本发明涉及一种卷带盒特别是磁带盒,它含有一个由底壁、顶壁、后壁和前壁组成的壳体和至少一个卷绕在基本上无凸缘的毂环上的磁带卷,磁带可卷绕到毂环上和/或从毂环松开;还有带弯折衬片区或卷曲衬片区的衬片,所述衬片彼此配对,并相对于磁带盒的中心平面彼此相对,它们对一个磁带卷或两个磁带卷施加弹性压力,上述衬片安装在磁带卷与盒的底壁和顶壁之间,它们的中心区有纵向弯折部分,通过该弯折部分使衬片的一面支撑在底部或顶部的内表面,另一面则朝着磁带卷,并且至少对毂环和/或磁带卷施加弹性压力,上述支撑衬片被适当组成用于上述磁带盒的衬片对。 已有专利,例如德国专利2825457,公开过用于其轴向自由间隙为1.0mm左右至1.2mm左右的小型磁带盒的平型支撑衬片,该衬片带有刚性固定地纵向排列的凸珠,珠子高度为0.28~0.53mm。支撑衬片上纵向排列的凸珠用来顶住磁带卷和毂环,如果珠子高度为上述高度范围的下限(例如0.2~0.3mm),支撑衬片的作用就像磁带卷与壳壁之间的刚性支撑薄片,因为没有任何弹性。因此,磁带卷便以它的高度力图占据由靠着壳壁的两个支撑衬片之间存在的整个轴向自由间隙。如果珠子高度为上述高度范围的上限(例如0.4~0.5mm),那么磁带盒的转矩就增大,很容易造成磁带运转困难,或者卡住壳体内的一个磁带卷或两个磁带卷。
德国实用新型8606119进一步公开了一种用于小型磁带盒的两弯折支撑衬片,这种衬片的纵向弯折棱边顶着磁带卷,其纵向边缘相对于衬片中心平面向上或向下弯折,并支撑在磁带盒的盖壁和底壁的内侧。因此,支撑衬片通过弹性力夹持在壳体和磁带卷之间。这种弹性力的特征是比较平稳,且是线性的,其弹性系数小,如果满卷的磁带卷的重量压在一个支撑衬片上,磁带卷与支撑衬片间的接触面积就较大、支撑衬片的弹性不足于使磁带卷与支撑片或壳体内壁保持一定距离。当录音机的磁带返录时,特别是,如果磁带的表面阻值较高时,大面积的接触将会在支撑衬片、磁带盒壳体和磁带之间产生静电荷,结果使磁带盒的转矩显著增大,最后,甚至使磁带盒破裂。
本发明的一个目的是提供一种带有支撑衬片的磁带盒,它能在容许的转矩下保证磁带卷和磁带、特别是磁带卷上的卷进和退出区能可靠地导引。本发明本身还提供适用的支撑衬片对。
我们认定,本发明的目的可以通过这样的磁带卷达到,它包括:一个由底壁、顶壁、后壁和前壁组成的壳体;至少一个卷绕在一个基本上是无凸缘的毂环上的磁带卷,磁带可绕到毂环上和/或从毂环上松出;具有弯折衬片区或卷曲衬片区的衬片,所述衬片彼此配对并相对于磁带盒的中心平面彼此相对,它们对一个磁带卷或两个磁带卷施加弹性压力,上述衬片装在磁带卷与盒的底壁和顶壁之间,在该衬片的中心区内有纵向弯折部分,通过该弯折部分使衬片的一面支撑在底壁和顶壁的内表面上,另一面则朝向磁带卷并且至少对毂环和/或磁带卷施加弹性压力,其中,各纵向弯折部分做成具有不同的横截面形状,以便对至少一个毂环和/或磁带卷施加大小不同的弹性压力。
我们认定,卷带盒、特别是磁带盒使用配对的衬片可以进一步实现上述目的,这种带盒带有至少一个卷绕在基本上无凸缘的毂环上的磁带卷,这种衬片对置于上述磁带卷与磁带盒的底壁和顶壁之间,其中,上述的衬片对带有弯折的或卷曲的衬片区,这些衬片互相配对并相对于中心平面彼此相对,上述衬片对在中心平面的方向上施加弹性力,并且在它们的中心区带有纵向弯折部分,该弯折部分有一面的形状是背向中心平面的,用以支撑上述衬片对,而其另一面的形状则朝着中心平面,上述纵向弯折部分具有一定的弹性系数,并能施加压力,其中,上述纵向弯折部分具有不同的横截面形状,以便在中心平面的方向上施加大小不同的压力,上述压力由分布在上述衬片对整个表面上的不同的衬片区来施加。
