CH680757A5

CH680757A5 - Pivoting rod aerial for portable radio transceiver

Info

Publication number: CH680757A5
Application number: CH465984A
Authority: CH
Inventors: Hans Frech
Original assignee: Autophon Ascom Ag
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1992-10-30
Also published as: EP0178256A1

Abstract

The aerial has a link (1) and a ratchet device (25) arranged so that the maximum pivot is at least plus/minus 30 degrees w.r.t. the ratchet point (1,2). A ball head part (1) with a ball (5) fixed to a neck (6) is provided. The neck is designed for fixing to the transceiver (4) or to the rod (3). A post part (2) partly envelopes the ball and fixes onto the rod of transceiver respectively. The post's hole and the thickness of the bar (6) of the ball allow the max. angle of pivot. The ratchet device has a socket holding a spring (26) and a plunger (27).

Description

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CH 680 757 A5 CH 680 757 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine schwenkbare Staboder Rutenantenne mit einer Gelenkverbindung zwischen einem Antennenstab- bzw. einer Antennenrute und einem diesen bzw. diese tragenden Gerät entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine derartige bekannte Antenne ist in der Schrift des deutschen Gebrauchsmusters GM 7 424 987 beschrieben. Es handelt sich um eine Teleskopantenne, vorzugsweise zur Montage an Kraftfahrzeugen mit unterschiedlichen Neigungenswinkeln der Karosseriebleche. Mit dem angegebenen Rastwinkel, d.h. dem Winkel von einer Raststelle zur nächsten, von 30° bzw. 22,5° mag eine genügende Anpassung an diese Neigungsunterschiede erreicht werden; die geringen elastischen Grenzausschläge von etwa ± 10, d.h. dem Bereich, in welchem die Kugel allein durch Federkraft sicher einrastet, spielen für diese Anwendung von Stabantennen überhaupt keine Rolle, und eine andere Anordnung ist in der GM-Schrift nicht erwähnt. The invention relates to a pivotable rod or rod antenna with an articulated connection between an antenna rod or an antenna rod and a device or this carrying device according to the preamble of claim 1. Such a known antenna is described in the document of German utility model GM 7 424 987. It is a telescopic antenna, preferably for mounting on motor vehicles with different angles of inclination of the body panels. With the specified detent angle, i.e. the angle from one rest point to the next, from 30 ° or 22.5 °, may be sufficiently adapted to these inclination differences; the low elastic limit deflections of about ± 10, i.e. the area in which the ball locks securely by spring force alone is irrelevant for this application of rod antennas, and no other arrangement is mentioned in the GM document.

Anders verhält es sich jedoch z.B. bei Staboder Rutenantennen für tragbare Funkgeräte. Beim aufrechten Gehen im Wald ist es äusserst mühsam, tiefhängenden Ästen mit einer 1-2 m langen Vertikalantenne ausweichen zu müssen. Ähnliches gilt beim Fahren auf Waldwegen mit einem Geländefahrzeug mit darauf montierter Antenne. Im Interesse einer guten Übertragungsqualität sollte von der vertikalen Ausrichtung und der Maximalhöhe der Antenne nur ganz kurze Zeit und ohne störende Hantierungen abgewichen werden. However, it is different, e.g. rod or rod antennas for portable radio devices. When walking upright in the forest, it is extremely difficult to avoid low-hanging branches with a 1-2 m long vertical antenna. The same applies when driving on forest roads with an off-road vehicle with an antenna mounted on it. In the interest of good transmission quality, the vertical alignment and the maximum height of the antenna should only be deviated from for a very short time and without disturbing handling.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die erwähnten Nachteile und Begrenzungen in der Anwendung von Stabantennen möglichst zu beheben, so dass diese auf möglichst einfache, aber vielfältige Weise auf tragbaren und fahrbaren Funkgeräten einsetzbar sind. Dies wird gemäss dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 erreicht. Es ergibt sich der Vorteil, dass beim Zurückfedern der Antenne um mindestens 30° die meisten Äste an der ebenfalls etwas elastischen Antennenrute abgleiten, wonach sich diese durch die Federkraft der Rastvorrichtung sofort wieder vertikal stellt. Weiter ist es ohne weiteres möglich, ein solches Funkgerät beispielsweise in einem Graben um über 30° aus der Vertikalen geneigt schräg aufzustellen, wobei die Antenne, durch eine leichte Handbewegung in die vertikale Richtung gebracht, auch vertikal stehen bleibt; anderseits wird beim Gehen oder Fahren im Wald mit aufrechtem Gerät trotz gelegentlichem Erreichen der Zwischenstellung die Antennenrute infolge der Schwankungen des Geräts stets sofort wieder die Vertikale einnehmen. It is an object of the invention to eliminate the disadvantages and limitations mentioned in the use of rod antennas as far as possible, so that they can be used on portable and mobile radio devices in the simplest but most varied possible manner. This is achieved according to the characterizing part of patent claim 1. This has the advantage that when the antenna springs back by at least 30 °, most branches slide off on the antenna rod, which is also somewhat elastic, after which the spring force of the latching device immediately positions it vertically again. Furthermore, it is readily possible to set up such a radio, for example in a trench, inclined at an angle of more than 30 ° from the vertical, the antenna, brought into the vertical direction by a slight hand movement, also standing vertically; on the other hand, when walking or driving in the forest with an upright device, despite occasionally reaching the intermediate position, the antenna rod will always immediately return to vertical due to the fluctuations of the device.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Beispiel an Hand der einzigen Zeichnung Fig. 1 erläutert. The invention is explained below using an example with reference to the single drawing Fig. 1.

