CN112074792A - 非接触式霍尔效应操纵杆 - Google Patents

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Abstract

操纵杆可包括具有轴线的摇杆、操纵部分和在其上安装有磁体的感测端。操纵杆还可包括移动机构，该移动机构被配置成允许摇杆的操纵部分相对于摇杆的轴线在三个维度上移动。操纵部分的移动导致磁体的相应移动，该移动可通过相对于磁体定位的磁传感器以非接触方式来感测。

Description

非接触式霍尔效应操纵杆
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月28日提交的，名称为“NON-CONTACT HALL-EFFECTJOYSTICK”的美国临时申请62/636,822的优先权，其全部公开内容通过引用明确地合并于此。
技术领域
本申请涉及诸如操纵杆这样的控制装置。
背景技术
在许多控制应用中，诸如操纵杆这样的装置可允许用户的控制移动转换为控制信号。然后可利用这样的控制信号来产生与控制移动相对应的效果。这样的控制应用的示例可包括与游戏、机器控制、车辆控制等相关的用户输入。
发明内容
在一些实施方式中，本申请涉及一种操纵杆装置，其包括：壳体，该壳体限定具有底板的内部空间；枢转盖，其具有开口并且定位在壳体的内部空间上方；以及弹簧，其具有定位在底板上的第一端部并被配置为在第二端向枢转盖提供弹力。操纵杆装置还包括滚珠-摇杆(ball-shaft)组件，该滚珠-摇杆组件具有带有第一部分、第二部分和第三部分的滚珠。第一部分附接到摇杆，使得滚珠的第一部分延伸出枢转盖，滚珠的第二部分可移动地接合枢转盖，并且第三部分接收弹力，从而通过枢转盖和弹簧捕获滚珠，同时允许摇杆的移动。操纵杆装置还包括磁体，该磁体至少部分地定位在滚珠的第三部分中，以便在摇杆移动时与滚珠一起移动。操纵杆装置还包括相对于磁体定位的传感器，该传感器被配置成感测与摇杆的移动相关联的磁体的移动。
在一些实施例中，操纵杆装置可进一步包括覆盖壳体的至少一部分的盖结构。在一些实施例中，盖结构和枢转盖可形成为单件。
在一些实施例中，滚珠的至少第二部分可具有球形形状。枢转盖的开口可具有圆形形状，并且滚珠的第三部分可限定凹部，该凹部尺寸设置成接收磁体。
在一些实施例中，操纵杆装置可进一步包括具有第一侧面和第二侧面的弹簧支架，其中第一侧面被配置成接合磁体和滚珠的第三部分中的一个或两个，以及第二侧面，其被配置成捕获弹簧的第二端，使得由弹簧提供的力通过弹簧支架传递到滚珠。在一些实施例中，磁体可具有盘形形状，并且滚珠的第三部分的凹部可具有深度尺寸，使得磁体和滚珠的第三部分都接合弹簧支架的第一侧面。在一些实施例中，弹簧可以是螺旋弹簧。在一些实施例中，弹簧支架的第二侧面可包括凹槽，该凹槽尺寸被确定为捕获弹簧的第二端。
在一些实施例中，操纵杆装置可进一步包括圆顶结构，该圆顶结构被实现在弹簧支架和壳体的底板之间，并且被配置成当将摇杆朝着壳体的底板推动时变形并提供咔嗒(click)声和/或感觉。弹簧支架可包括在其第二侧面上实现的凸块结构，以促使圆顶结构的变形。
在一些实施例中，传感器可至少部分地嵌入壳体的底板中。摇杆的移动可在具有一个或多个与X方向、Y方向和Z方向平行的分量的方向上，其中Z方向与摇杆的纵向轴线平行，并且X、Y和Z方向相对于彼此正交。
在一些实施例中，摇杆的移动可包括摇杆围绕摇杆的纵向轴线的旋转。磁体可被配置为径向磁化的盘形磁体。
在一些实施例中，传感器可包括被布置为感测磁体的移动的多个霍尔效应感测元件。磁体和传感器可处于非接触式布置。传感器可被实现为使得弹簧位于传感器和磁体之间。
