特許 6837819 水中探知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6837819

(24)【登録日】2021年2月15日

(45)【発行日】2021年3月3日

(54)【発明の名称】水中探知装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/521 20060101AFI20210222BHJP

   G01S 15/96 20060101ALI20210222BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/521 B

   G01S15/96

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-234867(P2016-234867)

(22)【出願日】2016年12月2日

(65)【公開番号】特開2018-91706(P2018-91706A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年10月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000166247

【氏名又は名称】古野電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118784

【弁理士】

【氏名又は名称】桂川 直己

(72)【発明者】

【氏名】小川 佳孝

(72)【発明者】

【氏名】樫内 隆光

(72)【発明者】

【氏名】岡村 公嗣

【審査官】 渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２０２７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０４２６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２９５９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１３５５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０４２５９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２６９０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２８５９０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０５４２３０８９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／５２ − ７／６４

１５／００ − １５／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水中に超音波を送信するとともに水中からの超音波を受信する送受波器と、
制動力を発生させるブレーキ機構と、
駆動力を発生させる駆動源と、
シャフトを含み、前記駆動源が発生させた駆動力を伝達することで前記送受波器を直線的に移動させるとともに、前記ブレーキ機構が発生させた制動力を受ける駆動機構と、
を備え、
前記ブレーキ機構は、
内側に配置される前記シャフトを回転可能に支持する転がり軸受けと、
前記転がり軸受けに対してスラスト方向に予圧を付与する予圧付与部と、
を備え、
前記与圧付与部が前記転がり軸受けに対して与圧を付与することにより、前記転がり軸受けが回転抵抗を持ち、当該回転抵抗に起因する制動力が前記シャフトに付与されることを特徴とする水中探知装置。

【請求項2】

請求項１に記載の水中探知装置であって、
前記予圧付与部は、前記転がり軸受けに付与する予圧の大きさを変化させて制動力の大きさを調整する調整部を有することを特徴とする水中探知装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の水中探知装置であって、
前記シャフトと前記転がり軸受けとの間に配置されるワンウェイクラッチを備え、
前記シャフトが一方向に回転する場合は当該シャフトと一体的に回転し、前記シャフトが他方向に回転する場合は当該シャフトを空転させることを特徴とする水中探知装置。

【請求項4】

請求項１から３までの何れか一項に記載の水中探知装置であって、
前記送受波器は、前記駆動源が発生させた駆動力により、鉛直方向上向き及び下向きに移動することを特徴とする水中探知装置。

【請求項5】

請求項３に記載の水中探知装置であって、
前記送受波器は、前記駆動源が発生させた駆動力により、鉛直方向上向き及び下向きに移動し、
前記ワンウェイクラッチは、前記送受波器が鉛直方向下向きに移動する場合は前記シャフトと一体的に回転し、前記送受波器が鉛直方向上向きに移動する場合は前記シャフトを空転させることを特徴とする水中探知装置。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の水中探知装置であって、
前記駆動機構は、前記駆動源が発生させた駆動力により回転することで、前記送受波器を鉛直方向上向き及び下向きに移動させるボールネジを備え、
前記予圧付与部は、前記送受波器が自重で落下する力よりも強い制動力を発生させることを特徴とする水中探知装置。

【請求項7】

請求項１から６までの何れか一項に記載の水中探知装置であって、
前記駆動機構は、前記駆動源が発生させた駆動力を前記送受波器に伝達する第１ギア及び第２ギアを有し、
前記第１ギアは、前記シャフトと一体的に回転し、
前記第２ギアは、前記第１ギアと噛み合うとともに、前記第１ギアを介して伝達された駆動力を前記送受波器に向けて伝達し、
前記第１ギアのギア径が前記第２ギアのギア径よりも小さいことを特徴とする水中探知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として、制動力を付与する機構を備えた水中探知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、シャフトに制動力を付与するブレーキ機構を開示する。特許文献１のブレーキ機構は、転がり軸受けと、ワンウェイクラッチと、滑り軸受けと、を備える。転がり軸受けは、シャフトを回転可能に支持する。ワンウェイクラッチは、シャフトの外周に設けられている。滑り軸受けは、転がり軸受け及びワンウェイクラッチの両方の外周面に接触するようにハウジングに嵌装されている。

