CN105094376B - 动作感测结构及使用该动作感测结构的运动器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于感测使用者的操作动作的动作感测结构，其包括外壳及安装在外壳内的操作件、感测元件及电路板。所述电路板上设置有感测电路图案。所述感测元件与所述感测电路图案电连接。所述操作件驱动所述感测元件与所述电路板相对活动以改变所述电路板的电学量输出。本发明还涉及使用该动作感测结构的运动器件。

Description

动作感测结构及使用该动作感测结构的运动器件

技术领域

本发明涉及一种动作感测结构及使用该动作感测结构的运动器件。

背景技术

现有的摇杆结构通常包括多个绕不同方向旋转的感测轴，并通过在感测轴的端部设置电位器来感测操作动作。然而，电位器的体积一般都比较大且装配复杂，导致整个动作感测结构体积庞大且装配难度高。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种结构简单、装配方便的动作感测结构。

一种用于感测使用者的操作动作的动作感测结构，包括外壳及安装在外壳内的操作件、感测元件及电路板。所述电路板上设置有感测电路图案。所述感测元件与所述感测电路图案电连接。所述操作件驱动所述感测元件与所述电路板相对活动以改变所述电路板的电学量输出。

一种运动器件，其包括动力源、控制器及动作感测结构。该动力源为运动器件提供运动所需的动力。该控制器与该动力源连接以将该动力源提供的动力转换为运动器件的实际运动。该动作感测结构与动作转换机构连接以感测使用者的操作动作以控制控制器来操纵运动器件的运动方向。该动作感测结构包括外壳及安装在外壳内的操作件、感测元件及电路板。所述电路板上设置有感测电路图案。所述感测元件与所述感测电路图案电连接。所述操作件驱动所述感测元件与所述电路板相对活动以改变所述电路板的电学量输出。

相对于现有技术，该动作感测结构及使用该动作感测结构的运动器件在感测轴末端设置感测触片及对应感测电路板来实现运动感测。因感测电路板较轻薄，所以整个动作感测结构简单紧凑，而且电路板也较容易进行固定，装配起来比较容易。

附图说明

图1是本发明实施方式所提供的运动器件的功能模块示意图。

图2是本发明实施方式所提供的动作感测结构的俯视图。

图3是图2所示动作感测结构去除外壳后的内部结构俯视图。

图4是图2所示动作感测结构的分解结构示意图。

图5是图2所示动作感测结构沿V-V线的剖视图。

主要元件符号说明

运动器件	1
		动力源	10
控制器	20
		动作感测结构	30
操作件	36
		感测元件	37
电路板	38
		外壳	300
第一感测轴	310
		第二感测轴	320
第一电路板	330
		第二电路板	340
摇杆	350
		第一感测轴	310
第一感测元件	312
		第一转轴	313
第一感测部	314
		第一连接部	315
连接槽	316
		连接通孔	317
开口	318
		通道	319
第一感测元件	312
		连接本体	3120
导电触头	3122
		触头通孔	3123
连接凸起	3124
		第二感测元件	322
第二转轴	323
		第二连接部	324
第二感测部	325
		组装通孔	326
转动部	351
		手柄	352
本体	353
		转动凸起	354
感测电路图案	331
		导出端子	332
电阻部	333
		导电部	334
顶面	301
		侧面	302
操作通孔	303
		内壁	304
第一侧面	305
		第一内壁	306
第二侧面	307
		第二内壁	308

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明实施方式所提供的运动器件1包括动力源10、控制器20及动作感测结构30。该动力源10用于为运动器件1提供运动所需的动力。该动力源10可以是，但不限于电机、发动机。该控制器20与该动力源10连接，用于将该动力源10提供的动力转换为运动器件1的实际运动。该动作感测结构30与控制器20连接，用于感测使用者的操作动作以通过控制器20来操纵运动器件1的运动方向。该运动器件1可以是，但不限于，无人飞行器、载人飞行器、汽车、电动车、航模、玩具。此外，该动作感测结构30应该也可以是游戏手柄，用于游戏操作。

请参阅图2至图4，该动作感测结构30包括外壳300及安装在外壳300内的操作件36、感测元件37及电路板38。该电路板38上设置有感测电路图案331。该感测元件37与感测电路图案331电连接。该操作件36驱动感测元件37与电路板38相对转动以改变电路板38的电学量输出。

