DE3241228A1

DE3241228A1 - Kontakt- und befestigungsvorrichtung fuer ein hybridbauteil

Info

Publication number: DE3241228A1
Application number: DE19823241228
Authority: DE
Inventors: Stephen J. Metcalfe Ontario MacDonell
Original assignee: Mitel Corp
Current assignee: Microsemi Semiconductor ULC
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1983-09-01
Also published as: MX152267A; DE3241228C2; CA1166327A; JPS58147982A; ES8402982A1; GB8304758D0; ES517822A0; GB2115239A; FR2522205A1; IT8223978A0; JPS6322432B2; GB2115239B; IT1155413B

Description

Dipl.-Ing.

RolfCha trier

Patentanwalt

Rehlingenstraße 8 · Postfach 260

D-8900 Augsburg 31

Telefon 08 21/36015 + 36016

Telex 533 275

Ι>.ι·,ι.νΙ><..Π>·ηΐΊ München Sr 154789-801

8424/26 -/- Augsburg, den 8. November 1982

Mitel Corporation
P.G. Box 13089

Kanata, Ontario, Canada K2K 1X3

Kontakt- und Befestigungsvorrichtung für ein Hybridbauteil

Die Erfindung betrifft eine Kontakt- und Befestigungsvorrichtung für ein Hybridbauteil, das an mindestens
einem Rand elektrische AnschluOleiter trägt und welches in eine Anschlußleiste einsteckbar ist, die elastische Kontakte trägt, die mit den AnschluGleitern in Kontakt treten.

Hybridbauteile \i/eisen üblicherweise ein keramisches Substrat auf, auf welchem verschiedene Leiter und Widerstände aufgedruckt sind die mit integrierten Schaltkreisen in Form von Chips verbunden sind. Derartige Hybridschaltkreise sind üblicherweise mit den übrigen Teilen eines Gesamtsystems verbunden über eine Leiterplatte, auf welcher sie entweder aufgelötet sind oder dort von einer Anschlußleiste getragen werden. Werden die Verbindungen durch Löten hergestellt, dann wird ein Verbindungsdraht einmal mit der Leiterplatte zum anderen mit Anschlußleitern am
Substrat verlötet, die in einer Reihe längs einer Kante des Substrats angeordnet sind. Erfolgt die Verbindung über eine Anschlußleiste, dann ist die Anschlußleiste

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mit einem Schlitz versehen, längs dem elastische Kontakte angeordnet sind, die in Kontakt treten mit den Ansehlußleitern des Substrats , wenn dieses in die Anschlußleiste eingesteckt u/ird. Die elastischen Kontakte wiederum sind mit der Leiterplatte verlötet. Es hat sich gezeigt, daß das Einstecken von Hybridbauteilen in Anschlußleisten eine Reihe von Vorteilen aufweist gegenüber einer Verdrahtung des Hybridbauteils mit der Leiterplatte. Beim Ausfall irgendwelcher Bauteile des Hybridbauteils ist es erforderlich, die gesamte Leiterplatte auszuwechseln auf der das Hybridbauteil ggfs. mit weiteren Hybridbauteilen angeordnet ist. Liegt jedoch eine Steckverbindung mit einer Ansohlußleiste vor, braucht lediglich dasjenige Hybridbauteil ausgewechselt zu werden, auf dem ein fehlerhaftes elektrisches Bauteil sich befindet, nicht jedoch die gesamte Leiterplatte.

