クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝え回転を同調させる
４ストロークエンジンで絶対に不可欠のは、燃焼室と吸排気ポートを遮断するバルブです。エンジンの回転に合わせて、いいタイミングでバルブを開け閉めすることで、エンジンは運動を続けます。これがないと、４ストロークの工程を作ることができません。そのバルブを動かすのがカムシャフトで、クランクシャフトと回転が揃っていないとタイミングがずれてしまい、エンジンが動かなくなります。
そのクランクシャフトからカムシャフトへ、回転を伝えるのがタイミングベルトの役割です。タイミングベルトというのはゴム製のもので、縦置きエンジンの場合にはエンジンの直前に、横置きエンジンの場合にはエンジンに向かって左側に、プラスチックのカバーの中に収納されているのが普通です。
エンジンの外側に見えるゴム製のベルトは、別のものです。これはオルタネーターやエアコンのコンプレッサーなどを駆動するためのものです。オルタネーターベルト、コンプレッサーベルト、パワステベルトなどがあります。昔はファンベルトと呼ばれていましたが、それはラジエータファンを動かすため、エンジンの回転を伝えるベルトが主役だったからです。
現在はほとんどのクルマで電動ファンとなっているのでファンベルトはありませんが、一般的にそれらをまとめてファンベルトと呼ぶこともあります。また最近ではサーペンタインベルトとして、全ての補器を1本のベルトで駆動するのが常識化しています。
クランクシャフトとカムシャフトの回転が揃っていないとエンジンが上手く動かないので、タイミングベルトの内側にはズレが生じないようにコブが付いています。そういうベルトのことをコグドベルトと呼びます。そのコブがかみ合うような形状のプーリーが使用されて、クランクシャフトとカムシャフトはタイミングを合わせることができるのです。ちなみにクランクシャフトはカムシャフトの半分の回転数なので、プーリーの直径も半分になります。
もともと４ストロークエンジンは、サイドバルブというバルブ構造でした。クランクケース内のカムシャフトからプッシュロッドを介してバルブに動きを伝えます。サイドバルブではシリンダーの横に、今の形とは上下逆向きにバルブが配置されます。カムシャフトの回転はギヤによってクランクシャフトから伝えられていました。それがOHVへと進化するわけですが、延長したプッシュロッドの先にロッカーアームを使ってバルブを動かします。バルブがエンジンブロック側からエンジンヘッド側に移動したので、OHV＝オーバー・ヘッド・バルブと呼ばれるわけですね。
しかし、よりハイパワー＝高回転化したいということになると、長いプッシュロッドが邪魔をします。そこでプッシュロッドを短くするために、カムシャフトの位置をクランクケースの中からエンジンブロックの上端にまで引き上げることになっていきます。その時にギヤを使うのではコストやギヤノイズの問題が出るので、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝えるためにタイミングチェーンが登場します。レースでは以前から使われていましたが、チェーンの伸びや切れといった消耗に対するメンテナンスが必要になってしまいました。
タイミングベルトは、タイミングチェーンの欠点であるノイズや慣性力の大きさを改善するものとして登場しました。使用期限が過ぎていたり、過酷な使い方をしたりすると、切れる場合がありますが、それはタイミングチェーンも同じでした。1970年代から2000年代くらいまでは主役となっていました。
ただし静かなタイミングチェーンが登場したことによって、急速にマイナーな存在になっていきました。タイミングベルトのほうが幅が広く、エンジンの外にあるためにエンジン全体の長さが伸びてしまうのです。またタイミングチェーンは切れることがなく、基本的にメンテナンスフリーへと進化しました。タイミングベルトではプーリーを小径化するのが難しく、エンジンの高さにも影響します。
とはいえタイミングベルトも優れた部分はあり、しっかりとメンテナンスをすれば問題ありません。そのためにも、ぜひ取扱説明書などに目を通して時期や距離などをチェックしてみてください。
