CN107885351A - 一种摇杆装置及一种遥控设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摇杆装置，解决了现有技术中摇杆装置手感体验差、线性精度差、体积较大的技术问题。该摇杆装置包括摇把，所述摇把连接双轴驱动机构，所述双轴驱动机构中设置有X轴传动轴和Y轴传动轴，所述X轴传动轴和Y轴传动轴分别连接传感器，所述双轴驱动机构下方设置有弹性支撑机构；拨动所述摇把，所述X轴传动轴和/或Y轴传动轴转动，所述传感器产生感应信号，所述弹性支撑机构为X轴传动轴和Y轴传动轴提供复位力。本发明的摇杆装置结合了电子摇杆和机械摇杆的特点，既具有较高的灵敏度和控制精度，还具有较高的手感体验。

Description

一种摇杆装置及一种遥控设备
技术领域
本发明涉及一种方向控制装置，具体涉及一种摇杆装置。本发明还涉及 一种遥控设备。
背景技术
目前无人机、电竞游戏产业发展迅速,其中需要使用到控制手柄，对无 人机、电竞游戏进行遥控，控制手柄中的方向控制通常利用摇杆装置实现。 消费者对于控制手柄的摇杆不仅越来越追求小体积，而且对其控制精度也要 求越来越高。
摇杆装置常用的有电子摇杆和机械摇杆，电子摇杆虽然体积小(约为 17mm×13mm×18mm)，但是手感体验差、线性精度差，而机械摇杆体积较大(约 为58mm×54mm×35mm)，对一些年纪小的使用者人群操作带来不便，而且不 便于携带。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种摇杆装置，该摇杆 装置不但具有较小的体积，还可以保证较高的手感体验和控制精度。
本发明同时提供了一种遥控设备，安装了上述摇杆装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种摇杆装置，包括摇把，所述摇把连接双轴驱动机构，所 述双轴驱动机构中设置有X轴传动轴和Y轴传动轴，所述X轴传动轴和Y轴 传动轴分别连接传感器，所述双轴驱动机构下方设置有弹性支撑机构；拨动 所述摇把，所述X轴传动轴和/或Y轴传动轴转动，所述传感器产生感应信号， 所述弹性支撑机构为X轴传动轴和Y轴传动轴提供复位力。
优选地，所述摇杆装置包括外壳，所述外壳包括上壳和下壳，所述双轴 驱动机构安装在上壳中，所述弹性支撑机构安装在下壳中，所述上壳和下壳 通过螺钉组合在一起。
优选地，所述双轴驱动机构包括X轴主框架和Y轴主框架，所述X轴主 框架和Y轴主框架均为弧形，或者所述X轴主框架和Y轴主框架的配合面均 为弧形，所述X轴主框架和Y轴主框架可相对转动，所述X轴主框架和Y轴 主框架上均设置有主导向槽，所述摇把在所述主导向槽中滑动。
优选地，所述X轴主框架下方设置有X轴支撑架，所述X轴主框架转动 时下压所述X轴支撑架，所述Y轴主框架下方设置有Y轴支撑架，所述Y轴 主框架转动时下压所述Y轴支撑架。
优选地，所述上壳中设置有导向板，所述导向板上设置有副导向槽，所 述X轴支撑架和Y轴支撑架上设置有导向柱，所述导向柱在所述副导向槽中 滑动。
优选地，所述下壳中设置有定位槽，所述弹性支撑机构包括弹簧和弹性 柱，所述弹簧安装在所述定位槽中，所述弹性柱支撑在所述弹簧上，沿X轴 方向和Y轴方向均设置有两个所述弹性柱，所述X轴支撑架支撑在Y轴方向 的两个所述弹性柱上，所述Y轴支撑架支撑在X轴方向的两个所述弹性柱上。
优选地，所述X轴主框架两端设置有X轴支撑轴，所述X轴支撑轴上设 置有轴承，所述Y轴主框架两端设置有Y轴支撑轴，所述Y轴支撑轴上设置 有轴承，所述上壳和下壳接触的边缘上设置有轴承座，所述轴承安装在所述 轴承座中；所述支撑轴一端呈扁圆形，与所述传感器连接。
优选地，所述摇把下端呈U形，与所述X轴主框架连接处设置有轴和轴 承，配合所述摇把，所述X轴主框架上设置有两条平行的所述主导向槽，所 述Y轴主框架上设置有一条所述主导向槽。
