DE3829563A1 - Kopftrommel fuer einen videokassettenrecorder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopftrommel für einen Video­ kassettenrecorder oder sog. Videorecorder, insbesondere eine Kopftrommel unter Verwendung eines Fluidum-Dynamik­ drucklagers zur Verbesserung der Bild- (screen) und Sprach­ güte beim Aufzeichnen oder Wiedergeben eines Videosignals.

Eine in Fig. 1 dargestellte herkömmliche Kopftrommel weist zwei Kugellager 22, 22′, welche eine durch einen Motor an­ getriebene Dreh-Welle 21 drehbar lagern und welche in einen an einer Grundplatte B befestigten unteren Trommel­ teil 23 eingebaut sind, einen auf den oberen Abschnitt der Welle 21 aufgesetzten Flansch 24 und einen oberen Trommelteil 26 auf, der mittels (einer) Schraube(n) 27 am Flansch 24 befestigt ist. Die Anordnung umfaßt ferner einen umlaufenden (rotary) oder Dreh-Magnetkopf 25 sowie zwei an der Oberseite des unteren Trommelteils 23 bzw. an der Unterseite des Flansches 24 befestigte Dreh-Wandler 28, 28′, einen mittels einer Schraube 30 am unteren End­ abschnitt des unteren Trommelteils befestigten Stator 29 sowie eine Ringmanschette 31, die mittels einer Schraube 32 am unteren Endabschnitt der Welle 21 angebracht ist und an welcher ein Rotor 33 (bei 34) angeschraubt ist.

Bei dieser herkömmlichen Kopftrommel mit Kugellagern wer­ den bei Drehung der Welle 21 unter dem Antrieb durch den Rotor 33 der Flansch 24, der obere Trommelteil 26, der Dreh-Wandler 28 und der Dreh-Magnetkopf 25, die sämtlich an der Welle 21 befestigt sind, in Drehung versetzt. Dem­ zufolge kann der Dreh-Magnetkopf 25 das Videosignal auf einem nicht dargestellten Magnetband aufzeichnen oder aus ihm auslesen.

Da die Welle 21 fest mit den Innenlaufringen der Kugel­ lager 22, 22′ verbunden ist, deren Außenlaufringe an Ober- und Unterseite des unteren Trommelteils 23 befestigt sind, versetzt die Welle 21 bei ihrer Drehung die Kugeln und die Innenlaufringe der Kugellager 22, 22′ in Drehung. Hierdurch werden Radial- und Axialbelastungen von oberem Trommelteil 26, Flansch 24, Ringmanschette 31 und Rotor 33 durch die Kugellager 22, 22′ aufgenommen bzw. abge­ stützt.

Auch wenn bei dieser herkömmlichen Kopftrommelanordnung die Kugellager 22, 22′ mit hoher mechanischer Genauigkeit gefertigt sind, erzeugen sie bei der Drehung Schwingung und Geräusch. Diese Drehschwingung hat einen ungünstigen Einfluß auf die Bildgüte beim Aufzeichnen oder Wieder­ geben des Videosignals. Außerdem verstärkt sich die Schwingung in Abhängigkeit von Toleranzen und Einbau­ fehlern der Kugellager 22, 22′, und die Lebensdauer oder Standzeit der Kugellager 22, 22′ wird durch Verschleiß an Innen- und Außenlaufringen und Kugeln beeinträchtigt, wodurch insgesamt die Betriebslebensdauer des Video­ recorders herabgesetzt wird.

Weiterhin ist eine Kopftrommelanordnung mit einem Fluidum- oder Strömungsmittel-Dynamikdrucklager bekannt. Ein Bei­ spiel hierfür ist in Fig. 2 veranschaulicht.

Die Anordnung nach Fig. 2 umfaßt einen oberen Trommelteil 41 und eine feste Achse 42 mit einer Anzahl von Schmier- Rillen 42 a, auf die ein Flansch 44 mit einer Nabe (flange boss) 43 drehbar aufgesetzt ist. Der obere Trommelteil 41 ist am Flansch (bei 46) angeschraubt und trägt auch eine (angeschraubte) kreisförmige Scheibe 45 mit (einer) Spi­ ralrille(n) 45 a. An der Unterseite des Flansches 44 ist ein Rotor 47 befestigt. Der untere Abschnitt der Achse 42 ist in einen an einer Haupt-Grundplatte B befestigten unteren Trommelteil 48 eingesetzt. In einem konkaven Ab­ schnitt 48 a des unteren Trommelteils 48 ist weiterhin ein Stator 49 befestigt. An der Unterseite des oberen Trommel­ teils 41 ist ein Dreh-Magnetkopf 51 angebracht.

