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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schlechtwegerkennung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug.
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Ein gattungsgemäßes Verfahren und ein zugehöriges Kraftfahrzeug sind aus der
DE 10 2021 209 136 A1 bekannt. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens vier Räder, mit denen das Kraftfahrzeug auf einem Untergrund fährt, und einen Antrieb zum Antreiben wenigstens eines der Räder auf. Das Verfahren überwacht wenigstens vier Räder im Hinblick auf Schwingungen, die am jeweiligen Rad auftreten, und führt an jedem überwachten Rad eine Schwingungsanalyse durch, bei der eine Intensität und eine Häufigkeit der Schwingungen erfasst und mit vorbestimmten Schwellwerten für die Intensität und Häufigkeit verglichen werden. Der aktuelle Untergrund wird als Schlechtweg erkannt, wenn bei allen überwachten Rädern gleichzeitig die Schwellwerte für Intensität und Häufigkeit überschritten werden.
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Ein weiteres ähnliches Verfahren ist aus der
DE 10 2016 224 982 A1 bekannt, bei dem beim Wechsel des Fahrbahnzustands ein Steuerungsprogramm zur Getriebesteuerung gewechselt oder entsprechend angepasst wird.
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Moderne Kraftfahrzeuge können mit einer Anti-Ruckel-Funktion ausgestattet sein, mit der sich der Fahrkomfort steigern lässt, wenn der Triebstrang durch hohe Momentengradienten oder das Durchfahren von Antriebsstrangleerspielen sowie eines Zwei-Massen-Schwungrades zum Schwingen, sogenannte Antriebsstrangschwingungen, angeregt wird. Beim Fahren auf einem Schlechtweg kommt es an den Rädern des Fahrzeugs zu Radschwingungen, die durch eine Anti-Ruckel-Funktion als Antriebstrangschwingungen fehlinterpretiert werden. Diese Radschwingungen entsprechen sich abwechselnden Zunahmen und Abnahmen der Raddrehzahl, also Beschleunigungen und Verzögerungen der Raddrehgeschwindigkeit. Bei aktivierter Anti-Ruckel-Funktion wird ein Antrieb des Fahrzeugs, der zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrads dient, zum Erzeugen von den Schwingungen entgegenwirkenden Gegenmomenten angesteuert. Zweckmäßig erfolgt die Aktivierung der Anti-Ruckel-Funktion am Fahrzeug bedarfsabhängig und automatisch. In der Folge wird immer dann, wenn eine entsprechende Sensorik einen Schlechtweg erkennt, die Anti-Ruckel-Funktion deaktiviert, was die entsprechenden Eingriffe durch den Antrieb vermeidet. Infolge der durch Radanregung fehlerhaften negativen Momenten-Eingriffe der Anti-Ruckel-Funktion auf Schlechtwegen kommt es zu einem hohen Energieeintrag in die Abgasanlage. Dies kann insbesondere nachteilig hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs sein, sich zusätzlich negativ auf das Fahrverhalten, insbesondere den Komfort auswirken und kann zu einer hohen Belastung und erhöhtem Verschleiß der Abgasanlage, insbesondere eines Katalysators, führen. Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer zuverlässigen Schlechtwegerkennung, um eine unnötige Aktivierung der Anti-Ruckel-Funktion zu vermeiden. Eine zuverlässige Schlechtwegerkennung kann jedoch auch für andere Systeme des Kraftfahrzeugs von Vorteil sein, wie zum Beispiel ein Antiblockiersystem oder einer Aussetzererkennung.
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Bei geländefähigen Kraftfahrzeugen, die einen Off-Road-Betriebsmodus aufweisen, erfolgt die Konfiguration üblicherweise so, dass eine Aktivierung der Anti-Ruckel-Funktion bei eingeschaltetem Off-Road-Betriebsmodus nicht erfolgt, um die genannten Nachteile für den Antriebsstrang und die Abgasanlage zu vermeiden. Allerdings kann es dann zu einem entsprechenden Komfortverlust kommen, wenn das Aktivieren der Anti-Ruckel-Funktion auf einem störungsfreien Untergrund oder Gutweg ausbleibt. Umgekehrt kommt es in einem On-Road-Betriebsmodus, bei dem eine Aktivierung der Anti-Ruckel-Funktion in der Regel erfolgt, auf Schlechtwegen zu den genannten Nachteilen, was durch eine Schlechtwegerkennung ebenfalls optimiert wird.