优选地，所述传感器包括X轴电位器和Y轴电位器，所述X轴电位器和 Y轴电位器安装固定在下壳的侧壁上。
本发明还提供一种遥控设备，包括以上所述的摇杆装置。
采用上述结构设置的摇杆装置具有以下优点：
本发明的摇杆装置中，摇把连接双轴驱动机构，双轴驱动机构中设置有X轴传动轴和Y轴传动轴分别连接传感器，拨动摇把时，摇把的移动量会通 过传感器被分解成X轴移动量和Y轴移动量，为游戏或者其他作业提供控制 信号，具有较高的灵敏度和线性控制精度。
双轴驱动机构下方设置有弹性支撑机构，拨动摇把时，弹性支撑机构产 生相应的弹性形变，弹性支撑机构为X轴传动轴和Y轴传动轴提供复位力， 可以保证较高的手感体验。
本发明的摇杆装置体积小，可以设计到20mm×30mm×20mm。
采用上述结构设置的遥控设备具有以下优点：
本发明的遥控设备，线性控制精度高，操控手感好，方便携带，提升了 用户感受。
附图说明
图1是本发明实施例的摇杆装置的使用状态主视图；
图2是本发明实施例的摇杆装置的使用状态立体图；
图3是本发明实施例的摇杆装置的分解图；
图4是本发明实施例的摇杆装置的立体图；
图5是本发明实施例的摇杆装置的主视图；
图6是本发明实施例的双轴驱动机构与上壳、双轴驱动机构与弹性支撑 机构的配合状态主视图；
图7是本发明实施例的双轴驱动机构与弹性支撑机构的配合状态主视图；
图8是本发明实施例的双轴驱动机构与弹性支撑机构的配合状态右视图；
图9是本发明实施例的双轴驱动机构与弹性支撑机构的配合状态立体图；
图10是本发明实施例的摇杆装置的下壳的立体图；
图11是本发明实施例的摇杆装置的下壳的主视图；
图12是本发明实施例的摇杆装置的下壳的俯视图；
图13是图12中沿A-A的剖视图；
图14是图12中沿B-B的剖视图；
图15是本发明实施例的摇杆装置的上壳的立体图(从顶面看)；
图16是本发明实施例的摇杆装置的上壳的立体图(从底面看)；
图17是本发明实施例的摇杆装置的上壳的主视图；
图18是本发明实施例的摇杆装置的上壳的左视图；
图19是本发明实施例的双轴驱动机构的立体图(从顶面看)；
图20是本发明实施例的双轴驱动机构的立体图(从底面看)；
图21是本发明实施例的双轴驱动机构的主视图；
图22是本发明实施例的双轴驱动机构的分解图；
图23是本发明实施例的双轴驱动机构的左视图；
图24是本发明实施例的X轴驱动机构的立体图(从顶面看)；
图25是本发明实施例的X轴驱动机构的分解图；
图26是本发明实施例的X轴驱动机构的立体图(从底面看)；
图27是本发明实施例的X轴驱动机构的主视图；
图28是本发明实施例的X轴电位器的立体图；
图29是本发明实施例的X轴电位器的主视图；
图30是本发明实施例的X轴电位器的后视图。
图中：1.下壳；1-1.壳体；1-1-1.第一轴承座；1-1-2.第二轴承座； 1-1-3.连接钮；1-1-4.螺纹孔；1-1-5.连接钮；1-2.X轴弹性柱；1-3.Y 轴弹性柱；1-4.弹簧；
2.上壳；2-1.壳体；2-1-1.导向板；2-1-2.导向板；2-1-3.导向板； 2-1-4.第三轴承座；2-1-5.第四轴承座；2-1-6.连接钮；2-1-7.定位柱；2-2. 摇把；2-2-1.连接柄；2-3.Y轴主框架；2-3-1.Y轴传动轴；2-3-2.主导向 槽；2-4.X轴主框架；2-4-1.X轴传动轴；2-4-2.主导向槽；2-5.Y轴支 撑架；2-5-1.导向轴；2-5-2.支撑平面；2-6.X轴支撑架；2-6-1.导向轴； 2-6-2.支撑平面；2-7.轴承；2-8.轴承；2-9.轴承；2-10.轴；
3.X轴电位器；3-1.底板；3-2.安装孔；3-3.定位孔；
4.Y轴电位器；5.螺钉；6.顶盖；7.面板；8.螺钉。
具体实施方式
本发明的设计构思是：
