CN116059626A - 一种扳机力反馈装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于扳机设备技术领域，具体涉及一种扳机力反馈装置，包括：扳机主体，包括支架、触发器和第一弹性件，所述触发器转动式安装于所述支架上；所述第一弹性件分别与所述支架、所述触发器连接；反馈电机，包括定子、动子驱动器；所述定子和/或所述动子为磁性件，且所述定子与所述动子相吸引；所述驱动器分别于所述定子与所述动子连接，适于驱动所述动子与所述定子相对移动；所述定子固定于所述支架上；所述动子设于所述定子与所述触发器之间，并与所述触发器可分离式接触。上述结构通过反馈电机与第一弹性件的复合提供了丰富的力反馈体验。

Description

一种扳机力反馈装置

技术领域

本发明属于扳机设备技术领域，具体涉及一种扳机力反馈装置。

背景技术

随着游戏和VR系列产品的推广，扳机的交互变得越来越多，进而对于手指的触觉反馈设计也提出了新的需求。实际应用中，在没有力反馈的场景时，扳机反馈力越小体验效果越好，如此则手指不容易疲劳；而需要力反馈的场景时，需要扳机反馈给人手更大更丰富的力值体验。而现有技术扳机的反馈力有限，不能达到所需要求。

因此，针对以上不足，本发明急需提供一种扳机力反馈装置及操控设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扳机力反馈装置及操控设备，以解决现有技术中扳机的反馈力有限而不能满足使用场景的问题。

本发明提供的一种扳机力反馈装置，包括：扳机主体，包括支架、触发器和第一弹性件，所述触发器转动式安装于所述支架上；所述第一弹性件分别与所述支架、所述触发器连接；反馈电机，包括定子、动子驱动器；所述定子和/或所述动子为磁性件，适于使所述定子与所述动子相吸引；所述驱动器分别于所述定子与所述动子连接，适于驱动所述动子与所述定子相对移动；所述定子固定于所述支架上；所述动子设于所述定子与所述触发器之间，并与所述触发器可分离式抵接。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述动子或定子上设有平衡磁体，所述平衡磁体适于使所述定子和所述定子相吸引。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述驱动器包括永磁体和套装于所述永磁体外侧的线圈，且所述永磁体和所述线圈中任意一个所述动子连接，另一个和所述定子连接。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述反馈电机还包括第二弹性件，所述第二弹性件安装于所述定子与所述动子之间。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述第二弹性件为弹簧；所述反馈电机还包括立柱，所述立柱固定于所述定子上，适于套装所述弹簧。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述扳机主体还包括导杆，所述导杆穿装于所述支架上，且一端与所述动子连接，另一端与所述触发器可分离式抵接。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述支架上设有相互平行的第一安装板和第二安装板，所述第一安装板上安装有所述定子，所述第二安装板上套装有所述导杆。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述扳机主体还包括凸起部，所述凸起部设于所述触发器上，适于与所述动子抵接。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，还包括限位部，所述限位部设于所述支架上，并与所述触发器对应，适于限定所述触发器的转动位置。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述支架上设有固定耳，所述触发器上设有铰接耳，所述铰接耳通过铰接轴安装于所述固定耳上。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述第一弹性件为扭簧，所述扭簧套装于所述铰接轴上，且所述扭簧的一个扭臂与所述支架连接，另一个扭臂与所述触发器连接。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述平衡磁体设于所述定子上，所述永磁体设于所述动子上，所述平衡磁体和所述永磁体相吸引。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述平衡磁体设于所述定子上，所述动子为导磁材料，所述平衡磁体与所述动子相吸引。

如上所述的扳机力反馈装置，进一步优选为，所述平衡磁体设于所述定子上，所述动子上设有磁块，所述平衡磁体和所述磁块相吸引。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

本发明所公开的扳机力反馈装置通过对反馈电机的结构设置，使得动子和定子之间同时存在磁吸引力和驱动力，其中磁吸引力随动子与定子之间的距离减小而增加，驱动力的大小可调，通过其复合作用，使得反馈电机与触发器可处于脱离状态，也可以处于介入反馈状态，且脱离状态时，动子与定子能够断电自保持，介入状态时，反馈力与第一弹性件的反馈力复合，进而提供了丰富的力反馈体验。

本发明通过设置能够为动子提供支撑力的第二弹性件，第二弹性件为动子提供支撑力，进而增加了反馈作用力的阈值上限，进一步丰富了力反馈体验；同时还可以通过对各部件之间力的大小的设定，使得反馈电机能够处于稳定的工作状态。

本发明中电机包括对应安装的电机头部和电机壳体，其中，电机头部和电机壳体均可以在动子和定子之间转换，进而提高了扳机力反馈装置的灵活性，适用范围更为广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明中扳机力反馈装置的一种状态示意图；

