JP2007214673A - 携帯電子機器用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性のエレメントを傾動して水平面内で回転できる小型かつ耐久性に優れた傾動機構と回転機構とする。
【解決手段】ベース部４内に回動可能に球状部８が、球受部１３を介してコイルバネ１４により付勢されて収納されている。第１エレメント部２と第２エレメント部３とからなる可撓性のエレメントを伸張して傾動させると球状部８がベース部４の球保持部に形成された摺動溝内に嵌入され、エレメントをベース部４に対して約９０°まで傾動可能とすることができる。エレメントを傾動した状態において回動させると、ホルダー部５内の摺動バネにより弾性的に保持されているベース部４が、ホルダー部５内において回動するようになって、エレメントを水平面内において回転させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、少なくとも受信機能を有する電子機器、特に地上波デジタルテレビ放送を受信することのできる携帯電話機等の携帯電子機器に備えられる携帯電子機器用アンテナに関するものである。

携帯電話機が普及しているが、この携帯電話機においては通話や情報を送受信するためにアンテナが備えられている。このアンテナは、待ち受け時には携帯に便利なように、携帯電話機の筐体に収納できるリトラクティブなアンテナとされているのが一般的である。このような携帯電話機用のアンテナの構成の一例を図３１に示す。図３１に示すアンテナ１００は、可撓性とされたエレメント１０１を備え、エレメント１０１の先端にはトップ部１０３が設けられている。また、エレメント１０１はホルダー部１０２に対して摺動可能に保持されている。そして、ホルダー部１０２が携帯電話機の筐体に取り付けられることにより、エレメント１０１をホルダー部１０２に対して下方に摺動することにより、筐体内にエレメント１０１を収納することができるようになる。また、この状態においてトップ部１０３を把持してエレメント１０１をホルダー部１０２から引き出すことにより、エレメント１０１を伸張状態とすることができる。なお、エレメント１０１は可撓性を有し図示するように復元可能に撓むようになるため、エレメント１０１が障害物に当たっても折損することを防止することができる。

ところで、近年地上波デジタルテレビ放送が開始されて、地上波デジタルテレビ放送を受信することのできる携帯電話機も知られている。地上波デジタルテレビ放送を効率よく受信するには、アンテナの指向特性を電波の到来方向に合致させて受信することが必要となる。このため、地上波デジタルテレビ放送を受信するアンテナには、筐体に対して傾動可能かつ回転可能としてアンテナの指向特性を調整することができるアンテナが好適となる。

傾動可能かつ回転可能な従来のアンテナとして、いわゆるラジカセに多く使用されている多段式伸縮アンテナ（ロッドアンテナ）を用いるアンテナが知られている。このようなアンテナの構成の一例を図３２に示す。図３２に示すアンテナ２００は、多段式構造とされている伸縮エレメント２０１を備え、伸縮エレメント２０１はアンテナ取付部２０２に対して傾動可能とされていると共に、アンテナ取付部２０２に対して回転可能に固着されている。そこで、このアンテナ取付部２０２を図示しない携帯電子機器の筐体に固着することにより、アンテナ２００は筐体に対して傾動可能かつ回転可能に取り付けられるようになる。この伸縮エレメント２０１は、伸縮を実現するために多段とされている各エレメントがパイプ構造とされている。このため、伸縮エレメント２０１における最終段の外径が大きくなることから、これに起因して傾動機構と回転機構を作り出す機構部品の径として５ｍｍないし８ｍｍの径が必要とされている。

ここで、アンテナ２００における傾動機構を図３３に示す。図３３に示すように伸縮エレメント２０１の下端からは平板状のエレメント基部２０１ａが突出して形成されている。このエレメント基部２０１ａは回転保持部２０３の上部に挟持され、固着用ビス２０４によりエレメント基部２０１ａが回転保持部２０３に対して回転可能に固着されている。これにより、伸縮エレメント２０１は回転保持部２０３に対して傾動可能に取り付けられるようになる。次に、アンテナ２００における回転機構について説明すると、回転保持部２０３の断面は円形とされており、この回転保持部２０３は図３２に示すアンテナ取付部２０２に形成されている断面円形の嵌挿孔に弾性的に嵌挿されている。このため、アンテナ取付部２０２に対して回転保持部２０３を回転できるようになることから、結局の所、伸縮エレメント２０１はアンテナ取付部２０２に対して回転可能に固着される。

傾動可能かつ回転可能な従来のアンテナの他の構成例を図３４、図３５に示す。ただし、図３４は従来のアンテナ３００の構成を示す斜視図であり、図３５はその構成を示す断面図である。
これらの図に示すアンテナ３００において、先端にトップ部３０４を有するエレメント３０１の下端は球状部３０２に固着されている。球状部３０２は、その半分以上がホルダー部３０３内に摺動可能に保持されており、ホルダー部３０２の下部に収納されているコイルスプリング３０５により上方に付勢されている。これにより、球状部３０２はコイルスプリング３０５の付勢力によりホルダー部３０３に対して傾動可能かつ回転可能に保持されるようになる。このアンテナ３００においては、球状部３０２とホルダー部３０３との摩擦力によりエレメント３０１が所定の角度を維持することができることから、球状部の径として５ｍｍないし８ｍｍの径が必要となる。
実開昭６３−２６１０８号公報 実開昭６０−１０３９１４号公報