Bei dieser, ein Fluidum-Dynamikdrucklager verwendenden An­ ordnung werden oberer Trommelteil 41 und Magnetkopf 51 entsprechend der Drehung des Rotors 47 in Drehung ver­ setzt, wobei der Magnetkopf 51 ein Videosignal auf einem Magnetband aufzeichnen oder aus ihm auslegen kann. Dabei bleiben der an der Grundplatte B befestigte und untere Trommel­ teil 48 und die in diesen eingesetzte Achse 42 drehfest, weil sie sämtlich (gegen eine Drehung) festgelegt sind.

Bei der Drehung des Rotors 47 strömt das zwischen der Flansch-Nabe 43 und der Achse 42 eingeschlossene Schmier­ mittel längs der Schmierrillen 42 a in der Achse 42. Da­ bei wird ein dynamischer Strömungsmitteldruck oder Strö­ mungsmitteldynamikdruck erzeugt, durch den die Radialbe­ lastung der sich drehenden Bauteile abgestützt wird. Bei der Drehung am oberen Ende des Flansches 44 befestigten Scheibe 45 strömt das Schmiermittel auch in deren Spiral­ nuten 45 a ein, wobei ein die sich drehenden Bauteile nach oben drängender dynamischer Strömungsmitteldruck erzeugt wird. Wenn dieser Dynamikdruck die Kraft aus der Axial­ belastung durch das Gewicht der sich drehenden Bauteile oder Drehkörper und der Anziehkraft (suctional power) des Magneten des Rotors 47 übersteigt, werden die Dreh­ körper um einige Mikrometer aufwärts bewegt bzw. ange­ hoben.

Aufgrund der Ausgestaltung dieser mit einem Fluidum- Dynamikdruck arbeitenden Drehtrommel(anordnung) ergibt sich jedoch ein Problem dahingehend, daß die Axialbe­ lastung der Drehkörper und die Anziehungskraft des Rotors gegen die Hubkraft des Dynamikdrucks nach unten wirken, so daß die Drehkörper deshalb, weil sich die Hubkraft und die abwärts wirkende Kraft gegenseitig aufheben, nicht einwandfrei (dynamisch) gelagert sind. Bei der bisherigen Kopftrommel bleiben daher noch einige Probleme zu lösen, da bei ihr die erforderliche Hubkraft nicht voll erreicht werden kann, weil die Abwärtskraft der Drehkörper der aufwärts wirkenden Kraft des Dynamikdrucks entgegenwirkt. Außerdem kann das Schmiermittel (oder Gleitmittel) nur dann ungehindert längs der Spiralnuten 45 a fließen, wenn der Abstand oder Zwischenraum zwischen den Spiralnuten 45 a und dem oberen Abschnitt bzw. Ende der Achse 42 genau eingehalten wird. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, weil dieser Abstand aufgrund von Maßfehlern und Fertigungs­ fehlern oder -toleranzen der Scheibe 45 und einer Ab­ weichung der Achse 42 von einer rechtwinkeligen Anordnung nicht genau eingehalten werden kann, was einen ungünstigen Einfluß auf die einwandfreie Drehung hat. Der genannte Abstand müßte daher sehr genau eingehalten werden. Außer­ dem ist die Konstruktion nach Fig. 2 von derjenigen nach Fig. 1 so verschieden, daß die gemeinsame (wahlweise) Verwendung beider Kopftrommelarten nicht möglich ist. Um nämlich die zuletzt beschriebene Anordnung anwenden zu können, müßten mit entsprechendem Kostenaufwand die ge­ samten Fertigungs- und Montagestraßen umgerüstet werden. Da Rotor 47 und Stator 49 bei der Kopftrommel nach Fig. 2 zwischen oberem und unterem Trommelteil 41 bzw. 48 einge­ baut sind, ist das Auswechseln oder Instandsetzen des Motors nicht einfach.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Kopf­ trommel(anordnung) für einen Videokassettenrecorder, die unter Vermeidung der Mängel beim Stand der Technik insbe­ sondere auch ein einfaches Auswechseln oder Instandsetzen des Motors erlauben und speziell eine schwingungsfreie Drehung gewährleisten soll.

