Umbaudokumentation meines M3

Mit folgender Bilderdokumentation sollen die div. Umbauten und Wartungsarbeiten an meinem M3 dokumentiert werden. Als Ausgangsbasis dient ein jungfräulicher 2012er BMW M3 E92. Der Motor hat serienmäßig 309 kW (420 PS) Leistung und 400 Nm Drehmoment. Ich habe mich für die 6-Gang Handschaltung entschieden und auch bei der Ausstattung auf unnötigen Schnickschnack verzichtet.

Beim Umbau halfen und helfen Jan Heiler und Hans-Jürgen Reiss tatkräftig mit und stehen neben Rat besonders auch mit Tat unterstützend zur Seite. Vielen Dank an dieser Stelle dafür!!!

Die Ausgangsbasis
Einfahren und Flüssigkeitswechsel
OS Giken Superlock Spec-S Sperrdifferenzial
Sturz an der Vorderachse
Entlüftung des Servoöl-Ausgleichsbehälters
Endtopf Modifikation
Drexler GT4 light Sperrdifferenzial
OS Giken Superlock Spec-X Sperrdifferenzial (neu)
KW Clubsport Fahrwerk (neu)
Umbau auf Stehbolzen (neu)
Mofifiziertes ZF Sperrdifferenzial (neu)

Und Action (Videos)

Am 20. Juni 2012 konnte ich den M3 drei lange Monate nach der Bestellung endlich in Empfang nehmen.

Ein M3 ganz ohne unnötigen Schnickschnack, dafür mit klassischer Handschaltung incl. Kupplungspedal...

als Basis für mein neues Spaßmobil.

Auch untenrum macht er eine ausgezeichnete Figur.

Beim Thema "Einfahren" scheiden sich die Geister. Die einen meinen es wäre komplett unnötig, andere und auch der Hersteller empfehlen sehr wohl, die ersten paar km gemäßigt zu fahren. Zu bedenken ist, dass die Motoröl-Erstbefüllung NICHT mit 10W-60 erfolgt sondern mit einem dünneren 5W-30 Öl. Ich habe mich strikt an die Einfahrhinweise von BMW gehalten... denn mit einem 5W-30 Öl das Hochdrehzahlkonzept eines S65 Motors zu ergründen ist meiner Meinung nach alles andere als ideal!
Nach den ersten 2.000km folgt dann der Wechsel aller Öle...

Die von BMW empfohlenen Öle sind:
Motor: Castrol Edge TWS 10W-60 (ca. 9l)
6MT Getriebe: Castrol Syntrans B 75W (ca. 1,8-2,0l)
HAG: Castrol Syntrax Limited Slip 75W-140 (ca. 1,2-1,5l)

Am Hinterachsgetriebe sind beifahrerseitig zwei 14mm Imbusschrauben. Erst die obere Einlassschraube öffnen und dann die Untere zum Ablassen des Öls entfernen. Anschliessend unten wieder zuschrauben (60Nm) und oben einfüllen bis es überläuft (bzw. nach Möglichkeit etwas überfüllen bis ca. 1.5l).

Am Getriebe ebenfalls zunächst fahrerseitig oben seitlich die Einfüllschraube (Imbus) öffnen und anschliessend das Öl durch Öffnen der Ablassschraube unten ablassen. Anschliessend unten wieder zuschrauben und oben befüllen bis es Überläuft. Füllmenge ca. 1.8l

Im Motorraum das Ölfiltergehäuse öffnen und den Filter entfernen. Dann das Gehäuse (z.B. mit einer Spritze) leersaugen.

Die beiden Ölablass-Schrauben haben einen kleinen Imbus und sitzen jeweils unten mittig im vorderen Unterfahrschutz, eine vorne in der kleinen Öffnung und eine hinten in der großen Öffnung. Beide öffnen und das Öl ablaufen und abtropfen lassen. Danach mit neuem Dichtring wieder festschrauben. Dann ca. 1l Öl in das Filtergehäuse schütten, neuen Ölfilter einsetzen und Deckel festschrauben. Nun weitere ca. 8l in die Einfüllöffnung am Motor schütten!