可以理解， 所述外壳300可省略，而将其余配合的元件直接设置于相应的电子装置内部即可。

在本实施方式中，该操作件36包括绕第一方向旋转的第一感测轴310、绕第二方向旋转的第二感测轴320及摇杆350。该电路板38包括对应第一感测轴310的一端设置的第一电路板330及对应第二感测轴320的一端设置的第二电路板340。该第一感测轴310与摇杆350相连接并在摇杆350的带动下绕第一方向转动。该第二感测轴320与摇杆350相连接并在摇杆350的带动下绕第二方向转动。该感测元件37包括设置在第一感测轴310对应于第一电路板330的端部上的第一感测元件312及设置在第二感测轴320对应于第二电路板340的端部的第二感测元件322。该第一感测轴310通过第一感测元件312与第一电路板330滑动电连接。该第二感测轴320通过第二感测元件322与第二电路板340滑动电连接。该第一电路板330通过第一感测轴310感测摇杆350绕第一方向转动的运动分量。该第二电路板340通过第二感测轴320感测摇杆350绕第二方向转动的运动分量。在本实施方式中，该第一方向与第二方向垂直。

可以理解，可在第一感测轴310的两端均设置第一感测元件312，相应地，在两端设置于第一感测元件312电连接的第一电路板330；同理，也可在第二感测轴320的两端均设置第二感测元件322和第二电路板340。另，可将第一电路板330设置于所述第一感测轴310上，而使所述第一电路板330抵持第一感测元件312；此方案同样适用于第二感测轴320和第二电路板340及第二感测元件322。

该第一感测轴310包括第一转轴313、第一感测部314及第一连接部315。该第一转轴313为一细长的柱状体。该第一转轴313延伸的方向定义为该第一转轴313的长度方向。该第一感测部314设置在该第一转轴313远离第一连接部315的一端。优选地，该第一感测部314为一平板，该平板大致垂直于第一转轴313的长度方向。在本实施方式中，该第一感测部314大致呈扇形。

该第一连接部315设置在第一转轴313沿自身长度方向的相对两端部之间的位置。该第一连接部315内开设有沿第一转轴313长度方向延伸的连接槽316。该第一连接部315垂直于第一转轴313长度方向定义一枢接转动方向。该连接槽316沿该枢接转动方向上相对的两侧壁内分别开设有连接通孔317。该一对连接通孔317沿该枢接转动方向同轴设置。该连接槽316开设在第一连接部315的顶端并在该顶端形成开口318。该一对连接通孔317分别于靠近第一连接部315顶端的一侧形成贯通至开口318的通道319。该通道319的直径小于对应连接通孔317的直径。在本实施方式中，该第一连接部315大致呈球形，并分别于顶端及形成连接通孔317的两侧壁切掉一部分球冠。

该第一感测元件312设置在第一感测部314远离第一转轴313的一侧表面上。该第一感测元件312由导电材料制成。该第一感测元件312包括连接本体3120及由连接本体3120向外延伸而出的导电触头3122。该连接本体3120上开设有至少两个相互平行的触头通孔3123。每一触头通孔3123分别于沿自身长度方向的相同一侧延伸出该导电触头3122。该连接本体3120包括由其自身边缘上延伸出的连接凸起3124。该第一感测片通过该连接凸起3124固定连接在该第一感测部314上。在本实施方式中，该第一感测元件312连接至第一感测部314时保持该触头通孔3123垂直于扇形第一感测部314的半径。

该第二感测轴320包括第二转轴323、第二连接部324及第二感测部325。该第二连接部324延伸的方向定义为该第二连接部324的长度方向。该第二转轴323分别由第二连接部324沿自身长度方向的相对两端朝相反两侧向外延伸而出。该第二连接部324上沿自身的长度方向开设有一组装通孔326。在本实施方式中，该第二连接部324呈圆拱形，以在组装时跨过第一感测轴310。

该第二感测部325连接至其中一个第二转轴323远离第二连接部324的一端。该第二感测部325的结构及形状与第一感测部314基本相同。在本实施方式中，该第二感测部325为一垂直于第二连接部324长度方向的扇形平板。

该第二感测元件322设置在第二感测部325远离第二转轴323的一侧表面上。该第二感测元件322的结构、材质及形状与第一感测元件312基本相同，在此不再赘述。

该摇杆350包括转动部351及手柄352。该转动部351包括本体353及由该本体353相对两侧沿同一轴线朝相反方向延伸而出的一对转动凸起354。在本实施方式中，该本体353为一圆柱，该一对转动凸起354由圆柱的上底面及下底面中心分别沿圆柱的中心轴向外延伸而出。该手柄352由本体353沿垂直于转动凸起354所在轴线的方向延伸而出。在本实施方式中，该手柄352呈柱状体，由圆柱形的本体353侧面沿其径向延伸而出。

该第一电路板330包括感测电路图案331及导出端子332。该第一感测元件312的导电触头3122与该感测电路图案331可滑动地弹性接触以随着第一感测轴310的转动角度改变感测电路图案331的电学量。该导出端子332与感测电路图案331相连接，用于将感测电路图案331因第一感测轴310转动所引起的电学量变化导出。

