6-Zylinder Einfach-Vanos Tellerfeder Anleitung

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In keinen Fall ist Beisan Systems, LLC oder deren Mitarbeiter verantwortlich f�r zuf�llige, folgende oder jegliche Zerst�rungen oder Besch�digungen aller Art wie auch immer verursacht.

Einf�hrung

BMW f�hrte sein erstes System zur variablen Ventilsteuerung 1992 ein. Sie bezeichneten es als Verstelleinheit zur variablen Nockenwellensteuerung �Vanos�. Bei den normalen 6 Zyl. Motoren war dies ein Einfach-Vanos (Verstellung der Einlassseite) und wurde mit den Modellen E36 320i/325i und E34 520i/525i eingef�hrt. BMW hat schnell festgestellt, dass das variable Ventiltriebsystem anf�llig f�r ein Rasseln ist. Sie �nderten das System ab, um eine Tellerfeder an das Zahnrad der Einlassnockenwelle zu montieren. Die Tellerfeder d�mpft Rotationsspiel des Zahnrades und verringert so das Rasseln. Diese Tellerfeder wurde an allen nachfolgenden Modellen mit dem standard 6Zyl. Motor verbaut, au�er an dem 328i. Im M�rz 95 wurde das Tellerfederupdate an den Modellen E36 320i/325i/328i und E34 520i/525i eingef�hrt.
Dieses Tellerfederupdate kann an den Modellen E36 320i/325i/328i und E34 520i/525i vor M�rz 95 nachger�stet werden. Diese Nachr�stung kann das Rasseln des Ventiltriebs signifikant verbessern.

Technischer Hintergrund

Um die Funktion der Tellerfeder zum Reduzieren des Rasselns zu verstehen, ist ein besseres Verst�ndnis von BMW�s variablen Ventiltrieb notwendig.

Die variable Ventilsteuerung ist die dynamische �nderung des �ffnungs-/Schlie�zeitpunktes des Ventils. BMW�s variable Ventilsteuerung verschiebt die Steuerzeiten (Phasenverschiebung). Der Nocken der Nockenwelle wird nicht ver�ndert, die �ffnungs- und Schlie�charakteristik der Ventile bleibt also gleich. Was sich ver�ndert ist der �ffnungs-/Schlie�zeitpunkt der Ventile relativ zur Kurbelwelle. Die Drehposition der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle wird ver�ndert (verschoben). Nach Vorne (Fr�h) verstellt (im Uhrzeigersinn) bet�tigt die Nockenwelle den Ventiltrieb (�ffnen/Schlie�en) fr�her relativ zur Kurbelwelle. Nach Hinten (Sp�t) verstellt (gegen den Uhrzeigersinn) bet�tigt die Nockenwelle den Ventiltrieb (�ffnen/Schlie�en) sp�ter relativ zur Kurbelwelle.
Schr�gverzahnte Zahnr�der sind physikalisch geeignet diesen Mechanismus zu implementieren. Da eine Schr�gverzahnung sich verdrehen muss, wenn man die Verzahnung ineinander schiebt. Diese Charakteristik der Schr�gverzahnung wird verwendet, um die Verdrehung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle dynamisch, w�hrend sich der Motor dreht, umzusetzen.

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Die Nockenwelle und das Nockenwellenzahnrad sind nicht direkt aneinander montiert. Das Zahnrad hat ein Loch in der Mitte, das gr�er ist als das Ende der Nockenwelle. Es ist eine gegens�tzliche Schr�gverzahnung in dem Zahnradloch und auf dem Nockenwellenende. Es gibt eine unabh�ngige Zahnwelle mit einem Becher, an dessen Innenseite und Au�enseite sich eine Schr�gverzahnung befindet. Die innere Schr�gverzahnung des Zahnwellenbechers passt auf die Schr�gverzahnung der Nockenwelle und die �u�ere Schr�gverzahnung des Zahnwellenbechers passt auf die Schr�gverzahnung des Zahnrades. Der Zahnwellenbecher ist eingeschoben und verbindet die Schr�gverzahnung der Nockenwelle mit der des Zahnrades. Also verbindet die Zahnwelle die Nockenwelle mit dem Zahnrad. Ziehen und dr�cken der Zahnwelle axial rein/raus aus der Nockenwelle und dem Zahnrad erfordert das Verdrehen einer Komponente wegen der Schr�gverzahnung. Die Drehung des Zahnrades ist durch die Steuerkette fixiert. Die Zahnwelle kann sich nicht verdrehen, wegen ihrer gegens�tzlichen Schr�gverzahnung an der Au�enseite und Innenseite des Bechers. Daher verdreht sich die Nockenwelle, wenn die Zahnwelle axial bewegt wird.