図３１に示す従来の携帯電話機用のアンテナ１００は、リトラクタブルアンテナとされており、伸張時に衝撃を受けたときに衝撃を吸収するようエレメント１０１は復元可能に撓むようにされている。しかしながら、任意の位置にエレメント１０１を傾けて保持する傾動機構と、傾けたエレメント１０１を水平面内において回転させる回転機構を有していないことから、アンテナの指向特性を調整することができないという問題点があった。

また、図３２に示す従来のアンテナ２００における傾動機構は平板状のエレメント基部２０１ａを回転保持部２０３の上部に挟持する構造とされている。この場合、傾動させた伸縮エレメント２０１を保持するための摩擦力は、平板状のエレメント基部２０１ａが挟持される面の面積と回転保持部２０３の挟持力に依存するため、傾動した際の耐久力を数万回以上可能にするにはエレメント基部２０１ａおよび回転保持部２０３の径や幅を５ｍｍないし８ｍｍの寸法とする必要が生じる。この場合、エレメント基部２０１ａおよび回転保持部２０３の径や幅を２ｍｍ程度にしたときは傾動回数の耐久性は数百回程度になってしまい、傾動を繰り返し行うと伸縮エレメント２０１の自重が傾動保持力を超えてしまい、任意の位置に伸縮エレメント２０１を固定・保持できなくなってしまうようになる。

さらに、アンテナ２００における回転機構は、回転保持部２０３をアンテナ取付部２０２に形成されている嵌挿孔に弾性的に嵌挿する機構とされている。このため、回転保持部２０３やアンテナ取付部２０２の径として５ｍｍないし８ｍｍの径が必要となり、仮に回転保持部２０３やアンテナ取付部２０２の径を２ｍｍ程度とすると回転耐久性が極端に落ちてしまい、伸縮エレメント２０１の自重により回転してしまうようになる。
したがって、アンテナ２００においては傾動機構と回転機構を作り出す機構部品の径や幅として５ｍｍないし８ｍｍの径や幅が必要となることから、アンテナ２００を携帯電話機等の携帯電子機器に取り付ける際に、携帯電子機器の筐体の寸法に比較して大きすぎて（太すぎて）、アンテナ２００を携帯電子機器に適用することができないという問題点があった。

さらにまた、図３４および図３５に示すアンテナ３００では、球状部３０２の半分を超えてホルダー部３０３で保持しなければ抜け出てしまうことから、エレメント３０１をホルダー部３０３に対して９０°まで傾動することができないようになる。さらに、球状部３０２とホルダー部３０３とにより傾動かつ回転可能としているため、その耐久性から球状部３０２の径として８ｍｍないし１０ｍｍが必要になる。したがって、アンテナ３００を携帯電話機等の携帯電子機器に取り付ける際に、携帯電子機器の筐体の寸法に比較して大きすぎて、アンテナ３００を携帯電子機器に適用することができないという問題点があった。

そこで、本発明は可撓性のエレメントを傾動できると共に、水平面内で回転することのできる小型かつ耐久性に優れた傾動機構と回転機構を有する携帯電子機器用アンテナを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の携帯電子機器用アンテナは、球状部が下端に固着されたエレメントを傾動可能とする傾動溝が縦方向に形成され、貫通孔内に配置された球状部を付勢する弾性手段が、貫通孔の下部に嵌着されているストッパー部と球状部との間に設けられているベース部を備え、このベース部が回転可能にホルダー部に弾性的に保持され、エレメントが２段に伸張できることを最も主要な特徴としている。

本発明によれば、球状部が下端に固着されたエレメントを傾動可能とする傾動溝が縦方向に形成され、貫通孔内に配置された球状部を付勢する弾性手段が、貫通孔の下部に嵌着されているストッパー部と球状部との間に設けられているベース部を備え、このベース部が回転可能にホルダー部に弾性的に保持され、エレメントが２段に伸張できることから、２段に伸張することができるエレメント部を約９０°まで傾動できると共に、水平面内で回転することができ、小型かつ耐久性に優れた傾動機構と回転機構を有する電子機器用アンテナとすることができる。

本発明の携帯電子機器用アンテナの実施例とされるアンテナ１を備える携帯電子機器の構成の一例を図１に示す。
本発明にかかるアンテナ１は、携帯電子機器である携帯電話機５０を構成している筐体５１の上面に取り付けられている。筐体５１には、テンキーや操作ボタンからなる操作部５２と液晶等からなる表示部５３とが設けられている。アンテナ１は、伸張した際に矢印で示すように筐体５１に対して傾動可能とされていると共に傾動した状態において水平面内で回転可能とされている。さらに、アンテナ１は２段に伸縮自在とされてアンテナ１の長さを変えることができるようにされている。また、アンテナ１を縮納した際には先端に設けられたアンテナトップを残して筐体５１内にアンテナ１を収納することができる。これにより、携帯電話機５０に取り付けられているアンテナ１の指向特性を所望の方向に向けると共に、アンテナ１の長さを変えることができるようになり、地上波デジタル放送等のテレビ放送を受信することのできる携帯電話機５０とした際に好適なアンテナとすることができる。