【0003】

この構成により、シャフトが一方向に回転する場合は、ワンウェイクラッチがシャフトの回転トルクを伝達せずにシャフトが空転するため、シャフトに制動力が付与されない。これに対し、シャフトが他方向に回転する場合は、ワンウェイクラッチがシャフトの回転トルクを伝達するため、ワンウェイクラッチとシャフトが一体的に回転する。そのため、シャフトは、滑り軸受けとハウジングの間で発生する摩擦力を、ワンウェイクラッチを介して受けることとなる。これにより、シャフトに制動力が付与される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−４２４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の構成は、転がり軸受けの更に外側に滑り軸受けを配置する必要があるため、ブレーキ機構が大型かつ複雑となる。また、制動力に反してシャフトを回転させる場合は、滑り軸受けとハウジングの接触箇所が擦れるため、耐摩耗性が低くなり易い。また、特許文献１では、ブレーキ機構を水中探知装置に適用することは記載されていない。

【0006】

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、シンプルかつ耐摩耗性に優れた構成で制動力を付与する水中探知装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段及び効果】

【0007】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

【0008】

本発明の観点によれば、以下の構成の水中探知装置が提供される。即ち、この水中探知装置は、送受波器と、ブレーキ機構と、駆動源と、駆動機構と、を備える。前記送受波器は、水中に超音波を送信するとともに水中からの超音波を受信する。前記駆動源は、駆動力を発生させる。前記駆動機構は、シャフトを含み、前記駆動源が発生させた駆動力を伝達することで前記送受波器を直線的に移動させるとともに、前記ブレーキ機構が発生させた制動力を受ける。前記ブレーキ機構は、転がり軸受けと、与圧付与部と、を備える。前記転がり軸受けは、内側に配置されるシャフトを回転可能に支持する。前記与圧付与部は、前記転がり軸受けに対してスラスト方向に予圧を付与する。前記与圧付与部が前記転がり軸受けに対して与圧を付与することにより、前記転がり軸受けが回転抵抗を持ち、当該回転抵抗に起因する制動力が前記シャフトに付与される。

【0009】

これにより、転がり軸受けの外側に滑り軸受けを配置することで制動力を発生させる機構と比較して、シンプルな構成にすることができる。また、制動力が掛かっている状態でシャフトを回転させた場合であっても、転がり軸受けのボール又はコロが回転するため、耐摩耗性に優れた構成が実現できる。また、水中探知装置では、１度の航海で送受波器を複数回出し入れすることが多いため耐摩耗性が重要であり、更に、水中探知装置は部品交換が困難であるため耐摩耗性が重要である。従って、耐摩耗性に優れるという効果を有効に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る水中探知装置の電気的及び機械的な構成を示すブロック図。

【図2】駆動装置及び送受波器の側面図。

【図3】駆動機構及びブレーキ機構の構成を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、水中探知装置１０の電気的及び機械的構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、鉛直方向の上向き及び下向き等を、単に「上向き」及び「下向き」等と称することがある。また、以下の説明では、「平行」、「一致」等の用語には、完全に平行、一致という概念だけでなく、略平行、略一致という概念も含まれるものとする。

【0012】

初めに、水中探知装置１０の概要について説明する。水中探知装置１０は、水中の所定の範囲（例えば方位方向に３６０度）に超音波を送信するとともに、当該超音波の反射波であるエコー信号を受信する。水中探知装置１０は、このエコー信号に基づいて魚群及び海底等を示す水中探知映像を生成して表示する。

【0013】

図１に示すように、水中探知装置１０は、制御装置１１と、送受信装置１２と、送受波器１３と、駆動装置１４と、表示部１７と、操作部１８と、を備える。

【0014】

制御装置１１は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はＣＰＵ等の演算装置と、ＲＡＭ等の記憶装置と、を備える。演算装置は、予め作成されたプログラムを実行することで、水中探知装置１０に関する様々な処理（例えば、超音波を発生させるタイミング及び振幅等の制御）を実行可能に構成されている。記憶装置は、水中を探知することで得られたエコー信号を一時的に記憶する。

【0015】

送受信装置１２は、送信回路と、受信回路と、を備える。送信回路は、制御装置１１からの指示に基づいて、外部に送信する送信信号を生成し、送受波器１３へ出力する。受信回路は、送受波器１３が受信したエコー信号に対して増幅及びＡ／Ｄ変換等の処理を行って制御装置１１へ出力する。