In der Fig. 1 bilden ein Kugelkopfteil 1 und ein Pfannenteil 2 zusammen das Kugelgelenk einer schwenkbaren Stabantenne 3, die auf einem Gerät 4 montiert ist. Die Stabantenne 3 besteht aus einer faserverstärkten Kunststoffrute von etwa 1,6 m Länge, mit eingelegtem Leiter, und ist hier wie das Gerät 4 nur ansatzweise gezeichnet. Ein Pfeil gibt die Achsrichtung des mit ausgezogenen Linien gezeichneten Kugelkopfteils 1 an und entspricht einer ersten, gestreckten Stellung des Kugelgelenks. In strichpunktierten Linien ist weiter eine zweite Stellung mit der zweiten Achsrichtung des in bezug auf die Antenne 3 verschwenkten Gerätes 4' gezeigt. 1, a spherical head part 1 and a socket part 2 together form the ball joint of a pivotable rod antenna 3, which is mounted on a device 4. The rod antenna 3 consists of a fiber-reinforced plastic rod of approximately 1.6 m in length, with an inserted conductor, and here, like the device 4, is only roughly drawn. An arrow indicates the axial direction of the ball head part 1 drawn with solid lines and corresponds to a first, extended position of the ball joint. A second position with the second axial direction of the device 4 'pivoted with respect to the antenna 3 is also shown in dash-dotted lines.

Der Kugelkopfteil 1 besitzt eine Kugel 5, die einstückig mit einem zylindrischen Hals 6 verbunden ist. Dieser ist seinerseits mit einem Stift 7 mit dem Gerät 4 fest verstiftet. The ball head part 1 has a ball 5 which is integrally connected to a cylindrical neck 6. This in turn is firmly pinned to the device 4 with a pin 7.

Die Kugel 5 ist gegenüber dem Hals 6 und senkrecht zu dessen Achse 1 gemäss der Erfindung durch eine ebene Rastfläche 8 mit äusserer Abrun-dung 9 beschnitten. Schliesslich ist in die Kugel 5 von der Rastfläche 8 her eine zylindrische, in einen flachen Kegel auslaufende Bohrung 10 derart eingesenkt, dass sich eine annähernd gieichmässige Wandstärke des Restmaterials ergibt. Dies ergibt eine Gewichtsersparnis und vermindert .die Gefahr von Spannungsrissen beim Härten. The ball 5 is trimmed with respect to the neck 6 and perpendicular to its axis 1 according to the invention by a flat locking surface 8 with outer rounding 9. Finally, a cylindrical bore 10, which runs into a flat cone, is sunk into the ball 5 from the latching surface 8 in such a way that the wall material of the residual material is approximately the same. This saves weight and reduces the risk of stress cracks during hardening.

Der Pfannenteil 2 des Kugelgelenks besteht aus einer Büchse 21 und einer auf diese geschraubten und die Kugel umfassenden Muffe 22 und ist durch ein in der ersteren angebrachtes Gewinde 23 fest mit dem unteren Ende der ruten- oder stabförmigen Antenne 3 verbunden. The socket part 2 of the ball joint consists of a bushing 21 and a sleeve 22 screwed onto it and encompassing the ball and is fixedly connected to the lower end of the rod-shaped or rod-shaped antenna 3 by a thread 23 attached in the former.