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Aus der
DE 10 2013 207 563 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen bei ungebremster oder gebremster Fahrt eines Fahrzeugs mittels einer radindividuellen Kenngröße bekannt, die aus einer zeitlichen Änderung von an mindestens einem Fahrzeugrad erfassten Radgeschwindigkeiten abgeleitet wird. Die Fahrwegbedingungen sollen dabei von einem Antiblockiersystem berücksichtigt werden. Dabei wird die jeweilige Fahrwegbedingung dadurch ermittelt, dass ein Rucksignal durch zweifache Differentiation der Radgeschwindigkeit gebildet wird, dass zur Bildung der Kenngröße die Differenz aus dem Absolutwert des Rucksignals und eines Toleranzwertes über die Zeit aufsummiert oder integriert wird, und dass durch Vergleich der Kenngrößen mit einem Schwingsignalschwellwert die Fahrwegbedingung ermittelt wird.
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Aus der
DE 10 2010 031 467 A1 ist ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Antiblockiersystems bekannt, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen wird und zur Ermittlung einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, des Radschlupfs, der Verzögerung und der Beschleunigung der einzelnen Fahrzeugräder ausgewertet wird.
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Aus der
DE 10 2020 205 588 A1 ist eine Sensoranordnung für ein Antiblockiersystem bekannt, wobei die Sensoranordnung für jedes Fahrzeugrad einen ersten Sensor zur Ermittlung einer Drehzahl und einen zweiten Sensor zum Erfassen einer weiteren physikalischen Größe aufweist.
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Aus der
DE 102 14 455 A1 ist ein Verfahren zur Off-Road-Erkennung bekannt, das im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Überwachung eines Reifenzustands, insbesondere zur Reifendruckverlusterkennung, zur Anwendung kommt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für die Schlechtwegerkennung ein verbessertes oder zumindest ein anderes Verfahren anzugeben, dass sich insbesondere durch eine hohe Zuverlässigkeit und einen hohen Komfort auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zumindest vier Räder des Fahrzeugs im Hinblick auf Schwingungen, die am jeweiligen Rad auftreten, überwacht. Erfindungsgemäß wird dabei an jedem überwachten Rad eine Schwingungsanalyse durchgeführt, bei der eine Intensität und eine Häufigkeit der Schwingungen erfasst und mit vorbestimmten Schwellwerten für die Intensität und Häufigkeit verglichen werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der aktuelle Untergrund als Schlechtweg erkannt, wenn bei allen überwachten Rädern gleichzeitig, also innerhalb desselben Überwachungsintervalls, die Schwellwerte für Intensität und Häufigkeit überschritten werden. Durch die Berücksichtigung des Schwingungsverhaltens von vier Rädern des Fahrzeugs kann eine fehlerhafte Interpretation des Untergrunds als Schlechtweg vermieden werden, bei dem der Untergrund nur vereinzelte Schlaglöcher aufweist oder wenn das Fahrzeug beispielsweise am Fahrbahnrand kurzzeitig die befestigte Fahrbahn verlässt. Damit arbeitet das hier vorgestellte Verfahren mit hoher Zuverlässigkeit.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Intensität der Schwingungen durch die Amplitude der Schwingungen gebildet sein.
