(57)【要約】【課題】過剰な発電を抑制しつつ発電量を安定させることができる発電機およびそれを備えた車両を提供する。【解決手段】発電機３０は、ロータ３１、永久磁石３１ａ、第１のガイド部材３２、ウェイト３２ｃ、スライダ３３およびステータコア３８を備える。ロータ３１は、クランクシャフト２５１に連結され、クランクシャフト２５１の回転に従い回転する。クランクシャフト２５１の回転速度が増加した場合には、遠心力によりウェイト３２ｃが回転軸から離間する方向に移動する。それにより、ウェイト３２ｃによりスライダ３３が押され、ステータコア３８が移動される。その結果、永久磁石３１とステータコア３８との対向面積が減少する。【選択図】図４
2008160995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転運動を利用して発電を行う発電機であって、
前記回転軸の回転運動に従い前記回転軸を中心として回転するロータと、
前記ロータに固定され、前記ロータとともに回転する磁石と、
前記回転軸と前記磁石との間で前記回転軸の軸方向に対して移動可能に設けられたコアと、
前記コアに巻回された巻線と、
前記回転軸の回転速度の増加に応じて前記磁石と前記コアとの対向面積が減少するように前記コアを前記軸方向と平行な第１の方向に移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする発電機。
【請求項２】
前記移動機構は、遠心ガバナ機構を含むことを特徴とする請求項１記載の発電機。
【請求項３】
前記コアを前記第１の方向に対して反対の第２の方向に付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の発電機。
【請求項４】
駆動輪と、
エンジンと、
前記エンジンにより発生される動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達機構と、
請求項１〜３のいずれかに記載の発電機とを備えることを特徴とする車両。
【請求項５】
前記動力伝達機構は、遠心クラッチを含み、
前記移動機構は、前記遠心クラッチが接続される前に前記回転軸の回転速度の増加に応じて前記コアを第１の位置から第２の位置に移動させることを特徴とする請求項４記載の車両。
【請求項６】
前記動力伝達機構は、遠心クラッチを含み、
前記移動機構は、前記遠心クラッチが接続動作を開始する前に前記回転軸の回転速度の増加に応じて前記コアを第１の位置から第２の位置に移動させることを特徴とする請求項４または５記載の車両。
【請求項７】
前記動力伝達機構は、遠心クラッチを含み、
前記移動機構は、前記回転軸の回転速度の増加に応じて前記コアを第１の位置から第２の位置に移動させるとともに、前記回転軸の回転速度の減少に応じて前記遠心クラッチが切断されている状態で前記コアを前記第２の位置から前記第１の位置に移動させることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの動力を利用して発電を行う発電機およびそれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車および四輪自動車等には、エンジンにより発生される動力を利用して発電を行う発電機が設けられている。このような発電機は、ステータコアの内側にロータが設けられるインナロータ型と、ステータコアの外側にロータが設けられるアウタロータ型とに大きく分類される。近年では、十分な発電量を維持しつつ小型化が可能であるアウタロータ型の発電機が一般に用いられている。
【０００３】
上記のような発電機の発電量は、エンジンの回転速度に応じて変化する。図１３は、自動二輪車に設けられる従来の発電機の発電量とエンジンの回転速度との関係の一例を示す図である。図１３において、横軸は回転速度を示し、縦軸は電力を示す。
【０００４】
図１３の例においては、実線Ａが示すように、発電機の発電量は、エンジンの回転速度が低い領域（１５００ｒｐｍ付近）においては小さく、エンジンの回転速度が３０００ｒｐｍ付近まで上昇するときに急激に上昇している。
【０００５】
ここで、例えば、自動二輪車の消費電力が一点鎖線Ｂで示す値である場合、実線Ａで示す値と一点鎖線Ｂで示す値との差が余剰発電となる。図１３の例では、低速域での余剰発電量は少ないが、中高速域での余剰発電量が大きくなる。この場合、エンジンには発電機の発電量に応じて負荷がかかるため、中高速域におけるエンジンの動力損失が大きくなる。それにより、自動二輪車の中高速域での走行安定性が低下する。
【０００６】
また、中高速域での余剰発電量を少なくするために発電機の発電能力を低下させた場合、低速域での発電量が不足する。それにより、自動二輪車の電子部品に動作不良が発生するおそれがある。
【０００７】
そこで、上記のような問題を解決するために、エンジンの回転速度に応じて発電量を調整できるアウタロータ型の発電機が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