Die Erfindung bezweckt insbesondere die Schaffung einer Kopftrommel, bei welcher deshalb, weil das Gewicht der an der Dreh-Welle befestigten und sich mit ihr mitdrehen­ den Drehkörper in Abwärtsrichtung wirkt, während der durch das Schmiermittel erzeugte Fluidum-Dynamikdruck und die vom Magneten des Rotors erzeugte Anziehungskraft (suctional power) in Aufwärtsrichtung wirken, die Hubkraft vergrößert und damit ein schwingungsärmerer Betrieb gewährleistet wird, wobei der Abstand oder Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Welle nicht genauestens eingehalten zu werden braucht, so daß Herstellung und Instandsetzung der Anordnung einfacher werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Kopftrommel für einen Video­ kassettenrecorder, umfassen einen an einer Grundplatte befestigten unteren Trommelteil, eine drehbar im Zentrum des unteren Trommelteils angeordnete Welle, einen am oberen Abschnitt der Welle angebrachten Flansch, einen am Flansch befestigten oberen Trommelteil, einen drehbaren oder Dreh-Magnetkopf zum Aufzeichnen und Auslesen eines Videosignals auf einem bzw. aus einem Magnetband, Wandler zum Umsetzen des Signals sowie einen Stator und einen Rotor, die am unteren Abschnitt der Kopftrommel bzw. am unteren Abschnitt der Welle angebracht sind, erfindungs­ gemäß gelöst durch ein Wellengehäuse, das an der Innen­ fläche des unteren Trommelteils angebracht ist, in dessen Bohrung die Welle drehbar eingesetzt ist und das in seinem einer Leitnabe des Flansches entsprechenden oberen Ab­ schnitt eine Leitnut, in seinem Mittelbereich eine Luft­ führungsnut mit einer (querverlaufenden) Luftbohrung und in seinem unteren Abschnitt eine Schmiermittelaufnahmenut mit einer Schmiermittelführungsbohrung aufweist, in der Welle über und unter der Stelle der Luftführungsnut aus­ gebildete Schmier- oder Schmiermittelrillen, in der Welle unterhalb der Schmiermittelaufnahmenut vorgesehene Schmier­ mittelleitrillen und innerhalb der Leitnut in der Ober­ seite der Ringmanschette ausgebildete Spiralnuten.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine herkömmliche Kopftrommel mit Kugellagern,

Fig. 2 einen lotrechten Schnitt durch eine andere her­ kömmliche Kopftrommel mit Fluidum-Dynamikdruck­ lager,

Fig. 3 einen lotrechten Schnitt durch eine mit Fluidum- Dynamikdrucklager ausgestattete Kopftrommel(an­ ordnung) gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teildar­ stellung der Dreh-Welle bei der Kopftrommel nach Fig. 3,

Fig. 5 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Quer­ schnitt durch eine Ringmanschette bei der Kopf­ trommel nach Fig. 3,

Fig. 6 eine Teilschnittdarstellung einer erfindungsge­ mäßen Kopftrommel zur Verdeutlichung des Schmier­ mittelflusses im unteren Gehäuseabschnitt,

Fig. 7 eine Teilschnittdarstellung der Kopftrommel zur Verdeutlichung der Luftströmung im Mittelbereich des Gehäuses und

Fig. 8 eine Teilschnittdarstellung der Kopftrommel zur Verdeutlichung des Schmiermittelflusses zwischen Flansch und Gehäuse.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

Die Anordnung nach Fig. 3 umfaßt eine Dreh-Welle 1, einen drehbaren oder Dreh-Magnetkopf 2, einen oberen Trommel­ teil 3 und einen an der Welle 1 befestigten Flansch 4. Die Welle 1 ist drehbar in ein Gehäuse 6 eingesetzt, das in einem an einer Grundplatte B angebrachten unteren Trommeteil 5 befestigt ist. Am unteren Abschnitt oder Ende der Welle 1 ist mittels einer Stellschraube 8 eine Ringmanschette 7 befestigt.