在一些实施方式中，本申请涉及一种用户输入系统，其具有操纵杆，该操纵杆包括：壳体，该壳体限定了具有底板的内部空间；枢转盖，该枢转盖具有开口并且定位于壳体的内部空间上方；以及弹簧，其具有位于底板上的第一端，并配置成在第二端向枢转盖提供弹力。操纵杆还包括滚珠-摇杆组件，该组件具有带有第一部分、第二部分和第三部分的滚珠，其中第一部分附接到摇杆，从而使滚珠的第一部分伸出枢转盖，滚珠的第二部分可移动地接合枢转盖，并且第三部分接收弹力，从而在允许摇杆移动的同时，滚珠被枢转盖和弹簧捕获。操纵杆还包括磁体，其至少部分地定位在滚珠的第三部分中，以便在摇杆移动时与滚珠一起移动；以及传感器，其相对于磁体定位并被配置成感测与摇杆的移动相关联的磁体的移动。用户输入系统还包括电子电路，该电子电路被配置为基于感测到的磁体的移动来生成表示摇杆的移动的输出信号。
在一些实施方式中，本申请涉及一种控制输入装置，该控制输入装置包括具有轴线的摇杆、操纵部分和感测端。控制输入装置还包括：磁体，其安装在摇杆的感测端上；以及移动机构，其被配置成允许摇杆的操纵部相对于摇杆的轴线在三个维度上移动。操纵部分的移动导致磁体的相应移动。控制输入设备还包括相对于磁体定位的磁传感器，该磁传感器配置成以非接触方式感测磁体的移动。
在一些实施例中，移动机构可进一步被配置成允许摇杆的操纵部分围绕轴线旋转。
出于总结本公开的目的，本文已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，根据本发明的任何特定实施例，不一定可实现所有这样的优点。因此，本发明可以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式实施或实施，而不必实现如本文所教导或建议的其他优点。
附图说明
图1示出了示例操纵杆装置的透视图。
图2示出了图1的示例操纵杆装置的剖视图。
图3示出了类似于图2的示例但不具有圆顶结构的操纵杆装置的侧视截面图。
图4示出了类似于图2的示例的操纵杆装置的侧视截面图。
图5示出了示例操纵杆操作，其中，操纵杆摇杆沿X方向被推动。
图6示出了示例操纵杆操作，其中，沿着Y方向推动图5的操纵杆摇杆。
图7示出了示例操纵杆操作，其中，沿着Z方向推动图5的操纵杆摇杆。
图8示出了示例操纵杆操作，其中，图5的操纵杆摇杆围绕Z方向旋转。
图9示出了在一些实施例中，可利用磁体和传感器来支撑图2-8的一些或全部控制示例。
图10示出了图9的示例的磁体/传感器布置的侧视图。
图11示出了在一些实施例中，图9和10的传感器可以是具有多个霍尔效应感测元件的传感器。
具体实施方式
本文提供的标题(如果有的话)仅是为了方便起见，并不一定影响所要求保护的发明的范围或含义。
图1示出了操纵杆装置100的透视图，并且图2示出了同一操纵杆装置的剖视图。在一些实施例中，这样的操纵杆可包括附接到滚珠104的摇杆102，使得滚珠104可与摇杆102一起旋转，同时被枢转盖105保持。枢转盖105可限定开口(例如，圆形开口)以适应摇杆/滚珠组件的枢转移动。枢转盖105的内表面通常可与滚珠104的曲率配合以提供前述的保持和枢转功能。
在图1和图2的示例中，枢转盖105可以是盖结构106的一部分，该盖结构106部分或全部包裹在壳体108周围。可将枢转盖105和盖结构106的这样的组件实现为单件(例如，由金属板制成或冲压)，或由分开的件组装而成。在一些实施例中，盖结构106可包括多个安装特征110，其被配置为允许将操纵杆装置100安装在平台结构、电路板等上。
