皆さんは「タイミングベルト」をご存じでしょうか？
タイミングベルトは、身近なもので言うと車のエンジンによく使われていて、車を動かすために非常に重要な役割を担っています。
機械に詳しくなくても、車を運転される方であれば「タイミングベルト」という言葉を1度は聞いたことがあるのではないでしょうか。
でも実はタイミングベルトは車のエンジンだけでなく、クレーンなどの産業機械や工場の機械設備などへ動力を伝えるための「伝道部品」として幅広く用いられています。
この記事では、そんなタイミングベルトの特徴や駆動装置に使用する際のメリット・デメリットについて解説していきます。
ひでくんタイミングベルトって車のエンジンだけに使われているんじゃないんだね
なべタイミングベルトは、大きなものから小さなものまで様々な駆動装置に用いられていますよ！
タイミングベルトってどんなものなの？
まずは、タイミングベルトがどんな部品なのかをおさらいしておきましょう。
タイミングベルトとは、ゴム素材で出来た平べったいベルトが輪っか状になっている部品で、写真のようにベルトの内側に規則的な凹凸があるのが特徴です。
動力を伝達するための”ベルト”部品は他にもあって、例えば内側に凹凸が無い「平ベルト」や、
断面が台形状になっている「Ｖベルト」等があります。
ひでくん一口に”ベルト”と言っても、様々な形状のものがあるんだね
タイミングベルトが使われている代表的な駆動装置は、やはり車のエンジンではないでしょうか。
タイミングベルトは、「タイミングプーリー」と呼ばれる部品にベルトを掛けて、一緒に回転することで動力を伝える働きがあります。
タイミングベルトは別名歯付きベルトとも呼ばれ、内側にあるタイミングプーリーと同じような凹凸が噛み合うことでより正確に回転力を伝えることができます。
タイミングベルトは車のエンジン以外にも、例えば自転車の車輪を回転させたりスクーターの車輪を回転させたりする用途にも用いられます。
他にも、タイミングベルトはクレーンなどの産業用機械を動かす際にも使われています。
産業用機械で使われるようなタイミングベルトやタイミングプーリーは、エンジン用途のものと比べると大きく、ベルトの幅も2倍ぐらいあります。
なべ比較的大きな産業機械には、写真のような幅の広いタイミングベルトとプーリーが用いられます
このようにタイミングベルトは様々な装置を動かすために活躍しています。
タイミングベルトの構造はどうなっているの？
引用先：株式会社 椿本ﾁｴｲﾝ（ﾀｲﾐﾝｸﾞﾍﾞﾙﾄ・ﾀｲﾐﾝｸﾞﾍﾞﾙﾄﾌﾟｰﾘｰ）
タイミングベルトは、背面側の「背ゴム」と内側の「歯ゴム」が一体となった構造をしており、素材は機械的強度が高く耐油性・耐熱性にも優れたクロロプレンゴムがよく使われています。
ベルトの素材はゴム以外にも存在し、ゴムの摩耗粉が出ないようポリウレタン素材で出来ているものもあります。
こちらの場合は、よりクリーンな環境での駆動装置の使用に向いていると言えますね。
ベルトの歯ゴムの部分には「歯布」と呼ばれる布が貼られていて、プーリーとゴムが直接触れないようにすることで耐摩耗性を向上させています。
さらに、タイミングベルトは常に引っ張られた状態で回転力を伝えるため、引っ張り強度の向上やゴムが伸びてしまうことを防ぐために、「心線」と呼ばれるグラスファイバーなどの繊維が織り込まれています。
ひでくんタイミングベルトは、動力を確実に伝えるために様々な工夫が施されているんだね
タイミングベルトは輪っか状になっているものが一般的で、ユーザー側は欲しい長さをメーカーに指定して購入します。
引用先：三ツ星ﾍﾞﾙﾄ株式会社（ﾌﾘｰｽﾊﾟﾝﾍﾞﾙﾄ）
ほかにも、ユーザー側で任意の長さに加工できるタイプのものも存在します。
引用先：三ツ星ﾍﾞﾙﾄ株式会社（ﾌﾘｰｽﾊﾟﾝﾍﾞﾙﾄ）
このタイプは、接続部分の強度が低下するリスクがある反面、輪っか状では取り付けが難しい装置に適しています。
また、輪っか状では対応できない長い距離で使用したい場合には、エンドレス加工をしていない切りっぱなしタイプのものがあります。
引用先：三ツ星ﾍﾞﾙﾄ株式会社（ﾌﾘｰｽﾊﾟﾝﾍﾞﾙﾄ）
このタイプは使うのに少しコツが必要ですが、様々なシーンに応用が利きます。
あとは、タイミングベルトの歯が内側だけでなく外側にあるものなど、一口にタイミングベルトと言っても様々な形状・種類のものが存在します。
なべタイミングベルトは使用シーンに応じて様々な選択肢が存在します！
タイミングベルトを使うメリット
タイミングベルトには特有の様々なメリットがあります。
メリット①：軽い！
タイミングベルトはゴム素材で出来ているため、駆動関係の部品としては非常に軽量です。
同じように回転力を伝える部品としてチェーン・スプロケットの組み合わせもありますが、チェーンは金属で出来ているため、サイズが大きくなったり長くなったりすると重量が増し、取り扱いが大変になります。
その点、タイミングベルトは軽量であることから交換が楽であるほか、その軽さゆえに設計の幅が広がったりする場合もあります。