于是,有可能首次实现良好的磁带和磁带卷的导引,而不需要导引机构的动作,而这些导引机构由于常产生静电力而被减少或取消。
所谓纵向弯折部分一般理解为一种沿衬片(例如小型磁带盒的衬片)纵向延伸的弯折的或卷曲的衬片区。
在一种实用的实施例中,纵向弯折部分沿其纵长方向有不同的横截面形状,例如,在纵向弯折部分的中心区和它们的端部区设计成有着不同的横截面形状,使其具有较高或较低的弹性力,以便施加较大或较小的弹性压力,这可能是有利的。
这就有可能以可控的方式对盒内的磁带、磁带卷和毂环区施加预定的弹性压力。
上述纵向弯折部分最好设置在位于毂环直径内或刚好在毂环直径外的位置上。
因此,可以使空毂环也得到良好的导引和对齐,并且,当纵向弯折部分刚好处在毂环直径之外时,又可以对要卷绕到毂环上的头几圈磁带实现导引和对齐的作用。
在带有两个同平面的磁带卷的磁带盒中,(盒的纵向中心线通过两毂环的中心),衬片内带有能施加较大弹性压力的第一纵向弯折部分(最好位于纵向中心线与壳体后壁之间),所述的纵向弯折部分是连续的,一直延伸到衬片狭窄的两端。
在磁带盒的后壁(该区对磁带弯折特别敏感),上述弯折部分可造成对磁带卷比较刚性的导引和支持,而磁带卷与衬片之间没有大面积的接触。
在另一个实施例中,衬片在带有两个同平面的磁带卷的磁带盒内的纵向中心线与壳体前壁之间的第二纵向弯折有一部分比第一纵向弯折部分短,其长度至少从一毂环延伸到另一个毂环,但未到达衬片的狭窄端部。
这种结构有助于造成一种较为刚性的压力,这种压力至少加在接近毂环处,并且相对于磁带盒的纵向中心线大致对称地作用在两毂环上,因此,毂环保护在壳壁之间的预定平面内的一个相对水平的位置上承受弹性载荷。
在一个新型磁带盒的实用实施例中,较长的第一纵向弯折部分和/或第二纵向弯折的较短部分分别由双弯折部分构成,一条弯折棱边指向底壁或顶壁,而另一条弯折棱边则指向磁带卷。
在另一种实施例中,较长的第一纵向弯折部分和第二纵向弯折的较短部分也可分别由具有较大弹性压力的较窄的凸珠或凸花组成。
对于这一个实施例,如果带有纵向排列的凸珠的衬片有弹性而且可以保持的话,同样也有可能具有本发明的主要优点。
更为有利的是,如果第二纵向弯折的较短部分的两端分别带有供要卷绕或要松开的磁带用的卷进/退出的弯折部分,该卷进/退出部部分从第二纵向弯折部分延伸到衬片的边缘,并提供比第二纵向弯折的较短部分小的弹性压力,这样,借助该部分较小的弹性压力,使卷进或退出的磁带部分不会改变其垂直位置和状态(例如通过倾斜定位或扭转的方式),而是一直被支持和调整在垂直的位置和状态上,而且避免了在制造磁带盒的过程中卷绕磁带时在支撑衬片中产生皱折。
在另一个实施例中,从一个毂环延伸到另一个毂环的两个纵向弯折的较短部分具有较大的弹性压力,在它们各自的端部都有一个供要卷绕或松开的磁带用的卷进/退出部分,并延伸到衬片的边缘,上述两个较短部分分别位于盒的纵向中心线与其后壁之间的纵向中心线与壳体的前壁之间。
这就提供了一个相对于纵向中心线完全对称的支撑衬片的实施例。而且,如果衬片是矩形的,或者相对于纵向中心线是对称的,那么就可简化衬片的制造,并方便于衬片装入磁带盒。
在一个实施例中,上述的卷进/退出部分可从纵向弯折的较短部分大致沿一直线伸到衬片的两端,也可以与纵向弯折的较短部分成一角度,特别是向着衬片拐角的方向延伸,这种结构的优点与上述的差不多。
实际上,上述卷进/退出部分各自都可由具有较小弹性力的单弯折组成,这种单弯折的棱边贴着卷进或退出的磁带部分。
