CN219517777U - 一种力反馈模组及手柄 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种力反馈模组及手柄，力反馈模组包括按键、固定架、电机以及摆杆，按键在外力作用下发生位移，按键上设有力反馈接触部，按键转动地设于固定架上，电机固定设于固定架上，摆杆设于电机的动力轴端，摆杆用于与力反馈接触部接触以向按键施加反馈力，摆杆与力反馈接触部之间的啮合曲线为渐开线。本实用新型能够向用户进行力反馈，反馈力大小可控，并且按键转动过程中所受反馈力恒定，提高手柄使用时的沉浸感，提高用户使用体验。

Description

一种力反馈模组及手柄

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种力反馈模组及手柄。

背景技术

网络的发展和普及，推动了游戏机市场的扩大。同时用户对于游戏的体验感提出更高要求。游戏手柄作为游戏机必不可少的配件，也逐渐面临挑战。游戏手柄在用户的操作下，游戏场景中产生不同反馈，如跳跃、射击、奔跑等动作。有的手柄本身并不会对用户进行力反馈，沉浸感较差；或者，有的手柄虽然能够向用户进行力反馈，但是反馈力大小不可控，不能够适配不同游戏场景，沉浸感较差。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

实用新型内容

针对背景技术中指出的问题，本实用新型提出一种力反馈模组及手柄，其能够向用户进行力反馈，并且按键转动过程中所受反馈力恒定，反馈力大小可控，提高手柄使用时的沉浸感，提高用户使用体验。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

本实用新型提供一种力反馈模组，包括：

按键，其在外力作用下发生位移，所述按键上设有力反馈接触部；

固定架，所述按键转动地设于所述固定架上；

电机，其设于所述固定架上；

摆杆，其设于所述电机的动力轴端，所述摆杆用于与所述力反馈接触部接触以向所述按键施加反馈力，所述摆杆与所述力反馈接触部之间的啮合曲线为渐开线。

本申请一些实施例中，所述力反馈模组还包括用于获取所述按键的位置信号的霍尔模组，所述霍尔模组包括霍尔元件和磁铁，所述霍尔元件设于所述固定架上，所述磁铁设于所述按键上；

所述电机根据所述霍尔模组反馈的所述按键的位置信息驱动所述摆杆的摆动角度。

本申请一些实施例中，所述按键上设有轴第一安装部，所述固定架上设有轴第二安装部，所述轴第一安装部与所述轴第二安装部之间穿设转轴；

所述转轴上套设扭簧，所述扭簧的一端与所述按键抵靠，所述扭簧的另一端与所述固定架抵靠，所述扭簧用于向所述按键提供复位力。

本申请一些实施例中，所述力反馈接触部上用于与所述摆杆接触的一端外伸于所述按键。

本申请一些实施例中，所述固定架上设有用于容纳所述电机的容纳槽，所述容纳槽的底部敞口处设有限位板，所述限位板将所述电机限位于所述容纳槽内。

本申请一些实施例中，所述固定架上设有两个间隔布置的止挡部，两个所述止挡部分设于所述容纳槽的两端，所述止挡部与所述电机的对应端部抵靠。

本实用新型还提供一种手柄，包括手柄本体，还包括如上所述的力反馈模组，所述力反馈模组设于所述手柄本体内，所述按键从所述手柄本体露出。

本申请一些实施例中，所述手柄本体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体连接围成安装腔，所述第一壳体上设有开口；

所述力反馈模组设于所述安装腔内，所述固定架与所述第二壳体连接，所述按键从所述开口露出。

本申请一些实施例中，所述第一壳体内在相对侧设有凸起部；

所述按键上设有外伸于所述按键的伸出部，所述伸出部与所述凸起部抵靠。

本申请一些实施例中，所述第一壳体内设有放置凸起和限位凸起，所述电机的底部与所述放置凸起抵靠，所述电机的前侧与所述限位凸起抵靠，所述限位凸起上设有沉台，所述沉台用于为所述摆杆的摆动让位。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

本申请所公开的力反馈模组通过将摆杆与力反馈接触部之间的啮合曲线设计为渐开线，保证反馈力曲线和控制系统控制信号曲线一致，有利于控制系统对输出反馈力的控制，按键转动过程中所受反馈力恒定，反馈力大小可控，提升与不同游戏场景的适配度，增强沉浸感，提高用户使用体验。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据实施例的手柄的结构示意图；

