CN1077996C - 装有涂镀了金刚石型碳的部件的磁头鼓组件 - Google Patents

Abstract

一种用于盒式磁带录象机的磁头鼓组件，包含具有金刚石型碳涂层的转动轴；紧固于转动轴的转动鼓；静止鼓，其装配于转动轴上，并具有一组涂镀了金刚石型碳的支承表面；以及轴向止推支承装置。由于使用了青鱼骨形槽或突起连同适当支承表面上的金刚石型碳涂层，这样的磁头鼓组件可平滑地转动。

Description

装有涂镀了金刚石型碳的部件的磁头鼓组件

本发明涉及一种用于盒式磁带录象机的磁头鼓组件，特别涉及这样一种磁头鼓组件，其对结合于其中的转动鼓能提供改进的可转动性。

如已公知的，用于盒式磁带录象机的磁头鼓组件包含多个运动部件，如转动鼓，和静止部件，如静止鼓。通常，磁头鼓组件主要分为滚珠轴承型和滑动轴承型，这取决于静止部件和运动部件是如何机械地相联系的。

如图1所示，其示出了一种传统的滚珠轴承型磁头鼓组件，包含：转动轴1，其分为上部1a、中部1b和马达安装部1c；转动鼓2，具有设在其底面上的突出的环形部和多个磁头(未示出)，其紧固于转动轴1的上部1a；两组滚珠轴承5，其围绕着转动轴1中部1b设置；静止鼓4，其设置成围绕着两组滚珠轴承5；‘马达组件3，其紧固于转动轴1的马达安装部1c；转子变压器6，其设置于转动鼓2的底面上的突出的环形部；定子变压器7，其安装在静止鼓上，并面对着定子变压器而保持彼此间的一定距离；止推支撑碗8，其安装于静止鼓4的凸缘(未示出)的底面上并充装润滑剂9；以及止推支撑突起8a，其设置在止推支撑碗8的中央并与转动轴1的底面相接触。止推支撑突起8a和设置在转动轴1和静止鼓4之间的两组滚珠轴承5使转动轴1及安装于其上的转动鼓2容易地转动。

止推支撑碗8及位于其中央部的止推支撑突起8a起着使转动鼓2和静止鼓4之间保持预定的分离的作用。由于止推支撑碗8固定于静止鼓4，安装于止推支撑碗的中央的止推支撑突起8a防止转动轴1和转动鼓2相对于静止鼓4轴向向下移动得太多。这又防止了由于静止鼓4和转动鼓2之间的直接接触而引起的摩擦出现。为了进一步利于转动轴1和转动鼓2的容易的转动，止推支撑突起8a由具有低摩擦系数的材料如抛光的红宝石制成，这样，减小了其与转动轴1的摩擦。此外，止推支撑碗8中充以润滑剂9直到止推支撑突起8a的顶端。润滑剂9进一步减小了转动轴1和止推支撑突起8a之间的摩擦。

同样，围绕转动轴1设置的滚珠轴承5也用来使转动轴1和转动鼓2相对于静止鼓4的转动有利。由于静止鼓4与转动轴仅通过滚珠轴承5相互连接，而滚珠轴承能够很容易地滚动，因而，转动轴1能够以最小的摩擦相对于静止鼓4转动。

尽管这种设计允许转动轴1与转动鼓2象要求的那样转动，任一滚珠轴承5中的故障都会引起振动并使得转动鼓2以不规则的方式转动，影响安装于其上的磁头从磁带上读取信号的能力，这又将影响盒式磁带录象机的运行。此外，这种设计在加工制作过程中要求很高的精度水平：假如两套滚珠轴承5没有精确地同时对准，要想把转动轴1插入其中实际上是不可能的。

而且，保持在止推支撑碗8中的润滑剂8可能弄污磁头而导致图象质量的恶化。注入于止推支撑碗中的润滑剂9也必须小心测量，降低了磁头鼓组件的生产效率。

另一方面，图2示出了传统的滑动轴承型磁头鼓组件，其包含：具有上部10a和下部10b的静止轴10，多个青鱼骨形槽或突起形成在轴的上部10a上，因而构成了第一组支承表面11；围绕静止轴10的上部10a装配的转动鼓40，其具有与第一组支承表面11相配合的第二组支承表面31；静止鼓20，其紧固于静止轴10的下部10b。此外，止推支承50的底面上具有青鱼骨形槽，该止推支承50装配于转动鼓40上，并用来防止转动鼓40向着静止鼓20移动及与静止鼓20的接触。

如图2所示，转动鼓40和静止轴10仅通过各自的支承表面31和11来相互接触，允许转动鼓40围绕静止轴10很容易地转动。通过在静止轴10的第一组支承表面11和第二组支承表面31之间使用润滑剂，转动鼓40的转动能力被进一步加强。

