Vyvažovací hriadeľ

Vyvažovací hriadeľ je závažím opatrený, motorom poháňaný hriadeľ umiestnený vnútri motora špecificky na to, aby kompenzoval vibrácie, ktoré dané usporiadanie vrodene vytvára. Existuje preto, lebo niektoré usporiadania valcov, najmä radový štvorvalec, vytvárajú počas chodu sily, ktoré samotný kľukový hriadeľ a jeho protizávažia nedokážu zrušiť. Ak by sa ponechali bez kontroly, tieto sily by dosiahli kabínu ako rušivé bzučanie, a tak sa vyvažovací hriadeľ pridáva, aby zjemnil chod motora a priblížil ho kultivovanosti prirodzene vyvážených konštrukcií.

Vibrácia, ktorú rieši, je sekundárna nevyváženosť štvorvalcového motora. Ako piesty stúpajú a klesajú, nepohybujú sa v dokonalom harmonickom pohybe, pretože ojnica sa kýve pod uhlom a piesty tak zrýchľujú o niečo rýchlejšie blízko hornej úvrate než pri spodnej. Výsledným efektom je trasenie hore-dole, ktoré sa vyskytuje pri dvojnásobku otáčok motora a nedá sa odstrániť protizávažiami kľukového hriadeľa. Klasickým riešením, ktoré v 70. rokoch zdokonalila Mitsubishi z dávnejšieho Lanchesterovho patentu, je dvojica vyvažovacích hriadeľov otáčajúcich sa dvojnásobnou rýchlosťou kľuky v opačných smeroch, ktorých excentrické závažia sú časované tak, aby ich zvislé silové zložky spolu pôsobili proti nevyváženosti, kým ich vodorovné zložky sa navzájom rušia.

Pohon a fázovanie sú rozhodujúce. Hriadeľ alebo dvojica hriadeľov je poháňaná kľukovým hriadeľom cez ozubené kolesá, reťaz či ozubený remeň a musí bežať pri presnom násobku otáčok motora a v presne správnej uhlovej polohe voči piestom. Ak je časovanie čo i len mierne mimo, hriadeľ vibrácie skôr pridá, než odstráni. Závažné výstupky sú zvyčajne uložené nízko v kľukovej skrini, často čiastočne ponorené blízko oleja, a ich hmotnosť a vyosenie sú vypočítané tak, aby zodpovedali veľkosti sily, ktorú majú zrušiť.

Vyvažovacie hriadele sa najčastejšie nachádzajú vo väčších štvorvalcových motoroch, kde sekundárne sily rastú s vŕtaním a zdvihom, a v niektorých motoroch V6, kde nerovnomerné poradie zapaľovania vytvára kolísavú silovú dvojicu, ktorú dokáže skrotiť jediný vyvažovací hriadeľ. Menšie štvorvalce ich niekedy vynechávajú, aby ušetrili náklady, hmotnosť a trenie, a výmenou prijímajú o čosi viac vibrácií. Naopak prirodzene vyvážené usporiadania, ako radový šesťvalec, plochý šesťvalec a mnohé motory V12, nemajú výraznú primárnu ani sekundárnu nevyváženosť, a preto vyvažovací hriadeľ vôbec nepotrebujú.

V praxi je vyvažovací hriadeľ tichý komponent nenáročný na údržbu, no nie je zadarmo. Pohlcuje malé množstvo výkonu cez trenie a zotrvačnosť otáčania pri vysokej rýchlosti a pri konštrukciách poháňaných remeňom či reťazou sa musí jeho pohon servisovať ako ktorýkoľvek iný prvok rozvodu. Niektoré motory utrpeli predčasné opotrebenie ložísk alebo reťaze vyvažovacieho hriadeľa, čo pri zanedbaní môže viesť k problémom s tlakom oleja. Komponent teda predstavuje inžiniersky kompromis: zámerné pridanie hmotnosti a zložitosti, prijaté preto, lebo zisk v plynulosti inak úsporného usporiadania sa považuje za hodný tej ceny.