DE19753897A1 - Kraftübertragungssystem mit einem Zahnrad und einer Zahnstange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungssystem mit einem Zahnrad und einer Zahnstange, das eine erhöhte Kraftübertragung sowie einen Schutz der Verzahnung im Endbereich einer Zahnstange gewährleistet und als automatisches Transportsicherheitssystem in Aufzeichnungs- oder Wiedergabeeinrichtungen für optische, magneto-optische oder andere Aufzeichnungsträger sowie für sonstige Zahnstangenantriebssysteme mit erhöhter Kraftübertragung im Zahnstangenendbereich anwendbar ist.

Aufzeichnungs- oder Wiedergabeeinrichtungen für optische oder magneto-optische Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise Laserdisc-, Compact Disc-, Minidisc- oder DVD-Spieler, sind allgemein bekannt. In derartigen Aufzeichnungs- oder Wiedergabeeinrichtungen wird eine als verfahrbares Schreib- oder Lesesystem vorgesehene Abtasteinrichtung verwendet, mit der Informationen oder Daten vom Aufzeichnungsträger gelesen oder auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet werden. Das Schreib- oder Lesesystem ist auf einem Schlitten angeordnet, der verfahrbar ist, um der zu lesenden oder zu beschreibenden Spur des Aufzeichnungsträgers folgen zu können. Zur Verfahrbarkeit des Schlittens ist am Schlitten eine Zahnstange vorgesehen, die mit einem Zahnrad angetrieben wird. Die als verfahrbares Schreib- oder Lesesystem vorgesehene Abtasteinrichtung ist dabei entweder als sogenannter Linearantrieb oder aus einem Grob- und einem Feinantrieb bestehend vorgesehen. Bei der aus Grob- und Feinantrieb bestehenden Abtasteinrichtung ist der Grobantrieb als Schlitten vorgesehen, auf dem der Feinantrieb angeordnet ist. Dieser Aufbau entspricht einem sogenannten CD-Mechadeck, wie es beispielsweise in CD-Spielern verwendet wird. Ein derartiges CD-Mechadeck kann jedoch auch als Schreib- oder Lesesystem für andere Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise DVD oder Minidisk ausgeführt und verwendet werden. Das mit einem Zahnrad über eine Zahnstange angetriebene Schreib- oder Lesesystem weist eine Masse auf, die insbesondere durch starke Erschütterungen beim Transport der Geräte dazu führt, daß die Verzahnung von Zahnstange und/oder Zahnrad beschädigt wird. Darüber hinaus ist es zum Einsparen eines zusätzlichen Antriebs für eine Lade- oder Entladeeinrichtung für den Aufzeichnungsträger wünschenswert, das Übertragen einer hohen Kraft mit dem aus Zahnrad und Zahnstange bestehenden Antriebssystem zu gewährleisten, so daß die Lade- oder Entladeeinrichtung für den Aufzeichnungsträger direkt mit dem Schlitten angetrieben werden kann.

Ein naheliegendes Verstärken von Zahnrand und Zahnstange zum Gewährleisten einer höheren Kraftübertragung und zum Verhindern von Beschädigungen während des Transports scheidet jedoch als Lösung des Problems aus, da es mit erhöhtem Materialaufwand und Platzbedarf verbunden ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftübertragungssystem mit einem Zahnrad und einer Zahnstange zu schaffen, das eine erhöhte Kraftübertragung sowie einen Schutz der Verzahnung gewährleistet und als automatisches Transportsicherheitssystem in Aufzeichnungs- oder Wiedergabeeinrichtungen für optische Aufzeichnungsträger ohne Verstärken von Zahnrand und Zahnstange verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird mit in den Hauptansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.

Es ist ein Aspekt der Erfindung ein Kraftübertragungssystem mit einem Zahnrad und einer Zahnstange zu schaffen, das eine erhöhte Kraftübertragung sowie einen Schutz der Verzahnung gewährleistet. Hierzu ist ein Eingriffssicherungssystem vorgesehen. Da ein Verstärken von Zahnrad und Zahnstange als Lösung ausgeschlossen sind, wird davon ausgegangen, daß eine erhöhte Kraftübertragung sowie ein Schutz der Verzahnung mit einem Eingriffssicherungssystem gewährleistet werden, das auch unter den Bedingungen einer erhöhten Kraftübertragung zwischen Zahnrad und Zahnstange einen sicheren Eingriff der Zähne von Zahnrad und Zahnstange gewährleistet.

