CN1359520A - 磁带盒、特别是具有多元件制动系统的数据处理用的单卷盘盒 - Google Patents

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马蒂亚斯·屈恩斯特纳
艾德加·胡梅尔
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Abstract

磁带盒,特别是具有多元件制动系统的数据处理用的单卷盘盒。制动部件可脱开式固定到磁带卷盘和/或磁带盒壳体中的相应的导向装置上,从而使用不允许的径向和切向的活动性引起的磨损和运转噪声减至最小。制动系统也可以应用于具有多于一个磁带卷盘的磁带盒。

Description

磁带盒、特别是具有多元件制动系统 的数据处理用的单卷盘盒
本发明涉及一种用于带形磁性记录载体的盒，优选涉及一种具有多元件制动系统的数据磁带用的单卷盘盒。
这类盒至少由下列部分组成：
一壳体，其除一角外成多角式构成，其中该壳体包括两个具有底面、盖和侧壁的壳体部件并且这两壳体部件相互焊接或用螺钉旋紧在一起；
一磁带卷盘，其由一轮毂和由轮毂的各端部在上面和下面径向凸出的凸缘构成，其中轮毂底部具有驱动轮齿和制动轮齿并且对于卷绕在轮毂上的磁带(未示出)在其自由端设置一导向元件，借助该导向元件将磁带导向卷盘并且卷绕到卷盘上；以及
一卷盘制动器，其在其上面经由连接元件与壳体盖壁可轴向移动式相连接，但确保不能扭转和径向变位，在装置的驱动轮毂不进入嵌接时，其轮齿嵌入磁带卷盘的制动轮齿中并从而也防止磁带卷盘的扭转并且同时通过弹簧的作用将其压向壳体底部。
在单卷盘盒中通常惯用的卷盘制动器(1)，如图1和图2中所示，在装置的一侧通过一具有耐磨表面的销轴(2)直接脱开。由于该销轴的表面在驱动轮毂或绕卷心轴(8)的轮齿(6)的水平面以上突出一些，在盒装入驱动器中时通过绕卷心轴首先克服弹簧(12)力使卷盘制动器(1)升高。只在此以后才通过在装置一侧的磁铁(9)与嵌入磁带卷盘(3)的轮毂底面的金属盘(10)之间的力作用绕卷心轴(8)的轮齿(6)嵌入磁带卷盘(3)的驱动轮齿(5)中并且磁带卷盘(3)被从壳体底面(7)由其第一位置，即静止位置升高到其第二位置，即操作位置，如图2中所示。
这种制动系统中具有以下缺点：其不仅需要为脱开卷盘制动器的升程还要加上为使磁带卷盘从其第一位置升高到第二位置的升程，从而限制了盒高度的底边界和装置结构的高度。
但是近来的技术发展要求盒具有总是较高的存储密度而同时总是较小的壳体外部尺寸。
本申请人已知一种制动系统，其考虑到这种要求。该系统示于图3中并建议一两元件的制动系统，其中第一元件相当于传统的卷盘制动器(1)而第二元件构成一传动盘(4)，该传动盘由薄板(11)构成，并可在轮毂(13)内轴向移动并且具有沿圆周均匀分布的三个支脚(14)，其通过凹口(16)在驱动轮齿(5)的区域穿过磁带卷盘(3)的轮毂底面伸出。当磁铁(9)的力作用在固定于磁带卷盘(3)的金属盘(10)上使驱动轮毂(8)的轮齿(6)嵌入磁带卷盘(3)的驱动轮齿(5)时，卷盘制动器(1)从磁带卷盘(3)上在操作位置(第二位置)处的脱开此时通过所述传动盘(4)来实现，该传动盘以同磁带卷盘的同样程度被升高。
这种设置中不利的是，只当传动盘(4)与磁带卷盘(3)的凹口(16)之间的公差在相应的范围内足够大时才能给出满意的功能。由此引起径向游动以及切向游动并从而引起传动盘(4)与磁带卷盘(3)之间的活动性。
由于磁带卷盘(3)在操作中经历经常的方向变换和加速度，惯性力作用于传动盘(4)上，其使传动盘(4)在公差范围内来回冲击磁带卷盘(3)。
