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

[flip]

Im Maschinenbau werden tatsächlich ab und an Linearantriebe eingesetzt.
Vorteile sind:
- hohe Beschleunigung,
- hohe Geschwindigkeit,
- sehr hohe Präzision,
- kein mechanischer Kontakt und damit auch kein Verschleiß,

Nachteile sind:
- rel. geringe Kräfte,
- aufwendige Ansteuerung,
- hohe Kosten,
- hoher Stromverbrauch,
- keine Selbsthemmung.

ICH kenne nur flache Linearmotoren, aber es gibt auch runde bzw. zylinderförmige.
SEW bietet z.b. was an:
www.sew-eurodrive.de/produkte/motoren/linearmotoren.html

Meiner Meinung nach wäre das viel zu teuer…
aber überzeuge dich gerne selber.

 

[RobbiZ4]

Im Maschinenbau werden tatsächlich ab und an Linearantriebe eingesetzt.
Vorteile sind:
- hohe Beschleunigung,
- hohe Geschwindigkeit,
- sehr hohe Präzision,
- kein mechanischer Kontakt und damit auch kein Verschleiß,

Nachteile sind:
- rel. geringe Kräfte,
- aufwendige Ansteuerung,
- hohe Kosten,
- hoher Stronverbrauch,
- keine Selbsthemmung.

ICH kenne nur flache Linearmotoren, aber es gibt auch runde bzw. zylinderförmige.
SEW bietet z.b. was an:
www.sew-eurodrive.de/produkte/motoren/linearmotoren.html

Meiner Meinung nach wäre das viel zu teuer…
aber überzeuge dich gerne selber.

Gleiche Einschätzung gab es von @Bummler, der sich bei SEW ein bisschen auskennt.

Bleiben also "nur" Motoren mit Spindelantrieb. Da habe ich bisher keine echte Bezugsquelle, wo ich ggf. etwas in ähnlicher Bauweise und gleicher Größe wie unsere vorhandenen Hydraulikzylinder finden könnte. Die Baugröße, der Hub sowie die aufzubringende Kraft dürften die wichtigsten Kriterien sein.

Was hat denn der Original Hydraulikzylinder für Abmessungen und Leistungsdaten ?

Für einen ersten Test mit der Dachschale benötige ich einen Motor mit einer Baugröße von max. 206x33 mm und einem Hub von 92mm. Vielleicht hat jemand sowas rumfliegen?
Sowas hier vielleicht mit max. 100mm Hub und einer passenden Geschwindigkeit:

100MM Hochgeschwindigkeits Elektrischer Tubulär Linearantrieb D (Modell 0041562)

Der Hochgeschwindigkeits Linearantrieb verwendet einen schnellen Gleichstrommotor, sodass seine Schubgeschwindigkeit schneller ist. Es kann 230 mm pro Sekunde schieben. Seine Betriebsspannung beträgt 12V DC oder 24V DC. Seine Hublänge beträgt 100 mm. Dieser elektrische Hochgeschwindigkeits...

www.linear-antrieb.de

Hochgeschwindigkeits Elektrischer Linearantrieb D

Der Hochgeschwindigkeits Linearantrieb verwendet einen schnellen Gleichstrommotor, sodass seine Schubgeschwindigkeit schneller ist. Es kann 230 mm pro Sekunde schieben. Dieser elektrische Hochgeschwindigkeits Linearantrieb kann sich für einen langen Hub ausdehnen. Es hat die Form einer Röhre...

www.linear-antrieb.de

E89 Hydraulikzylinder im Dach:


Interessant zum Experimentieren wäre aber auch mal so ein ggf. ausgebautes Exemplar der von BMW verwendten Spindelantriebe, wie ich ihn in meinem vorherigen Beitrag gezeigt hatte.

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

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...

www.zroadster.com

 

[flip]

Im ersten Schritt brauchst du die Kraft des Zylinders:
1. welchen Querschnitt hat der aktuelle Hydraulikzylinder?
2. mit welchem Druck wird gearbeitet?
Damit und mit der Baugröße kann man sich dann auf die Suche nach einem passenden Elektrozylinder machen.