图2为图1中反馈电机的状态图；

图3为图1的剖面结构示意图；

图4为本发明中扳机力反馈装置的另一种状态示意图；

图5为图4的剖面结构示意图；

图6为本发明中扳机力反馈装置的又一种状态示意图；

图7为图6的剖面结构示意图；

图8为本发明中作用力及其行程的关系图。

附图标记说明：

1-支架，2-触发器，3-定子，4-动子，5-导杆，6-立柱，7-弹簧，8-第一安装板，9-第二安装板，10-限位部，11-凸起部，12-永磁体，13-铰接耳。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解所述术语在本发明中的具体含义。

如图1-7所示，本实施例提供了一种扳机力反馈装置，其包括扳机主体和反馈电机，并通过反馈电机的不同模式提供丰富力反馈体验。

其中，扳机主体包括支架1、触发器2和第一弹性件。支架1用于提供安装空间，具体的，支架1的一端设有一对固定耳，并通过铰接轴与设于触发器2上的铰接耳13转动式连接。铰接轴上还套装有用作第一弹性件的扭簧；扭簧的一个扭臂与支架1连接，另一个扭臂与触发器2连接，适于在扣动触发器时提供反馈力F1。

反馈电机包括定子3、动子4、驱动器和第二弹性件。具体的，定子3固定于支架1上的第一安装板8上；动子位于定子3与触发器2之间，并与定子3相对滑动安装，且部分滑动区间中，动子4与触发器3抵接，部分滑动区间中，动子与触发器脱离。定子与动子的位置取决于动子所受的合力。具体的，本实施例中，驱动器包括永磁体和套装于永磁体外侧的线圈，且永磁体和线圈中任意一个动子连接，另一个和定子连接，适于使动子和定子之间存在驱动力F2。定子和/或动子为磁性件，且使定子与动子相吸引，即动子与定子之间存在磁作用力F3。第二弹性件设于动子与定子之间，适于使动子与定子之间还存在支撑力F4。驱动力F2、磁作用力F3以及支撑力F4的合力驱动定子与动子相互移动。

对反馈电机而言，其动子与定子的相对位置由合力决定，而动子与定子的相对位置又直接影响反馈电机的工作模式。以动子与触发器2抵接且触发器2处于初始位置为A，如图1-3所示；以动子4与触发器2抵接且触发器2处于运动末位置为B，如图4-5所示；以动子4与定子3贴合为位置C，如图6-7所示。当动子4在A到B之间时，反馈电机为力反馈模式，当动子4在B到C之间时，反馈电机为无反馈模式。

此时，如图8所示，可通过设置反馈力F1、驱动力F2、磁作用力F3以及支撑力F4的大小及方向，可实现上述电机模式的切换。

具体的，设置扭簧，使得扭簧的反馈力F1的大小如图8a所示。

设置驱动器，使其具有两种工作状态，一种是正常状态，此时反馈电机处于力反馈模式，驱动力F2的力值为F2-1；一种是切换状态，此时反馈电机进行模式切换，驱动力F2的力值为F2-2，其中F2-2是F2-1的倍数，用于将反馈电机从力反馈模式切换至无反馈模式，或用于将反馈电机从无反馈模式切换至力反馈模式。两种工作状态驱动力F2的方向均可以自由调节。具体驱动力F2的大小与行程曲线如图8b所示。

设置平衡磁体，使得磁作用力F3的大小随动子4和定子3之间的距离呈非线性变化，且动子4与定子3越靠近磁保持力越大，具体磁保持力F3的大小与行程曲线如图8c所示。

设置支撑力F4，使其大小与行程曲线如图8d所示。

设置F2、F3、F4的大小关系，使得F3在位置A到位置B之间时，F4-F2-1＞F3＞F4-F2-2，而在位置C处时，F4+F2-2＞F3＞F4。

通过上述设置，使得上述扳机力反馈装置具有以下工作模式：

无力反馈模式：反馈电机与触发器2脱离，触发器2仅受扭簧反馈力F1作用；

有力反馈模式：反馈电机介入，扳机行程A-B点时，由于F4-F2-1＞F3＞F4-F2-2，电机动子4无法越过B位置而回到C点自保持，并可在位置A到位置B之间为触发器提供力反馈，触发器2的力反馈阈值范围为F1+F4-F2-1到F1+F4+F2-1。

模式切换：

退出反馈模式：将F2切换到F2-2模式，并使其方向指向定子，此时F3＞F4-F2-2，动子4回缩，且在C点处F3＞F4，使得动子能够在反馈电机驱动器停止运转后实现断电后自保持；