用于支承表面11和31之间的润滑剂减小了转动鼓40和静止轴10之间的摩擦力。润滑剂降低了静止轴10和转动鼓40之间在转动过程中的静摩擦系数和动摩擦系数。润滑剂允许转动鼓40更容易的转动，并且，当转动鼓40刚开始转动时，防止支承表面11和31磨损。在转动过程中，青鱼骨形槽或突起用来连续地将润滑剂引导至支承表面11和31之间的间隙，这样，进一步有助于转动鼓40的转动。

滑动轴承型磁头鼓组件同滚珠轴承型磁头鼓组件相比，提供了转动鼓40的更为稳定的转动，这是由于前者不使用滚珠轴承，消除了由于滚轴轴承的不规则而引起的振动所造成的转动鼓40的不稳定性问题。

然而，就象上述的滚珠轴承型磁头鼓组件中所用的润滑剂9那样，用于滑动轴承型磁头鼓组件的支承表面间的润滑剂也可能污染磁头，这样又影响了盒式磁带录象机的运行。而且，必须注射加入到支承表面间的润滑剂的量必须仔细测量，这样就降低了生产效率。由于在支承表面11上形成青鱼骨形槽或突起是困难的，因而，生产效率进一步降低。

因此，本发明的主要目的是提出一种磁头鼓组件，其能够克服上述滚珠轴承型和滑动轴承型磁头鼓组件所存在的缺点。

本发明的另一目的是提出一种磁头鼓组件，其改善了组合于其中的转动鼓转动的稳定性。

为达到上述目的，本发明提出了一种用于盒式磁带录象机的磁头鼓组件，包含：

转动轴，在其外表面上具有金刚石型碳涂层，并分为上部和下部；

转动鼓，紧密地装配于转动轴的上部，并在其底面上设置有突出的环形部；

转子变压器，装配于转动鼓的突出的环形部；

静止鼓，可转动地装配于具有金刚石型碳涂层的转动轴的下部，并具有一组与转动轴相接触的支承表面，以及顶面及顶上的环形凹陷，该支承面上涂有金刚石型碳涂层；

定子变压器，其装配于静止鼓的顶面上的环形凹陷的底面；以及

轴向的止推支承装置。

本发明的上述和其它目的及特点将从下面的结合附图对优先实施例的详细描述中变得明白，其中，

图1是现有的滚珠轴承型磁头鼓组件的横剖面图；

图2是现有的滑动轴承型磁头鼓组件的横剖面图；

图3A和3B是表示根据本发明的磁头鼓组件的横剖面图；

图4A和4B分别表示根据本发明具有青鱼骨形槽和凸起的涂有金刚石型碳的转动轴的立体图；

图5A和5B分别提供了根据本发明的具有青鱼形骨形槽和凸起的静止鼓的剖视图，该槽和凸起位于轴的涂有金刚石型碳的支承表面上；

图6表示表明位于转动轴和静止鼓的支承表面之间的空气层的载荷支承能力的分配曲线。

图7表示解释作为青鱼骨结构的深度或高度的函数的、空气层的载荷支承能力的分配曲线。

参照图3A，其示出了根据本发明的用于盒式磁带录象机的本发明的磁头鼓组件800。磁头鼓组件800包含转动轴100，在其外表面上(未示出)设有金刚石型碳涂层110；转动鼓200；转子变压器300；定子变压器300’；静止鼓400，其具有环形凹陷410和一对支承表面411和421；接地板600；及马达组件700。如这里所用，DLC应意指金刚石型碳，就象美国专利No.5,052,339所公开的那样，其结合于此作为参考。

转动轴100被分为上部101、下部102和马达安装部103。转动鼓200在其底面上具有突起的环形部210，该转动鼓200紧密地围绕安装于转动轴100的上部101。环形部210围封着转动鼓200的底面的中央部211。

在本发明的磁头鼓200中，最好在与转动鼓200相接触的转动轴100上留出一部分未被涂上。金刚石型碳涂层起着绝缘的作用，其使得消除由转动鼓200和磁带在一起摩擦而产生的静电是困难的。转动轴100的与转动鼓200相接触的部分留出而没有涂上涂层，将利于通过使用图3A中所示的接地板600而消除静电。

而且，静止鼓400被安装于围绕涂有金刚石型碳涂层的转动轴100的下部。静止鼓400的与转动轴100相接触的支承表面411和421被涂有金刚石型碳涂层。最后，马达组件700驱动转动轴100相对于静止鼓400转动，该马达组件紧固于转动轴100的马达安装部103。

此外，为了减小磁头鼓组件的上部和下部之间的摩擦，上止推板500和下止推板500，分别安装于转动鼓200的底面的中央部和静止鼓400的轴向部的顶面上，作为支承轴向载荷的手段。止推板500和500’通过防止转动轴100和转动鼓200轴向向下移动得太远，防止了转动鼓200和静止鼓400的其它表面直接相互接触。为了减小止推板自身之间的摩擦，彼此相互面对的上止推板500的侧面510和下止推板500’的侧面510’用金刚石型碳涂镀。