特許文献１に記載されている電圧制御機構を備えた交流発電機においては、ロータの内周側に複数の永久磁石が設けられている。これら複数の永久磁石は、ロータの回転速度の増加に従って、遠心力によりロータの外周側へ移動する。この場合、ロータの内側で固定されているステータヨークとロータとの間の磁束密度が低下する。それにより、ロータの回転速度が増加した場合にも、発電量の増加を抑制することができる。
【特許文献１】特開平８−２５１８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ロータの回転速度が高い状態で永久磁石を移動させる場合、ロータおよび永久磁石の振動が大きくなる。この場合、ロータとステータヨークとの間の磁束密度を安定させることは困難である。したがって、発電機の発電量を調整することが困難になる。
【００１０】
本発明の目的は、過剰な発電を抑制しつつ発電量を安定させることができる発電機およびそれを備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）第１の発明に係る発電機は、回転軸の回転運動を利用して発電を行う発電機であって、回転軸の回転運動に従い回転軸を中心として回転するロータと、ロータに固定され、ロータとともに回転する磁石と、回転軸と磁石との間で回転軸の軸方向に対して移動可能に設けられたコアと、コアに巻回された巻線と、回転軸の回転速度の増加に応じて磁石とコアとの対向面積が減少するようにコアを軸方向と平行な第１の方向に移動させる移動機構とを備えたものである。
【００１２】
この発電機によれば、回転軸の回転運動に従いロータおよびロータに固定される磁石が回転する。回転軸の回転速度が増加した場合には、回転軸と磁石との間に設けられたコアと磁石との対向面積が減少するように、移動機構によりコアが第１の方向に移動される。
【００１３】
それにより、回転軸が中高速で回転している場合には、コアおよび巻線を通過する磁力線の数（磁束密度）が低下する。その結果、回転軸の中高速回転時の発電量を抑制することができる。
【００１４】
したがって、この発電機を車両に設けた場合には、車両の中高速走行時に、エンジンの動力損失が大きくなることを防止することができる。それにより、車両の走行安定性が向上する。
【００１５】
また、この発電機においては、コアを移動させることによりコアと磁石との対向面積を減少させることができる。すなわち、回転体である磁石を移動させなくてよい。この場合、磁石を安定させた状態で対向面積を変化させることができるので、コアを横切る磁力線の数が不安定に変化することを防止することができる。それにより、発電機の発電量を十分に安定させることができる。
【００１６】
（２）移動機構は、遠心ガバナ機構を含んでもよい。
【００１７】
この場合、遠心ガバナ機構を用いることにより、モータ等の駆動装置を用いることなくコアを移動させることができる。それにより、発電機の製造コストを低減することができる。また、回転軸の速度に応じて、コアと磁石との対向面積を容易かつ確実に調整することができる。
【００１８】
（３）発電機は、コアを第１の方向に対して反対の第２の方向に付勢する付勢部材をさらに備えてもよい。
【００１９】
この場合、移動機構によりコアが第１の方向に移動された後に回転軸の回転速度が低下した場合に、コアを第２の方向に容易に移動させることができる。それにより、回転軸の回転速度に応じた適切な発電を行うことができる。その結果、発電機の発電量を確実に安定させることができる。
【００２０】
（４）第２の発明に係る車両は、駆動輪と、エンジンと、エンジンにより発生される動力を駆動輪に伝達する動力伝達機構と、第１の発明に係る発電機とを備えるものである。
【００２１】
この車両においては、エンジンにより発生される動力が動力伝達機構を介して駆動輪に伝達される。それにより、駆動輪が駆動される。
【００２２】
ここで、この車両においては、第１の発明に係る発電機が設けられている。この場合、エンジンの回転速度の増加に応じて、発電機の磁石とコアとの対向面積が減少する。それにより、エンジンが中高速で回転している場合には、コアおよび巻線を通過する磁力線の数（磁束密度）が低下する。その結果、エンジンの中高速回転時の発電量を抑制することができできる。
【００２３】
したがって、車両の中高速走行時に、エンジンの動力損失が大きくなることを防止することができる。それにより、車両の走行安定性が向上する。
【００２４】
また、この発電機においては、コアを移動させることによりコアと磁石との対向面積を減少させることができる。すなわち、回転体である磁石を移動させなくてよい。この場合、磁石を安定させた状態で対向面積を変化させることができるので、コアを横切る磁力線の数が不安定に変化することを防止することができる。それにより、発電機の発電量を十分に安定させることができる。その結果、車両の走行安定性がさらに向上する。
【００２５】
