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Installations-Stromstoss-Fernschalter
Die Erfindung betrifft Installations-Stromstoss-Fernschalter mit bei jedem Öffnungs- und Schliessungs-
Stromstoss in der gleichen Richtung bewegtem Magnetanker und als Sprungschalter ausgebildetem Schalt- werk ; solche Fernschalter sollen nun besonders einfach und dabei derartig raumsparend ausgebildet wer- den, dass sie in den üblichen genormten Wand-Dosen untergebracht werden können und trotzdem höchste
Betriebssicherheit gewährleisten.
Bei Installations-Stromstoss-Fernschaltern bereitet die Unterbringung der Bauelemente auf kleinen
Raum erhebliche Schwierigkeiten : einerseits muss nämlich die Magnetspule nicht nur für die vorgesehene stossartige, sondern auch für die unter Umständen auftretende Dauerbelastung durch den Steuerstrom be- messen werden, wobei die zugehörige optimale Ampère-Windungszahl eine bestimmte Anzugskraft für den Anker bedingen soll, die - auch bei Unterspannung - die Last der Schalter-Betätigung verlässlich überwinden muss ; anderseits wird nach den bestehenden Sicherheitsvorschriften für derartige Schalter eine Kontakt-Öffnung von mindestens 3 mm verlangt ;
bei den hier in Betracb'kommenden kleinen Magneten sind die magnetischen Kräfte zu Beginn des Ankerhubes sehr gering und bringen erst in den letzten 25 - 30 % des Ankerweges-also praktisch in einem Bereich bis höchstens 1 mm - eine zuverlässige Be- tätigungskraft auf ; da somit bei den geforderten grossen Kontakt-Hüben eine direkte Übersetzung von Magnetanker-Kraft zu Kontakt-Last im Verhältnis 1 : 1 nicht möglich ist, besteht das zu lösende Problem im wesentlichen in der Auffindung einer geeigneten Übersetzung dieses letzten Teiles des Ankerweges von unter 1 mm auf den erforderlichen Kontakt-Hub von 3 mm, welche die Erfüllung aller schalterbautechnischen Forderungen gewährleistet.
Es ist zwar-wie z. B. aus der brit. PatentschriftNr. 718, 878 und aus derUSA-PatentschriftNr. 2, 627, 562 - bekannt, Installations-Stromstoss-Fernschalter mit Sprungschaltmechanismen auszurüsten, wodurch eine grössere Sicherheit des Arbeitens angestrebt wurde, derartige Entwicklungen zeigen jedoch bei praktischer Verwertung in Serienfertigung ganz im Gegenteil eine erhebliche Verschlechterung der Arbeitsweise, die durch zwei Umstände bedingt ist :
Erstens weisen Sprungschaltwerke bekanntlich eine eigentümliche KraftWeg-Charakteristik auf, an die sich das Antriebs-System anpassen muss, was zweifellos besonders vorteilhaft mittels einer Schlagbetätigung erfolgt, d. h. der Antrieb muss genügend Schwungmoment sammeln können, ehe er die steile Belastungsspitze beim Umkippen des Sprungschaltwerkes bewältigt, bei beiden oben genannten Konstruktionen wird jedoch dieses Prinzip nicht beachtet und dem Antriebs-Magnetanker keinerlei Leerweg zum Sammeln der Schaltenergie gewährt ; zweitens wird bei derart kleinen Fernschaltem der Sprungmechanismus vorerst naheliegenderweise nach dem bei sogenannten Mikroschaltern, Miniatur-Schnappschaltern u. dgl. üblichen Prinzip aufgebaut, vorzugsweise also mit vorgespannten Blattfedern mit zwei bestimmten Totlage ;
derartige Blattfeder-Kombinationen weisen jedoch bekanntlich hohe Streuungen im Kraft-Weg-DiagraffiII1 auf und erfordern daher bei der Montage höchste Präzision an Einstellarbeiten, um mit der sehr beschränkten magnetischen Antriebs-Energie auszukommen.
