JPS6098589A - 車載用デイジタルデイスクデツキの緩衝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、回転中のディジタルディスクから情報を読
み取る場合の安定化袋口に関する。さらに詳しくは、デ
ィジタルディスクを振動や加速度の変動が大きな自動車
に載せて使用する場合に、振動等の外乱の影響を受ける
ことなく正確に情報を読み取ることができるようにした
ディジタルディスクデツキの緩衝装置に関するものであ
る。 ディジタルディスク機器の使用時における外部からの衝
撃や振動は、時に情報トラックに対するヘッドの異常変
位を招来する。特に、自動車等に設置される機器におい
ては、衝撃、振動、加速度の変動が情報の読み取りに悪
影響を及ぼし、ドロップアウトの状態になることが多く
、このドロップアウトによって発生する雑音が車載用機
器の場合の大きな問題となる。したがって、ディジタル
ディスクデツキを車載用とする場合には、必ず当面する
外乱である過渡振動、定ｔｉｔ振動、制動加速度を十分
解析した上で、読み取りパノ１くとディスクの１−ラッ
クの異隼相対変位の除去を図ることが肝要である。 以下、これらの解析過程を示し、さらにヘッドとトラッ
クの！Ａ？ｉｉ相対変位の除去を図ることができる装置
について言及する。 まず、ディジタルディスクトラックの持つ情報は、電磁
、静電、光学何れの方法による読み取りに対しても読み
取りヘッドへの現時点位置ベクトルをも示すことができ
るものとする。すなわち、ヘットはフ；（′に自体のあ
るべき位置をディスクから知らさＪしている。しかし、
両者間の係合は一般に間隔とばね係数と抵抗とを持つ機
械系であり、外乱による相対変位を生じ得る。この相対
変位を封じるためにヘッド側においてはトラック追従用
のサーボ機能を有してはいるが、この機能も外乱により
機器を構成する諸機素の相対運動が著しいとき満さＩｔ
なくなる。一般に、実機におけるヘッドのサーボ機能は
、外乱用振動数と加速度振幅、あるいは単なる加速値に
対し、自体の遮断周波数を１〜２　ｋ　Ｈｚ、そして許
容できる加速度は１０ｍ／５ｅｃ２以内であることが望
ましいものとし又設定されている。 上述のことから、ヘッド自体の研究と並行して、ヘッド
以外のデツキ構成語機素についても外乱による支障の除
去を考える必要が見出される。機能に支障を来す外乱に
ついては、デツキの使用場所を走行中の自動車に例をと
るならば当然のこととして室内使用時の外乱条件はほぼ
含まれる。したがって解析を走行中の自動車客室内につ
いて行なう。 自動車内に取りイ１けら拉るディスク機器は比較的振動
の少ない所に設置される。機器への外乱は機器の筐体が
車体の一部に置かれるとき、車体の持つエンジン振動を
例えばＲ，Ｐ、Ｍ　６００〜６０００とすれば外乱振動
数としてＲ，Ｐ、ＳＩＯ〜１００てあり、この振幅は小
さいが直接に、またはその高調波がディスク機器筐体を
加振する。この外乱を第１の外乱と名づけでおく。 次に、−回だけの異常路面による外乱についで考える。 この力学モデルに第１し１に示す。仮定する異ｆｉｔ突
起高さを２ｕとし、性向１−１：変位をＸ”ｕ（１−ｃ
ｏｓ　δｔ）として波長を比較的長くとった盛り上がり
について考える。これが自動車４が速度υで走行中に高
さ２ｕである路面５−１−の異常障害３を通過しようと
する状態の力学モデルであって、悪影響、落石等を想定
した力学解析を容易にするための近似化条件である５、
ここにｔＥいてＸ”　”１　（１−ｃｏｓ　ｅ　ｔ）で
示された外乱を第２の外乱と名づけでおく。さらに、常
識的な範囲の制動操作によるときの負の加速度が機器に
及ぼす外乱を第３の外乱と名づける。そして、これらの
３種の外乱が機器に与える現象を逐次解析することによ
って、これらの外乱に効果のある機器機構部の緩衝体系
を得ることができる。 第１の外乱は、特定の走行状態では定常波となり、走行
条件によっである範囲内で変ｆヒする。ここに、車内の
一部に固設さＪした筐体の振幅をΔ、また、その筐体に
対しばね定数たと粘性係数Ｃとによって係合する質Ｐ１
ｍのディスク機器フレームの振幅をＸ、また、ξを限界