介入反馈模式：启动驱动器并将F2配置到F2-2模式，且方向与磁保持力F3相反，在C点处，F3＜F4+F2-2，电机动子4与定子3脱开，进入力反馈模式。

能够使定子和/或动子为磁性件，且使其相吸引的结构有多种。具体的，动子或定子中一个设有平衡磁体，以使其成为磁性件；此时，当动子或定子中的另一个由导磁材料制成时，两者相吸；当动子或定子中另一个设有与平衡磁体异极相吸的磁块时，两者相吸；当平衡磁体与驱动器中的永磁体分设于两个结构上，且异极相对时，两者相吸。本实施例中，平衡磁体设于定子上，动子上与定子相对的结构采用导磁材料加工，以使两者相吸引。

为了实现反馈电机与触发器2之间的力传递，本实施例中还设有导杆5，导杆5穿装于支架1上，具体的，穿装于与第一安装板8平行设置的第二安装板9上，且导杆5一端与反馈电机的动子4固定连接，另一端与触发器2可分离式抵接。且为了便于力传递，导杆5中用于与触发器2抵接的端部呈球面。

进一步的，本实施例中的扳机主体还包括凸起部，凸起部设于触发器2上，并与动子抵接。具体的，凸起部11的一个侧面设于触发器连接，另一个侧面呈弧形，并与导杆的球面抵接，以使凸起部与导杆相切，进而降低反馈电机对触发器2的冲击，进而提高触发器2的操作舒适性。

为了限制触发器2的转动范围，本实施例中的支架1上还设有限位部10，具体的，限位部10呈工型，并倾斜插装于支架1两侧的斜板上，适于与转动至该位置处的触发器2侧边缘适配以实现抵挡限位限位部2。

当然，除了上述转动结构，本实施例中的限位部2还可以为平动结构，此时，通过设置反馈电机，使其动子4与定子3为伸缩转动结构，即动子4能够相对于定子3发生相对转动和相对移动，具体的，通过动子4与定子3的相对移动控制动子4与触发器2的接触与否，进而实现反馈电机的力反馈模式和无反馈模式的切换；通过力反馈模式下的相对转动为触发器2提供力反馈。能够实现上述相对转动功能的结构有很多，诸如摩擦驱动结构、马达驱动结构等，能够实现相对移动的结构也有很多，诸如丝杆传动结构、诸如本实施例中的支撑弹簧与磁的复合结构，应用时可根据需要自行选择，本实施例不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种扳机力反馈装置，其特征在于，包括：

扳机主体，包括支架、触发器和第一弹性件，所述触发器转动式安装于所述支架上；所述第一弹性件分别与所述支架、所述触发器连接；

反馈电机，包括定子、动子驱动器；所述定子和/或所述动子为磁性件，且所述定子与所述动子相吸引；所述驱动器分别于所述定子与所述动子连接，适于驱动所述动子与所述定子相对移动；所述定子固定于所述支架上；所述动子设于所述定子与所述触发器之间，并与所述触发器可分离式接触。

2.根据权利要求1所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述动子或定子上设有平衡磁体，所述平衡磁体适于使所述定子和所述定子相吸引。

3.根据权利要求2所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述驱动器包括永磁体和套装于所述永磁体外侧的线圈，且所述永磁体和所述线圈中任意一个所述动子连接，另一个和所述定子连接。

4.根据权利要求1所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述反馈电机还包括第二弹性件，所述第二弹性件安装于所述定子与所述动子之间。

5.根据权利要求4所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述第二弹性件为弹簧；所述反馈电机还包括立柱，所述立柱固定于所述定子上，适于套装所述弹簧。

6.根据权利要求1所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述扳机主体还包括导杆，所述导杆穿装于所述支架上，且一端与所述动子连接，另一端与所述触发器可分离式抵接。

7.根据权利要求6所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述支架上设有相互平行的第一安装板和第二安装板，所述第一安装板上安装有所述定子，所述第二安装板上套装有所述导杆。

8.根据权利要求1所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述扳机主体还包括凸起部，所述凸起部设于所述触发器上，适于与所述动子抵接。

9.根据权利要求1所述的扳机力反馈装置，其特征在于，还包括限位部，所述限位部设于所述支架上，并与所述触发器对应，适于限定所述触发器的转动位置。

10.根据权利要求1所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述支架上设有固定耳，所述触发器上设有铰接耳，所述铰接耳通过铰接轴安装于所述固定耳上。

11.根据权利要求10所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述第一弹性件为扭簧，所述扭簧套装于所述铰接轴上，且所述扭簧的一个扭臂与所述支架连接，另一个扭臂与所述触发器连接。

12.根据权利要求3所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述平衡磁体设于所述定子上，所述永磁体设于所述动子上，所述平衡磁体和所述永磁体相吸引。

13.根据权利要求2所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述平衡磁体设于所述定子上，所述动子为导磁材料，所述平衡磁体与所述动子相吸引。

14.根据权利要求2所述的扳机力反馈装置，其特征在于，所述平衡磁体设于所述定子上，所述动子上设有磁块，所述平衡磁体和所述磁块相吸引。

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