CN115212558A

CN115212558A - 力反馈装置

Info

Publication number: CN115212558A
Application number: CN202210908284.9A
Authority: CN
Inventors: 李云童; 蒋亮; 谢兵; 西蒙·福雷斯特; 尼尔·奥利恩
Original assignee: Ruisheng Kaitai Acoustic Technology Shanghai Co ltd
Current assignee: Ruisheng Kaitai Acoustic Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2022-10-21
Also published as: WO2024021681A1; CN115970264A; JP2024530088A; US20240033620A1

Abstract

本发明属于力反馈技术领域，本发明提供一种力反馈装置，包括：固定座；按键组件，按键组件包括按键本体、由按键本体的相对两侧凸出延伸的第一传动轴、由按键本体的周侧延伸形成的按键和具有弧形外周且与按键本体连接的圆弧部；按键本体通过第一传动轴支撑于固定座并形成转动连接；驱动组件，驱动组件包括固定于固定座的一侧的驱动单元和与驱动单元连接的转轴，转轴转动设置于固定座上且与圆弧部相对设置；以及，传动结构，传动结构环绕设置于转轴上，传动结构的两端分别沿圆弧部延伸并且固定于圆弧部的两端。与相关技术相比，本发明通过驱动组件的转轴正反向转动带动传动结构实现按键的力反馈效果，整体空间紧凑，摩擦阻力小，体验效果良好。

Description

力反馈装置

【技术领域】

本发明涉及力反馈技术领域，尤其涉及一种力反馈装置。

【背景技术】

随着网络技术以及电子信息技术的发展，越来越多的游戏开发，各类操作手柄，虚拟现实设备，增强现实设备的发展，用户对使用外接设备时的感官要求也越来越高。

相关技术的各类手柄或者外设上的扳机与按键直接连接，不能根据不同的游戏场景进行调整，有一些也仅仅是提供一定的振动反馈，难以给用户良好的游戏体验，不能够给用户提供身临其境的游戏体验。力反馈作为触觉反馈中一个重要特性随着不同电子设备的发展，尤其是个人消费电子产品的演进，愈来愈受到广泛重视。

然而，相关技术的力反馈装置布局空间大，摩擦力大，反馈力控制效果差，不能提供良好的用户体验。

因此，有必要提供一种新的力反馈装置来解决上述问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种整体空间紧凑、摩擦阻力小、惯量小、反馈力平滑可控及用户体验效果佳的力反馈装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种力反馈装置，包括：

固定座；

按键组件，所述按键组件包括按键本体、由所述按键本体的相对两侧凸出延伸的第一传动轴、由所述按键本体的周侧延伸形成的按键和具有弧形外周且与所述按键本体连接的圆弧部；所述按键本体通过所述第一传动轴支撑于所述固定座并形成转动连接；

驱动组件，所述驱动组件包括固定于所述固定座的一侧的驱动单元和与所述驱动单元连接的转轴，所述转轴转动设置于所述固定座上且与所述圆弧部相对设置；以及，

传动结构，所述传动结构环绕设置于所述转轴上，所述传动结构的两端分别沿所述圆弧部延伸并且固定于所述圆弧部的两端。

优选的，所述传动结构为连接带或连接绳。

优选的，所述按键本体、所述按键和所述圆弧部为一体结构。

优选的，所述按键组件还包括固定于所述圆弧部上的至少两个圆柱，所述圆柱间隔设置且相邻两个所述圆柱沿垂直于所述转轴的方向呈交错排布；所述传动结构依次绕设于每一所述圆柱后固定于所述圆弧部的端部。

优选的，所述圆柱位于所述转轴的同一侧。

优选的，所述固定座包括固定座本体、由所述固定座本体向远离所述按键组件方向凹陷形成的限位槽和可拆卸固定于所述限位槽内的限位板，位于所述按键本体相对两侧的所述第一传动轴分别支撑于所述固定座本体和所述限位板并分别形成转动连接。

优选的，所述按键组件还包括分别套设固定于所述第一传动轴的第一润滑部，并通过所述第一润滑部分别与所述固定座本体和所述限位板形成转动连接。

优选的，所述固定座还包括固定于所述限位槽内的固定板，所述按键组件还包括由所述按键本体向靠近所述圆弧部方向延伸的一侧摆杆、支撑于所述固定板并形成转动连接的第二传动轴、以及设置于所述固定板的一侧且与所述第二传动轴固定的齿轮，所述圆弧部位于所述固定板的另一侧且与所述第二传动轴固定连接，所述摆杆靠近所述齿轮的一端设置有内齿结构，所述齿轮与所述内齿结构啮合。

