KR100366666B1

KR100366666B1 - 파워 안테나 장치 및 무선통신시스템에의 응용

Info

Publication number: KR100366666B1
Application number: KR10-2000-7008879A
Authority: KR
Inventors: 이한상
Original assignee: 이 한 상
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2003-01-14
Also published as: US6337671B1; EP1055265A1; CN1290410A; JP2002503904A; KR20010040953A; AU2187999A; WO1999041800A1

Abstract

안테나를 자동으로 인출/인입하기 위한 파워 안테나 장치가 개시된다. 모터는 제어회로의 제어를 받아 회전력을 발생한다. 안테나하우징은 내부면에 길이방향으로 연장되는 안내홈을 가진다. 회전부재는 안테나하우징에 삽입되고 모터에 의해 회전된다. 코일스프링은 안테나 하우징안에 회전가능하게 수납되며 그 일단이 회전부재에 고정된다. 안테나 이송체는 안테나의 하단부와 고정적으로 결합된 채 코일스프링내에 안테나와 함께 수용된다. 안테나 이송체는 안테나 하우징의 안내홈에 느슨하게 삽입되는 돌기를 가지며 코일스프링의 회전에 의해 안테나를 안내홈을 따라 이송하여 안테나를 인출 또는 인입한다. 위 장치의 탄력적인 설치를 위한 다른 실시예가 개시된다. 위 장치의 무선전화기에의 응용도 개시된다.

Description

파워 안테나 장치 및 무선통신시스템에의 응용{POWER ANTENNA APPARATUS AND APPLICATION THEROF TO WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

일반적으로, 파워 안테나 장치는 통상 시에는 안테나 하우징 내에 안테나를 수납하고, 사용시에는 모터의 회전력에 의해 안테나 하우징 내에 수납된 안테나를 인출시키고, 사용이 완료되면 다시 안테나 하우징 내로 안테나를 인입시켜서 수납한다.

최근에는 휴대폰 또는 셀룰라 폰, PCS 폰과 같은 휴대용 통신기기의 안테나에 파워 안테나 기술을 적용하기 위한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.

안테나의 하단에 스크루 로드를 설치하고 모터의 회전력에 의해 스크루 로드를 이송함으로써 안테나의 인출 및 인입을 구동하는 종래기술이 있다. 이 기술은 스크루 로드를 이송하기 때문에 안테나 인출 길이의 2배에 해당하는 안테나 하우징이 요구된다. 또한, 이 기술은 안테나에 미치는 외력이 그대로 이송 메커니즘에 전달되기 때문에 이송 메커니즘이나 모터에 외력이 작용하게 되어 손상되거나 파손될우려가 있었다.

미국 특허 5,497,506호에서는 안테나 하단에 이송 너트를 설치하고 모터에 의해 회전되는 스크루 로드의 회전력에 의해 이송 너트가 스크루 로드의 나선을 타고 이송됨으로써 안테나를 인출 및 인입하는 기술을 개시한다. 이 특허는 스크루 로드가 파이프형 안테나 내측으로 수납되기 때문에 안테나 인출 길이의 안테나 하우징이 요구된다. 마찬가지로 이 기술은 안테나에 미치는 외력이 그대로 이송 메커니즘에 전달되기 때문에 이송 메커니즘이나 모터에 외력이 작용하게 되어 손상되거나 파손될 우려가 있었다.

본 발명은 파워 안테나 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셀룰라폰과 같은 휴대용 통신기기의 안테나를 자동으로 인출 및 인입시킬 수 있는 파워 안테나 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 바람직한 일 실시예를 나타낸 사시도.

도 2(가) 내지 도 2 (다)는 도 1의 회전 구동 유니트의 평면, 정면 및 좌측면의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 바람직한 일 실시예의 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 파워 안테나 장치를 채용한 휴대폰의 일부를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 의한 무선 통신 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 의한 모터 제어부의 제어 동작을 설명하기 위한 플로챠트.

도 7은 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 바람직한 일 실시예의 인입상태를 설명하기 위한 단면도.

도 8은 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 바람직한 일 실시예의 인출 상태를 설명하기 위한 단면도.

도 9는 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 바람직한 다른 실시예의 구성을 나타낸 도면.

도 10은 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 바람직한 또 다른 실시에의 구성을 나타낸 도면.

도 11은 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 사시도.

도 12는 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 제4 실시예의 분해 사시도.

도 13(a) 및 13(b)은 도 11에 도시된 파워 안테나 장치의 모터 유닛의 정면도 및 측면도.