保管についても、壁に引っ掛けておけるなどチェーンと比べて場所を取らないのもメリットですね。
メリット②：静か！
チェーンで装置を駆動している最中は「ジャラジャラジャラ」といった音が鳴りますが、タイミングベルトの場合は駆動時の騒音がかなり静かであるという特徴があります。
そのため、音がうるさいと快適性が損なわれる車のエンジンなどの用途においては、タイミングベルトの方が好まれます。
最近では静粛性の高いチェーンも出てきてはいますが、やはりタイミングベルトの方が静粛性は高いです。
メリット③：回転方向にずれない！
空調機やコンプレッサーなどもベルト駆動ですが、これらの駆動にはＶベルトや歯のない平ベルトがよく用いられています。
引用先：ｷｰｴﾝｽ株式会社（ﾍﾞﾙﾄ・ﾁｪｰﾝの基礎知識）
平ベルトやＶベルトはプーリーとの接触面に凹凸がないため、少なからず駆動中にスリップします。
つまり回転方向にズレが発生するということですね。
コンプレッサーの駆動については、プーリーとベルトが進行方向に多少ずれたとしても全く影響がありませんが、位置決めを行っているような装置にはあまり向きません。
タイミングベルトの場合は、ギアが噛み合うようにベルトとプーリーの歯が噛み合って駆動しているので、進行方向にずれることがなく位置決め用途にも使用が可能となっています。
メリット④：油が飛び散らない！
チェーン駆動の場合は、グリースやオイルなどの潤滑油が必要になります。
そのため、駆動時に潤滑油が飛び散りやすく、安全用のカバーを外すと内側が油でかなり汚れていることがあります。
オープンギアオイルなどを用いればかなり軽減されますが、それでも少なからず駆動部回りは油による汚れが発生します。
一方、タイミングベルトの場合は潤滑油を必要としないため、駆動中に油が飛び散ることがなく、安全カバーの内側も潤滑油で汚れるという心配がありません。
食品会社の設備など、油を嫌う駆動装置での用途には最適です。
なべタイミングベルトは、食品工場や半導体工場などのクリーンな環境下での設備によく用いられています！
タイミングベルトのデメリット
タイミングベルトにもデメリットが存在しますので、押さえておきましょう。
デメリット①：用途が限定されてしまう
タイミングベルトは、ほとんどの場合に輪っかの状態（エンドレス）で使用します。
そのため、最初に長さを決めて購入すると他の用途には使いにくいというデメリットが存在します。
また、長さのラインナップについてはメーカーの規格で決まっているため、市販されている長さに合わせて設計する必要があるといった制約も発生します。
長さを指定して発注することもできますが、特注になるため納期が掛かってしまいますし、ユーザー側で加工するタイプのものは、輪っか状（エンドレス）のものと比べて強度が劣ります。
他の様々な設備に転用できるようにするには、長さを揃えて設計するなど工夫が必要になります。
デメリット②：使用環境による劣化が発生しやすい
使う環境によって劣化が早まる可能性があるのも、タイミングベルトのデメリットの1つです。
周囲が屋内で紫外線等の入らない環境であれば問題はありませんが、屋外で紫外線が直に当たるような環境においては、素材がゴム故に劣化がどうしても早くなります。
また、冷凍庫のように気温が”マイナス”であったり寒冷地での使用においても、早い段階でひび割れなどの症状が発生しやすくなります。
そのため、そのような過酷な環境下で使用する場合はやはりチェーン駆動に軍配が上がります。
車のエンジンのタイミングベルトは10年or走行距離10万㎞と言われますが、使い方によってはもっと短いスパンで交換が必要になる場合があります。
最近では、耐環境性の高いものも出てはいますが、過酷な環境で使用する場合はやはりチェーンの方が信頼性が高いです。
デメリット③：スラスト方向にズレることがある
タイミングベルトは歯と歯が噛み合っているため、回転方向にはズレることはありませんが、スラスト方向にはズレることがあります。
軸に対して平行方向のこと
特に駆動側と被駆動側の芯がちゃんと出ていないと、駆動中にタイミングベルトが外側や内側に寄ってくることがあります。
タイミングプーリーの側面には外れ止めの板が付いていますが、タイミングベルトがズレてこの板に当たることでベルトが削れてしまうこともあるため、とくに駆動側と被駆動側の距離が離れている場合は、シビアに芯出しを行う必要があります。
ひでくんこれらのデメリットはしっかりと押さえておかないといけないね！
まとめ
以上、タイミングベルトの構造や特徴、メリット・デメリットについてお伝えしました。
タイミングベルトはチェーン等と比較して非常に軽量であるため、メンテナンス作業がしやすいというメリットがあります。
また、駆動時の騒音が少なく、潤滑油が必要ないことからクリーンな環境での使用に非常に適しています。
反面、サイズや長さの制約があることから他設備への転用がしにくく、チェーンよりも環境の変化に弱いというデメリットも存在します。
タイミングベルトの特性を理解して、メリットを最大限に活かすような使い方を心掛けてください。
