TWI497814B - 天線旋轉機構 - Google Patents

Description

天線旋轉機構

本發明係有關於天線旋轉機構，尤指一種具有軸承自動對位之天線旋轉機構。

天線是無線通訊裝置中最重要的元件之一，其可用來發射與接收電磁波訊號，以實現無線通訊的交換傳遞目的。通常不同的無線通訊裝置應用將會搭配相對應種類與特性需求的天線。旋轉式天線可因應各種使用狀況來將天線調整至適當的相對位置與角度，進而使天線到最佳傳輸狀態。

旋轉式天線通常須使用到軸承，以期藉由馬達帶動之下可做旋轉運動。由於軸承在整個運動中佔有不可或缺的功能，故其定位有其重要性，習知的軸承定位須利用機械後加工過程來降低組裝公差以達到其精密度，方可達到同心度的要求。然而，繁瑣的精密機械加工過程將會耗費帶來高昂的製造成本與時間。因此，為了兼顧成本與組裝時的便利性，如何設計出低成本又可有快速地組裝之天線為現今電子產業亟需努力之重要目標。

為了解決上述之問題，本發明提供一種具有軸承自動對位之天線旋轉機構。

本發明揭露一種天線旋轉機構，包含有：一軸承座；一軸承，設置於該軸承座之一可撓固定架上；一第一壓合件，設置於該軸承之一第一面； 一第二壓合件，設置於該軸承之一第二面；複數個第一可撓臂，每一第一可撓臂連接於該第一壓合件，當該第一壓合件沿一軸向抵壓該每一第一可撓臂時，該每一第一可撓臂朝該軸承提供一第一徑向推力，以迫使該軸承向一軸心移動；以及複數個第二可撓臂，每一第二可撓臂連接於該第二壓合件，當該第二壓合件沿該軸向抵壓該每一第二可撓臂時，該每一二可撓臂朝該軸承提供一第二徑向推力，以迫使該軸承向該軸心移動。

因此，本發明之天線旋轉機構藉由壓合件與可撓臂的協同操作而可讓軸承自動導正置中以定位在軸承座的中心，進而達到精準的同心度，如此一來，將能有效降低組裝時間與組裝公差而達到快速且精準地組裝程序。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