도 14는 도 11의 A-A선을 따라 절취한 와이어 조립체 지지 구조를 나타낸 단면도.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 압축 코일 스프링의 회전에 의해 압축 코일 스프링의 나선을 타고 안테나 이송체가 이송되어 안테나의 인출 및 인입을 구동함과 동시에 안테나에 작용되는 외력을 흡수할 수 있음으로써 구동장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 파워 안테나 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 압축 코일 스프링에 의해 외력을 흡수할 수 있으므로 모터 제어회로의 구성을 단순한 온/오프제어로 간단하게 할 수 있는 파워 안테나 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파워 안테나를 채용한 무선 통신장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 안테나를 구동하기 위한 모터의 설치 위치를 임의로 설정 가능케 하여 그 적용 범위를 넓힐 수 있는 파워 안테나 장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 안테나를 안테나 길이 방향으로 이송하여 안테나 하우징으로부터 인출하거나 인입시키는 파워 안테나 장치는 회전력을 발생하기 위한 회전 구동 수단; 및 상기 안테나 하우징 내에 설치되고, 상기 회전 구동 수단의 회전력을 전달받아 회전하는 압축 코일 스프링의 코일 나선을 타고 안테나 길이 방향으로 이송되어 상기 안테나를 이송하는 이송 수단을 구비함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 휴대용 무선통시장치의 안테나를 상하로 인출/인입하기 위한 파워안테나장치는, 전기에너지를 이용하여 회전력을 발생시키기 위한 모터; 상기 휴대용 통신 장치의 통화 개시 및 통화 종료 동작에 응답하여 구동전력을 제공하므로써 상기 모터의 운전을 제어하기 위한 모터 제어부; 내벽에 상하 방향으로 연장된 안내홈이 형성된 안테나 하우징; 상기 안테나 하우징의 일측 종단에 설치되고, 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전되는 회전부재; 상기 안테나 하우징 내에 수납되고 상기 회전부재에 일단이 고정되어 상기 회전부재를 통해 전달되는 상기 회전력에 의해 상기 안테나 하우징 내에서 회전되는 압축 코일 스프링; 및 상기 안테나의 하단과 고정적으로 결합된 상태로 상기 압축코일스프링의 내측에 수납되며, 상기 안테나하우징의 안내홈에 삽입되는 돌기를 가지며, 상기 압축코일스프링의 회전에 의해 상기 안테나를 상기 안내홈을 따라 축방향으로 이송시키기 위한 안테나이송체를 구비함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 안테나를 안테나 길이 방향으로 인출하거나 인입시키는 파워 안테나 장치는, 구동축을 갖는 모터; 상기 구동축에 장착되는 감속 기어 조립체; 내벽에 상하 방향으로 연장된 한 쌍의 안내홈이 형성된 원통형 안테나 하우징; 상기 안테나 하우징의 하단에 삽입되고, 상기 감속 기어 조립체로부터 전달되는 회전력을 전달받아 회전되는 회전부재; 상기 감속 기어 조립체 및 상기 회전 부재에 그 양단이 고정되고, 상기 모터의 회전력을 상기 회전 부재에 전달하기 위한 동력 전달 수단; 상기 안테나 하우징 내에 수납되고 상기 회전부재에 일단이 고정되어 상기 안테나 하우징 내에서 회전되는 코일 스프링; 및 상기 안테나의 하단과 고정적으로 결합된 상태로 상기 코일스프링의 내측에 수납되며, 상기 안테나하우징의 안내홈에 삽입되는 돌기를 가지며, 상기 코일스프링의 회전에 의해 상기 안테나를 상기 안내홈을 따라서 상하로 이송시키기 위한 안테나이송체를 구비함을 특징으로 한다.

본 발명의 파워안테나 장치를 무선전화기의 안테나구동자치로 응용한 바람직한 특징으로서, 안테나를 구비하고, 상기 안테나를 안테나 길이 방향으로 이송하여 케이스로부터 자동으로 인출하거나 인입시키는 무선 통신 장치는, 정보를 입력하고 출력하기 위한 입출력수단; 상기 입출력수단을 통하여 제공된 입출력신호를 신호처리하고, 처리된 신호를 무선신호로 변조하여 상기 안테나를 통하여 송출하거나, 상기 안테나를 통하여 수신된 신호를 복조하고 복조된 신호를 신호처리하여 상기 입출력수단에 제공하는 송수신회로수단; 상기 송수신회로수단의 동작에 응답하여 회전력을 발생하기 위한 회전 구동 수단; 및 상기 안테나와 일체로 결합하고, 상기회전 구동 수단의 회전력을 전달받아 회전하는 압축 코일 스프링의 코일 나선을 타고 안테나 길이방향으로 이송되어 상기 안테나를 이송하는 이송수단을 구비함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 안테나 장치의 바람직한 일 실시예의 사시도를 나타낸다. 도 1에서 파워 안테나 장치는 크게 안테나(10), 회전 구동 유니트(20), 이송 유니트(30)로 구성한다.

도 2의 (가)는 회전 구동 유니트의 평면도를 나타내고, (나)는 정면도를 나타내고, (다)는 좌측면도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 회전 구동 유니트(20)는 하우징(22), 모터(24), 구동기어(26), 수동 기어(28)를 포함한다.

하우징(22)은 일 측면이 절개된 실린더형의 모터 지지부(22a)와, 모터 지지부(22a)의 마주보는 양측 단부로부터 모터(24)의 구동축(24a)과 평행하게 연장되고 연장부(22b)의 종단에서 단면이 크랭크형으로 절곡된 절곡부(22c)를 가지는 한 쌍의 'L'자형 지지부를 포함한다. 마주보는 절곡부(22c)의 단부에는 수동기어(28)의 보스(28a, 28b)가 삽입되는 축공(22d)이 각각 형성된다. 구동기어(26)는 모터(24)의 구동축(24a)에 축설되는 웜(worm)으로 구성되고, 수동기어(28)는 한 쌍의 절곡부(22c)의 사이에 끼워져서 절곡부(22c)의 축공(22d)에 축설되는 웜힐(worm wheel)로 구성된다. 웜과 웜힐은 치합된다. 웜힐의 축공(28c)은 안테나(10)가 통과될 수 있는 내경을 가진다. 웜힐의 하부 보스(28b)는 상부 보스(28a) 보다 길게 연장된다. 모터(24)는 코어레스 타입의 소형 직류 모터(직경이 4~6mm)를 채용한다.

이송 유니트(30)는 원통형 안테나 하우징(31), 압축 코일 스프링(32), 상부 지지부(33), 하부 지지부(34), 이송체(35), 하우징 마개(36)를 포함한다.