 

[RobbiZ4]

Im ersten Schritt brauchst du die Kraft des Zylinders:
1. welchen Querschnitt hat der aktuelle Hydraulikzylinder?
2. mit welchem Druck wird gearbeitet?
Damit und mit der Baugröße kann man sich dann auf die Suche nach einem passenden Elektrozylinder machen.

Die Kraft kennen wir leider noch nicht.
Diese Hydraulikzylinder heben paarweise die Dachschale hoch. Da ich die Dachschale allein heben kann, gehe ich mal mit der zu bewegenden Kinematik von einem Gewicht von max. 20-<30 Kg. aus. Das ergibt ca. 200-300N für ein Motoren-Paar (beidseitig), je Motor also unter 200N. Mit Aufschlag und aufgrund der Umlenkhebel sollten 400N pro Motor ein Maximum sein.

Druck nominal laut BMW Doku ist 180bar. Ob der aber so an den Hydraulikzylinder ankommt, ist unbekannt und mit unseren Mitteln nicht messbar.

 

[RobbiZ4]

BMW hat ja seit einigen Jahren auch die automatischen Heckklappen im Angebot, die mit genau solchen Antrieben konstruiert werden.
Nachfolgend ein Bild eines F34 Antriebs für den Kofferraumdeckel mit den Standard-Augen an beiden Enden:

RealOEM.com - Teilesuche

Oder X2:



Diese Teile erscheinen mit nur deutlich zu lang zu sein, um im Z4 Dach verwendet werden zu können.
Evtl. hat jemand Zugriff auf einen STABILUS Teilekatalog, da das der Lieferant von BMW zu sein scheint.

Stabilus Klappenantriebe | Stabilus GmbH

www.stabilus.com

 

[RobbiZ4]

Hab' jetzt einfach mal so ein Teil zum Experimentieren bestellt. Mal sehen was es kann und wie stark es ist...

 

[RobbiZ4]

Erste Tests durchgeführt.

Es handelt sich um ein Modell mit axial verbautem Motor, der eine Gewindestange (Spindel) ausfährt.

Interessant bei dieser Lösung für einen 7er Kofferraumdeckel ist, daß die äußere Spiralfeder ohne angelegte Stromversorgung die Gewindestange wieder komplett zurück dreht, der Motor also einen Freilauf hat.

Damit wäre also grundsätzlich auch eine manuelle Betätigung von z.B. der Dachschale möglich (Notbetätigung).

Abmessungen:

• 40cm von Auge zu Auge
• Die Feder ist vergleichbar zu den z.B. auch beim 5er E39 Touring verbauten Federn im Kofferraumscharnier.

Hub:

• 40cm => 58 cm = 180mm Hub
  
  
• 2 Sekunden benötigt der Motor von 0 auf 100%

Kraft:

• Ich konnte keine Messung durchführen, aber der Motor erzeugt gegen die sehr kräftige Spiralfeder ordentlichen Druck.
• Im Freilaufmodus schliesst das Teil innerhalb von 1 Sekunde

Stromverbrauch:

• 5-7 Ampere beim "Schrauben" => ca. 80W Leistung
• 12,5A am Endanschlag => ca. 150W Leistung

Das ist vergleichbar mit unseren E89 Fensterhebern.

Geräusch:

• Überraschend angenehm.
• Eher ein niederfrequentes "Schnurren" als wie bisher befürchtet, eine "Kreissäge:

So etwas kann ich mir durchaus als Lösung fürs Dach vorstellen.

 

[MiSt]

...
Interessant bei dieser Lösung für einen 7er Kofferraumdeckel ist, daß die äußere Spiralfeder ohne angelegte Stromversorgung die Gewindestange wieder komplett zurück dreht, der Motor also einen Freilauf hat.

Damit wäre also grundsätzlich auch eine manuelle Betätigung von z.B. der Dachschale möglich (Notbetätigung).
...

• Ich konnte keine Messung durchführen, aber der Motor erzeugt gegen die sehr kräftige Spiralfeder ordentlichen Druck.
• Im Freilaufmodus schliesst das Teil innerhalb von 1 Sekunde

D.h. man könnte durch Entfernen der Feder, bzw. Nutzen eines Vergleichstyps ohne Feder, noch einiges an Kraft gewinnen, die aktuell in die Feder gesteckt/verschwendet wird beim Dehnen. Das Not-Rückführen bliebe davon unberührt, wäre nur mit (mehr) Kraftaufwand verbunden.