参照图2的剖视图，示出了壳体108以限定内部空间124，该内部空间124的尺寸设置成容纳滚珠104的一部分、在其中具有磁体114的磁体保持器112、弹簧支架116和弹簧118。在图2的示例中，内部空间124可具有矩形(例如，正方形)形状的覆盖区，并且弹簧支架116和弹簧118中的每一个可具有圆形的覆盖区。例如，并假设内部空间124具有正方形的覆盖区，则弹簧支架116可具有圆形形状，该圆形形状具有近似等于或略小于正方形的边尺寸的直径。
在一些实施例中，内部空间124可具有圆的(例如圆形)形状的覆盖区，并且弹簧支架116和弹簧118中的每一个可具有圆形覆盖区。例如，弹簧支架116可具有圆形形状，该圆形形状具有大约等于或略小于内部空间1124的圆形覆盖区的直径的直径。
参照图2的剖视图，弹簧118可以是螺旋弹簧，其被配置成具有一端搁置在内部空间124的底板上，并且另一端被接收在弹簧支架116的相应侧面上的圆形凹槽中。因此，弹簧118将弹簧支架116推向磁体114和磁体保持器112的组件。进而，磁体114和磁体保持器112的组件将滚珠104推向枢转盖105的内侧，从而允许摇杆/滚珠组件以弹簧加载的方式保持，同时允许摇杆/滚珠组件的枢转移动。如本文所述，这样的枢转移动可在X和Y方向上提供操纵杆控制功能。这样的X和Y控制功能的示例在本文中更详细地描述。
如本文所述，操纵杆装置100的前述配置还可允许摇杆/滚珠组件沿Z方向移动。例如，如果摇杆102被推向壳体108的底板，则摇杆/滚珠组件和磁体114向底板移动。如果推力被移除或减小到小于弹簧118的恢复力的水平，则摇杆/滚珠组件和磁体114会从底板移开，直到滚珠104接合枢转盖105的内侧。在此更详细地描述这样的Z控制功能的示例。
如本文所述，操纵杆装置100的前述配置还可允许摇杆/滚珠组件旋转。例如，摇杆102可围绕摇杆102的轴线旋转，并且这样的旋转可通过滚珠104和枢转盖105的接合来促进。在一些实施例中，磁体(114)/保持器(112)组件和弹簧支架116之间的接合可配置成(例如，允许接合表面之间的相对移动)以允许摇杆/滚珠组件的前述旋转。在一些实施例中，弹簧118和内部空间124的底板之间的接合可被配置(例如，允许接合表面之间的相对移动)以允许摇杆/滚珠组件的前述旋转，即使磁体(114)/保持器(112)组件和弹簧支架116之间的接合也不在接合表面之间提供这样的相对移动。这样的旋转控制功能的示例在本文中更详细地描述。
参照图2的剖视图，操纵杆装置100还可包括传感器122，其被实现为例如专用集成电路(ASIC)。这样的传感器可沿着Z轴线定位(例如，至少部分地嵌入在壳体108内)，并且被配置为提供与前述X、Y、Z以及摇杆/滚珠组件和磁体114的旋转移动相关的磁感测功能。如本文所述，可以以非接触方式实现这样的磁感测功能。与这样的传感器相关的示例在本文中更详细地描述。
图2示出，在一些实施例中，操纵杆装置100可包括在弹簧支架116和壳体108的底板之间实现的可变形圆顶结构120。这样的圆顶结构可被配置为当沿具有与Z轴线平行的分量的方向推动摇杆/滚珠组件时，变形并提供咔嗒声和/或感觉。将理解的是，这样的咔哒功能可在具有本文所述的一个或多个特征的操纵杆装置中实现或不实现。
例如，图3和图4示出了各个操纵杆装置100的侧视截面图，其中图3的操纵杆装置100不包括圆顶结构，并且图4的操纵杆装置100包括圆顶结构120。图5-8示出了在图4的操纵杆装置100(具有圆顶结构120)的情况下各种操纵杆移动的示例；然而，应当理解，可利用图3的操纵杆装置100(不具有圆顶结构)执行类似的操纵杆移动。
