街道杆、街道照明杆、灯具及它们的制造方法

摘要

一种街道杆，包括天线部，该天线部具有围绕杆同轴安装的天线。该天线部具有长度L并且包括以下特征中的至少一个：‑带有O形环的悬架，其中O形环各自安装在离天线相应端0.5*(1‑½√2)*L的距离Dr处；‑在底部处的固定悬架；‑在天线的至少一端（即顶端和/或底端）处的杆的减小的外径；以及‑以下之一i）挤出线缆套管，在其整个长度之上的圆周上具有开口，以易于组装并将线缆套管围绕杆弹簧安装，以及ii）开槽杆，具有具体形状的凹槽，用于在优选位置收集残余颗粒。

说明书

技术领域

本发明涉及包括天线部的桅杆或街道杆、具有集成天线的桅杆或街道照明杆、灯具以及制造这些的方法。

背景技术

更特别地，本发明涉及已经被修改为包括电信装备（无线电、天线、线缆）的街道照明杆，使得街道照明杆也获得无线电信功能。甚至更具体地，本发明的领域是关于街道照明杆，其中装备被集成在灯杆的外表面内，目的是从公共视野中遮挡它。这被称为电信智能杆。

电信智能杆当前的技术状态包括一系列不同高度的杆。这些杆可用在不同的颜色中，并且可以安装有不同的灯具，其旨在提供可以位于公共空间中不同位置的智能杆家族，并因此具有最广泛的市场接受度。

因为智能街道杆布置在室外，所以其必须被处理（即设置有保护涂层），以使得其能够更好地承受室外的环境大气条件。这需要涂覆过程，其通常造成其中要容纳线缆的凹槽的堵塞。此外，智能杆街道灯具设置有4G/5G无线电天线，作为围绕杆的外罩贴合配合。在天线和杆之间中提供了引导线缆套管。当载荷（例如举升或风）造成街道杆弯曲时，这涉及天线系统过早失效的提高风险的问题。

发明内容

本发明的目的是抵消上述问题。为此，如权利要求1中所述，提供了一种街道杆。特别地，为了在具有长度L的管状天线和管状天线被安装在其之上的街道杆之间产生期望的间隙或弯曲空间，提出了以下安装公差装置中的至少一个作为天线安装公差特征：

1. 带有O形环的½√2悬架，其中O形环各自安装在离天线相应端0.5*(1-½√2)*L±10%的距离Dr处；

2. 在底部处的固定的悬架和在顶部处的柔性“悬架”；

3. 通过在天线顶端和/或底端处的杆的减小的外径来产生弯曲空间；

4. 挤出线缆套管，在其整个长度之上的圆周上具有开口，以易于组装并将线缆套管围绕杆弹簧安装，还提供了更多的间隙；

5. 组合解决方案1-4的集成改进的构思。

根据用于获得间隙的所选择的配置，具体的间隙范围是优选的，即：

-从0.2 mm至8 mm的间隙范围可以适用于所有解决方案，例如当挤出线缆套管集成在杆中时；

-从2 mm到5.5 mm的间隙范围可以适用于有限的一组解决方案，例如当套管被挤出成在套管的整个长度之上的圆周上具有轴向延伸开口时；

-当O形环用于安装天线时，从3 mm至4.5 mm的间隙范围被优选适用。

这些解决方案将在优选实施例的详细描述部分更详细地讨论。然而，注意，每个解决方案一般地和单独地或者以任何组合适用于各种类型的街道杆实施例，即不一定与所示实施例的所有其他特征相组合。此外，街道照明杆也可以是没有照明功能的简单杆，即只是简单的街道杆。

