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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Schaltwegs einer eine Schaltgabel und eine Schiebemuffe aufweisenden Schaltvorrichtung des Getriebes, welche Erfassungseinrichtung einen zur Gabe wenigstens eines Signals ausgebildeten Signalgeber und einen zur Erfassung des Signals ausgebildeten Signalaufnehmer aufweist.
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Getriebe mit Erfassungseinrichtungen zur Erfassung eines Schaltwegs einer Schaltvorrichtung sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann die Position einer Schiebemuffe bzw. die Position einer Schaltgabel an einem auf eine Schaltstange wirkenden Aktor erfasst werden. Dazu wird beispielsweise die Position eines Signalgebers relativ zu einem Signalaufnehmer sowie die Änderung derselben zur Bestimmung des Schaltwegs erfasst. Der Aktor übt dabei eine Kraft auf die Schaltstange aus, um die Schaltgabel und die Schiebemuffe zu positionieren. Da die Kraft, die der Aktor bewirkt, über die ganze Länge der Schaltstange wirkt und in einem Getriebe entsprechend hohe Kräfte auftreten können, bewirkt die Kraftbeaufschlagung der Schaltstange eine Deformation bzw. gewisse Toleranzen in der Schaltvorrichtung während eines Schaltvorgangs, sodass der an dem Aktor erfasste Schaltweg nicht mit dem tatsächlichen Schaltweg, um den die Schiebemuffe bewegt wird, identisch ist.
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Mit anderen Worten treten dadurch Toleranzen in der Erfassung des Schaltwegs bzw. der Erfassung der Position der Schiebemuffe auf, die sich zusätzlich über die Lebensdauer der Schaltvorrichtung, zum Beispiel aufgrund von Verschleiß und dergleichen, ändern können. Daher ist es üblicherweise nötig, eine Kraft-Kennlinie für entsprechende Schaltvorrichtungen zu bestimmen und diese der Erfassung des Schaltwegs zu Grunde zu legen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Getriebe anzugeben, bei dem die Toleranzen bei der Erfassung des Schaltwegs reduziert sind.
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Die Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Signalgeber und/oder der Signalaufnehmer der Schaltgabel und/oder der Schiebemuffe zugeordnet ist, wobei die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Position und/oder einen Schaltweg der Schaltgabel und/oder der Schiebemuffe basierend auf dem mittels des Signalaufnehmers erfassten Signals zu erfassen.
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Demnach ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe vorgesehen, den Signalgeber und/oder den Signalaufnehmer der Schaltgabel und/oder der Schiebemuffe zuzuordnen, um die Position bzw. den Schaltweg der Schaltgabel und/oder der Schiebemuffe direkt zu erfassen, anstatt, wie im Stand der Technik üblich, eine Erfassung des Schaltwegs oder der Position der Schaltgabel oder der Schiebemuffe an einem eine Schaltstange betätigenden Aktor zu erfassen. Vorteilhafterweise reduzieren sich dadurch die Toleranzen, die bei der Bestimmung der Position oder des Schaltwegs auftreten können, da weniger Bauteile, insbesondere keine Bauteile, zwischen der Schaltgabel bzw. der Schiebemuffe und dem Signalaufnehmer bzw. dem Signalgeber angeordnet sind.
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Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass der Signalgeber unmittelbar an der Schaltgabel oder der Schiebemuffe angeordnet oder ausgebildet ist. Der Begriff „unmittelbar“ bezieht sich hierbei bevorzugt auf die axiale Position der Schiebemuffe bzw. der Schaltgabel, sodass für eine unmittelbare Anordnung des Signalgebers an der Schiebemuffe oder Schaltgabel auch ein weiteres Bauteil zwischengeschaltet sein kann; sich dieses jedoch nicht in einem bei einem Schaltvorgang auftretenden Kraftfluss befindet. Eine Positionsänderung der Schaltgabel bzw. der Schiebemuffe führt dabei ebenfalls zu derselben Positionsänderung des Signalgebers.