图3示出了类似于图2的示例但是不具有圆顶结构(图2中的120)的操纵杆装置100的侧视截面图。图4示出了基本上与图2的示例相同的操纵杆装置100的侧视截面图。因此，以上参考图2描述了与图3和图4相关联的各种部件中的大多数。
参考图4的示例，要注意的是，在一些实施例中，可在弹簧支架116的表面上提供凸块结构128。可相对于圆顶结构120设置尺寸和定位这样的凸块结构，从而有利于圆顶结构120的变形。这里更详细地描述圆顶结构120的这样的变形的示例。
图5和图6示出了操纵杆装置100容纳和感测X和Y操纵杆移动的示例。基于这样的X和Y分量，可容纳和感测XY平面中的操纵杆移动。
图5示出了示例操纵杆操作，其中，摇杆102沿X方向被推动。在滚珠104被枢转盖105保持并被弹簧118推向枢转盖105的情况下，摇杆102的这样的推动导致摇杆/滚珠/磁体组件围绕Y摇杆旋转。传感器122可检测到由倾斜取向产生的磁场。
在图5的示例中，磁体114和磁体保持器的一部分(图4中的112)被示出为接合弹簧支架116的一侧，并且弹簧支架116的被接合部分被示出基本上保持其结构，而弹簧支架116的边缘部分以可恢复的方式变形以适应摇杆/滚珠/磁体组件的倾斜取向。在图5中，弹簧118的右侧被示出为被压缩以适应示例性的倾斜取向。因此，当摇杆102从倾斜取向释放时，弹簧118可恢复到其静止位置(例如，摇杆102沿着Z轴线，并且滚珠104被推向枢转盖105)。
图6示出了示例操纵杆操作，其中，摇杆102沿着Y方向被推动。在滚珠104被枢转盖105保持并被弹簧118推向枢转盖105的情况下，摇杆102的这样的推动导致摇杆/滚珠/磁体组件围绕X轴线旋转。传感器122可检测到由倾斜取向产生的磁场。
在图6的示例中，磁体114和磁体保持器的一部分(图4中的112)被示出为与弹簧支架116的一侧接合，并且弹簧支架116的被接合部分被示出为基本上保持其结构，而弹簧支架116的边缘部分以可恢复的方式变形以适应摇杆/滚珠/磁体组件的倾斜取向。在图6中，弹簧118的右侧被示出为被压缩以适应示例倾斜取向。因此，当摇杆102从倾斜取向释放时，弹簧118可恢复到其静止位置(例如，其中摇杆102沿着Z轴线，并且滚珠104被推向枢转盖105)。
图7示出了示例操纵杆操作，其中摇杆102沿Z方向被推动，使得磁体114朝着传感器122移动。摇杆102的这样的推动导致凸块结构128推动圆顶结构120并使其变形，以提供咔哒功能。由Z方向推动的取向产生的磁场可由传感器122检测到。
在图7的示例中，磁体114和磁体保持器的一部分(图4中的112)被示出为与弹簧支架116的一侧接合，并且弹簧支架116的被接合部分被示出为基本上保持其结构。在图7中，示出弹簧118被大致均匀地压缩以适应示例推动的取向。因此，当摇杆102从被推动的取向释放时，弹簧118可恢复到其静止位置(例如，在摇杆102沿着Z轴线并且滚珠104被推向枢转盖105的位置)。
图8示出了示例操纵杆操作，其中摇杆102围绕Z方向旋转(箭头130)，使得磁体114相对于传感器122旋转。由上述旋转产生的磁场可由传感器122检测到。
在图8的示例中，磁体114和磁体保持器的一部分(图4中的112)被示出为与弹簧支架116的一侧接合，并且弹簧支架116的被接合部分被示出为基本上保持其结构。在图8中，弹簧支架116可与磁体114一起旋转，部分地与磁体114一起旋转，或者保持大致旋转固定。类似地，弹簧118可与磁体114一起旋转，与磁体114一起部分地旋转或者保持大致旋转固定。在图8中，弹簧118可在压缩方面保持在其静止位置。在一些实施例中，弹簧118可被配置成使得当发生摇杆的旋转时，旋转的取向变为新的静止位置。在一些实施例中，弹簧118可被配置成使得当发生摇杆的旋转时，弹簧118以可恢复的方式扭转，使得当摇杆被释放时，摇杆大体上返回到原始的静止位置(通过解扭该弹簧)。