因此,虽然单弯折的制造很简单,但是,实际上它能很方便地保持磁带的垂直位置和状态。
在另一个实用实施例中,上述的卷进/退出部分也可分别由能施加较小弹性压力的一个较宽的凸珠或凸花构成,它的最高凸出部总是贴着卷进的或退出的磁带部分。
在又一个实用实施例中,同毂环和/或磁带卷相匹配的纵向弯折部分的弹性力与同磁带的卷进/退出区相匹配的纵向弯折部分的弹性力之比可以是3∶2到4∶1,特别是4∶1到5∶2,最好约为3∶1。
因此有可能根据具体的盒式磁带的厚度和横向刚度选择具有可预先调节弹性力的合适支撑衬片来施加弹性压力。
由聚酯特别是聚对苯二甲酸酯制成的厚度为50μm的衬片在实用中可做成双弯折,弯折线间的距离约为1.5~4mm,特别是,约为2~3mm,最好约为2.4mm,这就有可能为实现本发明的目的,获得有利的弹性压力。
上述的讨论和实施例基本上可以推广到支撑衬片本身,特别是支撑衬片对。其细节可见有关支撑衬片的权利要求。
下面参考附图所示的实施例阐述本发明的细节,附图中,
图1是新式磁带盒的部件分解图;
图2示出图1的具有三条半弯折线的支撑衬片的实施例;
图3示出具有两种不同纵向弯折部分的衬片(三弯折支撑衬片)的实施例;
图4示出具有两组一条半弯折线的衬片实施例;
图5示出具有三条半弯折线的衬片实施例;
图6和图7分别示出又一种具有三条半弯折线的衬片实施例;
图7A示出沿图7的中心横截面A-A′剖开的一对衬片的实施例;
图8是衬片对的横截面示意图;
图9示出衬片的弹性系数与它在磁带盒中位置的关系曲线图(以双弯折衬片为例);
图10是与图9类似的曲线图,但衬片为图3所示的三弯折衬片;
图11示出与图9类似的曲线,但衬片为图2或5所示的带三条半弯折线的衬片;
图12示出本发明的磁带盒的转矩及晃抖度的测量值的曲线图(与现有技术比较)。
图1示出一种小型磁带盒K,它有一个壳体G,该壳体由两个矩形的主壁、即底壁和盖壁1a、1b以及侧壁2a,2b,2c或2d,2e,2f组成,装配时,这些壁组成一个大致为直角的平行六面体的空腔3用来支持两个毂环4a,4b,这两个毂环可转动地安装在与主壁1a,1b和环形支承肋7a,7b(相关的上支承肋,未示出)相垂直的轴线5的位置上。支承肋朝内并位于轴线与上述轴线5相重的小孔6a或6c和6b或6d的周边。磁带8卷绕于毂环4a与4b之间,它的两端分别固定在毂环4a和4b上。磁带卷W(图中示出在毂环4b上)可全部或部分地卷绕到毂环4a上,而后,卷绕过程又可按相反的方向进行。
滑动薄片形的衬片9a或9b分别靠在底壁1a和盖壁1b的内侧,以使其纵向的、狭窄而平行的弯折区(前面称之为纵向弯折部分)能对毂环4a、4b的端面、磁带卷W和磁带8本身施加弹性压力。
在所有衬片的单独视图上,其纵向中心线都标以记号MF。
相对于磁带盒盖壁1b的后部的纵向弯折部分(第一种)K1,2延续到衬片的两端,并且是双弯折的,(可参看图2中的横截面图A-A′,B-B′);相对于盖壁1b的前部的纵向弯折部分(第二种)以标号C3/2表示,因为它是具有一条半弯折线的纵向弯折部分(这里说的“一”“半”仅指弯折线的长度)。
上述的纵向弯折部分K1,2和C3/2是互相平行的,它们与磁带盒中心线M(相当于纵向中心线)的距离是恒定的,该距离的大小可使纵向弯折部分K1,2和C3/2在与磁带8和/或毂环4a,4b和/或磁带卷W导引接触时正好位于毂环4的外径D之外,因此,向内的校正磁带方向的斜面便与空的毂环4的上或下外环形背部保持线性接触,而向外的校正磁带方向的斜面则面对着靠近的卷绕中的磁带卷,并保证它们相对于毂环的定向、对齐和导引。
