TW442785B - Self-compensating dynamic ball balancer for disk player - Google Patents

Description

44278 爾號_n76 年月曰 修正 五、發明說明（1) 發明背景 【發明範圍】 本發明係有關一種光碟機自動補正動力滾珠平衡器， 尤指一種可連接於光碟機其中一轉體，或成為光碟機整體 之一部份之光碟機自動補正動力滾珠平衡器，而可限制光 碟機光碟機因離心質量所產生之内振（internal Vibration ) ° 【相關先前技術說明】 一般而言，光碟機錄存及/或讀取如CD、CD-ROM、DV D及DVD-ROM等類介質上之資料，由於其敏感度，光碟機必 需保護光碟及光學讀取裝置，使其免於外部衝擊及内振之 影響。 典型之光碟機如第1圖所示，其包括一底座1 0樞接 於殼體（圖未示）使其可垂直轉動，一蓋板2 0則接合於 底座1 0 ，馬達2 1則裝設於蓋板2 0 ，以供給光碟1之 旋轉動力，轉盤2 3則連接馬達2 1之轉軸2 2以容納光 碟1 ，一夾盤4 0置於容置槽上部之内面，對應朝向轉盤 (2 3)用以固著置於轉盤2 3上之光碟1 ，光學讀取頭 2 5連接於蓋板2 0容許其橫向移動通過光碟1以進行錄 存或再生資料之作業。該光碟機包括一設於底座1 0及蓋 板2 0間之防震元件3 0以防止由底座1 0直接對蓋板2 0 、馬達2 1及光學讀取頭2 5傳入外部震動，該防震元 件3 0可由軟質橡膠或塑材之類似材料製成，以吸收外部 衝擊。 依上述採用防震元件3 0之光碟機可有效保護光碟1

880107501.ptc 第4頁 442 78 5 -- 索號 88101176 五、發明說明（2) 日 絡·πί 及讀 光碟 之離 差不 動現 機並 使儲 上增 下減 取頭2 5免於受到外 離心重力所產生之内 心重力係因光碟轉動 —致所產生，因之， Ives becau 心軸之迴動 象（r e vo 此種馬達 無影響。 存/再生 為解決上 加質量或 少蓋板之 但在6x-40x 資料非常困 述問題，傳 提高防震元 震動。 部衝擊》但在馬達2 1轉動時因 振防震方法則未被提及。該光碟 中心及其重力中心在製作時之誤 馬達2 1轉軸於旋轉時會產生迴 se of whirling) 0 現象對於如lx4 2x之低速光碟 之高速光碟機，此種迴動現象將 難’而成為嚴重之問題。 統高速光碟機在裝設馬達之蓋板 件之剛性，使其在光碟偏心重力 生產:不僅增加蓋板質量不適於高速轉動，同時亦使 之剛性味増加及不利於產品小型化。且，當增加防震元件 時’其亦無法有效吸收外部衝擊及震動。 之日本^決上述缺弊’申請人於1997年10月8日提出申請 力平衡Ϊ利中請號平9 - 2 75 4 0 2則揭示了一種自動補正之動 力、轉2 °該裝置運用了光碟在不同轉速下之光碟離心重 第2及轉動中位置間之關係，其將詳述於2 Α至2C圖。 光碟執跡圖顯示馬達轉動速率等於或小於蓋板振動頻率之 及蓋板質ί轉動圖’蓋板頻率取決於防震元件之彈性係數 光碟面之重和其他裝設於蓋板之元件°該圖示顯示平行於 動中心ς水平向振動率。如圖所示，當一與光碟1理想轉 時’光 ，間隔一段預設距離之離心重力Me存在於Ρ 1位置 C3及C4仅理想轉動中心C1 ’沿著中心C旋轉’而移向C2、 置。光碟之離心重力M e對應於該等理想轉動中心