【0016】

送受波器１３は、送受信装置１２から入力された送信信号に基づいて、水中に向けて超音波を送信する。送受波器１３は、複数の振動子を備えており、所定の方位範囲に同時に超音波を送信することができる。送受波器１３が送信した超音波は、例えば平面視でリング形状であり、放射状に広がるようにして進行する。また、送受波器１３の振動子は、この超音波が魚や海底によって反射した反射波をエコー信号として受信する。

【0017】

また、送受波器１３は、船底等に取り付けられている。送受波器１３は、上下方向に直線的に移動可能に構成されている。この構成により、船舶が移動しているときは送受波器１３を船底の上方に格納することで、水の抵抗を軽減する。一方、水中探知装置１０を使用する場合は、送受波器１３を船底から下方に突出させることで、様々な方向に超音波を送信することができる。

【0018】

なお、水中探知装置１０が探知する方位は全方位に限られず、設定された方位範囲（例えば、前方の１８０度等）のみを探知し続ける構成であっても良い。また、水中探知装置１０は、全方位範囲ではなく所定の方向のみに超音波を送信し、超音波を送信する方位を少しずつ変化させることで、探知を行う構成（ＰＰＩソナー、サーチライトソナー）であっても良い。

【0019】

駆動装置１４は、送受波器１３に機械的に接続されており、送受波器１３を上下方向に移動させる。具体的には、駆動装置１４は、駆動モータ２０と、駆動機構３０と、ブレーキ機構４０と、を備える。駆動モータ２０は、送受波器１３を駆動する駆動力を発生させる。駆動機構３０は、駆動モータ２０が発生させた駆動力を送受波器１３に伝達して送受波器１３を上下方向に移動させる。ブレーキ機構４０は、駆動機構３０と機械的に接続されており、送受波器１３の下向きの移動に対して制動力を付与する。なお、駆動装置１４の詳細な構造は後述する。

【0020】

送受波器１３が受信したエコー信号は、送受信装置１２によって処理された後に、制御装置１１へ出力される。制御装置１１は、このエコー信号に基づいて水中探知映像を生成する。具体的には、制御装置１１は、エコー信号を送信した方向に応じて物標の方向を取得し、超音波を送信してからエコー信号を受信するまでの時間に基づいて自船からの距離を求め、エコー信号の振幅に基づいて物標を描画する際の信号レベルを決定する。この処理を全方位（探知方位）について行うことで水中探知映像を生成する。制御装置１１が生成した水中探知映像は、表示部１７に表示される。

【0021】

操作部１８は、オペレータが水中探知装置１０に関する指示又は設定等を行うためのものである。例えばオペレータが操作部１８を操作して送受波器１３の上昇を指示した場合、制御装置１１は、駆動モータ２０を所定方向に回転させるための指示信号を生成し、送受信装置１２を介して駆動モータ２０に出力する。これにより、駆動モータ２０が所定の方向に回転し、その駆動力が駆動機構３０を介して伝達されることで、送受波器１３が上昇する。

【0022】

次に、送受波器１３を上下方向に移動させるための駆動装置１４の詳細について図２及び図３を参照して説明する。図２は、駆動装置１４及び送受波器１３の側面図である。図３は、駆動機構３０及びブレーキ機構４０の構成を示す断面図である。なお、図２及び図３の説明において、一般的な機械要素である、シャフト、ギア、ナット等についてはハッチングの記載を省略する。

【0023】

図２及び図３に示すように、駆動機構３０は、シャフト３１と、第１ギア３２と、第２ギア３３と、ボールネジ３４と、可動軸３５と、を備える。

【0024】

図３に示すように、シャフト３１には、第１ギア３２が取り付けられている。シャフト３１と第１ギア３２は一体的に回転するように構成されている。第１ギア３２には、駆動モータ２０が発生させた駆動力が伝達されている。また、第１ギア３２には、第２ギア３３が噛み合っており、第１ギア３２に伝達された駆動力が第２ギア３３へ伝達されている。

【0025】

第２ギア３３は、第１ギア３２と噛み合うことで第１ギア３２とともに回転する。なお、第１ギア３２のギア径は、第２ギア３３のギア径よりも小さい。また、第２ギア３３は、第１ギア３２から伝達された駆動力をボールネジ３４に伝達する。

【0026】

ボールネジ３４は、図２に示すように、ネジ軸３４ａと、可動部３４ｂと、を備えている。ネジ軸３４ａには、第２ギア３３が取り付けられており、第２ギア３３と一体的に回転するように構成されている。可動部３４ｂはナット等を有して構成されており、ネジ軸３４ａが回転することで可動部３４ｂが上下方向に移動する。図２に示すように、可動部３４ｂには、可動軸３５が接続されている。可動軸３５の下端部には、送受波器１３が接続されている。なお、シャフト３１、ネジ軸３４ａ、及び可動軸３５は、それぞれの軸方向が互いに平行となるように配置されている。

【0027】

以上の構成により、駆動モータ２０を所定の方向に回転させることで、第１ギア３２、第２ギア３３、及びネジ軸３４ａが回転し、可動部３４ｂ及び可動軸３５が下方に移動する。これにより、送受波器１３を下降させて、船底１００（図２を参照）より下方に突出させることができる。なお、送受波器１３を下降させる際のシャフト３１の回転方向を第１方向と称する。一方、駆動モータ２０を逆回転してシャフト３１を第１方向と反対方向（以下、第２方向）に回転させることで、送受波器１３を上昇させて、船底１００より上方に収容することができる。

【0028】

なお、図１で示したように、送受信装置１２と送受波器１３とは電気的に接続されており、送信信号又はエコー信号等がやり取りされる。図２に示すケーブル７１は、送受信装置１２と送受波器１３とを電気的に接続している。ケーブル７１は、送受波器１３とともに昇降する昇降部分と、送受波器１３が昇降しても昇降しない固定部分と、に保持されている。そのため、ケーブル７１は弛みを持たせた状態で、昇降部分と固定部分とに保持されている。

【0029】

図３に示すように、ブレーキ機構４０は、第１転がり軸受け４１と、第２転がり軸受け４２と、ワンウェイクラッチ４３と、外側筒部４４と、予圧付与部４５と、を備える。

【0030】

第１転がり軸受け４１は、内側に配置されるシャフト３１を回転可能に支持する。第１転がり軸受け４１は、内輪４１ａと、ボール４１ｂと、外輪４１ｃと、を備える。第１転がり軸受け４１は、内輪４１ａとボール４１ｂの接触点と、外輪４１ｃとボール４１ｂの接触点と、を結ぶ仮想直線が、ラジアル方向に対してなす角度である接触角が０度ではない所定の値となっている。具体的には、この仮想直線は、ラジアル方向の外側に向かうに従って下方に向かうように傾斜している。第１転がり軸受け４１は、アンギュラ玉軸受けである。第１転がり軸受け４１は、スラスト方向が上下方向と一致するように配置されている。

【0031】

第２転がり軸受け４２は、第１転がり軸受け４１に対してスラスト方向に並べて配置されている。第２転がり軸受け４２は、第１転がり軸受け４１の下側に接触部材５２を介して、配置されている。第２転がり軸受け４２は、内輪４２ａと、ボール４２ｂと、外輪４２ｃと、を備え、第１転がり軸受け４１と同様に、内側に配置されるシャフト３１を回転可能に支持するアンギュラ玉軸受けである。なお、第１転がり軸受け４１の仮想直線を、ラジアル方向を基準として反転させることで、第２転がり軸受け４２の仮想直線となる。

【0032】

ワンウェイクラッチ４３は、シャフト３１と、第１転がり軸受け４１（第２転がり軸受け４２）と、の間に配置されている。ワンウェイクラッチ４３は、シャフト３１が上記の第１方向に回転する場合は、シャフト３１から回転トルクが伝達されることで、シャフト３１と一体的に回転する。一方、ワンウェイクラッチ４３は、シャフト３１が第２方向に回転する場合はシャフト３１からワンウェイクラッチ４３へ回転トルクが伝達されないので、シャフト３１を空転させる（ワンウェイクラッチ４３に対してシャフト３１が相対回転する）。

【0033】

外側筒部４４は、第１転がり軸受け４１の外輪４１ｃ及び第２転がり軸受け４２の外輪４２ｃの外側を覆うように配置されている。

【0034】

予圧付与部４５は、第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２に対してスラスト方向に予圧を付与することで、シャフト３１に制動力を付与する。図３に示すように、予圧付与部４５は、内側筒部５１と、接触部材５２と、バネ５３と、第１バネ連結部材５４と、第２バネ連結部材５５と、ナット（調整部）５６とを備える。

【0035】

内側筒部５１は、シャフト３１及びワンウェイクラッチ４３の外側であって、第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２の内側に配置されている。詳細には、内側筒部５１は内側の面がワンウェイクラッチ４３に接触するとともに、外側の面が第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２に接触する。また、ワンウェイクラッチ４３と内側筒部５１の間には相対回転しない程度以上の摩擦力が発生している。同様に、内側筒部５１と、第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２と、の間にも相対回転しない程度以上の摩擦力が発生している。この構成により、シャフト３１がワンウェイクラッチ４３と一体的に回転する場合は、内側筒部５１、内輪４１ａ、ボール４１ｂ、内輪４２ａ、及びボール４２ｂも一体的に回転する。

【0036】

図３に示すように、内側筒部５１は、フランジ部５１ａと、ベース部５１ｂと、ネジ溝部５１ｃと、を有する。フランジ部５１ａは、内側筒部５１の上端に形成されており、外形が径方向に大きくなっている部分である。フランジ部５１ａは、第１転がり軸受け４１の内輪４１ａに接触している。ベース部５１ｂは、フランジ部５１ａとネジ溝部５１ｃの間に位置している部分である。ネジ溝部５１ｃは、外表面にネジ溝が形成された部分である。ネジ溝部５１ｃにはナット５６が取り付けられている。なお、内側筒部５１には、第１転がり軸受け４１、第２転がり軸受け４２、バネ５３、第１バネ連結部材５４、及び第２バネ連結部材５５が、スラスト方向にスライド可能に配置されている。

【0037】

接触部材５２は、第１転がり軸受け４１と第２転がり軸受け４２の間に配置されている。接触部材５２は、第１転がり軸受け４１の外輪４１ｃと、第２転がり軸受け４２の外輪４２ｃと、の両方に接触している。

【0038】

バネ５３は、圧縮バネであり、スラスト方向において第１バネ連結部材５４と第２バネ連結部材５５に挟まれるように（かつ接触するように）配置されている。第１バネ連結部材５４は、第２転がり軸受け４２（特に内輪４２ａ）の下端部に接触するように配置されている。また、第２バネ連結部材５５は、ナット５６の上端部に接触するように配置されている。

【0039】

以上の構成により、ナット５６を締め付けて上側に移動させることで、バネ５３が圧縮される。バネ５３の圧縮に伴う付勢力は、第１バネ連結部材５４を介して、第２転がり軸受け４２（特に内輪４２ａ）を上方へ押圧する。この付勢力は、接触部材５２を介して第１転がり軸受け４１にも伝達される。また、第１転がり軸受け４１（特に内輪４１ａ）はフランジ部５１ａにより上方への移動が規制されている。これにより、内輪４１ａ及び外輪４２ｃには下方向の力が掛かるとともに、外輪４１ｃ及び内輪４２ａには上方向の力が掛かる。以上の構成により、第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２のスラスト内部隙間を小さくする方向に予圧を付与することができる。

【0040】

ここで、一般的に予圧は、スラスト内部隙間を小さくすることで、シャフトの位置決めを正確にするとともに、軸受けの剛性を高めたり、共振による異音防止等を目的として行われる。これに対し、本実施形態では、一般的に付与される予圧よりも大きい予圧を第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２に付与することで、ボール４１ｂ及びボール４２ｂの回転抵抗を大きくして、シャフト３１を回転しにくくする（シャフト３１に制動力を付与する）ことを予圧の目的としている。

【0041】

更に具体的に説明すると、シャフト３１を第１方向に回転させる場合は、シャフト３１、ワンウェイクラッチ４３、内側筒部５１、内輪４１ａ、ボール４１ｂ、内輪４２ａ、及びボール４２ｂも一体的に回転する。しかし、予圧付与部４５により第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２に過剰な予圧が付与されているため、ボール４１ｂ及びボール４２ｂの回転には回転抵抗が生じている。従って、シャフト３１を第１方向に回転させる場合は、シャフト３１に制動力が付与される。

【0042】

ここで、シャフト３１を所定以上のトルクで第１方向に回転させることで、回転抵抗より大きな力が掛かることで、ボール４１ｂ及びボール４２ｂが回転するため、シャフト３１を回転させることができる。これにより、第１ギア３２、第２ギア３３、ボールネジ３４、及び可動軸３５を介して、送受波器１３を下降させることができる。なお、本実施形態では、ブレーキ機構４０は、送受波器１３の自重による落下を防止することを目的としているため、シャフト３１に付与する制動力は送受波器１３が自重により落下する力よりも若干強い（例えば、自重により落下する力の１．１倍以上２倍以下）程度であることが好ましい。従って、ネジ軸３４ａ等に手動操作用のハンドルが付いていれば、オペレータが手動で送受波器１３を下降させることも可能である。

【0043】

また、送受波器１３の自重による落下を防止するために電磁ブレーキを用いる場合は抵抗が大きくなり易いため、当該抵抗に反して送受波器１３を移動させることで、ブレーキ機構又は駆動機構が摩耗し易くなる。これに対し、本実施形態では、シャフト３１を第１方向に回転させた場合であっても、ボール４１ｂ及びボール４２ｂは回転するだけであり、ボール４１ｂ及びボール４２ｂは摩耗しにくいため、耐摩耗性に優れたブレーキ機構４０が実現できる。

【0044】

特に、本実施形態では、第１ギア３２のギア径よりも第２ギア３３のギア径の方が大きい、言い換えれば第１ギア３２が１回転した場合においても、第２ギア３３の回転量は１回転より少ない。従って、シャフト３１に付与された制動力を増大させてネジ軸３４ａに伝達することができる。これにより、第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２に付与する予圧の力を抑えつつ（つまり第１転がり軸受け４１等の寿命を更に長くしつつ）、要求する大きさの制動力を実現することができる。

【0045】

一方で、シャフト３１を第２方向に回転させる場合、シャフト３１が回転してもワンウェイクラッチ４３は回転しないため、シャフト３１にはブレーキ機構４０の制動力は付与されない。これにより、駆動モータ２０が発生させた駆動力をブレーキ機構４０が低下させることなく、送受波器１３を上昇させることができる。このように、ブレーキ機構４０の制動力が付与されないので、ネジ軸３４ａ等に手動操作用のハンドルが付いていれば、オペレータが手動で送受波器１３を上昇させることも可能である。

【0046】

このように、本実施形態では、シャフト３１の第１方向の回転及び第２方向の回転の何れも想定されており、シャフト３１を第１方向に回転させる場合にのみ制動力が付与される。

【0047】

なお、時間の経過により、ブレーキ機構４０を構成する各部材の緩みにより予圧付与部４５が付与する予圧の力が低下することが考えられる。あるいは、ボールネジ３４又は送受波器１３等を交換することにより、送受波器１３の自重により落下する力が変化することが考えられる。以上を考慮し、本実施形態のブレーキ機構４０は、第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２に付与する予圧の力を変更させる調整部として、ナット５６を備える。

【0048】

予圧の力を大きくして制動力を大きくする場合は、ナット５６を回転させて上方に移動させる。これにより、バネ５３の圧縮量が大きくなり、付勢力が大きくなるため、予圧の力が大きくなる。一方で、予圧の力小さくして制動力を小さくする場合は、ナット５６を回転させて下方に移動させる。これにより、バネ５３の圧縮量が小さくなり、付勢力が小さくなるため、予圧の力が小さくなる。このように、ナット５６の位置を変化させることで、シャフト３１に付与される制動力を調整できる。

【0049】

以上に説明したように、上記実施形態の水中探知装置１０は、送受波器１３と、転がり軸受け（第１転がり軸受け４１及び第２転がり軸受け４２、以下同様）と、予圧付与部４５と、駆動モータ２０と、駆動機構３０と、を備える。送受波器１３は、水中に超音波を送信するとともに水中からの超音波を受信する。転がり軸受けは、内側に配置されるシャフト３１を回転可能に支持する。予圧付与部４５は、転がり軸受けに対してスラスト方向に予圧を付与することで、転がり軸受けに回転抵抗を持たせてシャフト３１に制動力を付与する。駆動モータ２０は、駆動力を発生させる。駆動機構３０は、駆動モータ２０が発生させた駆動力を伝達することで送受波器１３を直線的に移動させるとともに、予圧付与部４５が発生させた制動力を受ける。

【0050】

これにより、転がり軸受けの外側に滑り軸受けを配置することで制動力を発生させる機構と比較して、シンプルな構成にすることができる。また、制動力が掛かっている状態でシャフト３１を回転させた場合であっても、転がり軸受けのボール又はコロが回転するため、耐摩耗性に優れたブレーキ機構４０が実現できる。また、水中探知装置１０では、１度の航海で送受波器１３を複数回出し入れすることが多いため耐摩耗性が重要であり、更に、水中探知装置は部品交換が困難であるため耐摩耗性が重要である。従って、耐摩耗性に優れるという効果を有効に発揮させることができる。

【0051】

また、上記実施形態の水中探知装置１０において、予圧付与部４５は、転がり軸受けに付与する予圧の大きさを変化させて制動力の大きさを調整するナット５６を有する。

【0052】

これにより、シャフト３１に付与する制動力の大きさを調整できる。また、時間経過等により予圧付与部４５が付与する予圧の大きさが変化した場合であっても、以前と同じ大きさの予圧が付与されるように調整できる。

【0053】

また、上記実施形態の水中探知装置１０は、シャフト３１と転がり軸受けとの間に配置されるワンウェイクラッチ４３を備える。ワンウェイクラッチ４３は、シャフト３１が第１方向に回転する場合は当該シャフトと一体的に回転し、シャフト３１が第２方向に回転する場合は当該シャフト３１を空転させる。

【0054】

これにより、シャフト３１が一方向（第１方向）へ回転する場合にのみ制動力を付与し、シャフト３１が他方向へ回転する場合には制動力を付与しない構成が実現できる。

【0055】

更に、上記実施形態の水中探知装置１０において、送受波器１３は、駆動モータ２０が発生させた駆動力により、鉛直方向上向き及び下向きに移動する。

【0056】

これにより、送受波器１３が鉛直方向に移動する場合は、送受波器１３の自重により落下する力が存在するため、送受波器１３を上向きに移動させる場合と下向きに移動させる場合とで必要な力が異なる。この点、上記のように下向きの移動にのみ制動力を付与することで、必要な力のバランスを取ることができる。

【0057】

また、上記実施形態の水中探知装置１０は、駆動モータ２０が発生させた駆動力により回転することで、送受波器１３を鉛直方向上向き及び下向きに移動させるボールネジ３４を備える。ブレーキ機構４０は、送受波器１３が自重で落下する力よりも強い制動力を発生させる。

【0058】

これにより、送受波器１３が自重で落下することを機械的な構成で防止できるので、電源を入れていない状態においても、送受波器１３の落下を防止できる。また、電源が入れていない状態で送受波器１３を下降させる場合においても、ボール４１ｂ及びボール４２ｂが回転するだけであるため、駆動装置１４に対する負荷を小さくすることができる。

【0059】

また、上記実施形態の水中探知装置１０において、駆動機構３０は、駆動モータ２０が発生させた駆動力を送受波器１３に伝達する第１ギア及び第２ギアを有する。第１ギアは、シャフト３１と一体的に回転する。第２ギアは、第１ギアと噛み合うとともに、第１ギアを介して伝達された駆動力を送受波器１３に向けて伝達する。第１ギアのギア径が第２ギアのギア径よりも小さい。

【0060】

これにより、上記のギア比を採用することで、駆動機構３０が受ける制動力を増大させることができる。

【0061】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

【0062】

上記実施形態では、転がり軸受けとしてアンギュラ玉軸受けを用いたが、スラスト方向に予圧を加えることで回転抵抗が発生する構成であれば、別の転がり軸受けを用いることができる。例えば、アンギュラ玉軸受け以外の玉軸受けを用いても良いし、コロ軸受け（例えば円錐コロ軸受け）を用いても良い。また、上記実施形態では、２つの転がり軸受けをセットで用いたが、予圧を付与する転がり軸受けは１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。

【0063】

上記実施形態では、バネ５３及びナット５６を用いて予圧を付与したが、別の弾性部材を用いて予圧を付与しても良い。また、バネを用いる場合は、転がり軸受けの位置が変化しても予圧の大きさが略一定となる定圧予圧になるが、定位置予圧を用いることもできる。定位置予圧としては、例えば、バネ５３を介さずにナット５６が直接的に転がり軸受けを押圧する構成を挙げることができる。なお、予圧を付与する方法・構成は任意であり、ソレノイドアクチュエータ又はシリンダ等で予圧を付与することも可能であるが、機械的な方法で予圧を付与することが好ましい。機械的な方法で予圧を付与することで、電源が入っていない状態でも予圧が維持されるため、シャフト３１に付与する制動力を維持できる。

【0064】

上記実施形態では、制動力が付与されるシャフト３１と、ボールネジ３４と、が異なる軸であるが、この２つを同じ軸にすることができる。例えば、シャフト３１を下方に延伸してネジ溝を設けることで、ネジ軸３４ａを省略できる。また、上記実施形態では、シャフト３１の軸方向は鉛直方向と同じであるが、シャフト３１の軸方向が鉛直方向に対して傾斜（例えば垂直）していても良い。

【0065】

上記実施形態では、ワンウェイクラッチ４３を備えることで、シャフト３１の回転方向の一方のみに制動力を付与する構成であるが、ワンウェイクラッチ４３を省略しても良い。この場合、シャフト３１を何れの方向に回転させる場合であっても制動力が付与されることとなる。また、上記実施形態では、送受波器１３が下降する場合のみに制動力が付与される構成であるが、送受波器１３が上昇する場合のみに制動力が付与される構成としても良い。

【0066】

上記実施形態では、送受波器１３を鉛直方向の上向き及び下向きに移動させる構成であるが、送受波器１３を別の方向（例えば鉛直方向に対して傾斜した方向）に移動させる構成であっても良い。

【0067】

上記実施形態では、駆動源として駆動モータ２０を例に挙げて説明したが、ブレーキ機構を適用する装置に応じて、モータではなく別の駆動源（例えばエンジン）を用いることもできる。

【0068】

上記実施形態では、第１ギア３２のギア径が第２ギア３３のギア径よりも小さい構成であるが、要求される制動力に応じて、第１ギア３２と第２ギア３３のギア径を同じにしても良いし、第１ギア３２のギア径を第２ギア３３のギア径よりも大きくしても良い。

【0069】

上記実施形態では、送受波器１３を手動で操作することを考慮し、送受波器１３の自重により落下する力よりも若干大きい力を制動力としたが、手動の操作が想定されない場合等においては、送受波器１３の自重により落下する力よりもかなり大きい力を制動力としても良い。また、別のブレーキ機構を更に備える場合は、送受波器１３の自重により落下する力よりも小さい力を制動力としても良い。

【0070】

上記実施形態では、駆動モータ２０が発生させた回転運動をボールネジ３４により直線運動に変換しているが、別の機構（例えばラックピニオン機構）により回転運動を直線運動に変換しても良い。

【0071】

上記実施形態では、水中探知装置１０に、上記の構成の駆動装置１４及びブレーキ機構４０を適用する例を説明したが、駆動装置１４及びブレーキ機構４０は、被駆動物（送受波器１３に相当）を駆動する別の装置にも適用することができる。この場合、上述のシャフト３１を何れの方向に回転させる場合であっても制動力が付与される構成は、所定以上の力が掛からないと被駆動物が駆動しない装置に採用できる。また、被駆動物を直線的に移動させる構成に限られず、例えば被駆動物を回転させる構成であっても良い。また、被駆動物を回転させる構成の場合、被駆動物を一方向のみに回転させる構成であっても良いし、一方向と他方向の両方に回転させる構成であっても良い。

【符号の説明】

【0072】

１０ 水中探知装置
１３ 送受波器
１４ 駆動装置
２０ 駆動モータ（駆動源）
３０ 駆動機構
３１ シャフト
３２ 第１ギア
３３ 第２ギア
３４ ボールネジ
３５ 可動軸
４０ ブレーキ機構
４１ 第１転がり軸受け（転がり軸受け）
４２ 第２転がり軸受け（転がり軸受け）
４３ ワンウェイクラッチ
４４ 外側筒部
４５ 予圧付与部
５１ 内側筒部
５２ 接触部材
５３ バネ
５４ 第１バネ連結部材
５５ 第２バネ連結部材
５６ ナット（調整部）

【図1】

【図2】

【図3】