止推板500和500’也用来使转子变压器300和定子变压器300’之间保持一定距离，它们分别安装于转动鼓200的突起的环形部210和静止鼓400的环形凹陷410的底面上。

图3B表示本发明的另一实施例，其中，使用了止推支撑架750而不是止推板500、500’，以防止转动鼓200与静止鼓400接触。止推支撑架750固定于静止鼓400的凸缘(未示出)的底面，并且在其一端具有突起751。该突起751上具有金刚石型碳涂层751a，并用金刚石型碳涂层与转动轴100的底面相接触。如使用止推板500和500’那样，止推支撑架750和涂有金刚石型碳涂层的突起751防止转动轴100和转动鼓200轴向向下移动得太多。

可选择地，只在突起751或转动轴100的底面涂镀金刚石型碳而使其它部分未涂镀也是可能的。金刚石型碳对于减小摩擦是足够有效的，因而，相互接触的两个表面中可仅一个需用金刚石型碳涂镀。

转动鼓200的可转动性也由于这样的事实而得以改善，即，静止鼓400可转动地装配于转动轴100上，两个元件之间接触仅是通过金刚石型碳涂层支承表面411、421和金刚石型涂层110而进行。这样，由于金刚石型涂层表面具有小的摩擦系数，转动轴100和转动鼓200能够容易地以最小的摩擦相对于静止鼓400转动。为了进一步减小转动轴100和静止鼓400之间的摩擦，围绕转动轴100的金刚石型碳涂层110可被设置成一组青鱼骨形槽110a或一组青鱼骨形突起110b，如图4A和4B所示。穿过槽110a或在突起110b之间流动的空气在转动轴100和金刚石型碳涂层411、421之间产生了空气层。这样，转动轴100和静止鼓400之间的直接接触及伴随的摩擦就减小了。

图5A和图5B示出了本发明的另一实施例，其中，围绕转动轴100的金刚石型碳涂层110被保持为光滑的，静止鼓400的金刚石型碳涂层支承表面411和421被设置成一组青鱼骨形槽411a和421a或一组青鱼骨形突起411b和421b。然而，这些青鱼骨形槽或突起的作用是相同的，由于它们还起着在转动同100和静止鼓400之间产生空气层的作用，因而，减小了摩擦。

在本发明的再一实施例中，只有转动轴100或静止鼓400的支承表面411、421被涂镀金刚石型碳。由于如下所述的金刚石型碳涂层和钢表面之间的摩擦系数，与润滑的铜表面与钢表面之间的静止摩擦系数相当，提供同传统的滑动承型磁头组件相当的可转动性的磁头鼓组件而无需使用润滑剂是可能的。在根据本发明的另一实施例的这种磁头组件中，金刚石型碳涂层，无论其是如图4A、4B所示的那样被结合围绕着转动轴100，还是如图5A、5B所示的那样，设置于静止鼓400的支承表面411、421，其均可被设置成青鱼骨形槽或突起。

在传统的磁头组件中，由于静止鼓和转动轴之间的摩擦系数太高，通过空气层而减小转动轴和静止鼓之间的摩擦系数是不实际的。这样，在转动轴的转动不是快得足以产生适当的空气层时，转动轴和静止鼓就将相互抵靠摩擦并受到磨损。特别是传统的未涂镀的转动轴和静止鼓之间的静摩擦系数是相对高的，并且没有润滑剂使用于其间，当转动轴从休息状态开始转动时，就会损坏转动轴和静止鼓。

各种不同材料的两个表面间的静摩擦系数在表1中进行了比较。

表1表面构成         静摩擦系数铝/钢            0.50铜/钢            0.35铜/钢＋润滑剂    0.11-0.19金刚石型碳/钢    0.14

从表1中可以看出，金刚石型碳表面和钢表面之间的静摩擦系数与润滑的铜表面与钢表面之间的静摩擦系数相当。这样，通过在转动轴和静止鼓的适当部位涂镀金刚石型碳，省去润滑剂是可能的。即使在涂有金刚石型碳的转动轴和静止鼓之间没有减小摩擦力的空气层，它们之间的静止摩擦系数是足够低的以使转动轴容易地转动。

同样，金刚石型碳涂层751a使用于设置在止推支撑架750的一端的突起751上，或转动轴100的底面，也不必使用润滑剂而可减小与转动轴100的底面间的摩擦。此外，金刚石型碳涂镀于突起751上和转动轴100上更能改善转动鼓的可转动性。

