⌛ Z4 E89 - Kennt sich einer der hier anwesenden Maschinenbauer mit Linearantrieben oder Spindelmotoren aus? ☕

RobbiZ4

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BMW Z4 e89 sDrive30i
Hintergrund ist die endliche Lebenserwartung des hydraulischen Dachantriebs im E89.

Daher kam in einem anderen Thread die Idee auf, ob es nicht zu einem Hydraulikzylinder in Größe, Kraft und Bauform kompatible Linearantriebe gibt.
Hier mal ein Beispiel:
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LINAK

Aktuator LA20 Inline Datenblatt LINAK.DE /MEDLINE-CARELINE LINAK.AT /MEDLINE-CARELINE
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1605350668642.png
oder
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Im Z4 E89 sind 3x2 Hydraulikzylinder verbaut. Wenn wir diese mit je einem Linearantrieb ersetzen könnten, dann wäre die Zukunft der Dachfunktionalität gesichert. Ansonsten hängen wir vom Goodwill des Herstellers bzw. Zulieferes ab, ob zukünftig erforderliche Ersatzteile für Geld und Gute Worte überhaupt noch zu erhalten sind.

⌛ Z4 E89 - Ersatzteilpreiserhöhung - die nächste Runde! ☕

Interessante Entwicklung beim Hydraulikkabelbaum 54377311084 - nicht mehr verfügbar? Leebmann: https://www.leebmann24.de/satz-hydraulikleitung-mit-kabelbaum-z4-54377311084.html Baum24: https://www.baum-bmwshop24.de/bmw-satz-hydraulikleitung-mit-kabelbaum-54377311084/
www.zroadster.com www.zroadster.com

Kann jemand von Euch etwas zu diesem Thema "Linearantriebe" aus eigener Erfahrung oder seinem Arbeitsumfeld beitragen?
 
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Ich liebe Menschen mit Visionen, auch, wenn mein Lieblingspolitiker gesagt hat, dass Menschen mit Visionen zu Arzt gehen sollten🤗Stelle mich als Testfahrzeug zur Verfügung (also meinen 89er) 🙃
 
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Warum weg von der Hydraulik?
Was soll irreparabel kaputtgehen?

Zum Thema Schläuche hatte doch schon jemand den Lösungsansatz für Neue aus dem Regal (Standardware) plus entsprechende Verschraubungen.
Schläuche kann man generell recht mühelos fertigen lassen. Wenn die Bestellware nicht direkt passt, kann man auf Meterware die entsprechenden Anschlüsse aufpressen lassen. Das sollte je nach Qualität der Schläuche und Betätigungsintensität 10 Jahre Lebendauer zusätzlich bringen. Wahrscheinlich gibt es sogar bessere Qualität wie Serie ...
Klar, der Arbeitsaufwand für den Austausch ...
Die Zylinder sollten auch unproblematisch sein! Die Anzahl der Hübe ist bei Verwendung von Standarddichtungen vollkommen unproblematisch!
Evtl. könnten sie vlt. sogar getauscht werden. Wahrscheinlicher ist aber, dass die Zylinder verpresst sind und nicht geöffnet werden können.
Hat jemand Einen zur Verfügung oder ein Bild davon? Wer ist eigentlich der Hersteller der ganzen hydr. Anlage?
Wenn die Pumpe trocken bleibt, sollte el. nichts passieren! Die Betriebsdauer sollte bei rechtzeitigem Tausch der Relais kein Problem darstellen! Auch von der Hydraulik sollte es bei der Pumpe passen! Wenn nicht, ist es vermutlich nur eine Dichtung. Mutmasslich am Pumpkolben. Zwecks der Leistungsdichte und des Motors ist es bestimmt ein recht hoher Arbeitsdruck und damit ein Pumpkolben und keine Zahnradpumpe o. ä.
Beim Verdeck einiger Audis ist es z. B. eine Hochdruckpumpe von Hoerbiger.
Weiss jemand den max. Arbeitsdruck beim Z4? Vielleicht auch den Hersteller der Pumpe?
Was gibt es sonst noch zu beachten? Habe ich was vergessen?

Grundsätzlich vermute ich dass el. nicht genügend Kraft zusammenkommt. Gerade das ist ja der große Vorteil der Hydraulik!
Vom Einbauraum her ist der Linearantrieb vermutlich auch keine wirkliche Option!
 