Natürlich hat der M3 E92 bereits ab Werk ein Sperrdifferenzial verbaut. Allerdings ist der verwendete GKN ViscoLok Sperreinsatz eine drehzahl-fühlende und damit etwas träge reagierende Sperre, die für motorsportliche Zwecke nur bedingt tauglich ist. Daher nun der Umbau auf ein drehmoment-fühlendes Lamellensperrsystem, welches schneller und direkter anspricht.
Bei Interesse an einer OS Giken oder anderen Lamellensperre gerne an mich wenden.
Weitere Informationen zum Thema Sperrdifferenziale und zu den Unterschieden zwischen den beiden genannten Sperrensystemen habe ich auf einer eigenen Website zusammengestellt.

Der serienmäßige GKN ViscoLok Sperreinsatz musste heute einem OS Giken Lamellensperrdifferenzial weichen. Also, Diffdeckel runter...

... die seitl. Deckel abschrauben und den Sperrkörper herausholen. Im Gehäuseinneren sieht man das rießige Schrägkugellager des Kegelrades.

Nun müssen die Sperrzahnschrauben ab, welche das Tellerrad festhalten. Denn selbiges muss ja gleich auf den neuen Sperrkörper umgeschraubt werden.

Ebenso müssen auch die beiden Kegelrollenlager ab, wozu ein Spezialabzieher nötig ist.

Das Tellerrad wird mit einem Durchtreiber vorsichtig aber kräftig vom Sperrkörper heruntergeklopft.

Hier der ausgebaute Sperrkörper und die zugehörigen Steckachsen (links die Kurze, rechts die Lange).

Und hier nun das gute Stück, welches den freigewordenen Platz im Diff einnehmen soll. Es handelt sich um ein "OS Giken Superlock LSD".

Nicht nur das aus dem vollen gefräste Gehäuse sondern auch das Innenleben ist absolut vom Feinsten.

Für das sanfte Ansprechverhalten in Kombination mit dennoch unter voller Last sehr hohem Sperrgrad ist v.a. das patentierte Druckring-System verantwortlich, welches von Spiralfedern zusammengehalten wird.

Dazu kommen satte 14 Lamellenpakete, die je nach Schichtung für mehr oder weniger Sperrwirkung verantwortlich sind.

Ich werde zunächst die ganz normale "Spec-S" Auslieferungs-Variante mit je Seite fünf aktiven Reibpaaren und 55/65° (Zug/Schub) Rampenwinkel testen. Bei Bedarf kann hier aber noch vielfältig Einfluss auf Sperrgrad und Ansprechverhalten genommen werden.

Also Sperre wieder zusammengeschraubt, die Kegelrollen-Innenlager aufgepresst und den Sperrkörper ins Gehäuse montiert um die Vorspannung der Lager mit einem Reibwertmesser einzumessen indem entsprechende Distanzscheiben unter die beiden Lagerdeckel verbaut werden.

Danach das Tellerrad erhitzen, aufschrumpfen und die neuen Sperrzahnschrauben in der richtigen Reihenfolge anziehen.

Nun den Sperrkörper erneut, aber diesmal mit Tellerrad ins Gehäuse einsetzen und mit einer Meßuhr das Zahnflankenspiel messen.

Anschließend noch ein paar Zähne mit Tuschierpaste bestreichen und das Tragbild für Zug...

und Schub kontrollieren.

Dann den Deckel mit Flüssigdichtmasse bestreichen...

1,5l "Castrol Syntrax Limited Slip 75W-140" rein, zuschrauben und fertig!

Vor dem Differenzialtausch muss erstmal allerhand am Fahrzeug abgebaut werden. Zunächst muss der Endtopf und die entsprechenden Unterbodenverkleidung ab.