如图6所示，当空气垫存在于转动轴的支承表面和静止鼓之间时，这种空气垫的承载能力能够由雷诺等式导出的关系式来表示，该等式是公知的并广泛用于流体润滑：

W/PaLD∝6μw/Pa(D/2C)²其中，W是承载能力，Pa是大气压，L是支承表面的长度，D是转动轴加上涂镀于轴上的金刚石型碳涂层厚度的直径，μ是空气粘度系数，ω是转动轴的角速度，C是静止鼓上的支承表面和转动轴的支承表面间的间隙。

从该关系式可以看出，给出固定直径的转动轴，通过选择支承表面的长度和转动轴与固定鼓的支承表面之间的间距的适当的值，特定的承载能力能够得到。

图7表示青鱼骨形结构的深度和高度与空气层的承载能力之间的关系。如图7所示，当青鱼骨形槽或突起的深度或高度在5-10μm的范围时，空气层的承载能力是最大的。

如上所述，根据本发明的磁头鼓组件800在盒式磁带录象机运行过程中磨损很小或很少出现机械故障，这些缺陷由于磁头鼓组件的不良的滚珠轴承或润滑剂污染而引起。本发明的磁头鼓组件800，由于使用了青鱼骨形槽或突起连同适当支承表面上的金刚石型碳涂层，而获得了平滑的转动。

本发明还有附加的优点，即青鱼骨形槽或突起在转动轴100或支承表面411、421上的形成，能够在涂镀过程中通过戴面罩操作相对容易地完成。相比而言，传统的转动轴或静止鼓上的青鱼骨形槽或突起必须被加工到轴或鼓本身上，大大复杂化了其制造过程。

此外，由于省略了仔细测量的需要、不用使用润滑剂及不必提供由昂贵材料如抛光的红宝石制成的止推支撑突起，本发明进一步降低了磁头鼓组件的加工制造成本。

尽管本发明已被示出并参照特定实施例进行了描述，但对本领域技术人员而言，显然可对其进行很多变化和改型，而没有脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (13)

1、一种用于盒式磁带录象机的磁头鼓组件，包含：

转动轴，并分为上部和下部；

转动鼓，紧密地装配于转动轴的上部，并在其底面上设置有突出的环形部，在转动轴的上部不具有金刚石型碳涂层，；

转子变压器，装配于转动鼓的突出的环形部；

静止鼓，可转动地装配于转动轴的下部，并具有一组与转动轴相接触的支承表面，以及顶面及顶上的环形凹陷，至少在上述转动轴的下部或该支承面上涂有金刚石型碳涂层；

定子变压器，其装配于静止鼓的顶面上的环形凹陷的底面。

2、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，其中转动轴的下部具有金刚石型碳涂层和一组鱼骨形槽。

3、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，其中转动轴的下部具有金刚石型碳涂层和多个鱼骨形突起。

4、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，其中静止鼓的支承表面上具有金刚石型碳涂层和一组鱼骨形槽。

5、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，其中静止鼓的支承表面上具有金刚石型碳涂层和多个鱼骨形突起。

6、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，仅在转动轴的下部上涂镀有金刚石型碳，静止鼓的支承表面上被留出而未涂镀，转动轴上的金刚石型碳涂层具有一组鱼骨形槽。

7、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，仅在转动轴的下部上涂镀有金刚石型碳，静止鼓的支承表面上被留出而未涂镀，转动轴上的金刚石型碳涂层具有多个鱼骨形突起。

8、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，仅在静止鼓的支承表面上涂镀金刚石型碳，转动轴的下部被留出而未涂镀，静止鼓的支承表面上的金刚石型碳涂层具有一组鱼骨形槽。

9、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，仅在静止鼓的支承表面上涂镀金刚石型碳，转动轴的下部被留出而未涂镀，静止鼓的支承表面上的金刚石型碳涂层具有多个鱼骨形突起。

10、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，还包括一个轴向止推支承装置，其中该轴向止推支承装置包含两个一组的相互面对的止推板，每个止推板具有涂镀了金刚石型碳的表面，每个止推板上的金刚石型碳涂层表面相互面对，其中一个止推板装于由突出的环形部围封的转动鼓底面的中央部，另一个安装于静止鼓的顶面的轴向部。

11、如权利要求1的磁头鼓组件，其特征在于，还包括一个轴向止推支承装置，其中该轴向止推支承装置包含止推支撑架，在其一端设置有突起，并安装于静止鼓的凸缘的底面上，上述突起与转动轴的底面相接触，至少在上述突起或上述底面上涂有金刚石型碳。

12、如权利要求11的磁头鼓组件，其特征在于，仅在止推支撑架的端部的突起上涂镀金刚石型碳，转动轴的底面被留出而未涂镀。

13、如权利要求11的磁头鼓组件，其特征在于，仅在转动轴的底面上涂镀金刚石型碳，止推支撑架的端部的突起被留出而未涂镀。

Images