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Dadurch reduziert sich die „Messstrecke“ über welche der Schaltweg bzw. die Position der Schaltgabel oder der Schiebemuffe bestimmt wird, erheblich, da die Position der Schaltgabel oder der Schiebemuffe unmittelbar an der Schaltgabel oder der Schiebemuffe erfasst werden kann. Toleranzen, die beispielsweise aus der Deformation oder der Kraft durch Beaufschlagung eines mit der Schaltgabel oder der Schiebemuffe verbundenen Bauteils herrühren, können erfindungsgemäß vermieden werden, da keine indirekte Erfassung der Position bzw. des Schaltwegs vorgenommen wird, sondern es ist vorteilhafterweise möglich, die Position bzw. den Schaltweg unmittelbar und direkt an der Schaltgabel bzw. an der Schiebemuffe zu erfassen.
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Des Weiteren ist die Erfassung der Position bzw. des Schaltwegs über die gesamte Lebensdauer der Schaltvorrichtung gleich, da stets unmittelbar die Position der Schaltgabel bzw. der Schaltmuffe erfasst wird, und sonach Verschleiß in diversen Bauteilen der Schaltvorrichtung keinen Einfluss auf den Erfassungsvorgang besitzen. Dadurch ist es ferner möglich, die Position bzw. den Schaltweg zu erfassen, ohne eine aufwendige Aufzeichnung bzw. Bestimmung eines Kraft-Verlaufs bzw. einer Kraft-Kennlinie vorzunehmen.
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Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass der Signalaufnehmer ortsfest in Bezug auf den Signalgeber, bevorzugt ortsfest mit einem Getriebegehäuse verbunden, angeordnet ist. Wie zuvor beschrieben, kann der Signalgeber an der Schaltgabel bzw. bevorzugt an der Schiebemuffe angeordnet sein, wohingegen der Signalaufnehmer ortsfest in Bezug auf den Signalgeber angeordnet sein kann. Der Signalaufnehmer kann dabei beispielsweise positionsfest mit dem Getriebegehäuse verbunden werden, wobei der mit der Schiebemuffe bzw. der Schaltgabel verbundene Signalgeber bei einem Schaltvorgang relativ zum Getriebegehäuse und somit relativ zu dem ortsfesten Signalaufnehmer bewegt werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes kann vorgesehen sein, dass der Signalgeber einen Eingriffsabschnitt und der Signalaufnehmer einen Aufnahmeabschnitt aufweist, wobei der Eingriffsabschnitt in wenigstens einer Messposition in den Aufnahmeabschnitt eingreift. Der Signalgeber, der beispielsweise bevorzugt an der Schiebemuffe ausgebildet oder angeordnet ist, kann demnach einen Eingriffsabschnitt aufweisen, der in einer Messposition in einen Aufnahmeabschnitt des Signalaufnehmers eingreift. Der Eingriffsabschnitt und der Aufnahmeabschnitt können bevorzugt komplementär zueinander ausgebildet sein.
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Als Messposition kann jedwede Position der Schaltvorrichtung bzw. Stellung der Schaltvorrichtung verstanden werden, in der der Eingriffsabschnitt in den Aufnahmeabschnitt eingreift und somit eine Positionsbestimmung mittels des Signalgebers und des Signalaufnehmers möglich ist.
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Beispielsweise kann der Signalgeber einen zapfenförmigen oder pinförmigen Eingriffsabschnitt aufweisen oder ausbilden, der in einen entsprechend geformten Aufnahmeabschnitt des Signalaufnehmers eingreift. Ein derartiger Eingriffsabschnitt kann bevorzugt radial von der Schiebemuffe abragen und in einen in radialer Richtung (in Richtung des Eingriffsabschnitts) ausgerichteten Aufnahmeabschnitt des Signalaufnehmers eingreifen. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, dass mehrere Signalgeber und/oder mehrere Signalaufnehmer in Umfangsrichtung um die Schiebemuffe verteilt angeordnet sind.