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Zweckmäßig kann die Häufigkeit der Schwingungen durch die Anzahl der Schwingungen, deren Intensität den Schwellwert für die Intensität übersteigt, innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters oder Überwachungsintervalls gebildet sein. Beispielsweise wird permanent ein Zeitfenster von mehreren Sekunden beobachtet, um die darin auftretenden Schwingungen zu zählen, wobei vorzugsweise nur die Schwingungen gezählt werden, deren Intensität den Schwellwert für die Intensität übersteigt. Dadurch arbeitet das Verfahren sehr zuverlässig. Die Häufigkeit der Schwingungen entspricht insoweit einer Schwingungsfrequenz.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Schwellwert für die Häufigkeit variabel sein und in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben werden. Mit anderen Worten, der Schwellwert für die Häufigkeit ist von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig, sodass es sich um einen geschwindigkeitsabhängigen Schwellwert handelt. Diese Ausführungsform beruht auf der Überlegung, dass die innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters zurückgelegte Wegstrecke von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt. Dementsprechend hängt bei einem Schlechtweg auch die Häufigkeit der im Zeitfenster auftretenden Schwingungen von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Durch die Berücksichtigung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit lässt sich der Einfluss der Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Ermittlung der Fahrbahnbeschaffenheit eliminieren, was die Zuverlässigkeit der Schlechtwegerkennung verbessert.
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Bevorzugt ist eine Konfiguration, bei der die Schwingungsanalyse permanent aktualisiert wird. Damit kann die Schlechtwegerkennung rasch auf ein sich änderndes Schwingungsverhalten reagieren.
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Im vorliegenden Zusammenhang ist eine „Konfiguration“ gleichbedeutend mit einer „Ausgestaltung“ und/oder „Programmierung“, sodass die Formulierung „so konfiguriert, dass“ gleichbedeutend ist mit der Formulierung „so ausgestaltet und/oder programmiert, dass“.
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Zusätzlich oder alternativ kann zumindest der Schwellwert für die Häufigkeit eine Hysterese aufweisen. Optional kann außerdem auch der Schwellwert für die Intensität eine Hysterese aufweisen. Die Hysterese sorgt dafür, dass bei einem Untergrund, dessen Qualität im Bereich eines Schlechtweg liegt, die Schlechtwegerkennung nicht permanent zwischen einer positiven und einer negativen Bewertung wechselt.
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Erfindungsgemäß ist das Kraftfahrzeug mit einer Anti-Ruckel-Funktion zur Komfortsteigerung im Falle von Antriebsstrangschwingungen ausgestattet, die automatisch deaktiviert wird, sobald ein Schlechtweg erkannt wird.
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Bei einer vorteilhaften Konfiguration kann das Kraftfahrzeug zumindest einen On-Road-Betriebsmodus und einen Off-Road-Betriebsmodus aufweisen. Im Vorliegenden Zusammenhang werden alle Betriebsmodi des Fahrzeugs, die kein Off-Road-Betriebsmodus sind, als On-Road-Betriebsmodus aufgefasst, also beispielsweise ein Komfort-Modus oder ein Sport-Modus. Zweckmäßig kann nun vorgesehen sein, dass die Anti-Ruckel-Funktion im On-Road-Betriebsmodus und im Off-Road-Betriebsmodus manuell oder automatisch deaktiviert wird, sobald und insbesondere nur dann, wenn ein Schlechtweg erkannt wird. Damit lässt sich auch im Off-Road-Betriebsmodus eine Komfortsteigerung durch die aktive Anti-Ruckel-Funktion realisieren.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um einen geländefähigen Personenkraftwagen handeln kann, ist mit zumindest vier Rädern ausgestattet, mit denen das Kraftfahrzeug auf einem Untergrund steht oder fährt. Ferner ist das Kraftfahrzeug mit einem Antrieb zum Antreiben wenigstens eines der Räder ausgestattet. Bei einem geländefähigen Kraftfahrzeug ist der Antrieb üblicherweise zum Antreiben der vier Räder konfiguriert. Das Kraftfahrzeug weist eine mit dem Antrieb gekoppelte Anti-Ruckel-Funktion zur Komfortsteigerung auf. Das Kraftfahrzeug ist außerdem mit einer Radsensorik zum Überwachen von wenigstens vier Rädern im Hinblick auf daran auftretende Schwingungen sowie mit einer Auswerteeinrichtung ausgestattet, die mit der Radsensorik gekoppelt ist und die zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Schlechtwegerkennung konfiguriert ist.