Aus diesen negativen Erfahrungen muss daher für Installations-Stromstoss-Fernschalter der eingangs beschriebenen Bauart die Forderung nach einem möglichst einfachen-d. h. aus möglichst wenigen Teilen bestehenden-und hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften nur geringe Streuung aufweisenden Sprungschaltwerk gestellt werden.
Nach der Erfindung wird dies bei solchen Instal1ations-Stromstoss-Fernschaltem in besonders vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass der Anker des Magnetsystems um einen Fortsatz des Magnetjoches entgegen der Wirkung einer an diesem Fortsatz befestigten, in der Symmetrie-Ebene des Ankers angeordneten Rückstellfeder seitlich-d. h. quer zur Anzugsrichtung-verschwenkbar ist und ferner einen in seiner
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Verlängerung angeordneten Betätigungs-Finger mit keilförmigem Querschnitt trägt, der bei Anzug des Ankers erst im letzten, etwa 25-30 % betragenden Teil des Anzugsweges, also bei stärkster Anziehungskraft auf die Schalt-Nocke des Sprung-Schaltwerkes einwirkt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Installations-Stromstoss-Femschalters ist der Anker mit einer Auflage fix verbunden, die mit dem vorstehenden Betätigungs-Finger aus einem Stück besteht und an deren dem Joch zugekehrter Seite die-vorzugsweise schraubenförmige-Rückstellfeder angreift.
Das bei diesem Installations-Stromstoss-Fernschalter verwendete Sprung-Schaltwerk besteht erfindungsgemäss aus einer um einen ortsfesten Zapfen drehbaren Schwinge mit nach unten gerichteter, keilförmiger Betätigungs-Nocke, aus einem um den gleichen Zapfen schwenkbaren Schalt-Hebel, der den beweglichen Kontakt trägt und entweder auf einem Anschlag oder am festen Kontakt rastet, sowie schliesslich aus einer schraubenförmigen Sprungfeder, die zwischen einem auf der Schwinge schneidengelagerten Federteller und dem waagrechtenSteg des vorzugsweise bügelförmig ausgebildeten Schalt-Hebels eingespannt ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Installations-Stromstoss-Fernschalters dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 und 2 den gesamten Schalter mit Magnet-System und SprungSchaltwerk in Seitenansicht bzw. in Untersicht auf den Magnetanker ; Fig. 3 das Sprung-Schaltwerk von
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Betätigungs-Fingers des Magnet-Systems in das Sprung-Schaltwerk und schliesslich Fig. 4 ein Kraft-Weg-
Diagramm.
Bei dem in Fig. 1 und 2 veranschaulichten Schalter besteht das Magnet-System A aus der Spule 1, dem Magnetjoch 2, dessen freier, längs anliegender Schenkel mit einer zapfenförmigen Verlängerung 2' versehen ist, um welche der Anker 3 etwas seitlich, d. h. quer zu seiner magnetischen Anzugs-Richtung beweglich ist - wie in Fig. 2 durch Doppelpfeil angedeutet- ; auf dem Anker 3 ist nun aussen eine Aufla ge 4-vorzugsweise aus gut isolierendem Kunststoff-befestigt, die mit dem in Richtung der Symmetrale des Ankers über die Spule hinaus vorstehenden Betätigungs-Finger 4'mit keilförmigem Querschnitt aus einem Stück besteht ;
einerseits an dem Fortsatz 2'des Joches und anderseits an der diesem zugekehrten Kante der Anker-Auflage 4 ist die schraubenförmige Rückstellfeder 5 befestigt, die die Zentrierung des Ankers 3 bzw. nach seiner seitlichen Auslenkung während des Betätigungsvorganges die Rückführung in die Mittellage besorgt.