Im oberen, mittleren und unteren Bereich der Außenumfangs­ fläche der Welle 1 sind jeweils zahlreiche Schmiermittel­ rillen 1 a, 1 a′, 1 b, 1 b′ bzw. eine Strömungsmittel-Leit­ rille 1 c jeweils mit einer gewünschten oder vorgesehenen Neigung ausgebildet. Im oberen Bereich des Gehäuses 6 ist eine Leitrille 6 a entsprechend einer Leitnabe 4 a an der Unterseite des Flansches 4 ausgebildet. Im Mittel­ bereich des Gehäuses 6 ist eine Luftströmungsnut 6 b mit einer (Quer)-Bohrung 6 b′ vorgesehen. Im unteren Bereich des Gehäuses 6 ist eine Schmiermittel aufnehmende Nut 6 c mit mehreren Schmiermittel-Bohrungen 6 c′ ausgebildet. Eine einer Leitnut 7 b mit (einer) Spiralrille 7 a entsprechende Leitnabe 6 d ist am unteren Ende des Gehäuses angeformt. Außerdem ist mittels Schrauben 11 ein einen Magneten 9 aufweisender Rotor 10 an der Ringmanschette 7 befestigt, die ihrerseits mittels der Stellschraube 8 am unteren Abschnitt der Welle 1 angebracht ist. Am unteren Trommel­ teil 5 ist ein Stator 12 befestigt. Weiterhin sind Dreh­ wandler 13, 13′ vorgesehen.

Bei der beschriebenen Anordnung gemäß der Erfindung wer­ den die Welle 1, der Flansch 4, der obere Trommelteil 3, die Ringmanschette 7 und der Rotor 10 (im folgenden ge­ meinsam als Drehkörper bezeichnet) durch die Anziehungs­ kraft des im Rotor 10 angeordneten Magneten 9 sämtlich nach oben gedrückt, so daß diese Drehkörper eine Abwärts­ verlagerung durch eine abwärts wirkende Kraft einer Größe erfahren, die durch Subtrahieren der Anziehungskraft vom Gewicht der Drehkörper bestimmt wird, so daß die Leitnabe 6 d des Gehäuses 6 sich gemäß Fig. 6 bzw. 4 mit einer ent­ sprechenden Kraft an die Leitnut 7 b anlegt. Die An­ ziehungskraft ist dabei auf eine zweckmäßige Größe einge­ stellt. Da das in der Schmiermittel-Nut 6 c enthaltene Schmiermittel eine Schmierung zwischen der Leitnabe 6 d und der Leitnut 7 b bewirkt, kann die Reibungskraft an der Berührungsstelle niedrig gehalten werden.

Wenn die Welle 1 durch den zugeordneten Motor in Drehung versetzt wird, strömt gemäß Fig. 7 über die Bohrung 6 b′ Luft in die Rillen 1 a, 1 a′, 1 b, 1 b′ ein.

Die über die Bohrung 6 b′ einströmende Luft vermischt sich mit dem Schmiermittel (lubricant) und strömt zwischen Welle 1 und Gehäuse 9 hindurch, wobei das Luftgemisch an den unteren Rillen 1 b, 1 b′ in einer Richtung entsprechend in der Drehung der Welle 1 strömt (vgl. Fig. 4).

Da der Strömungsmitteldruck zwischen den unteren Schmier­ mittel- oder Luft-Rillen 1 b, 1 b′ (gemäß Fig. 4) um P ₁ höher ist als der Druck P ₀ vor dem Lufteintritt, kann hierdurch die Radialbelastung der Welle 1 abgestützt wer­ den. In Fig. 4 bezeichnen die Buchstaben a, b, c und d die jeweiligen Axialpositionen der Rillen 1 b, 1 b′.

Entsprechend der Drehung der Welle fließt das in der Schmiermittel-Nut 6 c enthaltene Schmiermittel über die durch die Strömungsmittel-Leitrillen 1 c gebildeten Strö­ mungsbahnen α und β (vgl. Fig. 5 und 6).

Das zwischen dem Gehäuse 6 und der Ringmanschette 7 be­ findliche Schmiermittel strömt entsprechend der Drehung der Welle 1 in Pfeilrichtung gemäß Fig. 5 über die Spiral­ rillen 7 a ein, wobei sein Druck um P ₂ höher ist als der Druck P ₀ vor dem Einströmen, so daß damit die Axialbe­ lastung abgestützt werden kann.

In Fig. 5 bezeichnen die Buchstaben a und b die Positionen der Innen- und Außenseiten der Spiralrillen 7 a relativ zum Zentrum.

Da sich der Druck des Schmiermittels bei der Drehung der Leitnabe 4 a des Flansches 4 mit der Welle 1 von P ₀ auf P ₂ erhöht, verlagern sich die Drehkörper relativ abwärts, wobei beim Druck P ₂ zwischen der Leitnabe 4 a und der Leit­ nut 6a ein Abstand oder Zwischenraum in der Größenordnung von einigen Mikrometern aufrechterhalten wird. Wenn der Druck über P ₂ ansteigt, kommt die Leitnabe 4 a in Be­ rührung mit der Leitnut 6 a unter Begrenzung der Abwärts­ bewegung der Drehkörper, wobei das Schmiermittel zwischen Leitnabe 4 a und Leitnut 6 a einströmen und die Reibung auf­ grund der Berührung verringern kann.