在这个构思中，可以区分许多模块化组件，其可以在下面列出和解释。

•基座：这个模块用于定位生成和接收无线电频率无线电信号的电信装备。而且，如断路器、配电和光纤管理的辅助装备也可以位于基座；

•中间杆：这是钢过渡件，其可以以不同的长度订购，以便实现一系列杆高；

•天线部：天线部是杆的结构元件，并且考虑到重力的方向可以承载安装在上面的部件（例如灯具、插头（spigot）、臂）的机械载荷；

•（不可见）天线线缆：这些敷设穿过中间杆，以将无线电装置与天线连接，对于不同的中间杆大小，它们将具有不同的长度；

•带有可选安装臂的灯具：杆可以与杆顶部灯具和侧面安装件相组合。

（多个）当前发明克服了天线部中发生的问题。

然而，在围绕杆安装天线之前，杆首先必须被准备用于长的使用寿命，即，应该使其更好地抵抗在使用寿命期间暴露于其中的腐蚀大气环境。然而，发明构思的制造有其自己的可制造性问题。对于强度和刚度，天线杆由高等级钢制成，该高等级钢转而需要被保护涂覆（例如电镀或浸镀涂覆），以防止其在预期的室外应用环境中腐蚀。这种涂覆过程不是没有它自己的问题。因此，本发明的第一部分涉及克服天线杆的涂覆过程的缺点，该天线杆在其外周具有机加工凹槽。对于这种大小的杆，一种相对非常具成本效益的涂覆过程是热浸镀，例如在热铬或便宜得多的Zn-Fe合金的液体浴中。这种沉积物是钢表面上的一厚层的铬或锌铁合金。与汽车工业中使用的电镀相比，这不是特别好的受控过程，在汽车工业中，基材（钢板）的表面光洁度更好，并且期望一薄层来进一步用油漆处理。

在热浸镀天线杆（尤其是这种大小的一部分）的情况下，残余的颗粒将停留在改进的天线杆的凹槽内，不仅在截面中而且在长度之上影响线缆在凹槽中的配合。增加凹槽的深度和宽度并减小天线杆的外径以计及“残余”是不期望的，因为它违背了本发明第一部分增加天线杆刚度的意图。克服涂层残余问题的主要发明是在轴向主凹槽的底部中产生凹穴和/或更小的轴向凹槽。由于热浸镀涂覆过程引起的任何残余现在将流入这些更深的铺设凹穴和/或凹槽中，并且这限制了对主凹槽最终尺寸的影响。

提供了包括在天线管中的凹穴和/或凹槽的机加工、挤出、V形开槽的本发明的实施例，各自具有它们的实际制造选项。

本发明的构思——也称为智能融合杆构思——在天线如何集成到整个系统中的方式上是独特的。天线被布置成围绕中空圆柱体，该中空圆柱体在支撑轴（天线杆）之上滑动，并且例如通过O形环悬挂到杆，其中O形环各自安装在离天线相应端0.5*(1-½√2)*L的距离Dr处。所述距离Dr不限于其0.5*(1-½√2)*L的精确值，而是在所述距离Dr中包括+或-10%的小公差。这个具体构思的优点是天线可以全向工作，而没有任何机械部分阻挡一部分信号。天线线缆敷设在天线（位于圆柱体的外周上）和天线杆（以中空管形式的支撑轴）之间。这种构思的缺点是，倘若天线杆由于风载荷而弯曲（在智能融合杆的顶部必须有捕捉风的灯具），则应力施加在精密的天线装备上。

因此，本发明的第二部分旨在克服智能融合杆的整体细长构思的尺寸限制内的过度弯曲。为了改进刚度和抗弯曲性，可以为街道杆（或至少天线部）选择更硬的管、更大的外径和更大的壁厚。如上所述，线缆敷设在圆柱形天线的内部和天线杆的外表面上之间。增加天线杆的外径受到需要为线缆留下的空间的限制。为了最大化天线杆的外径并在壁厚中留下最大量的材料，在天线杆的外表面中引入凹槽以容纳线缆。

