CN115531859A - 多方向输入装置、游戏机用的手柄以及游戏机 - Google Patents

多方向输入装置、游戏机用的手柄以及游戏机 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多方向输入装置、游戏机用的手柄以及游戏机，其中，多方向输入装置包括壳体、操作体、压板、复位组件、电路板以及磁性感应组件，壳体形成有上部具有一开口部的空间，操作体具有从开口部向上方突出的操作部，压板呈圆盘状，复位组件包括螺旋弹簧，螺旋弹簧的一端将压板的上面挤压于操作体的下部，螺旋弹簧的另一端挤压空间的底面，使操作体向中立位置复位，电路板设于空间内，磁性感应组件包括磁性体和磁性传感器，操作体摇动并带动磁性体沿任意方向相对于磁性传感器进行运动，以使磁性传感器感知磁性体的磁力变化以获取操作体的摇动方向和摇动量，从而能够保证产品的长使用寿命。

Description

多方向输入装置、游戏机用的手柄以及游戏机
技术领域
本发明涉及游戏机技术领域，特别涉及一种多方向输入装置、游戏机用的手柄以及游戏机。
背景技术
多方向输入装置一般包括有壳体、可转动地设于壳体的操作体，用户可以通过操作体实现对于游戏机内的操作。然而，相关技术中多方向输入装置大多是通过电位器内电阻体的阻值变化的方式来作为操作体移动方向的判断，但这种方式下，使得电位器的电阻体长期使用下会存在物理性磨损，导致产品的使用寿命减少。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种多方向输入装置，旨在操作体带动磁性体进行移动下，通过磁性传感器在非物理性接触下接收磁性体的磁性变化，以获取操作体的摇动方向和摇动量，避免长期使用下产生物理性的磨损。
为实现上述目的，本发明提出的多方向输入装置包括壳体、操作体、压板、复位组件、电路板以及磁性感应组件，所述壳体形成有上部具有一开口部的空间，所述操作体的形状为略圆柱状，并具有从所述开口部向上方突出的操作部，所述压板呈圆盘状，所述压板的中心部设有孔，所述复位组件包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端将所述压板的上面挤压于所述操作体的下部，所述螺旋弹簧的另一端挤压所述空间的底面，使所述操作体向中立位置复位，所述电路板设于所述空间内，所述磁性感应组件包括磁性体和磁性传感器，所述操作体摇动并带动所述磁性体沿任意方向相对于所述磁性传感器进行运动，以使所述磁性传感器感知所述磁性体的磁力变化以获取所述操作体的摇动方向和摇动量。
可选地，所述磁性感应组件还包括滑动体，所述滑动体在所述操作部的轴线上可摆动地夹持在设置于所述操作部的下端的安装孔中。
可选地，所述磁性体固定于所述滑动体。
可选地，所述磁性感应组件还包括施力螺旋弹簧，所述施力螺旋弹簧收纳于所述安装孔，所述施力螺旋弹簧的一端挤压所述安装孔的上面，所述施力螺旋弹簧的另一端挤压所述滑动体的上部。
可选地，所述滑动体的下部形成有安装空间，所述磁性体收纳于所述安装空间内，所述安装空间的内侧壁在所述操作部的轴线上设有用于固定所述磁性体外侧壁的卡合筋。
可选地，所述磁性体为圆盘结构。
可选地，所述磁性体的中心轴线与所述操作体的中心轴线重合设置。
可选地，所述磁性传感器具有检测点，所述检测点位于所述磁性体的中心轴线的延长线上。
可选地，所述磁性感应组件还包括设于所述空间内的限位支撑件，所述限位支撑件套设于所述磁性传感器，并上表面支撑所述滑动体。
可选地，于所述操作体摇动时，所述磁性体的运动轨迹为平面上的圆形轨迹或球面轨迹。
可选地，所述磁性传感器为三维磁性传感器或二维磁性传感器。
可选地，所述操作部的下部在所述操作部的轴线上设有上半球部，所述上半球部的直径大于所述操作部的直径，所述上半球部的下部具有平面部，所述平面部在所述操作部的轴线上设置有下半球部，所述下半球部的直径小于所述上半球部的直径。
可选地，所述多方向输入装置还包括设于所述空间内的按压支架和按压开关，所述按压支架的上部具有与所述下半球部对应的球状凹部，所述按压支架的下部具有用于按压所述按压开关的按压部，通过按压所述操作体以下压所述按压支架的球状凹部，通过所述按压支架的按压部下压所述按压开关实现电气动作。