（５）動力伝達機構は、遠心クラッチを含み、移動機構は、遠心クラッチが接続される前に回転軸の回転速度の増加に応じてコアを第１の位置から第２の位置に移動させてもよい。
【００２６】
この場合、遠心クラッチの接続前にコアの移動が行われるので、車両の走行時に発電機において過剰な発電が行われることを防止することができる。それにより、車両の走行時に発電機において大きな発電制動が生じることを防止することができる。その結果、エンジンの動力損失の変動に基づく衝撃が車両に発生することを防止することができ、運転者は車両を快適かつ安全に運転することができる。
【００２７】
（６）動力伝達機構は、遠心クラッチを含み、移動機構は、遠心クラッチが接続動作を開始する前に回転軸の回転速度の増加に応じてコアを第１の位置から第２の位置に移動させてもよい。
【００２８】
この場合、遠心クラッチが半クラッチ状態になる前にコアの移動が行われる。すなわち、車両の発進前にコアの移動が行われる。それにより、車両の発進時に発電機において過剰な発電が行われることを防止することができる。その結果、車両の発進時に発電機において大きな発電制動が生じることを防止することができ、車両の円滑な発進が可能となる。
【００２９】
（７）動力伝達機構は、遠心クラッチを含み、移動機構は、回転軸の回転速度の増加に応じてコアを第１の位置から第２の位置に移動させるとともに、回転軸の回転速度の減少に応じて遠心クラッチが切断されている状態でコアを第２の位置から第１の位置に移動させてもよい。
【００３０】
この場合、遠心クラッチが切断されている状態でコアが元の位置に戻される。したがって、コアが元の位置に戻されることにより発電機において発電制動が発生しエンジンの回転速度が低下した場合にも、駆動輪の回転速度が急激に変化することを防止することができる。その結果、車両に衝撃が発生することを防止することができ、車両の安全性が向上する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、発電機の中高速回転時の発電量を抑制することができる。また、回転体である磁石を移動させる必要がないので、発電機の発電量を十分に安定させることができる。また、この発電機を車両に設けた場合、車両の中高速走行時に、エンジンの動力損失が大きくなることを防止することができる。それにより、車両の走行安定性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態に係る発電機およびそれを備えた自動二輪車について図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
（１）自動二輪車の構造
図１は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の模式的側面図である。なお、以下の説明において、前、後、左および右とは、使用者が自動二輪車のシートに着座した状態で見た場合の前、後、左および右を意味する。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態に係る自動二輪車１００は、車体フレーム１０を備える。車体フレーム１０の前方にヘッドパイプ１１が形成されている。ヘッドパイプ１１にステアリング軸１１Ｓが左右方向に揺動自在に取り付けられている。ステアリング軸１１Ｓの上端には、ハンドル１４が取り付けられている。
【００３５】
また、ステアリング軸１１Ｓには、前輪１３を回転可能に支持するフロントフォーク１２が接続されている。これにより、フロントフォーク１２が乗り手によるハンドル１４の操作に応じて左右方向に揺動する。
【００３６】
車体フレーム１０の上部には、メインシート１５ａおよびタンデムシート１５ｂからなるシート１５が設けられている。また、前後方向における自動二輪車１００の略中央部で、車体フレーム１０の一部にエンジン２０が取り付けられている。なお、エンジン２０は、その動力伝達系７０とともに、図示しないスイングアームに一体的に取り付けられている。
【００３７】
図示しないスイングアームの一端に後輪１６が回転可能に設けられている。エンジン２０および後輪１６は、動力伝達系を通じて接続されている。これにより、エンジン２０の回転に伴って後輪１６が回転可能となっている。
【００３８】
図１においては、矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで示すように、互いに直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向と定義する。すなわち、図１においては、自動二輪車１００の左右方向がＸ方向と定義され、自動二輪車１００の前後方向がＹ方向と定義され、自動二輪車１００の上下方向がＺ方向と定義される。以降の図面においても、互いに直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向と定義する。
【００３９】
（２）エンジンおよび動力伝達系
図２は、図１のエンジン２０および動力伝達系７０の構造を示す図である。