1‧‧‧天線旋轉機構

10‧‧‧軸承座

12‧‧‧可撓固定架

14、42、74‧‧‧固線元件

12‧‧‧纜線收納部

14‧‧‧容置空間

16‧‧‧捲線軸

18‧‧‧第二固線元件

20‧‧‧軸承

22‧‧‧纜線收納部

24‧‧‧捲線軸

26‧‧‧容置空間

30‧‧‧第一壓合件

40‧‧‧第二壓合件

50‧‧‧第一可撓臂

60‧‧‧第二可撓臂

70‧‧‧旋轉座

72‧‧‧限位件

74‧‧‧第一固線元件

80‧‧‧位置偵測模組

82‧‧‧開關

90‧‧‧止擋元件

AX1、AX2、RX1、RX2‧‧‧方向

C‧‧‧軸心

L‧‧‧傳輸纜線

P‧‧‧轉軸

第1圖為本發明實施例之天線旋轉機構之剖面示意圖。

第2圖為第1圖中之天線旋轉機構之局部示意圖。

第3圖為第1圖中之天線支撐機構之組合示意圖。

第4圖與第5圖分別為本發明實施例之天線旋轉機構之一位置偵測模組之示意圖。

第6圖為本發明實施例之天線旋轉機構之一止擋元件之示意圖。

第7圖至第9圖分別為本發明實施例之天線旋轉機構之一自動收線機制之部分分解示意圖。

第10圖與第11圖分別為本發明實施例之天線旋轉機構之自動收線機制於天線進行旋轉前之運作示意圖。

第12圖與第13圖分別為本發明實施例之天線旋轉機構之自動收線機制於天 線進行旋轉後之運作示意圖。

請參考第1圖至第3圖，第1圖為本發明實施例之一天線旋轉機構1之剖面示意圖，第2圖為本發明實施例之天線旋轉機構1之局部示意圖，第3圖為本發明實施例之天線支撐機構1之組合示意圖。天線旋轉機構1包含有一軸承座10、一軸承20、一第一壓合件30、一第二壓合件40、第一可撓臂50、第二可撓臂60以及一旋轉座70。旋轉座70可透過一轉軸P設置於軸承20之上，並用來承載一通訊天線。軸承座10具有一軸心C，並且軸承座10包含有一可撓固定架12。軸承20係設置於軸承座10之可撓固定架12上。第一壓合件30設置於軸承20之上面。第二壓合件40設置於軸承20之下面。於組裝時，第一壓合件30會沿一軸向AX1提供一第一軸向推力予軸承20。第二壓合件40會沿一軸向AX2提供一第二軸向推力予軸承20。如此一來，藉由第一壓合件30與第二壓合件40操作將使得軸承20可以軸向固定於軸承座10。第一可撓臂50連接於第一壓合件30。第一可撓臂50連接於第一壓合件30。第二可撓臂60連接於第二壓合件40。當第一壓合件30沿軸向AX1提供第一軸向推力予軸承20之時，第一壓合件30也會沿軸向AX1抵壓第一可撓臂50，使得第一可撓臂50沿一徑向RX1朝軸承20提供一第一徑向推力而迫使軸承20向軸心C方向移動。當第二壓合件40沿軸向AX2提供第二軸向推力予軸承20之時，第二壓合件40也會沿軸向AX2抵壓第二可撓臂60，使得第二可撓臂60沿一徑向RX2朝軸承20提供一第二徑向推力而迫使軸承20向軸心C方向移動。藉此，讓軸承座10與軸承20達到精準的同心度。

進一步說明，為了便於組裝，可撓固定架12的大小可設計為於無外力作用下足以容置軸承20並且無迫緊軸承20的作用，因此，當軸承20置於可撓固定架12時有可能會偏離軸承座10的中心。在此情況下，當天線旋 轉機構1組裝完成時，第一可撓臂50沿徑向RX1抵壓可撓固定架12，使得可撓固定架12朝內抵壓軸承20，進而提供一第一徑向推力予軸承20而迫使軸承20向軸心C方向移動。同樣地，當組裝完成時，第一可撓臂60沿徑向RX1抵壓可撓固定架12，使得可撓固定架12朝內抵壓軸承20，進而提供一第一徑向推力予軸承20而迫使軸承20向軸心C方向移動。如此一來，藉由第一壓合件30、第二壓合件40、第一可撓臂50以及第二可撓臂60將可讓軸承自動導正置中，以定位在軸承座10的中心，進而達到精準的同心度。

簡言之，使用者於組裝天線旋轉機構1時能藉由第一壓合件30、第二壓合件40、第一可撓臂50以及第二可撓臂60的協同操作，即可使軸承20自動向軸心C方向移動而達到自動對位功能，如此一來，將能有效降低組裝時間與組裝公差。

第1圖至第3圖所示之天線旋轉機構1僅為本發明之一實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。舉例來說，第一可撓臂50以及第二可撓臂60之數量與設置位置可端視設計需求而定。例如，可依據軸承20之外型而沿著軸承20周圍設置多個第一可撓臂50。同樣地，亦可依據軸承20之外型而沿著軸承20周圍設置多個第二可撓臂60。此外，可撓架12、第一可撓臂50以及第二可撓臂60可分別以一撓性材料或一可變形材料來實現。如此一來，在製造過程中，將可以模具快速量產第一可撓臂50以及第二可撓臂60而不需繁瑣與高成本的精密機械加工，進而能有效提升生產速度與達到降低成本的效益。

進一步詳述之軸承20、第一壓合件30、一第二壓合件40、第一可撓臂50與第二可撓臂60之組裝。在組裝時，可先將第一壓合件30固定在軸承座10上。由於可撓固定架12與第一可撓臂50皆具有彈性，因此將軸承 20置於可撓固定架12之時，可撓固定架12與軸承20之間會緊密接合使得可撓固定架12會向外推抵，進而使第一可撓臂50稍微向外撐開，如此一來，即可將軸承20置於可撓固定架12上。接著，將第二壓合件40設置於軸承20之另一面，並使第二可撓臂60套設於可撓固定架12周圍。當天線旋轉機構1之所有組件組裝在一起時，第一壓合件30會沿軸向AX1提供第一軸向推力予軸承20，第二壓合件40會沿軸向AX2提供第二軸向推力予軸承20，在此情況下，將使軸承20可以軸向固定於軸承座10。另一方面，在第一壓合件30沿軸向AX1提供第一軸向推力予軸承20之時，第一壓合件30也同時會沿軸向AX1抵壓第一可撓臂50，使得第一可撓臂50可沿徑向RX1抵壓可撓固定架12，進而提供一第一徑向推力至軸承20，以迫使軸承20向軸心C方向移動。同樣地，在第二壓合件40沿軸向AX2提供第二軸向推力予軸承20之時，第二壓合件40也同時會沿軸向AX2抵壓第二可撓臂60，使得第二可撓臂60可沿徑向RX2抵壓可撓固定架12，進而提供一第二徑向推力至軸承20而迫使軸承20向軸心C方向移動。藉此，讓軸承20自動導正置中以定位在軸承座10的中心而達到精準的同心度。換言之，只要簡單的操作第一可撓臂50與第二可撓臂60即可快速且精準地組裝天線旋轉機構1之零組件。

