专利名称：用于天线的带速度控制的机械式可控伸展系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及天线的自动伸展系统，更具体地说，涉及适用于轻便式电信设备的机械式动力系统。
可缩回的天线通常应用于轻便的电信设备中，例如便携式电话，单体式电话和两波段收音机。典型地，应用于轻便电信仪器中的可缩回天线需要在伸出时两手操作。例如，当在一个单体式电话机上回答一个呼叫时，使用者必须打开这种按压-开口的盖，如果是这种装配的话，用一只手拉出天线同时将电话握持于另一只手中，按压一按钮以回答呼叫，然后说话。这种多步骤的操作是很麻烦的，特别当使用者正携带着其它物品或者换句话说使用者很难用两手伸展天线时更是如此。
已经提出几种结构配置以用于操作小型、轻便式电信仪器的天线伸展工作。电动的或电机驱动的天线伸展装置例如在车辆上和较大的通讯设备上被发现应用的这类装置是不适于小型仪器的，因为这种电机和驱动机构要求占用空间，还导致增加的重量和成本，并且还要从有限的电源亦即仪器电池取用足够的电流。
还已经提出了另外的机构配置以用于轻便式电信仪器的天线之自动伸展装置。例如，一个导引式螺旋压缩弹簧结构已被公开在同样未审结的申请号№.08/中，其由Charles A.Rudisill提出申请并用于一个可缩回的天线装置，而且被转让给本发明的受让人。另外线性的或可变系数的弹簧例如螺旋伸展弹簧也已被提出应用于天线伸展系统中。然而，既可采用线性弹簧又可采用可变系数之弹簧的弹簧伸展系统却在其变形偏移时将一个比在其接近自由长度时明显高的偏压力作用于天线上。例如，假设一个天线以最小的预加弹簧力被偏压在伸出位置上时，则在缩回时作用于天线上的力将是弹簧系数乘以其变形的积再加上所述预加的力。由这种弹簧产生的高合成偏压力将导致天线当被释放时以快速并实际上瞬间地伸出。如果使用者不太注意，则天线之高速伸展的末端将会打击物体或操作人员，甚至或许是人的眼睛，进而引起严重的危害或伤害。
本发明就是针对如何克服上述的问题。亦即力图提供一个用于轻便式电信仪器之天线的伸展系统，它应是小型的，重量轻的和制造低廉的并且为了其操作不需要辅助的动力源。而且还致力于提供一个如此的伸展系统，它可在挡爪被释放操作时，使天线自动地以预定可控的速度伸出。
按照本发明的一个方面，一个天线的伸展系统包括一个本体件，其支承着天线于一伸出位置上和包围着天线于缩回位置上以及一个可有选择释放的装置以用于保持天线在缩回的位置上。该伸展系统还包括一个施加偏压力的装置，其在天线上施加使其朝向伸出的位置方向的偏压力；和一个当天线从缩回移到伸出位置时，控制天线速度的装置。
采用本发明的天线伸展系统之其它特征还包括在该天线上施加偏压力的装置是一个恒力弹簧，并具有一个可伸展的连接到天线一端上的端部。本发明天线伸展系统之再一特征包括当天线从缩回移到伸出位置时，控制其速度的装置是一个可操作地连接到恒力弹簧上的旋转运动阻尼器。
图1是体现本发明的伸缩式天线系统的优选实施例的横截面视图，其中表示出在伸出位置的天线；图2是体现本发明之伸缩式天线系统的优选实施例之立体图，其中天线处于中间位置；图3是体现本发明之伸缩式天线系统之优选实施例的简图，其中天线处于缩回的位置上；和图4是体现本发明之伸缩式体现系统的另一优选实施例的简图，其中天线处于缩回的位置。
在本发明的优选实施例中，一个用于天线12的伸缩系统10是在一个伸出位置如图1所示，和一个缩回位置之间可移动的。其包括一个本体件14，例如一个单元的或移动的电话之壳体或框架，其当天线12于伸出位置时，可支承它，而当其(12)在缩回位置时，可保护性包围住该天线12。最为理想的是，该天线12通过一个可容易操作的天线释放装置15而保持在该缩回位置上，该装置15是可选择操作的，例如一个弹簧加载的锁钩16，这在下面将作详细描述。