Ist dies geschehen, können die Torxschrauben an der Kardanwelle (E12) sowie an den beiden Antriebswellen (E14) entfernt und das Differenzial vorsichtig mit einem Getriebeheber abgelassen und das Neue eingesetzt werden.

Das neue Differenzial mit den beiden M12 Schrauben vorne und der M14 Schraube hinten am Hinterachsträger befestigen (M14: 165Nm / 2x M12: 100Nm) und Antriebswellen sowie Kardanwelle wieder festschrauben (Antriebswellen M12: 80Nm / Kardan M10: 65Nm).

Abschliessend die Hitzeschutzmatte und den Schalldämpfer wieder montieren und fertig!

Nachträgliche Anmerkung:
Nach einigen Kilometern auf der Strasse und auch auf einem Fahrsicherheitszentrum wo ich einige Tests durchgeführt habe, bin ich recht enttäuscht vom Spec-S Setup. Die Sperre sperrt kaum bis gar nicht und verhält sich eher wie ein offenes Differenzial. Nach Rücksprache mit dem Hersteller bekomme ich nun andere Druckringe und einen neuen Setup-Vorschlag. Ich bin grundsätzlich überzeugt vom OS Giken Design und denke, dass es in der Tat nur am falschen Setup liegt. Die Sperre bekommt also in der Spec-X Variante später nochmal eine Chance.

Ausreichend negativer Sturz an der Vorderachse ist das A und O für ein direktes Einlenken und agiles Fahrverhalten. Zu viel Sturz bei gemäßigter Alltags-Fahrweise bringt aber eine zu starke Abnutzung der Reifeninnenflanke mit sich, daher sind die Serienwerte meist Konservativ gewählt. Bei forcierter Gangart und nicht ausschliesslich Autobahn-Langstreckenbetrieb kann also hier durchaus noch etwas "optimiert" werden. Für Rennstreckenbetrieb mit Sportreifen ist eine erhebliche Sturzerhöhung ein Muß und es sollten in dem Falle sogar andere Domlager (bzw. ein anderes Komplettfahrwerk) verbaut werden.
Für den Anfang ist die nachfolgend beschriebene Methode eine einfache und v.a. kostenlose Variante der Optimierung.

Zunächst muss der äußere Teil der Domstrebe demontiert werden...

danach liegt der Fahrzeugdom frei und man sieht den Sicherungsstift, welcher mit einem kleinen Imbus entfernt werden muss.

Nun wird das entsprechende Rad etwas angehoben, dass keine Last mehr oben auf dem Domlager ist, es aber nicht herausrutscht!

Nun kann von Hand oben am Reifen das Federbein nach innen gedrückt werden, bis die Schrauben des Domlagers innen an den Langlöchern anstoßen. Somit hat man ab sofort ca. 1.5° anstatt vorher ca. 1.2° Sturz an der Vorderachse, was das Einlenken spürbar agiler macht!

Nach der ersten Driftsession sah es im Motorraum rund um den Servoöl-Ausgleichsbehälter recht beängstigend aus. Alles war voller Öl, welches durch das Entlüftungsloch im Gehäusedeckel in den Motorraum geblasen wurde. Das ist ein bekanntes Problem und ansich auch nicht schlimm aber natürlich sehr unschön, weil der Behälter beim E92 an recht exponierter Stelle sitzt. Also musste Abhilfe durch eine Eigenbaulösung geschaffen werden.

Benötigt wird ein Set bestehend aus Ausgleichsbehälter mit Entlüftung, 90° Winkelstück mit 4mm Aussendurchmesser und ein passender Schlauch.

Das Winkelstück wird mit sanftem Druck in das Entlüftungsloch im Deckel eingedreht.

Danach den Deckel wieder aufschrauben und den Schlauch aufschieben.

Den Ausgleichsbehälter an geeigneter Position befestigen, Schlauch sauber verlegen und am Behälter anschliessen.