원통형 안테나 하우징(31)은 내벽에 길이 방향으로 연장된 안내홈(31a)이 형성되고, 내부에 압축 코일 스프링(32)이 수납된다. 압축 코일 스프링(32)은 하부 지지부(34)와 상부 지지부(33)에 의해 안테나 하우징(31) 내에서 회전 가능하게 지지된다. 상부 지지부(33)는 안테나 하우징(31)의 상단 내측 엣지에 형성된 걸림턱(31b)에 걸림홈(33a)이 걸려서 회전 가능하게 결합되고, 보스(33a)의 외벽에 압축 코일 스프링(32)의 상단이 억지 끼움식으로 결합된다. 상부 지지부(33)의 축공 내주면과 수동기어(28)의 하부 보스(28b) 외주면은 회전력 전달을 원할하게 하기 위하여 치합되는 것이 바람직하다. 안테나 하우징(31)의 하단은 하우징 마개(36)의 억지 끼움에 의해 봉해진다.

이송체(35)는 원통형으로 압축 코일 스프링(32)의 내측에 수납되는 원통구조를 가지며, 상단에는 압축 코일 스프링(32)의 내측으로부터 외측으로 돌출되어 안테나 하우징(31)의 내벽에 형성된 안내홈(31a)에 삽입되는 한 쌍의 돌기(35a)를 가진다. 돌기(35a)는 봉형으로 구성하는 것이 바람직하다. 이송체(35)의 통공(35b)에는 안테나(10)의 하단이 끼워진다.

이와 같은 이송 유니트(30)는 약간 휘어진 설치 공간에 적응하기 위하여 탄성을 가지는 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 안테나 하우징(31) 및 압축 코일 스프링(32)은 약간의 휨이 있어도 전체 길이에 비하여 코일의 피치가 상대적으로 매우 적기 때문에 이송체(35)의 상하 방향의 이송에는 영향을 주지 못한다.

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예의 분해 사시도를 나타낸다. 도 3을 참조하여 본 발명의 조립 순서를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축 코일 스프링(32) 내측에 이송체(35)를 설치하고, 압축 코일 스프링(32)의 상단에는 상부 지지부(33)를 억지 끼움씩으로 끼우고, 하단에는 하부 지지부(34)를 조립한다. 이어서, 안테나 하우징(31)의 하단에 하우징 마개(36)를 끼워서 조립한다. 안테나 하우징(31)의 상부로부터 압축 코일 스프링 조립체를 삽입하고, 마지막으로 상부 지지부(33)를 압착하여 안테나 하우징(31)의 상단 내측에 형성된 걸림턱(31b)에 상부 지지부(33)의 걸림홈이 안착되도록 함으로써 이송 유니트의 조립이 완료된다.

조립된 이송 유니트(30)의 상부 지지부(33)를 회전 구동 유니트(20)의 수동기어(28)의 하부 보스(28b)에 끼움으로써 이송 유니트(30)와 회전 구동 유니트(20)가 조립된다.

안테나(10)의 하단부터 수동기어(28)의 축공(28c)을 통하여 삽입하여 이송유니트(30)의 이송체(35)의 통공에 안테나(10)의 하단을 끼움으로써 조립이 완성된다.

도 4는 본 발명에 의한 무선통신장치, 예컨대 휴대폰 또는 셀룰라폰의 파워 안테나 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서 휴대폰의 케이스(50) 내측에 회전 구동 유니트(20)가 설치된다. 수동기어(28)의 하부 보스(28b)는 이송 유니트(30)와 조립을 위하여 케이스(50)에 형성된 관통공(50a)을 통하여 케이스 외부로 약간 돌출된다. 이송 유니트(30)는 배터리 팩(미도시)이 조립되는 케이스 후면의 일측에 설치된다. 따라서, 이송 유니트(30)는 배터리 팩과 케이스(50)의 후면 사에에 설치되므로 배터리 팩의 조립후에는 외부로 노출되지 않는다. 회전 구동 유니트(20)와 이송 유니트(30)의 결합은 상기 조립순서에서 설명한 바와 같이 상부 지지부(33)의 축공에 수동기어(28)의 하부 보스(28b)가 끼워져 치합된다. 이와 같이 회전 구동 유니트(20)와 이송 유니트(30)가 케이스(50)에 조립된 상태에서 안테나(10)가 코일 안테나(50)의 중심부에 형성된 통공(미도시)을 통하여 삽입되어 수동기어(28)의 축공을 통해서 안테나 하우징(31) 내에 조립된 이송체(35)의 통공에 끼워지게 된다. 코일 안테나(51)는 송수신회로의 안테나 접속부(미도시)에 나사식으로 결합된다.

따라서, 회전 구동 유니트(20)는 휴대폰의 내부 부품의 조립시에 함께 조립되어 케이싱되고, 이송 유니트(30)와 안테나(10)는 케이싱 작업이 완료된 이후에 외부에서 간단하게 조립된다. 이와 같은 결합구조는 기존 휴대폰의 설치 공간에 적응적으로 설치되는 것을 가능하게 한다. 안테나(10)가 완전히 인출된 상태에서는안테나(10)의 하단 금속부(10a)가 코일 안테나(51) 하단의 금속부(51a)와 접촉됨으로써 휴대폰의 송수신회로와 전기적으로 접속되게 된다.

도 5는 도 4의 무선통신장치의 회로구성을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 휴대폰은 입출력부(52), 송수신회로(54), 전원부(56), 모터 제어부(40)를 포함한다.

입출력부(52)는 마이크(52a), 스피커(52b), 키패드(52c), 액정 표시부(52d)를 포함한다. 송수신 회로(54)는 신호처리부(54a), 송신부(54b), 수신부(54c)를 포함한다. 입출력부(52)는 음성정보를 마이크(52a)를 통하여 입력하고, 스피커(52b)를 통하여 음성을 출력한다. 또한, 입출력부(52)에서는 기능명령이나 전화번호정보를 키패드(52c)를 통하여 입력하고, 키패드(52c)의 입력에 응답하여 액정 표시부(52d)에 기능이나 숫자 또는 문자를 표시한다.