【００４０】
図２に示すように、エンジン２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３および２つのクランク２４ａ,２４ｂを含む。クランク２４ａ,２４ｂには、クランクシャフト２５１,２５２の一端がそれぞれ固定されている。クランクシャフト２５１の他端は、発電機３０に連結されている。発電機３０では、クランクシャフト２５１の回転力を利用して発電が行われる。発電機３０の詳細は後述する。
【００４１】
クランクシャフト２５２の他端には連結ギヤ２６が固定されている。クランクシャフト２５２の回転力は、連結ギヤ２６を介して遠心クラッチ４０に伝達される。遠心クラッチ４０には、第１の伝達シャフト４１の一端が連結されている。遠心クラッチ４０は、エンジン２０が作動していない状態では切断されており、エンジン２０の回転速度が上昇することにより接続される。これにより、クランクシャフト２５２の回転力が第１の伝達シャフト４１に伝達される。
【００４２】
第１の伝達シャフト４１の他端には、サイドギヤ４２が固定されている。サイドギヤ４２は、第２の伝達シャフト４３の一端に固定されたサイドギヤ４４と噛み合っている。これにより、第１の伝達シャフト４２の回転力が第２の伝達シャフト４３に伝達される。
【００４３】
第２の伝達シャフト４３の他端は、自在継手４５を介してプロペラシャフト４６の一端に連結されている。プロペラシャフト４６の他端にはサイドギヤ４７が固定されている。サイドギヤ４７は、リングギヤ４８と噛み合っている。リングギヤ４８には、駆動シャフト４９の一端が固定されている。プロペラシャフト４６の回転力は、サイドギヤ４７およびリングギヤ４８を介して駆動シャフト４９に伝達される。駆動シャフト４９の他端には、図１の後輪１６が連結されている。
【００４４】
以上のような構成により、エンジン２０により発生される回転力が図１の後輪１６に伝達され、後輪１６が駆動される。
【００４５】
（３）発電機
図３は、図１の発電機３０を示す組立斜視図であり、図４および図５は、発電機３０の縦断面図である。なお、図４は、エンジン２０がアイドル回転を行っている場合の発電機３０の状態を示し、図５は、エンジン２０の高速回転時の発電機３０の状態を示している。
【００４６】
図３〜図５に示すように、発電機３０は、ロータ３１、第１のガイド部材３２、スライダ３３、スラストベアリング３４、ワッシャ３５、固定ピン３６、第２のガイド部材３７、ステータコア３８、バネ部材３８１およびカバー部材３９により構成される。
【００４７】
ロータ３１は、一方が開口された円筒形状を有する。ロータ３１の内周面には、円筒状の永久磁石３１ａが固定される。ロータ３１の低部外側には、シャフト固定部材３１ｂが固定される。シャフト固定部材３１ｂは、円筒部３１１および鍔部３１２を有する。クランクシャフト２５１は、ナット２５ａおよびワッシャ２５ｂにより円筒部３１１に固定される。
【００４８】
第１のガイド部材３２は、円板形状を有する。第１のガイド部材３２の中央部には、貫通孔３２ａが形成されている。貫通孔３２ａには、クランクシャフト２５１および円筒部３１１が挿通される。シャフト固定部材３１ｂの鍔部３１２、ロータ３１および第１のガイド部材３２は、図示しないボルトにより固定される。これにより、クランクシャフト２５１の回転に伴い、ロータ３１および第１のガイド部材３２が回転する。
【００４９】
第１のガイド部材３２の一方の面には、径方向に延びるように６つのガイド溝３２ｂが形成されている。図４および図５に示すように、ガイド溝３２ｂは、中心軸に向かって深くなるように形成されている。ガイド溝３２ｂ内には、球状のウェイト３２ｃがそれぞれ移動可能に設けられる。
【００５０】
図３〜図５に示すように、スライダ３３は、円筒部３３１および鍔部３３２を有する。円筒部３３１内にクランクシャフト２５１およびシャフト固定部材３１ｂの円筒部３１１が挿入されるように、第１のガイド部材３２の一方側にスライダ３３が回転可能に設けられる。スラストベアリング３４およびワッシャ３５は、スライダ３３の円筒部３３１の外周部に回転可能に嵌められる。
【００５１】
第２のガイド部材３７は、第１の円筒部３７ａおよびこの第１の円筒部３７ａより径大の第２の円筒部３７ｂを有する。図４に示すように、第２のガイド部材３７は、固定ピン３６によりカバー部材３９に固定される。
【００５２】
図３〜図５に示すように、ステータコア３８には、導線３８ａが巻回される。ステータコア３８は、円筒状の支持部材３８２の外周部に固定される。支持部材３８２は、第２のガイド部材３７の第２の円筒部３７ｂの外周部に、軸方向に移動自在に取り付けられる。
【００５３】
支持部材３８２の一面には、略扇状の４つのバネ保持部３８ｂが設けられる。バネ保持部３８ｂの略中央部には、バネ保持穴３８ｃがそれぞれ形成される。４つのバネ部材３８１は、一端がカバー部材３９に当接し、他端がバネ保持穴３８ｃの底部に当接するように支持部材３８２とカバー部材３９との間に設けられる。これにより、ステータコア３８、ワッシャ３５、スラストベアリング３４およびスライダ３３がカバー部材３９から離間する方向に付勢される。
