用于盘片播放器的动态减振器 技术领域
本发明涉及一种用于盘片播放器的动态减振器，更具体地说，涉及一种减少当记录介质旋转时产生的振动的用于盘片播放器的动态减振器。
背景技术
一般地，盘片播放器为向诸如致密盘(CD)、CD-Rom、数字视频盘(DVD)、DVD-Rom、CD-RW以及组合盘片的盘片记录信息和/或从盘片再现信息的装置。该装置需要保护其内的盘片和光拾取头免受外界冲击和内部振动。
传统的盘片播放器一般包括设置在盘片播放器壳体内的台面板基体、可移动设置在台面板基体上的台面板、设置在台面板上以产生旋转盘片的能量的芯轴电机、连接到芯轴电机的枢转轴以支承盘片的转台、设置在壳体上部，对应于转台以夹持转台上的盘片的夹持器、以及可移动地连接到台面板上的光拾取头以径向穿过盘片移动来向盘片上记录信息和/或从盘片再现信息。在以上结构中，缓冲元件设置在台面板基体和台面板之间，以保护盘片和光拾取头免受外部冲击。
然而，由于传统盘片地旋转中心和重心因为制造误差而不总是一致，导致内部振动。由于该内部振动，就难于防止芯轴电机转动轴产生空转。
由于该问题，已经研制了自动球平衡器，以通过在质量偏心的相对侧设置球而平衡偏心质量。自动球平衡器包括在象转台和芯轴电机那样的转动体内的圆形容纳部分，而自动球平衡器通过将具有预定质量的球放置到该容纳部分中而实现。然而，自动球平衡器仅对于平衡偏心盘片有效。另外，当自动球平衡器应用于偏心盘片时，该自动球平衡器还会由于在共振频段增大振动而产生问题。
另外，虽然台面板被良好地平衡，其具有基于其结构和材料的固有频率。从而，当产生约为固有频率的振动时，出现由于共振效应而增大振动的问题。在这种情况下，对于光拾取头来说，其难于向盘片记录信息和/或从盘片再现信息。由于此问题，在增加盘片的记录密度时存在着限制，此外，振动会严重地影响外围设备，如硬盘驱动器(HDD)和软盘驱动器(FDD)。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于盘片播放器的动态减振器，以有效地减小盘片转动时产生的振动。
本发明的另外的目的和优点将部分在随后的说明书中描述，并部分地由该说明书而显而易见，或可以从本发明的实施中得知。
为了实现上述和其他目的，本发明的实施例具有台面板基体、可移动地设置在台面板基体内以支承转动盘片的芯轴电机的台面板、围绕台面板设置的质量体、连接台面板和质量体的柔性可变化连接元件，其中，质量体和连接元件的相互作用减小了盘片转动时产生的振动。
根据本发明的一方面，质量体设置在台面板上、距由台面板支承点形成的预定图形的几何中心最远的点，在该支承点台面板由台面板基体支承。
根据本发明的另一方面，质量体设置在具有距几何中心最大振动偏移的台面板的预定位置。
根据本发明的再一方面，连接元件包括由外力柔性可变化并具有允许压缩的空间的主体、在一个方向从主体延伸以支承质量体的第一凸缘部分、以及从主体的另一部分延伸以接纳台面板以便被台面板支承的第二凸缘部分。
根据本发明的再一方面，台面板具有连接孔，第二凸缘穿过该连接孔而被台面板支承。
根据本发明的再一方面，质量体为具有连接孔的金属环，第一凸缘部分通过该连接孔而插入到第一凸缘部分和主体之间。
根据本发明的再一方面，质量体为具有从一端切出的连接开口的金属板，以插入到第一凸缘和主体之间。
根据本发明的再一方面，质量体设置在台面板的上面或下面，以减小在台面板向上和向下方向的振动。
根据本发明的再一方面，质量体设置在台面板的一侧，以减少在台面板一侧上的振动。
根据本发明的再一方面，附加的质量体和连接元件固定到台面板上。
根据本发明的再一方面，粘弹性元件设置在台面板的支承点上，以减小外部冲击。
根据本发明的再一方面，质量体和连接元件包括由注塑模制形成的组合元件。