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Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Anti-Ruckel-Funktion so konfiguriert sein, dass sie, wenn kein Schlechtweg erkannt wird, den Antrieb zum Erzeugen eines den Schwingungen entgegenwirkenden Gegenmoments ansteuert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs,
- 2 ein Blockschaltbild zur vereinfachten Darstellung eines Verfahrens zur Schlechtwegerkennung.
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Entsprechend 1 umfasst ein Kraftfahrzeug 1 wenigstens vier Räder 2, mit denen das Kraftfahrzeug 1 auf einem Untergrund steht oder fährt. Das Fahrzeug 1 weist außerdem einen Antrieb 3 zum Antreiben wenigstens eines der Räder 2 auf. Im Beispiel der 1 ist der Antrieb 3 zum Antreiben aller vier Räder 2 konfiguriert. Der Antrieb 3 kann einen Verbrennungsmotor und/oder wenigstens einen Elektromotor aufweisen. Des Weiteren ist das Fahrzeug 1 mit einer Radsensorik 4 ausgestattet, mit deren Hilfe die Räder 2 im Hinblick auf daran auftretende Schwingungen überwacht werden können. Die Sensorik 4 ist hier durch vier einzelne Sensoreinrichtungen repräsentiert, die jeweils einem der Räder 2 zugeordnet sind und die beispielsweise zum Ermitteln der aktuellen Raddrehgeschwindigkeit, also zur Raddrehzahlermittlung ausgestaltet sind. Das Fahrzeug 1 ist außerdem mit einer Auswerteeinrichtung 5 ausgestattet, die mit der Radsensorik 4 gekoppelt ist und die zum Ausführen eines nachfolgend mit Bezug auf 2 näher erläuterten Verfahrens 6 zur Schlechtwegerkennung konfiguriert ist.
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Im Beispiel der 1 ist das Fahrzeug 1 außerdem mit einer Anti-Ruckel-Funktion 7 ausgestattet, die beispielsweise in einer Fahrzeugsteuerung 8 hinterlegt ist bzw. darin integriert ist. Die Anti-Ruckel-Funktion 7 dient zur Komfortsteigerung des Fahrzeugs 1 im Falle von Antriebsstrangschwingungen und ist hierfür so konfiguriert, dass sie für den Fall, dass kein Schlechtweg erkannt worden ist, den Antrieb 3 zum Erzeugen von den Schwingungen entgegenwirkenden Gegenmomenten ansteuert. Hierzu ist die Anti-Ruckel-Funktion 7, insbesondere über die Fahrzeugsteuerung 8, einerseits mit der Auswerteeinrichtung 5 und andererseits mit dem Antrieb 3 gekoppelt.
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Entsprechend 2 werden beim hier vorgestellten Verfahren 6 zur Schlechtwegerkennung zumindest vier Räder 2 des Fahrzeugs 1 im Hinblick auf Schwingungen, die am jeweiligen Rad 2 auftreten, überwacht. Die einzelnen Verfahrensschritte sind hier durch rechteckige Felder oder Blöcke symbolisiert. Diese radindividuelle Schwingungsüberwachung ist in 2 durch vier Blöcke 9 repräsentiert. In einem weiteren Block 10 laufen die Ergebnisse der radindividuellen Schwingungsüberwachungen 9 zusammen, wobei für jedes Rad 4 individuell eine Schwingungsanalyse durchgeführt wird. Diese Schwingungsanalyse berücksichtigt dabei eine Intensität und eine Häufigkeit der an jedem Rad 2 erfassten Schwingungen und vergleicht diese mit vorbestimmten Schwellwerten für die Intensität und die Häufigkeit. Die Schwingungsanalyse hinsichtlich Intensität und Häufigkeit wird dabei während eines vorbestimmten Überwachungsintervalls oder Zeitfensters durchgeführt.