송수신회로(54)에서는 입출력부(52)를 통하여 제공된 입출력신호를 신호처리부(54a)에서 신호처리하고, 처리된 신호를 송신부(54b)에서 고주파신호로 변조하여 안테나(10)를 통하여 송출하거나, 안테나(10)를 통하여 수신된 신호를 수신부(54c)에서 복조하고 복조된 신호를 신호처리부(54a)에서 신호처리하여 입출력부(52)에 제공한다. 또한, 송수신회로(54)의 신호처리부(54a)에서는 통화개시신호(ST) 및 통화종료신호(SP)를 발생한다.

전원부(56)에서는 배터리(58)의 전기 에너지를 공급받아 각 회로부의 동작전압(B+)를 발생한다.

모터 제어부(40)는 전원부(42)와 마이크로 프로세서로 구성된 제어부(44)를 포함한다. 전원부(56)으로부터 제공되는 동작전압(B+)은 전원회로(42)를 통하여 구동전압(Vcc)으로 전압 조정되어 제어부(42)에 공급된다. 또한, 송수신회로(54)로부터 통화개시신호(ST)와 통화종료신호(SP)가 제어부(44)에 제공된다. 제어부(44)는 원칩 마이크로 프로세서로 구성되며 통화개시신호(ST)와 통화종료신호(SP)를 입력하여 설정된 시간동안 모터(24)를 정회전 또는 역회전 구동한다.

도 6를 참조하면, 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

초기상태에서 안테나(10)는 도 7에 도시한 바와 같이 안테나 하우징(31)에 인입된 상태로 있게 된다. 이와 같은 인입상태에서 휴대폰 사용자가 플립형 덮개를 열거나 버튼을 누르면 송수신회로(54)를 통하여 통화개시신호(ST)가 제어부(44)에 전달되고 제어부(44)에서는 통화개시신호(ST)를 체크하게 된다(ST 100). 즉 100단계에서 통화개시신호(ST)의 입력이 체크되면 제어부(44)에서는 모터(24)를 정회전으로 구동한다(ST 102).

모터(24)의 정회전에 의해 구동기어(26), 수동기어(28), 상부 지지부(33)를 통하여 회전력이 압축 코일 스프링(32)에 전달되고 이에 압축 코일 스프링(32)이 안테나 하우징(31)의 밑에서 보았을 때 반시계방향으로 회전하게 된다. 이에 코일의 빗면이 이송체(35)의 돌기(35a)를 나선방향으로 힘을 가하게 된다. 그러므로, 나선방향의 힘중 회전축에 대한 접선방향의 힘은 돌기(35a)가 안내홈(31a)에 의해 구속되어 있으므로 이송체(35)의 유효한 운동에는 기여하지 못하고 회전축방향의 힘만이 이송체(35)를 안내홈(31a)을 따라 상방향으로 움직이게 한다. 따라서, 이송체(35)는 가이드 홈(31a)을 따라 상방향으로 이송되므로 이송체(35)에 하단이 고정된 안테나(10)는 상방향으로 이송되어 안테나 하우징(31)으로부터 밖으로 인출되기시작한다.

제어부(44)에서는 모터 정회전 구동시간과 미리 설정된 시간을 비교하고(ST 104), 설정된 시간 이하인 경우에는 제어부(44)에서는 모터 구동시간을 누적시키고(ST106) 104단계를 계속 수행하게 된다. 누적된 모터 구동시간이 설정시간과 동일하면 제어부(44)에서는 모터 구동을 정지시키고(ST112) 100단계를 수행한다. 즉, 설정시간은 도 7의 인입상태에서 도 8에 도시한 바와 같이 안테나(10)가 완전히 인출된 상태까지의 모터 구동시간과 동일하다.

여기서, 유효이송거리보다 1턴 도는 2턴 정도로 압축 코일 스프링이 더 회전되도록 모터 회전을 제어함으로써 안테나(10)의 하단 금속부가 휴대폰 회로의 접촉부에 밀착되도록 한다. 이는 접촉성을 향상시킴으로써 접촉 불량으로 인한 감도 저하나 노이즈 발생을 억제할 수 있어서 통화 품질을 향상시키는 데 기여한다.

통화 종료에 의해 휴대폰 사용자가 플립형 덮개를 닫거나, 종료 버튼을 누르면 송수신회로(54)에서는 통화종료신호(SP)를 발생하고 이에 제어부(44)에서는 통화종료신호의 발생을 체크하게 된다(108). 즉 108단계에서 통화종료신호의 입력이 체크되면 제어부(44)에서는 모터(24)를 역회전으로 구동한다(110). 모터의 역회전에 의해 구동기어(26), 수동기어(28), 상부 지지부(33)를 통하여 회전력이 압축 코일 스프링(32)에 전달되고 이에 압축 코일 스프링(32)이 안테나하우징(31)의 밑에서 보았을 때 시계방향으로 회전하게 된다.

이에 코일의 빗면이 이송체(35)의 돌기(35a)를 나선방향으로 힘을 가하게 된다. 그러므로, 코일스프링(32)의 반시계방향으로의 회전시와는 반대로,안내홈(31a)에 의해 구속된 돌기(35a)에는 하방향의 분력만이 작용하게 되어 안내홈(31a)을 따라 하방향으로 움직이게 된다. 따라서, 이송체(35)가 안내홈(31a)을 따라 하방향으로 이송되므로 이송체(35)에 하단이 고정된 안테나(10)는 하방향으로 이송되어 안테나 하우징(31)으로 인입되기 시작한다. 제어부(44)에서는 모터 정회전 구동시간과 미리 설정된 시간을 비교하고(104), 설정된 시간이하인 경우에는 모터 구동시간을 누적시키고(106) 104단계를 계속 수행하게 된다. 누적된 모터 구동시간이 설정시간과 동일하면 제어부(44)에서는 모터 구동을 정지시키고(112) 100단계를 수행한다. 즉, 설정시간은 도 8의 인입상태에서 도 7에 도시한 바와 같이 안테나(10)가 완전히 인입된 상태까지의 모터 구동시간과 동일하다. 여기서, 유효 이송 거리보다 1턴 도는 2턴 정도로 압축 코일 스프링이 더 회전되도록 모터 회전을 제어함으로써 안테나(10)의 헤드가 휴대폰 케이스에 밀착되게 파지할 수 있다.