为实现上述目的，本发明还提出一种游戏机用的手柄，所述游戏机包括如上所述的多方向输入装置。
为实现上述目的，本发明还提出一种游戏机，所述游戏机包括如上所述的游戏机用的手柄。
本发明技术方案通过用户操纵操作体进行摇动操作时，通过操作体带动磁性体进行移动，并通过磁性传感器接收磁性体的磁性变化，以获取操作体的转动方向，从而通过非物理性接触下来判断操作体移动方向，相比较现有的方式是通过物理性接触的方式进行获取判断，本申请的多方向输入装置在长期使用下能够避免长期使用下造成物理性的磨损，从而能够保证产品的长寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明多方向输入装置一实施例的结构示意图；
图2为图1所示多方向输入装置一视角的剖面示意图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为图3所示磁性感应组件的滑动体的结构示意图；
图5为图1所示多方向输入装置另一视角的剖面示意图；
图6为图5中B处的局部放大图；
图7为图2所示多方向输入装置的操作体的结构示意图。
附图标号说明：
Figure BDA0003872568680000031
Figure BDA0003872568680000041
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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作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，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种多方向输入装置100。
在本发明实施例中，结合图1、图2以及图5所示，该多方向输入装置100包括壳体10、操作体30、压板51、复位组件50、电路板70以及磁性感应组件90，壳体10形成有上部具有一开口部的空间，操作体30的形状为略圆柱状，并具有从开口部向上方突出的操作部37，压板51呈圆盘状，压板51的中心部设有孔，复位组件50包括螺旋弹簧53，螺旋弹簧53的一端将压板51的上面挤压于操作体30的下部，螺旋弹簧53的另一端挤压空间的底面，使操作体30向中立位置复位，电路板70设于空间内，磁性感应组件90包括磁性体91和磁性传感器93，操作体30摇动并带动磁性体91沿任意方向相对于磁性传感器93进行运动，以使磁性传感器93感知磁性体91的磁力变化以获取操作体30的摇动方向和摇动量。
在本实施例中，可以理解的是，空间可以为容纳空间，操作体30的操作部37用于供用户驱动，并进行相应的摇动动作而实现相应动作信号的输入。例如：可以通过驱动操作部37向前、向后、向左或者向右等方向摇动，对应会带动磁性体91进行向前、向后、向左或者向右的运动，同时操作部37还可以进行向上或者向下运动，以带动磁性体91进行向上或者向下运动，在此说明，向前或向后运动可以为沿X轴方向运动，向左或向右可以为沿Y轴方向运动，而向上或向下运动可以为沿Z轴方向运动。其中，操作体30可以包括操作部37，操作部37由开口端穿出而显露于外壳的外界，该操作部于水平面上的投影可以为圆形，便于实现转动。此外，当操作体30进行运动时，会抵接压板51，并且操作体30与压板51的抵接位置可以为压板51的环形面，从而通过环形的复位设置提高对于操作体30的环形复位效果，并通过压板51压合螺旋弹簧53使其发生弹性收缩，并在后续用户松开操作体30的操作部时，螺旋弹簧53会给予操作体30一个复位力，实现操作体30的自动复位。
在此说明，磁性传感器93电性连接于电路板70，磁性体91可以为磁石或者磁铁，而磁性传感器93为霍尔传感器，当操作体30带动磁性体91运动时，磁性体91会做切割磁感线运动，以使霍尔传感器接收磁性体91所产生的磁力变化，从而判断并获取操作体30的转动方向，并将该转动方向传递至电路板70，实现信号的输出。电路板70可以为FPC电路板70(Flexible Printed Circuit，柔性电路板70)，磁性传感器93可以通过焊接的方式实现与电路板70的连接，此外，磁性传感器93还可以并联设置有滤波电容，以提高磁性传感器93的抗干扰能力。