附图说明
本发明的上述和其他目的、优点、和特征将通过参照附图对本发明优选实施例的描述而更加清楚并更容易理解。
图1是示出根据本发明实施例的用于盘片播放器的动态减振器的示意性透视图；
图2是沿图1的线I-I截取的盘片播放器的剖面图；
图3是图2的质量体的透视图；
图4是示出根据本发明另一实施例的图3的质量体的透视图；
图5是图2的连接元件的剖面端透视图；
图6A是示出图2的动态减振器的示意性平面图；
图6B是示出根据本发明实施例的多个动态减振器的示意性平面图；
图7和8是利用本发明实施例的动态减振器的盘片播放器振动频率大小与传统盘片播放器振动频率大小的比较曲线；
图9是示出根据本发明实施例的动态减振器的理论减振效果的曲线；
图10是由利用本发明实施例的试验所产生的噪声与由传统盘片播放器所产生的噪声的比较曲线；
图11是示出本发明另一实施例的用于盘片播放器的动态减振器的剖面图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明优选实施例，其示例在附图中示出，遍及其中相同的附图标记表示类似的元件。为了解释本发明，下面通过参照附图描述其实施例。
参照图1，盘片播放器包括设置在壳体1中的台面板基体10、设置在台面板基体10内的台面板20、以及包含在台面板20内的动态减振器。包括电路板3和连接器5的各种电子外设也设置在壳体1中。
台面板10为机壳结构(即，固定于壳体1上的金属板)，并具有容纳部分11，以可移动地固定并支承台面板20。容纳部分11为通过局部切割台面基体10而形成的预定空间。
如图2所示，动态减振器连接到台面板20上，并包括设置在台面板20下面的质量体30，和连接台面板20和质量体30的连接元件40。台面板20可移动地设置在台面板基体10的容纳部分11中。台面板基体10具有对应于预定支承点P1、P2、P3设置的支承部分12、13、14，以支承台面板20。在这些支承点P1、P2、P3处，设置了缓冲元件15，以防止外部冲击通过台面板基体10传递到台面板20上。缓冲元件15一般为粘弹性橡胶或弹簧，并插入台面板基体10和台面板20之间。台面板20利用缓冲元件15的柔性而相对台面板基体10移动。
另外，芯轴电机53和光拾取头55设置在台面板20上。盘片D所安放的转台51可枢转地形成在芯轴电机53的转轴上。光拾取头55利用传动机构在转台51上可沿盘片D的径向移动，而通过将光线在光拾取头55透射到盘片D上并检测来自盘片D的反射光线而记录信息和/或再现信息。
盘片D插入到盘片托架(未示出)内的壳体1中，然后盘片D安置在转台51上并被设置在壳体1上部的夹持器57夹紧。然而，应理解的是，存在许多方式将盘片装载并夹紧到转台51上。例如，盘片D可以通过升高转台51和芯轴电机53，或将盘片托架升高或降低到转台51上而予以装载。
台面板20为金属或塑料板，并具有固有共振频率。质量体30通过利用连接元件40的相互作用而减小当盘片D转动时台面板20的共振频率所产生的共振。优选地是，质量体30设置在台面板20之上或之下，这有效地减小了在上和下方向的振动。上和下方向的是可移动地安置到台面板20上的光拾取头55的聚焦方向。
根据图3所示的本发明的实施例，质量体30为具有预定厚度和质量的金属圆形板。此外，质量体30具有从一侧切成U形的连接开口。连接开口31允许质量体30轻易地与连接元件40相连。因而，利用连接开口31，质量体通过将连接开口31插入到连接元件40中而非常容易地与连接元件40相连。
根据图4所示的本发明的实施例，取代图3所示的质量体30，使用具有连接孔31′的环形质量体30′。在这种情况下，由于连接孔31′在质量体30′之内封闭地相连接，一旦连接元件40被插入，则可以防止其容易脱离。