次に、本発明の携帯電子機器用アンテナの実施例であるアンテナ１の構成を図２ないし図６に示す。図２および図４は２段に伸縮自在とされたアンテナ１を伸張した際の構成を示す図であり、図３は図２に示す構成を断面図で示す図である。また、図５は２段に伸縮自在とされたアンテナ１を縮納した際の構成を示す図であり、図６は図５に示す構成を断面図で示す図である。
図２および図３に示す本発明にかかるアンテナ１は、先端にトップ部１０が設けられている第１エレメント部２と、第１エレメント部２を内部に摺動自在に収納可能な第２エレメント部３からなるエレメントを備え、このエレメントはベース部４に傾動可能に保持されている。第１エレメント部２は、超弾性合金製の可撓性を有するエレメント導体２ａを柔軟な絶縁チューブ２ｂで被覆して構成されている。また、第２エレメント部３は、屈曲自在とされているコイルスプリング３ｄを柔軟な絶縁チューブ３ｅで被覆して構成されている。第２エレメント部３の上部には金属製の上部ホールド部３ａが嵌着されており、下部には金属製の下部ホールド部３ｃが嵌着されている。第１エレメント部２におけるエレメント導体２ａの下部に保持バネ３ｆが固着されており、第１エレメント部２を第２エレメント部３内において摺動した際に保持バネ３ｆの作用により第１エレメント部２がコイルスプリング３ｄの内周面に弾性的に接触して保持されるようになる。これにより、第１エレメント部２を第２エレメント部３から任意の長さで引き出して保持することができるようになる。

ベース部４は、第２エレメント部３の下端に傾動可能に固着されており、ベース部４の外径は、第２エレメント部３の外径とほぼ等しくされている。そして、ベース部４と第２エレメント部３はホルダー部５内を上下方向に摺動可能に保持されている。ホルダー部５は上部に鍔部が形成された円筒状の本体部５ｉを備えている。円筒状の本体部５ｉの外周面にはネジ部が形成されており、この本体部５ｉを例えば携帯電話機５０の筐体５１に形成した孔部に挿通してそのネジ部にナットを締着することにより、ホルダー部５の鍔部とナットとで筐体５１の壁部が挟持されて、アンテナ１が携帯電話機５０に取り付けられるようになる。図２ないし図４には、第１エレメント部２と第２エレメント部３からなるエレメントがホルダー部５から上方向に摺動されて伸張されたアンテナ１の構成が示されている。第２エレメント部３における下部ホールド部３ｃは球状部８の上端に螺着されており、球状部８の下部はベース部４内に収納されている。この球状部８の下部は球受部１３を介してコイルバネ１４により上方に付勢されている。また、ホルダー部５の内周面には摺動バネが収納されており、この摺動バネの作用によりベース部４が弾性的にホルダー部５に保持されている。球状部８の上部は、ベース部４に設けられている傾動溝７ａ内に嵌入されて傾動できることから、ベース部４に対して第２エレメント部３、すなわちエレメントを図４に破線で図示すようにほぼ９０°まで傾動することができる。このように、本発明のアンテナ１においては、第１エレメント部２および第２エレメント部３からなるエレメントをベース部４に対してほぼ９０°までの任意の角度で傾動することができるようになる。

また、ベース部４は摺動バネにより弾性的にホルダー部５に対して保持されていることから、第２エレメント部３をベース部４に対して任意の角度で傾動した状態において、第１エレメント部２および第２エレメント部３からなるエレメントを水平面内（正しくは、傾動できる面とほぼ直交する面内）においてホルダー部５に対して回転することができる。これにより、アンテナ１を筐体に対して傾動可能かつ回転可能としてアンテナ１の指向特性を所望の方向に調整することができるようになると共に、第１エレメント部２および第２エレメント部３からなる伸縮可能なエレメントを備えている。
さらに、トップ部１０は、第１エレメント部２および第２エレメント部３からなるエレメントを伸縮する際に把持される摘みとなる合成樹脂製の円盤状の形状とされているアンテナトップ１０ａと、第１エレメント部２の先端に固着された金属製のトップ取付軸１１とを有している。アンテナトップ１０ａは、トップ取付軸１１の上部に成形あるいは嵌着されることにより固着されている。

図５は、第１エレメント部２が第２エレメント部３に縮納されていると共に、この第２エレメント部３がホルダー部５に対して縮納されているアンテナ１の構成を示す図であり、この構成の断面図が図６に示されている。このように縮納した際には、アンテナ１を筐体５１内に収納することができる。これらの図に示すように、第１エレメント部２を第２エレメント部３に収納してホルダー部５に対して縮納した際には、第１エレメント部２の先端に固着されているアンテナトップ１０ａにおけるトップ取付軸１１が、ホルダー部５内に上から挿入されて弾性的に保持されるようになる。この際に、円盤状のアンテナトップ１０ａの下面がホルダー部５の鍔部の上面に当接するようになる。図示するように、第２エレメント部３の下部には金属製のベース部４が固着されており、ベース部４の上部は第２エレメント部３の下端に固着されている球状部８を傾動可能に保持する球保持部とされており、球保持部にホルダー部５内を摺動する摺動部６が連接されている。なお、第２エレメント部３をホルダー部５に対して図２ないし図４に示すように伸張した際に、摺動部６がホルダー部５内に下から挿入されて弾性的に保持されるようになる。摺動部６の下部には摺動部６の外径より若干径が大きくされている係止部を備えるストッパー部９が固着されており、ストッパー部９の係止部の上部がホルダー部５の下面に当接した際に、第２エレメント部３が上まで伸張された状態となる。

