タイミングベルトとタイミングチェーンのそれぞれの利点、欠点は？

Question

近々、スバルサンバー軽トラックの納車を予定しています。購入に当たり、ダイハツ社のハイゼットとどちらにするか最後まで悩みましたが、スバルサンバーに決めました。

理由は4気筒、RR駆動の空荷走行での安定感、RRエンジンの静粛性、4輪独立サス、キャビンの広さ、エンジンサウンド、やがて無くなる？赤帽の採用などです。
サンバーならでは上記特徴もありますが、エンジンパッキン部からのオイル漏れ不安、設計の古いエンジン、過積載時の底付きも念頭に入れてます。

ハイゼットはタイミングチェーン、サンバーはタイミングベルトであることも承知してました。今の車の殆どはタイミングチェーン化されています。タイミングベルトは経年数や走行距離にて交換の必要があります。ベルトですから突然、切れることもありますが、スバル、ホンダ、三菱の軽自動車はタイミングベルトを採用しています。ベルト交換費用がいずれ必要になりますが、何故、これらのメーカーはタイミングチェーン化しないのでしょうか？コストや開発費用のためでしょうか？
タイミングチェーンだと半永久的に持つ、交換や調整の必要がまったく無いのでしょうか？ベルト方式がチェーン方式に勝っているのは発生する音が低いことだけなのでしょうか？
ハイゼットを止めたのはチェーンだからメンテナンスフリーで、出費は後々、掛からないのですが、クチコミ評価で『チェーンのメカ音が気になる、ノイジー』との意見を拝見しました。無論、サンバーとエンジンマウント位置が違うので、音は近くで聞こえます。

教えていただきたいのですが、タイミングベルト交換費用、ベルト単価はどの位するものなのでしょうか？高く付きそうでしょうか？現車ワゴンＲ、前車ムーヴSR-XX4気筒ターボとチェーンの車に乗って来たせいもあり、ベルト交換をしたことありません。
タイミングベルトであることの利点もありましたら、教えて下さい。

Answer 1

タイミングチェーンの利点は
①「切れない」ことを前提に設計出来る＝ピストトン上部のバルブリセス（バルブ逃げ）が最小で済む、又は不要。ピストン上部と燃焼室の表面積を減らせるので冷却損失が減り燃費面で有利。リセス内部に入り込んだ混合気は燃え残る場合が多くＨＣとして排出されてしまうので排気ガス規制の面では不利になる。
②ベルト・プーリーよりもチェーン・スプロケットの方が直径を小さく、厚みを薄く出来る分だけエンジン寸法が小さくなる、軽くなる。クランクシャフト先端に装着されるスプロケットが薄くなれば、クランクシャフト・オーバーハングが短くなるので振動面で有利になる。
③基本的には（オイル管理が前提だが）メンテナンスフリーで長期保守に対応、だけでなく十分なメンテナンスが期待出来ないような発展途上国でも有利。

タイミングチェーンの欠点は
①ベルトと比較して重くなる。騒音面でもサイレントチェーンにより静かにはなったがベルトと比較すればまだ煩い。
②オイル管理が悪ければ切れる。

タイミングベルトの利点は
①軽いく静かにカムシャフトを駆動させられる。

タイミングベルトの欠点は
①「切れる」ことを前提に設計する必要がある。ベルトその物は多くがケブラー芯線により「切れる事例」は少なくなったがプーリーを回す歯の部分と噛み合う凹凸部分はゴムなので、その部分が（切れるよりも先に）欠ける、崩れることでバルブタイミングが狂ったり、最悪はピストンとバルブの衝突する、からピストン上部にバルブの逃げが必要になる。
②近代的なエンジン設計ではバルブ狭み角度は「排出ガスの面からも燃費の面からも」狭角、小さい角度～表面積が小さな燃焼室が主流。だがタイミングベルト・プーリーだと直径が大きくＤＯＨＣなどの場合には片側のみギヤ駆動など特別な駆動方式をとらないとエンジン設計が出来ない。同時にコンパクトなエンジン設計がしにくい。