提供了各种形状的凹槽，各自在处理Zn残余问题中具有其相应的方式和优点。然而，一般而言，留下最大截面面积（材料）的凹槽设计提供杆的最佳刚性。进一步，每根线缆不一定具有其自己的凹槽，替换地/附加地，更多根线缆容纳在单个凹槽中，但是关于天线的正确操作的对称性问题也是要考虑的一方面，对称性越高（例如天线线缆在杆的圆周之上的均匀分布），作为默认，杆应该能够越好地抵抗所有方向上的弯曲。当还考虑到由于灯具设计引起的风载荷时，可能在那里进行一些优化。然而，也可能还有凹槽的群集组，例如4个具有3个凹槽的群集。

通常，本发明的具体特征可以通过以下示例简要描述如下：

示例1：

街道杆，包括天线部，同轴天线将围绕该天线部安装，该天线部具有长度L并且包括以下特征中的至少一个：

-带有O形环的½√2悬架，其中O形环各自安装在离天线相应端0.5*(1-½√2)*L±10%的距离Dr处；

-在底部处的固定悬架；

-在天线部的至少一端（即顶端和/或底端）处的杆的减小的外径；以及

-以下之一：

-挤出线缆套管，在其整个长度之上的圆周上具有开口，以易于组装并将线缆套管围绕杆弹簧安装，和

-开槽杆，具有具体形状的轴向凹槽，用于在优选位置收集残余颗粒。

示例2：

根据示例1的街道杆，被配置作为街道照明杆，进一步包括围绕天线部安装的天线、灯具部、中间杆部和基座部，其中从基座到顶部相互连接的相邻部的顺序是：基座部、中间杆部、天线部和灯具部。

示例3：

包括根据示例2的街道杆的灯具，进一步包括至少延伸穿过天线部中的核心开口的电缆和在中间杆部和/或基座部中的电子装备，并且被配置用于驱动容纳在（或要容纳在）灯具部中的光源。