In mittlerer Höhe des Pfannenteils 2, zwischen einem an der Muffe 22 angebrachten Kugelsitz 24 und dem Gewinde 23 bildet nun die Büchse 21 Teil einer Rastvorrichtung 25. Diese schliesst auch die Rastfläche 8 an der Kugel 5 mit ein sowie einen von einer starken Schraubenfeder 26 nach unten gedrückten Stössel 27, welcher mit einer kreisförmigen und gemäss einer Ausführung der Erfindung ebenen Stirnfläche 28 gegen die Kugel 5 presst. Eine von oben eingesenkte zylindrisch-kegelige Sackbohrung 29 gibt dem Stössel 25 eine annähernd gieichmässige Wandstärke, mit analogen Vorteilen, wie bei der Bohrung 10 besprochen. Vorzugsweise werden mindestens die Stirnfläche 28 des Stössels 27 und die Rastfläche 8 mit Abrundung 9 an der Kugel 5 gehärtet, noch besser aber alle Teile des Kugelgelenks durchgehärtet, bei Verwendung von rostfreiem härtbarem Stahl und Polieren der Oberfläche. Vor dem Zusammenbau sind alle dem Verschleiss ausgesetzten Teile mit einem druckfesten Schmiermittel zu versehen. In the middle of the socket part 2, between a ball seat 24 attached to the sleeve 22 and the thread 23, the bushing 21 now forms part of a locking device 25. This also includes the locking surface 8 on the ball 5 and one of a strong coil spring 26 Pushed-down plunger 27, which presses against the ball 5 with a circular end face 28 which is flat according to an embodiment of the invention. A cylindrical-tapered blind bore 29 countersunk from above gives the plunger 25 an approximately identical wall thickness, with analogous advantages, as discussed in the bore 10. Preferably, at least the end face 28 of the plunger 27 and the locking surface 8 are rounded with rounding 9 on the ball 5, but even better all parts of the ball joint are hardened using stainless steel and polishing the surface. Before assembly, all parts exposed to wear must be provided with a pressure-resistant lubricant.

Gemäss der Erfindung ermöglicht diese Anordnung von Gelenk 1, 1', 2 und Rastvorrichtung 25, die Antenne 3 gegenüber dem Gerät 4 in vorteilhafter Weise mindestens 30° elastisch zu verschwenken und zurückfedern zu lassen. Dies bietet im Feldeinsatz, beispielsweise mit einem tragbaren Funkgerät, erhebliche Vorteile. According to the invention, this arrangement of joint 1, 1 ', 2 and latching device 25 enables the antenna 3 to be pivoted elastically at least 30 ° with respect to the device 4 and to allow it to spring back. This offers considerable advantages in field use, for example with a portable radio.

Der grösstmögliche Verschwenkwinkel a wird durch die Öffnung der Pfannenmuffe 22 und die Dicke des Stiels 6 konstruktiv in engen Grenzen festgelegt. Es wurde nun gefunden, dass durch die Anordnung eines Stössels 27 mit ebener Stirnfläche 28 und einer im wesentlichen ebenen Rastfläche 8 an der Kugel 5 optimale Verhältnisse entstehen können. Es muss nur dafür gesorgt werden, dass der vom äusseren Rand der Rastfläche 8 und der Achse des Stiels 6 eingeschlossene Winkel b mindestens so gross ist wie der um den Haftreibungswinkel c vermehrte grösstmögliche Verschwenkungs- The greatest possible swivel angle α is structurally determined within narrow limits by the opening of the socket sleeve 22 and the thickness of the stem 6. It has now been found that the arrangement of a plunger 27 with a flat end face 28 and a substantially flat latching surface 8 on the ball 5 can result in optimal conditions. It is only necessary to ensure that the angle b enclosed by the outer edge of the latching surface 8 and the axis of the handle 6 is at least as large as the greatest possible pivoting angle increased by the static friction angle c