本发明的摇杆装置结合了电子摇杆和机械摇杆的结构特征，既设置了电 子传感器，又设置了机械结构，同时具有了电子摇杆和机械摇杆的优点，既 具有较高的灵敏度和控制精度，还具有较高的手感体验。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
如图1、图2、图3、图4、图5所示为本发明实施例1，在该实施例中， 摇杆装置包括摇把2-2，摇把2-2连接双轴驱动机构，双轴驱动机构中设置 有X轴传动轴2-4-1和Y轴传动轴2-3-1，X轴传动轴2-4-1和Y轴传动轴 2-3-1分别连接传感器，双轴驱动机构下方设置有弹性支撑机构；拨动摇把 2-2，X轴传动轴2-4-1和/或Y轴传动轴转动2-3-1，传感器产生感应信号， 弹性支撑机构为X轴传动轴2-4-1和Y轴传动轴2-3-1提供复位力。
如图4、图5所示，摇杆装置包括外壳，外壳包括上壳2和下壳1，双 轴驱动机构安装在上壳2中，弹性支撑机构安装在下壳1中，上壳2和下壳 1通过螺钉5组合在一起。
如图10、图15所示，上壳2四个角上分别设置有连接钮2-1-6，连接 钮2-1-6中设置有透孔，下壳1的四个角上分别设置有连接钮1-1-3，连接 钮1-1-3中设置有螺纹孔，连接钮2-1-6和连接钮1-1-3逐个相对应。
如图1、图2中所示，摇杆装置在使用时在摇把2-2上还安装有顶盖6。 顶盖6设置有空心摇把对应摇把2-2，顶盖6还设置有球形罩。
如图19、图20、图21、图22所示，双轴驱动机构包括X轴主框架2-3 和Y轴主框架2-4，X轴主框架2-3和Y轴主框架2-4均为弧形，或者X轴主 框架2-4和Y轴主框架2-3的配合面均为弧形，X轴主框架2-4和Y轴主框 架2-3可相对转动，X轴主框架2-4和Y轴主框架2-3上均设置有主导向槽， 摇把2-2在主导向槽中滑动。
具体地，如图23、图24、图25、图26、图27所示，X轴主框架2-4包 括上下两部分弧形体，Y轴主框架2-3仅包括上部分弧形体。摇把2-2下端 呈U形，既连接柄2-2-1呈U形，与X轴主框架2-4连接处设置有轴2-10 和轴承2-9，轴承2-9，设置在X轴主框架2-4的上下两部分弧形体之间,连 接柄2-2-1与轴2-10需要过盈配合，或者采用其他配合结构使连接柄2-2-1与轴2-10同步转动。
配合摇把2-2，X轴主框架2-4上设置有两条平行的主导向槽2-4-2，Y 轴主框架2-3上设置有一条主导向槽2-3-2，摇把2-2向上穿过Y轴主框架 2-3上的主导向槽2-3-2。
X轴主框架2-3下方设置有X轴支撑架2-6，X轴主框架2-3转动时下压 X轴支撑架2-6，Y轴主框架2-4下方设置有Y轴支撑架2-5，Y轴主框架2-4 转动时下压Y轴支撑架2-5。
如图6、图7、图8、图9所示，X轴主框架2-3与X轴支撑架2-6并不 连接仅仅是接触，在接触部位，X轴主框架2-3上设置有弧形凸起，X轴支撑 架2-6上设置有支撑平面2-6-2；同样的，Y轴主框架2-4与Y轴支撑架2-5 并不连接仅仅是接触，在接触部位，Y轴主框架2-4上设置有弧形凸起，Y 轴支撑架2-5上设置有支撑平面2-5-2。
上壳2中设置有导向板2-1-1、2-1-2、2-1-3，导向板2-1-1、2-1-2、 2-1-3上设置有副导向槽，X轴支撑架2-6和Y轴支撑架2-5上设置有导向柱， 导向柱在副导向槽中滑动。
具体地，如图15、图16、图17、图18所示，导向板2-1-1包括两块， 与Y轴支撑架2-5相配合，导向板2-1-2包括两块、导向板2-1-3包括两块， 与X轴支撑架2-6相配合，其上设置的副导向槽均为弧形，这是因为X轴支 撑架2-6和Y轴支撑架2-5在被下压时，导向柱的轨迹均为弧形。