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Daneben ist es ebenso möglich, dass der Signalaufnehmer einen Eingriffsabschnitt, insbesondere einen Zapfen, und der Signalgeber einen Aufnahmeabschnitt aufweist, wobei der Eingriffsabschnitt in wenigstens einer Messposition in den Aufnahmeabschnitt eingreift. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann ebenso vorgesehen sein, dass der Signalaufnehmer den Eingriffsabschnitt und der Signalgeber den Aufnahmeabschnitt aufweist. Der Signalgeber kann beispielsweise als Nut, bevorzugt umfangsseitig umlaufende Nut, in der Schiebemuffe, beispielsweise integriert oder an der Schiebemuffe angeordnet, ausgebildet sein. Unabhängig von der konkreten Ausführung des Signalaufnehmers und des Signalgebers ist es dabei möglich, dass eine Relativposition zwischen der Schiebemuffe bzw. der Schaltgabel und dem Getriebegehäuse, also eine Relativbewegung zwischen Signalaufnehmer und Signalgeber erfasst werden kann. Daraus ist es insbesondere möglich, die konkrete Position und den Schaltweg der Schiebemuffe bzw. der Schaltgabel zu ermitteln.
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Der Signalaufnehmer kann bevorzugt ein, vorzugsweise in Schaltrichtung, bewegbares Schlittenelement aufweisen, wobei das Schlittenelement mit dem Eingriffsabschnitt oder dem Aufnahmeabschnitt des Signalgebers gekoppelt ist. Wie zuvor beschrieben, ist der Signalaufnehmer bevorzugt ortsfest, beispielsweise mit dem Getriebegehäuse verbunden. Das Schlittenelement des Signalaufnehmers ist dabei zusammen mit dem Eingriffsabschnitt oder dem Aufnahmeabschnitt des Signalgebers relativ zu dem restlichen Signalaufnehmer und damit auch relativ zu dem Getriebegehäuse des Getriebes bewegbar. Mit anderen Worten ist (zumindest in der Messposition) der Signalgeber mit dem Signalaufnehmer gekoppelt, sodass eine Relativbewegung bzw. eine Relativposition des mit der Schiebemuffe oder der Schaltgabel gekoppelten Signalgebers durch eine entsprechende Position des Schlittenelements des Signalaufnehmers oder eine Verschiebung desselben erfasst werden kann.
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Eine Bewegung der Schaltgabel, die die Schiebemuffe bewegt, führt sonach zu einer Bewegung der Schiebemuffe und des mit der Schiebemuffe oder der Schaltgabel gekoppelten oder daran ausgebildeten Signalgebers. Aufgrund der Kopplung des Eingriffsabschnitts oder des Aufnahmeabschnitts des Signalgebers mit dem Schlittenelement des Signalaufnehmers, wird die Bewegung der Schaltgabel bzw. der Schiebemuffe in eine Bewegung des Schlittenelements übersetzt. Demnach kann die Position der Schiebemuffe oder der Schaltweg der Schaltvorrichtung in Abhängigkeit der Position des Schlittenelements des Signalaufnehmers erfasst werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung zur berührungslosen Erfassung des Schaltwegs und/oder der Position der Schiebemuffe ausgebildet ist. Demnach kann vorgesehen sein, dass die Erfassung der Position und/oder des Schaltwegs keinen unmittelbaren Kontakt zwischen dem Signalgeber und dem Signalaufnehmer erfordert. Durch die berührungslose Erfassung des Schaltwegs wird ein direkter Kontakt der Schiebemuffe oder der Schaltgabel mit einem ortsfesten Element verhindert, beispielsweise mit einem mit dem Getriebegehäuse verbundenen Element der Erfassungseinrichtung.
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Demnach wird die Schiebemuffe bei einem Schaltvorgang nicht durch den Kontakt mit einem Element oder Bauteil der Erfassungseinrichtung beeinflusst, sondern der Schaltweg bzw. der Schaltvorgang kann ohne Beeinflussung durchgeführt werden. Dennoch ist es möglich, die Position der Schiebemuffe unmittelbar an der Schiebemuffe zu erfassen und ebenso den Schaltweg der Schaltvorrichtung unmittelbar aufgrund der Positionserfassung der Schiebemuffe unmittelbar zu erfassen. Zur berührungslosen Erfassung des Schaltwegs kann der Signalaufnehmer bevorzugt als induktiver Sensor, insbesondere als Hall-Sensor, ausgebildet sein.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Schaltwegs einer Schaltvorrichtung eines Getriebes, insbesondere ein Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche Erfassungseinrichtung einen zur Gabe wenigstens eines Signals ausgebildeten Signalgeber und einen zur Erfassung des Signals ausgebildeten Signalaufnehmer aufweist, wobei der Signalgeber und/oder der Signalaufnehmer einer Schaltgabel und/oder einer Schiebemuffe zugeordnet ist, wobei die Erfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Position und/oder einen Schaltweg der Schaltgabel und/oder der Schiebemuffe basierend auf dem mittels des Signalaufnehmer erfassten Signals zu erfassen.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung eines Schaltwegs einer Schaltvorrichtung eines Getriebes, insbesondere eines erfindungsgemäßen Getriebes, wie zuvor beschrieben, welche Erfassungseinrichtung einen zur Gabe wenigstens eines Signals ausgebildeten Signalgeber und einen zur Erfassung des Signals ausgebildeten Signalaufnehmer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber und/oder der Signalaufnehmer einer Schaltgabel und/oder einer Schiebemuffe zugeordnet ist, wobei eine Position und/oder ein Schaltweg der Schaltgabel und/oder der Schiebemuffe basierend auf dem mittels des Signalaufnehmer erfassten Signals erfasst wird.