【００５４】
（４）発電機の動作
エンジン２０の回転数が低い場合には、ウェイト３２ｃに大きな遠心力が働かない。そのため、バネ部材３８１の弾性力と永久磁石３１ａおよびステータコア３８の間の磁力との合力がウェイト３２ｃの遠心力より大きくなる。この場合、図４に示すように、ステータコア３８、ワッシャ３５、スラストベアリング３４およびスライダ３３は、鍔部３３２と第１のガイド部材３２とが最も近接する位置（以下、基準位置と称する）で保持される。なお、ウェイト３２ｃの直径は、ガイド溝３２ｂの最大深さよりわずかに大きい値に設定されている。したがって、基準位置においても、鍔部３３２と第１のガイド部材３２とは接触していない。
【００５５】
エンジン２０が通常に作動している状態（例えば、自動二輪車１００の走行時）では、ウェイト３２ｃは、クランクシャフト２５１を中心として高速で回転する。それにより、ウェイト３２ｃに作用する遠心力が大きくなる。この場合、ウェイト３２ｃには、ガイド溝３２ｂ内を中心軸から離間する方向に移動しようとする力が作用する。
【００５６】
上述したように、ガイド溝３２ｂは、中心軸から離間するに従い浅くなるように形成されている。したがって、図５に示すように、ウェイト３２ｃがガイド溝３２ｂ内を中心軸から離間する方向に移動した場合には、ウェイト３２ｃの一部がスライダ３３を押しつつ第１のガイド部材３２の一方の面よりカバー部材３９側に突出する。これにより、ステータコア３８、ワッシャ３５、スラストベアリング３４およびスライダ３３が、カバー部材３９に近づく方向に移動する。
【００５７】
このように、本実施の形態においては、エンジン２０の回転速度が増加した場合には、ウェイト３２ｃに働く遠心力により、ステータコア３８がカバー部材３９に近づく方向に移動される。これにより、ステータコア３８と永久磁石３１ａとの対向面積が減少する。この場合、ステータコア３８を横切る磁力線の数が減少（磁束密度が低下）する。したがって、エンジン２０（ロータ３１）の回転速度が増加した場合にも、発電機３０の発電量を抑制することができる。
【００５８】
なお、ステータコア３８と永久磁石３１ａとの対向面積とエンジン２０の回転速度との関係は、バネ部材３８１のバネ定数、ウェイト３２ｃの重さおよびガイド溝３２ｂの形状等により調整することができる。それにより、使用条件に応じて発電機３０の発電量を適切に調整することが可能となる。なお、ステータコア３８と永久磁石３１ａとの対向面積とエンジン２０の回転速度との関係の詳細は後述する。
【００５９】
（５）効果
以上のように、本実施の形態においては、エンジン２０の回転速度の増加に従い、ステータコア３８と永久磁石３１ａとの対向面積が減少する。したがって、エンジン２０の中高速回転時に、発電機３０において過剰発電が行われることを防止することができる。それにより、車両の走行安定性が向上する。
【００６０】
また、本実施の形態においては、ステータコア３８を移動させることにより発電機３０の発電量が調整される。この場合、ステータコア３８は回転していないので、移動時に振動が発生することを防止することができる。また、回転体である永久磁石３１ａは移動しないので、永久磁石３１ａに振動が発生することを防止することができる。これらの結果、ステータコア３８を移動させる際に、ステータコア３８を横切る磁力線の数（磁束密度）の変化が不安定になることを防止することができる。それにより、発電機３０の発電量を適切に調整することができる。
【００６１】
また、本実施の形態においては、遠心力によるウェイト３２ｃの移動により、クランクシャフト２５１の回転運動を回転軸方向の運動に変換し、ステータコア３８を移動させている。すなわち、モータ等の駆動装置を用いることなく、ステータコア３８を移動させることができる。その結果、自動二輪車１００の製造コストを低減することができる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、ステータコア３８が基準位置に戻ることにより発生する発電制動によりエンジン２０の負荷が増加する場合（エンジン２０の動力損失が発生する場合）にも、ロータ３１の慣性力が大きいので、ロータ３１が停止することを防止することができる。それにより、エンジン２０が停止することを防止することができる。その結果、運転者は自動二輪車１００を快適かつ安全に運転することができる。
【００６３】
（６）動力伝達系の他の例
（６−１）チェーンを用いた例
図６は、図１の動力伝達系７０の他の例を示す図である。図６の動力伝達系７０が図２の動力伝達系７０と異なるのは以下の点である。
【００６４】
図６の動力伝達系７０においては、クランクシャフト２５２の他端が発電機３０に連結されている。また、クランクシャフト２５１の他端は、遠心クラッチ４０に連結されている。遠心クラッチ４０には、第１のスプロケット５１が固定されている。クランクシャフト２５１の回転速度が上昇し、遠心クラッチ４０が接続されることにより、第１のスプロケット５１が回転する。