在本文中参考图2-8描述的示例中，通常假定弹簧支架(116)的边缘部分可变形以适应X/Y操纵杆移动。在这样的示例中，在边缘部分的这样的变形期间，大致保持了磁体/磁体保持器到弹簧支架116的接合。将理解的是，这样的配置是示例，并且弹簧架116的其他配置以及其与磁体/磁体保持器的接合也可被实现。
例如，弹簧支架可被配置成在X/Y操纵杆移动期间完全不变形。在一些实施例中，可用弹簧支架的适当的整体横向尺寸来实现这样的配置，使得弹簧支架的边缘不会干扰倾斜的操纵杆移动。
在另一个示例中，在X/Y操纵杆移动期间，弹簧支架不一定需要保持与磁体/磁体保持器组件完全接合。举例来说，磁体/磁体保持器组件的一部分可保持与弹簧支架接合，而磁体/磁体保持器组件的另一部分在倾斜的操纵杆取向期间与弹簧支架脱离接合。
在图5至图8的各种示例中，为清楚起见分别描绘和描述了X、Y、Z和旋转操纵杆移动。将理解的是，具有如本文所述的一个或多个特征的操纵杆装置可同时容纳和感测这样的操纵杆移动的一些或全部。
图9示出了在一些实施例中，图2-8的示例的磁体114可以是相对于相应的传感器122定位的径向磁化的盘状磁体114。在图9中，磁体114示出为不具有磁体保持器，并且传感器122被示出为不具有壳体；然而，应当理解，如本文所述，磁体114和传感器122的相对取向可通过磁体保持器和壳体来促进。
图10示出图9的示例的磁体/传感器布置的侧视图。图10还示出如何相对于磁体114和传感器122限定X、Y和Z方向的示例。例如，磁体114的径向分离平面可与ZY平面大致平行。在这样的配置中，传感器122整体上可限定与XY平面大致平行的平面。
图11示出了在一些实施例中，图2-10的示例的传感器122可以是具有多个霍尔效应感测元件的传感器122。在图11中，这样的传感器如沿Z轴线方向观察那样来描绘，使得各种霍尔效应传感元件定位于传感器122的XY平面上。
在图11的示例中，可通过霍尔效应感测元件X1、X2和X3检测由X方向操纵杆移动(例如，如图5中所示)引起的磁体(图10中的114)的倾斜。每个这样的霍尔效应感测元件可被定向为使其法向面面向各个箭头所指示的方向(例如，图11中的右侧)。类似地，可通过霍尔效应感测元件Y1、Y2和Y3来检测由Y方向操纵杆移动(例如，如图6所示)引起的磁体倾斜。每个这样的霍尔效应感测元件可被定向为使其法向面面向各个箭头所指示的方向(例如，朝向图11的底部)。
在图11的示例中，由Z方向操纵杆移动(例如，如图7中所示)引起的分离距离(在图10中的磁体114和传感器122之间)的变化可由统称为Z的一个或多个霍尔效应感测元件来检测。这样的Z感测元件的法向面朝向沿Z轴线的方向。
在一些实施例中，Z感测元件还可被配置为感测旋转操纵杆移动(例如，如图8中所示)。其中，与这样的径向磁化的盘形磁体的角位置的感测有关的示例可在题为“高分辨率非接触式多圈感测系统和方法(HIGH-RESOLUTION NON-CONTACTING MULTI-TURN SENSINGSYSTEMS AND METHODS)”的美国专利9,593,967中找到，该专利在此明确地作为参考整体并入，其其公开内容被认为是本申请说明书的一部分。
在一些实施例中，具有本文所述的一个或多个特征的传感器(例如，图11中的122)可包括可从Allegro MicroSystems，LLC获得的3D线性霍尔效应传感器(例如，型号ALS31300)。