示例4：

制造天线杆部的方法，包括以下步骤：

-提供天线杆部，其在天线杆部的整个长度之上在天线杆部的外表面上具有轴向天线线缆引导凹槽，该凹槽具有以下特征中的至少一个：

-在凹槽底部处的子凹槽；

-凹槽的矩形截面；

-凹槽的V形截面；

-梯形截面，从杆的外表面向内变宽或变细；以及

-凹槽的深度是凹槽的宽度的1.05至2倍、优选至少1.2至1.5倍；

-用抗腐蚀涂层涂覆天线杆部。

示例5：

制造天线杆部的方法，包括以下步骤：

-用抗腐蚀涂层涂覆天线杆部，

-通过夹紧配合围绕天线杆部提供包括凹槽的线缆套管。

示例6：

制造天线部的方法，包括以下步骤：

-根据示例4或5制造天线杆部；

-在凹槽中安装天线线缆；

-提供天线安装公差装置；

-将天线安装到天线杆部上。

附图说明

现在将借助于示意附图进一步阐明本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的街道杆的第一实施例；

图2A-B示出了各种凹槽形状，以抵消杆涂覆过程的缺点；

图3A-C示出了由于杆的弯曲引起的天线开裂的原理问题；

图4A-B示出了带有安装的天线的杆的实施例的截面；

图5A-B分别示出了没有安装的天线和带有安装的天线的杆的透视图；以及

图6A-E示出了用于抵消天线开裂问题的各种实施例。

具体实施方式

图1示出了街道杆的第一实施例，其可以布置在室外（例如沿着道路）。该街道杆包括：

•基座：这个模块用于定位生成和接收无线电频率无线电信号的电信装备。而且，如断路器、配电和光纤管理的辅助装备也可以位于基座中；

•中间杆：这是钢过渡件，其可以以不同的长度订购，以便实现一系列杆高；

•天线部：天线部是杆的结构元件，并且可以承载安装在上面的部件（灯具、插头、臂）的机械载荷；

•（不可见）天线线缆：这些敷设穿过中间杆，以将无线电装置与天线连接，对于不同的中间杆大小，它们将具有不同的长度；

•带有可选安装臂的灯具：杆可以与杆顶部灯具和侧面安装件相组合。

更详细地，图1示意性地描绘了部分分解的细长结构1，该细长结构1包括桅杆3，该桅杆3具有沿长度轴线11延伸的作为管状体或中间杆部9的围绕中空核心7的至少一个壁5。管状体的壁的基座桅杆段/部13连接到安装天线的第一桅杆段或天线部23。天线部又进一步可释放地连接到第二桅杆段或灯具部25。图中的管状体是圆柱的形状，但是替代地可以是六边形的柱体或不规则八边形的柱体，或者是轴向延伸的其不完全圆周部分，例如半圆部分。细长结构体现为模块化街道灯杆200，并且进一步在第二桅杆段上安装了灯壳体27。在街道灯杆的脚17处存在第一通风口29，并且第二通风口31设置在基座桅杆段13中，就在第一桅杆段下方。在基座桅杆段中，提供了电气装备35（例如无线电装置37或灯驱动器），例如以促进设置在第一桅杆段中的天线的功能或驱动设置在灯具部中的灯。

图2A-B示出了克服天线杆的Zn-Fe涂覆过程的缺点的解决方案，即，该杆在其外周上靠近标准凹槽处具有具体形状的机加工轴向凹槽。对于这种大小的杆，最具成本效益的镀锌过程是热浸镀。通过这种浸镀，在钢的表面上沉积一厚层的锌铁合金。与汽车工业中使用的电镀相比，这不是特别好的受控过程，在汽车工业中，基材（钢板）的表面光洁度更好，并且期望一薄层来进一步用油漆处理。在热浸镀天线杆（尤其是这个大小的一部分）的情况下，Zn氧化物和/或Zn-Fe氧化物的残余颗粒将停留在改进的天线杆的凹槽内，不仅在截面中而且在长度之上影响线缆在凹槽中的配合。增加凹槽的深度和宽度并减小天线杆的外径以计及“残余”是不期望的，因为它违背了本发明第一部分增加天线杆刚度的意图。本发明克服镀锌残余问题的主要特征是在主凹槽的底部产生凹穴和/或更小的凹槽。由于热浸镀镀锌过程引起的任何残余现在将流入这些更深的铺设凹穴和/或凹槽中，并且这限制了对主凹槽最终尺寸的影响。参见图2A。其它形状的凹槽也可能抵消积累在凹槽中的Zn残余，或者更好地将线缆局限在凹槽内，并使杆的外表面最大化，这有利于提高杆的弯曲强度（或刚性），以减少杆的弯曲（程度）。凹槽201具有以下特征中的至少一个：

-在每个轴向凹槽底部的相应轴向子凹槽203；

-凹槽的矩形截面205；

-凹槽的V形截面；

-梯形截面，其壁从杆215的外表面213向内变宽209或变细211，例如，如所指示的，每个变细的壁209、211与径向方向成30°角；以及

-凹槽的深度是凹槽的宽度的1.05至2倍、优选至少1.2倍至1.5倍。

图3A示出了天线301发生的问题的原理，该天线301利用固定装置311仅在底端309处固定到杆303并且以仅具有小公差或间隔的贴合配合来围绕杆303安装。当载荷（例如举升或风）造成管道弯曲从而超过配合间隙时，天线或天线线缆将开裂，造成天线系统失效，因为杆可能由于其弯曲在天线的中部313中和/或端部307、309之一处接触天线而在天线上施加过大的力。在图3B-C中，通过以下方式来抵消该问题：通过夹紧安装在围绕杆303夹紧的橡胶O形环305上来悬挂具有长度L的天线，因而使得能够产生更大的间隔S以及相组合地在O形环处具有有利的弯曲点。O形环之间的距离为½√2*L，O形环各自安装在离天线的相应端部307、309距离D

图4A-B示出了作为天线部的杆401的钢管的截面视图，分别在长度方向（图4A）上和沿D-D的在横向于长度方向的方向（图4B）上，其中天线403围绕杆安装。天线由美观的屏障405遮蔽，以使天线不显眼地配合到街道杆灯具上。