【００６５】
クランクシャフト２５１の後方には、伝達シャフト５２が設けられる。伝達シャフト５２には、第２のスプロケット５３が固定される。第１および第２のスプロケット５１,５３にはチェーン５４が架け渡される。第１のスプロケット５１の回転運動は、チェーン５４を介して第２のスプロケット５３に伝達される。それにより伝達シャフト５２が回転する。
【００６６】
伝達シャフト５２の後方には、駆動シャフト５５が設けられる。駆動シャフト５５の一端には、図１の後輪１６が連結される。駆動シャフト５５には連結ギヤ５６が固定されている。伝達シャフト５２の回転運動は連結ギヤ５６を介して駆動シャフト５５に伝達される。それにより、駆動シャフト５５が回転する。
【００６７】
以上のような構成により、エンジン２０により発生される回転力が図１の後輪１６に伝達され、後輪１６が駆動される。
【００６８】
（６−２）ベルトを用いた例
図７は、図１の動力伝達系７０の他の例を示す図である。図７の動力伝達系が図２の動力伝達系と異なるのは以下の点である。
【００６９】
図７の動力伝達系７０においては、発電機３０を貫通するようにクランクシャフト２５１が設けられている。詳細には、図４のカバー部材３９および第２のガイド部材３７を貫通するようにクランクシャフト２５１が設けられる。クランクシャフト２５１の他端には、第１のプーリ６１が固定されている。クランクシャフト２５１が回転することにより、第１のプーリ６１が回転する。
【００７０】
クランクシャフト２５１の後方には、伝達シャフト６２が設けられる。伝達シャフト６２には、第２のプーリ６３が回転可能に設けられる。第１および第２のプーリ６１,６３には、ベルト６４が架け渡される。第１のプーリ６１の回転運動は、ベルト６４を介して第２のプーリ６３に伝達される。
【００７１】
伝達シャフト６２の一端には、遠心クラッチ４０が設けられる。第２のプーリ６３の回転運動は、所定の伝達機構を介して遠心クラッチ４０に伝達される。第２のプーリ６３の回転速度が上昇し、遠心クラッチ４０が接続されることにより、伝達シャフト６２が回転する。
【００７２】
伝達シャフト６２の後方には、伝達シャフト６８が設けられる。伝達シャフトの一端には、連結ギヤ６５が固定される。伝達シャフト６２の回転運動は、連結ギヤ６５を介して伝達シャフト６８に伝達される。それにより、伝達シャフト６８が回転する。
【００７３】
伝達シャフト６８の後方には、駆動シャフト６６が設けられる。駆動シャフト６６の一端には、連結ギヤ６７が固定される。駆動シャフト６６の他端には、後輪１６が連結される。伝達シャフト６８の回転運動は、連結ギヤ６７を介して駆動シャフト６６に伝達される。それにより、駆動シャフト６６が回転する。
【００７４】
以上のような構成により、エンジン２０により発生される回転力が後輪１６に伝達され、後輪１６が駆動される。
【００７５】
（６−３）ロータの永久磁石とステータコアとの関係
上述したように、上記実施の形態においては、使用条件に応じてバネ部材３８１（図４）のバネ定数を変えることにより、永久磁石３１ａ（図３、図４および図５）とステータコア３８（図３、図４および図５）との対向面積を調整することができる。以下、例を挙げて使用条件に応じた調整方法について説明する。
【００７６】
（ａ）基本例
図８は、永久磁石３１ａとステータコア３８との対向面積（以下、対向面積と略記する）とエンジン２０（図１）の回転速度との関係の一例を示す図である。
【００７７】
図８および後述する図９〜図１１において、縦軸は対向面積を示し、横軸はエンジン２０の回転速度を示す。なお、図８〜図１１において、値ｒ１は、エンジン２０のアイドル回転速度を示し、値ｒ２は、遠心クラッチ４０（図２、図６および図７参照）の接続開始時点におけるエンジン２０の回転速度を示し、値ｒ３は遠心クラッチ４０が完全に接続された時点におけるエンジン２０の回転速度を示す。すなわち、値ｒ２−ｒ３間においては、遠心クラッチ４０は、半クラッチ状態である。
【００７８】
また、図８〜図１１において、実線は、エンジン２０の回転速度が上昇する過程における対向面積の変化を示し、一点鎖線は、エンジン２０の回転速度が低下する過程における対向面積の変化を示す。
【００７９】
図８の例では、エンジン２０の回転速度が値ｒ３を超えた後に対向面積が減少している。すなわち、遠心クラッチ４０が接続された後に、ステータコア３８が基準位置（図４の状態）からの移動を開始している。以下、ステータコア３８が基準位置からの移動を開始する時点のエンジン２０の回転速度を開始速度と称する。また、エンジン２０の回転速度が上記開始速度より低い状態で、ステータコア３８が基準位置に戻っている。以下、ステータコア３８が基準位置に戻る時点のエンジン２０の回転速度を復帰速度と称する。
【００８０】
ここで、図８の例では、対向面積の変化にヒステリシスが形成されている。この場合、エンジン２０の回転速度にフレが生じても、そのフレ幅よりもヒステリシスが大きい場合には、ウェイト３２ｃ（図４）が振動することを防止することができる。それにより、発電機３０（図４）において振動が発生することを防止することができる。