Das in Fig. 1 sowie Fig. 3 dargestellte Sprung-Schaltwerk B besteht im wesentlichen aus einer um den ortsfestenzapfen 6 begrenzt drehbaren Schwinge 7, einem um denselben Zapfen 6 schwenkbaren, hier bügelförmig ausgebildeten Schalthebel 8 sowie einer mit diesen beiden Teilen 7 und 8 zusammenwirkenden Sprungfeder 10, die mit einem Ende auf einem auf einer Schneide 7'der Schwinge 7 gelagerten Federteller 9 und anderseits am waagrechten Schenkel des Schalthebels anliegt ;
die Schwinge 7, deren Bewegung durch die beiden in der Wanddose eingepressten Anschläge 11 und 11'begrenzt wird, ist mit einer nach unten gerichteten keilförmigen Betätigungs-Nocke 7" versehen, die dem gleichfalls keilförmigen Betätigungs-Finger 4'des Magnetankers gegenübersteht, U. zw. in Ruhelage des Schalters im Abstand mit der der Endlage der Schwinge 7 entsprechenden geringen seitlichen Auslenkung ; der Schalthebel 8 der in geöffneter Lage an einem Isolier-Anschlag 12 des Gehäuses anliegt, trägt in seinem freien oberen Ende den beweglichen Kontakt 13, der dem im Gehäuse eingesetzten festen Kontakt 14 gegenübersteht. Die Anschlusslitzen der beiden Kontakte sind mit 15 und 16 bezeichnet.
Fig. 3 zeigt den Sprungschalter bei geöffneten Kontakten, wobei also die Schwinge 7 mit ihrem rechten Flügel am Anschlag 11 t anliegt. wobei ihre Betätigungs-Nocke 7"aus der Mitte nach rechts ausgelenkt ist und der Schalthebel 8 mit seiner oberen rechten Kante am Anschlag 12 anliegt.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Stromstoss-Fernschalters, d. h. das an sich bei jedem Öff- nungs-und'Schliessungs-Stromstoss gleichartige Zusammenwirken des Betätigungs-Fingers 4'des Magnetankers mit dem Sprung-Schaltwerk ist nun eigentlich ohne weiteres verständlich :
Vorausgeschickt sei,
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Augenblick an unter der Keilwirkung derselben nach links ausgelenkt wird, wobei der ganze Anker 3 mit dem Betätigungs-Organ 4-4'entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 5 um den Zapfen 2'des Joches seitlich verschwenkt drd, bis er schliesslich im letzten Abschnitt - etwa im letzten Viertel - des An-
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zugsweges, also bei stärkster Anziehungskraft der Magnetspule an der Wurzel der Nocke 7" angelangt ist und nunmehr den linken Flügel der Schwinge 7 mit ausreichendem Hebelsarm hochdrückt und so die Schwinge 7 entgegen der Wirkung der im letzten Moment symmetrisch umschlagenden Sprung-Feder 10, in ihre andere stabile Endlage verschwenkt, in der sie am linken Anschlag 11 anliegt und die Nocke 7" nach links ausgelenkt ist ;
der Schalthebel 8 ist dann unter Wirkung der Sprungfeder 10 gleichfalls in seine andere Endlage umgekippt, bei der der bewegliche Kontakt 13 am festen Kontakt 14 anliegt ; mit dem Ende des Einschalt-Stromstosses fällt der Anker 3 wieder von der Spule ab und wird nach Erreichung des freien Abstandes des Betätigungs-Fingers 4'von der Nocke 7" durch die Rückstellfeder 5 wieder zentrisch ausgerichtet, wobei jedoch bei nunmehr geschlossenem Schalter das Sprung-System symmetrisch zu der in Fig.
3 dargestellten Lage steht, so dass die Betätigungs-Nocke 7"-wie bereits erwähnt - nach links ausgelenkt ist und beim nächstfolgenden Stromstoss der Betätigungs-Finger 4'sinngemäss auf die rechte Flanke der Nocke 7"auftrifft, wonach sich dann bei Öffnung des Schalters der oben geschilderte SprungSchaltvorgang in gleicher Weise wie oben beschrieben wiederholt-jedoch spiegelbildlich-bis der Schalter wieder die in Fig. 3 gezeigte offene Ruhestellung einnimmt.
Schliesslich sei noch bemerkt, dass entweder das mit dem Magnetanker 3 verbundene BetätigungsOrgan 4-4'oder die Schwinge 7 des Sprung-Schalters bzw. allenfalls auch diese beiden Elemente erfindungsgemäss aus hochwertigem, abriebfestem Isolationsmaterial besteht bzw. bestehen-vorzugsweise aus Kunststoff, wie Nylon oder Akulon.