44278 5 __案號88101176_年月曰 修正_ 五、發明說明（3) C2、C3及C4則移P2、P3及P4之相關位置。在此情況下，該 等離心重力相關位置PI、P2、P3及P4及光碟轉動中心C1之 型態之理想轉動中心處於相對位置。 2 B圖則顯示馬達轉動速率接近蓋板頻率之光碟轉動及 軌跡圖。如圖示，轉動中心C1垂直於離心重力PI 、P2、P3 、P 4及中心C 1 、C 2、C 3、C 4之連線位置。 2C圖則顯示馬達轉動速率大於蓋板頻率之光碟轉動及 軌跡圖，其為一般容許光碟資料被錄存或讀取之速度，如 圖所示，轉動中心C與離心重力PI、P2、P3、P4及轉動中 心C 1、C 2、C 3、C 4位於同一直線。 如上述，由於轉動中心與光碟離心重力之關係，自動 補正動力平衡器可裝設於如轉盤、馬達轉子、馬達轉軸及 夾盤上。藉此，自動補正動力平衡器之補正質量及離心質 量處於與轉體轉軸相反之方向，而可有效降低光碟機之内 振現象。如上述，當使用自動補正動力平衡器時，即可相 對使用剛性較弱之防震元件。但上述平衡器將因滾珠接觸 面較大而降低其平衡能力。 【發明概述】 -本發明即在提供一種申請人如上述發明之進一步改良 ，本發明之目的即在提供一種光碟機自動補正動力滾珠平 衡器，其用以承放多數滾珠使其可自由移動之座圈設為在 蓋板自然頻率下，可減少滾珠與座圈之接觸區域，以改進 其平衡能力。 為達成上揭目的，本發明提供一種光碟機自動補正動

880107501.ptc 第6頁 44278 5 _案號88101176_年月日 修正_ 五、發明說明（4) 力滾珠平衡器，包括一蓋板，一用以使光碟旋轉之馬達則 裝設於該蓋板，一用以驅轉光碟之轉盤則裝設於馬達轉軸 :一夾盤則供將光碟定位於轉盤；及一讀取頭裝設於蓋板 供橫向通過光碟供錄存及/或再生資料；該自動補正動力 滾珠平衡器包含：一主體，具有環狀座圈供裝設於馬達轉 子、馬達轉軸、轉盤及夾盤之至少其中一轉體；多數放設 於座圈内部之滾珠則使其重力中心反向於馬達轉軸驅使之 光碟轉動時之離心力，及一外蓋元件以遮蔽座圈開口處， 其中該主體座圈具有底平面、一内周壁、一外周壁，其外 周壁及/或底平面之形狀可導引滾珠移動，供於光碟以錄 存及/或再生之轉速產生離心力時接觸外周壁。 本發明上揭目的及特點特於配合以下附圖較佳實施例 之詳細說明而趨於明暸，圖式中： 【發明之詳細說明】 如第3圖所示，一光碟機包括底座50 、一接合於底 座5 0之蓋板7 0 、一防震元件6 0則設於底座5 0及蓋 板70之間、一馬達101裝設於蓋板70、一轉盤20 1 、一讀取裝置7 5 ，及一設於轉盤2 0 1表面以定位光 碟1之夾盤3 0 1 。本發明自動褚正動滾平衡器4 0 0較 佳實施例則至少裝設於光碟機之其中一轉體，如馬達1 0 1 、轉盤201或夾盤301 。 就如第4及第5圖所示之自動補正動力滾珠平衡器4 0 0包含一設有座圈4 1 5之環狀主體4 1 0 ，多數滾珠 4 2 0則設於座圈4 1 5 ，而一外蓋元件4 3 0藉結合於

880107501.ptc 苐7頁 44278 5 _ 案號88101176_年月曰 修正_ 五 '發明說明（5) 主體410以遮蔽座圏41 5。 該外蓋元件4 3 0可使用黏接，相關凹部及凸緣之壓 合或螺接方式組合於主體4 1 0 。 座圈4 1 5之上端部可全部或局部開放，以置入滾痒 4 2 0 ，就等滾珠4 2 0在轉體轉動時之離心力以徑向移 離主體4 1 0之中心位置。 .該自動補正動力滾珠平衡器4 0 0可為一獨立個體供 組接於一般光碟機。同時，主體4 1 0可接合馬達1 Ο 1 ，轉盤201以及夾盤301之其中一轉體。在此一較佳 實例中，一接合孔4 1 0 a於主體4 1 0中心。同時，該 自動補正動力滾珠平衡器4 0 0之主體4 1 0可與馬達1 01 ，轉盤201及夾盤301構成一體。 本發明自動補正動力滾珠平衡器之減震效果將以6 A 及6 B圖予以詳述如下： 當光碟1如第6 A圖所示轉動軌跡速率等於或小於自 然頻率時，光碟1重力離心中心M e位置（P i， i = 1，2，3 及4)，及自動補正動力平衡器包括座圈、滾珠、外蓋元件 之補正量M c位置（P i ’， i = 1，2 , 3及4 )，位於相關轉軸位 置（c i, i = 1，2，3及4 )，旋轉中心C之相對位置。如此.， 使偏心轉動角度變大。 總之，當光碟以正常速度轉動之角度頻率遠大於自然 頻率。如第6 B圖所示，旋轉中心C及光碟1之重力離心 中心M e之位置（P i， i = 1，2 , 3及4 )係位於與轉車由相同方向 ，而補正質量Me之位置（P i ’， i = 1 , 2, 3及4 )則因離心力