本申请的技术方案通过用户操纵操作部37进行摇动操作时，由操作体30带动磁性体91进行移动，并通过磁性传感器93接收磁性体91的磁性变化，以获取操作体30的转动方向，从而通过非物理性接触下来判断操作体30移动方向，相比较现有的方式是通过物理性接触的方式进行获取判断，本申请的多方向输入装置100在长期使用下能够避免造成物理性的磨损，从而能够保证产品的长使用寿命。
在本发明一实施例中，结合图3和图4所示，该磁性感应组件90还包括滑动体95，滑动体95在操作部37的轴线上可摆动地夹持在设置于操作部37的下端的安装孔中。
本实施例中，滑动体95可摆动地夹持操作部37的下端的安装孔中，即，操作体37会夹持滑动体95，并且在摇动过程中，实现带动滑动体95进行摆动。为了保证多方向输入装置100最终输出的X轴信号和Y轴信号能够保持直线线性关系以保证输出信号的准确性，因此要避免磁性体91于Y轴方向上的移动，因此通过设置有滑动体95以安装磁性体91，并通过滑动体95安装在滑动体95，从而能够减小磁性体91于Z轴方向上的移动，保证输出信号的直线线性度。
在本发明一实施例中，结合图3和图4所示，该磁性体91固定于滑动体95。
本实施例中，通过磁性体91固定连接于滑动体95的下方，能够保证两者的连接牢固性，以使操作部37通过滑动体95带动磁性体91移动时保持稳定。
在本发明一实施例中，结合图2至图3所示，该磁性感应组件90还包括施力螺旋弹簧97，施力螺旋弹簧97收纳于安装孔，施力螺旋弹簧97的一端挤压安装孔的上面，施力螺旋弹簧97的另一端挤压滑动体95的上部。
本实施例中，通过设置有施力螺旋弹簧97，通过施力螺旋弹簧97给予滑动体95沿Z轴一个向下的压力，保证操作体30在移动时，磁性体91不会相对于操作体30发生沿Z轴上的移动，进而能够进一步减小磁性体91于Z轴方向上的移动，保证输出信号的直线线性度。
在本发明一实施例中，结合图4所示，该滑动体95的下端形成有安装空间951，磁性体91收纳于安装空间951内，安装空间951的内侧壁在操作部37的轴线上设有用于固定磁性体91外侧壁的卡合筋953。
本实施例中，可以理解的是，当操作体30带动滑动体95进行移动时，若磁性体91与滑动体95的安装空间951的连接稳定性较差，磁性体91容易与安装空间951发生脱离连接且导致掉落等情况发生，因此本申请设置有卡合筋953，通过卡合筋953与磁性体91的外侧壁连接，以提高磁性体91与安装空间951连接稳定性。
具体地，卡合筋953的数量可以为一个、两个或者三个等，在此不对卡合筋953的数量作具体限定，可以根据实际的连接需求对卡合筋953的数量进行选择，于一些示范实施例中，卡合筋953的数量为三个时，三个卡合筋953沿所述滑动体95的周向间隔排布设置，以进一步提高磁性体91与安装空间951的连接稳定性。
在本发明一实施例中，结合图3至图4所示，该磁性体91为圆盘结构。
本实施例中，圆盘结构的设置下，能够提高磁性体91于X轴方向和Y轴方向的输出信号的准确性，在此说明，安装空间951的形状与磁性体91横截面的形状保持一致即可，当然了，于其它一些实施例中，磁性体91还可以为圆柱体结构，可以根据实际的需要对磁性体91的结构进行选择。
在本发明一实施例中，结合图2至图3所示，该磁性体91的中心轴线与操作体30的中心轴线重合设置。
本实施例中，通过磁性体91的中心轴线与操作体30的中心轴线重合设置，以确保提高操作体30带动磁性体91转动时的一致性，从而提高磁性传感器93对操作体30摇动时的转动方向的获取精确性。
在本发明一实施例中，结合图3所示，该磁性传感器93具有检测点，检测点位于磁性体91的中心轴线的延长线上。
本实施例中，通过将磁性传感器93的检测点位于磁性体91的中心轴线的延长线上，以提高磁性传感器93接收磁性体91磁力变化时的精确性，在此说明，当磁性传感器93在安装在垂直于Z轴的平面上时，磁性传感器93为了保证检测点能够位于磁性体91的中心轴线的延长线上，此时假如检测点不位于磁性传感器93的中心点，磁性传感器93的中心点会与磁性体91的中心轴线的延长线略有偏差。