Der M3 hat ab Werk einen wundervollen V8 Hochdrehzahl-Motor aber einen arg braven Serienendtopf dazu. Um den Sound etwas kerniger zu gestalten, kann der Serienendtopf wie nachfolgend beschrieben modifiziert werden. Vielen Dank an dieser Stelle an Gregor Oberhoff, der mal wieder hervorragende (Schweiss-)Arbeit geleistet hat!

Zunächst werden die beiden mittleren Kammern geöffnet, indem die Blechabdeckung vorsichtig weggeflext wird.

Die Dämmwollen wird zur Seite gelegt und kann (je nach Gusto) später wiederverwendet werden.

Nun werden die beiden perforierten Rohrstücke einfach mit einem Rohrstück größeren Durchmessers zugedeckt.

Dazu wird das neue Rohrstück in zwei Hälften geschnitten und sauber über das Siebstück geschweisst.

Anschliessend kann dann die Dämmwolle wieder rein (ich habe sie wiederverwendet), alles säubern...

und wieder sauber zuschweissen.

Vorher...

Nachher...

Nachträgliche Anmerkung:
Der Sound entspricht exakt meinen Erwartungen und ich bin mit dem Ergebnis des Umbaus voll und ganz zufrieden. Knackig und kernig, absolut laut genug, kein unangenehmes Dröhnen oder andere nervige Frequenzen. Bezüglich Preis/Leistung sicher das mit Abstand beste "Soundtuning" welches man machen kann. Zugegeben: Für die Performance bringt der Umbau rein gar nichts. Aber bei so einem tollen V8 Hochdrehzahlmotor sollen die Ohren ja auch auf ihre Kosten kommen ;-)

Nach der OS Giken Superlock mit der ich nicht wirklich zufrieden war (s.o.), kommt nun eine Drexler Sperre in der GT4 light Variante zum Einsatz. Diese Sperre bedient sich einem konventionellen Design ohne Spielereien und auch die Materialien sind bewährt und gut. Böse Überraschungen sind hiermit also eigentlich ausgeschlossen. Das Setup wählte ich zunächst eher konservativ mit dem steileren der beiden verfügbaren Rampensätze, welches schnelle Reaktionszeiten und sanftes Ansprechverhalten aber etwas weniger Sperrgrad liefert.

Die Innenlamellen sind molybdänbeschichtet und alle Lamellen zur besseren Ölzirkulation noch gelocht.

Satte acht Lamellensätze finden im Sperrkörper Platz, auf eine Tellerfeder zur Vorspannung wird beim GT4 Setup verzichtet.

Hier das schicke "light" Gehäuse, an dem kein unnötiges Gramm zuviel belassen wurde.

Also Gehäuse bestücken und Kegelrollenlager aufpressen.

Man beachte die Einschlagdeckel in der Sperrkörpermitte. Diese sind mit einem Gewinde versehen und die Abtriebsachsen können damit fest verschraubt werden.

Vorher muss aber noch das Tellerrad montiert werden.

Hier die speziellen gekürzten Mitnehmerflansche mit der Mittelloch-Bohrung samt zugehöriger M8-Schrauben.

Und so sieht das Ganze dann montiert im M3-Gehäuse aus.

Flansche einstecken und festschrauben (die Sicherungsringe entfallen dann natürlich).

Fertig ist das gute Stück. Den Differentialeinbau ins Fahrzeug habe ich ja oben bereits beschrieben und spare ich mir an dieser Stelle.

Nachträgliche Anmerkung:
Die Drexler Sperre in diesem Setup war schon eine erhebliche und deutlich spürbare Verbesserung zum OS Giken Spec-S Setup. Dennoch fand ich den Sperrgrad immer noch deutlich zu gering und ich bin noch nicht überzeugt, dass der komplette Verzicht auf Vorspannung das Richtige für meinen Anspruch an eine Sperre ist. Als nächstes kommt jetzt nochmal die OS Giken mit dem neuen Setup zum Einsatz und dann werde ich auch die Drexler nochmal auf Basis der jetzt gemachten Erfahrungen etwas umkonfigurieren und erneut testen.