880107501.ptc 第8頁 4 42 78 5 _案號88101176_年月曰 修正_ 五、發明說明（6) 而位於反向。因之，重力離心中心Me所產生之非平衡狀態 .被補正，轉軸之偏心轉動被大幅降低。同時，蓋板因光碟 1重力偏心M e所生之内振力亦被減輕。 本發明如第7 A至7 K圖所示之特徵在於座圈4 1 5之形 狀設為可減少滑動摩擦力，因光碟機運轉而自動補正動力 滾珠平衡器4 0 0正常動作時，產生於滾珠及座圈間之滑 動摩擦力大於滾動摩擦力。該座圈4 1 5設有内周壁4 1 5a 、底平面415b及外周壁415c ，該座圈415 之底平面4 1 5 b及/或外周壁4 1 5 c之形狀可加以改設 〇 當座圈4 1 5高速轉動時，滾珠4 2 0在座圈4 1 5 内部移動以找出補正位置，該等滾珠以軸向或垂直於軸轉 向之方向接觸座圈4 1 5 β由於滾珠4 2 0在座圏4 1 5 轉動時承受離心力，使滾珠沿軸向滑動及與垂直於軸向之 方向滾動接觸座圈41 5 。因之，若滾珠420可防止其 接觸座圈41 5之底平面415b ，或其接觸區域可經由 物理原理加以減少，則其總體摩擦力可降低，並改善平衡 能力。 基於此一原則，座圈4 1 5之内周壁4 1 5 a及外周 壁4 1 5 c通過轉動中心之斷面形狀係設為相對狀，即， 内周壁4 1 5a設為垂直於底平面4 1 5b，外周壁4 1 5 c則設為不同狀，使滾珠4 2 0以離心力移動接觸外周壁 4 1 5 c時可被導引。 以下將詳述座圈4 1 5之各種不同實施例，由7 A至

8S0107501.ptc 第9頁

-442 7 8-S _案號88101176_年月曰 修正_ 五、發明說明（7) 7 K圖為第5圊A部份之放大詳圖。 參7A圖，座圈4 1 5之内周壁4 1 5 a設為垂直於 底平面4 1 5 b ，外周壁4 1 5 c之全部表面均設為弧形 以形成與滾珠4 2 0之較大接觸面。該外周壁4 1 5 c蜂 度直徑大於滾珠420 ，使主體410轉動時，滾珠42 Q能因離心力移開底平面4 1 5 b並僅觸及外周壁4 1 5 c ，使底平面4 1 5 b之精密加工程序（fine processing )可省略，且滾珠4 2 0及座圈4 1 5間之接觸所產生摩 擦力可被降低。 參7B圖，座圈415外周壁415c設為平行於内 周壁415a並垂直於底平面415b ，就外周壁415 c於中間部位形成凹部。同樣可省略底平面4 1 5 b精密 加工，並降低滾珠4 2 0及座圈4 1 5間因接觸所產生之 摩擦力。 參第7C圖，座圖41 5外周壁41 5 c設為缺口狀 ，當主體4 1 0轉動時，滾珠4 2 0僅接觸外周壁4 1 5 c ，因之可省略底平面4 1 5 b之精密加工，並降低滾珠 420b座圈4 1 5間因接觸所產生之摩擦力。 參第7D ，座圈4 1 5之外周壁4 1 5 c設有位於上 部及下部間之缺口狀部份，其外周壁4 1 5 c上部垂直於 底平面415b ，而一斜角面則由外周壁415c下部及 局部底平面4 1 5 b所構成用以接觸滾珠4 2 0 ，就缺口 狀部份設於外周壁4 1 5 c中間部，.因此可省略底平面4 1 5 b之精密加工，並降低滾珠4 2 0及座圈41 5間因