已知盒的另一缺点是在卷盘制动器(1)与传动盘(4)之间接触面的结构中看出。只有当为盒在装置中的定位用的基准插孔(17)和为定卷盘制动器(1)的中心的磁带卷盘(3)的中心线(A)位于较小的公差范围内时才能达到磁带卷盘(3)的充分精确的同心度。这样，有可能例如，卷盘制动器(1)的接触面由于传动盘(4)在磁带卷盘(3)内的径向活动性可能逐渐地进入传动盘(4)的表面上的不同位置，这种情况在磁带盒在不同的装置中录放时由于定位的不同还可能被加强。因此可能形成卷盘制动器(1)与传动盘(4)之间的偏心，其在每一旋转时引起一个部件或两个部件(1、4)在其导向装置中不希望有的径向运动。传统的制动系统的另一缺点在于，当磁带卷盘因来源于装置以及磁带卷盘本身的公差而产生端面跳动和加上在卷盘制动器(1)的抗扭转元件中的相当大的间隙时，卷盘制动器(1)倾向于摆动。
此外，传动盘(4)的薄板(11)在弹簧(12)的力通过卷盘制动器(1)传递给在板(11)的外圆周上设置的支脚(14)时可能挠曲并从而减小制动发出行程。
作为其后果在驱动轮齿(6)和/或传动盘(4)和/或盒壳体上产生动转噪声和磨损。
磨损一般产生带形记录载体上的漏失信息。传动盘(4)和轮齿(5)上的磨损引起相关部件的尺寸变化并且在极度的形式下可能减小制动发出行程，从而使盒的功能是不合格的。
由于运转噪声以及磨损对高级的数字数据存储系统来说是不可接受的，本发明的目的在于这样来改进制动系统，即消除上述缺点，例如因盒部件的不允许的活动性引起的受限的功能可靠性和运转噪声以及因磨损造成的高漏失信息率。
这个目的按照本发明通过一种磁带盒来达到，该磁带盒包括一基本上矩形的壳体、至少一个可在该壳体上旋转或支承的卷绕磁带的磁带卷盘和一多元件的制动系统，其中至少一个部件(40)支承在磁带卷盘(30)的中心和至少一个第二部件(100)靠装上的弹簧支承到一个壳体壁上，并分别防扭转和可轴向移动，并且其中第一部件(40)在装置一侧从一静止位置被升高到一操作位置并从而第二部件(100)克服弹簧力作用由其与磁带卷盘(30)的形锁合连接分离并且其中至少一个部件具有弹性装置(106、408)，借助该弹性装置其至少在操作位置可脱开式固定到磁带卷盘和/或盒壳体的相应的导向装置(313a，313b，703)上。
本发明现在借助于附图更详细地加以说明，附图中：
图1示出传统的卷盘制动器的剖面图，其在装置以外的盒中处于静止位置；
图2示出传统的卷盘制动器的剖面图，其在装置以外的盒中处于操作位置，其中剖面图相对于图1转过90°；
图3示出具有两元件的制动系统的单卷盘盒处于静止位置和操作位置时的剖面图；
图4示出按照本发明的两元件制动系统处于静止位置和操作位置时的剖面图；
图5示出本发明的制动系统的分解图；
图6示出本发明的传动盘的等轴视图。
本发明的制动系统以剖面图示于图4而以分解图示于图5中。为简便起见在图4中以一个图示出磁带卷盘的第一和第二位置。图的左部表示磁带盒与处于一静止位置的磁带卷盘(30)的剖面图，磁带卷盘(30)的制动轮齿(307)嵌接卷盘制动器(100)的制动轮齿(103)。图的右部表示磁带盒与处于一操作位置的磁带卷盘(30)的剖面图，磁带卷盘(30)的制动轮齿(307)从卷盘制动器(100)的制动轮齿(103)上脱开。
磁带卷盘(30)基本上包括两相连接的部分，即卷绕盘(301)和凸缘盘(304)，其中卷绕盘(301)具有轮毂(302)和嵌接一金属盘(10)的轮毂底面(303)，其中数据载体，优选一带形记录载体卷绕到轮毂(302)上(未示出)。
轮毂底面(303)的面向壳体底部(701)并从而面向驱动轮毂或绕卷心轴(80)的一侧具有驱动轮齿(305)，而制动轮齿(307)设置在轮毂底面(303)的面向壳体顶部(702)一侧的一基本上环形的板条(308)上。轮毂底面(303)在驱动轮齿(305)的区域内具有至少三个凹口(306)，传动盘(40)的成T形构成的支脚(404)穿过这些凹口(306)伸出。在相同的间距下，对准所述各凹口(306)还在环形板条(308)中设有各凹口(310)，其从制动轮齿顶边缘直达轮毂底面(303)的上面。这些凹口(310)具有导向装置(313a，313b)，这些导向装置构成使其与传动盘(40)的成T形的构成各支脚(404)相配合时至少在操作位置确保传动盘(40)在磁带卷盘(30)内没有径向和切向的游动。