次に、本発明にかかるアンテナ１の詳細構成の一部を示す断面図を図７に示す。図７は第２エレメント部３をホルダー部５に対して伸張することにより、ベース部４がホルダー部５内に弾性的に保持されている状態のベース部４とホルダー部５との構成を示す断面図である。
図７に示す構成を、ベース部４およびホルダー部５の組立体の詳細構成を説明することにより説明する。図８はベース部４の組立体の分解組立図であり、ベース部４の詳細構成を図９ないし図１１に示す。ただし、図９はベース部４の構成を示す正面図であり、図１０はベース部４の構成を示す上面図であり、図１１はベース部４の構成を示す断面図である。また、球状部８の詳細構成を図１２に示し、球受部１３の詳細構成を図１３に示し、コイルバネ１４の詳細構成を図１４に示し、ストッパー部９の詳細構成を図１５に示す。

図９ないし図１１に示すように、金属製のベース部４はほぼ円筒状に形成されており、ベース部４の上部が第２エレメント部３の下端に固着されている球状部８を傾動可能に保持する球保持部７とされ、球保持部７に続く部分が摺動部６とされている。球保持部７には、挿通孔７ｂと、この挿通孔７ｂから側部へ向かって連通するよう傾動溝７ａが形成されている。挿通孔７ｂの径および傾動溝７ａの幅は球状部８における挿通部８ｂが挿通可能な径および幅とされている。すなわち、傾動溝７ａ内において球状部８における挿通部８ｂを挿通することができ、傾動溝７ａの長さは、球状部８が固着された第２エレメント部３がベース部４に対して約９０°まで傾動することのできる長さとされている。摺動部６内には挿通孔７ｂより径が大きくされている貫通孔４ａが全体にわたり形成されており、挿通孔７ｂと貫通孔４ａとは断面が円弧状のテーパ部７ｃにより繋がれている。このテーパ部７ｃの断面形状は球状部８における断面円形とされる球部８ｃの形状に合わせた半円形に形成されている。なお、摺動部６の下端にはリング部４ｂが形成されてその上にカシメ部６ａが形成されている。

ベース部４内に収納される球状部８は、図１２に示すように球状の球部８ｃと、球部８ｃから延伸している挿通部８ｂからなり、挿通部８ｂの上部にはネジ部８ａが形成されている。このネジ部８ａを第２エレメント部３の下部ホールド部３ｃに形成されている雌ネジ部に締着することにより、球状部８が第２エレメント部３に固着される。ここで、図８に示すようにベース部４における摺動部６の貫通孔４ａ内に下から球状部８を挿通部８ｂから挿入する。挿通部８ｂは挿通孔７ｂあるいは傾動溝７ａから突出し、球部８ｃがテーパ部７ｃに当接するようになる。この場合、球状部８における球部８ｃの上部が当接されるテーパ部７ｃの断面は球部８ｃの外形と同様の形状とされて、球部８ｃがベース部４から抜け出ないと共に滑らかに摺接できるようになる。
球状部８を下から受ける球受部１３は、図１３に示すように、例えば、耐疲労性に優れたポリアセタール等の樹脂製とされる。球受部１３は、断面円形に形成されて円盤状とされている。球受部１３の上面には、球状部８における球部８ｃを受ける凹部１３ａが形成されており、凹部１３ａの上縁にはテーパ部１３ｂが形成されている。球部８ｃを受けるテーパ部１３ｂの断面は球部８ｃの外径とほぼ同様の円弧状の形状に形成されている。球受部１３は、図８に示すようにベース部４内に収納された球状部８に続いて貫通孔４ａ内に上面側から挿入され、球部８ｃにテーパ部１３ｂが当接するようになる。テーパ部１３ｂの断面は球部８ｃの外径とほぼ同様の形状とされていることから、球状部８は滑らかに傾動できるようになる。

球受部１３の次にコイルバネ１４が嵌挿されたストッパー部９がベース部４の貫通孔４ａ内に挿入される。コイルバネ１４は、図１４に示すようにリン青銅やステンレス等の弾性金属を巻回することにより形成されている。コイルバネ１４の内径は、例えば約１．５ｍｍとされている。また、ストッパー部９は図１５に示すように、金属棒を加工して形成されており、ストッパー部９の下端部に係止部９ａが形成されている。係止部９ａは、第２エレメント部３が伸張された際にホルダー部５の下面に当接できるようストッパー部９における最大径とされており、その上部にベース部４内に嵌着される嵌着部９ｂが形成されている。嵌着部９ｂの上部には若干径が小さくされた導入部９ｄが形成されており、嵌着部９ｂと導入部９ｄとの境界に段部９ｅが形成されている。導入部９ｄは、ベース部４内にストッパー部９を圧入して固着する際に、嵌着部９ｂをベース部４内に導く役割を担っている。導入部９ｄの上面からは径の細くされた延伸部９ｃが形成されている。延伸部９ｃは、コイルバネ１４内に挿通されてコイルバネ１４を保持するようにしている。係止部９ａ、嵌着部９ｂ、導入部９ｄおよび延伸部９ｃの各部の断面の形状は円形とされている。

図８において、コイルバネ１４が延伸部９ｃに嵌挿されたストッパー部９をベース部４の下から貫通孔４ａ内に圧入し、摺動部６の下部に形成されているカシメ部６ａをカシメ加工する。これにより、ベース部４に確実にストッパー部９が固着されてベース部４が組み立てられる。この場合、コイルバネ１４により球受部１３が上方へ付勢され、付勢された球受部１３により球状部８の球部８ｃがテーパ部７ｃと球受部１３との間に弾性的に保持されるようになる。これにより、第２エレメント部３の下端に螺着されている球状部８を傾動溝７ａ内に嵌入して傾動することができるようになる。
図７に戻り、上記説明したベース部４の組立体はホルダー部５内に下から挿入されて保持されている。ホルダー部５の詳細構成を断面図で図１６に示し、その分解組立図を断面図で図１７に示す。これらの図に示すように、ホルダー部５内には全体にわたり貫通孔５ｅが形成されており、この貫通孔５ｅ内に摺動バネ１２を収納することにより組み立てられている。