8S0107501.ptc 第10頁 442785 ’ _案號88101176_年月日 修正_ 五、發明說明（8) 接觸所產生之摩擦力。 參7E圖，其角度面由外周壁4 1 5 c之底部及底平 面4 1 5b之局部形成，當主體4 1 0轉動時，滾珠42 0同時接觸底平面41 5b及角度面及外周壁41 5 c ，. 使產生於滾珠4 2 0及底平面4 1 5 b之滑動摩擦力可降 低，該角度面與底平面4 1 5b間之角度最好為1 5°及 4 5。。 參7F圖，座圈4 1 5外周壁4 1 5 c之上部及下部 設為不同環狀，就外周壁4 1 5 c上部垂直於底平面4 1 5 b ，而一内凹弧面則設於外周壁4 1 5 c中間及底部， 底平面，底平面4 1 5 b之精密加工可省略，並降低滾珠 420及座圈415間之接觸摩檫力。 第7G圖，一突出並朝向内周壁4 1 5 a之緣邊則由 外周壁4 1 5 c形成，其外周壁4 1 5 c之上部及下部均 垂直於底平面。 參7H圖，整個外周壁4 1 5 c之表面均設為突出緣 邊並朝向内周壁4 1 5 a ，就突出部之頂端與滾珠4 2 0 接觸部份設為内凹狀。 參7 I圖，兩個突出並朝向内、壁4 1 5 a之緣邊則 外周壁4 1 5 c中間部形成，而可省略底平面4 1 5b之 精密加工，並降低滾珠4 2 0與座圈4 1 5間之接觸摩擦 力。 參7 J圖，一組長方形突出並被此間隔一段距離之突 出部則由外周壁4 1 5 c中間部形成，其端緣接觸並導引

88010750L.ptc 第11頁 442785 _索號88101176 _年月曰 修正_ 五、發明說明（9) 滾珠4 2 0 ，可省略底平面4 1 5 b之精密加工，降低滾 珠與座圈415之接觸摩擦力。 參7K圖，座圈4 1 5之外周壁4 1 5 c整個表面設 為鑛齒狀。 如第7 A至7 K圖所示，經由上述座圈面之改設滑動 摩擦力可較原有直平面減小，座圈4 1 5之磨損及滚動摩 擦亦可被降低。 如第7 A圖所示，用以產生低黏度流體4 2 5能以少 量方式注入座圈4 1 5内部。僅要使流體4 2 5以微量厚 度包覆滾珠4 2 0即已足夠。舉例而言，當滾珠直徑等於 或小於5咖時，則可使用能座生0. 6CS到60CS間黏度之流體 〇 綜上所述，本發明之自動補正動力滾珠平衡器，其座 圈外周壁係設為能使產生於滾珠及座圈底平面之滑動摩擦 被減少。同時，因滾珠以滾動摩擦接觸座圈，該等滾珠可 快速移動限制因非平衡質量所產生之内振現象，使平衡器 被大幅改善。再者，由於可注入少量流體於座圈以塗覆滾 珠表面，對滾珠在補位加以潤滑，亦可防止滾珠本身之磨 損。

880107501.ptc 第12頁 442785 案號 88101176 年 月 曰 修正 圖式簡單說明 【圖式說明】 第1圖係傳統光碟機之立體分解圖。 第2 A — 2 C圖顯示光碟離心重力中心位置轉軸位置 及光碟以不同速率轉動下轉動中心位置間之關係； 第3圖係本發明於光碟機裝設自動補正動力滾珠平衡 器之較佳實施例立體分解圖； 第4圖係本發明自動補正動力滾珠平衡器之較佳實施 例立體分解圖； 苐5圖係第4圖自動補正動力滾珠平衡器之剖視圖； 第6 A及6 B圖顯示使用本發明自動補正動力滾珠平 衡器光碟機之光碟離心重力中心位置、轉軸位置、及光碟 在不同速率下理想轉動中心位置間之關係；以及 第7 A至7 K圖係本發明自動補正動力滾珠平衡器較 佳實施例之座圈剖視圖。 【圖式十元件編號與名稱對照】 1光碟 1 0底座 1 0 1馬達 2 0蓋板 2 Ο 1轉盤 2 1馬達 2 2轉軸 2 3轉盤 2 5光學讀取頭

8S010750Lptc 第13頁 案號 88101176 圖式簡單說明 3 0防震 3 Ο 1夾 5 0底座 6 0防震 7 0蓋板 7 5讀取 4 0 0自 4 1 0環 4 10a 4 1 5座 4 15a 4 15b 4 15c 4 1 5 d 4 2 0滾 4 2 5流 4 3 0外 C、C 1 M e 、Ρ M e重力 M c補正 C 4轉動中心 、P 4離重力 44278 5 年 元件 盤 元件 裝置 動補正滾平衡器 狀主體 接合孔 圈 内周壁 底平面 外周壁 角度面 珠 體 蓋元件 > C 2 ' C 3 ' 1、P 2、P 3 離心中心 質量 曰