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winkel a, aber jedenfalls grösser als der Grenzausschlag von 30°, alle Winke! a, b und c bezogen auf das Kugelzentrum. Dabei ist der Haftreibungswinkel c derjenige Winkel, der sich ergibt, wenn man den Koeffizienten der Reibung beim Übergang von Stillstand zu Bewegung, unter Belastung der Feder 26, an den Stirn- und Rastflächen 28 bzw. 8 in der verschwenkten Stellung, als Tangens betrachtet und das Argument bestimmt. Dieser Winkel beträgt bei gehärteten polierten Stahlflächen etwa 5° und ist natürlich auch von der Schmierung abhängig. Für diese empfiehlt sich ein druckfestes, festhaftendes Schmierfett. Diese Toleranzen, zusammen mit denjenigen der Feder 26 und mit der Abrundung -in unserem Beispiel ca. 6 % des Kugelradius -, erfordern, dass die Berechnungen durch einige Versuche zu ergänzen sind. Immerhin ergab sich, dass bei einer grösstmöglichen Auslenkung von über 45° der elastische Grenzausschlag, d.h. der Bereich, in welchem die wegen eines Hindernisses zurückgeschwenkte Antenne sicher wieder in die Vertikale zurückfedert, über 40° beträgt. Anderseits kann bei dem um ca. 50° geneigten Gerät die Antenne mit einer leichten, unkritischen Handbewegung in die Vertikale gebracht werden und hält sich dort auch bei Wind. angle a, but in any case larger than the limit deflection of 30 °, all angles! a, b and c related to the center of the sphere. Here, the static friction angle c is the angle that results when one considers the coefficient of friction at the transition from standstill to movement, under load of the spring 26, on the end and locking surfaces 28 and 8 in the pivoted position, as a tangent and determines the argument. This angle is around 5 ° for hardened polished steel surfaces and is of course also dependent on the lubrication. A pressure-resistant, firmly adhering grease is recommended for these. These tolerances, together with those of the spring 26 and with the rounding - in our example approx. 6% of the sphere radius - require that the calculations have to be supplemented by a few attempts. After all, it turned out that with a maximum possible deflection of over 45 ° the elastic limit deflection, i.e. the area in which the antenna swung back due to an obstacle safely springs back into the vertical is over 40 °. On the other hand, with the device tilted by approx. 50 °, the antenna can be brought to the vertical with a light, uncritical hand movement and also stays there in the wind.

Als Varianten sind noch andere Rastvorrichtungen mit ähnlichen Vorteilen ausführbar, so z.B. mit nicht-ebenen Rast- und Stirnflächenpaaren. Es könnte auch statt eines Kugelgelenks ein flaches horizontalachsiges Einebenengelenk, kombiniert mit vertikalem Drehzapfen, ausgeführt werden. Solche Varianten werden aber der Kürze halber hier nicht näher beschrieben. Other locking devices with similar advantages can be implemented as variants, e.g. with non-flat locking and face pairs. Instead of a ball joint, a flat horizontal-axis single-plane joint combined with a vertical pivot could also be used. For the sake of brevity, however, such variants are not described in more detail here.

Claims

1. Swiveling rod or rod antenna with an articulated connection between an antenna rod or an antenna rod (3) and a device (4) carrying the latter,

• wherein the articulated connection allows the rod or the rod (3) to pivot relative to the device (4) in any direction, and

Wherein the articulated connection is designed in such a way that there is a first latching position and that after each pivoting up to a predetermined limit deflection, the rod or the rod (3) is resiliently reset, and when pivoting beyond this limit deflection, a second, stable stop position is taken, characterized in that the limit deflection is at least 30 ° with respect to the first stop position and the largest possible pivot angle (a) is significantly larger than the limit deflection.

2. Swiveling rod or rod antenna according to claim 1,

• with a spherical head part (1), which comprises a ball (5) attached to a neck (6), the shark (6) being designed for fixed connection to the device (4) or the rod or the rod (3) ,

• with a socket part (2) which at least partially surrounds the ball (5), the side facing away from the ball seat (24) for fixed connection to the

Rod or the rod (3) or the device (4) is formed and wherein the opening of the ball seat (24) and the thickness of the neck (6) determine the largest possible pivot angle (a) of the articulated connection, and

With a latching device (25), a prestressed spring element being provided in a cylinder liner (21) and pressing a plunger (27) against a latching surface (8), characterized in that

- That the plunger (27) has a flat end face (28) and is arranged coaxially together with the coil spring (26) in the cylinder liner (21) and

- That to form the locking surface (8), the ball (5) is flattened radially with respect to the neck (6), such that the edge (9) of the locking surface (8) and the central axis through the ball (5) and Neck (6) included angle (b) is greater than the largest possible pivot angle (a) and smaller than the sum of this pivot angle (a) plus a static friction angle (c).

3. Swiveling rod or rod antenna according to claim 2, characterized in

- that the largest possible swivel angle (a) is greater than 45 °,

- That between the edge (g) of the locking surface (8) and the central axis through the ball (5) and the neck (6) included angle (b) is greater than 50 ° and

- That the locking surface (8) is flat except for a rounding on its edge (9).

4. Swiveling rod or rod antenna according to claim 2, characterized in that the ball (5) and the plunger (27) are hollow bodies with blind holes (10, 29) whose wall thicknesses are approximately the same thickness everywhere.

5. Swiveling rod or rod antenna according to claim 2, characterized in

- That the ball (5) and the plunger (27) consist of hardened material and their surfaces are polished.

6. Swiveling rod or rod antenna according to claim 5, characterized in that the parts are lubricated to reduce the static friction between them with a pressure-resistant lubricant.

7. Portable radio with a pivotable rod or rod antenna according to claim 1, characterized in that the rod or rod (3) has a length of between one and two meters.

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