Sehe da jetzt auch nicht wirklich so die Dringlichkeit. Beim Z3 läuft die Hydraulik ja auch unauffällig, oder übersehe ich was? Klar, beim Z4 ist die sicherlich etwas umfangreicher, aber zeichnet sich da eine Anfälligkeit ab? Habe noch nichts in der Richtung wahrgenommen, allerdings bin ich als nicht Z4 Besitzer auch nicht so im Thema.
Ich denke auch es bietet sich eher an im Fall der Fälle alternative Hydraulik Komponenten zu suchen. Im Idealfall sind es standard Bauteile, wie sie auch bei anderen Modellen oder Marken eingesetzt werden.
 
RobbiZ4 schrieb:
Hast Du 'ne bessere Idee für den Fall, daß wir in Zukunft die Hydraulik nicht mehr zum Laufen bringen können? :D

Wir brauchen frische Ideen und Lösungsansätze...
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Robbi, sind dass tatsächlich die Hydraulikzylinder, die den Geist aufgeben? Ich habe bisher vermutet, dass der Antrieb vom Aggregat versagt. Also die Wicklung, z.B. wegen defekter Relais?!

Man müsste einen defekten Antrieb von einem Elektromaschinenbauer prüfen lassen, ob neu wickeln und versiegeln funtioniert. Ein Hydraulik-Steuerblock ist ähnlich im Aufzugsbau ziemlich langlebig. Gut 20 - 25 Jahre bei deutlich höherer Nutzung als beim Zett.
Für Hydraulikleitung gibt es solche Läden wie z.B. Hansaflex, die Leitungen in allen Größen und Längen verpressen.

Viele Grüße
Achim
 
Wie lautet der Titel dieses Beitrags? :confused:8-)
RobbiZ4 schrieb:
Dass sind natürlich nette Gedanken, haben aber überhaupt nichts mit meiner Fragestellung zu tun! :whistle:.
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Detaildiskussionen zur Hydraulik gerne in den einschlägigen Dach-Freds.
Konkrete Hinweise zur Fragestellung wären mir hier lieber.
 
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Interessante Beschreibung:

Elektrozylinder | elektrische Linearantriebe | Elektrohubzylinder

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"Elektrozylinder sind selbsthemmende Linearantriebe, wodurch im Stillstand keine Energie zugeführt werden muss. Das macht Elektrozylinder zu einer interessanten Alternative zu pneumatischen und hydraulischen Aktuatoren. Leistungsstarke DC-Motoren, Signalleitungen, Potentiometer und Hall-IC zur Positionserkennung, sowie integrierte Endschalter bedienen somit die häufigsten Anforderungen auf unkomplizierte Art."
1605868919599.png

Elektrozylinder LZ 60 (Leistungsklasse 2)​

Die komplett ausgestatteten Elektrozylinder beinhaltet bereits die Motor-Getriebe-Einheit inklusive Motorbremse, 2-Kanal-Hall-IC Sensor und zwei Endschalter. Alle Anschlussleitungen sind direkt herausgeführt um die Inbetriebnahme, besonders im Hinblick auf SPS-Betrieb, komfortabel zu gestalten. Die Anschlussbefestigung des Elektrozylinders ist kompatibel zu handelsüblichen Pneumatik- und Hydraulikzylindern.

Hub max.600 mm• Endschalter integr.
Druckkraft max.4000 N• über Steuerung synchronisierbar
Zugkraft max.4000 N• Signalkontakt ausgeführt (optional)
Verfahrgeschw. max.85 mm/s• integr. Steuerung (optional)
SchutzartIP 54


Ein weiteres Modell in Bauform eines Hydraulikzylinders, diesmal sogar mit einer preislichen Einordnung:
www.linear-antrieb.de

12V 50-400mm Hub Hochgeschwindigkeits-elektrischer Tubularer Linearantrieb

50-400mm Hub 12V Hochgeschwindigkeits-rohr Linearantrieb Schnelle Linearaktuator DC Teleskopstange, einsetzbar in Industrie- und Hausautomation zum Beispiel Elektrischer Fensterheber, automatischer Fensteröffner, TV-Liften, Hubtischen, Massageliegen, elektrischen Betten und anderen...
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1605869321414.png

Hier eine Erklärung der Funktionsweise eines echten Linearmotors analog der Transrapid-Technik:

Die obigen Beispiele hingegen dürften ausnahmslos Gewindestangen (Spindeln) enthalten, die von einem konventionellen Elektromotor gedreht werden.
 
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Was hat denn der Original Hydraulikzylinder für Abmessungen und Leistungsdaten ?
 
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Aus meiner Erfahrung benötigen el. Linearantriebe deutlich mehr Bauraum wie Hydraulikzylinder bei vergleichbarer Performance. Dazu kommt dann noch die Verkabelung und ich denke ein Steuergerät brauchst auch noch oder wie stellst du dir die Ansteuerung dann vor ?
 