优选的，所述力反馈装置还包括位置传感器，所述位置传感器固定于所述固定座上且与所述第一传动轴的一端连接。

优选的，所述力反馈装置还包括扭簧，所述扭簧套设于所述第一传动轴上，所述扭簧的一端与所述按键抵接，所述扭簧的另一端与所述固定座抵接。

优选的，所述圆弧部的相对两端还设有两个张力调整机构，所述传动结构的两端分别连接至两个所述张力调整机构。

与相关技术相比，本发明力反馈装置，通过在固定座上转动设置按键组件用于操作，由于所述按键组件包括按键本体、由所述按键本体的相对两侧凸出延伸的第一传动轴、由所述按键本体的周侧延伸形成的按键和具有弧形外周且与所述按键本体连接的圆弧部；所述按键本体通过所述第一传动轴支撑于所述固定座并形成转动连接；所述驱动组件包括固定于所述固定座的一侧的驱动单元和与所述驱动单元连接的转轴，所述转轴转动设置于所述固定座上且与所述圆弧部相对设置；所述传动结构环绕设置于所述转轴上，所述传动结构的两端分别沿所述圆弧部延伸并且固定于所述圆弧部的两端；在按下按键时，可以通过驱动组件的转轴正反向转动带动传动结构实现按键的力反馈效果，整体空间紧凑，摩擦阻力小，便于提高用户体验效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明力反馈装置的结构示意图；

图2为图1的A-A线剖视图；

图3为图1的爆炸图；

图4为本发明力反馈装置的结构示意图；

图5为图4的B-B线剖视图；

图6为图4的爆炸图；

图7为本发明力反馈装置的示意图。

图中，100、力反馈装置，1、固定座，101、固定座本体，102、限位槽，103、限位板，104、固定板，2、按键组件，21、第一传动轴，22、按键本体，23、按键，24、圆弧部，241、摆杆，2411、内齿结构，242、齿轮，243、第二传动轴，3、驱动组件，31、转轴，32、驱动单元、33、联轴器，4、传动结构，5、圆柱，6、第一润滑部，7、第二润滑部，8、第三润滑部，9、位置传感器，10、扭簧，11、张力调整机构，12、螺栓。

【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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-7所示，提供一种力反馈装置100，包括：固定座1、按键组件2、驱动组件3及传动结构4。

固定座1用于支撑设置按键组件2和驱动组件3。

所述按键组件2包括按键本体22、由所述按键本体22的相对两侧凸出延伸的第一传动轴21、由所述按键本体22的周侧延伸形成的按键23和具有弧形外周且与所述按键本体22连接的圆弧部24。通过按下按键23，按键本体22在第一传动轴21上转动，圆弧部24随着第一传动轴21为中心进行旋转。其中，按键组件2与固定座1之间设置有限位块(未示出)，用于保证按键23的行程固定。

所述驱动组件3固定于所述固定座1的一侧上，所述驱动组件3包括驱动单元和与所述驱动单元连接的转轴31，所述转轴31转动设置于所述固定座1上且与所述圆弧部24相对设置。所述传动结构4环绕设置于所述转轴31上，所述传动结构4的两端分别沿所述圆弧部24延伸并且固定于所述圆弧部24的两端。传动结构4为具有柔性的材料制成，该传动结构4不能有明显的延展性，不可拉伸，同时具有一定的耐磨性和强度。通过调节转轴31的直径和与之配合的圆弧部24的直径的大小可以调节传动比。

具体的，通过在固定座1上转动设置按键组件2用于操作，由于按键组件2通过第一传动轴21连接于固定座1上，通过按键组件2由所述按键本体22的周侧延伸形成的按键23和具有弧形外周且与所述按键本体22连接的圆弧部24；驱动组件3固定于固定座1的一侧上，驱动组件3的转轴31转动设置于固定座1上且与圆弧部24对应，传动结构4环绕设置于转轴31，传动结构4的两端分别饶于圆弧部24且固定于圆弧部24的两端上；在按下按键23时，可以通过驱动单元驱动转轴31正反向转动带动传动结构4实现按键23的力反馈效果，整体空间紧凑，摩擦阻力小，便于提高用户体验效果。

本实施方式中，所述传动结构4为连接带或连接绳。通过连接绳或连接带绕转轴31数圈左右，且保证连接绳或连接带的两端相互平行且紧贴于圆弧面上，然后将连接带的两端分别固定在圆弧部24的两端上。其中，转轴31的初始位置位于圆弧部24的圆弧面中点对应位置，连接带的两端固定于圆弧面的两端，通过绳传动或者带传动，将转轴31的转矩放大作用到按键23的第一传动轴21上，产生力反馈。