한편, 이와 같은 동작 중에 안테나에 외력이 작용하는 경우, 즉 안테나 인출시 인출 경로상에 장애물이 있다거나 인입동작시 손으로 붙잡고 있다거나 하는 경우이 작용할 경우에는 안테나(10)에 미치는 외력이 이송체(35)에 직접 작용하게 되면 이송체는 현 위치에 정지하게 되지만 모터는 외력을 극복하면서 설정시간이 경과되지 않았으므로 계속해서 회전되고 이에 압축 코일 스프링도 회전을 유지하게 된다. 따라서, 인출시나 인입시의 경우 이송체의 현 위치를 중심으로하여 진행해야할 코일의 턴수는 성기게 되어 인장되게 되고, 이미 진행한 코일부분의 코일 턴수는 밀하게 되어 압축되게 된다. 이와 같은 상태에서 외력이 제거되면 압축력이 해소되는 위치까지 이송체(35)가 신속하게 이송되게 된다. 결국 설정된 시간에 대응하는 거리를 이송하는 것은 변함이 없게 된다.

도 9는 본 발명에 의한 제2 실시예의 구성을 나타낸다. 상술한 일 실시예와 동일한 부분은 동일 부호로 처리하고 구체적인 설명은 생략한다. 도 9의 다른 실시예는 회전 구동 유니트(60)의 기어방식을 스퍼(spur)기어를 사용하고 모터를 길이 방향으로 배치한 점이 다르다. 즉, 모터(64)의 구동축(64a)에 구동기어(66)가 축설되고 하우징(62)의 연장부(62a)의 종단에 수동기어(68)가 축설된다. 구동기어(66)와 수동기어(68)는 치합된다.

도 10은 제3 실시예를 나타낸다. 도 10에서 상술한 일 실시예와 동일한 부분은 동일 부호로 처리하고 구체적인 설명은 생략한다. 또 다른 실시예는 모터(70)가 안테나 하우징(31)의 하단에 설치되고 모터 구동축에 하부 지지부(34)가 직접 축설된 것이다. 압축 코일 스프링(32)의 하단이 하부 지지부(34)의 보스에 억지 끼움식으로 결합되어 회전력을 전달받게 된다. 이 구조에서는 모터 하우징 내에 감속기어를 구비한 감속 모터 모듈을 채용하는 것이 바람직하다.

도 11 내지 14는 본 발명에 의한 제4 실시예에 관련된 도면들이다. 도 11에서, 파워 안테나 장치는 크게 안테나(110), 회전 구동유닛(120) 및 이송 유닛(130)으로 구성된다. 도 12를 참조하면, 회전 구동유닛(120)은 모터(210), 모터(210)의 출력 속도를 감속시키기 위한 감속 기어 조립체(220), 감속 기어 조립체(220)의 출력단에 일단이 연결되고 타단이 이송 유닛(130)과 연결되는 동력 전달 수단(290)을 구비한다. 모터(210)는 코어레스 타입의 소형 직류 모터(직경이 4~6mm)를 채용한다. 감속 기어 조립체(220)는 모터(210)의 구동축(212)에 장착되는 제1직경을 갖는제1기어(222), 제1기어(222)와 치합되고 제1직경보다 큰 제2직경을 갖는 제2기어(224), 제2기어(224)의 중앙으로부터 연장하는 회전축(225) 소정 위치에 장착되며 제2직경보다 작은 제3직경을 갖는 제3기어(226), 및 제3기어(226)와 치합되고 제3직경보다 큰 제4직경을 갖는 제4기어(228)를 포함한다. 제4기어(228)의 중앙으로부터는 소정 깊이의 맹공(229a)을 갖는 원통형 부재(229)가 연장된다.

구동축(212) 및 제2기어(224)의 회전축(225)이 평행할 경우, 제1 및 제2기어(222, 224)는 각각 스퍼(spur) 기어 방식으로 치합되며, 구동축(212) 및 제2기어(224)의 회전축이 수직할 경우, 제1 및 제2기어(222, 224)는 각각 웜 및 웜휠기어 방식으로 치합된다.

이송 유닛(130)은 원통형 안테나 하우징(131), 코일 스프링(132), 이송체(135), 하우징 마개(133) 및 회전 부재(300)를 포함한다. 이송체(135)는 앞의 실시예에서 설명한 바와 같다.

원통형 안테나 하우징(131)은 내벽에 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 안내홈(131a)이 형성되고, 내부에 코일 스프링(132)이 수납된다. 코일 스프링(132)은 하우징 마개(133) 및 회전 부재(300)에 의해 안테나 하우징(131) 내에서 회전 가능하게 지지된다. 하우징 마개(133)는 안테나 하우징(131) 상단에 프레스 피트(press fit)된다.

상기 회전 부재(300)는 원통형 부재로서, 그 외주면에 환형 그루브(310)가 형성되며, 상기 코일 스프링(132)의 하단을 고정하기 위해 그 상단으로부터 원통형 넥(neck; 320)이 소정 길이 연장되고, 그 하단으로부터 소정 너비의 맹공(330)이상방향으로 연장한다. 상기 안테나 하우징(131)의 하단 내주면에는 환형 턱(131b)이 형성되어 상기 회전 부재(300)가 상기 안테나 하우징(131)에 삽입될 때 상기 회전 부재(300)의 환형 그루브(310)와 소정 공차를 갖고 계합하여 상기 회전 부재(300)를 회전 가능하게 수납한다.