Die Spezifikation aller 3 im E89 verbauten Varianten/Bauformen werde ich demnächst zusammenstellen.

graefin schrieb:
Aus meiner Erfahrung benötigen el. Linearantriebe deutlich mehr Bauraum wie Hydraulikzylinder bei vergleichbarer Performance.
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Das mit der Baugröße/Bauraum wird sicher spannend. Die bisher gesichteten Zeichnungen fand ich aber "hoffnungsvoll".

graefin schrieb:
...ein Steuergerät brauchst auch noch oder wie stellst du dir die Ansteuerung dann vor ?
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Die Ansteuerung muß ein von mir zu entwickelndes Vorsteuergerät übernehmen, das die Original-Antriebssignale der Pumpe & der Ventile Richtung Aktoren übersetzt und umgekehrt, die Rückmeldungen der Antriebe (Endschalter oder Hallsensoren) für das E89 CTM mapped.
Diesen Umweg muß ich wohl gehen, da mir weiterhin Teile der CTM-Kommunikation mit dem Fahrzeug nicht bekannt sind.
Dieses Vorsteuergerät könnte an der Stelle der Hydraulikpumpe im Kofferraumboden platziert werden, die dann auch überflüssig wird.

graefin schrieb:
Dazu kommt dann noch die Verkabelung...
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Klar. Darüberhinaus ist auch ein kompletter, dann hochflexibler Dachkabelbaum zu entwickeln, der ohne das ganze Hydraulikgedöns auskommt. Dadurch gewinnen wir sogar Platz im Bereich der Leitungsführung. ;)
 
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@graefin
Hast Du Hintergrundinfos oder Erfahrungen (oder gar Kontakte) mit der Spezifikation eines komplexen Kabelbaums (Tools, Format, insbesondere Syntax)?
Als Muster zur Vermessung haben wir ja das bekannte Ersatzteil.
 
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graefin schrieb:
Was hat denn der Original Hydraulikzylinder für Abmessungen und Leistungsdaten ?
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RobbiZ4 schrieb:
Elektrozylinder LZ 60 (Leistungsklasse 2)

Hub max.600 mm• Endschalter integr.
Verfahrgeschw. max.85 mm/s• integr. Steuerung (optional)
Druckkraft max.4000 N• über Steuerung synchronisierbar
Zugkraft max.4000 N• Signalkontakt ausgeführt (optional)
SchutzartIP 54

Anhang anzeigen 467567
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Die Hub-Geschwindigkeit der im E89 verbauten Hydraulikzylinder liegt grob abgeschätzt zwischen 50 und 75mm/s, der Hub im Bereich 300-400mm. Somit liegt das o.g. Modell schon in einem passenden Korridor und kann satte 400Kg sowohl drücken als auch ziehen. So schwer ist die Dachkonstruktion sicher nicht. :) :-)
Genaueres zu den E89 Hydraulikzylindern demnächst an dieser Stelle.
 
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Den Ansatz mit den Linearantrieben finde sehr interessant. Mir gefällt die Idee :t

Vor allem würde mich aber interessieren, wo und wie Du diese im Fahrzeug integrieren würdest.
Du hast doch da sicherlich schon ein Konzept im Kopf.

Gruß
Toralf
 
Toralf Z. schrieb:
Vor allem würde mich aber interessieren, wo und wie Du diese im Fahrzeug integrieren würdest.
Du hast doch da sicherlich schon ein Konzept im Kopf.
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Steht doch schon alles in den vorherigen Zeilen auf dieser Seite.
  • alles Hydraulische raus
  • neue Antriebs-Komponenten in gleicher Bauform und Abmessung an den alten Platz
  • neuer, rein elektrischer Kabelbaum
  • Vor-Steuergerät in der Bilge
:D

PS:
Das Ganze kann wirtschaftlich dann interessant werden, wenn
  • der erste Kabelbaumtausch wieder nur ein paar Jahre (8-10) vorhält, also bei längerer Nutzung mehrfach getauscht werden muss (= kostet mehrfach viel Geld)
  • die Hydraulikkabelbäume irgendwann nicht mehr verfügbar sein werden (Nachfertigung des Originals wird nicht billiger)
  • der sehr hohe Arbeitsaufwand für den KB-Tausch mehrfach anfällt
 