图2为根据实施例的力反馈模组的结构示意图；

图3为根据实施例的力反馈模组的爆炸图；

图4为根据实施例的手柄的局部剖视图；

图5为根据实施例的力反馈模组省略固定架后的结构示意图；

图6为根据实施例的固定架、电机、霍尔元件的装配结构示意图；

图7为根据实施例的固定架的结构示意图；

图8为根据实施例的固定架与第二壳体的装配结构示意图；

图9为根据实施例的第一壳体的结构示意图；

图10为根据实施例的按键与第一壳体的装配结构示意图；

附图标记：

10-力反馈模组；

20-手柄本体；

100-按键，110-力反馈接触部，120-轴第一安装部，130-伸出部；

200-固定架，210-轴第二安装部，220-容纳槽，230-止挡部，240-限位板；

300-转轴；

400-扭簧；

510-磁铁，520-霍尔元件；

600-电机；

700-摆杆；

800-第一壳体，810-开口，820-凸起部，830-放置凸起，840-限位凸起，841-沉台；

900-第二壳体。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本实施例公开一种电子设备，比如游戏机，电子设备上设有手柄，用户通过手柄与电子设备进行交互。

手柄的结构参照图1，手柄上设有力反馈模组10，力反馈模组10的结构参照图1至图5，用户在对手柄进行操作时，力反馈模组10能够向用户提供反馈力，使用户感受到一定的沉浸式体验。

力反馈模组10主要包括按键100、固定架200、电机600、摆杆700等组成。

按键100在外力作用下发生位移，比如，用户按压按键100，按键100受力发生位移。按键100上设有力反馈接触部110。

固定架200作为按键100和电机600的安装载体，按键100转动地设于固定架200上，电机600固定设于固定架200上。

摆杆700设于电机600的动力轴端，摆杆700用于与力反馈接触部110接触，以向按键100施加反馈力。

按键100受力向手柄的内侧运动时，按键100朝靠近摆杆700的方向运动，力反馈接触部110与摆杆700接触，控制系统根据按键100的位置信号分析输出控制信号，力反馈模组10根据控制信号将电机转矩转换为反馈力输出，即反馈力F，为获得预期反馈力，控制系统释放的控制信号必须考虑力反馈模组10的内部转换结构。

控制系统输出控制信号，进而控制电机转矩M的输出，力反馈模组10通过摆杆700与力反馈接触部110之间的抵靠接触，将电机转矩M转换为反馈力F。为了提高反馈力的可控性，在控制信号不变即电机转矩M不变的前提下，按键转动过程中需要保证反馈力F始终保持不变，即恒定，因此需要针对传力点B（即摆杆700与力反馈接触部110之间的接触作用点）的运动轨迹进行详细设计。

传力点B的位置随着按键100转动而变化，基于渐开线的性质，将摆杆700与力反馈接触部110之间的啮合曲线设计为渐开线，从而保证按键100转动过程中的反馈力恒定。

受力分析为F=（M×R1）/（R2×L），F与M保持线性关系，L为按键100的转轴与手指在按键100上的施力点A之间的距离，R1为按键100的转轴与传力点B之间的距离，R为摆杆700的转轴与传力点B之间的距离，参照图4。

该力反馈模组10通过将摆杆700与力反馈接触部110之间的啮合曲线设计为渐开线，保证反馈力曲线和控制系统控制信号曲线一致，从而有利于控制系统对输出反馈力的控制，提升与不同游戏场景的适配度，增强沉浸感，提高用户使用体验。

本申请一些实施例中，力反馈接触部110上用于与摆杆700接触的一端外伸于按键100，以便于按键100向手柄的内侧转动时与摆杆700接触。

本申请一些实施例中，力反馈模组10还包括用于获取按键的位置信号的霍尔模组，霍尔模组包括霍尔元件520和磁铁510，霍尔元520件设于固定架200上，参照图4和图6，磁铁510设于按键100上，参照图5。磁铁510随按键100同步运动，磁铁510与霍尔元件520交换，以获取按键100的位置信号。

电机600根据霍尔模组反馈的按键100的位置信息，驱动摆杆700的摆动角度，以实现对反馈力的控制。

参照图5，力反馈接触部110上设有用于安装磁铁510的安装槽，参照图6和图7，固定架200上设有用于安装霍尔元件520的安装槽。

本申请一些实施例中，参照图5和图6，按键100上设有轴第一安装部120，固定架200上设有轴第二安装部210，轴第一安装部120与轴第二安装部210之间穿设转轴300，实现按键100与固定架200之间的转动连接。

转轴300上套设扭簧400，扭簧400的一端与按键100抵靠，扭簧400的另一端与固定架200抵靠，扭簧400用于向按键100提供复位力，用户释放对按键100的作用力后，按键100在扭簧400的弹力作用下复位。