本申请描述了各种特征，其中没有一个单独负责本文所述的益处。应当理解，如对本领域普通技术人员显而易见的，可组合，修改或省略本文描述的各种特征。除了本文具体描述的组合和子组合以外的其他组合和子组合对于本领域的普通技术人员将是显而易见的，并且旨在形成本公开的一部分。本文结合各种流程图步骤和/或阶段描述了各种方法。将理解的是，在许多情况下，某些步骤和/或阶段可组合在一起，使得流程图中所示的多个步骤和/或阶段可作为单个步骤和/或阶段来执行。而且，某些步骤和/或阶段可分解为另外的子部件以分别执行。在某些情况下，步骤和/或阶段的顺序可重新布置，并且某些步骤和/或阶段可完全省略。同样，本文描述的方法应被理解为开放式的，使得也可执行本文示出和描述的那些的附加步骤和/或阶段。
可使用例如计算机软件、硬件、固件或计算机软件、硬件和固件的任何组合来有利地实现本文所述的系统和方法的某些方面。计算机软件可包括存储在计算机可读介质(例如，非暂时性计算机可读介质)中的计算机可执行代码，其在被实行时执行本文描述的功能。在一些实施例中，计算机可执行代码由一个或多个通用计算机处理器执行。根据本公开，本领域技术人员将理解，可使用将在通用计算机上执行的软件来实现的任何特征或功能也可使用硬件、软件或固件的不同组合来实现。例如，可使用集成电路的组合在硬件中完全实现这样的模块。替代地或附加地，可使用被设计为执行本文所述的特定功能的专用计算机而不是由通用计算机来完全或部分地实现这样的特征或功能。
多个分布式计算装置可代替本文描述的任何一个计算装置。在这样的分布式实施例中，一个计算装置的功能是分布式的(例如，通过网络)，使得一些功能在每个分布式计算装置上被执行。
可参考方程式、算法和/或流程图说明来描述一些实施例。可使用在一台或多台计算机上可执行的计算机程序指令来执行这些方法。这些方法还可单独地实现为计算机程序产品，或者实现为装置或系统的部件。在这方面，流程图的每个方程式、算法、方框或步骤及其组合可由包括体现在计算机可读程序代码逻辑中的一个或多个计算机程序指令的硬件、固件和/或软件来实现。将会理解，任何这样的计算机程序指令可被加载到一个或多个计算机上，包括但不限于通用计算机或专用计算机，或其他可编程处理设备以产生机器，使得在计算机或其他可编程处理装置上执行的计算机程序指令实现为流程图中指定的方程式、算法和/或功能。还应理解，流程图说明中的每个方程式、算法和/或方框及其组合可由执行指定功能或步骤的基于专用硬件的计算机系统或专用硬件和可读的程序代码逻辑手段的组合来实现。
此外，诸如体现在计算机可读程序代码逻辑中的计算机程序指令也可存储在可引导一台或多台计算机或其他可编程处理装置的计算机可读存储器(例如，非暂时性计算机可读介质)，从而以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令实现在流程图的方框中指定的功能。该计算机程序指令还可被加载到一个或多个计算机或其他可编程计算装置上，以使得在一个或多个计算机或其他可编程计算设备上执行一系列操作步骤以产生计算机执行的过程，使得在计算机或其他可编程处理设备上执行的指令提供了用于实现流程图的方程式、算法和/或方框中指定的功能的步骤。
本文所述的方法和任务中的一些或全部可由计算机系统执行并完全自动化。在某些情况下，计算机系统可包括多个不同的计算机或计算装置(例如，物理服务器、工作站、存储阵列等)，它们通过网络进行通信和互操作以执行所描述的功能。每个这样的计算装置通常包括执行存储在存储器或其他非暂时性计算机可读存储介质或装置中的程序指令或模块的处理器(或多个处理器)。尽管所公开的功能中的一些或全部可可替代地在计算机系统的专用电路(例如，ASIC或FPGA)中实现，但是本文公开的各种功能可体现在这样的程序指令中。在计算机系统包括多个计算装置的情况下，这些装置可但不必共处一地。所公开的方法和任务的结果可通过将诸如固态存储芯片和/或磁盘之类的物理存储装置转换成不同的状态来持久存储。