卷盘制动器(100)基本上包括一轮毂(101)和一在其上邻接的多级弯曲的凸缘(102)，其中轮毂(101)面对传动盘(40)的表面(105)至少在传动盘(40)的接触面(402)的区域内是平面，凸缘(102)在其下端面还具有制动轮齿(103)。卷盘制动器的轮毂(101)借助于均匀设置的各径向筋条(104)支承于相应的壳体顶部(702)的导向装置(704)中而防扭转和可轴向移动。卷盘制动器(100)本身通过弹簧(12)的预压支承在壳体顶部(702)上并从而被压到传动盘(40)上。
在磁带卷盘(30)的静止位置时，穿过轮毂底面(30)伸出的成T形构成的传动盘(40)的各支脚(404)之下边缘是与由驱动轮齿(305)的齿顶形成的平面齐平的，传动盘(40)至少部分地支承在磁带卷盘(30)的轮毂底面(303)上，卷盘制动器(100)借助于弹簧(12)被压向传动盘(40)从而卷盘制动器的制动轮齿(103)与磁带卷盘的制动轮齿(307)相嵌接并从而保证磁带卷盘(30)不能转动。其中如图5中所示，卷盘制动器(100)的制动轮齿(103)的齿数为简化制造可以在相同分度下比磁带卷盘(30)的制动轮齿(307)的齿数大多个整数倍。
为达到磁带卷盘(30)的操作位置，接上装置的驱动轮毂(80)。此时首先驱动轮毂(80)的驱动轮齿(60)与磁带卷盘(30)的驱动轮齿(305)相嵌接。在凹口(306)的区域内插入磁带卷盘(30)的轮毂底面(303)的成T形构成的传动盘(40)的支脚(404)借助于驱动轮毂(80)的驱动轮齿(60)的齿顶(61)被升高并且传动盘(40)克服弹簧(12)的阻力向壳体顶部(702)方向推动卷盘制动器(100)，从而卷盘制动器的制动轮齿(103)和磁带卷盘的制动轮齿(307)脱离嵌接并且磁带卷盘(30)从这时起是自由转动的。通过装置一侧的磁铁(9)与嵌入磁带卷盘(30)的轮毂底面(303)的金属盘(10)之间的力作用将磁带卷盘(30)固定于其操作位置。
传动盘(40)基本上由一圆形的中间盘(401)构成，其横截面由加强的基体优选成锥形构成并且其中盘上面在形成对卷盘制动器(100)的接触面(402)之中心区域内是成圆形的，而盘下面优选在中间盘(401)的中心区域内具有一突出部(403)，该突出部(403)确定因在装置一侧的磁铁(9)与嵌入磁带卷盘(30)的轮毂底面(303)的传动盘(10)之间向着轮毂底面(303)的吸力的垂直支承面。另外在该盘上面，如图6中所示，设置一圆环形突出部(413)，其防止卷盘制动器(100)相对于传动盘(40)的不希望有的翻转运动。设置沿中间盘(401)的圆周均匀分布的多个优选三个成T形构成的、沿轴向方向延伸的支脚(404)，其由板条(405)和T字梁(406)组成，该支脚(404)借助于优选连接在支脚(404)的中间的径向连接元件(407)与中间盘(401)相连结。板条(405)的宽度稍小于在磁带卷盘(30)的环形板条(308)中的相应凹口(310)的宽度，而T字梁(406)的宽度大于板条宽度(405)。传动盘(40)的支脚(404)的T字梁(406)这样来构成，即其优选在相互相反的各端具有优选向着中轴线和倾斜延伸的平面的导向装置(410a，410b)，使该导向装置(410a，410b)在磁带卷盘(30)的相应倾斜的导向装置(313a，313b)上滑动地导向。连接元件(407)这样来构成，即其在向传动盘(40)的成T形构成的支脚(404)的过渡处具有一横截面变薄部分(408)，目的是减小连接元件(407)的弯曲刚度。横截面变薄部分(408)的实施形式取决于用于传动盘(40)的材料的弹性模量。当采用低弹性模量的材料时在某些情况下可能需要设置加强件(408a)，以便防止连接元件(407)的过大的挠曲性。