Es gibt zwei Arten von Anschlußleisten zum Balten von Hybridbauteilen. Bei einer ersten Art sind von Anfang an hohe Kräfte beim Einsetzen bzw. Einschieben des Hybridbauteils erforderlich. Die Kontakte der Anschlußleiste treten hierbei gleich bei Beginn der Einsetzbewegung in Kontakt mit den Anschlußleitern des Hybridbauteils. Bei einer zweiten Art von Anschlußleisten ist anfänglich keine Kraft erforderlich, wenn das Hybridbauteil in die Anschlußleiste eingesetzt wird. Erst beim weiteren Einsetzen ist ein Druck aufzuwenden, wobei dann die elastischen Kontakte der Anschlußleiste in Kontakt treten mit den Anschlußleitern des Hybridbauteils. Bei der ersten Art von Anschlußleiste müssen die Anschlußleiter des Hybridbauteils dick und robust ausgebildet sein, um den Reibungskräften zu widerstehen, welche beim Einsetzen und Herausnehmen auftreten. Bei beiden Arten von Anschlußleisten steht jedoch das Hybridbauteil rechtwinklig zur Leiterplatte. Hier-

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bei entstehen mindestens zwei Probleme. Bei Hybridbauteilen mit einer hohen Schaltungsdichte und einem komplexen Aufbau reichen oftmals'die elektrischen Anschlüsse an einer Kante des Bauteils nicht aus. Daher u/erden AnschluGleiter an gegenüberliegenden Seiten des Hybridbauteiles v/orgesehen, u/as bedingt, daß eine zweite AnschluQleiste erforderlich ist, welche manuell auf eine Kante des Hybridbauteils aufgesteckt werden muß. Von dieser weiteren Anschlußleiste verlaufen Leitungsdrähte zur Leiterplatte, die dort verlötet werden müssen. Das zweite Problem besteht darin, daß zwischen benachbarten Leiterplatten Abstände vorgesehen werden müssen, welche größer sind als die Höhe eines Hybridbauteiles zusätzlich der Höhe einer weiteren Anschlußleiste, wenn eine solche verwendet wird. Die Schranke, die derartige gedruckte Schaltungsplatten aufnehmen, werden hierdurch relativ großvolumig.

Es besteht die Aufgabe, die Kontakt- und Befestigungsvorrichtung so auszubilden, daß das Hybridbauteil in einer Ebene parallel zur Ebene der Leiterplatte.sicher gehalten wird und problemlos in die Anschlußleiste einsetzbar und von dort entfernbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Art der Kontakt- und Befestigungsvorrichtung ermöglicht ein automatisches Einsetzen des Hybridbauteiles in die Anschlußleiste, wobei elektrische Kontakte hergestellt werden längs mindestens zweier gegenüberliegender Seiten und falls gewünscht auch längs der beiden dazu rechtwinklig verlaufenden Seiten. Das Profil der Leiter-

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platte mit darin eingesetztem Hybridbauteil wird flach und ermöglicht eine dichte Anordnung von Leiterplatten in einem Halterahmen. Hierbei kann praktisch die gesamt.e Umfangsfläche des Hybridbauteiles dazu herangezogen werden, elektrische Verbindungen herzustellen. Zusätzliche Kabel bei.einer zusätzlichen Anschlußleiste sind -nicht mehr erforderlich.

Bei dem Hybridbauteil werden bevorzugt C-förmige Clips längs gegenüberliegender Seiten des Substrats verwendet, die bevorzugt mit den AnschluOleitern des Substrats verlötet sind und welche den Kontakt herstellen mit den elastischen Kontaktfahnen der Ansehlußleiste.
Da die Kontaktfläche jeweils maximal so groß sein kann wie die Dicke des Substratbauteiles könnten Stöße oder Vibrationen ausreichen, um die Reibungskräfte zwischen den Clips und den elastischen Kontaktfahnen der Ansehlußleiste zu überwinden. Diese Gefahr wird jedoch vermieden durch einen oder zwei Hebel an der Ansehlußleiste, welche einmal das Einsetzen und das Herausnehmen des Hybridbauteils in bzw, aus der Ansehlußleiste erleichtern und
welche zum anderen dazu dienen, das eingesetzte Hybridbauteil verriegelt in der Ansehlußleiste zu halten. Hierbei werden die Hebel in ihrer geschlossenen Stellung verriegelt. Die Hebel weisen jeweils ein Maul auf, durch
welche gegenüberliegende Ränder des Hybridbauteiles festgehalten werden. Wird ein Hebel von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegt, dann ergreift das Maul den Rand des Hybridbauteiles , daß dadurch in die Ansehlußleiste gedruckt wird. Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 die Ansicht eines Hybridbauteiles welches mit zwei bekannten Anschlußleisten verbunden ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Hybridbauteil mit Anschlußleiste längs einer ersten Achse;