在本发明一实施例中，结合图3所示，该磁性感应组件90还包括设于空间内的限位支撑件99，限位支撑件99套设于磁性传感器93，并上表面支撑滑动体95。
本实施例中，为了进一步减少滑动体95于Z轴方向上的移动，以减少磁性体91于Z轴方向上的移动，保证输出信号的直线线性度，因此本申请通过设置有限位支撑件99抵接于磁性体91，同时能够在支撑磁性体91的同时，实现对于操作体30的支撑。在此，在设置有限位支撑件99的情况下，能够使得磁性传感器93与磁性体91沿Z轴方向上会具有一个距离差L，L的取值范围可以为0.8mm至1.3mm，L可以为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm或者1.3mm，于一些示范实施例中，当L为1.1mm时，该距离差能够保证磁性体91不会距离磁性传感器93太远，避免导致磁性传感器93接收磁性体91的磁力变化较弱，而且同时能够保证磁性体91不会距离磁性传感器93太近，从而避免磁性体91的磁力太强以影响磁性传感器93的接收，在此不对距离差L的取值作具体限定。
在本发明一实施例中，于操作体30摇动时，磁性体91的运动轨迹为平面上的圆形或球面轨迹。
本实施例中，当操作体30摇动时，带动磁性体91移动时大体上存在两种情况，一种情况为操作体30带动磁性体91沿X轴和Y轴移动，此时磁性体91的运动轨迹相对于垂直于Z轴方向的平面而言为平面上的圆形轨迹；而另一种情况为操作体30带动磁性体91沿X轴、Y轴以及Z轴移动，因此磁性体91的运动轨迹为球面轨迹。
在本发明一实施例中，该磁性传感器93为三维磁性传感器93或二维磁性传感器93。
本实施例中，当操作体30带动磁性体91沿X轴、Y轴以及Z轴移动时，磁性传感器93需要接收来自磁性体91三个方向上的磁力变化，因此磁性传感器93可以选用三维磁性传感器93；而当操作体30带动磁性体91沿X轴和Y轴移动时，磁性传感器93只需接收来自磁性体91两个方向上的磁力变化，因此磁性传感器93可以选用二维磁性传感器93。
在本发明一实施例中，该操作部37的下部在操作部37的轴线上设有上半球部31，上半球部31的直径大于操作部37的直径，上半球部31的下部具有平面部33，平面部33在操作部37的轴线上设置有下半球部35，下半球部35的直径小于上半球部31的直径。
本实施例中，上半球部31可以用于可以对操作部37限位固定，下半球部35呈半球状，其上表面为平面，并连接于平面部33，该下半球部35的球心和上半球部31的球心位于同一点；下半球部35的下表面为球面，能够与压板51相抵接。
在本发明一实施例中，结合图6所示，该多方向输入装置100还包括设于空间内的按压支架40和按压开关60，按压支架40的上部具有与下半球部35对应的球状凹部，按压支架40的下部具有用于按压按压开关60的按压部，通过按压操作体30以下压按压支架40的球状凹部，通过按压支架40的按压部下压按压开关60实现电气动作。
按压支架40和按压开关60，按压支架40的上表面与操作体30的下部抵接，在对操作体30进行按压动作的同时，按压支架40下压按压开关60，随着操作体30而触发按压开关60抵接电路板70以实现电气动作。
本实施例中，可以理解的是，按压支架40的设置，使得操作体30在按压时通过该按压支架40可以对按压开关60进行间接的按压，进而通过按压开关60抵接电路板70的金属弹片71实现电连接，此时按压开关60无需设置于操作体30的正下方。如此降低了对按压开关60的安装位置的要求，从而可以提高按压开关60安装的便利性。同时，如此设置也可以使得多方向输入装置100的各个零部件在Z轴方向上的分布更为紧凑，降低多方向输入装置100的整体体积而使其可以管理和携带。
此外，本发明还提出一种游戏机用的手柄(图中未示出)，该游戏机用的手柄包括如上所述的多方向输入装置100。
需要说明的是，多方向输入装置100的详细结构可参照上述多方向输入装置100的实施例，此处不再赘述；由于在本发明的游戏机用的手柄中使用了上述多方向输入装置100，因此，本发明的多方向输入装置100的实施例包括上述多方向输入装置100全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