Es ist ein weiterer Aspekt der Erfindung, daß die Anzahl der Einzelteile des aus Zahnrad und Zahnstange bestehenden Kraftübertragungssystem nicht erhöht wird. Es ist somit ausgeschlossen, daß eine erhöhte Kraftübertragung mit einem zusätzlichen Einspannmittel für eine nur einseitig eingespannte Welle, auf der das Zahnrad geführt wird, realisiert wird, obwohl eine nur einseitig eingespannte Welle mit als Ursache dafür anzusehen ist, daß die Zahnstange das Zahnrad aus seiner Position verschiebt und die Zähne in einer anderen Position zueinander in Eingriff gelangen. Ein sogenanntes Ratschen der Zähne der Zahnstange über die Zähne des Zahnrades führt nachteilig zur Beschädigung der Zähne von Zahnstange und/oder Zahnrad. Aufgrund der hohen Genauigkeitsanforderungen, die an das Führen des Schlittens mit Zahnstange und Zahnrad zur Spurführung des Schreib- oder Lesesystems für optische Aufzeichnungsträger gestellt werden, können derartige Beschädigungen nicht zugelassen werden. Es ist deshalb zur Lösung des Problems ein Eingriffssicherungssystem vorgesehen. Das Eingriffssicherungssystem des Kraftübertragungssystems mit einem Zahnrad und einer Zahnstange für verfahrbare Schreib- oder Lesesysteme für optische Aufzeichnungsträger ist vorzugsweise im Endbereich der Zahnstange vorgesehen, da dies die übliche Position des Schreib- oder Lesesystems für optische Aufzeichnungsträger während des Transports und des Ladens oder Entladens des Aufzeichnungsträgers ist. Einer Ausführung des Eingiffssicherungssystems entsprechend wird das Eingiffssicherungssystem von einer Nase der Zahnstange gebildet, die in eine mit dem Zahnrad verbundene Führung eingreift. Die mit dem Zahnrad verbundene Führung wird dabei vorzugsweise von einer Nut gebildet, die in einer mit dem Zahnrad verbundenen Scheibe vorgesehen ist. Die in die Führung beziehungsweise Nut der Scheibe des Zahnrades eingreifende Nase der Zahnstange bildet ein Eingriffssicherungssystem, da es ein Verschieben der Lage des Zahnrades zur Zahnstange verhindert und dadurch die Zähne von Zahnrad und Zahnstange nicht in einer anderen Position zueinander in Eingriff gelangen können. Die mit der Nase und der Führung erreichte Verspannung von Zahnrad und Zahnstange gewährleistet ein erhöhte Kraftübertragung im Bereich des Eingriffssicherungssystems. Ein auf einer einseitig eingespannten Welle geführtes Zahnrad kann durch die Zahnstange nicht mehr aus seiner Lage verschoben werden. Das Eingriffssicherungssystem bildet dadurch sowohl ein automatisches Transportsicherungssystem und gewährleistet eine erhöhte Kraftübertragung, die vorteilhaft zum Antrieb einer Lade- oder Entladeeinrichtung für den optischen Aufzeichnungsträger verwendet werden kann. Ein zusätzlicher Antrieb für die Lade- oder Entladeeinrichtung für den optischen Aufzeichnungsträger wird dadurch eingespart.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines CD-Mechadecks,

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines Eingriffssicherungssystems in einer Stellung kurz vor dem Eingriff,

Fig. 3 eine Prinzipskizze des Eingriffssicherungssystems in einer Eingriffsstellung,

Fig. 4 eine Prinzipskizze des Eingriffssicherungssystems in einer Eingriffsendstellung.

Bezugszeichen sind in den Figuren übereinstimmend verwendet. In Fig. 1 ist die Prinzipskizze eines CD-Mechadecks dargestellt, wie es in bekannter Weise prinzipiell in CD-, Minidisc- oder DVD-Spielern verwendet wird.