Fig. 3, 4 Teilschnitte durch die Anschlußleiste und 5 und das Hybridbauteil längs einer Achse, u/elche rechtwinklig zur Achse nach Fig. 2 verläuft, wobei der Hebel einmal in geöffneter, halb geschlossener und geschlossener ' Stellung dargestellt ist;

Fig. 6 die Einzelheiten eines Hebels in geöffneter Stellung; ■

Fig. 7 diesen Hebel in geschlossener Stellung und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht von Anschlußleiste und Hybridbauteil.

Die Fig. 1 zeigt eine stirnseitige Ansicht der Anschlüsse bei einem Hybridbauteil. Auf einer Seite des Hybridsubstrats 1 sind Widerstände, Uerbindungsleiter und integrierte Schaltkreise angeordnet und an mindestens einer Seite des Substrats ist eine Serie von Anschlußleitern 2 vorgesehen. Das Hybridsubstrat wird in eine Anschlußleiste 3 eingesetzt, welche auf einer Leiterplatte 4 angeordnet ist. Die Anschlußleiste 3 weist mehrere elastische Kontakte 5 auf, die die elektrische Verbindung zu den Anschlußleitern 2 des Substrats herstellen. Das Hybridsubstrat verläuft rechtwinklig zur Ebene der Leiterplatte 4. Demgemäß kann in einem Gehäuse neben dieser Leiterplatte eine weitere Leiterplatte nur

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in einem Abstand angeordnet u/erden, der etwas größer ist als die Höhe des Hybridsubstrats. Einige Hybridsubstrate weisen eine zweite .Reihe von Anschlußleitern 2A auf, auf welche eine zweite Anschlußleiste 3A aufgesteckt ist, um die Zahl der Kontaktpunkte zu erhöhen. Von der AnschluOleiste 3A verläuft ein Leiterbündel 6 zur Leiterplatte 4,wobei die Leiter dort mit der Leiterplatte verlötet sind. Obwohl die Verdrahtung mit der Leiterplatte meist automatisch erfolgt, erfordert die Verwendung eines Leiterbündels 6 und einer Verbindungsleiste 3A manuelle Eingriffe. Außerdem besteht die Gefahr, daß beispielsweise während des Transports die Drähte brechen und/oder die Lötverbindungen sich lösen.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig.8, Das Hybridsubstrat 10 wird hierbei bevorzugt in einer rechteckigen AnschluQleiste 11 gehalten. Die Grundform der Anschlußleiste ist vergleichbar mit einem Bilderrahmen, der das Hybridsubstrat umschließt.

Eine Reihe elastischer Kontakte 12 ist innerhalb und bevorzugt an gegenüberliegenden Seiten der Anschlußleiste vorgesehen, um elektrischen Kontakt herzustellen mit Anschlußleitern des Hybridsubstrats 10, welche längs einander gegenüberliegender Kanten angeordnet sind. Die Kontakte 12 sind mittels bekannter Technik am Rahmen befestigt.

Die Fig. 2 zeigt weiterhin einen Hebel 13, der um eine Achse schwenkbar ist, welche zwischen denjenigen Seiten des Verbindungsrahmens verläuft, an denen die Kontakte 12 befestigt sind.

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Mit den AnschluQleitern des Hybridsubstrats verbunden sind C-förmige Clips 14, welche an den Anschlußleitern 15 angeordnet sind und sich über die Kanten des Substrats zu AnschluGleitern an der gegenüberliegenden Seite des Substrats erstrecken. Die C-förmigen Clips 14 sind bevorzugt mit den AnschluQleitern verlötet, wobei die Verlötung so vorgenommen ist, daß sich das Lot nicht über die Kanten des Substrats hinweg erstreckt und somit nicht in Kontakt treten kann mit den Kontakten 12 der Anschluöleiste.