現代の排出ガス規制と燃費規制（目標）をクリアする為にはチェーン駆動の方が有利、現時点でも将来的にも発展途上国への輸出（現地生産まで含めても）を考慮すればメンテナンス期間を長く取れるチェーン設計の方が有利。
未だにタイミングベルトを採用しているエンジンは基本設定が古い、と言えるかも。
スバルも新しい水平対向エンジンはベルトからチェーンに変えましたよね。順次チェーン駆動へと移行していくと思います。

ところで・・・スバル・サンバー・・・ＲＲ駆動の４気筒エンジンは・・・
他の軽自動車エンジン、タイミングベルト駆動のエンジンなどと比較して、知ってる限りでは・・・サンバーのエンジンに使われている「タイミングベルトの幅は他社の１/３～１/２」と狭く、耐久性が低くて・・・（安全を見越して予防整備をするならば）推奨される（？）タイミングベルト交換距離は５万ｋｍ程度と他のエンジンの半分ですよ（５万ｋｍで切れる、という意味では無いですが・・・）タイミングチェーンが２０万ｋｍまでメンテナンスフリーと考えると交換費用は４倍？（改良されて他社並みの幅広ベルトに替わっていたらゴメンナサイ）
その辺のコトは購入先のメカニックによく聞いていた方が良いと思います。

質問者からのお礼コメント

有難うございました。詳細な技術解説、非常に参考になりました。本当はタイミングチェーン車を選択した方が後々、困らないことは知っていましたが、軽トラックとしての総合バランスでサンバーを選びました。付き合いのある業販店で買うのですが、店はダイハツを薦めました。サンバーも欠点があり、ハイゼットも欠点もありましたが、維持費が多少、掛かっても『静かで、疲れにくく、愛着の持てる車』でスバルにしました。

Answer 2

タイミングベルトについてはメーカーの
ゲイツ・ユニッタ・アジアのＨＰが参考になります。
http://www.unitta.co.jp/products/timingbelt.html

チェインについては椿本チェインのＨＰが詳しいです。
http://www.tsubakimoto.jp/product/auto/

Answer 3

タイミングベルトの利点は静粛性だけでしょう。採用されはじめた当時は、普通の（？）チェーンしかなくて音が大きかったようです。また、１０万キロも走行する人は稀で、その前に乗り換えるのが普通でした。車の寿命が１０万キロというイメージでしょうかね。最近はサイレントチェーンが開発されて、耐久性に勝るチェーンが復活してきましたね。設計の古いエンジンはベルト採用が多いという状況になってきました。でも、物は考えようで、ウォーターポンプの寿命が似たような物なので、１０万キロ使ったらメンテすると思っていればいいような気もします。

Answer 4

タイミングチェーンだとオートテンショナーというバネ仕掛けのテンションを調整する機構になっていると思いますが、２０万キロ超までは補償してないのでは？

と言いますのも、私のワゴンＲは現在２３万キロでチェーン駆動ですが急な加速するときにチェーンからと思われるシャーシャーとした音がします。仮にチェーン替えるとしたらおそらくＯＨですので高く付くと思います。

一方ベルトなら定期的に交換すればいいだけです。
チェーンは切れないですが、半永久的の定義が２０万キロ超ならベルト駆動の方が安上がりになるのではないでしょうか？

Answer 5

タイミングチェーンの欠点は音が大きいことでしたが、最近はサイレントチェーンと言うものを採用していて、従来チェーンより静かと言うことより採用が増えたのだと思います。調整も不要ですし、通常の運転では切れることも無いと思いますし、もし切れるのであればその確率はベルトよりずっと低いですね。
ですから、ある距離に達すると交換費用の掛かるタイミングベルトより有利なのでしょうね。

＊個人的にはベルトがそんなに静かだとも感じていません。

Answer 6

スバル、ホンダ、三菱の軽自動車がタイミングベルトを採用している理由はただ一つ。昔に開発したエンジンをそのまま使っているメーカーだからです。今後これらのメーカーが新エンジンを開発して発売した時はチェーン化されます。交換費用はベルト、プーリー、ウォーターポンプ交換して工賃入れて3万円程度でしょう。ベルトである利点はありません。(静かだというのはありますが、新開発のチェーンのエンジンのほうが静かでしょう)