CN113082690B - 力反馈模组、游戏手柄及游戏系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供力反馈模组、游戏手柄及游戏系统，其中一个游戏手柄的力反馈模组包括：驱动机构，产生反馈力；手柄扳机；单向传动机构，耦合在驱动机构和手柄扳机之间并将反馈力从驱动机构单向传递给手柄扳机。

Description

力反馈模组、游戏手柄及游戏系统

技术领域

本说明书涉及游戏手柄技术领域，更具体地，涉及一种游戏手柄的力反馈模组、游戏手柄及游戏系统。

背景技术

游戏手柄是游戏用户参与游戏时的常用工具。用户可以使用游戏手柄控制游戏中的对象、输入信息等。

但是，由于游戏手柄中的空间有限，因此，很难在游戏手柄中增加机械装置，将真实场景中的感受传递给用户。目前，游戏手柄中的简单振动装置远远不能够满足游戏用户对于游戏体验的需求。

发明内容

本说明书的实施例提供用于游戏手柄的力反馈模组的新技术方案。

根据本说明书的第一方面，提供了一种游戏手柄的力反馈模组，包括：驱动机构，产生反馈力；手柄扳机；单向传动机构，耦合在驱动机构和手柄扳机之间并将反馈力从驱动机构单向传递给手柄扳机。

根据本说明书的第二方面，提供了一种游戏手柄，包括：手柄控制单元，产生反馈力控制信号；以及根据实施例所述的力反馈模组，其中，所述力反馈模组的驱动机构接收反馈力控制信号，以产生相应的反馈力。

根据本说明书的第三方面，提供了一种游戏系统，包括：游戏处理设备，产生游戏所需的反馈力信号；以及根据实施例所述的游戏手柄，其中，所述游戏手柄的手柄控制单元从游戏处理设备接收反馈力信号，并产生相应的反馈力控制信号。

在不同实施例中，可以提供适用于游戏手柄的力反馈模组。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1示出了根据一个实施例的力反馈模组的示意图。

图2示出了根据一个实施例的力反馈模组在游戏手柄中的位置的示意性框图。

图3示出了根据一个实施例的力反馈模组的示意性爆炸图。

图4示出了根据一个实施例的力反馈模组的示意性部件配合关系图。

图5示出了根据一个实施例的力反馈模组在工作时的示意性部件配合关系图。

图6示出了根据一个实施例的力反馈模组的棘齿配合关系的示意图。

图7示出了根据一个实施例的力反馈模组在手柄扳机按压时的示意性部件配合关系图。

图8示出了根据一个实施例的力反馈模组在手柄扳机复位时的示意性部件配合关系图。

图9示出了根据一个实施例的力反馈模组在手柄扳机按压和复位时的示意性状态图。

图10示出了根据一个实施例的游戏手柄的示意性框图。

图11示出了根据一个实施例的游戏系统的示意性框图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述各种示例性实施例。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对于实施方案、用途及应用的任何限制。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

随着技术的发展，游戏用户对于游戏手柄的用户体验要求不断提高。因此，需要根据不同游戏场景，将不同感受反馈给游戏者，由此增加游戏的现实感并增强了游戏的趣味性。

有鉴于此，在这里，提出将力反馈机构增加到游戏手柄中，这样，可以在用户操作时赋予反推、震动等不同的功能。

在这里，游戏手柄的力反馈模组可以包括：驱动机构，产生反馈力；手柄扳机；单向传动机构，耦合在驱动机构和手柄扳机之间并将反馈力从驱动机构单向传递给手柄扳机。

在这里，力反馈模组结构简单，适用于游戏手柄。对于游戏手柄，尤其是单手的游戏手柄，这种简单结构可以极大节省空间，从而使得力反馈模组能够有效地实际应用于游戏手柄，尤其是小型游戏手柄。

另外，通过单向传动结构传递反馈力，可以在驱动机构工作时与手柄扳机结合，产生反馈力，并在在驱动机构工作时与手柄扳机脱离，不影响手柄扳机的运动。这样，一方面，游戏手柄可以兼容力反馈模式和非力反馈模式；另一方面，对于经常性使用的游戏手柄来说，不会因为力反馈模组导致游戏手柄完全无法使用。