Obwohl die C-förmigen Clips 14 zwischen den Kanten des Substrats leicht rund sein können, um den Eingriff mit den Kontakten 12 zu erleichtern, sollten sie jedoch bevorzugt zwischen diesen Kanten flach verlaufen oder eine zu den Kontakten entsprechende Form aufweisen, um jeweils eine möglichst große Kontakt fläche herzustellen.

Bei einem Prototyp wurden C-förmige Clips aus Phosphorbronze verwendet, die an ihren Fahnen zur Verbindung mit den AnschluQleitern mit Zinn beschichtet waren.

Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen Schnitte längs der Linie Y-Y in Fig. 2 . Sie stellen die Verhältnisse des Hebels beim Einsetzen des Hybridsubstrats in die AnschluQleiste dar. Der Hebel 16 ist um einen Stift 17 schwenkbar, wobei der Hebel 16 eingesetzt ist in einen Kanal an einer Seite der AnschluQleiste. Bevorzugt sind zwei gleiche Hebel an gegenüberliegenden Seiten des Anschlußleistenrahmens vorgesehen. In Fig. 3 ist der Hebel 16 in seiner offenen Stellung dargestellt. Der Hebel 16 weist eine abgeflachte Rückseite 18 auf, welche bei geöffneter Stellung des Hebels 16 zur Anlage mit der Oberflache der Leiterplatte

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kommt. Der Hebel u/eist ein in das Innere des Anschlußleistenrahmens u/eisendes Maul auf. Die untere Lippe dieses Mauls verläuft in der geöffneten Stellung des Hebels etwa bündig mit der Oberseite des Anschlußleistenrahmens und erstreckt sich nach innen in den Rahmen. Auf dieser unteren Lippe 19 ruht das Substrat 10 bevor es in den Anschlußleistenrahmen eingesetzt wird. Die obere Lippe 20 erstreckt sich nach innen lediglich bis zur Innenkante des Rahmens und kommt daher nicht in Kontakt mit einer Kante des Substrats 10, wenn dieses auf der unteren Lippe 19 aufliegt.

In Fig. 4 "wurde der Hebel in Richtung seiner geschlossenen Stellung gedreht. Die obere Lippe 20 tritt nunmehr in Kontakt mit der oberen Flache des Substrats 10, wenn der Hebel 16 um seinen Stift 17 geschwenkt wird. Gleichzeitig wird die Kante des Substrats 10 vom Maul des Hebels 16 umfasst.

In Fig. 5 sind zwei einander gegenüberliegende Hebel 16 gezeigt und zwar in ihrer geschlossenen Stellung. Das Substrat 10 befindet sich nunmehr in der gleichen Lage wie in Fig. 2 gezeigt. Die Fig. 5 stellt einen Schnitt dar, der rechtwinklig zu demjenigen nach Fig. 2 verläuft. Demgemäß weisen die linken un<J rechten Kanten des Substrats

10'in Fig. 5 keine Anschlußleiter und Clips auf. Es ist jedoch anzumerken, daß Kontaktverbindungen zusätzlich am Substrat 10 vorgesehen werden können an einer oder beiden Seiten der Hebel. Das Substrat befindet sich in einer Stellung, bei der seine Kontakte in Kontakt stehen mit den elastischen Kontakten des Anschlußleistenrahmens° Die Unterseite des Substrats liegt auf den unteren Lippen der Hebel 16 auf. Die Unterseite des Substrats liegt weiterhin auf auf einem unteren Rücken 21 des Rahmens, der sich längs der beiden Seiten erstreckt, an denen die Hebel angeordnet sind und dessen obere Fläche in gleicher Höhe ver-

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läuft wie die untere Lippe der Hebel, wodurch das Substrat an einander gegenüberliegenden Seiten getragen wird. · '

Falls an den vorerwähnten Seiten des Substrats, die längs der Seiten des Rahmens verlaufen, an denen die Hebel angeordnet sind, zusätz 11 ehe Kontakte vorgesehen sind, dann können anstelle der Rücken 21 Kontaktstifte oder andere Kontaktverbindungen vorgesehen werden.