減衰係数Ｃｃ　に対するＣの比とするとき、振動］二学
上次の関係かり、えられている。すなわち、 である。上式においてξ〈ｏ、５以内、また、ωル〈工
のときＸ／Ａは共振点裂こえてｌよりも７ 小さい。許し得る範囲においてξと〃ｌＬを小さくすれ
ば機器内の機素相互の相対変位、相対加速度等を小さく
でき、八ツ１くのサーボ機能が満される。 第２の外乱は、路面からのものであるため、外乱による
１１体の過渡振動を解き、次いて機器機猜の緩衝をめな
ければならない。第１図（〔コ）の力学モデルにおいて
前述のように異常路面凸起障害の高さの位置ベクトルを
時間

【の関数 ｘ　＝　ｕ　（１−ｃｏｓ　（７ｔ）　・・（１）とお
き、自動車４のボイルベースをＱ−Δ１．ｔと」るとと
もに、自動車４の質心をＱの中央部と仮定する。点Ｂは
、ばね定数に、ダッシュボッ１−による粘性係数Ｃを介
して障害部を走行する。このとき点Ｂは１脹動の中心で
あり、点Δは懸点１；なる。 ここで、点Ａを軸とする自動車４の角変位をψとし、Ａ
Ｂの中点の」二下変位をｙとしておく。なお、障害は一
周期Ｔ秒で終了し、その間の走行里は、車速をυ、凸起
の相当波長を２８とＪノ＜とき２　Ｓ　−υ　Ｔ で表わされる。 したがって、υなる速度のときの前輪接地点の画く円振
動数を０とおけば υ− ｙ＝−ψ となる。 さらに、点Ｂに生しる力をＦとし、それによるモーメン
トをＮ、点Ａに刻する車の慣性能Ｘ＄ヲＩ＾　とおけば
、 Ｎ＝ＱＩ７＝Ｅｆｉ％ψ となり、Ｂ点に生じている力はまた乙（ｃ−２ｙ）＋ｌ
ｔ、（ｘ−２ｙ）とおけるため、 ２　、。 −ｘｙ＝ｃ（Ｍ　２；）＋ｔ（ｘ−２ｙ）　・・・（３
）となる。 このとき、上式と式（１）から となり、式（４）の微分方程式を解けば次のようになる
。 【＝０→周期Ｔで外乱は終了し、その後の系は自由減衰
に移る。 ここで、一般的にあり得る条件として υ＝　６　０　ｋＫ／　ｈ ２ｓ＝０．　６ｍ ｕ＝０．　０５ｍ 仇＝　１　００　０　ｋｇ ４　＝　２００００　Ｎ　／　ｍ ξ＝０．５ とおいて式（５）によるｙをめるとき実際に起り得る車
体の過渡振動がわかる。この８１算結果を第４図に示す
。この図形からは式（５）に代えて、ｙの代りにｘＯを
変数とする筐体への外乱とし、極めて簡易化された次式
の式（６）が便利であることがわかる。式（６）につい
ては第４図からρ＝０．００３５ｍ 外乱の作用時間　Ｔ１／　／２−０．０３３秒円Ｊ辰動
数Ｔγ＝２π／１Ｙ　−９５，２を読みとって Ｘｏ＝ρ（１−ｃｏｓ　；　ｔ）　・・・（６）１＝０
→″”ｒＹ　／　２ とおく。 Ｘｏは筐体の振動変位入力であり、ばね定数１゜による
抵抗とクーロン抵抗（ｐ／２）μ×２を介して機構側質
ｆＢ、ｇσによる／７ｒＩＪシが平衡する。この状ｆル
を力学モデル第３図（ａ）に示した。このときの平衡式
は次のようになる。 ｆｌａ　（Ｘｏ　−ｚ　）＋Ｉｔ　Ｐ　＝　ｆｋ　’ｉ
　但しく１．＞ン〉（）・・・　（７） 式（６）と式（７）によってＺを解くと、ここに１式（
６）に対し、ρ＝０．００３５九０゜＝４１５．２、ま
た実用上に想像される１例 偽＝２ｋ［ ｌａ　＝　Ｉ　Ｏ００Ｎ　／　ｍ μＰ＝ＩＮ（５ｎｎたわんたどきのｆｉｂ　＝　Ｉ　。 ００　Ｎ　／　ｍによる力は５Ｎであり、その２０％を
μＩ〕と仮定した。） を式（８）に用いるとき第５図の時間［に対する特性が
得られる。 第５図から外乱はほぼｔ＝０．０：３３時点ｃ　ｔｌ’
４了してＺは定値になっていることがわかり、図上によ
るその値を△２／△ｔから０．０６７ｍど見做すことが
でき、Ｋに用いた外乱はまた設定した〜ともとμＰとに
よって著しく緩衝されているものと言える。このときの
機構側固有円振動数は６　＝　２２　、３６であり、前
記遮断周波数に比べ極めて低いことがわかる。 一方、第１の外乱において、エンジンのとりうる回転数
に対しデツキ用ダンパが起振振幅より小なるためには既
述のエンジンＲ，Ｐ、す〆おい１はであった。したがっ
て、　ｔｌ）ｎ−は十分にＪ１７フ；；−を含み、第１
の外乱と第２の外乱とを同時に紡衝できるデツキ緩衝系
は実在しうろことがわかる。 次に、第３の外乱については慣用される比較的急な制動