离相关的毂环4最近的纵向弯折部分K1,2或C3/2之间的最小距离d大致相当于或略小于磁带的宽度b,即d≤b,(参见图8)。
从图2的A-A′和B-B′横截面图可以看出衬片20的双弯折部分DK的形状和卷进/退席部分EAK的单弯折部分EK的形状。双弯折部分DK的弯折角α和单弯折部分EK的弯折角γ要根据磁带的类型和磁带的力学性能来分别设计,这两个角度决定了弯折部分的高度,并且与衬片的材料和厚度一起决定着衬片的弹性性能。在BASF Chrom Maxima Ⅱ型小型磁带盒的实施例中,厚度为0.050mm的聚酯衬片的弯折高度h为0.2~0.5mm,其卷曲部分的高度H为1~2mm,而两个弯折的间隔l最好为2.4mm,一般选择为1.5~4mm,特殊的为2~3mm。
图2的纵向弯折部分C3/2有一比连续的纵向弯折部分K1,2短的部分MDK,该部分的尺寸除了长度较短外,其他都与K1,2大致相同。它大致从毂环4a延伸到4b,并与它们相切。
理论线L表示在双弯折型式中两条连续的纵向弯折线K1,2的进程。对于后一实施例,将在图10用曲线进行比较。当然,横截面B-B′与DK类型不相对应,对于这种类型要用横截面A-A′代表。
图3示出带有两个纵向弯折部分K1,2和K3的衬片21的实施例,其中K1,2是像图2那样的双弯折(DK)型式,而K3是连续的单弯折EK,这在横截面图A-A′上清晰可见。由于EK的弹性力比DK的低得多(参见图10),所以,也很明显,毂环4和磁带卷W将被迫进入一个相对于外壳壁17不对称的、实际上是与外壳壁相倾斜的位置,因此,这种磁带盒虽然其卷进/退出磁带的特性比现有技术的磁带盒好得多,但承受的转矩较大。
图4示出支撑衬片22上双对称布置的纵向弯折部分C3/2,其优点在于容易制造,而且在组装时容易选择相对于盒的前壁和后壁的插入位置。
上述结构在磁带卷向左或向右卷绕头四分之一时,其导引作用可能不如图2和图5所示的衬片20和23那样好(图5示出了DK C1,2与综合弯折部分C3/2之间的距离C仅稍大于图2的距离e,即e<C的衬片23),这就造成了导引程度较低,特别是在空毂环时更是如此。
图6的衬片24的不同之处在于它设有两段与衬片外缘相倾斜的弯折的卷入/退出部分EAK′,但是,与衬片20相比,并不改变衬片24的功能。
图7的衬片25有弯折的卷进/退出部分(EAK),该部分为向外的三角锥形,但是,是更宽的斜锥形式的双弯折部分或者是相应的凸珠形式DK′,在后一种情况下,纵向弯折部分C3/2的中心部位也可能是凸珠或凸花形式。
图7A示出组装后的一对衬片25的中心横截面视图A-A′和参考中心平面ME,在磁带盒内,中心平面ME代表盒内部的中心平面或磁带卷的中央位置。
图8示出各种凸花或凸珠的组合,它们在左边具有较大的弹性力,因此对左边施加较大的弹性压力,而对右边施加较小的弹性压力。
图8a示出一种圆形的凸珠或凸花。
图8b示出一种梯形的凸珠或凸花。
图8c示出一种带有单凸珠或凸花和双凸珠和凸花的组合。
也可以采用具有同样作用的其它横截面形状。
图9示出盒K内相对于图1中的带有连续的纵向弯折K1,2和K3,4(带有外推线L)的双弯折支撑衬片20中不同位置的具体弹性系数。
测量位置如下:
V 空带卷时磁带的卷进区
L 满带卷时磁带的卷进区
W 毂环中心
M 磁带盒中心
在各种情况下弹性力的测量都沿纵向弯折线,且取相同的垂直弹性偏移量0.4mm。
角注L和R表示左边或右边。图9表明,沿小型磁带盒的纵长方向看,从外向内作用的弹性力测量值较高。
图10示出十分不同的弹性力、纵向弯折(EK)K3仅提供约等于纵向弯折K1,2的弹性力的1/10,所以磁带卷可能被推到一个倾斜的位置上。