采用本发明的天线伸展系统10包括一个装置18，其用于在将天线总是朝伸出位置偏压的方向上将一个偏压力施加到该天线上。当天线释放装置15被启动以将天线12从缩回位置释放时，该施加一个偏压力的装置18就使天线12从缩回位置移动到伸出位置并保持天线12在该伸出位置上直到该天线12通过手动将天线12推入到本体件14中缩回为止。
在本发明的优选实施例中，该用于施加一个偏压力的装置18包括一个恒力弹簧20，例如一个被卷绕成一个螺旋形的扁平条带，当该弹簧的一端头被从该螺旋卷中展开时，其基本保持相同的直径。该恒力弹簧可通过一个具有恒定值的偏压力而与偏离的位置或位移无关。该恒力弹簧20还有一个端部在螺旋卷的中心处，其是可转动地连接到本体件14上，例如通过一个端卷轴22；而可伸出的端部24被连接到天线12之下部或最靠近的端部上。这些弹簧是商业中可买到的，几乎任何长度，宽度和弹性系数的都有，例如，由(美国)宾夕法尼亚(州)，台尔佛(镇)，瓦尔坎弹簧及制造联合公司(Pennsylvania,Telford,Vulcanspring&Mfg.Co)生产的CONFORCETM系列弹簧。作为优选，用于施加偏压力的装置18可以包括一个可变弹性系数的弹簧，其具有如同恒力弹簧20一样的形状和结构或其它适合的结构。
在本发明的优选实施例中，该弹簧20具有多个等距间隔的孔26，其沿该弹簧20之预选的部分长度上，既仅可沿其一中心部分长度上，或者沿其整个长度上构成。在一个举例性的实施方案中，该弹簧20是一个恒力弹簧，其具有一个约0.11磅(Lbs)的恒力系数，宽度约为0.25英寸和长度约为6英寸，该弹簧在天线完全伸出时，其螺旋结构可保留约1-1/2圈。
这样，在本发明的这个优选实施例中，该弹簧20之可伸展的端部24通过一连接件23连接到天线12之下边的或最邻近的端部上。该连接件23最好由一种非导电的塑料制成并被固定地连接到天线12和弹簧20两者上，而且具有一个横向延伸的导引销25，其可沿着一个在本体14中限定的导引槽27滑动。该导引销25可使天线12和弹簧20的可伸出端部24在天线12和弹簧20的伸出和缩回过程中保持相对的定位和对准。
重要的是，采用本发明的天线伸展相同10还包括一个控制装置28，其用于天线12在由弹簧20施加的力作用下或扭矩作用下从缩回的位置到伸出的位置时控制移动的速度。在该优选的实施例中，该天线速度控制装置28包括一个旋转运动阻尼器30，其具有多个围绕一个粘性阻尼卷盘的圆周以等距间隔设置的盘齿32，该间距等于沿弹簧20上间置的孔26之间距。
上述类型的旋转运动阻尼器被典型地应用于控制这类装置如绝缘子螺脚，烟灰缸和手套箱之开启或关闭速率的自动式工业产品中。这种旋转运动阻尼器是可从多种商业来源买到的，例如可从Global,Automotive及Specialty Components group,Glenview,Illinois的ITW Deltar/shakeproof部门买到。其它运动阻尼器，例如线性运动阻尼器也可以用于构成控制天线速度的装置28。然而，线性运动阻尼器是通常不大希望的，因为它们有较大长度和操作空间的需求。
作为优选，该转动阻尼器30被安装在本体件14上并且直接位于弹簧20下方与弹簧20之伸出部分对准的位置上，这样以使弹簧20接触该粘性阻尼器30的盘轴；进而，盘齿32适宜地和构成在弹簧20中的孔26相啮合。作为希望，一个校准导引结构例如一个销柱34从本体件14的一侧面向外延伸并被定位于靠近该粘性阻尼器30之盘齿32的位置以确保天线12和弹簧20之伸出和缩回过程期间盘齿32连续啮合在孔26中。