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Die Zahnwelle axial in Richtung Nockenwelle und Zahnrad dr�cken verdreht die Nockenwelle nach Vorne (im Uhrzeigersinn) und bewirkt so fr�here Steuerzeiten.

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Die Zahnwelle axial aus der Nockenwelle und dem Zahnrad herausziehen verdreht die Nockenwelle nach Hinten (gegen den Uhrzeigersinn) und bewirkt so sp�tere Steuerzeiten.

Das Vanos ist ein hydraulischer Steller. Seine Aufgabe ist es dynamisch die Zahnwelle axial zu bewegen, um so die Nockenwelle nach Fr�h oder Sp�t zu verdrehen, was zur variablen Ventilsteuerung f�hrt.
Das Vanos besitzt zwei Zylinder und einen Kolben. Es gibt je eine �lkammer auf der Vorderseite und auf der R�ckseite des Kolbens. Ein Regeln des �ldrucks in den zwei �lkammern steuert die axiale Position des Kolbens. Dichtringe am Kolben erm�glichen es den Kolben axial an der Zylinderwand hin und her zu bewegen, w�hrend eine gute �labdichtung zwischen den beiden �lkammern beibehalten wird. Die Zahnwelle ist an den Vanos-Kolben montiert. Daher bewirkt eine axiale Bewegung des Kolbens auch eine axiale Bewegung der Zahnwelle. In der Mitte des Kolbens befindet sich eine Lagerung. Die Zahnwelle ist mit dieser Lagerung verbunden. Diese Lagerung im Kolben erlaubt es der Zahnwelle sich mit der Nockenwelle und dem Zahnrad zu drehen, w�hrend der Kolben sich nicht dreht.

An einem Motor ohne variable Ventilsteuerung ist das Nockenwellenzahnrad direkt an die Nockenwelle geschraubt. Wie oben beschrieben ist bei BMW�s variabler Ventilsteuerung das Zahnrad �ber eine Zahnwelle mit der Nockenwelle verbunden. Aber dies gen�gt nicht, um das Zahnrad richtig zu halten. BMW fand eine Methode das Zahnrad an die Nockenwelle zu montieren und es gleichzeitig der Nockenwelle zu erm�glichen sich unabh�ngig von dem Zahnrad zu drehen, um die Ventilsteuerzeiten zu verstellen.
Die Nockenwelle hat 3 Bolzen axial herausstehen und das Zahnrad hat 3 Schlitze auf der Oberfl�che. Die Schlitze im Zahnrad werden auf die Bolzen der Nockenwelle gesteckt. Wenn die Nockenwelle zum Einstellen der Ventilsteuerung verdreht wird, verschieben sich die Nockenwellenbolzen entlang der Schlitze des Zahnrades. Das erlaubt der Nockenwelle sich unabh�ngig vom Zahnrad zu verdrehen.
Um das Zahnrad auf den Nockenwellenbolzen zu f�hren sind Anlaufscheiben auf der Vorder- und R�ckseite des Zahnrades montiert. Diese Anlaufscheiben sind an den Nockenwellenbolzen fest geschraubt und drehen sich mit der Nockenwelle. W�hrend die Ventilsteuerzeiten verstellt werden rutschen die Anlaufscheiben Oberfl�chen auf den Zahnradoberfl�chen entlang.