本实施方式中，所述转轴31为绞盘。绞盘与按键23之间通过连接带或者连接绳传动，该连接带或者连接绳不能有明显的延展性，不可拉伸，同时需要一定耐磨性和强度。绞盘和按键23与圆弧部24相接近，可以留有一点间隙。连接带或者连接绳绕绞盘多圈，然后紧贴圆弧部24绕于圆弧表面，传动效果良好。

可选的，绞盘与圆弧部24抵接安装，连接带或者连接绳传动，结构紧凑，可以适应更小的空间。

可选的，绞盘与圆弧部24具有间隙，便于设置多种连接带或者连接绳传动。

本实施方式中，所述按键本体22、所述按键23和所述圆弧部24为一体结构。一体结构设置整体结构强度高，安装方便。

本实施方式中，所述按键组件2还包括固定于所述圆弧部24上的至少两个圆柱5，所述圆柱5间隔设置且相邻两个所述圆柱5沿垂直于所述转轴31的方向呈交错排布；所述传动结构4依次绕设于每一所述圆柱5后固定于所述圆弧部24的端部。

具体的，通过在圆弧部24增设多个圆柱5以改变绕线走向，如Z字形绕线，这样利于连接带或者连接绳张紧以及防止连接带或者连接绳滑动。多个圆柱5为2个，3个，4个，具体根据实际需要进行选择。可选的，圆柱5也可以是1个，通过1个圆柱5来改变绕线走线，如L字形绕线，

优选的，两个圆柱5在圆弧部24的表面上呈错位设置，便于增加连接带的张力效果。

本实施方式中，所述固定座1包括固定座本体101、由所述固定座本体101向远离所述按键组件2方向凹陷形成的限位槽102和可拆卸固定于所述限位槽102内的限位板103，所述第一传动轴21依次穿过所述固定座本体101、所述按键组件2及所述限位板103。通过将驱动组件3安装在固定座本体101的一侧上，将按键组件2安装在固定座本体101和限位板103之间，通过将限位板103可拆卸固定在限位槽102内方便按键组件2和转轴31的安装。

可选的，限位板103与限位槽102远离限位板103的侧壁通过多个螺栓12固定连接。其中，多个螺栓12为2个。

本实施方式中，所述按键组件2还包括分别套设与所述第一传动轴21的第一润滑部6。两个所述第一润滑部6的内圈分别固定于所述第一传动轴21的两端，两个所述第一润滑部6的外圈分别固定于所述固定座本体101和所述限位板103上。通过将两个第一润滑部6分别设置在第一传动轴21的两端上，使得第一转动轴在转动时比较顺滑，有效的降低摩擦力，转轴31的力反馈效果良好。

可选的，第一润滑部6为轴承，使得绞盘和按键23上的第一传动轴21在轴承中转动，减小摩擦力。优选的，也可以采用其他表面润滑性好的材料，如PTFE，PC，POM等材料。

进一步的，所述轴承为滚珠轴承，滚珠轴承与第一传动轴21之间的传动效果好，可以减小摩擦力。

实施例二

在实施例一的基础上，所述固定座1还包括固定于所述限位槽102内的固定板104，所述按键组件2还包括由所述按键本体22向靠近所述圆弧部24方向延伸的摆杆241、支撑于所述固定板104并形成转动连接的第二传动轴243、以及设置于所述固定板104的一侧且与所述第二传动轴243固定的齿轮242，所述圆弧部24位于所述固定板104的另一侧且与所述第二传动轴243固定连接，所述摆杆241靠近所述齿轮242的一端设置有内齿结构2411，所述齿轮242与所述内齿结构2411啮合，所述传动结构4的两端分别饶于所述圆弧部24且固定于所述圆弧部24的两端上。通过驱动组件3带动转轴31转动，通过连接带或连接绳绕于转轴31数圈，连接带或连接绳两端分别绕于绞盘两侧的圆弧部24上，圆弧部24与齿轮242连接，动力传递到齿轮242上，齿轮242与摆杆241上内齿结构2411啮合，带动摆杆241转动，摆杆241与按键23固定，按键23可随之转动。通过绞盘和齿轮242将驱动组件3输出力放大传递到按键23上，对手指产生力。可带动按键23两个方向运动，即驱动组件3也可产生抵抗弹簧的力，即提供把按键23回拉的力。

其中，限位板103和固定板104配合设置于限位槽102内且通过多个螺栓12固定连接与所述固定座本体101。

本实施方式中，所述按键组件2还包括分别套设固定于所述第二传动轴243两端的第二润滑部7。两个所述第二润滑部7的内圈分别固定于所述第二传动轴243的两端，两个所述第二润滑部7的外圈分别固定于所述固定板104和所述固定座本体101上。通过将两个第二润滑部7分别设置在第二传动轴243的两端上，使得第二转动轴在转动时比较顺滑，有效的降低摩擦力，转轴31的力反馈效果良好。