对于质量体30和30′，将在后面详细描述质量体30和30′的重量和厚度。然而重量和厚度是考虑台面板20的质量(M)、连接元件40的弹性系数K、以及在盘片驱动器中成问题的振动频率的适宜值而选定。
如图5所示，连接元件40连接到设置与台面板20之下的质量体30上。连接元件40具有沙漏形状，并包括主体41，主体41具有能够根据内部压力而松弛的预定空间41a。连接元件40还具有从第一和第二颈部42和43延伸的第一和第二凸缘部分45和46，该颈部在主体41的两侧上对称地延伸。主体41内的空间41a通过穿过凸缘部分45和46的孔40a而与外侧连接。
在上述结构中，主体41为圆柱形，随着其被外力柔性变形，内部压力和松弛度往复进行作用。具体地说，空间41a内的空气通过孔40a排出到外部及吸入内部，这就吸收了来自外界的冲击和振动。质量体30插入到第一颈部42之内并由第一凸缘部分45支承。
防止质量体30与第一颈部42分离。从而，优选地是，第一颈部42的长度和直径具有与质量体30的连接开口31和质量体30的厚度相一致的尺寸。此外，连接元件40利用在台面板20处形成以容纳第二颈部43的连接孔20a连接到台面板20上。第二凸缘部分46从第二颈部43延伸以约束连接元件40，并防止连接元件40与连接孔20a分离。
优选地是，连接元件40由具有对应于台面板20固有振动频率的预定弹性系数K的粘弹性硅制成。然而，应理解的是，连接元件也可以由弹簧制成。另外，考虑到诸如弹性变形和寿命等因素，建议连接元件具有足够的刚度。
如图6A所示，质量体30和连接元件40基于支承点P1、P2、P3的位置而设置在台面板20振动的最大振幅点。具体地说，优选地是，质量体30和连接元件40设置在台面板20的最外侧点D，而最外侧点D是距由支承点P1、P2、P3形成的预定图形S的几何中心最远的点。在图6A所示的示例中，预定图形S是三角形。通过将质量体30和连接元件设置在点D，质量体30和连接元件40就放置在距中心C最远点，从而减少期望最大振动和冲击所在的点D的振动和冲击。
根据图6B所示的另一实施例，多个质量体30和相应的连接元件40围绕台面板20设置。多个质量体30和连接元件40可以形成在除了D点外的其他点处。例如，它们可以形成在点D的相对点处，以使中心C为中心。此外，多个质量体30和连接元件40可以设置在按距中心C的距离减小顺序排列的各点上。
另外，虽然质量体30被示为设置在台面板20之下，应理解的是，质量体30可以设置在台面板20之上。此外，质量体30可以设置在距几何中心C最大振动偏移的点处，这是由于台面板20的最大振动偏移点有可能不是距中心C最远的点，这可以通过单独测量台面板20的振动偏移予以发现。还应理解的是，质量体30和连接元件40可以通过诸如注塑模的技术而形成为组合体。
将利用图7-10详细描述本发明实施例的用于盘片播放器的动态减振器的工作。
图7和8示出具有本发明动态减振器和不具有本发明的动态减振器的盘片播放器的振动特性。图7是利用除去台面板20的芯轴电机53测量转速从0到10000rpm的变形波动盘的频率的曲线。如图7所示，对比例子A1没有动态减振器，在没有台面板20和光拾取头55的影响下，产生约60Hz的共振。另一方面，在具有动态减振器的实施例A2中，60Hz左右的共振被极大地减小。换句话说，通过连接元件40和质量体30的重复相互作用，在盘片共振频率附近的振动被有效地衰减。
图8是在与图7中台面板20相同的条件下，测量台面板20振动量的曲线。如图8所示，没有动态减振器的对比例子B1具有在60Hz附近增大的振动量。台面板20的振动量由于其将盘片D的振动放大，而对光拾取头55的工作具有很大的影响。对于具有动态减振器的实施例B3，台面板20共振频率的振动量被有效地减小。振动能量的减小量为图8中由交叉的剖面线所表示的区域，该减小量揭示了由连接元件40和质量体30相互作用而吸收的振动能量。从而，当使用动态减振器时，不仅消除了由台面板20共振造成的强振动，而且也可以减小由振动导致的结构骨架噪声。