を例にとってみる。ここに車速υと制動距ＭＳを次のよ
うにおく。 ｖ＝４０　ｋｍ／ｈ＝１１．　ｌ　１ｍ／５ｅｅＳ　＝
　１０　ｍ このときに生じる加速度をα、見かけ」二の車と地面と
の摩擦係数をμＰとおけば μＰについては車質量４１Ｌ　、鉛直重置にＪから仇α
十タリ・μｐ＝Ｑ と示されるやこの程度の制動では一般に地表に対するタ
イヤ面の接触は静摩擦が作用し、ブレーキディスクとブ
レーキシューの間に動１％　擦が作用している。 制動に入る前の車両は定速度走行でありこの状態を速度
＝０．車の位置バク１〜ル＝０とする慣噌！１系座標を
おく。ここに車の変位をＸｏｏでお（）ばこれは車体と
一体の筺体の運動も同・である１、力学モデル第３図（
ｂ）にこの状態を示す。＋９１　Ｈ：＋　＋ＮＮ郡部質
量／７ｆＬｏであり、ｆｉｇ　は筐体ト下壁からμｍ１
の定値の力を受ける。このときの平ｔ％式は次のようで
ある。 も（騙−ｘｔｘｒ）十μＰ＝旬ム但しし＝０からの微小
時間において　１ｉｏｏ１＞１ｉｏｏｌ＞Ｏ・Ｈｉ９）
式（９）、式（１０）のＭ　１ｔｙｔｙは機構に生ずる
絶対加速度であり次のようになる。 、１１゛−一　二（α−−）ｃ−Ｐ　ｔ　−α　瞬　盛
　−（１１）々　ル ここに−／ｊｐが０のときを仮定して式（１１）を用い
ると、１＝０において　’！ａａ＝０ となって〜にαの２倍の加速度が生じる。ばねを除去す
ることを仮定しても、これはも　を極めて晶い値とする
に通じるためｊ　ｍａｘ　を低めることにはなり難い。 ここに、第１の外乱および第２の外乱との同時対応策を
考えれば上に示された１ｍａＸは比較的低いため適切な
ムを置くことは好都姶と考えうる。 ここに汎で既述の部分で仮定したμｐ＝ＩＮを式（１１
）に用いれば Ｌ−＋ｎａｘ　＝−（ａ−０，５）−ａ　＝　−２ａ　
＋　０．５となって〜の加速度の絶対値は低下する。し
かしこの場合、制動開始の初期にμｐ／、−である低い
加速度２ａａが発生する。したがって」−記がらは ０〈　−くα 勧 を設計上の目安とすることができる。制動操作に係わり
、ここにおいても　ｆしる；に見合う振動数は例示実数
において３．５６１１ｙ、にすきないため光学ヘッドの
既述遮断波数に列し極めて低い。 以上の解析から明らかなように、３種の外乱は力学モデ
ル第３図（ａ）、　（ｂ）に示したように適当なａ□も
、μＰを選択すれば十分に緩衝されパノ１への読取り追
従不能によるドロップアウトをＩＩ　Ｍできる。 この発明は、これらの解析結果をふまえて提案されるも
ので、その目的とするところは、戦車型のディジタルデ
ィスクデツキにおいて、車体側に固設された該デツキの
筐体に伝達されるｌ（体がらの振動等を該デツキの読取
りヘッドを含む機構部分に直接的に伝えることのない緩
衝装置を提供することにある。 すなわち、この発明は、ディジタルディスクチツキの機
構部分と該デツキの筐体との間にクーロン摩擦を利用し
た緩衝ばねを介在させ、筐体に伝えられる振動等を緩和
することにより、ディジタルディスクの読み取りにおけ
るドロップアウトを防止し、移動する車内においても衝
撃や振動等の有無や強弱に関係なく、ディジタルディス
クの忠実な再生を可能とすることを特徴としている。 以下、この発明の実施の一例を添付図面に示し。 これを参照しながら、詳しく説明する。 第２図（ａ）、　（ｂ）は、この発明に係るディジタル
ディスクチツキの横断面図と縦断面図である。第２図（
ａ）、　（ｂ）におけるディジタルディスクデツキの機
構部分６は、自動車４の車体側に固設された筺体７の内
側に保持されている。この場合、機構部分６の保持手段
は、筐体７の内面とこれに対向する機構部分６の外面の
間に挿入された弓形の板ばね８である。この板ばね８は
、機構部分６の六外面にそれぞれ頂点９が固定されると
ともに、両脚１０側が筺体７の内面に対し摺動可能に設
定されている。この実施例においては、ディジタルディ
スクデツキは横型に構成されているため、板ばね８が受
ける荷重の平均化を意図して垂直７！！Ｊ重や垂直変動
を受ける上側と下側の板ばね８はそれぞれ並列に二枚づ
つ配設さＪ′している。なお、この実施例に示した板ば