Nach dem Spec-S Flop habe ich nach Rücksprache mit dem Hersteller neue Druckringe mit flacheren Rampenwinkeln und passende Differenzialachsen zugesendet bekommen. Auch die Lamellenschichtung und die Anzahl der Vorspannfedern wird geändert.

Links der alte Druckringsatz mit den steilen Rampen und 1.5-Way Setup (mehr Sperrgrad auf Zug) rechts der Neue mit symmetrischen und deutlich flacheren Rampen (2-way). Im Vordergrund drei Vorspann-Federpaare mit Schrauben und Muttern.

Auch die Konstruktion der neuen Differenzialachse wurde auf die höheren Belastungen hin deutlich robuster ausgelegt.

Nochmal die alten Rampen im Detail...

... und hier die Neuen.

Hier ein Satz Vorspannfedern mit Schraube und Spezialmutter

Davon wurden jetzt nur noch acht (vorher 12) verbaut, was einer Reduzierung der negativen Vorspannung um 33% entspricht.

Die Lamellenschichtung ist nun auf maximalen Sperrgrad ausgelegt, es gibt keine inaktiven Paare mehr.

Bezüglich der Vorspannung bleibt alles beim Alten. Mal sehen, wie sich dieses Setup bewähren wird...

Nachträgliche Anmerkung:
Diese Variante sperrte nun viel zu heftig und war sehr unangenehm zu Fahren. Desweiteren gab es durch das aprupte Sperren nachdem die negative Vorspannung überwunden war heftige Schläge und Verwindungen an den Antriebswellen; fühlte sich nicht wirklich "gesund" an. Nach einer Weile "setzte" sich das Ganze etwas obwohl der Hersteller meint, die Sperre müsste nicht eingefahren werden bzw. verändert sich in ihrer Wirkweise nicht. Wieder etwas später hatte ich das Gefühl, dass es wieder "schlimmer" wurde. Ich war also wieder alles andere als zufrienden mit der Sperre. Noch habe ich zwar nicht ganz aufgegeben, aber vorerst hab ich keine Lust mehr, mit der OS Giken weiter zu experimentieren. Zunächst bekommen jetzt noch andere Sperren ihre Chance.

Das Serienfahrwerk des M3 ist zwar alles andere als schlecht aber das Hauptaugenmerk wurde doch auf Alltagstauglichkeit anstelle von perfekter Präzision gelegt. Nachdem ich das KW Clubsport bereits in drei anderen Spaß-BMWs habe, fiel die Entscheidung beim M3 leicht. Dazu kommt noch, dass diese Hardware auch bei den Sondermodellen GTS und CRT zum Einsatz kam.

Im KW Paket steckt ganz schön viel Fahrwerk. Dazu noch kürzere Pendelstützen für die Stabis der Vorderachse und ein bisschen Einstellwerkzeug und Papierkram.

Das Vorderachs-Federbein wird samt einstellbaren Uniball-Domlagern geliefert.

Zum Einbau an der Vorderachse müssen zunächst die am Federbein befestigten Leitungen ab. Dann wird die Pendelstütze abgeschraubt und das Schenklager, welches den Dämpfer unten aufnimmt geöffnet.

Zunächst wird das Federbein oben am Dom losgeschraubt und nach unten zur Seite aus dem Radkasten heraus gezogen. Um den alten Dämpfer unten heraus zu bekommen, die Fassung mit einem kleinen Stemmeisen vorsichtig aufspreizen und dann den Dämpfer kräftig nach oben herausziehen.

Anschliessend wurde das KW Federbein ins Schenklager eingefädelt und verschraubt (45Nm),

dann das Domlager nach oben durchgesteckt...

und von oben festgeschraubt (34Nm).

Hier das fertig montierte Ergebnis.