ホルダー部５の詳細構成が図１８ないし図２０に示されており、図１８はホルダー部５の構成を示す正面図、図１９はホルダー部５の構成を示す上面図、図２０はホルダー部５の構成を示す断面図とされている。
これらの図に示すように、金属製のホルダー部５はほぼ円筒状に形成されており、ホルダー部５の上端部には最大径を有する円盤状の鍔部５ｂが形成されており、下部には本体部５ｉより径が若干細くされた下部延伸部５ｃが形成されている。そして、鍔部５ｂと下部延伸部５ｃとの間が円筒状の本体部５ｉとされている。本体部５ｉの外周面にはネジ部５ａが形成されている。また、ホルダー部５の全体にわたり貫通孔５ｅが形成されており、鍔部５ｂの上面には図１９に示すように十字状の切溝５ｄが形成されている。切溝５ｄは、ホルダー部５を電子機器の筐体に取り付ける際にドライバーや専用工具が嵌着される溝とされている。

ホルダー部５の内周面には図２０に示すように上部に第１段部５ｆが、下部に第２段部５ｇが形成され、第１段部５ｆと第２段部５ｇとの間の内径が若干大きくされている。この第１段部５ｆと第２段部５ｇとの空間に摺動バネ１２が嵌挿され、摺動バネ１２が嵌挿された際に自らの弾性によりホルダー部５の内周面に密着するようになる。そして、摺動バネ１２の上端が第１段部５ｆに係合し、下端が第２段部５ｇに係合することから、摺動バネ１２は貫通孔５ｅ内から抜け出ないようになる。この摺動バネ１２は、上方向からホルダー部５の貫通孔５ｅ内にトップ取付軸１１が挿入された際に、トップ取付軸１１を弾性的に保持して容易に貫通孔５ｅ内から抜け出ないようにしている。
摺動バネ１２の詳細構成が図２１ないし図２３に示されており、図２１は摺動バネ１２の構成を示す展開図であり、図２２は摺動バネ１２の構成を示す上面図であり、図２３は摺動バネ１２の構成を示す断面図である。これらの図に示すように、リン青銅等の弾性を有する矩形の金属板に複数の矩形の切欠部１２ｂが所定間隔で形成された本体部１２ａに本体部１２ａから若干突出される絞り部１２ｃが形成されるよう加工し、さらに円形になるよう加工することにより摺動バネ１２が形成されている。この場合、切欠部１２ｂの間に形成されている複数の絞り部１２ｃは、内面側へ突出するようにされる。このように形成された摺動バネ１２がホルダー部５内に収納されることにより、トップ取付軸１１あるいはベース部４がホルダー部５内に挿入された際に、絞り部１２ｃがその外周面に弾性的に接触して保持されるようになり、絞り部１２ｃによりトップ取付軸１１あるいはベース部４が弾性的に保持されるようになる。

すなわち、図７に示すように下方向からホルダー部５の貫通孔５ｅ内にベース部４が挿入された際に、ベース部４を弾性的に保持して自重により貫通孔５ｅ内から抜け落ちないようにしている。なお、下部延伸部５ｃの下端内周面にはテーパ部５ｈが形成されて、下方向から貫通孔５ｅ内に挿入されるベース部４が容易に挿入できる形状とされている。
以上説明したように、図７に示す構成においては、第２エレメント部３の下端に固着されている球状部８を傾動溝７ａ内に嵌入して傾動した状態において、水平面内に回動させた際に摺動部６がホルダー部５に対して水平面内で摺動することにより、第１エレメント部２および第２エレメント部３からなるエレメントが図１に示すように水平面内において回動できるようになる。

次に、第１エレメント部２および第２エレメント部３からなるエレメントの詳細構成を断面図で図２４に示し、その分解組立図を図２５に示す。
これらの図に示すように、エレメントを構成している第１エレメント部２において、ニッケル−チタン合金等とされた超弾性金属製の可撓性を有する所定長のエレメント導体２ａはビニル等の柔軟な絶縁チューブ２ｂで被覆されている。エレメント導体２ａの上端部は金属製のトップ取付軸１１に強固に固着されており、トップ取付軸１１の上部には合成樹脂製の円盤状の形状とされているアンテナトップ１０ａが嵌着されている。また、絶縁チューブ２ｂで被覆されたエレメント導体２ａに金属製とされた円筒状の上部ホールド部３ａを挿通した状態において、エレメント導体２ａの下部には弾性を有する金属性とされた円筒状の細い保持バネ３ｆが挿通されている。そして、保持バネ３ｆの下に金属製とされた円筒状の細いカシメ片３ｇが挿通されてエレメント導体２ａの下端にカシメられることにより、保持バネ３ｆがエレメント導体２ａから抜け出ないようになっている。