Das CD-Mechadeck besteht aus einem Plattenteller DT zur Aufnahme des Aufzeichnungsträgers. Der in Fig. 1 dargestellte Plattenteller DT ist zur Aufnahme einer CD vorgesehen und zur Aufnahme anderer Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise einer Minidisk, an den Aufzeichnungsträger angepaßt ausgeführt. Er wird mit einem Plattentellermotor DM angetrieben, der über den Plattenteller DT den nicht dargestellten Aufzeichnungsträger in Umdrehungen versetzt. Der rotierende Aufzeichnungsträger wird dann mit einem auch als Pick-up bezeichneten Schreib- oder Lesesystem PU abgetastet oder beschrieben. Das Schreib- oder Lesesystem PU ist hierzu auf einem Schlitten verfahrbar vorgesehen, um der Spur des Aufzeichnungsträgers folgen zu können. Zur Verfahrbarkeit des Schlittens sind eine Führungsschiene FS und eine am Schlitten, beziehungsweise am Schreib- oder Lesesystem PU, angeordnete Zahnstange ZS vorgesehen. Die Zahnstange ZS wird bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über ein zweites Zahnrad ZR2 und ein erstes Zahnrad ZR1 von einem Ritzel RM eines Grobantriebmotors TM angetrieben, das auf einer Welle W des Grobantriebmotors TM angeordnet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen mehrere Zahnräder ZR1, ZR2 aufweisenden Antrieb beschränkt. Für die Erfindung ist es weiterhin unerheblich, ob die Zahnstange ZS der in Fig. 1 dargestellten Ausführung entsprechend zweiteilig oder einteilig ausgeführt ist. Die zweiteilige Ausführung der Zahnstange ZS mit zwei über eine Feder gegenseitig verspannten Zahnstangen ist zum Verringern des Zahnspiels zwischen Zahnstange ZS und einem sie antreibenden Zahnrad ZR2 beziehungsweise Ritzel R2 vorgesehen.

Es ist weiterhin unwesentlich, ob der Aufzeichnungsträger ein rotierender Aufzeichnungsträger ist, oder der Aufzeichnungsträger in einer Transversalbewegung über das verfahrbare Schreib- oder Lesesystem PU geführt wird.

Der in Fig. 1 dargestellte Antrieb der Zahnstange ZS über mehrere Zahnräder ZR1, ZR2 und Ritzel RM, R1, R2 ist zum Realisieren einer entsprechenden Übersetzung zwischen Drehzahl des Grobantriebmotors TM und der Geschwindigkeit, mit der der Schlitten beziehungsweise die Zahnstange ZS bewegt wird, vorgesehen.

Grundsätzlich ist jedoch auch eine Ausführung möglich, bei der die Zahnstange ZS direkt mit einem Ritzel RM angetrieben wird. Gemäß der den Fig. 1 bis 4 entsprechenden Ausführung wird die Zahnstange ZS mit einem Ritzel R2 angetrieben.

Die Begriffe Ritzel und Zahnrad werden in dieser Anmeldung synonym verwendet, da sie lediglich einen Vergleich der Zähnezahl zum Ausdruck bringen und ein Ritzel zu einem Zahnrad wird, wenn eine Beziehung zu einer größeren Zähnezahl nicht hergestellt werden kann, wie in dem Fall, wenn die Zahnstange ZS nur von einem Ritzel RM, das ein Zahnrad sein kann, angetrieben wird. Analog könnte das Ritzel R2 ein Zahnrad ZR2 sein, wenn das Zahnrad ZR2 keinen vergleichsweise größeren Zahnkranz aufweisen und das Ritzel R2 das antreibende Zahnrad ist.

Um ein Kraftübertragungssystem mit einem Zahnrad beziehungsweise Ritzel R2 und einer Zahnstange ZS zu schaffen, das eine erhöhte Kraftübertragung sowie einen Schutz der Verzahnung gewährleistet, ist ein Eingriffssicherungssystem vorgesehen, dessen prinzipieller Aufbau in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist.