在一个实施例中，力反馈模组还可以包括复位机构。复位机构在按压手柄扳机的外力释放后驱动所述手柄扳机复位。

在这种包含力反馈功能的游戏手柄中，复位机构独立于力反馈部分，并且从设置上来说，更接近游戏手柄。这样，一方面，力反馈部分不需要考虑复位的问题，从而可以将力反馈部分的设计与游戏手柄的设计独立开来；另一方面，对于游戏用户经常重度使用的游戏手柄来说，这种设计可以保证在力反馈部分不工作或故障的情况下，游戏手柄仍然能够保证基本的工作性能。

下面，参照图1-9描述游戏手柄的力反馈模组的不同实施例和例子。

图1示出了根据一个实施例的力反馈模组的整体结构的示意图，图2示出了根据一个实施例的力反馈模组在游戏手柄中的位置的示意性框图，以及图3示出了根据一个实施例的力反馈模组的各个部件的示意性爆炸图。

在图1中，可以看到力反馈模组的上壳1和手柄扳机6、扭簧7、扳机轴8和扳机齿轮9。扳机齿轮9设置在扳机轴8上。扭簧7也被设置在扳机轴8上。

在图2的示例性实施例中，力反馈模组位于游戏手柄100中，在游戏手柄100的上部按钮的下方。当游戏用户手握游戏手柄100时，位于游戏手柄背部的手柄扳机在用户操作时产生力反馈效果。

在图3的爆炸图中示出了上壳1、主动棘齿齿轮2、电机齿轮3、电机4、下壳5、手柄扳机6、扭簧7、扳机轴8、扳机齿轮9、被动棘齿齿轮10、棘齿齿轮轴11和硅胶垫12。

图4示出了根据一个实施例的力反馈模组的示意性部件配合关系图。

在这个实施例中，驱动机构包括电机4和电机齿轮3。电机齿轮3固定在电机4的输出轴上。这样，当电机4的输出轴转动时，电机齿轮3也跟随转动。单向传动机构包括通过棘齿配合的主动棘齿齿轮2和被动棘齿齿轮10。主动棘齿齿轮2和被动棘齿齿轮10都被安装在棘齿齿轮轴11上。棘齿齿轮轴11可以被固定在上壳1和下壳5之间。

如图4所示，电机齿轮3与主动棘齿齿轮2的齿轮啮合。主动棘齿齿轮2可以在反馈力传递方向上驱动被动棘齿齿轮10。

由于电机4通过电机齿轮3与单向传动机构的主动棘齿齿轮2啮合，因此，电机4自身的位置相对于单向传动机构的位置具有较大的自由度。例如，电机4还可以位于主动棘齿齿轮2的上侧、下侧，或者，电机4还可以在图4中相对于电机齿轮3位于与被动棘齿齿轮10相反的一侧。在图4的实施例中，电机4相对于电机齿轮3和主动棘齿齿轮2位于与被动棘齿齿轮10相同的一侧。这样，力反馈模组具有折叠的结构设置，从而使得力反馈模组具有较紧凑的轮廓。在游戏手柄中采用这种结构，可以进一步提高游戏手柄内部空间的利用率。

如图4所示，扳机齿轮9与被动棘齿齿轮10的齿轮啮合。这样，反馈力可以经由扳机齿轮9与被动棘齿齿轮10的啮合传递给手柄扳机。

在一个实施例中，扳机齿轮9是扇形齿轮。一方面，扇形的扳机齿轮9可以节省空间；另一方面，扇形的扳机齿轮9的侧端面可以顶持手柄扳机6的内表面，从而将反馈力施加到手柄扳机6。