ね８は、それぞれ頂点９側を機構部分６に固定し、両脚
１０側を筺体７の内面に対し摺動可能に設定しているが
、逆に筐体７の内面を板ばね８の固定側としてもよいこ
とはいうまでもない。 この板ばね８は、それぞれの両脚１ｏの先端が筺体７の
内面に当接し、かつ、慴動可能に構成されているため、
板ばね８の作動に応して両脚１０とこの両脚１０が当接
する筺体７の内面に摩擦力が生じる。これが振動を減衰
させるクーロン摩擦である。 実設計に当って緩衝ばね力と、そのばねと対応接面との
間に生ずる摩擦力は次のようにして容易に８１画できる
。すなわち、第２図（ａ）、　（ｂ）において、上下振
動緩衝に役立つばね力は上部および下部に置かれたばね
定数の和になる。これを２に１とおく。このばね撮動減
衰のためのクーロン抵抗は同図において前後および左右
に対向するばね力をそれぞれＰ２．Ｐ−１とするどきμ
ｚＰｚ、７ｚ＊Ｐ３とする。ここにμ２．μヨは定数に
２．にヨのばねの取り細面対応面間との摺動時の摩擦係
数で一応定数とする。しかし、Ｐ２．Ｐａの値を如何よ
うにおいてもに２．に：Ｉは変ることがないことは並列
ばねの特性から明白である。したがって、Ｋ　２　、　
Ｋ　３に係わりなくめうる任意の値２（μ２Ｐ２十μ３
Ｐ３）と、２Ｋ】による振動系が成立する。これは」ニ
ド方向の振動系であるが、同様にして第２１ｍ　にＩ）
　、（ｂ）に対する前後、左右系の任、念の振動系がめ
られることになる。この方法はさらに摩擦係数を各面毎
に変えて多様の振動系を置き得ることを可能とする。μ
の値は工業的に容易に０．０２〜０．５に置くことがで
きる。 μの値は、クーロン摩擦による減衰を考えると０．２〜
０．２４が最適であるが、ｎ；Ｉ記の範囲においてもま
た効果的な減衰作用を設定することができる。 これまでに述べた解析結果や説明から明らかなように、
この発明によれば板ばね８自体が弾４１を持っているば
かりでなく、板ばね８の両脚１０の先端部とこの先端部
と当接する当接面との間のｇ％擦振力利用することによ
って従来機器Ｊ：りさらに効果的なり−ロン減衰作用を
行なわしめることができる。これは、上記の範囲に動１
ｒ擦係数を設定すると伝達振動等を光学ヘソ１〜の遮断
周波数よりもきわめて低い周波数に押えることができる
ため、！？撃、振動、加速度変動の激しい車載型のディ
ジタルディスクデツキにおいて、読４７ノ取り工う−の
虞れがない緩衝装置を提供できることを、Ｊ（シでいる
。 すなわち、この発明によれば、外部からの撮動や衝撃に
強いディジタルディスクデツキを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車が外乱体を通過する場合の、力学モデル
図、第２図（ａ）はこの発明に係る綴部装置の概略を示
す横断面図、第２図（ｂ）はその縦断面図、第３図（ａ
）ばばね定数　による担、抗とクーロン抵抗を介して機
構側質爪による慣性力か平衡する状態を示す力学モデル
、第３図（ｂ）は、制動に入る前の定速度走行時の同様
の力学モデル。第４図は式（５）による過渡振動のａ１
算結果を表わすグラフ、第５図は実用上の一例を式（８
）に適用した場合の特性を示すグラフである。 図中、３は路上障害物、４は自動車、５は路面、６は機
能機構部、７は筐体、８は仮ばね、９は１．ｉ１点、１
０は脚である。 特ｒ「出願人　株式会社ゼネラル 代理人弁理士　大　原　拓　也 第１図 第２図 第３図 （ｂ） （２） ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタルディスクデツキの筐体と、読取りヘッドを含
   む機構部分との間の垂直方向、水平方向、横方向のそれ
   ぞれの間隙に、頂点が前記筐体内面あるいは前記機構部
   分の外面に固定されるほぼくの字形の板ばねを緩衝ばね
   として挿入して前記筐体内に機構部分を保持させ、かつ
   、クーロン減衰作用を行なわしめるため、前記板ばねの
   該脚部と脚部が当接する当接面との動摩擦係数を０．０
   ２〜０．５に設定したことを特徴とする車載用ディジタ
   ルディスクデツキのｔＬ衝装置。