Um das Substrat aus dem Rahmen zu entfernen, werden die Hebel 16 in ihre geöffnete Stellung gedreht, wobei die unteren Lippen 19 gegen die Unterseite des Substrats drücken und dieses nach oben heben wodurch das Substrat frei wird, das zuvor durch die elastischen Kontakte 12 federnd im Rahmen gehalten wurde.

Falls nur ein einziger Hebel verwendet wird , sollte ein geeigneter Schlitz längs einer Inneneeite des AnschluG-rahmens vorgesehen sein, um eine Kante des Substrats dort einschieben zu können. Ein einziger Hebel wird dann dazu verwendet, die gegenüberliegende Seite des Substrats zu erfassen und es in seine verriegelte Stellung im Rahmen zu drücken. Die Ausführung mit zwei Hebeln wird jedoch bevorzugt, um seitliche Bewegungen zwischen den Kontakten 12 und den Kontakten des Hybridbauteils zu vermeiden, die auftreten, wenn das Hybridsubstrat zuerst in einen Schlitz eingesetzt wird.

Die Hebel werden in ihrer geschlossenen Stellung verriegelt , um sicherzustellen, daß das Substrat sicher im Rahmen gehalten wird und stets einwandfreie Kontaktverbindungen vorliegen. Eine bevorzugte Form einer Verriegelung besteht darin, daG jeder Hebel einen

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Vorsprung oder Nocken 22 an seinen beiden Seitenflächen aufweist, der reibschlüssig in Kontakt tritt mit den Flächen des Schlitzes des Rahmens, in dem der Hebel drehbar gelagert ist. Diese Vorsprünge 22 setzen einer Drehung der Hebel einen Reibungswiderstand entgegen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Verriegelungsmöglichkeit, wobei in Fig. 6 der Hebel in geöffneter und in Fig. 7 in geschlossener Stellung dargestellt ist. Die Flächen des Rahmens, zwischen denen der Hebel 16 drehbar ist, sind mit Schlitzen 23 versehen. Diese . Schlitze 23 sind so angeordnet, daß in sie die Vorsprünge 22 eingreifen, wenn die Hebel sich in geschlossener Stellung sich befinden. Auch diese Vorsprünge gleiten reibungsschlüssig an den Flächen des Rahmens,zwischen denen die Hebel gelagert sind, wenn die Hebel von ihrer geschlossenen in ihre geöffnete Stellung bewegt werden und umgekehrt. In der geschlossenen Stellung passen die Vorsprünge 22 in die Schlitze 23 ein. Hierdurch wird der Hebel in dieser Stellung gehalten. Es hat sich gezeigt, daß Vibrationen des Substrats 10 in Richtung der Hebel 16 die Hebel nicht bewegen, diese Hebel also nicht in geöffneter Stellung gedreht werden. Vielmehr halten die Hebel 16 das Substrat fest in der eingesetzten Stellung. Bei einem Prototyp wurde festgestellt, daß das Substrat fest im Rahmen gehalten wurde, wenn auf das Substrat in drei zueinander rechtwinkligen Ebenen Stöße von 30 g ausgeübt wurden. Gleiches gilt für Vibrationen von 0,5g zwischen. 5 und 100 Hz und von 1,5g von 100 bis 500 Hz.

Bevorzugt ist eine Ecke des Substrats abgeschrägt und ein entsprechender Schlüssel kann bei einer Ecke des

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Verbindungsrahmens dazu verwendet werden, um das Einpassen des Substrats zu erleichtern und um sicherzustellen, daß das Substrat mit der richtigen Seite in den Rahmen eingesetzt wird.