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RobbiZ4 schrieb:
So schwer ist die Dachkonstruktion sicher nicht. :) :-)
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Diese Annahme bedarf IMHO der Überprüfung (nicht die Tatsache, dass das Dach <400kg schwer ist :D ). Aufgrund der gegebenen Angriffspunkte innerhalb der Kinematik könnte/kann/wird es - mindestens in manchen Stellungen des Daches - zu Kraftaufwänden kommen, die das Gewicht des Daches deutlich überschreiten (Hebelgesetze). Alleine die Relation (der Abstand) zwischen den Dachpositionen und der Verfahrwege legt diese Annahme sehr nahe. Es wird nicht soooo einfach sein, im Vorfeld zu prüfen, wo im Verlauf der Bewegung der Kraftpeak (mehrere?) liegt, und wie hoch er/sie ist/sind. Nicht umsonst ist da eine sehr kräftige Gasfeder pro Seite "am Start", die unterstützt.

Die selbsthemmenden, dafür langsamen Versionen auf Basis eines Spindel halte ich persönlich für vielversprechender, denn die explizit hervorgehobene schnelle Arbeitsweise der "Transrapid"-Version hilft hier nicht weiter und geht auf Kosten der möglichen Kräfte bei gegebenem Bauvolumen. Interessant ist bei den Spindelantrieben, dass sie offenbar auf Bürstenmotoren basieren (nur zwei Anschlüsse, einfache Umpolung zur Wirkungsumkehr)? Das impliziert natürlich ebenfalls eingebauten Verschleiß und somit eine absehbare Lebensdauergrenze :(. Eigentlich schade, dass keine bürstenlosen Antriebe drin sind, die sind effizienter (= mehr Kraft oder mehr Speed bei gegebenem Volumen) und eben verschleißfrei bis auf die Lager. Natürlich komplexer anzusteuern, aber das ist auch schon lange kein Thema mehr.

Was das Interfacing an den E89 bzw. seine diversen "Kollegen" mit im Prinzip derselben Technik angeht, so wäre ein "Konverter" wie beschrieben natürlich denkbar und konstruierbar, zumal wenn es sich wirklich um Bürstenmotoren handelt. Somit wahrscheinlich wirklich einfacher als ein echtes "CTM2.0" - wobei das aus meiner Sicht einzige ungelöste Problem dabei die korrekte Einbindung in das Netzwerkmanagement des K-CAN ist (Aufwachen, korrektes Anmelden, korrekter Betrieb, Schlafengehen). Leider ist das NWM von BMW verhältnismäßig (verglichen mit anderen mir im Detail bekannten OEMs) komplex und mir leider nicht vertraut.
 
Hallo @MiSt

Danke für Deine ausführliche Einschätzung!
MiSt schrieb:
Nicht umsonst ist da eine sehr kräftige Gasfeder pro Seite "am Start", die unterstützt.
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Die bleibt auf jeden Fall erhalten, da von der Hydraulik entkoppelt.

MiSt schrieb:
Es wird nicht soooo einfach sein, im Vorfeld zu prüfen, wo im Verlauf der Bewegung der Kraftpeak (mehrere?) liegt, und wie hoch er/sie ist/sind.
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Doch! :D
Wir haben ein komplett funktionierendes Dachmodell, an dem man Messungen vornehmen und Alternativen testen kann. Das "Gefühl" für die Kraftverläufe bekommt man schon, wenn man das Dachpaket oder die Dachschale ohne hydraulischen Druck von Hand bewegt. Da ich das jeweils auch alleine mit ziemlich ausgestreckten Armen schaffe, dürften sich diese Peaks in überschaubaren Grenzen halten.

MiSt schrieb:
...dass sie offenbar auf Bürstenmotoren basieren (nur zwei Anschlüsse, einfache Umpolung zur Wirkungsumkehr)? Das impliziert natürlich ebenfalls eingebauten Verschleiß und somit eine absehbare Lebensdauergrenze :(.
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Zweidrahtansteuerung, Drehrichtungsänderung durch Umpolung, korrekt.

Da wir möglicherweise auf kostengünstige Standardteile (~100-200€) zurückgreifen können, wären die Kosten bei so einem Plug-and-Play-Tausch minimal.
Die heutigen hohen Kosten fallen an, weil wir aufgrund der brechenden Hydraulikleitungen den gesamten Hydraulik-Dachkabelbaum tauschen müssen. Davon müssen wir erst mal wegkommen.

