エンジンの説明では、「タイミングベルト」と「タイミングチェーン」という名前が出てきます。ベルトと鎖で見た目は違いますが、何をしている部品なのでしょうか？詳しく解説していきます。
どちらも、エンジンの動くタイミングを合わせる
ピストンと、空気の出入り口を動かす棒をつなぐ
図：メカニズモ（模式図）
イラスト：メカニズモ（形・位置の概略）
エンジンの中では、ピストンが上下します。それに合わせて、空気を入れる口や排気を出す口のふたも開いたり閉じたりします。このふたのような部品がバルブです。
ピストンの動きを回転へ変える棒がクランクシャフト、バルブを開く棒がカムシャフトです。この二本がばらばらに回ると、必要なときに空気の出入り口が開きません。
そこで二本をつなぎ、「今、開いて！」「ここでは閉じて！」というタイミングを合わせるのが、タイミングベルトやチェーンです。[1]
二本を同じ速さで回すわけではない
図：メカニズモ（模式図）
一般的なエンジンは、空気を入れる、押し縮める、燃やしてピストンを押す、排気を出す、という順番で働きます。これが4ストロークです。
この一巡の間に、クランクシャフトは二周、カムシャフトは一周します。歯車の大きさなどで、この割合に合わせています。さらに、回る割合だけでなく、どの位置でバルブを開くかもそろえる必要があります。[1]
ボルトくん
二本の軸を同じ速さで回せば、ぴったり合うんじゃないの？
ハグルマ先生
この仕組みでは、片方が二周する間にもう片方が一周します。回る割合と、開くタイミングの両方を合わせているんですよ。
ベルトは、内側の歯でずれを防ぐ
ゴムの帯にも、ちゃんと歯が付いている
図：メカニズモ（模式図）
タイミングベルトは、ゴムなどでできた輪っかの帯です。中には強さを保つ繊維が入っていて、内側には歯が並んでいます。
この歯が、二本の棒に付いた歯車とかみ合います。滑ってタイミングがずれては困るので、こすれる力だけに頼らず、歯でしっかり位置を合わせているんです。[1]
ベルトの張りを保つ部品も必要
The RedBurn / Timing belt drive components.jpg / CC BY-SA 4.0
ベルトがゆるすぎても、張りすぎても困ります。その張りを調整する部品がテンショナーです。ベルトをかける丸い部品は、プーリーと呼ばれます。
交換のときは、ベルトだけでなく、こうしたまわりの部品も確認します。新品のベルトを付けても、回る丸い部品が傷んでいたら、うまく働けませんからね。[1]
ボルトくん
外から見える黒いベルトが、タイミングベルトなの？
ハグルマ先生
発電機やエアコンを回す、別のベルトかもしれませんよ。タイミングベルトは、カバーの中に隠れている車が多いんです。
チェーンは金属の鎖。でも、永久に使えるとは限らない
オイルで滑らかに動かす
Anna.Massini / Albero_a_camme_e_catena_di_distribuzione_in_testata_di_motore_automobile_-_particolari.jpg / CC BY-SA 4.0
タイミングチェーンは、金属の部品をつないだ鎖です。歯車とかみ合って、二本の棒の回転をつなぎます。一般的には、エンジンオイルで滑らかに動かす場所に入っています。
チェーンにも、張りを保つテンショナーや、動く道を支えるガイドがあります。ばねや、オイルで押す力を使って張りを保つタイプもあります。そのため、オイルの状態も大切なんです。[2]
つなぎ目がすり減ると、全体が長くなる
図：メカニズモ（模式図）
金属だから、いつまでも新品のままというわけではありません。チェーンのつなぎ目が少しずつすり減ると、それが積み重なって全体が長くなります。これが、よくいう「チェーンの伸び」です。
チェーンやガイド、テンショナーが傷むと、変な音やタイミングのずれにつながる場合があります。オイルの種類や量、交換時期は、その車の指定を守りましょう。[2]
ボルトくん
チェーンなら、もうずっと点検しなくてもいいの？
ハグルマ先生
定期的な交換の指定がなくても、傷まないという意味ではありませんよ。まわりの部品やオイルも含めて、状態を見ていきます。
交換時期は、その車の指定を確認する
| 比べるところ | タイミングベルト | タイミングチェーン |
|---|---|---|
| 回転を伝えるもの | 内側に歯が付いた帯 | 金属の鎖 |
| 気にしたいところ | 使った年数や距離、張りを保つ部品など | オイル、変な音、ガイドや張りを保つ部品など |
| 交換の考え方 | 距離や年数の指定がある車が多い | 定期交換の指定がない車もあるが、傷めば整備が必要 |
「ベルトは全部10万km」「チェーンは一生交換しない」とは決められません。整備手帳などで、自分の車とエンジンの指定を確認します。中古車なら、前に交換した記録も大事です。[1][2]
オイルの中で動くタイミングベルトもあります。このタイプは湿式と呼ばれ、オイルの種類や状態もベルトの寿命に関わります。ベルトだからオイルは関係ない、と思い込まないようにしたいですね。[3]
切れたり、タイミングがずれたりすると大きな故障も
Maz2331 / Intake Valves Bent By Timing Belt Failure.jpg / CC BY-SA 3.0
エンジンによっては、ピストンとバルブが動く場所が重なります。それでもぶつからないのは、タイミングを合わせて、同じ場所に同時に来ないようにしているからです。
ベルトが切れたり、大きくずれたりすると、ピストンとバルブがぶつかって傷むおそれがあります。[1]
すべてのエンジンが同じ壊れ方をするわけではありませんが、突然止まったり、いつもと違う音が出たりしたら、何度もエンジンをかけて試さずに点検を相談しましょう。
よくある疑問
チェーンの車のほうが、静かで高級なの？
方式だけでは決まりません。音や重さ、大きさ、丈夫さなどを考えて、そのエンジンに合うものが選ばれます。
ベルトをチェーンに交換できるの？
普通は、そのエンジン専用の作りになっています。傷んだ部品を替えるような感覚で、別の方式へ変更するものではありません。
関連記事
- カムシャフトとバルブの仕組み：開閉する側の部品を確認できます。
- エンジンの仕組み：4ストロークの順番を学べます。
参考資料
- Continental「Power Transmission Group Workbook」：歯付きベルトの構造、回転比、張力、関連部品と整備。
- Schaeffler「Hydraulic tensioners for chain drive systems」：チェーン駆動用テンショナーの油路と摩耗への対応。
- Continental「Power Transmission Group Workbook」：湿式ベルトとオイルの指定・管理。
アイキャッチ写真：Anna.Massini / Albero_a_camme_e_catena_di_distribuzione_in_testata_di_motore_automobile_-_particolari.jpg / CC BY-SA 4.0