Ursache des Rasselns

Durch die Wirkweise der Schr�gverzahnung verursacht nicht nur die axiale Verschiebung der Zahnwelle eine Verdrehung der Nockenwelle, sondern auch umgekehrt bewirkt die Drehung der Nockenwelle eine axiale Verschiebung der Zahnwelle.
Mit der Zeit nutzt sich die seitliche Kontaktfl�che der Schr�gverzahnung an der Nockenwelle, dem Zahnrad und der Zahnwelle etwas ab. Diese Abnutzung bewirkt �berh�htes Spiel zwischen den Schr�gverzahnungen. Das wiederum bewirkt �berh�htes Spiel in dem Sitz der Zahnwelle zur Nockenwelle und dem Zahnrad. Das macht sich in axialem Spiel zwischen der Zahnwelle und der Nockenwelle und dem Zahnrad bemerkbar.
Wenn die Nockenwelle sich dreht rutscht der Nocken �ber den Ventilschaft und presst die Ventilfeder zusammen, um das Ventil zu �ffnen. Dann rutscht der Nocken weiter �ber den Ventilschaft und entlastet nach �berschreiten des Totpunktes die Ventilfeder, damit das Ventil wieder schlie�t. Die Widerstandskraft der Ventilfeder beim zusammenpressen bewirkt eine Kraft entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle. Die Spannkraft der Ventilfeder bewirkt eine zus�tzliche Kraft in Drehrichtung der Nockenwelle, sobald sich der Nocken �ber den Totpunkt gedreht hat.
Durch das axiale Spiel der Zahnwelle bewirkt der Nocken durch das Zusammenpressen der Ventilfeder eine leichte Verz�gerung relative zur Kurbelwelle und das Entlasten der Spannkraft der Ventilfeder durch den Nocken bewirkt eine leichte Beschleunigung relative zur Kurbelwelle.
Diese Bewegungen macht die Nockenwelle, da sie sich den Weg des geringsten Widerstandes sucht. Durch das axiale Spiel der Zahnwelle ist weniger Widerstand auf die Nockenwelle sich zu verz�gern als die Feder zusammen zu pressen und es ist weniger Widerstand auf die Nockenwelle sich zu beschleunigen, als die Spannkraft der Feder zu halten. Diese Bewegungen bewirken Schl�ge der Nockenwelle, die die Zahnwelle axial �bernehmen. Desto gr�er die Abnutzung der Schr�gverzahnung ist, desto gr�er ist das axiale Spiel der Zahnwelle, desto st�rker die Schl�ge der Nockenwelle.
Bei verschiedenen Drehzahlen haben diese Nockenwellenbewegungen eine Resonanz. Dies verursacht st�rkere Nockenwellenschl�ge, was kr�ftigere axiale Eingriffe auf die Zahnwelle bewirkt. Dies verursacht starke axiale Bewegungen der Zahnwelle. Jedes axiale Spiel in der Umgebung der Zahnwelle ist betroffen und kann ein Rasseln verursachen.
Es gibt zwei Stellen mit axialem Spiel. Die Schr�gverzahnung selbst hat axiales Spiel das eine Rolle spielt und rasselt und die Lagerung im Vanoskolben hat axiales Spiel das eine Rolle spielt und rasselt.

Die axialen Bewegungen der Zahnwelle, die von den Nockenwellenschl�gen verursacht sind werden durch die abgenutzten Flanken der Schr�gverzahnung erleichtert, aber sie werden auch durch das Rotationspiel des Zahnrades verst�rkt.
Das Zahnrad ist zum einen an die Zahnwelle montiert und zum anderen an der Steuerkette. Die Schr�gverzahnungen der Zahnwelle und im Zahnrad nutzen ab und produzieren Spiel wie oben beschrieben. Auch die Steuerkette l�ngt sich. Das Spiel in der Schr�gverzahnung und die L�ngung der Steuerkette kombinieren sich zu einem Rotationsspiel des Zahnrades.
Wenn die Nockenwellenschl�ge die Zahnwelle axial bewegen, beeinflusst die Zahnwelle auch das Zahnrad. Durch das Rotationsspiel des Zahnrades bewirken die axialen Bewegungen der Zahnwelle eine Verdrehung des Zahnrades. Das wiederum erlaubt der Zahnwelle gr�ere axiale Bewegungen. Diese l�ngeren Bewegungen verst�rken den Effekt der Nockenwellenschl�ge auf die Zahnwelle. Die axialen Bewegungen der Zahnwelle werden st�rker und beeinflussen st�rker das Spiel von mit ihr verbundenen Komponenten und bringen diese zum Rasseln.