MiSt schrieb:
Somit wahrscheinlich wirklich einfacher als ein echtes "CTM2.0" - wobei das aus meiner Sicht einzige ungelöste Problem dabei die korrekte Einbindung in das Netzwerkmanagement (NWM) des K-CAN ist (Aufwachen, korrektes Anmelden, korrekter Betrieb, Schlafengehen).
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Das sehe ich auch nicht als so "große" Baustelle. :) :-) Hier brauche ich nur eine Übersetzungseinheit/Mapping für alle Ein- und Ausgänge, also Hallsensoren/Mikroschalter und Motorenansteuerung. Alle Signale werden somit im korrekten Timing simuliert, die Kommunikation bleibt beim CTM 1.0. Dafür reicht ein Arduino o.ä. Das NWM können wir uns dann schenken. Für eine technische Plattform (Controller, CPU) wie auch die Produktion kann ich ggf. auf Erfahrungen und Kontakte des Dachmodul-Herstellers XCarStyle zurückgreifen.

Das selbe mache ich ja bereits jetzt mit meinen Diagnosesystemen, bei denen ich alle Ein- und Ausgänge rausführe und durch mein System schleife. Ist kein Hexenwerk, so etwas vor das Original-CTM zu schalten.

Beispiel 4er Cabrio F33, dort schleife ich einen Stecker mit Sensorleitungen durch und kann alle Sensoren manipulieren:

20200909_F33_sm.jpg
 
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MiSt schrieb:
Es wird nicht soooo einfach sein, im Vorfeld zu prüfen, wo im Verlauf der Bewegung der Kraftpeak (mehrere?) liegt, und wie hoch er/sie ist/sind.
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Kennst Du zufällig wie auch immer geartete, "kleine" Kraftsensoren, mit denen man Messungen an den Original-Aufhängepunkten der verbauten Hydraulikzylindern vornehmen kann?

Nachfolgend die 3 verbauten Hydraulikzylinder-Typen (Abbildungs-Maßstäbe sind unterschiedlich!).

Hauptsäule:
1605960109094.png
Koppelverschluss:
1605960175492.png
Dachschale:
1605960220898.png

Zur Messung müsste man an/in jeweils beide Aufnahmen (links und rechts) eine Art elektronische Federwaage hängen, um Druck und Zugkräfte aufzeichnen zu können. Der obere Hydraulikzylinder ist statisch am Kofferraumboden montiert, da reicht eine Messung an der Kolbenstange.
Die anderen beiden Hydraulikzylinder sind jedoch schwingend aufgehängt und bewegen sich nahezu zeitgleich in beide Richtungen. Also ist m.E. eine 2-fach Messung erforderlich.
 
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Ich lese hier fasziniert und staunend mit,weil ich von Alledem keinen Dunst habe. Aber, wenn das zu vertretbaren Kosten was wird, kann der E89 (und einige andere Modelle mit gleicher Technik) doch zum Klassiker reifen und Robert hat lebenslang Einkünfte :D
 
Kräfte werden typisch mit Dehnungsmessstreifen (DMS) oder Piezosensoren gemessen. Allerdings wüsste ich aus dem Stand nicht, wie man hier konkret vorgehen sollte, um solche Sensoren käuflicher Art zu integrieren (HBM Messtechnik: Aufnehmer, Messverstärker, Messtechnik). Sofern man immer freie Bereiche der Stangen hätte, könnte man da zwar womöglich DMS aufbringen, aber das dann kalibriert bekommen - wie soll das gehen :confused: ?

Könnte man aber nicht den Arbeitsdruck der Hydraulik mitloggen (Drucksensor an Stichleitung, sowas müsste man erstens halbwegs bezahlen können und zweitens relativ einfach an der Pumpe adaptieren können?), um zumindest schon mal Druckpeaks (= Kraftpeaks) zu finden, womit schon mal die Dachlagen maximalen Kraftbedarfs bekannt wären. Über die Geometrie der Zylinder müsste man doch dann abschätzen, oder sogar recht genau errechnen, können, welche Kraft sie aktuell erzeugen?

Mich würde mal interessieren, warum der Dachlieferant sich für eine hydraulische Lösung entschieden hat (und vor ihm zahllose andere). Die Pumpe, die Zylinder und die Ventilbatterie, sowie die Leitungen kosten ja nicht "nichts". Das Ganze dann noch gesteuert über diese nicht eigensichere Relais-Schaltung. Entweder diese Lösung war drastisch billiger, oder es hätte/würde auf Basis von Linearmotoren nicht funktioniert/-en. Schließlich sind solche Linearantriebe auf Spindelbasis nicht gerade gestern erfunden worden, und weil man den einzigen Entwicklungsfortschritt in Hinsicht auf mehr Effizient (bürstenlose Antriebe) offenbar nicht nutzt ... ... ... ich bin gespannt. Würde es funktionieren, wäre es auf alle Fälle ein Schritt zu mehr Beherrschbarkeit.
 
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