Indvendig balanceaksel (balanceaksel)

En indvendig balanceaksel, mere formelt kaldet en balanceaksel, er en vægtet, motordreven aksel, der er monteret inde i en motor specifikt for at modvirke de vibrationer, som dens konfiguration uvægerligt frembringer. Den findes, fordi visse cylinderopstillinger, især den firecylindrede rækkemotor, under drift skaber kræfter, som krumtapakslen og dens kontravægte ikke alene kan ophæve. Lader man disse kræfter være, ville de nå frem til kabinen som en påtrængende summen, så balanceakslen tilføjes for at glatte motorens gang ud og bringe den tættere på gangkulturen i konstruktioner, der er iboende afbalancerede.

Den vibration, den tager sig af, er den sekundære ubalance i en firecylindret motor. Når stemplerne bevæger sig op og ned, bevæger de sig ikke i perfekt harmonisk bevægelse, fordi plejlstangen svinger i en vinkel, hvilket får stemplerne til at accelerere en smule hurtigere nær topstilling end nær bundstilling. Nettoeffekten er en op-og-ned-rystende kraft, der optræder ved dobbelt motoromdrejningstal og ikke kan fjernes med krumtapakslens kontravægte. Den klassiske løsning, forfinet af Mitsubishi i 1970'erne ud fra et tidligere Lanchester-patent, er et par balanceaksler, der drejer ved dobbelt krumtaphastighed i modsat retning, med deres ekscentriske vægte timet, så deres lodrette kraftkomponenter lægger sig sammen og modvirker ubalancen, mens deres vandrette komponenter ophæver hinanden.

Drift og indstilling er afgørende. Akslen, eller parret af aksler, drejes af krumtapakslen via tandhjul, en kæde eller en tandrem, og den skal køre ved et præcist multiplum af motoromdrejningstallet og i præcis den rigtige vinkelposition i forhold til stemplerne. Hvis timingen blot er en smule forkert, vil akslen tilføje vibration i stedet for at fjerne den. De vægtede lober sidder som regel lavt i krumtaphuset, ofte delvist neddyppet nær olien, og deres masse og forskydning er beregnet til at modsvare størrelsen af den kraft, de skal ophæve.

Balanceaksler findes oftest på større firecylindrede motorer, hvor de sekundære kræfter vokser med boring og slaglængde, og på nogle V6-motorer, hvor en ujævn tændingskonfiguration skaber et vippende kraftpar, som en enkelt balanceaksel kan tæmme. Mindre firecylindrede udelader dem undertiden for at spare omkostninger, vægt og friktion og accepterer til gengæld lidt mere vibration. Iboende afbalancerede konfigurationer som rækkesekseren, boxer-sekseren og mange V12-motorer har derimod ingen nævneværdig primær eller sekundær ubalance og behøver derfor slet ingen balanceaksel.

I praksis er en balanceaksel en stille, vedligeholdelsesfattig komponent, men den er ikke gratis. Den optager en lille smule effekt gennem friktion og inertien ved at blive drejet ved høj hastighed, og på rem- eller kædedrevne konstruktioner skal dens drev serviceres som enhver anden tidsstyringskomponent. Nogle motorer har lidt af for tidligt slid i balanceakslens lejer eller kæde, hvilket kan føre til problemer med olietrykket, hvis det forsømmes. Komponenten udgør derfor et teknisk kompromis: en bevidst tilføjelse af masse og kompleksitet, accepteret fordi gevinsten i gangkultur fra en ellers økonomisk konfiguration vurderes at være omkostningen værd.