【００８１】
また、本例においては、バネ部材３８１（図４）のバネ定数、ウェイト３２ｃの重さおよびガイド溝３２ｂ（図４）の形状等を調整することにより開始速度と復帰速度との差を小さくすることができる。この場合、遠心力によりウェイト３２ｃが移動するエンジン２０の回転速度の領域が狭くなる。
【００８２】
ここで、ウェイト３２ｃが移動している場合には、発電機３０に振動が発生する場合がある。そのため、エンジン２０の回転速度が安定しない場合がある。そこで、開始速度と復帰速度との差を小さくすることにより、発電機３０に振動が発生するエンジン２０の回転速度領域を狭くすることができる。それにより、エンジン２０の挙動を安定させることができる。
【００８３】
また、本例においては、オイル潤滑等により対向面積のヒステリシスを小さくすることができる。この場合、エンジン２０の任意の回転速度において、回転速度上昇時のステータコア３８の位置と回転速度低下時のステータコア３８の位置との差を小さくすることができる。それにより、ウェイト３２ｃが移動しているときに発電機３０に振動が発生した場合にも、ウェイト３２ｃが大きく振動することを防止することができる。その結果、ウェイト３２ｃの挙動を安定させることができ、エンジン２０の動力損失の変動を抑制することができる。
【００８４】
なお、図７で説明したようなベルト形式の動力伝達系７０においては、ベルト（図７）および第１および第２のプーリ６１,６３（図７）において動力伝達系７０に発生する衝撃（エンジン２０の動力損失の変化に基づく衝撃等）を緩和することができる。したがって、図８の例のように、遠心クラッチ４０が接続されている状態でステータコア３８が基準位置に戻る場合にも、発電機３０において発生する発電制動等に基づく衝撃を緩和することができる。それにより、運転者は自動二輪車１００を快適かつ安全に運転することができる。
【００８５】
（ｂ）ステータコアの移動動作終了時のエンジンの回転速度の例
図９は、対向面積とエンジン２０の回転速度との関係の他の例を示す図である。
【００８６】
本例では、エンジン２０の回転速度上昇時において、エンジン２０の回転速度が値ｒ３なる前に対向面積が最小値に達している。この場合、遠心クラッチ４０の接続時すなわち自動二輪車１００の走行時に、発電機３０において過剰な発電が行われることを確実に防止することができる。それにより、自動二輪車１００の走行時に、発電機３０において大きな発電制動が生じることを防止することができる。その結果、エンジン２０の回転速度が安定し、運転者は自動二輪車１００を快適かつ安全に運転することができる。
【００８７】
また、図９に示す関係は、特に、シャフト形式の動力伝達系７０（図２）またはチェーン形式の動力伝達系７０（図６）に効果的に適用することができる。
【００８８】
ここで、シャフト形式またはチェーン形式の動力伝達系７０においては、遠心クラッチ４０が接続された状態では、エンジン２０の動力損失に基づく衝撃がほとんど緩和されずに後輪１６（図１）に伝達される。そこで、図９に示すように、遠心クラッチ４０が完全に接続される前にステータコア３８の移動を完了させることにより、エンジン２０の動力損失に基づく衝撃が後輪１６に伝達されることを防止することができる。その結果、自動二輪車１００に衝撃が発生することを防止することができ、自動二輪車１００の走行安全性が向上する。
【００８９】
（ｃ）ステータコアの移動動作開始時のエンジン回転速度の例
図１０は、対向面積とエンジン２０の回転速度との関係の他の例を示す図である。
【００９０】
本例では、エンジン２０の回転速度上昇時において、エンジン２０の回転速度が値ｒ２になる前に対向面積が最小値に達している。この場合、遠心クラッチ４０が半クラッチ状態になる前にステータコア３８の移動が終了している。すなわち、自動二輪車１００の発進前にステータコア３８の移動が終了している。この場合、自動二輪車１００の発進時に、発電機３０において過剰な発電が行われることを確実に防止することができる。また、自動二輪車１００の発進時に、発電機３０において大きな発電制動が生じることを防止することができる。その結果、自動二輪車１００の発進を円滑に行うことができる。
【００９１】
また、図１０に示す関係は、図９に示す関係と同様に、シャフト形式の動力伝達系７０（図２）またはチェーン形式の動力伝達系７０（図６）に効果的に適用することができる。
【００９２】
図１０に示すように、遠心クラッチ４０の接続動作が開始される前にステータコア３８の移動を完了させることにより、エンジン２０の動力損失に基づく衝撃が後輪１６に伝達されることを確実に防止することができる。その結果、自動二輪車１００に衝撃が発生することを確実に防止することができ、自動二輪車１００の走行安全性がさらに向上する。
【００９３】
（ｄ）ウェイトの移動を制限した場合の例