另一方面，請參考第4圖與第5圖，第4圖與第5圖分別為本發明實施例之天線旋轉機構1之一位置偵測模組80之示意圖。第4圖與第5圖所示，天線旋轉機構1另包含有一位置偵測模組80，其係設置於軸承座10。位置偵測模組80可用來偵測通訊天線之一旋轉位置並據以產生一位置回饋訊號至一主機，如此一來，後端主控系統即可得知該通訊天線的現行位置，進而據以進行所需的運動角度計算及操作控制。此外，旋轉座70包含有一位置觸發元件(未繪示於圖中)，則於旋轉座70旋轉操作時，所述位置觸發元件旋轉到位置偵測模組80的位置時，會碰觸到位置偵測模組80，如此一來，位置偵測模組80將會產生所述的位置回饋訊號至主機。舉例來說，位置偵測 模組80可包含一開關82。當旋轉座70旋轉操作時，若所述位置觸發元件碰觸至開關82時，開關82將會產生受到觸發而產生該位置回饋訊號至該主機，如此一來，即表示通訊天線目前已轉動到一預設之方位。換言之，透過位置偵測模組80將可回饋天線目前位置而達到精確的旋轉控制。

請參考第5圖與第6圖，第6圖為本發明實施例之天線旋轉機構1之一止擋元件90之示意圖。天線旋轉機構1另包含有一止擋元件90，其係設置於軸承座10上。旋轉座70另包含有一限位件72。於旋轉座70之限位件72旋轉至止擋元件90所在位置時，止擋元件90會止抵限位件72，旋轉座70將無法繼續旋轉而停住。換言之，透過止擋元件90與限位件72的設計，將可限制旋轉的行程，藉此，將可限制旋轉座70相對於軸承座10旋轉之範圍，而可以有效防止當馬達或其控制系統失效時天線過度旋轉而導致天線系統損壞的問題。

此外，由於天線在進行旋轉操作時，用來傳輸訊號的傳輸纜線常會纏繞交錯或是纏繞不均導致線才可能遭到損壞，有鑑於此，本發明另提出一收納傳輸纜線的機制。請參考第7圖至第9圖，第7圖至第9圖分別為本發明實施例之天線旋轉機構1之一自動收線機制之部分分解示意圖。如第7圖所示，軸承座10包含有一固線元件14，其係用來固定一傳輸纜線L之一端。如第8圖所示，旋轉座70另包含有一固線元件74，其將連接到通訊天線之傳輸纜線L之另一端固定於旋轉座70之上。請繼續參考第7圖，軸承20另包含有一纜線收納部22與一捲線軸24。纜線收納部22包含一容置空間26，其係形成於纜線收納部22之內部，可用來收納傳輸纜線L。轉軸P可穿設於捲線軸24。當一驅動源(例如馬達)帶動轉軸P、旋轉座70進行轉動時，介於固線元件74與固線元件14之間的傳輸纜線L的線材會沿捲線軸24纏繞並收納於容置空間26之中。換言之，當傳輸纜線L 之一端固定於軸承座10上，且傳輸纜線L之另一端固定於旋轉座70上的情況下，在天線進行旋轉時，傳輸纜線L將會在纜線收納部22之容置空間26中做縮放動作。同樣地，由於組裝完成時第二壓合件40係固定於軸承座10上，因此，固線元件亦可設置於第二壓合件40上。舉例來說，如第9圖所示，第二壓合件40另包含一固線元件42。可利用固線元件42固定傳輸纜線L之一端，並利用固線元件74將傳輸纜線L之另一端固定於旋轉座70上，如此一來，當驅動源帶動轉軸P、旋轉座70進行轉動時，介於固線元件42與固線元件74之間的傳輸纜線L的線材將會沿捲線軸24纏繞並收納於容置空間26之中。也就是說，當天線進行旋轉時，傳輸纜線L將會在纜線收納部22之容置空間26中做縮放動作而達到簡化理線之目的。