在这个优选实施例中，转动阻尼器30被选定提供一个在250转/分(rpm)时约0.11磅(Lbs)的阻尼力，亦即当一个具有0.11磅之弹性系数的恒力弹簧驱动时，一个足以控制或限制天线12的伸出速度为约3英寸/秒之希望速率的力。这个配置结构是特别有优点的，因为该粘性阻尼器的阻尼力是取决于速度的，也就是说，该阻尼器之转动元件的旋转速度越快，阻尼也就越大。这种特性尤其重要，因为它提供了当通过弹簧20伸出时给予特性12的阻尼作用或者说抵抗天线12快速伸出的阻力，但是却不会明显地妨碍在天线12使用后相对较慢的手动缩回。
作为优选，用于当天线12从缩回位置移动到伸出位置时控制天线12之速度的装置28包括一个弹簧加载的、可回转安装的摩擦件36，如图3所示，其被偏压以施加一个摩擦阻力于天线12的外表面上。由该偏压摩擦件36在天线12上产生的摩擦力是在伸出时以天线12之速度的函数增加的，但在缩回时却是减小的，因为，天线12的向下运动倾向于使摩擦件36移离天线表面。
在另一优选配置的方案中，用于当天线12从缩回位置移动到伸出位置时，控制天线12之速度的装置28包括一个螺旋形压缩弹簧38，它对中地安装在天线12之周围，如图4所示。在该结构方案中，螺旋压缩弹簧38是按要求被选定为具有线性或可变的、取决于位移的弹性系数值，目的是当该螺旋弹簧38被完全压缩时，亦即弹性12完全伸出时，它的合力还仅仅稍小于恒力弹簧20之力值。于是，在由恒力弹簧20提供的恒定压力之作用下，当天线伸出时，由压缩弹簧38提供的相对上述伸出的阻力在开始时是很小的，但在天线12伸出期间却以一个线性或可变的系数增加，因此，随着天线12接近于伸出的位置而趋向于使天线12的速度降低。如上所述，在伸出的位置上，这些相反的弹簧力应该近似相等，同时恒力弹簧20的偏压力略大一些以确保提供一个使天线12有效保持在伸出位置的合力。
作为优选方案，施加一个偏压力于天线12上的装置18可以包括一个可变系数的弹簧。在这一结构方案中，要求该螺旋压缩弹簧38的弹性系数略小于偏压天线12的可变系数的弹簧之值，以确保随后作用于天线12上的力足以使天线12保持在伸出的位置上。
用于使天线有选择地保持在缩回位置的装置15，如前所述，按要求是一个弹簧加载的挡爪16。在该优选实施例中，该挡爪16具有一个适合于和连接件23上导引销25啮合的端部，如图1和2所示。作为优选方式，如图3和4所示，天线12具有一个锁扣40或止槽，其构成在天线12的外表面上并位于靠近最末端的位置上。在另一个结构配置中，该挡爪16可以是一个弹簧加载的按钮或控制杆，分别如图所示，或者它也可以机械方式互连一个按压盖或者一个轻便电话的其它可移动件，目的是当该移动件被操作时，挡爪16可自动地移动到其释放位置。当被释放时，该弹簧20就驱动天线12以一速率或速度到达伸出的位置，而该速度是通过当天线12从缩回位置到伸出位置移动时控制其速度的装置28调定的。
虽然接合优选的实施例对本发明作出了说明，但由此本领域的技术人员将会想到可以对旋转阻尼器30与恒力弹簧20的组合配置作出改型和可以采用其它的天线释放挡爪结构，同时满足特定状态的性能要求，即以机械方式提供一个使天线12伸出的偏压力并在伸出期间控制或调定天线12的速度，然而这些都不能脱离本发明的构思范围。因而，这些改型必将落入所附权利要求的保护范围内。本发明的其它方面、特征和优点将可以从对本公开内容、附图以及所附权利要求的研究中获得。
权利要求