Im Kraft-Weg-Diagramm der Fig. 4 ist schliesslich die Abhängigkeit der magnetischen Anzugskraft M sowie der Kontakt-Last P vom gesamten Hub h und seinen Teilwegen 1 und h'bzw. k und ho veranschaulicht ; dabei ist mit l der unbelastete Leerweg des Ankers bezeichnet, der den weitaus grössten Teil des verhältnismässig grossen Ankerhubes h beträgt, währenddessen der Betätigungs-Finger 4'an die keilförmige Nocke 7"herangeführt und entlang ihrer Flanke schräg seitlich ausgelenkt wird.
Erst im letzten, etwa 25-30 % des Gesamihubes betragenden Teil h'des Anzugweges, also bei der inzwischen ausreichend grossen Anzugskraft M des Magneten beginnt der eigentliche Betätigungsvorgang, wobei die Kontakt-Last P - wie ersichtlich - im ersten Teil des Kontakt-Weges k steil ansteigt bis der Umkipp-Punkt des Sprung-Mechanismus erreicht ist und der Schalthebel 8 unter der beschleunigenden Wirkung der Sprungfeder 10 an seine linke oder rechte Anschlagstellung - Kontakt 13 an 14 bzw. bei Öffnung an 12 - vorschnellt, wonach während des noch geringen Resthubes ho die Schwinge 7 bis zu ihrem Anschlag 11 bzw. 11'weitergedreht und der Federteller 9 auf der Schneide 7'gleichfalls in seine stabile Endlage gebracht wird, in der die Sprungfeder 10 nunmehr die Vorspannung für den nächstfolgenden umgekehrten Schalt-Vorgang erhält.
PATENT ANSPRÜCHE : 1. Installations - Stromstoss - Fernschalter mit beim öffnung-sowie beim Schliessungs-Stromstoss gleichsinnig bewegtem Magnetanker, und als Sprungschalter ausgebildetem Schaltwerk, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) des Magnetsystems (A) um einen Fortsatz (2') des Magnet joches (2) entgegen der Wirkung einer an diesem Fortsatz befestigten, in der Symmetrie-Ebene des Ankers angeordneten Rückstellfeder (5) seitlich-d. h. quer zur Anzugsrichtung - verschwenkbar ist und ferner einen in seiner Verlängerung angeordneten Betätigungs-Finger (4') mit keilförmigem Querschnitt trägt, der bei Anzug des Ankers erst im letzten, - etwa 25 - 30 % betragenden Teil des Anzugsweges, also bei stärkster Anziehungskraft (M) auf die Schalt-Nocke (7') des Sprung-Schaltwerkes (B) einwirkt.
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Installation remote surge switch
The invention relates to installation power surge remote switch with each opening and closing
Current surge magnet armature moved in the same direction and switching mechanism designed as a snap switch; Such remote switches should now be designed in a particularly simple and space-saving manner in such a way that they can be accommodated in the usual standardized wall boxes and are nevertheless the highest
Ensure operational safety.
In the case of installation impulse remote switches, the housing of the components prepares for small
There are considerable difficulties in the space: on the one hand, the magnetic coil must be dimensioned not only for the intended jerky load, but also for the continuous load that may occur due to the control current, with the associated optimal number of ampere turns causing a certain tightening force for the armature, which - even with undervoltage - must reliably overcome the load of operating the switch; on the other hand, according to the existing safety regulations, a contact opening of at least 3 mm is required for such switches;
With the small magnets in question here, the magnetic forces at the beginning of the armature stroke are very low and only apply a reliable actuating force in the last 25-30% of the armature travel, ie practically in a range of up to 1 mm at most; Since a direct translation of armature force to contact load in a ratio of 1: 1 is therefore not possible with the required large contact strokes, the problem to be solved essentially consists in finding a suitable translation of this last part of the armature travel of less than 1 mm to the required contact stroke of 3 mm, which ensures that all switch construction requirements are met.