An der Hinterachse müssen zunächst die untere Dämpferschraube und die äußere untere Querlenkerschraube entfernt werden.

Dann den Querlenker nach unten drücken und das Federpaket einfädeln.

Um den alten Dämpfer oben losschrauben zu können muss der Kofferraum entkleidet werden. Leider muss hierzu so ziemlich alles losgeschraubt und entfernt werden was nur möglich ist.

Dann liegen beide Dome frei und man sieht die Kolbenstangen. Also alte Dämpfer oben losschrauben (Gegenhalten mit 6er Nuss)...

und direkt die neuen Dämpfer wieder analog der Alten befestigen (Im Falle des KW CS wird nun mit einer 8er Nuss gegengehalten und mit 50Nm festgezogen).

Nun noch die beiden Schrauben des unteren Querlenkers festschrauben (die vom Dämpfer mit 100Nm, die Äußere mit 165Nm).

Das ganze Spielchen auf der anderen Seite ebenfalls...

und schon ist das Fahrwerk verbaut.

Auch die Fahrzeughöhe haben wir gleich grob eingestellt. Hinten max. 325mm tief. Zu zweit kann das Gewinde auch im eingebauten Zustand verstellt werden, wenn einer die Hauptfeder kräftig nach unten zieht und der Andere am Gewinde dreht.

Vorne ist die max. Tiefe 330mm, wobei es mit den schmalen Winterrädern noch etwas komisch aussieht.

Radschrauben sind eine nervige Sache wenn man oft Räder wechselt und ggf. auch mal Distanzscheiben verbaut. Ein Umbau auf Stehbolzen ist daher bei allen meinen Autos obligatorisch. Für den M3 habe ich keine Kosten und Mühen gescheut und eine "edle" Variante besorgt, bei der das Gewinde erst nach ein paar Millimetern anfängt. So kann man die Radmuttern problemlos und schnell aufstecken, ohne sie zu verkanten.

Die Bolzen sind 70mm lang, wobei sie ca. 48mm aus der Radnabe heraus stehen. So sind sie auch mit Distanzen bis etwa 15mm noch brauchbar, stehen aber nicht zuweit heraus wenn keine verwendet werden.

Die Bolzen werden mit mittelfester Schraubensicherung (z.B. Locktite 243) bestrichen und mit zwei gekonterten Radschrauben handfest eingedreht.

So sieht das ganze an einer Radnabe aus...

und so mit Felgen und ohne Distanzscheibe dazwischen.

Endlich wollte ich nun meine halbe Eigenentwicklung, die bereits in div. M-Fahrzeugen von Freunden und Bekannten erfolgreich läuft, im eigenen M3 testen. Als Basis dient ein "alter" ZF Sperrkörper, den ich mit div. eigenentwickelten bzw. modifizierten Teilen neu bestücke. Das aktuelle Setup hat einen Sperrgrad von ca. 45% und eine niedrige Vorspannung im Bereich von 25Nm.

Die Molybdänbeschichtung der originalen Lamellen (links) war oft nicht ganz gleichmäßig und generell evtl. etwas zu dünn aufgespritzt. Also habe ich eigene Lamellen nach meinen Vorgaben Molydän-beschichten lassen (rechts). Diese sollten robuster und zuverlässiger sein und länger halten als die Originalen.

Durch Verwendung von ebenfalls speziell angefertigten bzw. Modifizierten Außenlamellen, Druckringen und Sperrendeckel finden vier Lamellenpakete und auf Wunsch auch eine Vorspannfeder Platz im Seriengehäuse.

Preislich liegt der komplett Überarbeitete Sperrkörper immer noch deutlich unter den Zubehörsperren von Drexler, OS Giken usw.

Einbauen, einmessen und Tragbild kontrollieren... Fertig ist das Diff.

Quer auf dem Hockenheimring (GP & Kurzanbindung) am 11.01.2013

Freies Driften bei der Drift-Schule am 06.10.2012