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Claims (1)

1. 4 42 78 5 案號 88101176 曰 修正 六、申請專利範圍 1. 一種光碟機 用 放 可 力 以提 光碟 通過 滾珠 達轉 馬 及馬達 多 周 再 周 2. 如 衡 成 因 3. 如 衡 在 4. 如 衡 上 壁 ， 生轉 壁 。 申請 器， 大於 離心 申請 M. ' 主體 申請 器， 供光 之轉 用以 上述 平衡 主體 軸、 數設 轉軸 外蓋 述主 該外 速時 專利 其中 滾珠 力移 專利 其中 轉動 專利 其中 自動補 碟旋轉 盤則裝 夾持光 光碟以 器包含 ，具有 轉盤或 於座圈 驅動光 元件用 體座圈 周壁及 所產生 範圍第 ，上述 之接觸 開底平 範圍第 ，該外 時接觸 範圍第 ，座圈 正動力 動力之 設上述 碟之夾 錄存及 環狀座 爽盤其 内部之 碟時所 以封閉 滾珠平衡器 馬達則裝設 馬達轉軸； ，包括一蓋板；一 於上述蓋板，一承 ;及一裝設於蓋板之讀取頭 或再生資料，該自動補正動 圈至少裝設於上述馬達轉子、 中之一轉體上； 力中心位於與光碟 之反向位置；以及 滾珠使其重 產生離心力 上述座圈開 具有一底平面、一内周壁、以及一.夕卜 /或底 之離心 平面設為在 力可引導滾 1項所述光碟機自 座圈外周壁之整個 面積，於上述主體 面並接觸外周壁。 2項所述光碟機自 周壁弧狀構成直徑 外周壁。 1項所述光碟機自 外周壁設為平行於 光碟以錄存及/或 珠移動接觸座圈外 動補正動力滾珠平 表面設為弧狀以形 轉動時，該等滾珠 動補正動力滾珠平 大於滾珠，使滾珠 動補正動力滾珠平 上述内周壁，並垂

   880107501.ptc 第15頁 442785 _案號 88101176_年月日__ 六、申請專利範圍 直於底平面，且於其中間部形成凹部，藉此，於主體轉 動時，使滾珠因離心力移開底平面。 5 .如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠平 衡器，其中，座圈外周壁設為平行於上述内周壁並垂直 於底平面，該外周壁之中間部設有缺口狀，使主體轉動 時，滾珠因離心力移開底平面。 6 .如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠平 衡器，其中，上述外周壁之上部垂直於底平面，一角度 面則由外周壁下部及局部底平面形成以接觸滾珠，並於 該外周壁中間部形成一缺口，藉主體轉動時，滾珠因離 心力移開底平面。 7. 如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠.平 衡器，其中，一角度面僅由上述外周壁下部及局部底平 面形成，主體轉動時，使滾珠接觸底平面、上述角度面 及外周壁。 8. 如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠平 衡器，其中，上述外周壁上部設為垂直於底平面，而一 内凹弧則由外周壁中間部及下部間形成，使主體轉動時 ，滾珠因離心力移開底平面。 9 .如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠平 衡器，其中，上述外周壁上部及下部均設為垂直於上述 底平面，而一突出緣邊則朝向内周壁，並由外周壁中間 .部形成。 1 0_如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠平

   880107501.ptc 第16頁 4 42 7 8 5索號881〇1176_年月日 修正_ 六、申請專利範圍 衡器，其中，上述外周壁整個表面設為朝向内周壁之突 出緣邊，就突出緣邊之端部設為凹弧供接觸滾珠，使主 體轉動時，滾珠因離心力移開底平面。 1 1,如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠平 衡器，其中，上述外周壁設有兩個朝向内周壁之突出緣 邊，使主體轉動時，滾珠因離心力移開底平面。 1 2,如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠平 衡器，其中，一對以預定間距分隔之長方突出部設於上 述外周壁中間部。 1 3.如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠平 衡器，其中，上述座圈外周壁整個表面設為鋸齒狀。 1 4.如申請專利範圍第1項所述光碟機自動補正動力滾珠.平 衡器，其中，上述座圈内部注入足夠彼覆滾珠表面之流 體至一微厚度，使其轉動時降低座圈及滾珠間之摩擦力

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