本申请一些实施例中，参照图6和图7，固定架200上设有用于容纳电机600的容纳槽220，容纳槽220的底部敞口处设有限位板240，限位板240将电机600限位于容纳槽220内，实现电机600在固定架200上的固定安装。

容纳槽220实际由多根向固定架200的底侧延伸的立柱围成，容纳槽220的内部轮廓与电机600的顶部轮廓适配，限位板240兜在电机600的底部，限位板240的两端分别与对应的立柱通过螺钉固定。

固定架200上设有两个间隔布置的止挡部230，两个止挡部230分设于容纳槽220的两端，止挡部230与电机600的对应端部抵靠，进一步提高电机600的安装可靠性，避免电机600窜动。

本申请一些实施例中，参照图1和图4，手柄本体20包括第一壳体800和第二壳体900，第一壳体800和第二壳体900之间通过螺钉、卡扣等结构实现固定连接，第一壳体800与第二壳体900连接围成安装腔，力反馈模组10设于安装腔内。

参照图9，第一壳体800上设有开口810，按键100从开口810露出，以便用户按压操作。

参照图8，固定架200通过螺钉等方式与第二壳体900固定连接，实现力反馈模块组10在安装腔内的固定安装。

本申请一些实施例中，参照图9和图10，第一壳体800内在相对侧设有凸起部820，按键100上设有外伸于按键100的伸出部130，伸出部130与凸起部820抵靠，对按键100起到限位作用，避免按键100从第一壳体800内脱出。

本申请一些实施例中，参照图4和图9，第一壳体800内设有放置凸起830和限位凸起840，电机600的底部与放置凸起830抵靠，电机600的前侧与限位凸起840抵靠，进一步提高电机600的安装可靠性。

限位凸起840上设有沉台841，沉台841用于为摆杆700的摆动让位，避免干涉摆杆700的运动。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种力反馈模组，其特征在于，包括：

按键，其在外力作用下发生位移，所述按键上设有力反馈接触部；

固定架，所述按键转动地设于所述固定架上；

电机，其设于所述固定架上；

摆杆，其设于所述电机的动力轴端，所述摆杆用于与所述力反馈接触部接触以向所述按键施加反馈力，所述摆杆与所述力反馈接触部之间的啮合曲线为渐开线。

2.根据权利要求1所述的力反馈模组，其特征在于，

所述力反馈模组还包括用于获取所述按键的位置信号的霍尔模组，所述霍尔模组包括霍尔元件和磁铁，所述霍尔元件设于所述固定架上，所述磁铁设于所述按键上；

所述电机根据所述霍尔模组反馈的所述按键的位置信息驱动所述摆杆的摆动角度。

3.根据权利要求1所述的力反馈模组，其特征在于，

所述按键上设有轴第一安装部，所述固定架上设有轴第二安装部，所述轴第一安装部与所述轴第二安装部之间穿设转轴；

所述转轴上套设扭簧，所述扭簧的一端与所述按键抵靠，所述扭簧的另一端与所述固定架抵靠，所述扭簧用于向所述按键提供复位力。

4.根据权利要求1所述的力反馈模组，其特征在于，

所述力反馈接触部上用于与所述摆杆接触的一端外伸于所述按键。

5.根据权利要求1所述的力反馈模组，其特征在于，

所述固定架上设有用于容纳所述电机的容纳槽，所述容纳槽的底部敞口处设有限位板，所述限位板将所述电机限位于所述容纳槽内。

6.根据权利要求5所述的力反馈模组，其特征在于，

所述固定架上设有两个间隔布置的止挡部，两个所述止挡部分设于所述容纳槽的两端，所述止挡部与所述电机的对应端部抵靠。

7.一种手柄，包括手柄本体，其特征在于，还包括如权利要求1至6中任一项所述的力反馈模组，所述力反馈模组设于所述手柄本体内，所述按键从所述手柄本体露出。

8.根据权利要求7所述的手柄，其特征在于，

所述手柄本体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体连接围成安装腔，所述第一壳体上设有开口；

所述力反馈模组设于所述安装腔内，所述固定架与所述第二壳体连接，所述按键从所述开口露出。

9.根据权利要求8所述的手柄，其特征在于，

所述第一壳体内在相对侧设有凸起部；

所述按键上设有外伸于所述按键的伸出部，所述伸出部与所述凸起部抵靠。

10.根据权利要求8所述的手柄，其特征在于，

所述第一壳体内设有放置凸起和限位凸起，所述电机的底部与所述放置凸起抵靠，所述电机的前侧与所述限位凸起抵靠，所述限位凸起上设有沉台，所述沉台用于为所述摆杆的摆动让位。