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Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf das erfindungsgemäße Getriebe beschrieben wurden, vollständig auf die erfindungsgemäße Erfassungseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das auf bzw. mit dem erfindungsgemäßen Getriebe durchgeführt werden kann, wird vorzugsweise eine erfindungsgemäße Erfassungseinrichtung verwendet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Getriebes gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels; und
- 2 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Getriebes gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Schaltvorrichtung 1 eines erfindungsgemäßen Getriebes 2, welche Schaltvorrichtung 1 eine Erfassungseinrichtung 3 zur Erfassung eines Schaltwegs einer Schaltgabel 4 bzw. einer Schiebemuffe 5 der Schaltvorrichtung 1 aufweist. Die Erfassungseinrichtung 3 ist sonach zur Erfassung der Position der Schaltgabel 4 bzw. der Schiebemuffe 5 ausgebildet. In der nachfolgenden Beschreibung wird stets Bezug auf die Schiebemuffe 5 genommen, wobei die Erfassungseinrichtung 3 zur Erfassung der Position bzw. des Schaltwegs der Schiebemuffe 5 ausgebildet ist. Selbstverständlich lässt sich dies auch auf die Schaltgabel 4 übertragen, wobei entsprechend die Erfassungseinrichtung 3 auf die Schaltgabel 4 ausgerichtet ist, insbesondere die Position der einzelnen Komponenten der Erfassungseinrichtung 3.
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Die Erfassungseinrichtung 3 weist ferner einen Signalgeber 6 und einen Signalaufnehmer 7 auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Signalgeber 6 direkt an der Schiebemuffe 5 angeordnet ist und der Signalaufnehmer 7 ortsfest in Bezug auf die Schiebemuffe 5 angeordnet ist, nämlich fest mit einem Getriebegehäuse 8 verbunden ist. Der Signalgeber 6 steht dabei radial in Bezug auf eine Drehachse 17 der Schiebemuffe 5, ragt also radial von der Schiebemuffe 5 nach außen ab. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Signalgeber 6 zapfenartig bzw. zapfenförmig ausgebildet und weist somit einen Eingriffsabschnitt 9 auf, der in einen Aufnahmeabschnitt 10 des Signalaufnehmers 7 eingreift.
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Der Signalgeber 6 kann dabei auch endlos umlaufend um die Schiebemuffe 5 ausgebildet sein, oder es können mehrere Signalgeber 6 in Umfangsrichtung verteilt an der Schiebemuffe 5 angeordnet sein. Es ist ebenso möglich, dass der Signalgeber 6 in die Schiebemuffe 5 integriert ist, beispielsweise als Rand oder Kante oder anderweitig von der Schiebemuffe 5 radial abstehender Vorsprung. Ersichtlich ist der Signalgeber 6 mittels des Eingriffsabschnitts 9 mit dem Aufnahmeabschnitt 10 gekoppelt. Daher führt eine Positionsänderung der Schiebemuffe 5, beispielsweise eine Bewegung um einen Verfahrweg 11 zu einer Positionsänderung der Schiebemuffe 5 und somit des Signalgebers 6, wodurch durch die Kopplung des Eingriffsabschnitts 9 mit dem Aufnahmeabschnitt 10 eine Relativbewegung eines Schlittenelements 12 des Signalaufnehmers 7 erzeugt wird.