除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包括了”等应理解为包含性含义，而不是排他性或穷举性含义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。如本文中通常使用的，词语“耦接”是指两个或更多个元件，其可直接连接，或通过一个或多个中间元件连接。另外，当在本申请中使用时，词语“本文中”、“以上”、“以下”和类似含义的词语应整体上指本申请，而不是指本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，在以上详细描述中使用单数或复数的词也可分别包括复数或单数。词语“或”指的是两个或多个项目的列表，该单词涵盖该单词的以下所有解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目以及列表中的项目的任何组合。词语“示例性”在本文中专门用于意指“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施方式不必被解释为比其他实施方式优选或有利。
本公开内容不旨在限于本文所示的实施方式。对于本领域技术人员而言，对本公开中所描述的实施方式的各种修改是显而易见的，并且在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，本文中定义的一般原理可应用于其他实施方式。本文提供的本发明的教导可应用于其他方法和系统，并且不限于上述方法和系统，并且可将上述各种实施例的要素和动作组合以提供其他实施例。因此，本文描述的新颖的方法和系统可以以多种其他形式来体现；此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可对本文所述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖将落入本公开的范围和精神内的这样的形式或修改。

Claims (22)

1.一种操纵杆装置，包括：
壳体，其限定了带有底板的内部空间；
枢转盖，其具有开口并定位于所述壳体的所述内部空间上方；
弹簧，其具有定位于所述底板上的第一端，并被配置成在第二端朝向所述枢转盖提供弹力；
滚珠-摇杆组件，其具有带有第一部分、第二部分和第三部分的滚珠，所述第一部分附接到摇杆，使得所述滚珠的所述第一部分延伸出所述枢转盖，所述滚珠的所述第二部分可移动地接合所述枢转盖，并且所述第三部分接收所述弹力，使得所述滚珠被所述枢转盖和所述弹簧捕获，同时允许所述摇杆的移动；
磁体，其至少部分地定位于所述滚珠的所述第三部分中，以便在所述摇杆移动时与所述滚珠一起移动；以及
传感器，其相对于所述磁体定位并且被配置为感测与所述摇杆的移动相关联的所述磁体的移动。
2.根据权利要求1所述的操纵杆装置，还包括盖结构，所述盖结构覆盖所述壳体的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的操纵杆装置，其中，所述盖结构和所述枢转盖形成为单件。
4.根据权利要求1所述的操纵杆装置，其中，所述滚珠的至少所述第二部分具有球形形状。
5.根据权利要求4所述的操纵杆装置，其中，所述枢转盖的所述开口具有圆形形状。