Für die Herausnahme des Substrats aus dem Rahmen werden die Hebel 16 so weit geöffnet, bis ihre abgeflachten Rückseiten 18 gegen die Leiterplatte anliegen. Zum Einsetzen des Hybridschaltkreises wird das Substrat in den Rahmen eingelegt wobei es auf den unteren Lippen der Hebel aufliegt. Die Hebel werden sodann in ihre geschlossene Stellung gedreht, wobei der Hybridschaltkreis nunmehr in den Rahmen gedruckt wird. Die Hebel werden in dieser Stellung verriegelt, in dem die Vorsprünge 22 in die Schlitze 23 eingreifen.

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Claims

Ansprüche

1.j Kontakt- und Befestigungsvorrichtung für ein Hybridbauteil, das an mindestens einem Rand elektrische Anschlußleiter trägt und welches in eine Anschlußleiste einsteckbar ist, die elastische Kontakte trägt, die mit den Anschlußleitern in Kontakt treten, dadurch g e k e π η ze i c h-n e t , daß die Anschlußleiste aus einem den Umfang des Hybridbauteils (10) umfassenden Rahmen (11) besteht, an dem die elektrischen Kontakte (12) innenseitig an mindestens einer Seite angeordnet sind und mindestens an einer Seite des Rahmens(ll) ein Hebel (16) um eine längs dieser Seite verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist, der ein in das Innere des Rahmens (11) gerichtetes Maul aufweist, dessen Spalt etwa gleich der Dicke des Hybridbauteiles (10) ist , auf dessen unterer Lippe (19) die Unterseite des Hybridbauteils (10) aufliegt und dessen obere Lippe (20) mit ihrem maulseitigen Ende etvi/a innerhalb der Kontur dieser Seite des Rahmens (11) verläuft , wenn der Hebel (16).weg vom Rahmen (11) in seine geöffnete Stellung geschwenkt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (16) eine abgeflachte Rückseite (18) aufweist, die gegen die Fläche eines Trägers (4) zur Anlage kommt, auf dem der Rahmen (11) angeordnet ist, wenn der Hebel (16) sich in seiner geöffneten Stellung befindet.

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BAB ORIGINAL

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß der Hebel (16) in einem Spalt der einen Seite des Rahmens (11) gelagert ist, der Hebel (16) an der einer Spaltfläche zugewandten Fläche einen Vorsprung (22) aufweist, der in reibungsschlüssigem Kontakt mit dieser Spaltfläche steht, wenn der Hebel von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung geschwenkt wird und die Spaltfläche eine Vertiefung (23) aufweist, in welche der Vorsprung (22) in geschlossener Stellung des Hebels (16) einrastet

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß im Bereich der Anschlußleiter (15) das Hybridbauteil (10) mit C-förmigen Clips (14) versehen ist, die von einer Oberfläche, über eine Stirnfläche zur anderen Oberfläche des Hybridbauteils (10) verlaufen und jeweils in Kontakt stehen mit mindestens einem Anschlußleiter (15) .

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die C-förmigen Clips (14) An-. Schlußleiter (15) an beiden Oberflächen miteinander elektrisch verbinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die freien Schenkel der C-förmigen Clips (14) mit den Anschlußleitern (15) verlötet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die elastischen Kontakte (12) an zwei gegenüberliegenden Innenseiten des Rahmens (11) angeordnet sind und zwei Hebel (16) je-

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u/eils an einer dazu senkrechten Seite des Rahmens (11) schwenkbar gelagert sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß -diejenigen Seiten des Rahmens (11), an denen die Hebel (16) schwenkbar gelagert sind, innenseitig eine Stufe (21) aufweisen, gegen welche die Unterseite des Hybridbauteils (10) zur Anlage kommt und deren Höhe etwa der Dicke der unteren Lippe ("19) entspricht.

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