这里，扳机齿轮9被安装在扳机轴8上。扳机轴8可以被固定在游戏手柄的壳体结构上。

在这个实施例中，复位机构包括扭簧7。扭簧7也被安置在扳机轴8上。扭簧7的一端用于抵压在游戏手柄的壳体或支架上，另一端抵压在扳机齿轮9上并向扳机齿轮9施加朝向复位位置的复位驱动力。这样，扭簧7可以与扳机齿轮9组合在一起。在这种情况下，可以通过扭簧7实现复位，并且，扭簧7和扳机齿轮9共用部分部件。此外，在施加反馈力时以及在电机4不工作的状态下，扭簧7都可以使得扳机齿轮9顶持到手柄扳机6的内表面，不会处于松弛状态，从而影响游戏手柄的使用。另外，在这种情况下，不需要额外的固定装置将扳机齿轮9固定到手柄扳机6。

图6示出了根据一个实施例的力反馈模组的棘齿配合关系的示意图。如图6所示，主动棘齿齿轮2的第一棘齿13位于主动棘齿齿轮2的侧面，被动棘齿齿轮10的第二棘齿14位于被动棘齿齿轮10的侧面，第一棘齿13和第二棘齿14相对设置。主动棘齿齿轮2和被动棘齿齿轮10都被安装在棘齿齿轮轴11上。这种棘齿结构简单，容易实现并且制造成本较低。

如图6所示，第一棘齿13包括沿主动棘齿齿轮2的圆形侧面均匀分布的至少三个棘齿部分，以及第二棘齿14包括沿被动棘齿齿轮10的圆形侧面均匀分布的至少三个棘齿部分。这种均匀的棘齿设置，可以使得棘齿齿轮在传递反馈力时保持平稳，不会产生过多的晃动，从而影响力反馈的效果。

此外，棘齿部分的间距可以与手柄扳机6的按压行程相对应。换句话说，当手柄扳机6从最外侧被按压到最内侧时，被动棘齿齿轮10的一个棘齿部分所运动的距离小于或等于相邻两个棘齿部分之间的距离。这样，棘齿的操作可以被限制在可控的范围内，从而可以有效提高游戏手柄在使用过程中的稳定性和可靠性。

图5示出了根据一个实施例的力反馈模组在工作时的示意性部件配合关系图。

如图5所示，当电机4工作时，输出轴带动电机齿轮3沿箭头A方向旋转。电机齿轮3驱动主动棘齿齿轮2沿箭头B的方向旋转。此时，主动棘齿齿轮2通过棘齿带动被动棘齿齿轮10沿箭头C方向旋转。接着，被动棘齿齿轮10带动扇形的扳机齿轮9沿箭头D方向旋转，以抵抗沿箭头E方向施加给手柄扳机6的外力，从而形成力反馈效果。可以根据软件调整输入给电机4的信号，从而形成阻尼、震动、枪扳机等不同的力反馈效果。

图7示出了根据一个实施例的力反馈模组在手柄扳机按压时的示意性部件配合关系图。在电机4不工作的情况下，手柄扳机按压时力反馈模组的工作机制如图7所示。如图7所示，在电机不工作的情况下，首次沿箭头E方向按压手柄扳机6，依次带动扇形的扳机齿轮9沿箭头F方向运动，被动棘齿齿轮10沿箭头G方向旋转，并通过棘齿推动主动棘齿齿轮2和电机齿轮3复位。

图8示出了根据一个实施例的力反馈模组在手柄扳机复位时的示意性部件配合关系图。如图8所示，当电机不工作时，在按压手柄扳机6的外力释放后，在扭簧7的作用下，扇形的扳机齿轮9沿箭头K方向运动，手柄扳机6沿箭头J方向向外复位。由于扇形的扳机齿轮9的运动，被动棘齿齿轮10沿箭头L方向旋转，由于棘齿的单向传动，被动棘齿齿轮10和主动棘齿齿轮2的棘齿脱离，从而手柄扳机6的按压和复位动作不再受电机4的影响，仅在外力和扭簧7的作用下实现按压和复位。

图9示出了根据一个实施例的力反馈模组在手柄扳机按压和复位时的示意性状态图。图9中的圆圈210指示主动棘齿齿轮2和被动棘齿齿轮10的棘齿配合时的状态。图9中的圆圈220指示主动棘齿齿轮2和被动棘齿齿轮10的棘齿脱离时的状态。