该感测电路图案331包括电阻部333及导电部334。该电阻部333及导电部334通过设置在电路板内部的感测电路与导电端子相连接以将感测信号导出。在本实施方式中，该电阻部333及导电部334为围绕同一圆心的两段半圆弧。其中，该电阻部333的半径大于导电部334的半径。该电阻部333为一碳刷。该导电部334为一导电薄膜。

可以理解，所述第一感测元件312和第一电路板330之间的运动形式也可以为相对滑动，同样，所述第二感测元件322和第二电路板340之间也可为相对滑动的形式。相应地，所述电阻部333和导电部334的结构可为平行设置的条状或其他结构。

该第二电路板340的结构、材质及形状与第一电路板330基本相同，在此不再赘述。

该外壳300包括顶面301及由顶面301边缘延伸而出的侧面302。该顶面301与侧面302围成一收容空间以收容该第一感测轴310、第二感测轴320、第一电路板330、第二电路板340及摇杆350。该顶面301上开设有一操作通孔303以露出摇杆350。该顶面301的内侧在操作通孔303的边缘处延伸出与侧面302对应的内壁304。该内壁304与对应的侧面302上分别开设安装通孔以安装第一感测轴310及第二感测轴320。在本实施方式中，该外壳300包括用于转动安装第一感测轴310的第一侧面305及对应的第一内壁306以及用于转动安装第二感测轴320的第二侧面307及对应的第二内壁308。

请一并参阅图2、图4及图5，在进行组装时，该摇杆350的本体353卡入连接槽316内，并通过一对转动凸起354分别转动连接至第一连接部315两侧的连接通孔317内。该摇杆350可以绕该连接通孔317的中心轴所在的枢接转动方向在连接槽316内转动。当摇杆350存在绕第一感测轴310转动的运动分量时，因该连接通孔317贯通至连接槽316开口318的通道319的直径小于连接通孔317的直径，使得转动凸起354无法从通道319脱出从而带动整个第一感测轴310绕第一方向旋转。

将第二感测轴320套在摇杆350上，该摇杆350的手柄352从第二连接部324上的组装通孔326穿出。当摇杆350存在绕连接通孔317的中心轴所在的枢接转动方向转动的运动分量时，该摇杆350与组装通孔326的边缘相抵触而带动第二感测轴320绕第二方向旋转。

可以理解，也可以将摇杆350设置在其他元件上，并使摇杆350贯穿第一感测轴310和第二感测轴320以控制第一感测轴310和第二感测轴320的运动。

因摇杆350绕连接通孔317的中心轴转动的运动分量不会带动第一感测轴310旋转，而因摇杆350绕第一感测轴310转动时可沿组装通孔326的延伸方向运动，也不会带动第二感测轴320旋转。所以，该动作感测结构30对摇杆350绕不同方向旋转的运动分量的感测相互独立而互不影响。

该第一感测轴310沿第一方向可转动地设置在外壳300的第一侧面及对应的第一内壁上。该第二感测轴320沿第二方向可转动地设置在外壳300的第二侧面及对应的第二内壁上。该摇杆350由外壳300的操作通孔303伸入。

该第一电路板330固定在顶面301远离第一侧面一侧边缘上。该第一电路板330上形成有感测电路图案331的一侧朝向外壳300的内部。该第一感测部314末端面上设置的第一感测元件312与第一电路板330上的感测电路图案331滑动电接触以感测第一感测轴310在摇杆350带动下的转动角度。该第二电路板340固定在顶面301远离第二侧面一侧的边缘上。该第一感测部314末端面上设置的第一感测元件312与第一电路板330上的感测电路图案331滑动电接触以感测第二感测轴320在摇杆350带动下的转动角度。

在本实施方式中，该第二连接部324呈圆拱形。该第二感测轴320通过组装通孔326套在摇杆350上。该球形的第一连接部315收容在圆拱形第二连接部324下方的空间内以使得整个动作感测结构30更加紧凑。

该动作感测结构30及使用该动作感测结构30的运动器件1在感测轴末端设置感测触片及对应电路板来实现运动感测。因电路板较轻薄，所以整个动作感测结构30简单紧凑，而且电路板也较容易进行固定，装配起来比较容易。

可以理解，也可只包括第一感测轴310、第一感测元件312及第一电路板330，用于控制某一个方向的运动。当然，也可以包括三个及以上个方向的控制结构，用于控制多个方向的运动。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (17)

1.一种动作感测结构，用于感测使用者的操作动作，其包括外壳及安装在外壳内的操作件、感测元件及电路板，所述电路板上设置有感测电路图案，所述感测元件与所述感测电路图案电连接，所述操作件驱动所述感测元件与所述电路板相对活动以改变所述电路板的电学量输出；

所述操作件包括摇杆及与所述摇杆连接的至少一个感测轴，所述感测元件和所述电路板设置于所述感测轴的至少一端，所述摇杆带动所述感测轴转动，从而驱使所述感测元件与所述电路板发生相对转动，其中，