可选的，第二润滑部7为轴承，使得绞盘和按键23上的第二传动轴243在轴承中转动，减小摩擦力。优选的，也可以采用其他表面润滑性好的材料，如PTFE，PC，POM等材料。

进一步的，所述轴承为滚珠轴承，滚珠轴承与第二传动轴243之间的传动效果好，可以减小摩擦力。

本实施方式中，所述按键组件2还包括位置传感器9，所述位置传感器9固定于所述固定座1上且与所述第一传动轴21的一端连接。由于第一传动轴21与按键本体22固定连接，第一转动轴的末端与位置传感器9连接，通过按压按键23使得第一转动轴转动，利用位置传感器9能获取第一转动轴转动的角度大小，从而获得按键23的转动位置，位置检测良好。

本实施方式中，所述力反馈装置还包括扭簧10，所述扭簧10套设于所述第一传动轴21上，所述扭簧10的一端与所述按键23抵接，所述扭簧10的另一端与所述固定座1的下端抵接。通过在按键23的一侧安装扭簧10，该扭簧10可在驱动组件3不作用时对按键23提供回弹力，同时保证按键的初始力，使得扳机未工作时，作为按键的约束力，保证按键23体验效果良好。本实施方式的力反馈装置可以提供给按键23于手指作用后的抵抗力，同时也可以回拉按键23，可提供双向的力，力反馈作用效果好。

本实施方式中，所述圆弧部24的一端设有张力调整机构11，一端设有固定端，所述传动结构4的一端连接至所述张力调整机构11，另一端连接至固定端。

可选的，张力调整机构11为张力调节螺钉，连接在连接带的两端，用于调节连接带的张紧度。

本实施方式中，所述驱动组件3还包括固定连接于所述驱动单元32的输出端的联轴器33，所述联轴器33的远离所述驱动单元32的一端与所述转轴31的一端固定连接。可选的，转轴31可直接连接于驱动单元32的输出端，或通过联轴器33连接在驱动单元32的输出端，或为驱动单元32的输出轴一部分。

具体的，所述驱动组件3还包括套设于所述转轴31第三润滑部8。两个第三润滑部8分别套设于转轴31的两端，两个第三润滑部8分别固定于固定座1和限位板103上。

可选的，驱动单元32为电机，第三润滑部8为轴承，使得转轴31在轴承中转动，减小摩擦力，进而提高电机的输出力。优选的，也可以采用其他表面润滑性好的材料，如PTFE，PC，POM等材料。

进一步的，所述轴承为滚珠轴承，滚珠轴承与转轴31之间的传动效果好，可以减小摩擦力。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种力反馈装置，其特征在于，包括：

固定座；

2.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述传动结构为连接带或连接绳。

3.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述按键本体、所述按键和所述圆弧部为一体结构。

4.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述按键组件还包括固定于所述圆弧部上的至少两个圆柱，所述圆柱间隔设置且相邻两个所述圆柱沿垂直于所述转轴的方向呈交错排布；所述传动结构依次绕设于每一所述圆柱后固定于所述圆弧部的端部。

5.根据权利要求4所述的力反馈装置，其特征在于，所述圆柱位于所述转轴的同一侧。

6.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述固定座包括固定座本体、由所述固定座本体向远离所述按键组件方向凹陷形成的限位槽和可拆卸固定于所述限位槽内的限位板，位于所述按键本体相对两侧的所述第一传动轴分别支撑于所述固定座本体和所述限位板并分别形成转动连接。

7.根据权利要求6所述的力反馈装置，其特征在于，所述按键组件还包括分别套设固定于所述第一传动轴的第一润滑部，并通过所述第一润滑部分别与所述固定座本体和所述限位板形成转动连接。

8.根据权利要求6所述的力反馈装置，其特征在于，所述固定座还包括固定于所述限位槽内的固定板，所述按键组件还包括由所述按键本体向靠近所述圆弧部方向延伸的一侧摆杆、支撑于所述固定板并形成转动连接的第二传动轴、以及设置于所述固定板的一侧且与所述第二传动轴固定的齿轮，所述圆弧部位于所述固定板的另一侧且与所述第二传动轴固定连接，所述摆杆靠近所述齿轮的一端设置有内齿结构，所述齿轮与所述内齿结构啮合。

9.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述力反馈装置还包括位置传感器，所述位置传感器固定于所述固定座上且与所述第一传动轴的一端连接。

10.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述力反馈装置还包括扭簧，所述扭簧套设于所述第一传动轴上，所述扭簧的一端与所述按键抵接，所述扭簧的另一端与所述固定座抵接。

11.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述圆弧部的相对两端还设有两个张力调整机构，所述传动结构的两端分别连接至两个所述张力调整机构。