如已提到的，磁带卷盘(30)的制动轮齿(307)设置在一基本上环形的板条(308)上，该板条(308)位于轮毂底面(303)的面向壳体顶部(702)的一侧。设定，根据传动盘(40)的支脚(404)的数目通过凹口(310)将该基本上环形的板条(308)优选分成三段，其中所述连接元件(407)穿过凹口(310)伸出。该凹口(310)的宽度选择成使连接元件(407)离各段的端面的端表面(312)具有足够的距离。
各段的端面的端表面(312)径向向外延长，并且设计为在轮毂底面(303)上垂直固定的、优选在相互相反的各端并且优选向着中轴线倾斜延伸的平面的导向装置(313a，313b)，该导向装置(313a，313b)符合于传动盘(40)的支脚(404)的相应的导向装置(410a，410b)。
代替导向装置(313a，313b，410a，410b)的平面接触也可以选择其他的接触型式，例如点接触。
现在参照图4和图5中的图详细描述传动盘(40)的功能。
如果磁带盒处于静止位置，即没有接上装置的驱动轮毂(80)时，则磁带卷盘(30)位于其第一位置。如由图4中图的左部显而可见的，传动盘(40)以其突出部(403)和连接元件(407)至少部分地支承在轮毂底面(303)上，在该静止位置，当没有外力作用在盒上时，在传动盘(40)的支脚(404)的作为平面实施的导向装置(410a，410b)与磁带卷盘(30)的作为平面实施的导向装置(310a，310b)之间的间隙优选＞0.1mm。现在如果接上装置的驱动轮毂(80)直到装置一侧的磁铁(9)和嵌入磁带卷盘(30)的轮毂底面(303)的金属盘(10)相互吸引时，则驱动轮齿(60)的齿顶(61)首先接触传动盘(40)的支脚(404)。随着驱动轮毂(80)逐增的升程，传动盘(40)的支脚(404)被压向壳体顶部(702)的方向，传动盘(40)克服弹簧(12)的阻力向壳体顶部(702)方向推动卷盘制动器(100)，从而卷盘制动器(100)的制动轮齿(103)和磁带卷盘(30)的制动轮齿(307)脱离嵌接并且磁带卷盘(30)从这时起是自由转动的。由于在这个过程中不断增大的弹簧力，该弹簧力从传动盘中心经由中间盘(401)和连接元件(407)分配到各支脚(404)上，一弯曲力矩施加到连接元件(407)上，传动盘(40)的支脚(404)由于横截面变薄部分(408)而可以向传动盘中心的方向翻转，从而传动盘(40)的支脚(404)之上面的T字梁(406)的导向装置(410a，410b)和磁带卷盘(30)的相应导向装置(313a，313b)相互接触，借此确保传动盘(40)在磁带卷盘(30)内没有径向和切向的游动。
在本发明的范围内，传动盘(40)的导向装置(410a，410b)和磁带卷盘(30)的导向装置(313a，313b)在静止位置时已经借助传动盘(40)的支脚(404)的一定预应力相互接触。
该预应力通过在当驱动轮毂(80)接入操作位置时的上述过程又有提高。
在任何情况下，在导向装置(313a，313b)与制动部件(40，100)的导向装置(410a，410b)之间，在筋条(104)与导向装置(704)之间，在制动部件(100)的弹性的弹簧元件(106)与壳体顶部(702)的环形壳体筋条(703)之间以及在制动部件(100)和传动盘(40)的接触面(105，402)之间因弹性定位形成的摩擦力的总和必须小于作用在制动部件(100)上的最小弹簧(12)的力。
因此并且为了避免卷盘制动器(100)与传动盘(40)之间的转动摩擦和/或磨损有利的是，卷盘制动器(100)和/或传动盘(40)由耐磨的塑料，如尼龙6.6或聚甲醛构成，其中至少一个部件(40，100)的耐磨塑料中掺入至少一种减磨添加剂，例如二硫化钼、聚四氟乙烯和/或其他的润滑剂。