所述操作件至少包括绕第一方向旋转的第一感测轴，该第一感测轴包括第一转轴、第一感测部及第一连接部，所述摇杆通过第一连接部带动所述第一感测轴转动，该第一转轴延伸的方向定义为该第一转轴的长度方向，该第一连接部内开设有沿第一转轴长度方向延伸的敞口连接槽，垂直于第一转轴长度方向定义一枢接转动方向，该连接槽沿该枢接转动方向上相对的两侧壁内分别开设有一对同轴设置的连接通孔，该连接槽开设在第一连接部的顶端并在该顶端形成开口，该一对连接通孔分别于靠近第一连接部顶端的一侧形成贯通至开口的通道，该通道的直径小于对应连接通孔的直径；以及

所述摇杆包括转动部及手柄，该转动部沿同一轴线朝相反方向延伸出一对转动凸起，该转动凸起分别转动连接至所述连接通孔内，该手柄沿垂直于转动凸起所在轴线的方向延伸而出。

2.如权利要求1所述的动作感测结构，其特征在于：所述感测电路图案包括电阻部及导电部，所述感测元件包括至少两个导电触头，所述导电触头分别与该电阻部及导电部滑动接触以将电阻部与导电部相互导通。

3.如权利要求2所述的动作感测结构，其特征在于：该电阻部及导电部为围绕同一圆心的两段半圆弧，该电阻部的半径大于导电部的半径。

4.如权利要求3所述的动作感测结构，其特征在于：该电阻部为碳刷，该导电部为导电薄膜。

5.如权利要求2所述的动作感测结构，其特征在于：所述感测元件包括连接本体及从所述连接本体上凸伸出来的至少两个导电触头，所述导电触头与所述电路板弹性抵触。

6.如权利要求1所述的动作感测结构，其特征在于：所述感测元件与所述电路板在所述操作件的驱动下可相对转动。

7.如权利要求1所述的动作感测结构，其特征在于：所述电路板还包括与感测电路图案相连接的导出端子，所述感测元件相对所述感测电路图案转动以改变感测电路图案的电学量，该导出端子将因所述相对转动引起的电学量变化导出。

8.如权利要求1所述的动作感测结构，其特征在于：所述操作件还包括绕第二方向旋转的第二感测轴，所述动作感测结构还包括对应第一感测轴的至少一端设置的第一感测元件和第一电路板、对应第二感测轴的至少一端设置的第二感测元件和第二电路板，该第二感测轴与摇杆相连接并在摇杆的带动下绕第二方向转动，该第一感测轴驱使所述第一感测元件和第一电路板相对转动，第二感测轴驱使第二感测元件和第二电路板相对转动，该第一电路板通过第一感测轴感测摇杆绕第一方向转动的运动分量，该第二电路板通过第二感测轴感测摇杆绕第二方向转动的运动分量。

9.如权利要求8所述的动作感测结构，其特征在于：所述第一感测元件设置于所述第一感测轴的至少一端并与所述第一电路板电连接，所述第二感测元件设置于所述第二感测轴的至少一端并与所述第二电路板电连接。

10.如权利要求8或9所述的动作感测结构，其特征在于：所述第一感测轴和第二感测轴交叉设置。

11.如权利要求8所述的动作感测结构，其特征在于：该第一感测部设置在该第一转轴的一端，所述第一感测元件设置在该第一感测部上，该第一连接部设置在第一转轴沿自身长度方向的相对两端之间。

12.如权利要求1或11所述的动作感测结构，其特征在于：所述摇杆与所述第一连接部连接。

13.如权利要求12所述的动作感测结构，其特征在于：所述摇杆与所述第一连接部活动连接。

14.如权利要求11所述的动作感测结构，其特征在于：该第二感测轴包括第二转轴、第二连接部及第二感测部，所述摇杆通过所述第二感测部带动所述第二感测轴转动。

15.如权利要求14所述的动作感测结构，其特征在于：该第二连接部延伸的方向定义为该第二连接部的长度方向，该第二转轴分别由第二连接部沿自身长度方向的相对两端向外延伸而出，该第二连接部上沿自身长度方向开设有一组装通孔，该摇杆的手柄从第二连接部上的组装通孔穿过以将第二感测轴套在摇杆上。

16.如权利要求15所述的动作感测结构，其特征在于：该第二连接部呈圆拱形，该第一连接部收容在圆拱形第二连接部下方的空间内。

17.一种运动器件，其包括动力源、控制器及如权利要求1至7、8、9、11、13至16中任一项所述的动作感测结构，该动力源为运动器件提供运动所需的动力，该控制器与该动力源连接以将该动力源提供的动力转换为运动器件的实际运动，该动作感测结构与动作转换机构连接以感测使用者的操作动作以控制控制器来操纵运动器件的运动方向。