1．一种伸展系统包括一天线，该天线可在伸出位置与缩回位置之间有选择地移动；一本体件，它适合于在伸出位置时支承住天线并在缩回位置时保护性地围住天线；一个用于将天线保持在缩回位置的装置；一个用于在天线上施加偏压力并可使其移动的装置，其偏压天线朝向伸出的位置方向并当所述用于将天线保持在缩回位置的装置被释放时使天线从缩回位置移动到伸出位置；一控制装置，用于当天线从缩回位置到伸出位置移动时控制天线的速度。
2．根据权利要求1所述的伸展系统，其特征在于该天线具有一个外表面和一个构成在该外表面上一预定位置的锁扣；用于使天线保持在缩回位置的装置，该装置包括一个可手动操作的挡爪，该挡爪被压向一个使其与天线外表面上的锁扣相啮合的位置并且在将挡爪沿离开被偏压的位置方向移动时，该挡爪就移离与锁扣啮合的位置。
3．据权利要求1所述的伸展系统，其特征在于所述在天线上施加一偏压力的装置包括一恒力弹簧，该弹簧具有一个可转动连接到所述本体件上的端部和一个可伸出的连接到天线之近端的端部。
4．据权利要求3所述的伸展系统，其特征在于所述本体件包括一个预定的导引槽，而且本系统还包括一个连接到所述恒力弹簧之可伸出端部和天线之靠近端部的连接件，并且还具有一个适合于和本体件之预定导引槽可滑动相啮合的导引销。
5．据权利要求3所述的伸展系统，其特征在于所述恒力弹簧具有一个预定的长度和多个等间距设置的并在弹簧之预先选定的部分长度上制成的小孔；所述用于控制天线速度的装置包括一个旋转运动阻尼器，该阻尼器具有多个其上构成并适合于和弹簧中制成的小孔相啮合的盘牙。
6．据权利要求1所述的伸展系统，其特征在于所述用于在天线上施加一偏压力的装置包括一个可变系数的弹簧，该弹簧具有一个可移动的连接到天线之近端的端部。
7．据权利要求1所述的伸展系统，其特征在于所述的用于当天线从缩回位置移动到伸出位置时控制天线速度的装置包括一个转动阻尼器，该阻尼器可操作地连接到所述用于在天线上施加一恒定偏压力的装置上。
8．据权利要求1所述的伸展系统，其特征在于所述天线具有一个外表面和所述用于当天线从缩回位置移动到伸出位置时控制天线速度的装置包括一个摩擦制动装置，该制动装置与天线的外表面处于操作接触，并适合于当天线朝伸出位置移动时提供一作用于外表面的阻力。
9．据权利要求1所述的伸展系统，其特征在于所述在天线上施加一偏压力的装置包括一恒力弹簧，该弹簧具有一个预定的力值和一个可伸出的连接到天线之近端的端部；所述控制天线速度的装置包括一个螺旋压缩弹簧，该螺旋压缩弹簧适合于在天线上提供一个其方向是使天线朝缩回位置偏压的偏压力；所述螺旋压缩弹簧当天线在伸出位置时的偏压力具有一个小于所述恒力弹簧之预定力值的数值。
10．据权利要求1所述的伸展系统，其特征在于所述在天线上施加一偏压力的装置包括一个可变系数的弹簧，该弹簧具有一个可预定的系数值和一个可伸出的并连接到天线之近端的端部；所述控制天线速度的装置包括一个螺旋压缩弹簧，该弹簧适合于提供一个其方向是使天线朝缩回位置偏压的偏压力；该螺旋压缩弹簧当天线在伸出位置时的偏压力具有一个小于所述可变系数的弹簧之预定力值的数值。
全文摘要
一天线数值系统包括一个施加偏压力的装置(20),其在天线(12)上施加偏压以使其朝向伸出位置;和一个阻尼器(30,32),其用于当天线在一弹簧偏压力作用下从缩回位置移动到伸出位置时控制天线的速度。该天线伸展系统可解决天线在小型移动式电信仪器中不可控的瞬时伸出问题。该阻尼器可以是旋转型或弹簧式或摩擦型的。
文档编号H01Q1/10GK1223744SQ9719586
公开日1999年7月21日 申请日期1997年4月30日 优先权日1996年5月1日
发明者J·C·菲利普斯 申请人:艾利森公司