Das Eingriffssicherungssystem besteht aus einer an der Zahnstange ZS angeordneten Nase N, die in eine mit dem Zahnrad ZR2 beziehungsweise Ritzel R2 verbundene Führung F eingreifend vorgesehen ist. Diese Führung F wird von einer Nut gebildet, die beispielsweise in einer mit dem Ritzel R2 verbundenen Scheibe S angeordnet ist. Der Verlauf der Nut beziehungsweise der Führung F ist dem Bewegungsvorgang angepaßt, den die Nase N auf der Scheibe S während des Abrollens des Ritzels R2 auf der Zahnstange ZS beschreibt. Der Bewegungsvorgang beziehungsweise der Verlauf der Führung F wird vom Übersetzungsverhältnis zwischen Zahnstange ZS und Ritzel R2 sowie dem Abstand der Nase N zur Front der Zahnstange ZS bestimmt. Die Nase N und die Führung F sind derart aufeinander abgestimmt vorgesehen, daß ein spielfreies Gleiten der Nase N in der Führung F während des spielfreien Abrollens des Ritzels R2 auf der Zahnstange ZS gewährleistet wird. Der Verlauf der Führung F beziehungsweise der Nut in der Scheibe S wird entsprechend ermittelt. Die Scheibe S weist einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser des Ritzels R2 ist, mit dem sie auf einer gemeinsamen Achse beziehungsweise einer Welle W2 geführt ist. Der Durchmesser der Scheibe S bestimmt den Anfang des Wirkungsbereiches des Eingriffssicherungssystems, dessen Länge andererseits vom Durchmesser des Ritzels R2 begrenzt wird. Der Wirkungsbereich des Eingriffssicherungssystems erstreckt sich über einen dadurch bestimmten Bereich, der deshalb vorzugsweise im Endbereich der Zahnstange ZS vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt das Eingriffssicherungssystem in einer Stellung kurz vor dem Eingriff. Die Nase N, die am Ende der Zahnstange ZS und im Abstand zur Front der Zahnstange ZS auf der Zahnstange ZS angeordnet ist, befindet sich in dieser Stellung noch außerhalb der Führung F der Scheibe S, und die Zahnstange ZS beziehungsweise das Schreib- oder Lesesystem PU ist von dieser Stellung noch über einen Abstand bis zu einer in Fig. 4 dargestellten Endposition oder Endstellung verfahrbar. Um das Einlaufen der Nase N in die Führung F zu ermöglichen, weist die Scheibe S vor dem Wirkungsbereich des Eingriffssicherungssystems einen gegenüber ihrem maximalen Durchmesser verringerten Radius auf. Der Verlauf der Führung F beziehungsweise der Nut in der Scheibe S ist in Fig. 2 dargestellt, und die Fig. 3 und 4 zeigen den Bewegungsvorgang bis zur Eingriffsendstellung beziehungsweise bis zu der Stellung bis zu welcher die Zahnstange ZS maximal mit dem Ritzel R2 angetrieben werden kann.

Die Eingriffsendstellung entsprechend Fig. 4 oder eine Stellung im Wirkungsbereich des Eingriffsicherungssystems gemäß Fig. 3 ist eine Stellung oder Position des Schreib- oder Lesesystems PU, in welche das Schreib- oder Lesesystem PU üblicherweise bei allen bekannten Geräten vor oder nach dem Abspielen oder Aufzeichnen gefahren wird. Auch während des Transports des Geräts befindet sich das Schreib- oder Lesesystem PU in einem derartigen Endbereich.

Während des Transports treten unvermeidbare Erschütterungen und Stöße auf, und das Gerät soll auch nach einem versehentlichen Fallenlassen aus einer bestimmten Höhe noch voll funktionsfähig sein.

Bei bekannten Geräten ohne Eingriffssicherungssystem führten Tests, bei denen die Geräte dem 80-fachen der Erdbeschleunigung ausgesetzt wurden, zu dem Ergebnis, daß die Verzahnung von Zahnstange und/oder Zahnrad beschädigt wurde und dadurch die Funktionsfähigkeit des Gerätes nicht mehr gegeben war. Eine 80-fache Erdbeschleunigung entspricht einem Fallenlassen des Gerätes aus einer Höhe von ungefähr 60 cm. Geräte mit dem Eingriffssicherungssystem bestanden hingegen unbeschadet den Test.

Das Eingriffssicherungssystem, daß keine zusätzlichen Einzelteile benötigt, da die Nase N ein Bestandteil der Zahnstange ZS und die Scheibe S Bestandteil des Ritzels R2 beziehungsweise des die Zahnstange antreibenden Zahnrades ist, ist dadurch in vorteilhafter Weise als automatisches Transportsicherungssystem verwendbar.

Die automatische Transportsicherung wird dadurch gewährleistet, daß sich das Schreib-/Lesesystem PU während des Transports in einer Position im Wirkungsbereich des Eingriffssicherungssystems befindet und sich dadurch die Transportsicherung automatisch ohne zusätzliche Maßnahmen einstellt.

Hinsichtlich der Wirkung des Eingriffssicherungssystems ist davon auszugehen, daß mit dem Eingriffssicherungssystem ein sogenanntes Ratschen der Zähne der Zahnstange ZS über die Zähne des Ritzels R2 beziehungsweise des Zahnrades verhindert wird. Dieser Effekt wird dadurch erreicht, daß Zahnstange ZS und das sie antreibende Zahnrad mit dem Eingriffssicherungssystem miteinander verspannt werden. Ein auf einer einseitig eingespannten Welle W2 geführtes Ritzel R2 kann von der Zahnstange ZS nicht weggedrückt werden, so daß das Ratschen über die Zähne verhindert wird.