상기 동력 전달 수단(290)은 상기 제4기어(228)의 상기 원통형 부재(229)에 형성된 맹공(229a) 및 상기 회전 부재(300)에 형성된 맹공(330)에 그 양단이 각각 고정적으로 억지끼움되는 가요성 와이어(230)를 포함한다. 와이어(230)는 예컨데, 철-니켈(Fe-Ni) 합금으로 제작된다. 바람직하게는, 와이어(230)는 100kgf/㎟의 높은 인장 강도, 5 × 10^-6/℃의 낮은 열팽창률, 16회 이상의 높은 파손 강도를 갖도록 제작된다. 상기 파손 강도는 와이어 직경 대비 길이 100의 조건에서 상기 와이어를 60rpm 정도의 속도로 비틀었을 때 상기 와이어가 파손되기 시작하는 꼬임 횟수이다. 다른 실시예에 의하면, 와이어(230)는 비틀림에 강한 합성 수지로 제작할 수도 있다. 또한 바람직하게는, 동력 전달 수단(290)은 상기 모터(210)의 회전에 의해 상기 와이어(230)가 꼬이는 현상을 최소화하기 위한 보강 부재를 추가로 포함한다. 상기 보강 부재는 소정의 간격을 갖고 상기 와이어(230) 둘레에 밀착 외삽되는 다수개의 고형 부재(240)를 포함한다. 고형 부재(240)에 의해, 전체 길이는 일정하게 유지하면서 와이어(230)의 실질적인 꼬임 가능한 길이를 줄일 수 있기 때문에 효과적인 보강이 가능하다. 상기 모터(210)의 설치 위치에 따라 상기 와이어(230)는 상기 모터(210)와 상기 회전 부재(300) 사이에 그 현수 곡률이 최소가 되도록 배치된다. 와이어 조립체(290)는 그 연장 방향을 따라 제공되는 피복 케이블(250)에 의해 둘러싸여진다. 피복 케이블(250)은 다수의 스틸 와이어 섬유가 서로 꼬여 그 내부에 공간이 형성되도록 제작된 것으로 가요성이며, 기계적 압축이나 비틀림에 강한 저항력을 갖는다. 피복 케이블(250)의 내면, 즉 와이어 조립체(290)와 접촉하는 부분에는 그리스층(grease; 255)이 도포되어 와이어 조립체(290)의 회전시 상호 작용하는 마찰력이 최소가 되도록 한다. 피복 케이블(250)은 와이어 조립체(290)의 전길이에 걸쳐 그 내부에 와이어 조립체(290)를 수납하고 따라서 모터(210)의 작동시 와이어 조립체(290)의 떨림 및 처짐을 방지하며 상기 와이어(230)가 원활히 회전되도록 할 수도 있다.

한편, 상기 안테나 이송체(135)는 그 외주부에 한 쌍의 돌기(135a)를 형성하여 상기 코일 스프링(132)의 외측으로 돌출됨으로써 종단이 상기 안테나 하우징(131)에 형성된 한 쌍의 안내홈(131a)에 각각 삽입된다. 상기 코일 스프링(132)의 회전시에 코일 스프링(132)의 나선을 타고 상기 안테나 길이 방향으로 이송되어 상기 안테나(110)를 인출 또는 인입시킨다.

도 12를 참조하여 본 발명의 조립 순서를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 안테나 하우징(131)의 상부로부터 그 내측에 이송체(135)를 수납한 코일 스프링(132)을 삽입하고, 안테나 하우징(131) 상단에는 하우징 마개(133)를 억지 끼움식으로 끼운다. 마지막으로 회전 부재(300)를 압착하여 안테나 하우징(131)의 하단 내측에 형성된 걸림턱(131b)에 회전 부재(300)의 그루브(310)가 안착되도록 함으로써 이송 유닛의 조립이 완료된다.

모터(210) 및 감속 기어 조립체(220)는 하나의 모터 유닛(201)으로 조립시킬 수 있다. 도 13(a) 및 13(b)은 각각 상기 모터 유닛(201)의 정면도 및 측면도이다. 각각의 기어는 모터 유닛 케이싱(203)의 내벽에 회전 가능하게 지지된다. 다음, 모터 유닛(201)의 설치 위치가 결정되면, 와이어(230) 둘레에 고형 부재(240) 및 피복케이블(250)이 결합된 동력 전달 와이어 조립체(290)의 일단을 회전 부재(300)의 맹공(330)에, 타단을 모터 유닛(201) 외부로 돌출된 원통형 부재(229)의 맹공(229a)에 억지끼움한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 동력 전달 와이어 조립체(290)는 그 배치 위치 및 경사각에 따라 그 연장 방향을 따라 제공되는 피복 케이블(250)에 의해 둘러싸여진다. 모터(210)의 작동시, 와이어 조립체(290)는 피복 케이블(250)의 내면, 즉 와이어 조립체(290)와 접촉하는 부분에 형성된 그리스층(grease; 255)에 의해 최소한의 마찰력을 경험하면서 회전한다. 피복 케이블(250)은 와이어 조립체(290)의 전길이에 걸쳐 그 내부에 와이어 조립체(290)를 수납하고 따라서 와이어 조립체(290)의 떨림 및 처짐을 방지하는 효과도 있다.