図１１は、ウェイト３２ｃの移動を制限した場合の対向面積とエンジン２０の回転速度との関係の他の例を示す図である。また、図１２に、ウェイト３２ｃの移動を制限するための方法の一例を示す。
【００９４】
図１２に示すように、本例においては、ガイド溝３２ｂの底面の略中央部に突起部９０が形成されている。この場合、突起部９０においてウェイト３２ｃの移動が制限される。詳細には、図１１に示すように、エンジン２０の回転速度上昇時には、ウェイト３２ｃが突起部９０を越える際に、対向面積が急激に減少する。その後、対向面積は緩やかに減少する。
【００９５】
また、エンジン２０の回転速度低下時には、ウェイト３２ｃが突起部９０を越える際に、対向面積が急激に増加する。その後、対向面積は緩やかに増加する。
【００９６】
このように、ウェイト３２ｃの移動を制限することにより、対向面積の変化のヒステリシスを大きくすることが可能となる。それにより、発電機３０をより多様な使用条件に適用することが可能となる。
【００９７】
また、本例においては、エンジン２０の回転速度低下時において、エンジン２０の回転速度が値ｒ２以下の状態でステータコア３８が基準位置に戻っている。すなわち、遠心クラッチ４０が切断された状態でステータコア３８が基準位置に戻っている。それにより、ステータコア３８が基準位置に戻ることによりエンジン２０の動力損失が急激に変化した場合にも、後輪１６の回転速度が急激に低下することを防止することができる。その結果、自動二輪車１００に衝撃が発生することを防止することができ、自動二輪車１００の安全性がさらに向上する。
【００９８】
なお、本例においては、突起部９０によりウェイト３２ｃの移動を制限している。この場合、ガイド溝３２ｂとウェイト３２ｃとの間の摩擦係数を増加させることによりウェイト３２ｃの移動を制限する場合に比べて、ウェイト３２ｃの移動が動力伝達系７０内のオイルの影響を受けにくい。したがって、オイルの温度が上昇した場合にも、対向面積の変化のヒステリシスが変化することを防止することができる。
【００９９】
なお、本例においては、１つの突起部９０によりウェイト３２ｃの移動を制限しているが、複数の突起部を設けてもよく、１または複数の凹部を設けることによりウェイト３２ｃの移動を制限してもよい。
【０１００】
（７）他の実施の形態
上記実施の形態においてはバネ部材３８１を設けているが、永久磁石３１ａおよびステータコア３８の間に働く磁力が十分に大きい場合には、バネ部材３８１は設けなくてもよい。
【０１０１】
また、上記実施の形態においては、発電機３０が適用された車両の一例として自動二輪車１００について説明したが、自動三輪車および鞍乗り型の自動四輪車等の他の車両に発電機３０を適用してもよい。
【０１０２】
（８）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１０３】
上記実施の形態では、クランクシャフト２５１またはクランクシャフト２５２が回転軸の例であり、永久磁石３１ａが磁石の例であり、ステータコア３８がコアの例であり、導線３８ａが巻線の例であり、第１のガイド部材３２およびウェイト３２ｃが移動機構の例であり、バネ部材３８１が付勢部材の例であり、後輪１６が駆動輪の例であり、動力伝達系７０が動力伝達機構の例である。
【０１０４】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は種々の車両の発電機として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の模式的側面図である。
【図２】図１のエンジンおよび動力伝達系の構造を示す図である。
【図３】図１の発電機を示す組立斜視図である。
【図４】発電機の縦断面図である。
【図５】発電機の縦断面図である。
【図６】図１の動力伝達系の他の例を示す図である。
【図７】図１の動力伝達系の他の例を示す図である。
【図８】対向面積とエンジンの回転速度との関係の一例を示す図である。
【図９】対向面積とエンジンの回転速度との関係の一例を示す図である。
【図１０】対向面積とエンジンの回転速度との関係の一例を示す図である。
【図１１】対向面積とエンジンの回転速度との関係の一例を示す図である。
【図１２】ウェイトの移動を制限するための方法の一例を示す図である。
【図１３】従来の発電機の発電量とエンジンの回転速度との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１６    後輪
２０    エンジン
３０    発電機
３１    ロータ
３１ａ    永久磁石
３２  第１のガイド部材
３２ｃ  ウェイト
３８    ステータコア
３８ａ    導線
７０    動力伝達系
１００    自動二輪車
２５１,２５２    クランクシャフト
３８１    バネ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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