最后,图11示出C3/2纵向弯折的衬片20(不带理论线L)和25的测量结果。与纵向弯折部分K1,2相比,它仅对卷进/退出区(VL,VR)施加约1/3的弹性力,因此,磁带可顺利地卷绕和松开,毂环和磁带卷均保持在所要求的位置上,而且,由于衬片对和磁带或磁带卷间的接触面积小,故基本上避免了静电荷。
下面根据本发明以DIN 45516(1976年6月)的小型磁带盒为例,说明磁带盒及衬片各部分的尺寸:
BASF Chrom Maxima Ⅱ小型磁带盒
磁带8的宽度 b=3.81mm
毂环4的轴向宽度 Ba=3.9~4.1mm
(直径(dia.)4.0mm)
盒内腔3的轴向高度 Wa=5.0~5.2mm
(直径(dia.)5.1mm)
衬片9,20~25的厚度 50μm
衬片弯折棱边的高度 h=0.2~0.5mm
衬片卷曲部分的高度 H=1~2mm
两弯折线间距 l=2.4mm
(该间距的范围约为1.5~4.0mm,特别是约为2~3mm)。
为了将本发明同现有技术进行比较,在其它测量条件相同的情况下,比较了日本Sony公司出口的UCX-S90型小型磁带盒(以CC A表示)和BASF AG的Chrome MaximaⅡ型小型磁带盒(以CC B表示)。CC A相当于德国专利2,825,457公开的磁带盒,其衬片的纵向凸花的实际高度h为3mm,而宽度(相当于弯折线间距)约2.6mm,因此尽管凸花具有硬的弹性,还是能相当自由地将平的支撑衬片放入壳体的内表面与磁带卷之间。
在德国专利2,825,457中所述的凸花高度范围0.28~0.53mm可通过在磁带盒(CC A)中央区的下面放置若干膜条来调整,像BASF磁带盒(CC B)那样。CC B磁带盒中衬片的向下和向上弯折或卷曲的区域的总高度为0.8mm,也就是说,它通过弹性负荷来支承毂环和磁带卷。两种小型磁带盒衬片厚度相同。衬片材料都是聚对苯二甲酸酯(聚酯)薄片。
在测量转矩和晃抖度时,将凸花或弯折边之间的理论距离d(参见图8)与磁带宽度b之差作为横坐标,并且按其差的变化画出曲线。这样,当该值为零时,即意味着d=b,也就是说磁带与壳内壁之间不再有自由间隙。
下面叙述测量情况。
测量转矩时,小型磁带盒再卷绕的卷绕转矩是在磁头与磁带不接触的情况下测量的。卷取心轴停止时的转矩为一恒定值8 cNcm(102牛顿·厘米),卷取侧几乎是满卷,而松带侧则几乎是空卷。测量是在卷带结束前的短时间内进行的。测量时,小型磁带盒处于水平位置。卷取心轴的转速为500转/分钟,测量装置为BASFAG制造的转矩仪,它是根据卷带马达电流的增大值进行测量的。
晃抖度的测量是在两种不同的商用单卡录音机上对小型磁带盒在返录一种频率为3150Hz的录音信号时声频输出的波动度的测量。用晃抖度测定仪(西德Woelke,8069,Schweilenkirchen制造)和带宽为1000Hz的检波器测量未加权的最终频率的波动。从许多测量值中取十个最大的差值,并用一个HP85B计算机(Hewlett & Packard制造的)计算平均值。所有测量值都标在频率分布图中,并记录整个磁带长度的相应情况。
图12的曲线A是CC A的测量曲线,而曲线B是本发明的CC B(BASF小型磁带盒)的测量曲线。
图12中实线代表相对于磁带夹板没有偏移的小型磁带盒的测量值,而点划线则表示磁带夹板相对于毂环平面偏移0.1mm的测量值,这样的磁带夹板偏移量在连续生产磁带盒时是常见的。
CC A(现有技术)测量结果如下:
△(d-b)[mm] 0.1 0.15 0.20