图10示出了根据一个实施例的游戏手柄的示意性框图。如图10所示，游戏手柄310包括：手柄控制单元311和力反馈模组312。手柄控制单元311产生反馈力控制信号。力反馈模组312例如是上面实施例中所描述的力反馈模组。力反馈模组312的驱动机构接收来自手柄控制单元311的反馈力控制信号，以产生相应的反馈力。

图11示出了根据一个实施例的游戏系统的示意性框图。如图11所示，游戏系统包括：游戏手柄310和游戏处理设备320。此外，游戏系统还可以包括显示装置330。

游戏手柄310例如是图10所示的游戏手柄。游戏处理设备320产生游戏所需的反馈力信号。游戏手柄310的手柄控制单元311从游戏处理设备320接收反馈力信号，并产生相应的反馈力控制信号。手柄控制单元311将反馈力控制信号发送给力反馈模组312，以产生相应的反馈力。

游戏手柄310、游戏处理设备320和显示装置330可以通过各种有线和/或无线方式连接。显示装置330例如可以是液晶显示装置、微发光二极管显示装置、投影显示装置等。在某些情况下，游戏手柄310、游戏处理设备320和显示装置330中的至少两个设备可以被集成在一起。例如，可以将游戏手柄310、游戏处理设备320和显示装置330集成在一起。将游戏处理设备320设置在游戏手柄310中。在游戏手柄310中设置微投影显示装置作为显示装置330。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

Claims (7)

1.一种游戏手柄的力反馈模组，包括：

驱动机构，产生反馈力；

手柄扳机；

单向传动机构，耦合在驱动机构和手柄扳机之间并将反馈力从驱动机构单向传递给手柄扳机；

所述驱动机构包括电机和电机齿轮，电机齿轮固定在电机输出轴上，

其中，所述单向传动机构包括通过棘齿配合的主动棘齿齿轮和被动棘齿齿轮，以及

其中，所述电机齿轮与所述主动棘齿齿轮的齿轮啮合，所述主动棘齿齿轮在反馈力传递方向上驱动所述被动棘齿齿轮；

所述主动棘齿齿轮的第一棘齿位于所述主动棘齿齿轮的侧面，所述被动棘齿齿轮的第二棘齿位于所述被动棘齿齿轮的侧面，所述第一棘齿和所述第二棘齿相对设置；

所述第一棘齿包括沿所述主动棘齿齿轮的圆形侧面均匀分布的至少三个棘齿部分，以及所述第二棘齿包括沿所述被动棘齿齿轮的圆形侧面均匀分布的至少三个棘齿部分；

其中，所述被动棘齿齿轮的一个棘齿部分所运动的距离小于或等于相邻两个棘齿部分之间的距离。

2.根据权利要求1所述的力反馈模组，还包括扳机齿轮，所述扳机齿轮与被动棘齿齿轮的齿轮啮合并顶持手柄扳机，以向手柄扳机施加反馈力。

3.根据权利要求2所述的力反馈模组，还包括扳机轴，所述扳机齿轮被安装在扳机轴上。

4.根据权利要求3所述的力反馈模组，还包括：复位机构，其中，复位机构在按压手柄扳机的外力释放后驱动所述手柄扳机复位。

5.根据权利要求4所述的力反馈模组，所述复位机构包括扭簧，所述扭簧被安置在所述扳机轴上，所述扭簧的一端用于抵压在游戏手柄的壳体或支架上，另一端抵压在扳机齿轮上并向扳机齿轮施加朝向复位位置的复位驱动力。

6.一种游戏手柄，包括：

手柄控制单元，产生反馈力控制信号；以及

根据权利要求1所述的力反馈模组，

其中，所述力反馈模组的驱动机构接收反馈力控制信号，以产生相应的反馈力。

7.一种游戏系统，包括：

游戏处理设备，产生游戏所需的反馈力信号；以及

根据权利要求6所述的游戏手柄，

其中，所述游戏手柄的手柄控制单元从游戏处理设备接收反馈力信号，并产生相应的反馈力控制信号。

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