It is-like z. B. from British Patent Specification No. 718, 878 and U.S. Patent No. 2, 627, 562 - it is known to equip installation remote impulse switches with snap-action switching mechanisms, whereby greater safety in working was sought; however, when used in practice in series production, on the contrary, such developments show a considerable deterioration in the method of operation, which is due to two circumstances :
Firstly, snap-action switching mechanisms are known to have a peculiar force-travel characteristic to which the drive system must adapt, which is undoubtedly carried out particularly advantageously by means of an impact actuation, ie. H. the drive must be able to collect enough momentum before it can cope with the steep peak load when the snap-action mechanism overturns, but this principle is not observed in both of the above-mentioned constructions and the drive magnet armature does not allow any free travel to collect the switching energy; Secondly, with such small remote switches, the spring mechanism is initially obvious after the so-called microswitches, miniature snap switches and the like. The like. Usual principle constructed, so preferably with pretensioned leaf springs with two specific dead points;
However, such leaf spring combinations are known to have high scatter in the force-displacement diagram and therefore require the greatest possible precision in adjustment work during assembly in order to make do with the very limited magnetic drive energy.
From these negative experiences, the requirement for a simple-d. H. Snap-action switching mechanism consisting of as few parts as possible and with only a small scatter in terms of its mechanical properties can be provided.
According to the invention, this is achieved in a particularly advantageous manner in such instal1ations-Stromstoss-Fernschaltem that the armature of the magnet system around an extension of the magnet yoke counter to the action of a return spring attached to this extension and arranged in the plane of symmetry of the armature . H. can be pivoted transversely to the tightening direction and also one in his
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Extension arranged actuating finger with a wedge-shaped cross-section, which when the armature is tightened, only acts on the switching cam of the snap-action switching mechanism in the last, approximately 25-30% part of the tightening path, i.e. when the force of attraction is strongest.
In a preferred embodiment of the installation current impulse remote switch, the armature is fixedly connected to a support which consists of one piece with the protruding actuating finger and on whose side facing the yoke the-preferably helical-return spring engages.
The snap-action switching mechanism used in this installation power surge remote switch consists according to the invention of a rocker that can be rotated about a stationary pin with a downwardly directed, wedge-shaped actuating cam, of a switching lever that can be pivoted about the same pin, which carries the movable contact and either latches on a stop or on the fixed contact, and finally from a helical coil spring, which is clamped between a spring plate mounted on the rocker blade and the horizontal web of the preferably bow-shaped switching lever.
The drawing shows an exemplary embodiment of an installation impulse remote switch according to the invention. 1 and 2 show the entire switch with magnet system and snap-action switching mechanism in a side view and in a bottom view of the magnet armature; 3 shows the jump switching mechanism of
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Actuating finger of the magnet system in the snap switch and finally Fig. 4 a force-displacement
Diagram.
In the switch illustrated in FIGS. 1 and 2, the magnet system A consists of the coil 1, the magnet yoke 2, the free, longitudinally adjacent limb of which is provided with a pin-shaped extension 2 'around which the armature 3 is somewhat laterally, i.e. H. is movable transversely to its magnetic attraction direction - as indicated in Figure 2 by double arrows; On the outside of the armature 3 a support 4-preferably made of well-insulating plastic-is now attached, which consists of one piece with the actuating finger 4 'with a wedge-shaped cross section protruding beyond the coil in the direction of the armature's symmetry;
On the one hand on the extension 2 'of the yoke and on the other hand on the facing edge of the armature support 4, the helical return spring 5 is attached, which takes care of the centering of the armature 3 or, after its lateral deflection during the actuation process, the return to the central position.
The snap-action switching mechanism B shown in Fig. 1 and Fig. 3 consists essentially of a rocker 7 rotatable to a limited extent about the stationary pin 6, a swing arm 7 pivotable about the same pin 6, here bow-shaped, and one that interacts with these two parts 7 and 8 Coil spring 10 which rests with one end on a spring plate 9 mounted on a cutting edge 7 'of the rocker 7 and on the other side on the horizontal leg of the shift lever;
the rocker 7, the movement of which is limited by the two stops 11 and 11 'pressed into the wall socket, is provided with a downwardly directed wedge-shaped actuating cam 7 "which is opposite the likewise wedge-shaped actuating finger 4' of the magnet armature, U. betw. in the rest position of the switch at a distance with the small lateral deflection corresponding to the end position of the rocker 7; the switch lever 8, which in the open position rests against an insulating stop 12 of the housing, carries in its free upper end the movable contact 13, which is the The fixed contact 14 inserted in the housing is opposite the connection strands of the two contacts are denoted by 15 and 16.