保持バネ３ｆの構成の一例を図２９（ａ）（ｂ）に示す。図２９(ａ)は保持バネ３ｆの構成を示す正面図であり、図２９(ｂ)は保持バネ３ｆの構成を示す上面図である。これらの図に示すように、保持バネ３ｆは、リン青銅等の弾性を有する細い金属パイプに縦方向に、複数本（例えば、４本）の所定長のスリット２９を形成し、スリット２９の形成された部分を外側に膨出して複数の膨出片２８を形成することにより作成されている。なお、カシメ片３ｇによりエレメント導体２ａから抜け出ないようにされた保持バネ３ｆの上端面は、絶縁チューブ２ｂの下端面に当接している。また、スリット２９の数は４本に限らず、スリット数に対応する任意の数の膨出片２８を形成することができる。
カシメ片３ｇの構成を図３１（ａ）（ｂ）に示す。図３１(ａ)はカシメ片３ｇの構成を示す正面図であり、図３１(ｂ)はカシメ片３ｇの構成を示す上面図である。これらの図に示すように、カシメ片３ｇは、細い金属パイプを所定長に切断することにより作成されており、内部を貫通する嵌着孔３１が形成されている。この嵌着孔３１内に、保持バネ３ｆの下端から突出しているエレメント導体２ａの下端部を挿通してカシメることにより、絶縁チューブ２ｂおよび保持バネ３ｆがエレメント導体２ａから抜け出ないように固着される。

第２エレメント部３は、柔軟な絶縁チューブ３ｅで被覆した屈曲自在とされているコイルスプリング３ｄの上部に上部ホールド部３ａが、下部に下部ホールド部３ｃが嵌着されて構成されている。第２エレメント部３の上部に嵌着された金属製の上部ホールド部３ａの構成を断面図で図２８に示す。この図に示すように、上部ホールド部３ａは、ほぼ円筒状とされており、上端から下に向かって次第に細くなるテーパ状の挿通孔２５が形成されており、この挿通孔２５に連通して径が大きいエレメント嵌着部２６が内部に形成されている。さらに、エレメント嵌着部２６に連通して若干径が広げられたエレメント収納部２７が形成されている。挿通孔２５内には絶縁チューブ２ｂで被覆されたエレメント導体２ａが挿通され、挿通孔２５の下端の狭められた内径の大きさは、保持バネ３ｆの上部の外径より小さくされている。これにより、第１エレメント部２が第２エレメント部３から引き出された際に、保持バネ３ｆの上端面が挿通孔２５の下端の周囲に当接して、第１エレメント部２の伸張が抜け出ることなく停止されるようになる。また、エレメント収納部２７内には絶縁チューブ３ｅで被覆したコイルスプリング３ｄの上部が収納され、エレメント嵌着部２６内には絶縁チューブ３ｅから突出しているコイルスプリング３ｄの上端が収納され、エレメント嵌着部２６の外周面をカシメ加工することにより、コイルスプリング３ｄの上端が上部ホールド部３ａ内に嵌着されるようになる。

第２エレメント部３の下部に嵌着された金属製の下部ホールド部３ｃの構成を断面図で図２７に示す。この図に示すように、下部ホールド部３ｃは、ほぼ円筒状とされており、上部から中央部にかけて径の大きいエレメント収納部２１が形成されている。このエレメント収納部２１に連通して、若干径の細くされたエレメント嵌着部２２が形成され、下部ホールド部３ｃの下部にはエレメント嵌着部２２より経の細くされた貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４の内周面には雌ネジ部２３が形成されている。エレメント収納部２１内には絶縁チューブ３ｅで被覆したコイルスプリング３ｄの下部が収納され、エレメント嵌着部２２内には絶縁チューブ３ｅから突出しているコイルスプリング３ｄの下端が収納され、エレメント嵌着部２２の外周面をポンチメ加工することにより、コイルスプリング３ｄの下端が下部ホールド部３ｃ内に嵌着されるようになる。なお、ポンチ加工に替えてカシメ加工を施すようにしてもよい。また、雌ネジ部２３には球状部８におけるネジ部８ａが螺着される。

コイルスプリング３ｄの構成が図２６（ａ）（ｂ）に示されている。図２６（ａ）はコイルスプリング３ｄの構成を示す正面図であり、図２６（ｂ）はその断面図である。これらの図に示すように、断面が細長い形状とされた弾性を有する金属線を巻回することによりコイルスプリング３ｄは作成されている。この金属線の外周側の上下の縁部は面取りされており、コイルスプリング３ｄを屈曲した際に面取りされた縁部が接触しながら屈曲するようになる。このため、第２エレメント部３を滑らかに屈曲することができると共に屈曲しても電気長がほぼ変化しないようになる。

次に、図２５を参照してエレメントの組み立て工程を説明すると、エレメント導体２ａの上端にアンテナトップ１０ａが被嵌されたトップ取付軸１１を固着する。次いで、エレメント導体２ａの下から絶縁チューブ２ｂを嵌挿し、上部ホールド部３ａをその上に挿通する。さらに、絶縁チューブ２ｂの下に突出しているエレメント導体２ａに保持バネ３ｆおよびカシメ片３ｇの順序で挿通し、カシメ片３ｇをエレメント導体２ａにカシメる。これにより、第１エレメント部２が組み立てられる。次に、絶縁チューブ３ｅで被覆したコイルスプリング３ｄ内に保持バネ３ｆが嵌着されているエレメント導体２ａを摺動させながら挿通し、コイルスプリング３ｄの上端を上部ホールド部３ａ内に下から挿入してエレメント嵌着部２６をカシメ加工する。さらに、下部ホールド部３ｃを絶縁チューブ３ｅで被覆したコイルスプリング３ｄの下部に嵌挿して、エレメント嵌着部２２にポンチ加工を施す。これにより、第１エレメント部２および第２エレメント部３からなるエレメントを組み立てることができる。