제4 실시예에 따른 파워 안테나 장치(100)를 휴대폰 등과 같은 안테나(110)를 구비하는 무선통신기기에 장착할 경우, 회전구동 유닛(120)은 휴대폰의 내부 부품의 조립시에 적정한 위치에 함께 조립되어 케이싱되고, 이송 유닛(130)과 안테나(110)는 케이싱 작업이 완료된 이후에 외부에서 간단하게 조립된다. 이와 같은 결합구조는 기존 휴대폰의 설치 공간에 적응적으로 설치되는 것을 가능하게 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 안테나에 작용하는 외력이 압축 코일 스프링에 의해 흡수됨으로써 구동장치에 직접적으로 미치는 것을 방지할 수 있으므로 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 나아가 모터 제어 방식을 온/오프방식으로 단순화할 수 있으므로 회로 설계가 용이하다.

또한, 압축 코일 스프링이 완충 작용뿐만 아니라 회전력을 전달하는 작용을 겸하도록 구성됨으로써 구성이 간단하여 코스트를 다운시킬 수 있고, 생산 및 조립이 용이하다.

또한, 채용되는 압축 코일 스프링은 일정한 턴수를 가지므로 실험적으로 얻어진 회전수를 인가하면 안테나의 인입/인출을 에너지 손실없이 정확하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명은 기존 휴대폰의 최소한의 설계 변경으로 설치하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에서는 압축 코일 스프링을 사용함으로써 인출시에는 인출 방향으로 약간의 압축력이 작용하도록 함으로써 휴대폰 회로와 안테나의 금속부를 밀착되게 접촉을 유지할 수 있고, 인입시에는 인입방향으로 압축력이 작용하도록 함으로써 안테나를 케이스에 밀착되게 파지할 수 있다.

특히, 제4 실시예에 의하면, 구동모터의 설치 위치에 상관없이 모터의 회전력이 안테나에 전달되도록 함으로써 상기 모터의 설치 위치를 임의로 설정 가능케 하여 그 적용 범위를 넓힐 수 있다.

또한, 본 발명에서는 안테나 하우징 및 코일 스프링이 약간 휘더라도 안테나이송동작에는 영향을 주지 않고 또한 모터의 설치 위치가 자유롭기 때문에 직선적인 설치 공간의 확보가 곤란하여 설치 공간이 약간 휘어진 공간으로 확보되더라도 적응적으로 설치하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 코일 안테나와 안테나가 분리된 구조에 대해서 설명하였으나 본 발명은 코일 안테나와 안테나가 일체로 형성된 구조에 보다 적합하다. 이러한 일체형 안테나 구조는 안테나 인출상태에서 안테나의 헤드부분에 코일 안테나가 결합된 상태이므로 자중에 의한 진동이 심하나 본 발명에 의한 파워 안테나 방식에서는 그 진동을 압축 코일 스프링에서 흡수하게 되므로 작동상 안정성이 향상된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를들면, 회전 구동 유니트의 기어방식 대신에 벨트방식 또는 마찰방식 등을 채용하는 것을 당업자라면 용이하게 할 수 있다. 또한, 기어방식의 웜기어 대신에 베벨기어 또는 스퍼기어 등을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 안테나 하우징을 별도로 구성하지 않고 휴대폰 케이스에 일체로 구성하는 것도 가능하다.

Claims

안테나를 그 길이방향으로 이송하여 안테나 하우징으로부터 인출하거나 인입시키는 파워 안테나 장치에 있어서,

상기 안테나 하우징 안에 설치되는 코일스프링;

상기 코일스프링을 회전시키기 위한 구동수단;

상기 안테나의 하부에 고정적으로 결합되고, 상기 코일스프링의 나선 위에 얹혀지는 안테나 이송부재; 및

상기 안테나 이송부재를 가이드하기 위한 가이딩수단을 구비하여,

상기 구동수단이 회전시키는 상기 코일스프링에 의해 상기 안테나 이송부재가 나선형으로 움직이면서 상기 안테나 하우징의 수직방향을 따라서 이동하는 것에 의해 상기 안테나를 수직 이송하는 것을 특징으로 하는 파워 안테나 장치.
제 1항에 있어서, 상기 가이딩 수단은 상기 안테나 하우징의 내벽에 형성된 적어도 하나의 수직 가이드 슬롯이고, 상기 안테나 이송부재의 적어도 한쪽 끝은 상기 수직 가이드 슬롯 안에 갇히는 것을 특징으로 하는 파워 안테나 장치.
휴대용 무선통시장치의 안테나를 상하로 인출/인입하기 위한 파워안테나장치에 있어서,

전기에너지를 이용하여 회전력을 발생시키기 위한 모터;

상기 휴대용 통신 장치의 통화 개시 및 통화 종료 동작에 응답하여 구동전력을 제공하므로써 상기 모터의 운전을 제어하기 위한 모터 제어부;

내벽에 상하 방향으로 연장된 안내홈이 형성된 안테나 하우징;

상기 안테나 하우징의 일측 종단에 설치되고, 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전되는 회전부재;

상기 안테나 하우징 내에 수납되고 상기 회전부재에 일단이 고정되어 상기 회전부재를 통해 전달되는 상기 회전력에 의해 상기 안테나 하우징 내에서 회전되는 압축 코일 스프링; 및

상기 안테나의 하단과 고정적으로 결합된 상태로 상기 압축코일스프링의 내측에 수납되며, 상기 안테나하우징의 안내홈에 삽입되는 돌기를 가지며, 상기 압축코일스프링의 회전에 의해 상기 안테나를 상기 안내홈을 따라 축방향으로 이송시키기 위한 안테나이송체를 구비하는 것을 특징으로 하는 파워 안테나 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 모터로부터 회전부재로의 회전력 전달은 기어방식, 벨트방식 또는 마찰방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치의 파워 안테나 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 모터 제어부는 상기 통화개시 동작에 응답하여 상기 안테나가 안테나 하우징 내에서 밖으로 완전히 인출될 시간동안 상기 모터를 정방향으로 회전제어하고, 상기 통화종료 동작에 응답하여 상기 인출된 안테나가 안테나 하우징 내로 완전히 수납될 시간동안 상기 모터를 역방향으로 회전제어하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신장치의 파워 안테나 장치.
휴대용 통신장치의 안테나를 모터의 회전력에 의해 상하 방향으로 인입/인출하기 위한 파워 안테나 장치에 있어서,