Das Eingriffsicherungssystem gewährleistet, daß auch während des Einwirkens von Kräften auf die Zahnstange ZS, die von einem Beschleunigen des mit der Zahnstange ZS verbundenen Schreib- oder Lesesystems ausgehen, die Zähne von Zahnstange ZS und Ritzel R2 beziehungsweise Zahnrad stets im Eingriff bleiben. Dadurch wird auch eine erhöhte Kraftübertragung zwischen Zahnstange ZS und dem sie antreibenden Zahnrad ermöglicht. Diese kann in vorteilhafter Weise verwendet werden, um mit der Zahnstange ZS beziehungsweise dem das Schreib- oder Lesesystem PU tragenden Schlitten eine Lade- oder Entladevorrichtung für den Aufzeichnungsträger anzutreiben. Das Kraftübertragungssystem ist dann derart auszuführen, daß ein Bereich in der Mitte des Wirkungsbereiches des Eingriffssicherungssystems zur Transportsicherung und der Endbereich des Wirkungsbereiches des Eingriffssicherungsystems zum Antrieb der Lade- oder Entlade- beziehungsweise Entnahmevorrichtung für den Aufzeichnungsträger verwendet wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein zusätzlicher Antrieb für das Lade- oder Entladesystem eingespart.

Es sei nochmals erwähnt, daß die Begriffe Ritzel und Zahnrad in dieser Beschreibung synonym verwendet werden, da das Ritzel R2 des Zahnrades ZR2 bei Fehlen eines äußeren Zahnkranzes AZ ebenfalls als Zahnrad bezeichnet werden kann. Der äußere Zahnkranz AZ ist nicht erforderlich, wenn das Ritzel R2 direkt, das bedeutet ohne ein zusätzliches Zahnrad ZR1, angetrieben wird.

Die Anwendung und Ausführung des erfindungsgemäßen Eingriffssicherungssystems ist nicht auf das hier angegebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (15)

1. Kraftübertragungssystem mit einem Zahnrad und einer Zahnstange für verfahrbare Schreib- oder Lesesysteme (PU) für optische Aufzeichnungsträger, dadurch gekennzeichnet, daß Zahnrad (ZR2, R2) und Zahnstange (ZS) ein Eingriffssicherungssystem aufweisen.

2. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffssicherungssystem im Endbereich der Zahnstange (ZS) vorgesehen ist.

3. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffssicherungssystem von einer Nase (N) der Zahnstange (ZS) gebildet ist, die in eine mit dem Zahnrad verbundene Führung (F) eingreifend vorgesehen ist.

4. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Zahnrad (ZS) verbundene Führung (F) eine Nut ist, die in einer mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundenen Scheibe (S) vorgesehen ist.

5. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffssicherungssystem als eine automatische Transportsicherung vorgesehen ist.

6. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffssicherungssystem als ein Kraftübertragungsmittel zur erhöhten Kraftübertragung im Zahnstangenendbereich vorgesehen ist.

7. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsmittel zur erhöhten Kraftübertragung im Zahnstangenendbereich zum Antrieb einer Lade- oder Entladeeinrichtung für den optischen Aufzeichnungsträger vorgesehen ist.

8. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsmittel zur erhöhten Kraftübertragung im Zahnstangenendbereich eine Nase (N) der Zahnstange (ZS) ist, die in eine mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundene Führung (F) eingreifend vorgesehen ist.

9. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundene Führung (F) eine Nut ist, die in einer mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundenen Scheibe (S) vorgesehen ist.

10. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (ZR2, R2) auf einer einseitig eingespannten Welle (W2) geführt ist und ein Eingriffssicherungssystem im Zahnstangenendbereich vorgesehen ist.

11. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffssicherungssystem von einer Nase (N) der Zahnstange (ZS) gebildet ist, die in eine mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundene Führung (F) eingreifend vorgesehen ist.

12. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundene Führung (F) eine Nut ist, die in einer mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundenen Scheibe (S) vorgesehen ist.

13. Kraftübertragungssystem mit einem auf einer einseitig eingespannten Welle (W2) geführten Zahnrad (ZR2, R2) und einer Zahnstange (ZS), dadurch gekennzeichnet, daß Zahnrad (ZR2, R2) und Zahnstange (ZS) ein Eingriffssicherungssystem aufweisen.

14. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffssicherungssystem von einer Nase (N) der Zahnstange (ZS) gebildet ist, die in eine mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundene Führung (F) eingreifend vorgesehen ist.

15. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundene Führung (F) eine Nut ist, die in einer mit dem Zahnrad (ZR2, R2) verbundenen Scheibe (S) vorgesehen ist.