図７に戻ると、球状部８におけるネジ部８ａに螺着された第２エレメント部３および第１エレメント部２からなるエレメントをホルダー部５に対して伸張すると、エレメントの下端に固着されているベース部４がホルダー部５に下から挿通されるようになる。そして、ベース部４の下端に固着されているストッパー部９における係止部９ａがホルダー部５の下端に当接されて伸張が停止されるようになる。これにより、ベース部４における球保持部７がホルダー部５から上方へ突出するようになる。この伸張状態において、ベース部４はホルダー部５の本体部５ｉ内に収納されている摺動バネ１２により保持され、エレメントは自重により下方へ抜け出ないようになる。ここで、エレメントに横方向に荷重を加えて球状部８における挿通部８ｂを球保持部７に形成されている傾動溝７ａ内に嵌入させていくと、エレメントはホルダー部５に保持されているベース部４に対して傾動していくようになる。そして、断面円形の挿通部８ｂが傾動溝７ａの半円形の下端に当接した際にそれ以上傾動できなくなり、その傾動角度は約９０°となる。

ベース部４内の上部には球状部８が収納され、この球状部８における球部８ｃを球受部１３が受けるようベース部４内に収納されている。さらに、ベース部４の下端から圧入されて固着されたストッパー部９と球受部１３との間にコイルバネ１４が配置されている。コイルバネ１４は、ストッパー部９における延伸部９ｃに挿入されて変形してもその位置がずれないようにされている。この構成において、エレメントが自重に抗して傾動した状態を保持するための付勢力をコイルバネ１４が球受部１３に下から印加している。また、エレメントを傾動した状態において、水平面内に回動させた際にベース部４における摺動部６が、摺動バネ１２により弾性的に保持されながらホルダー部５に対して回動することにより、エレメントが水平面内において回動できるようになる。この場合、エレメントを回動させても、その自重に抗してその位置を保持するための付勢力が摺動バネ１２によりベース部４に印加されている。

上記したように、本発明にかかるアンテナ１において、傾動機構は傾動溝７ａとテーパ部７ｃが形成されたベース部４と球状部８とにより主に構成されており、球状部８に付勢力を与える球受部１３、コイルバネ１４およびストッパー部９がこの構成を補充している。また、回転機構はホルダー部５と摺動部６を備えるベース部４とにより主に構成されており、摺動バネ１２がこの構成を補充している。この傾動機構において、第２エレメント部３の下端に螺着されている球状部８における球部８ｃの径を、例えば約２．７ｍｍまで小さくしても十分な保持力をコイルバネ１４により与えることができると共に、十分な耐久性を得ることができるようになる。この場合、ベース部４の最大径を約３．７ｍｍ程度に長さを約１３ｍｍとすることができ、ホルダー部５の本体部５ｉの外径を約５ｍｍ程度にすることができる。このように、本発明にかかるアンテナ１は従来の携帯電話機に用いられる傾動機構を備えていないアンテナとほぼ同様の大きさとすることができ、回転機構において摺動バネ１２によりベース部４に十分な摩擦力を与えることができることから、十分な回転保持力が得られると共に十分な耐久性を得ることができる。

なお、アンテナ１における傾動機構と回転機構とによりアンテナ１を任意の角度に傾動して水平面内において回転可能とすることができることから、電子機器の筐体に取り付けたアンテナ１を任意の電波到来方向に向けることができるようになる。また、アンテナ１のエレメントを構成している第１エレメント部２および第２エレメント部３は衝撃を受けた際に復元可能に撓む可撓性を有していると共に、２段に伸縮可能とされて受信チャンネルに合わせてエレメントの長さを調節することができ、さらに縮納した際に筐体内に収納可能となっている。さらにまた、携帯電話機５０に搭載されるアンテナ１の電気長は、筐体５１内の整合回路を含めて携帯電話で使用する周波数帯域にほぼ共振するようにされており、地上波デジタル放送を効率的に受信できるものとされている。

以上の説明では、テレビ放送を受信することのできる携帯電話機等の携帯電子機器用アンテナとして説明したが、これに限るものではなく傾動して水平面内において回転することが必要とされるアンテナ一般に適用することができるものである。