如图10、图11、图12、图13、图14所示，下壳1中设置有定位槽， 弹性支撑机构包括弹簧1-4和弹性柱1-2、1-3，弹簧1-4安装在定位槽中， 弹性柱1-2、1-3支撑在弹簧1-4上，弹性柱1-2、1-3呈“凸”字形，内部 设置有套筒，弹簧1-4上端伸入套筒中，弹性柱1-2、1-3下部会伸入定位槽 中一部分，定位槽对弹性柱1-2、1-3同时具有导向作用。
为了扩大定位槽的轴向深度，定位槽底可以凸出下壳1的底面，如图11 所示。
沿X轴方向设置有两个弹性柱1-2，沿Y轴方向均设置有两个弹性柱1-3， X轴支撑架2-6支撑在Y轴方向的两个弹性柱1-3上，Y轴支撑架2-5支撑在 X轴方向的两个弹性柱1-2上。
X轴支撑架2-6与弹性柱1-3并不连接仅仅是接触，在接触部位，X轴 支撑架2-6上设置有弧形凸起；同样的，Y轴支撑架2-5与弹性柱1-2并不 连接仅仅是接触，在接触部位，Y轴支撑架2-5上设置有弧形凸起。
优选地，X轴支撑架2-6，Y轴支撑架2-5的主体也设计为弧形，这样可 以方便与弹性柱1-3和弹性柱1-2配合。
如图10、图15、图16所示，X轴主框架2-4两端设置有X轴支撑轴，X 轴支撑轴上设置有轴承2-8，Y轴主框架2-3两端设置有Y轴支撑轴，Y轴支 撑轴上设置有轴承2-7，上壳2和下壳1接触的边缘上设置有轴承座，轴承 2-8和轴承2-7均安装在轴承座中。
X轴支撑轴和X轴主框架2-4是一体制成的，Y轴支撑轴和Y轴主框架 2-3也是一体制成的。
具体地，上壳2上设置有第三轴承座2-1-4、第四轴承座2-1-5，下壳1 上设置有第一轴承座1-1-1、第二轴承座1-1-2，第三轴承座2-1-4和第一轴 承座1-1-1扣合，第四轴承座2-1-5和第二轴承座1-1-2扣合，轴承2-8安 装在第三轴承座2-1-4和第一轴承座1-1-1中，轴承2-7安装在第四轴承座 2-1-5和第二轴承座1-1-2中。
X轴支撑轴和Y轴支撑轴均有一端呈扁圆形，可以通过在支撑轴轴上切 除一部分形成，该端与传感器连接，即可以驱动传感器，X轴支撑轴和Y轴 支撑轴同时构成了传动轴。
如图15所示，上壳2在两条长边的内侧还设置有斜面，该斜面是为了 避让Y轴主框架2-3，因为两条长边之间的距离较短，会阻碍Y轴主框架2-3 的转动，所以在两条长边的内侧设置斜面来扩大空间。
如图2、图3、图4所示，传感器包括X轴电位器3和Y轴电位器4，X 轴电位器3和Y轴电位器4安装固定在下壳1的侧壁上。
以X轴电位器3为例说明，如图28、图29、图30所示，X轴电位器3 包括底板3-1，底板3-1中部设置有安装孔3-2，底板3-1顶部设置有定位孔 3-3，与上壳2上的定位柱2-1-7相对应。
如图4、图10所示，下壳1的侧壁上设置有螺纹孔1-1-4，螺纹孔1-1-4 与安装孔3-2对应，安装螺钉8对底板3-1进行固定。
使用摇杆装置时，可以朝任意方向拨动摇把2-2，X轴主框架2-4和Y 轴主框架2-3会发生相应转动，此时摇把2-2的移动量会被分解成X轴移动 量和Y轴移动量，为游戏或者作业提供控制信号。
X轴主框架2-4和Y轴主框架2-3发生转动时，会分别下压X轴支撑架 2-6和Y轴支撑架2-5，X轴支撑架2-6和Y轴支撑架2-5则会分别下压弹性 柱1-3和弹性柱1-2，弹簧1-4被压缩，产生弹性恢复力。
不对摇把2-2施力时，弹性支撑机构会驱动X轴主框架2-4和Y轴主框 架2-3复位，摇把2-2回到初始状态，此时摇把2-2朝向Z轴方向。
实施例2
该实施例在实施例1的基础上做出改进，该实施例与实施例1所不同的 是，X轴支撑轴和Y轴支撑轴可以采用自润滑材料，轴2-10也采用自润滑材 料，这样就可以省去轴承2-7、2-8、2-9，上壳2和下壳1接触的边缘上也 不需要设置轴承座，设置轴孔即可，从而简化了摇杆装置的结构。
在该实施例中摇杆装置的其他结构与实施例1中相同，此处不再重复描 述。
实施例3
该实施例中提供了一种遥控设备，包括实施例1或实施例2中所述的摇 杆装置。