图5A-B示出了作为天线部的杆501的钢管的透视图。在图5A中没有围绕杆安装的天线，并且在图5B中具有围绕杆安装的天线503。杆具有3.5英寸的外径505，凹槽509处的最小壁厚507为11.8 mm或0.46英寸，并且壁厚511为19.050 mm或¾英寸。它进一步具有中心孔513，线缆穿过该中心孔513延伸（线缆未示出），用于容纳在安装在街道杆顶部处的灯具壳体中的光源（未示出）。该杆设置有容纳天线线缆515的轴向凹槽。进一步，固定悬架517设置在杆的下端或底端部分519处（当杆沿着街道或在街道上以直立位置布置时），用于当围绕杆安装时支撑/承载天线，围绕杆设置了橡胶O形环521来提供杆和天线之间的间隔，以使得杆能够进行一些弯曲，并且弯曲空间523通过天线顶端525处的杆的减小的外径产生。

图6A示出了如何抵消杆弯曲问题的第一解决方案。在图6A中，这通过以下方式来得到：通过夹紧安装在围绕杆605夹紧的橡胶O形环603上来悬挂具有长度L的天线601。O形环之间的距离D为½√2*L，O形环各自安装在离天线的相应底端607和顶端609具有0.5*(1-½√2)*L的距离Dr处。

图6B示出了将固定悬架611固定到杆605上的详细视图，它具有夹紧的、不是完全闭合的第一环613，该第一环613具有螺栓构造615，该螺栓可以被扭转以改变第一环的大小，并且因而利用紧抓在杆的外表面625上的爪617将悬架夹紧到杆上。经由桥619连接到第一环并由第一环承载的是第二环621，天线（未示出）安装并支撑在该第二环621上。

图6C示出了由杆605的外表面625中的凹痕623产生的弯曲空间的详细视图，导致在天线601的底端607的位置处——即在天线由固定悬架611支撑的一侧——杆的外径减小。类似地，并且附加地或替代地，杆的外表面中的这种凹痕可以设置在天线601的顶端位置处。

图6D示出了在圆周上具有轴向延伸开口629的挤出线缆套管627的截面视图，为了易于组装并将线缆套管围绕杆605的外表面625并在杆605的外表面625处弹簧安装，还在天线和杆之间提供了更多的间隙。所述弹簧安装的线缆套管使天线具有一些柔性，因而使得能够处理由弯曲杆施加的力。注意，在这种情况下，杆本身没有凹槽，而是围绕杆设置了独立套管627，其具有用于容纳天线线缆633的凹槽631。

图6E示出了在其圆周上具有轴向延伸开口629的挤出线缆套管627的透视图，所述开口在线缆套管的整个长度Ls之上延伸，该长度Ls通常与天线（未示出）的长度L相同，以易于组装并将线缆套管围绕杆605的外表面625并在杆605的外表面625处弹簧安装。天线线缆633容纳在线缆套管的凹槽（未示出）中。为了将天线围绕杆安装，使天线与杆和天线线缆套管之间具有期望的公差/间隔，提供了以下特征：

-围绕套管设置橡胶（或者替代地硅树脂或可延展金属）O形环603，相互以½√2*L的距离（L是天线的长度）；

-在天线（未示出）底部处的固定悬架611和在天线（未示出）顶部处的柔性“悬架”；以及

-通过在天线（未示出）顶端和/或底端处的杆的减小的外径来产生弯曲空间。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替代实施例而不脱离本发明的主旨。在权利要求中，放置在括号之间的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除权利要求中所陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。除非上下文另有明确要求，否则遍及说明书和权利要求书，词语“包括”、“包含”等应解释为包含性的含义，而不是排他性的或穷尽性的含义；也就是说，为“包括但不限于”的含义。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适合编程的计算机来实现。在枚举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干可以由一个且相同的硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

本发明进一步应用于包括说明书中描述的和/或附图中示出的表征特征中的一个或多个的设备。可以组合本专利中讨论的各个方面，以便提供附加的优点。进一步地，本领域技术人员将理解，可以组合实施例，并且也可以组合多于两个的实施例。此外，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。