本発明の携帯電子機器用アンテナの実施例とされるアンテナを備える携帯電子機器の構成の一例を図である。 本発明の携帯電子機器用アンテナの実施例であるアンテナの伸張状態の構成を示す図である。 本発明の携帯電子機器用アンテナの実施例であるアンテナの伸張状態の構成を示す断面図である。 本発明の携帯電子機器用アンテナの実施例であるアンテナの伸張状態の使用態様を示す図である。 本発明の携帯電子機器用アンテナの実施例であるアンテナの縮納状態の構成を示す図である。 本発明の携帯電子機器用アンテナの実施例であるアンテナの縮納状態の構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナの一部の詳細構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるベース部の組立体の分解組立図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるベース部の構成を示す正面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるベース部の構成を示す上面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるベース部の構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおける球状部の構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおける球受部の構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるコイルバネの構成を示す正面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるストッパー部の構成を示す正面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるホルダー部の組立体を断面図で示す正面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるホルダー部の組立体の分解組立図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるホルダー部の構成を示す正面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるホルダー部の構成を示す上面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるホルダー部の構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおける摺動バネの構成を示す展開図である。 本発明の実施例であるアンテナにおける摺動バネの構成を示す上面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおける摺動バネの構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるエレメントの構成を断面図で示す正面図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるエレメントの構成を示す分解組立図である。 本発明の実施例であるアンテナにおけるコイルスプリングの構成を示す正面図および断面図である。 本発明の実施例であるアンテナのエレメントにおける下部ホールド部の構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナのエレメントにおける上部ホールド部の構成を示す断面図である。 本発明の実施例であるアンテナのエレメントにおける保持バネの構成を示す正面図および上面図である。 本発明の実施例であるアンテナのエレメントにおけるカシメ片の構成を示す断面図および上面図である。 従来の携帯電話機用のアンテナの一例の構成を示す図である。 従来のロッドアンテナを用いるアンテナの一例の構成を示す図である。 従来のロッドアンテナを用いるアンテナにおける傾動機構の構成を示す図である。 従来の傾動可能かつ回転可能な従来のアンテナの他の例の構成を示す図である。 従来の傾動可能かつ回転可能な従来のアンテナの他の例の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ アンテナ、２ 第１エレメント部、２ａ エレメント導体、２ｂ 絶縁チューブ、３ 第２エレメント部、３ａ 上部ホールド部、３ｃ 下部ホールド部、３ｄ コイルスプリング、３ｅ 絶縁チューブ、３ｆ 保持バネ、３ｇ カシメ片、４ ベース部、４ａ 貫通孔、４ｂ リング部、５ ホルダー部、５ａ ネジ部、５ｂ 鍔部、５ｃ 下部延伸部、５ｄ 切溝、５ｅ 貫通孔、５ｆ 段部、５ｇ 段部、５ｈ テーパ部、５ｉ 本体部、６ 摺動部、６ａ カシメ部、７ 球保持部、７ａ 傾動溝、７ｂ 挿通孔、７ｃ テーパ部、８ 球状部、８ａ ネジ部、８ｂ 挿通部、８ｃ 球部、９ ストッパー部、９ａ 係止部、９ｂ 嵌着部、９ｃ 延伸部、９ｄ 導入部、９ｅ 段部、１０ トップ部、１０ａ アンテナトップ、１１ トップ取付軸、１２ 摺動バネ、１２ａ 本体部、１２ｂ 切欠部、１２ｃ 絞り部、１３ 球受部、１３ａ 凹部、１３ｂ テーパ部、１４ コイルバネ、２１ エレメント収納部、２２ エレメント嵌着部、２３ 雌ネジ部、２４ 貫通孔、２５ 挿通孔、２６ エレメント嵌着部、２７ エレメント収納部、２８ 膨出片、２９ スリット、３１ 嵌着孔、５０ 携帯電話機、５１ 筐体、５２ 操作部、５３ 表示部、１００ アンテナ、１０１ エレメント、１０２ ホルダー部、１０３ トップ部、２００ アンテナ、２０１ 伸縮エレメント、２０１ａ エレメント基部、２０２ アンテナ取付部、２０３ 回転保持部、２０４ 固着用ビス、３００ アンテナ、３０１ エレメント、３０２ ホルダー部、３０２ 球状部、３０３ ホルダー部、３０４ トップ部、３０５ コイルスプリング

Claims (5)

1. 可撓性を有する線状の第１エレメント部と、該第１エレメント部が摺動自在に内部に収納される可撓性を有する第２エレメント部からなり、前記第１エレメント部の先端にトップ取付軸を備えるトップ部が固着されていると共に、前記第２エレメント部の下端に球状部が固着されているエレメントと、
   前記エレメントに固着されている前記球状部を弾性的に保持することにより、前記エレメントを傾動可能かつ水平面内において回転可能に保持すると共に、前記第２エレメント部の外径とほぼ同様の外径とされているベース部と、
   前記エレメントが摺動可能に保持されると共に、該エレメントを引き出した際に前記ベース部が弾性的に保持され、前記エレメントを縮納した際に前記トップ取付軸が弾性的に保持されるホルダー部とを備え、
   前記ベース部の上部に、前記エレメントを傾動可能とするように前記球状部の上部が嵌入可能な傾動溝が縦方向に形成され、前記ベース部に形成された貫通孔内に前記球状部が配置され、前記貫通孔の下部に嵌着されているストッパー部と前記球状部との間に前記球状部を付勢する弾性手段が設けられることにより、前記エレメントを前記ベース部に対して傾動可能とされ、前記ベース部が前記ホルダー部に弾性的に保持されることにより、前記エレメントを水平面内において前記ホルダー部に対して回動可能とされていることを特徴とする携帯電子機器用アンテナ。
2. 前記第２エレメント部が断面が縦長のコイルスプリングにより構成されて、屈曲自在とされていることを特徴とする請求項１記載の携帯電子機器用アンテナ。
3. 前記球状部を受ける球受部が前記ベース部内に収納されており、前記弾性手段とされるコイルバネが前記球受部と前記ストッパー部との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の携帯電子機器用アンテナ。
4. 前記ホルダー部の内周面に沿って摺動バネが配置されて、該摺動バネの作用により前記エレメント、前記ベース部あるいは前記トップ取付軸が弾性的に保持されることを特徴とする請求項１記載の携帯電子機器用アンテナ。
5. 前記球状部は、前記ベース部内に配置される球部と、該球部から延伸され前記傾動溝内に嵌入可能な挿通部からなり、該挿通部の上部が前記第２エレメント部の下端に螺着されていることを特徴とする請求項１記載の携帯電子機器用アンテナ。
   

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