 

[RobbiZ4]

Korrekt.
Vermutlich benötigen wir gar keine "Mehrkraft".

Im entriegelten Zustand und mittig an der richtigen Stelle angepackt, kann ich die hintere Dachschale alleine von unten nach oben bewegen. Mit dann voll ausgestrecktem, über den ganzen Kofferraum gebeugtem Körper werde ich dort kaum mehr als 20 Kg/200N aufbringen können.

Verteilt auf 2 erforderliche Antriebe wären das max. 100-150 N pro Stück.

 

[MiSt]

Ich teile diese Abschätzung "aus dem Bauch" nicht, kann das aber nicht präzisieren/widerlegen, da ich über die Hebelverhältnisse, unter denen die originalen Hydraulikzylinder arbeiten, keine Kenntnis habe.

Mit - konstruktionsbedingt, bzw. bauraumbedingt - womöglich kurzen Wirkungshebeln des Zylinders kann das in N gemessen sehr schnell fundamental anders aussehen.

 

[RobbiZ4]

Da hast Du sicher recht, da die originalen Hydraulikzylinder nur etwa halb so groß sind.

 

[RobbiZ4]

A bisserl eingeschlafen, dieses Thema. Aber dennoch alive.

 

[RobbiZ4]

Any news?
Damit werde ich mich diesen Winter wieder beschäftigen. Die Zeit drängt nach einer Lösung...

Spindelantrieb IM-P20 Hubmotor 900 N ~ 90kg Hub 250mm

 

[RobbiZ4]

Hat jemand zufällig einen Kontakt Richtung MSW Motion Control GmbH in der Schloßstr. in Werther? @AMG32? @Jürgen-K. ?

Allerdings wird von Google ein Wohnhaus und kein Büro oder Fabrikgelände angezeigt. Vertrieb only?

 

[RobbiZ4]

@RobbiZ4 Ich habe bei uns nur einen MSW Machinery Solutions in Spartanburg USA gefunden. Ist das der Hersteller?

Danke für den Hinweis.
Wenn ich mir die Bilder einer ersten Google Suche anschaue, scheinen die eher Plant-Ausrüster zu sein.

MSW Machinery Solutions in Spartanburg - Google Suche

 

[RobbiZ4]

Die Kraft kennen wir leider noch nicht.
Diese Hydraulikzylinder heben paarweise die Dachschale hoch. [...]

Diese Annahme bedarf IMHO der Überprüfung [...]

Das haben wir gestern am Dach-Prüfstand ausprobiert und Zug-/Druckkräfte von max. 250 N pro Dach-Seite an den Anlenkpunkten der Dach-Hydraulikzylinder gemessen.

[...]Das ergibt ca. 200-300N für ein Motoren-Paar (beidseitig), je Motor also unter 200N. Mit Aufschlag und aufgrund der Umlenkhebel sollten 400N pro Motor ein Maximum sein.

Die gestrige Messung bestätigt die bisherige Vermutung/Abschätzung.

 

[RobbiZ4]

Die Kraft kennen wir leider noch nicht.
Diese Hydraulikzylinder heben paarweise die Dachschale hoch. Da ich die Dachschale allein heben kann, gehe ich mal mit der zu bewegenden Kinematik von einem Gewicht von max. 20-<30 Kg. aus. Das ergibt ca. 200-300N für ein Motoren-Paar (beidseitig), je Motor also unter 200N. Mit Aufschlag und aufgrund der Umlenkhebel sollten 400N pro Motor ein Maximum sein.

Das haben wir zwischenzeitlich mit einer Kofferwaage am Dachprüfstand gemessen. Die Kräfte bewegen sich im o.g. Bereich.

D.h. man könnte durch Entfernen der Feder, bzw. Nutzen eines Vergleichstyps ohne Feder, noch einiges an Kraft gewinnen, die aktuell in die Feder gesteckt/verschwendet wird beim Dehnen. Das Not-Rückführen bliebe davon unberührt, wäre nur mit (mehr) Kraftaufwand verbunden.

Gute Idee. Das werde ich jetzt mal mit diesem Testexemplar probieren.


Hier bietet jemand gleich 'ne ganze Kiste solcher Motoren an: