CN101073111A - 用于沿着电机驱动的心轴引导物体的引导系统以及配有这种引导系统的模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于沿着电机驱动心轴(5)引导物体(3)如光盘播放装置的光读/写单元(3)的引导系统(10、10′)。这种引导系统(10、10′)包括接合装置(12)和偏压装置(15)，接合装置(12)用于接合心轴(5)，且偏压装置(15)用于使接合装置(12)与心轴(5)用某种心轴力(F心轴)接合。为了改进心轴，即减少心轴的负荷，合装置(12)和偏压装置(15)布置成使加在心轴(5)上的心轴力(F心轴)相互抵消，以使它们的总和以及优选心轴(5)上的力矩的和接近于零。本发明还涉及用于光盘播放装置的模块(1)，这种模块(1)设有光读/写单元(3)、驱动系统和根据本发明的引导系统(10、10′)。

Description

用于沿着电机驱动的心轴引导物体的引导系统以及配有这种引导系统的模块
技术领域
本发明涉及用于沿着电机驱动的心轴引导物体的引导系统，这种物体如光读/写单元。
背景技术
电机驱动的心轴通常用在如CD光盘、DVD光盘或蓝光光盘播放装置中，以沿着光盘移动读/写单元。为了确保心轴与读/写单元之间的良好接合接触，这种单元配有引导系统，这种引导系统包括心轴接合装置、齿轮或其它螺纹或带齿部分和偏压装置，心轴接合装置如螺母，偏压装置如预载弹簧，以将接合装置偏压到与心轴接合接触并克服播放，这种播放可能会由于如制造误差或磨损而在心轴与接合以及之间出现。
这种公知的引导系统的缺点在于由接合装置施加在心轴上的力在电机和支撑心轴的轴承中导致反作用力。而且，心轴力和反作用力使心轴经受弯矩。这些力和力矩总共可占全部电机负荷的约50至80％。这样就使电机不能够以较小尺寸制造，而不能够以较小尺寸制造在前面所提及的CD和DVD用途中尤为烦琐，因为消费者在这些用途中不断要求小型化。而且，电机和轴承上的负荷对电机和轴承的寿命有影响。这种负荷也会导致轴承与心轴之间的摩擦增加，这种增加的摩擦可引起非线性动态行为，如粘滑，这种非线性动态行为反过来会严重地降低系统的精度，尤其是系统的跳变性能，物体必须以这种跳变性能快速地经过预定的距离。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种前面所描述类型的引导系统，这种引导系统至少部分地克服公知的引导系统的缺点，而保持公知的引导系统的优点。更明确地来讲，本发明的目的在于减小心轴、轴承和/或电机上的负荷，而保持接合装置与心轴紧密接触。
为了实现这种目的，根据本发明的引导系统具有权利要求1所述的特性的特征。特别地，这种目的由根据本发明的引导系统实现，这种系统包括接合装置和偏压装置，接合装置用于接合心轴，且偏压装置用于使接合装置与心轴用某种心轴力接合，其中，接合装置和偏压装置布置成在沿着心轴的周缘的几个位置与心轴接合，这样就在每个位置施加心轴力，其中，对这些位置和心轴的方向和/或大小进行选择，以使这些力的和等于或接近于零。
通过将接合装置布置在心轴周缘周围的几个位置并通过适当地设置偏压装置，就可能使由接合装置施加的心轴力相互抵消，这样，合成力(单个的心轴力之和)就等于或接近于零。因此，就可在接合装置与心轴之间实现良好的接合接触，而并不增加心轴和电机上的负荷。
在最简单的实施例中，可将接合装置和偏压装置布置在心轴的径向相对的侧面，从而使接合装置施加大小相等但反号的偏压力。在较复杂的构造中，接合装置可在两个以上的位置与心轴接合，从而对施力点、方向和大小进行选择，以使它们的水平和垂直分量相互抵消。
在类似的方式中，通过适当地布置各种接合装置，可以实现由各自的接合装置施加在心轴上的单个力矩相互抵消，这样，总和就为零或接近于零。这也有助于减少心轴上的负荷，从而能够减小心轴以及支撑轴承和驱动电机，而且也能够延长它们的寿命。
在优选实施例中，可将引导系统枢接到将被驱动的枢转轴周围的物体，枢转轴基本上平行于心轴的中心线延伸。由于这种枢接的原因，所以引导系统能够对相对于物体的心轴位置的微小侧向偏离进行调节，这种微小的侧向偏离可能会由于如制造误差而出现。在如此情况下，引导系统仅会绕着枢转轴枢转，从而保持接合装置相对于心轴的布置基本完整，并具有沿着心轴的有利的负荷分布。
在另一个优选实施例中，引导系统可包括长度可调节的联接装置，这种联接装置用于将接合装置联接到将被驱动的物体。这种可调节长度可通过如类似于缩放仪的构造或伸缩布置来实现。长度的调节允许引导系统补偿心轴位置相对于受驱物体以向上/向下方向的偏离，这样，在这种偏离的情况下，接合装置可保持它们相对于心轴的有利位置。这种可调节长度与前面所提及的枢接一起还可允许引导系统调节其用于心轴位置的相对较大的侧向偏离，而并不影响接合装置相对于心轴的位置。
本发明还涉及用于光盘播放装置如CD、DVD或蓝光播放装置的模块，这种模块设有根据本发明的引导系统。由于具有这种引导系统，所以就不必将心轴加载，并且可减小驱动电机和支撑轴承，从而能够使整个装置的尺寸减小。而且，由于心轴与支撑轴承之间的摩擦减少，所以就可增加寿命并提高性能。本发明还涉及设有这种模块的光盘播放装置。
根据本发明的引导系统、模块和光盘播放装置的其它有利实施例在所附的权利要求书中阐明。
附图说明
为了对本发明进行说明，下面将对本发明的示范性实施例进行描述并参考附图，在这些附图中：
图1示出了设有根据本发明的引导系统的读/写模块的俯视图；
图2更详细地示出了根据本发明的引导系统的第一示意性实施例，该图用于示出引导系统的工作原理；
图3A示出了示于图2中的引导系统，且心轴具有以Y方向的相对于读/写单元的侧向偏离；
图3B示出了示于图2中的引导系统，且心轴具有以Z方向的相对于读/写单元的向上偏离；
图4A和4B示出了根据本发明的引导系统的替代示意性实施例，且心轴分别具有零偏离和微小的侧向偏离；以及
图5A和5B分别示出了示于图4中的引导系统的实际实施的前视图和透视图。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于如CD、DVD或蓝光光盘播放装置的读/写模块1。模块1包括电机驱动的转盘2、(光)读/写单元3和电机驱动的心轴5，转盘2用于接收和旋转光盘(未示出)，读/写单元3用于读、写和/或以其它方式对光盘上的信息进行处理，心轴5用于沿着光盘的表面移动读/写单元3。心轴5在接近于其一端可旋转地支撑在轴承7中，且在接近于其另一端由驱动电机8支撑。读/写单元3可滑动地支撑在轨道、杆或其它适当的引导装置4并配有根据本发明的引导系统10，以与心轴5接合并沿着心轴5引导。
现参考图2对作为根据本发明的引导系统10的基本原理进行更详细的描述，图2示出了示于图1中的心轴5的截面图，心轴5由引导系统10的第一示意性实施例接合。在此实施例中，引导系统10包括接合装置12，接合装置12以两个螺母段的形式，这两个螺母段在径向相对的位置与心轴5接合。每个螺母段12设有螺纹或带齿圆柱形接触表面13，这种接触表面13与心轴5的螺纹圆柱形外表面14相匹配。
引导系统10还包括偏压装置15，以使接合装置5与心轴5用某种心轴力F心轴接合，如图2所示。为了实现这个目的，偏压装置15包括两个略微弯曲的或钩状臂16，这些臂16在接近于一端连接到各自的螺母段12，且在接近于它们的另一端在第一枢转轴R1周围枢接到读/写单元3，第一枢转轴R1基本上平行于心轴5的中心线C延伸。在所示出的实施例中，这两个臂均通过单枢轴关节18连接到单元3，但将会理解，在替代实施例中，这些臂16可由两个分离的枢轴关节连接，甚至这两个分离的枢轴关节的各自的枢转轴并不重合。不过，在后一种情形中，优选这些轴相对于对称平面S镜对称，这一点将在下面进行描述。偏压装置15还包括弹簧19，弹簧19安装在两个臂16之间并预拉伸，以用偏压力F偏压将这两个臂16相互朝向拉动。
正如可从图2中清楚地看出的那样，两个臂16、螺母段12和弹簧19相对于对称平面S对称布置，并延伸穿过心轴5的中心线C和第一枢转轴R1。弹簧19的偏压力F偏压基本上平行于心轴力F心轴的工作线W延伸，该工作线W接着基本上垂直于对称平面S延伸，并穿过心轴5的中心线C。
由于具有这种对称布置，由螺母段12所施加的心轴力F心轴中的每一个的大小会相等但相反，即为偏压力F偏压的大小的一半，从而致使心轴上的合成力为零或至少接近于零。这样，就可减小由读/写单元3通过接合装置12施加在心轴轴承7和/或电机8上的负荷，若不可同时忽略的话。
在优选实施例中，两个臂16中的每一个设有附加的枢轴关节20，这样就将该臂分成远段22和近段23，远段22和近段23可分别绕着第二和第三枢转轴R2和R3相对于彼此而旋转，第二和第三枢转轴R2和R3基本上平行于第一枢转轴R1延伸。由于具有这种附加的枢轴关节20，所以根据本发明的引导系统10就能够保持前面所提及的有利的对称心轴负荷，即便是心轴的位置由于如制造误差而偏离读/写单元3时也是如此。这一点将会通过参考图3A和图3B进行解释，图3A和图3B示出了两种情形，在这两种情形中，已将心轴5分别向左移动距离Y和向上移动距离Z。
从图3A开始，可以看出心轴5的侧向位移致使臂16、螺母段12、工作线W和对称平面S绕着第一枢转轴R1旋转角度，这样，所提及的部分就保持它们各自相对于彼此的位置。不过，由于这种旋转，螺母段12的工作线W就不再会精确地穿过心轴5的中心线C延伸，但以距中心线C的距离ΔL(为了清楚起见，在图3中放大)延伸。这样，由螺母段12所施加的心轴力F心轴就不会精确地径向相对。对于小的角度来讲，这种效果可以忽略，但对大的角度(对应于较大的偏离Y)的影响会增加。这可从曲线17看出，曲线17用虚线表示工作线W和对称平面S的交点所行进的路径。曲线17基本上对应于第一枢转轴R1周围的的圆，圆的半径为L，L表示第一枢转轴R1与工作线W之间的(最初)距离，且引导系统10处于示于图2中的未偏离位置。
从前面所进行的描述中可清楚地看出，为了对相对较大的以Y方向(或大的角度)的偏离进行调节，需引导系统10的长度L可以调节。当心轴位置展示出以向上或向下方向Z(如图3B所示)的偏离时，要求进行类似的调节。在本实施例中，由于枢轴关节20的原因，这种调节是可以进行的。参看图3B，从图中可以看出，在将心轴5从其最初的位置(用虚线示出)以方向Z向上移动时，会将这些臂16拉长。更明确地来讲，近臂段23会绕着第一枢转轴R1相互朝向旋转，从而减小这些臂23之间的角度α，而远臂段22会分别绕着第二和第三枢转轴R2和R3以相反方向旋转，从而增加远臂段22和近臂段23之间的角度β。
优选接合装置12通过两个附加的枢轴关节枢接到远臂段22，如图3B所示，这样就允许接合装置12通过调整它们的相对于远臂段22的方向(角度γ)保持径向对齐。
因此，偏压装置15能够保持它们的相对于对称平面S的对称布置，从而确保心轴力F心轴的大小基本上相等并相反，以使心轴5上的合成力为零或接近于零。当然，若将心轴5以相反方向(未示出)移动，近臂段和远臂段22和23会分别绕着各自的枢转轴R1、R2和R3以相反方向旋转。而且，在实践中，心轴位置既可以侧向偏离也可以向上或向下偏离，这样，引导系统10就能够使这些调节结合起来，如图3A和3B所示。
在许多用途中，除了CD光盘、DVD光盘或蓝光光盘中的模块1之外，心轴的直径可以很小，如仅几毫米。因此，在这些臂16之间可提供给弹簧19的空间可非常小，若不是太小的话。因此，图4A示出了根据本发明的引导系统10的替代实施例，这种引导系统10尤其适用于具有这种受限空间的用途中。与前面的实施例中的部件相对应的部件用相应的参考数字表示。
示于图4A中的实施例不同于示于图2中的实施例，因为设有两个附加的臂，以下称为辅助臂24。这些辅助臂24中的每一个在第四和第五枢转轴R4和R5周围枢接到读/写单元3，第四和第五枢转轴R4和R5基本上相互平行且平行于其它的枢转轴R1至R3延伸。每个辅助臂24在接近于其另一端连接到两个第一臂16，并在这两个第一臂16的第二和第三枢轴关节20附近。示于图4A中的实施例与示于图2中的实施例另一个不同之处在于第一枢轴关节18连同其关联的枢转轴R1不再将引导系统10′连接到读/写单元3(这种功能由辅助臂24所完成)，而是由弹簧装置19朝向心轴5偏压，弹簧装置19布置成将枢轴关节18压到读/写单元3的部分21上，该部分21枢接到读/写单元3的主体。第一枢轴关节18枢接到这两个臂16。优选对弹簧装置19进行选择，以使其具有相对较弱的弹性刚度以及相对较高的预拉伸。这有助于使弹簧装置19对系统中的机械误差不太灵敏。
通过以这种方式将枢轴关节18偏压，就会将这些主臂16的近端23推动而相互分开，从而致使远端22相互朝向移动且螺母段12在径向相对的位置在心轴5上施加心轴力F心轴。由于偏压装置相对于对称平面S的对称布置，这些F心轴会像在前面的实施例中那样大小基本相等。还应会理解，由于臂16和24各自的枢轴关节18、20和25的原因，臂16和24可以用类似于对图3A和3B所描述的方式调节它们的相对方向，以补偿心轴位置以Y和Z方向的偏离。
这在图4B中示意性地示出，图中的心轴5以Y方向偏离。正如可从图4B中看出的那样，偏离Y导致这些臂16绕着枢轴关节18旋转，而并不关闭它们的相对位置。以辅助臂24的相对的臂端部继续在枢轴关节20支撑这些臂16的方式将这些辅助臂24中的每一个绕着它们各自的枢轴关节25旋转。
圈5A和5B分别示出了示于图4中的示意性引导系统10′的实际实施例的前视图和透视图。从图4中的实施例中获知的部件以用对应的参考数字进行了识别。本实施例的工作原理与对图4进行的描述的工作原理相同。在此实际实施例中，所有的部件通过如注射模制整体制造，优选用塑料。当然，也可采用替代实施方式，这些实施方式并不是整体地制成单件。
本发明并不以任何方式受限于出现在说明书和附图中的示范性实施例。在本说明书中示出和描述的实施例的(部分)的组合可清楚地理解为也在本发明的范围之内。而且，许多变化形式也可以在由权利要求书所概述的本发明的范围之内。

Claims (14)

1.用于沿着电机驱动心轴(5)引导物体(3)如光读/写单元(3)的引导系统(10、10′)，包括接合装置(12)和偏压装置(15)，所述接合装置(12)用于接合所述心轴(5)，且所述偏压装置(15)用于使所述接合装置(12)与所述心轴(5)用某种心轴力(F心轴)接合，其中，所述接合装置(12)和所述偏压装置(15)布置成在沿着所述心轴(5)的周缘的几个位置处与所述心轴(5)接合，这样就在每个位置施加心轴力(F心轴)，其中，对所述这些位置和所述心轴力(F心轴)的方向和/或大小进行设置，以使所述这些力的和等于或接近于零值。
2.如权利要求1所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：对所述这些位置和所述心轴力(F心轴)的方向和/或大小进行选择，以使由所述心轴力(F心轴)施加在所述心轴(5)上的合成力矩等于或接近于零。
3.如权利要求1或2所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述接合装置(12)布置成与所述心轴(5)在径向相对的位置接合，从而在所述心轴(5)上施加大小基本相等但反号的心轴力(F心轴)。
4.如前面的权利要求中的任何一项所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述引导系统(10、10′)由枢轴关节(18)连接到物体(3)，以绕着第一枢转轴(R1)旋转，所述第一枢转轴(R1)基本上平行于所述心轴(5)的中心线(C)延伸。
5.如权利要求4所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述偏压装置(15)相对于对称平面(S)对称布置，并延伸穿过所述心轴(5)的所述中心线(C)和所述第一枢转轴(R1)。
6.如前面的权利要求中的任何一项所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述引导系统(10、10′)，尤其是其中的接合装置(12)，通过联接装置(16)连接到将被驱动的物体(3)，所述联接装置(16)具有可调节的长度(L)。
7.如前面的权利要求中的任何一项所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述偏压装置(15)包括至少两个臂(16)和弹簧装置(19)，其中，所述两个臂(16)连接到一对径向相对的接合装置(12)，每个臂(16)绕着枢转轴(R1)枢接，所述枢转轴(R1)基本上平行于所述心轴(5)的中心线(C)延伸，且所述弹簧装置(19)与所述臂(16)接合，以将所述接合装置(12)朝向彼此地进行推动。
8.如权利要求7所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述臂(16)绕着共用枢转轴(R1)枢接。
9.如权利要求8所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述臂(16)的所述共用枢转轴(R1)基本上与枢轴关节(18)的第一枢转轴(R1)重合，所述引导系统(10、10′)通过所述枢轴关节(18)连接到所述物体(3)。
10.如权利要求7至9中的任何一项所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述弹簧装置(19)基本上位于由所述两个臂(16)和所述接合装置(12)所限定的空间之外。
11.如权利要求7至10中的任何一项所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：每个臂(16)设有至少一个附加的枢轴关节(20)，所述附加的枢轴关节(20)各自的枢转轴基本上平行于臂(16)的另一个枢转轴(R1)延伸。
12.如前面的权利要求中的任何一项所述的引导系统(10、10′)，其特征在于：所述接合装置(12)和所述偏压装置(15)为整体制造，如用塑料模制。
13.用于光盘播放装置以读、写或以其它方式处理光盘尤其是CD、DVD或蓝光光盘上的数据的模块(1)，所述模块(1)包括光读/写单元(3)和电机驱动的心轴(5)，以沿着所述光盘驱动所述读/写单元(3)，其特征在于：所述读/写单元(3)通过根据前面的权利要求中的任何一项所述的引导系统(10、10′)与所述心轴(5)接合。
14.设有根据权利要求13的模块的光盘播放装置。
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