此外，本发明还提出一种游戏机(图中未示出)，该游戏机包括如上所述的游戏机用的手柄。
需要说明的是，游戏机用的手柄的详细结构可参照上述游戏机用的手柄的实施例，此处不再赘述；由于在本发明的游戏机中使用了上述游戏机用的手柄，因此，本发明的游戏机用的手柄的实施例包括上述游戏机用的手柄全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种多方向输入装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体形成有上部具有一开口部的空间；
操作体，所述操作体的形状为略圆柱状，并具有从所述开口部向上方突出的操作部；
压板，所述压板呈圆盘状，所述压板的中心部设有孔；
复位组件，所述复位组件包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端将所述压板的上面挤压于所述操作体的下部，所述螺旋弹簧的另一端挤压所述空间的底面，使所述操作体向中立位置复位；
电路板，所述电路板设于所述空间内；以及
磁性感应组件，所述磁性感应组件包括磁性体和磁性传感器，所述操作体摇动并带动所述磁性体沿任意方向相对于所述磁性传感器进行运动，以使所述磁性传感器感知所述磁性体的磁力变化以获取所述操作体的摇动方向和摇动量。
2.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，所述磁性感应组件还包括滑动体，所述滑动体在所述操作部的轴线上可摆动地夹持在设置于所述操作部的下端的安装孔中。
3.如权利要求2所述的多方向输入装置，其特征在于，所述磁性体固定于所述滑动体。
4.如权利要求2所述的多方向输入装置，其特征在于，所述磁性感应组件还包括施力螺旋弹簧，所述施力螺旋弹簧收纳于所述安装孔，所述施力螺旋弹簧的一端挤压所述安装孔的上面，所述施力螺旋弹簧的另一端挤压所述滑动体的上部。
5.如权利要求2所述的多方向输入装置，其特征在于，所述滑动体的下部形成有安装空间，所述磁性体收纳于所述安装空间内，所述安装空间的内侧壁在所述操作部的轴线上设有用于固定所述磁性体外侧壁的卡合筋。
6.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，所述磁性体为圆盘结构。
7.如权利要求1至6中任一项所述的多方向输入装置，其特征在于，所述磁性体的中心轴线与所述操作体的中心轴线重合设置。
8.如权利要求1至6中任一项所述的多方向输入装置，其特征在于，所述磁性传感器具有检测点，所述检测点位于所述磁性体的中心轴线的延长线上。
9.如权利要求2所述的多方向输入装置，其特征在于，所述磁性感应组件还包括设于所述空间内的限位支撑件，所述限位支撑件套设于所述磁性传感器，并上表面支撑所述滑动体。
10.如权利要求1至6中任一项所述的多方向输入装置，其特征在于，于所述操作体摇动时，所述磁性体的运动轨迹为平面上的圆形轨迹或球面轨迹。
11.如权利要求1至6中任一项所述的多方向输入装置，其特征在于，所述磁性传感器为三维磁性传感器或二维磁性传感器。
12.如权利要求1至6中任一项所述的多方向输入装置，其特征在于，所述操作部的下部在所述操作部的轴线上设有上半球部，所述上半球部的直径大于所述操作部的直径，所述上半球部的下部具有平面部，所述平面部在所述操作部的轴线上设置有下半球部，所述下半球部的直径小于所述上半球部的直径。
13.如权利要求12所述的多方向输入装置，其特征在于，所述多方向输入装置还包括设于所述空间内的按压支架和按压开关，所述按压支架的上部具有与所述下半球部对应的球状凹部，所述按压支架的下部具有用于按压所述按压开关的按压部；
通过按压所述操作体以下压所述按压支架的球状凹部，通过所述按压支架的按压部下压所述按压开关实现电气动作。
14.一种游戏机用的手柄，其特征在于，所述游戏机用的手柄包括如权利要求1至13中任一项所述的多方向输入装置。
15.一种游戏机，其特征在于，所述游戏机包括如权利要求14所述的游戏机用的手柄。
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