進一步說明，請參考第10圖至第13圖，第10圖與第11圖為本發明實施例之天線旋轉機構1之自動收線機制於天線進行旋轉前之運作示意圖。第12圖與第13圖為本發明實施例之天線旋轉機構1之自動收線機制於天線進行旋轉後之運作示意圖。在第10圖至第13圖中，旋轉座70包含有一固線元件(未繪示於圖中)，第二壓合件40包含固線元件42，如第10圖與第11圖所示，當天線還未進行旋轉時，傳輸纜線L會呈較大圓圈狀收納於容置空間26之中。如第12圖與第13圖所示，當天線進行旋轉後，傳輸纜線L會沿捲線軸24有序地纏繞而平整地收納於容置空間26之中，如此一來，於天線旋轉時，傳輸纜線L將可在有限空間中縮放而不至外露在外部，以解決習知於運動中纜線散亂以及纜線與其它部件干涉而產生風險的問題，同時亦可達到簡化理線的目的。

綜上所述，本發明之天線旋轉機構藉由壓合件與可撓臂的協同操作而可讓軸承自動導正置中以定位在軸承座的中心，進而達到精準的同心度，如此一來，將能有效降低組裝時間與組裝公差而達到快速且精準地組裝 程序。另一方面，本發明透過位置偵測模組的設置來掌握天線目前位置將可達到精確的旋轉控制，並且，經由止擋元件與限位件的設計，將可有效限制旋轉的行程，來防止天線過度旋轉而導致天線系統損壞的問題。此外，本發明之天旋轉機構中的收線機制於天線旋轉時可在有限空間中收納運動中的纜線而得以防止纜線與其它部件干涉導致損壞的問題，同時亦可達到簡化理線的目的。

1‧‧‧天線旋轉機構

10‧‧‧軸承座

12‧‧‧可撓固定架

20‧‧‧軸承

30‧‧‧第一壓合件

40‧‧‧第二壓合件

50‧‧‧第一可撓臂

60‧‧‧第二可撓臂

70‧‧‧旋轉座

C‧‧‧軸心

AX1、AX2、RX1、RX2‧‧‧方向

P‧‧‧轉軸

Claims (9)

1. 一種天線旋轉機構，包含有：一軸承座；一軸承，設置於該軸承座之一可撓固定架上；一第一壓合件，設置於該軸承之一第一面；一第二壓合件，設置於該軸承之一第二面；複數個第一可撓臂，每一第一可撓臂連接於該第一壓合件，當該第一壓合件沿一軸向抵壓該每一第一可撓臂時，該每一第一可撓臂朝該軸承提供一第一徑向推力，以迫使該軸承向一軸心移動；以及複數個第二可撓臂，每一第二可撓臂連接於該第二壓合件，當該第二壓合件沿該軸向抵壓該每一第二可撓臂時，該每一二可撓臂朝該軸承提供一第二徑向推力，以迫使該軸承向該軸心移動。
2. 如請求項1所述之天線旋轉機構，其中於組裝時該第一壓合件提供一第一軸向推力以及該第二壓合件提供一第二軸向推力，使該軸承軸向固定於該軸承座。
3. 如請求項1所述之天線旋轉機構，其另包含有一旋轉座，其透過一轉軸設置於該軸承之上，並用來承載一通訊天線。
4. 如請求項3所述之天線旋轉機構，其另包含有一位置偵測模組，設置於該軸承座，用來偵測該通訊天線之一旋轉位置，並據以產生一位置回饋訊號至一主機。
5. 如請求項4所述之天線旋轉機構，其中該位置偵測模組包含一開關，當該旋轉座之一位置觸發元件碰觸至該開關時時，該開關組產生該位置回 饋訊號至該主機。
6. 如請求項3所述之天線旋轉機構，其另包含有一止擋元件，設置於該軸承座上，當該旋轉座之一限位件旋轉至該止擋元件所在位置時，該止擋元件止抵該限位件，藉以限制該旋轉座相對於該軸承座旋轉之範圍。
7. 如請求項3所述之天線旋轉機構，其中該旋轉座另包含有一第一固線元件，該第一固線元件用來將一傳輸纜線之一第一端固定於該旋轉座之上，該軸承另包含有一纜線收納部與一捲線軸，該纜線收納部包含一容置空間。
8. 如請求項7所述之天線旋轉機構，其中該軸承座另包含有一第二固線元件，用來固定該傳輸纜線之一第二端，當該旋轉座進行轉動時該傳輸纜線之該第一端與該第二端之間的線材會沿該捲線軸纏繞於該容置空間之中。
9. 如請求項7所述之天線旋轉機構，其中該第二壓合件另包含有一第三固線元件，用來固定該傳輸纜線之一第二端，當該旋轉座進行轉動時該傳輸纜線之該第一端與該第二端之間的線材會沿該捲線軸纏繞於該容置空間之中。