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Beispielsweise wird in einem Block 11 der Vergleich mit dem vorbestimmten Schwellwert für die Intensität durchgeführt. Der Schwellwert für die Intensität kann dabei in einem Speicher hinterlegt sein und dort abgefragt werden. Die Berücksichtigung des Schwellwerts für die Intensität ist in 2 durch ein Block 12 repräsentiert.
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Liegt die Intensität bei einem der überwachten Räder 2 innerhalb des überwachten Zeitfensters unterhalb des zugehörigen Schwellwerts 12, wird weiterhin von einem normalen Weg oder Gutweg ausgegangen und die Überwachung in Form der Schwingungsanalyse wird gemäß einem Pfad 13 fortgesetzt, der zum Block 10 zurückführt. Überschreitet dagegen die Intensität innerhalb des überwachten Zeitfensters bei allen überwachten Rädern 2 den zugehörigen Schwellwert 12, wird gemäß einem Pfad 14 in einem nächsten Block 15 die Häufigkeit der Schwingungen mit einem vorbestimmten Schwellwert für die Häufigkeit verglichen. Der Schwellwert für die Häufigkeit kann dabei in einem Speicher hinterlegt sein und dort abgefragt werden. Die Berücksichtigung des Schwellwerts für die Häufigkeit ist in 2 durch ein Block 16 repräsentiert.
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Ist bei einem der überwachten Räder 2 die erfasste Häufigkeit innerhalb des überwachten Zeitfensters unterhalb des vorbestimmten Schwellwerts 16, folgt das Verfahren einem Pfad 17 und die Überwachung in Form der Schwingungsanalyse wird gemäß einem Pfad 17 fortgesetzt, der zum Block 10 zurückführt. Ist dagegen bei allen überwachten Rädern 2 innerhalb des überwachten Zeitfensters die Häufigkeit größer als der zugehörige Schwellwert 16, erfolgt in einem Block 18 die Feststellung, dass der aktuelle Untergrund ein Schlechtweg ist. Gemäß einem Pfad 19 wird dann die Überwachung in Form der Schwingungsanalyse fortgesetzt, der zum Block 10 zurückführt.
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Gemäß einem Pfad 20 wird das Vorliegen eines Schlechtwegs anderen Systemen des Fahrzeugs 1 bereitgestellt oder zumindest einem anderen Fahrzeugsystem zugeführt, das durch einen Block 21 symbolisiert ist. Bei diesem weiteren System 21 kann es sich beispielsweise um die Anti-Ruckel-Funktion 7 handeln und/oder um ein Antiblockiersystem.
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Grundsätzlich kann die Häufigkeit der Schwingungen durch die aktuelle Schwingungsfrequenz gegeben sein. Bevorzugt ist jedoch eine Konfiguration, bei der die Häufigkeit der Schwingungen durch die Anzahl der Schwingungen gebildet ist, deren Intensität den Schwellwert für die Intensität übersteigt, wobei die Anzahl der Schwingungen innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters ermittelt wird. Des Weiteren kann der Schwellwert 16 für die Häufigkeit variabel sein und von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen. Dementsprechend ist in 2 durch einen Pfeil 22 die Übermittlung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit angedeutet, die sich auf den aktuellen Schwellwert 16 für die Häufigkeit auswirkt. Beispielsweise kann in dem jeweiligen Speicher beispielsweise als Kennfeld oder Tabelle oder Algorithmus hinterlegt sein, um den geschwindigkeitsabhängigen Schwellwert 16 für die Häufigkeit zu definieren.
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Die Schwingungsanalyse 9 an den überwachten Rädern 2 erfolgt permanent, sodass die Schlechtwegerkennung permanent aktualisiert wird. Die Schwellwerte 12, 16 für Intensität und Häufigkeit können mit einer Hysterese ausgestattet sein, sodass die Schlechtwegerkennung vergleichsweise robust und zuverlässig arbeitet. Eine entsprechende Rückkopplung für diese Hysteresefunktion ist in 2 für den Schwellwert 16 für die Häufigkeit durch einen zusätzlichen Pfad 23 angedeutet.