Fig. 3 shows the snap switch with the contacts open, so the rocker 7 rests with its right wing on the stop 11 t. its actuating cam 7 ″ being deflected from the center to the right and the switching lever 8 rests against the stop 12 with its upper right edge.
The operation of the impulse remote switch according to the invention, d. H. the interaction of the actuating finger 4 'of the magnet armature with the snap-action switching mechanism, which is the same with each opening and closing current surge, is now actually easily understandable:
Be sent ahead,
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Moment is deflected to the left under the wedge effect of the same, with the entire armature 3 with the actuating member 4-4 'against the action of the return spring 5 about the pin 2' of the yoke laterally drd until it finally in the last section - about in the last quarter - of arrival
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Zugsweges, so with the strongest attraction of the magnetic coil at the root of the cam 7 "and now pushes the left wing of the rocker 7 with sufficient lever arm and so the rocker 7 against the action of the last moment symmetrically reversing spring 10, in their pivoted another stable end position in which it rests against the left stop 11 and the cam 7 ″ is deflected to the left;
the switching lever 8 is then also overturned under the action of the spring 10 into its other end position, in which the movable contact 13 rests on the fixed contact 14; At the end of the switch-on current impulse, the armature 3 drops off the coil again and, after reaching the free distance between the actuating finger 4 'and the cam 7 ", is again centered by the return spring 5, but with the switch now closed, the jump -System symmetrical to that in Fig.
3 is the position shown, so that the actuating cam 7 "- as already mentioned - is deflected to the left and when the next power surge occurs, the actuating finger 4's correspondingly hits the right flank of the cam 7", after which when the switch is opened the above-described jump switching process is repeated in the same way as described above - but in a mirror image - until the switch again assumes the open rest position shown in FIG. 3.
Finally, it should be noted that either the actuating member 4-4 'connected to the armature 3 or the rocker 7 of the snap switch, or at most also these two elements, according to the invention consists of high-quality, abrasion-resistant insulation material or preferably consists of plastic, such as nylon or Akulon.
Finally, the force-displacement diagram in FIG. 4 shows the dependency of the magnetic attraction force M and the contact load P on the entire stroke h and its partial paths 1 and h 'or. k and ho illustrated; l denotes the unloaded idle travel of the armature, which is by far the largest part of the relatively large armature stroke h, during which the actuating finger 4 'is brought up to the wedge-shaped cam 7 "and is deflected obliquely to the side along its flank.
The actual actuation process only begins in the last part h'of the pull-in travel, which is around 25-30% of the total stroke, i.e. when the pulling force M of the magnet is now sufficiently high, with the contact load P - as can be seen - in the first part of the contact-travel k rises steeply until the overturning point of the jump mechanism is reached and the switching lever 8 under the accelerating effect of the spring 10 to its left or right stop position - contact 13 at 14 or when opening at 12 - fast forward, after which during the still low Remaining stroke ho the rocker 7 is rotated further up to its stop 11 or 11 'and the spring plate 9 on the cutting edge 7' is also brought into its stable end position, in which the spring 10 is now pretensioned for the next reversed switching process.
PATENT CLAIMS: 1. Installation - current impulse - remote switch with magnet armature moving in the same direction during opening and closing current impulses, and switching mechanism designed as a snap switch, characterized in that the armature (3) of the magnet system (A) surrounds an extension (2 ') of the magnet yoke (2) against the action of a return spring (5) attached to this extension and arranged in the plane of symmetry of the armature - d. H. transversely to the direction of tightening - is pivotable and also carries an actuating finger (4 ') with a wedge-shaped cross-section arranged in its extension, which when the armature is tightened only in the last part of the tightening path, which is about 25-30%, i.e. when the force of attraction is strongest ( M) acts on the switching cam (7 ') of the snap switch mechanism (B).