesentlichen parallel zur zweiten Grundplatte 14 angeordnet
ist. Somit werden im Gegensatz zum zweiten Klemmkontakt 17 geringere
Vorspannkräfte
erreicht und zudem liegen die dritten Federelemente 23 mit
nur einem dritten Kontaktbereich, der in der Mitte des zweiten Anlagebereichs 8 ausgebildet
ist, an einem eingesteckten Stift 20 an. Die Grundplatten
der Klemmkontakte stellen Grundkörper
dar.
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8 zeigt
eine Leiterplattenanordnung mit einer Leiterplatte 11,
einer zweiten Leiterplatte 24 und einer dritten Leiterplatte 25,
die in Seitenbereichen in einem nicht dargestellten Halterahmen 32 eingesteckt
sind und zudem an dem Stift 20 aufgesteckt sind. Der Stift 20 ist
aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus einem
Metall hergestellt und ist mit einem Ende in einen Stecker 26 eingesteckt.
Der Stecker 26 weist einen elektrischen Steckerkontakt 31 auf,
der elektrisch leitend mit einem Kabel verbunden ist und den Kontakt
des Steckers 26 darstellt. Der Steckerkontakt 31 ist
in der dargestellten Ausführungsform
als Hülse
ausgebildet. Der Stift 20 verrastet über eine Nut mit einer Haltenase,
die am Stecker ausgebildet ist. Die dritte Leiterplatte 25 weist
eine erste Stiftöffnung 32 auf,
durch die der Stift 20 geführt ist und über eine
Pressverbindung am Stift 20 gehaltert ist. Auf der Oberseite
der dritten Leiterplatte 25 und an der Innenseite der ersten
Stiftöffnung
der dritten Leiterplatte 25, durch die der Stift 20 gesteckt
ist, ist eine Leiterbahn 27 ausgebildet, die in direktem
Kontakt mit der Oberfläche
des Stifts 20 steht.
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Die
zweite Leiterplatte 24 weist eine zweite Stiftöffnung 28 auf,
in die der dritte Klemmkontakt 22 eingesteckt ist. Dabei
sind die Randbereiche der zweiten Stiftöffnung 28 der zweiten
Leiterplatte 24 zwischen die ersten und die dritten Anlagebereiche 6, 10 des
dritten Klemmkontakts 22 eingespannt. Die zweiten Anlagebereiche 8 des
dritten Klemmkontakts 22 liegen an dem Stift 20 an.
Sowohl auf der Ober-, als auch auf der Unterseite weist die zweite
Leiterplatte 25 angrenzend an die zweite Stiftöffnung 28 Leiterbahnen 27 auf.
Somit ist eine elektrisch leitende Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen 27 der zweiten
Leiterplatte 25 und dem Stift 20 über den
dritten Klemmkontakt 22 hergestellt.
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Die
Leiterplatte 11 weist eine erste Stiftöffnung 29 auf, in
die der zweite Klemmkontakt 2 mit dem zweiten Anlagebereich 8 eingesteckt
ist. Der Stift 20 ist durch die zweite Öffnung 15 des zweiten Klemmkontakts 17 geführt und
liegt mit seiner zylinderförmigen
Außenfläche an den
ersten und den zweiten Kontaktbereichen 18, 19 des
zweiten Klemmkontakts 17 an. Zudem sind die Randbereiche der
ersten Stiftöffnung 29 der
Leiterplatte 11 zwischen den ersten und den dritten Anlagebereichen 6, 10 eingespannt.
Auf der Oberseite, auf einer Innenseite der ersten Stiftöffnung 29 und
auf der Unterseite weist die Leiterplatte 11 angrenzend
an die erste Stiftöffnung 29 Leiterbahnen 27 auf,
die an dem zweiten Klemmkontakt 17 anliegen und über den
zweiten Klemmkontakt 17 elektrisch leitend mit dem Stift 20 verbunden
sind.
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Die
Anordnung gemäß 8 weist
den Vorteil auf, dass eine Vielzahl von Leiterplatten über einen
Stift 20 auf einfache und kostengünstige Weise elektrisch kontaktiert
werden können
und zudem der Stift 20 direkt in den Stecker 26 eingesteckt
und im Stecker gehaltert ist. Dadurch sind keine zusätzlichen
elektrischen Kontakte oder Leitungen zwischen dem Stift 20 und
dem Stecker 26 erforderlich.
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Die
Anordnung der 8 kann eine Vielzahl von Leiterplatte
aufweisen, die mit gleichen oder unterschiedlichen Klemmkontakten
elektrisch leitend mit dem Stift 20 kontaktiert sind.
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Anstelle
der Leiterplatte können
auch Stanzgitter und/oder Leiterplatten mit den beschriebenen Klemmkontakten
mit dem Stift 20 elektrisch kontaktiert werden.
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9 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
der elektrischen Kontaktierung zwischen der Leiterplatte 11 und
dem Stift 20, die über
den zweiten Klemmkontakt 17 erfolgt. Dabei ist deutlich
zu erkennen, dass der erste und der zweite Kontaktbereich 18, 19 über einen
vom Stift 20 weggebogenen zweiten Anlagebereich 8 verbunden
sind. Der erste und der zweite Kontaktbereich 18, 19 liegen
am Stift 20 an und vorzugsweise ist zwischen dem ersten
und dem zweiten Kontaktbereich 18, 19 ein dritter
Kontaktbereich 30 ausgebildet, der an der Innenseite der
Leiterplatte 11 anliegt und zusätzlich eine elektrische Kontaktierung zu
der auf der Innenseite der ersten Stiftöffnung 29 angeordneten
Leiterbahn 27 herstellt. Zudem ist in 9 deutlich
zu erkennen, dass die Leiterplatte 11 zwischen dem ersten
Anlagebereich 6 und dem dritten Anlagebereich 10 eingespannt
ist.
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10 zeigt
eine Detailansicht der elektrischen Kontaktierung der zweiten Leiterplatte 24 am Stift 20,
die über
den dritten Klemmkontakt 22 erfolgt. Dabei ist deutlich
zu erkennen, dass der dritte Klemmkontakt 22 im zweiten
Anlagebereich 8 nur mit einer vierten Kontaktfläche 33 am
Stift 20 anliegt, die zwischen der zweiten und der dritten
Biegung 7, 9 angeordnet ist. Auch in dieser Ausführungsform
ist die zweite Leiterplatte 24 zwischen dem ersten und
dem dritten Anlagebereich 6, 10 eingespannt.
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Deutlich
ist in den 9 und 10 zu
erkennen, dass der Endbereich der zweiten und dritten Federelemente 16, 23 des
dritten Anlagebereichs 10 in Richtung auf den zweiten Anlagebereich 8 zurückgeführt sind
und deshalb die Leiterplatten 11, 24 an einer
Seitenfläche
der zweiten und dritten Federelemente anliegen. Dadurch wird die
Federspannung der dritten Biegung 21 effizient ausgenutzt,
um die Leiterplatten festzuklemmen, ohne dass die Leiterplatten
durch Kanten der Federelemente beschädigt werden.