Md [Mcm] 0.20(44%) 0.29(64%) 0.45(100%) nbd
0.20(40%) 0.28(56%) 0.4(80%) wbd
W+F[%] 0.085(11.4%) 0.175(30.4%) 0.425(73.9%) nbd
0.33(51.5%) 0.40(62.5%) 0.44(68.8%) wbd
表中nbd 即表示磁带夹板没有偏移
wbd 即表示磁带夹板有偏移
(上表以及下表中各种情况的百分数是根据初始值计算的:
情况A,按d-b=0.15时的特定值,
情况B,按d-b=0时的特定值)
结果表明,即使在磁带夹板没有偏移的情况下,转矩也从44%增加到100%,而且,在磁带夹板没有偏移时,晃抖噪音从大约11%增至约74%,而在磁带夹板有偏移的情况下,晃抖噪音的增加十分明显,即从51.5%增至约69%
单纯从机械性能看,现有技术CC A也不适用于在所有商用录音机上无故障地工作。并且,如果磁带夹板凸出0.1mm(这种情况在生产中常有发生),在电声返录中就会造成1/2~2/3的磁带受磨损。
CC B(BASF)的测量结果:
△(d-b) [mm] 0.1 0.15 0.20
Md[Mcm] 0 0 0.01 nbd
0.03(6.7%) 0.035(7.7%) 0.04(8.9%) wbd
W+F[%] 0 0 0 nbd
0.025(4.2%) 0.0375(6.25%) 0.04(6.7%) wbd
表中nbd为磁带夹板没有偏移
Wbd为磁带夹板有偏移
从上表中可以看到,除了滑动薄片的弹性偏移显著减小外,即使在磁带夹板有偏移的情况下,转矩也只是稍稍增加到不足9%,这一容限是大多数录音机容易对付的,所以CC B在录音机上工作时不会有机械故障。
CC B(BASF)的晃抖度(即使在磁带夹板有偏移的情况下)实际上小于7%,这一在更苛刻的条件下(有弹性偏移又有磁带夹板偏移)得出的数值证实了本发明的新型衬片实施例有很高的可靠性。
带有上面所述的纵向凸花的支撑衬片的CC A不适于磁带卷充分连续的导引,致使所试验的CC A小型磁带盒有约10%被卡住。
本发明可实现在支撑衬片与磁带卷之间或者支撑衬片与磁带之间施加连续的弹性压力,并且在整个支撑衬片或磁带盒的范围内选择了不同数值的这种弹性压力。
根据上述的比较试验(结果示于图12),在本发明的基础上对CC A进行了改型,使凸花与磁带卷之间最终形成恒定的接触,即d-b=0,转矩曲线A清楚表明:从工作状态d-b=0起,转矩Md急剧增大,这就使得在几乎所有的情况下磁带盒的使用都迅速导致失效,因为此时既不可能卷带又不可能进行录音/返录。而用带有K1,2和C3/2纵向弯折部分的衬片20(带有三条半弯折线的衬片)测量的曲线B表明:只是在毂环偏移的情况下转矩才平缓地稍稍增大。
至于磁带卷绕到磁带卷W上或从磁带卷W上退出的情况,当采用CC A时,也观察到类似于带有两条双弯折部分K1,2和K3,4的衬片20中出现的卷进或退出的磁带倾斜和扭转的现象(测量值见图9)。所以,从对比可以看到,带有三条半弯折线的衬片的新型的BASF Chrom Maxima Ⅱ型小型磁带盒,在这方面也比现有技术的CC A好得多(参看图11的测量值和图12的晃抖度测量值)。
除了业已作为实例描述过的带有支撑衬片的磁带盒实施例以及所述的其本身的支撑衬片外,当然还可能有其它的实施例。例如,通过壳体上面的凸出部分适当地减小支撑衬片的弹性偏移(或通过壳体上的凹进部分增大衬片的弹性偏移)也是有利的。因此,也可能在相应于毂环、磁带卷和磁带的衬片区域内获得不同的弹性系数。