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Mit anderen Worten ist der Signalaufnehmer 7 zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei ein oberer Teil in Form eines Schlittenelements 12 gegenüber einem unteren Teil verschiebbar angeordnet ist. Der obere Teil, der das Schlittenelement 12 bildet, kann sonach gegenüber dem unteren fest mit dem Getriebegehäuse 8 verbundenen Teil bewegt werden. Dadurch kann in Abhängigkeit der Position des Schlittenelements 12 die Position der Schiebemuffe 5 bzw. der Schaltgabel 4 erfasst werden. Unabhängig davon, welche Toleranzen bei einer Betätigung einer Schaltstange 13 auftreten, beispielsweise Toleranzen eines die Schaltstange 13 bewegenden Aktors (nicht dargestellt) oder Toleranzen in der mechanischen Verbindung zwischen Aktor und Schiebemuffe 5, kann die Position der Schiebemuffe 5 bzw. der Schaltweg 11 bestimmt werden.
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2 zeigt eine Schaltvorrichtung 1 eines erfindungsgemäßen Getriebes 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der grundsätzliche Aufbau der Schaltvorrichtung 1 in 2 entspricht der Schaltrichtung 1, die in 1 gezeigt ist. Die Schaltvorrichtung 1 in 2 weist ebenfalls eine Schiebemuffe 5 und eine Schaltgabel 4 auf, welche Schaltgabel 4 über eine Schaltstange 13 mittels eines nicht gezeigten Aktors betätigt werden kann. Mit anderen Worten, kann die Schaltgabel 4 um einen Schaltweg 11 in Axialrichtung (dargestellt durch Pfeil 14) oder entgegen der Axialrichtung bewegt werden. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Schiebemuffe 5 wiederum einen Signalgeber 6 auf, der in Form eines Aufnahmeabschnitts 15 ausgebildet ist. Der Aufnahmeabschnitt 15 kann beispielsweise als in Umfangsrichtung endlos umlaufende Nut in die Schiebemuffe integriert oder an dieser angeordnet sein.
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In den Aufnahmeabschnitt 15 kann ein Eingriffsabschnitt 16 des Signalaufnehmers 7 eingreifen. Der Eingriffsabschnitt 16 ist beispielsweise nutensteinförmig bzw. nutensteinartig, bevorzugt zumindest abschnittsweise komplementär zu dem Aufnahmeabschnitt 15, ausgebildet. Somit ist die Kopplung zwischen der Schiebemuffe 5 und der Erfassungseinrichtung 3 über den Signalgeber 6 und den Signalaufnehmer 7 sichergestellt, sodass bei einer Bewegung der Schiebemuffe 5 das Schlittenelement 12 des Signalaufnehmers 7 bewegt wird. Sonach kann ein Schaltweg 11 sowie die Position der Schiebemuffe 5 bzw. der Schaltgabel 4 unmittelbar an der Schiebemuffe 5 bestimmt werden.
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In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind keine weiteren Elemente zwischen dem Signalaufnehmer 7 und der der Schiebemuffe 5 zwischengeschaltet, sodass unabhängig von auf die Schiebemuffe 5 wirkenden Kräften eine Positionsbestimmung bzw. eine Erfassung des Schaltwegs 11 möglich ist. Des Weiteren ist es möglich, unabhängig von dem Zustand, insbesondere eines Verschleißzustands der Schiebemuffe 5 bzw. der Schaltvorrichtung 1, eine Positionsbestimmung bzw. Schaltwegerfassung vorzunehmen.
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Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind selbstverständlich beliebig übertragbar, miteinander kombinierbar oder austauschbar. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels der Erfassungseinrichtung 3, also auf dem Getriebe 2 ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltvorrichtung
- 2
- Getriebe
- 3
- Erfassungseinrichtung
- 4
- Schaltgabel
- 5
- Schiebemuffe
- 6
- Signalgeber
- 7
- Signalaufnehmer
- 8
- Getriebegehäuse
- 9
- Eingriffsabschnitt
- 10
- Aufnahmeabschnitt
- 11
- Schaltweg
- 12
- Schlittenelement
- 13
- Schaltstange
- 14
- Pfeil
- 15
- Aufnahmeabschnitt
- 16
- Eingriffsabschnitt
- 17
- Drehachse