Bei der beschriebenen Anordnung werden Lagerschwingung und -geräusch im Betrieb vermieden, Abweichung bei der Drehung bzw. unrunder Lauf ausgeschaltet und die Be­ triebslebensdauer verbessert, weil die erfindungsgemäße Anordnung anstelle von Kugellagern Fluidum-Dynamikdruck­ lager verwendet. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wer­ den damit Zitter- und Jaulstörungen des Videosignals weit­ gehend unterdrückt, welche die Bildgüte bem Aufzeichnen oder Wiedergeben des Videosignals beeinträchtigen. Darüber­ hinaus ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Kopftrommel so einfach, daß die Bauteile, mit Ausnahme der Dreh-Welle und des Gehäuses, auch für herkömmliche, kugelgelagerte Kopftrommeln benutzt werden können.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen, kugelgelagerten Kopftrommel wirken bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die Anziehungskraft des Rotors und die Axialbelastung in entgegengesetzten Richtungen, so daß die Welle auch dann in Drehung versetzt werden kann, wenn der Strömungsmittel- Dynamikdruck niedriger ist als bei der bisherigen An­ ordnung. Außerdem ist bei der Fertigung der Zwischenraum zwischen Gehäuse und Welle keinen besonderen Genauigkeits­ anforderungen unterworfen. Zudem wird bei der erfindungs­ gemäßen Anordnung die Motorleistung besser genutzt.

Bei der erfindungsgemäßen Kopftrommel sind darüber hinaus die Strömungsmittel-Leitrillen in der Welle ausgebildet. Aus diesem Grund kann auch im Fall von Maßfehlern oder Fertigungstoleranzen an Gehäuse oder Ringmanschette durch die Zwangsumwälzung des Schmiermittels der Strömungsmittel- Dynamikdruck gleichmäßig bzw. einwandfrei erzeugt werden, und die Zwangsströmung (forced convection) des Strömungs­ mittels kann einwandfrei geführt werden, so daß Änderungen des erzeugten Dynamikbruchs aufgrund von Dichteunter­ schieden, die von Temperaturschwankungen des Schmier­ mittels herrühren, auf ein Mindestmaß verringert werden.

Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung weiterhin der Motor im Gegensatz zur bisherigen Kopftrommel, bei welcher der Motor in dessen Inneres eingebaut ist, an der Außenseite der Kopftrommel angeordnet ist, sind Zusammenbau und Zer­ legen der Anordnung einfach, wodurch hohe Fertigungs­ leistung und einfache Instandsetzung gewährleistet werden.

Claims (1)

1. Kopftrommel für einen Videokassettenrecorder, umfassend einen an einer Grundplatte befestigten unteren Trommel­ teil, einer drehbar im Zentrum des unteren Trommelteils angeordnete Welle, einem am oberen Abschnitt der Welle angebrachten Flansch, einen am Flansch befestigten oberen Trommelteil, einen drehbaren oder Dreh-Magnetkopf zum Aufzeichnen und Auslesen eines Videosignals auf einem bzw. aus einem Magnetband, Wandler zum Umsetzen des Signals sowie einen Stator und einen Rotor, die am un­ teren Abschnitt der Kopftrommel bzw. am unteren Abschnitt der Welle angebracht sind, gekennzeichnet durch ein Wellen­ gehäuse, das an der Innenfläche des unteren Trommelteils angebracht ist, in dessen Bohrung die Welle drehbar einge­ setzt ist und das in seinem einer Leitnabe des Flansches entsprechenden oberen Abschnitt eine Leitnut, in seinem Mittelbereich eine Luftführungsnut mit einer (querver­ laufenden) Luftbohrung und in seinem unteren Abschnitt eine Schmiermittelaufnahmenut mit einer Schmiermittel­ führungsbohrung aufweist, in der Welle über und unter der Stelle der Luftführungsnut ausgebildete Schmier- oder Schmiermittelrillen, in der Welle unterhalb der Schmier­ mittelaufnahmenut vorgesehene Schmiermittelrillen und innerhalb der Leitnut in der Oberseite der Ringmanschette ausgebildete Spiralnuten.