6.根据权利要求4所述的操纵杆装置，其中，所述滚珠的所述第三部分限定凹部，所述凹部的尺寸被设计成容纳所述磁体。
7.根据权利要求6所述的操纵杆装置，还包括具有第一侧面和第二侧面的弹簧支架，所述第一侧面被配置成与所述磁体和所述滚珠的所述第三部分中的一个或两者接合，所述第二侧面被配置成捕获所述弹簧的所述第二端，使得所述弹簧提供的力通过所述弹簧支架被传递到所述滚珠。
8.根据权利要求7所述的操纵杆装置，其中，所述磁体具有盘形形状，并且所述滚珠的所述第三部分的所述凹部具有深度尺寸，使得所述磁体和所述滚珠的第三部分都与所述弹簧的第一侧面接合。
9.根据权利要求7所述的操纵杆装置，其中，所述弹簧是螺旋弹簧。
10.根据权利要求9所述的操纵杆装置，其中，所述弹簧支架的所述第二侧面包括尺寸被确定为捕获所述弹簧的所述第二端的凹槽。
11.根据权利要求6所述的操纵杆装置，还包括圆顶结构，该圆顶结构被实现在所述弹簧支架与所述壳体的所述底板之间，并且被配置成当将所述摇杆推向所述壳体的所述底板时变形并提供咔嗒声和/或感觉。
12.根据权利要求11所述的操纵杆装置，其中，所述弹簧支架包括在其第二侧面上实现的凸块结构，以促使所述圆顶结构的变形。
13.根据权利要求1所述的操纵杆装置，其中，所述传感器至少部分地嵌入所述壳体的底板中。
14.根据权利要求1所述的操纵杆装置，其中，所述摇杆的移动是在具有一个或多个与X方向、Y方向和Z方向平行的分量的方向上，所述Z方向与所述摇杆的纵向轴线平行，X、Y和Z方向彼此正交。
15.根据权利要求1所述的操纵杆装置，其中，所述摇杆的移动包括所述摇杆围绕所述摇杆的纵向轴线的旋转。
16.根据权利要求15所述的操纵杆装置，其中，所述磁体被配置为径向磁化的盘形磁体。
17.根据权利要求1所述的操纵杆装置，其中，所述传感器包括被布置为感测所述磁体的移动的多个霍尔效应感测元件。
18.根据权利要求1所述的操纵杆装置，其中，所述磁体和所述传感器处于非接触式布置。
19.根据权利要求1所述的操纵杆装置，其中，所述传感器被实现为使得所述弹簧位于所述传感器和所述磁体之间。
20.一种用户输入系统，包括：
操纵杆，其包括：壳体，其限定了具有底板的内部空间；枢转盖，其具有开口并且定位于所述壳体的内部空间上方；以及弹簧，其具有定位于底板上的第一端并且被配置为在第二端提供朝向所述枢转盖的弹力，所述操纵杆还包括滚珠-摇杆组件，所述滚珠-摇杆组件具有带有第一部分、第二部分和第三部分的滚珠，所述第一部分附接到摇杆上，使得所述滚珠的所述第一部分伸出所述枢转盖，所述滚珠的所述第二部分可移动地与所述枢转盖接合，并且所述第三部分接收所述弹力，从而使所述滚珠被枢转盖和所述弹簧捕获，同时允许所述摇杆的移动，所述操纵杆进一步移动包括磁体，所述磁体至少部分地定位在所述滚珠的所述第三部分中，以便在所述摇杆移动时与所述滚珠一起移动；以及传感器，其相对于所述磁体定位并被配置为感测与所述摇杆的移动相关的所述磁体的移动；以及
电子电路，其被配置为基于感测到的所述磁体的移动产生代表所述摇杆的移动的输出信号。
21.一种控制输入装置，包括：
摇杆，其具有轴线、操纵部分和感测端。
磁体，其被安装在所述摇杆的所述感测端上；
移动机构，其被配置成允许所述摇杆的所述操纵部分相对于所述摇杆的所述轴线在三个维度上移动，所述操纵部分的所述移动导致所述磁体的相应移动；以及
磁传感器，相对于所述磁体定位并被配置为以非接触方式感测所述磁体的移动。
22.根据权利要求21所述的控制输入装置，其中，所述移动机构还被配置为允许所述摇杆的所述操纵部分围绕所述轴线旋转。
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