本发明的另一优点得自卷盘制动器(100)和传动盘(40)的接触面(105，402)的特别结构，如以上所述，卷盘制动器(100)的面向传动盘(40)的表面(105)至少在传动盘(40)的接触面(402)的区域设计成平面，对此传动盘(40)的接触面(402)是成圆形的。其后果是，在接触面(105，402)磨损时，尤其是因为卷盘制动器(100)在导向装置中的径向活动性是相当大的，卷盘制动器(100)可以保持在传动盘(40)上，而按照本发明传动盘(40)总是在磁带卷盘(30)中自动对中和定位。因此确保磁带卷盘(30)的平静的运转。
卷盘制动器(100)对摆动的倾向这样来防止，即在卷盘制动器(100)的上面的外边缘设置有规律分布的或连续的薄壁式弹性元件(106)，其在卷盘制动器(100)的上面的终端靠到壳体顶部(702)的一个优选的环形筋条(703)上。
显然，所述制动系统并不只限制在磁带盒上，而也可以应用于具有多于一个磁带卷盘的磁带盒上。

Claims (10)

1.磁带盒，包括一基本上矩形的壳体、至少一个可在该壳体上旋转式支承的卷绕磁带的磁带卷盘和一多元件的制动系统，其中至少一个部件(40)支承在磁带卷盘的中心和至少一个第二部件(100)靠装上的弹簧支承到一个壳体壁上，并分别防扭转和可轴向移动，并且其中第一部件(40)在装置一侧从一静止位置被升高到一操作位置并从而第二部件(100)克服弹簧力作用由其与磁带卷盘(30)的形锁合连接分离，其特征在于，至少一个部件具有弹性装置(106，408)，借助该弹性装置其至少在操作位置可脱开式固定到磁带卷盘和/或盒壳体的相应的导向装置(313a，313b，703)上。
2.按照权利要求1所述的磁带盒，其特征在于，所述第一部件作为传动盘(40)构成，该传动盘(40)由一圆形的中间盘(401)构成，其横截面优选为锥形的，并且其中盘上面在形成对卷盘制动器(100)的接触面(402)之中心区域内是成圆形的并且形成多个优选三个沿中心盘(401)的圆周均匀分布的沿轴向方式延伸的支脚(404)。
3.按照权利要求1所述的磁带盒，其特征在于，所述第二部件作为卷盘制动器(100)构成，其中面对传动盘(40)的表面(105)至少在接触面(402)的区域内是平面。
4.按照权利要求1所述的磁带盒，其特征在于，优选在卷盘制动器(100)的上面的外边缘设置有规律分布的或连续的薄壁式弹性元件(106)，其在卷盘制动器(100)的上面的终端靠到壳体顶部(702)的一个优选的环形筋条(703)上。
5.按照权利要求2所述的磁带盒，其特征在于，支脚(404)成T形构成并且在中间通过径向连接元件(407)与中间盘(401)相连结。
6.按照权利要求5所述的磁带盒，其特征在于，连接元件(407)具有一横截面变薄部分(408)。
7.按照权利要求1所述的磁带盒，其特征在于，传动盘(40)的支脚(404)的T字梁(406)优选在其相互相反的各端具有优选向着中轴线和倾斜延伸的平面的导向装置(410a，410b)，使其在磁带卷盘(30)的相应倾斜的导向装置(313a，313b)上滑动地导向。
8.按照权利要求1至7所述的磁带盒，其特征在于，卷盘制动器(100)和/或传动盘(40)由耐磨塑料构成。
9.按照权利要求8所述的磁带盒，其特征在于，至少一个部件(40，100)的耐磨塑料中掺入至少一种减磨添加剂。
10.按照权利要求1所述的磁带盒，其特征在于，在制动部件(40、100)之间，在磁带卷盘(30)的导向装置(313a，313b)与传动盘(40)的导向装置(410a，410b)之间，在筋条(104)与导向装置(704)之间以及在制动部件(100)的弹性的弹簧元件(106)与盒壳体的环形壳体筋条(703)之间因弹性定位形成的摩擦力的总和小于作用在制动部件(100)上的最小弹簧(12)的力。
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