상기 휴대용 통신장치의 통화개시 및 통화종료 동작에 응답하여 상기 모터의 정역회전을 제어하기 위한 모터 제어부;

길이방향으로 연장된 안내홈을 가지는 원통형 안테나 하우징;

상기 안테나 하우징의 상측 종단에 축설되고 상기 안테나가 통과되는 축공을 가지는 수동기어;

상기 모터의 회전축에 축설되고, 상기 수동기어와 치합되는 구동기어;

상기 안테나 하우징 내에 수납되고 상기 수동기어에 일단이 고정되어 하우징 내에서 회전되는 압축 코일 스프링; 및

상기 안테나의 하단과 고정적으로 결합된 상태로 상기 압축코일스프링의 내측에 수납되며, 상기 압축 코일 스프링의 내측으로부터 외측으로 돌출되어 종단이 상기 안테나 하우징의 안내홈에 삽입되는 돌기를 가지며, 상기 압축 코일 스프링의 회전시에 코일의 경사면에 접한 상기 돌기에 가해지는 상방향 또는 하방향의 분력에 의해 상기 안테나를 인출 또는 인입시키는 안테나 이송체를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대용 통신장치의 파워 안테나 장치.
안테나를 구비하고, 상기 안테나를 안테나 길이 방향으로 이송하여 케이스로부터 자동으로 인출하거나 인입시키는 무선 통신 장치에 있어서,

정보를 입력하고 출력하기 위한 입출력수단;

상기 입출력수단을 통하여 제공된 입출력신호를 신호처리하고, 처리된 신호를 무선신호로 변조하여 상기 안테나를 통하여 송출하거나, 상기 안테나를 통하여 수신된 신호를 복조하고 복조된 신호를 신호처리하여 상기 입출력수단에 제공하는 송수신회로수단;

상기 송수신회로수단의 동작에 응답하여 회전력을 발생하기 위한 회전 구동 수단; 및

상기 안테나와 일체로 결합하고, 상기 회전 구동 수단의 회전력에 의해 나선방향으로 움직이고, 나선운동에 의해 상기 안테나를 길이방향으로 이송하는 이송수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신장치.
제 7 항에 있어서, 상기 회전 구동 수단은

상기 케이스에 취부되는 하우징;

상기 하우징에 취부되는 모터;

상기 송수신회로수단의 통화개시 및 통화종료 동작에 응답하여 상기 모터의 정역회전을 제어하기 위한 모터 제어부;

상기 하우징에 축설되고 상기 안테나가 통과되는 축공을 가지는 수동기어; 및

상기 모터의 회전축에 축설되고, 상기 수동기어와 치합되는 구동기어를 구비하는 것을 특징으로 하는무선 통신장치.
제 8 항에 있어서, 상기 이송수단은

상기 케이스에 취부되고, 길이방향으로 연장된 안내홈을 가지는 원통형 안테나 하우징;

상기 안테나 하우징 내에 수납되고 상기 수동기어에 일단이 고정되어 하우징 내에서 회전되는 압축 코일 스프링; 및

상기 압축 코일 스프링의 내측에 수납되고, 상기 압축 코일 스프링의 내측으로부터 외측으로 돌출되어 종단이 상기 안테나 하우징의 안내홈에 삽입되는 돌기를 가지며, 상기 압축 코일 스프링의 회전시에 코일의 경사면에 접한 상기 돌기에 가해지는 상방향 또는 하방향의 분력에 의해 상기 안테나를 인출 또는 인입시키는 안테나 이송체를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신장치.
안테나를 안테나 길이 방향으로 인출하거나 인입시키는 파워 안테나 장치에 있어서,

구동축을 갖는 모터;

상기 구동축에 장착되는 감속 기어 조립체;

내벽에 상하 방향으로 연장된 한 쌍의 안내홈이 형성된 원통형 안테나 하우징;

상기 안테나 하우징의 하단에 삽입되고, 상기 감속 기어 조립체로부터 전달되는 회전력을 전달받아 회전되는 회전부재;

상기 감속 기어 조립체 및 상기 회전 부재에 그 양단이 고정되고, 상기 모터의 회전력을 상기 회전 부재에 전달하기 위한 동력 전달 수단;

상기 안테나 하우징 내에 수납되고 상기 회전부재에 일단이 고정되어 상기 안테나 하우징 내에서 회전되는 코일 스프링; 및

상기 안테나의 하단과 고정적으로 결합된 상태로 상기 코일스프링의 내측에 수납되며, 상기 안테나하우징의 안내홈에 삽입되는 돌기를 가지며, 상기 코일스프링의 회전에 의해 상기 안테나를 상기 안내홈을 따라서 상하로 이송시키기 위한 안테나이송체를 구비한 것을 특징으로 하는 파워 안테나 장치.
제10 항에 있어서, 상기 동력 전달 수단은 가요성 및 항연성(ANTI-TWIST) 재질로 만든 와이어를 포함하며, 상기 감속기어조립체의 출력축과 상기 회전부재의회전축간의 정렬의 자유를 제공함을 특징으로 하는 파워 안테나 장치.
제10 항에 있어서, 상기 동력 전달 수단은 상기 모터의 회전에 의해 상기 와이어가 꼬이는 현상을 최소화하기 위한 보강 부재를 추가로 포함함을 특징으로 하는 파워 안테나 장치.
제 10항에 있어서, 제어신호에 응답하여 구동전력을 상기 모터에 제공하므로써 상기 모터의 운전을 제어하기 위한 모터제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 파워 안테나 장치.