遥控设备可以是无人机控制台，或者是游戏控制手柄。其中可以设置一 个、两个或者两个以上的摇杆装置。
为了将摇杆装置安装到遥控设备中，可以利用下壳1侧壁上的连接钮 1-1-5，连接钮1-1-5中设置有螺纹孔，装入螺钉即可将将摇杆装置固定到遥 控设备中。
图1、图2、图3中所示的面板7，可以看成是遥控设备的面板，摇把2-2 从面板7上的透孔伸出，供使用者拨动，顶盖6具有球形罩，可以遮挡该透 孔，从面板7上方将不会看见摇杆装置的具体结构，顶盖6也可以起到防尘 作用。
该实施例中摇杆装置的详细结构此处不再具体描述。
以上仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术 人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应 该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围 应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种摇杆装置，包括摇把，所述摇把连接双轴驱动机构，其特征在于，所述双轴驱动机构中设置有X轴传动轴和Y轴传动轴，所述X轴传动轴和Y轴传动轴分别连接传感器，所述双轴驱动机构下方设置有弹性支撑机构；拨动所述摇把，所述X轴传动轴和/或Y轴传动轴转动，所述传感器产生感应信号，所述弹性支撑机构为X轴传动轴和Y轴传动轴提供复位力。
2.如权利要求1所述的摇杆装置，其特征在于，所述摇杆装置包括外壳，所述外壳包括上壳和下壳，所述双轴驱动机构安装在上壳中，所述弹性支撑机构安装在下壳中，所述上壳和下壳通过螺钉组合在一起。
3.如权利要求2所述的摇杆装置，其特征在于，所述双轴驱动机构包括X轴主框架和Y轴主框架，所述X轴主框架和Y轴主框架均为弧形，或者所述X轴主框架和Y轴主框架的配合面均为弧形，所述X轴主框架和Y轴主框架可相对转动，所述X轴主框架和Y轴主框架上均设置有主导向槽，所述摇把在所述主导向槽中滑动。
4.如权利要求3所述的摇杆装置，其特征在于，所述X轴主框架下方设置有X轴支撑架，所述X轴主框架转动时下压所述X轴支撑架，所述Y轴主框架下方设置有Y轴支撑架，所述Y轴主框架转动时下压所述Y轴支撑架。
5.如权利要求4所述的摇杆装置，其特征在于，所述上壳中设置有导向板，所述导向板上设置有副导向槽，所述X轴支撑架和Y轴支撑架上设置有导向柱，所述导向柱在所述副导向槽中滑动。
6.如权利要求4所述的摇杆装置，其特征在于，所述下壳中设置有定位槽，所述弹性支撑机构包括弹簧和弹性柱，所述弹簧安装在所述定位槽中，所述弹性柱支撑在所述弹簧上，沿X轴方向和Y轴方向均设置有两个所述弹性柱，所述X轴支撑架支撑在Y轴方向的两个所述弹性柱上，所述Y轴支撑架支撑在X轴方向的两个所述弹性柱上。
7.如权利要求3所述的摇杆装置，其特征在于，所述X轴主框架两端设置有X轴支撑轴，所述X轴支撑轴上设置有轴承，所述Y轴主框架两端设置有Y轴支撑轴，所述Y轴支撑轴上设置有轴承，所述上壳和下壳接触的边缘上设置有轴承座，所述轴承安装在所述轴承座中；所述支撑轴一端呈扁圆形，与所述传感器连接。
8.如权利要求3所述的摇杆装置，其特征在于，所述摇把下端呈U形，与所述X轴主框架连接处设置有轴和轴承，配合所述摇把，所述X轴主框架上设置有两条平行的所述主导向槽，所述Y轴主框架上设置有一条所述主导向槽。
9.如权利要求2所述的摇杆装置，其特征在于，所述传感器包括X轴电位器和Y轴电位器，所述X轴电位器和Y轴电位器安装固定在下壳的侧壁上。
10.一种遥控设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的摇杆装置。
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