通过上述试验，即使盘片D的转速增大，如果盘片采用具有对应于成问题的振动频率的共振频率的动态减振器，那么就可以有效地防止台面板20振动的产生或放大。
另一方面，为了对应于台面板20设计动态减振器，可以通过测量质量体30的质量以及确定连接元件40的弹性系数K而算出由于连接元件40和质量体30的相互作用而产生的共振频率。这些值利用计算机仿真，通过公知的FEM(有限元方法)可以确定。例如，对于具有60Hz左右的固有振动频率的动态减振器，基于FEM(有限元方法)，连接元件40的弹性系数约为466(kg/sec2)，而质量体30的质量约为3.28g。在这种情况下，质量体30可以制造为厚度为2mm、直径为18mm的圆形。使用由该结构获得的理论上的动态减振器的减振效果可以容易地由如图9所示的仿真而通过试验值加以检验。换句话说，利用计算机仿真，可以设计出理论上的动态减振器，以有效地吸收共振频率在60Hz左右的台面板20的振动。
此外，如表1和图10所示，没有动态减振器的对比例子C1产生由于在16×速(62Hz，约3600RPM)下共振的振动而产生的结构噪声。这会导致图10中所示的噪声。如此，可以推断，波动盘片的固有振动频率和3×速以上的谐波固有振动频率相同，运会导致产生结构噪声。在这种情况下，检测出的噪声为41～42dBA。
表1 转速 对比例 (C1) 实施例 (C2) 评价 16 41.5 36.0 减小效果为5.5dBA
同时，在利用动态减振器的实施例C2中，动态减振器被示出吸收了由于共振产生的大部分振动。从而，台面板20和盘片D的振动量被大大地减小，而结构噪声也显著减弱。在这种情况下，检测到的噪声为35～36dBA，比对比例子C1中的低。检测值比对比例子C1的检测值低了5.5Dba。如此，动态减振器在减小结构噪声上具有很大作用。
因此，如果共振频率根据台面板20形式的变化而变化，通过用FEM(有限元方法)对应于不同台面板20的共振频率设计由连接元件40和质量体30相互作用产生的共振频率，可以制造并应用适宜的动态减振器。
根据图11所示的本发明另一实施例，盘片D处于竖立在支承边G上容纳盘片D的垂直型盘片播放器中。台面板200垂直容纳，并包括质量体210和连接元件230。质量体210设置在台面板200下侧201之下。连接元件230将质量体210连接到该下侧201。鉴于上述描述，将省略对质量体210和连接元件230的描述。当设置在台面板200处的芯轴电机250旋转时，对于增大台面板200固有频率和盘片D的固有频率的增强的振动可以如上所述以相同的方式有效降低。另外，另一质量体310和另一连接元件330能够在台面板200的向右和向左方向移动。
如上所述，本发明的动态减振器设计得具有简单的结构，使用该减振器，当盘片转动时，可以有效地减小由台面板共振频率产生的振动。此外，通过将质量体设置在对应于台面板最大振动振幅的预定点处，可以使动态减振器的振动吸收效果最大。因此，通过稳定台面板和盘片的动态特性，光拾取头的工作可以平顺进行，而伺服控制可以简单地实现。另外，电流损耗可以通过减小芯轴电机的复杂而予以减小，这也会增大设备的寿命。此外，用户可以在令人满意的低噪声和振动环境下使用该产品，进一步提高该产品的精巧。
同时，虽然本发明的动态减振器可以实现为如所图示和描述的具有各种形式和结构的各种实施例，本领域技术人员可以理解到在不背离本发明的原则和精髓情况下可以在该实施例内作出各种变动，本发明的范围在 书及其等价物中限定。