Tellerfeder Rassell�sung

In einem Versuch das Rasseln zu verringern, hat BMW eine Tellerfeder eingef�hrt, die die Lagerung des Zahnrades verbessert und dessen Rotationsspiel reduziert.
Die Tellerfeder ist ein Teil der Nockenwellen Zahnrad Mechanik. Es wurde zus�tzlich zur �u�eren Anlaufscheibe des Zahnrades eine Tellerfeder (gew�lbte Platte) vor einer zus�tzlichen Anlaufscheibe eingebaut. Wenn die �u�ere Anlaufscheibe auf die Nockenwellenbolzen geschraubt wird, wird die Tellerfeder zusammengedr�ckt. Das bewirkt, dass die Anlaufscheiben auf der Vorder- und R�ckseite des Zahnrades auf die Zahnradoberfl�che gepresst werden. Das bewirkt einen Drehwiderstand des Zahnrades und d�mpft so die durch das Rotationsspiel verursachten Bewegungen des Zahnrades. Dies soll die axiale Bewegung der Zahnwelle verhindern und so das Rasseln verringern.
Die Kraft der Tellerfeder ist nicht zu hoch, wodurch es immer noch m�glich ist, dass die Anlaufscheiben-Oberfl�chen auf den Zahnradoberfl�chen entlang gleiten k�nnen, w�hrend die Nockenwelle verstellt wird.

Tellerfeder Nachr�stung

Die vor M�rz 95 gebauten E36 320i/325i/328i und E34 520i/525i Fahrzeuge k�nnen die Tellerfeder nachtr�glich einbauen. Dazu m�ssen die Nockenwellenbolzen durch l�ngere Bolzen ersetzt werden und die �u�ere Anlaufscheibe des Zahnrades wird durch eine Anlaufscheibe, Tellerfeder und Anlaufscheibe ersetzt.
Die notwendigen Teile sind bei BMW erh�ltlich und in dieser Anleitung aufgelistet.

Symptome

Rasseln des Vanos bei verschiedenen Drehzahlen, oft 1800-2200 1/min. Das Rasseln kann auch im Leerlauf auftreten.

Reparatur Anleitung

Folgend ist die Anleitung zum Einbau der Tellerfeder Nachr�stung f�r das Einlass-Zahnrad bei Einfach-Vanos.
Die Anleitung ist f�r die vor M�rz 95 gebauten E36 320i/325i/328i und E34 520i/525i Fahrzeuge.

Diese Reparatur sollte zusammen mit der Einfach-Vanos Dichtring Reparatur und mit der Einfach-Vanos Rassel Reparatur durchgef�hrt werden.

Einfach-Vanos Dichtring Anleitung, Einfach-Vanos Rassel Anleitung

Reparatur Zeit: Mechaniker 5Std., Bastler +1Std.

Teile, Werkzeug und Verbrauchsmaterial

Teile mit der Teilenummer Schreibweise xx-xx-x-xxx-xxx sind BMW Teile und k�nnen vom BMW H�ndler bezogen werden.
Beisan Systems bietet keine der folgenden Teile an.

1x Erste �u�ere Anlaufscheibe (d�nn, 2mm) (11-36-1-403-822) 25,70�/Stk,
1x Tellerfeder (11-36-1-403-550) 2,62�/Stk,
1x Zweite �u�ere Anlaufscheibe (dick, 4mm) (11-36-1-403-823) 9,25�/Stk,
3x Stiftschraube Einlasszahnrad (11-36-1-403-824) 2,26�/Stk,
3x Mutter Einlasszahnrad (07-11-9-900-910) 0,10�/Stk.

Anmerkung: Nicht die Muttern aufgef�hrt in der BMW Service Information kaufen. Diese Mutter ersetzt die genannte Mutter durch eine, die nicht funktioniert. Diese Mutter zieht die Tellerfeder zu fest und macht es so unm�glich die Steuerzeiten wieder einzustellen. Die oben genannte Mutter ist aus dem BMW ETK und funktioniert gut.

10mm Nuss 3/8", lange 10mm Nuss 3/8"
3/8� Ratsche, 3/8� Verl�ngerung (kurz)
3/8" Drehmomentratsche (10Nm � 22Nm)

Permanent Marker

Nicht abgebildet: kleiner Stofflappen

Reparatur

Die Reparatur wird durchgef�hrt, wenn die Vanoseinheit vom Motor entfernt ist. Siehe Einfach-Vanos Anleitung, Einfach-Vanos Anleitung

Die Einlassnockenwelle muss blockiert sein, wie in der Einfach-Vanos Anleitung beschrieben.

Ausbau der Zahnradkomponenten

Einen Lappen unter das Einlasszahnrad klemmen, damit keine Schraube/Mutter in die �lwanne fallen kann.

Die 3 Muttern des Einlasszahnrades abschrauben (10mm Nuss 3/8� / 3/8� Ratsche & Verl�ngerung).

Die �u�ere Anlaufscheibe des Einlasszahnrades abnehmen.

Die Zuordnung Einlasszahnrad zur Kette an der Oberseite markieren (Permanentmerker).

Die Zuordnung Auslasszahnrad zur Kette an der Oberseite markieren (Permanentmerker).

Das Einlasszahnrad und das Auslasszahnrad zusammen mit der Kette al seine Teil abnehmen.
Nicht die Kette von den Zahnr�dern nehmen. Die Zahnr�der voneinander weg halten, damit die Kette montiert bleibt.

Anmerkung: Die �u�ere Anlaufscheibe des Auslasszahnrades fehlt im Bild.

Die Zahnr�der mit der Kette ablegen. Die Zahnr�der voneinander weg legen, damit die Kette montiert bleibt.

Einlass und Auslass nach entfernen der Zahnr�der.

Die 3 Stiftschrauben f�r das Einlasszahnrad rausschrauben (lange 10mm Nuss 3/8� / 3/8� Ratsche).

Anmerkung: Die innere Anlaufscheibe und das Geberrad an der Nockenwelle belassen.

Einbau der Zahnradkomponenten

Die 3 neuen Stiftschrauben f�r das Einlasszahnrad montieren (lange 10mm Nuss 3/8� / 3/8� Ratsche).
Fest ziehen, 22Nm (lange 10mm Nuss 3/8� / 3/8� Drehmomentratsche).
Anmerkung: Die Schrauben abwechselnd und gleichm�ig in mehreren Schritten anziehen.
Anmerkung: In einem letzten Schritt pr�fen, ob alle Schrauben fest angezogen sind.

Anmerkung: Die innere Anlaufscheibe im Bild wurde entfernt und gereinigt. Das ist nicht notwendig.

Das Einlass- und Auslasszahnrad zusammen mit der Kette auf die Nockenwellen stecken.
Die Zahnr�der voneinander weg halten, damit die Kette montiert bleibt.
Anmerkung: Die genaue Drehposition der Zahnr�der ist nicht wichtig. Diese wird bestimmt, wenn die Vanoseinheit eingebaut wird.

Die erste �u�ere Anlaufscheibe des Einlasszahnrades auf die Stiftschrauben stecken (d�nne Scheibe, 2mm).

Die neue Tellerfeder des Einlasszahnrades auf die Stiftschrauben stecken.

Die zweite �u�ere Anlaufscheibe des Einlasszahnrades auf die Stiftschrauben stecken (dicke Scheibe, 4mm).

Die 3 neuen Mutter auf die Stiftschrauben des Einlasszahnrades schrauben (10mm Nuss 3/8� / 3/8� Ratsche & Verl�ngerung)
Fest ziehen, 10Nm (10mm Nuss 3/8� / 3/8� Drehmomentratsche & Verl�ngerung).
Anmerkung: Die Schrauben abwechselnd und gleichm�ig in mehreren Schritten anziehen.
Anmerkung: In einem letzten Schritt pr�fen, ob alle Schrauben fest angezogen sind.

Den Lappen unter dem Einlasszahnrad entfernen.

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