力反馈装置的制作方法

阅读：评论：0

力反馈装置
【技术领域】
1.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：

2.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。
3.目前，触觉反馈技术已广泛应用于各类游戏手柄中，并取得了很好的用户体验效果和市场反响。但在某些游戏场景中，仅有振感无法满足用户体验要求。触觉反馈技术中包括振感和力反馈，该技术就可以有更好的沉浸感，更好地应用在需要体现后座力或者作用力的场景，例如射箭，赛车，火箭等场景。
4.相关技术的力反馈装置一般包括驱动电机、与所述驱动电机连接的涡轮、与所述涡轮连接的齿轮、安装于所述齿轮上的顶杆、抵接于所述顶杆的扳机以及固定于所述扳机的扭簧。当所述驱动电机通电时，所述驱动电机通过转动所述蜗轮，再通过所述齿轮的转换将力转换为线性的方向力来推动所述扳机。而当所述驱动电机断电之后，所述扭簧可以将所述扳机退回到初始位置。
5.然而，相关技术的力反馈装置需要通过所述蜗轮和所述齿轮等方式将旋转的力转换成线性方向的力，使得力反馈装置的结构复杂，并且其装配也比较复杂。该结构驱动所述扳机的力为单向，不能实现两个相反方向的力，而且需要通过用于减速的所述齿轮将所述驱动电机输出的力放大，但同时所述扳机转动的速度就会降低，反馈力控制效果差，不能提供良好的用户体验。
6.因此，有必要提供一种新的力反馈装置来解决上述问题。

技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一种可实现按键的力反馈效果，结构简单且易于组装，体验效果好的力反馈装置。
8.为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种力反馈装置，所述力反馈装置包括固定座、铰接于所述固定座的按键、连接于所述按键的底部的驱动杆以及连接于所述驱动杆远离所述按键的一端的驱动组件；所述固定座包括固定座本体和安装于所述固定座本体一端的轴承，所述按键包括按键本体和由所述按键本体的一端凸出形成的转动轴，所述轴承与所述转动轴匹配并套设于所述转动轴形成铰接结构，以使得所述转动轴形成铰接点；所述驱动杆连接于所述按键本体的底部；所述驱动组件包括线性振动电机和由所述线性振动电机延伸形成的输出轴，所述输出轴连接于所述驱动杆远离所述按键的一端；所述线性振动电机驱动所述输出轴沿所述线性振动电机的振动方向进行线性往返运动，以使所述输出轴带动所述驱动杆以驱动所述按键沿所述铰接点进行正反转动。
9.优选的，所述驱动杆包括连接于所述按键本体的底部的第一杆和铰接于所述第一杆远离所述按键本体的一端的第二杆；所述第二杆远离所述第一杆的一端铰接于所述输出
轴。
10.优选的，所述线性振动电机包括基座、固定于所述基座的滑动轴，固定于所述基座的磁钢单元以及通过穿过所述滑动轴悬置于所述基座内的振动单元；所述振动单元包括内壳和固定于所述内壳内的线圈，所述内壳穿过所述滑动轴并沿所述滑动轴进行线性往返运动；所述输出轴固定于所述内壳，所述输出轴穿过所述基座且其外露于所述基座的部分与所述第二杆连接。
11.优选的，所述线性振动电机还包括弹性件，所述弹性件的一端连接于所述内壳，所述弹性件的另一端连接所述基座的内侧。
12.优选的，所述力反馈装置还包括安装于所述按键本体的永磁体和安装于所述固定座本体的霍尔传感器；所述霍尔传感器位于所述永磁体的磁场范围内，并通过感应所述永磁体的磁场产生感应电流；所述感应电流用于驱动所述线圈。
13.优选的，所述按键还包括由所述按键本体的底部向外凸出形成的呈环状的固定壁，所述驱动杆还包括由所述第一杆靠近所述按键本体的一端延伸的第三杆，所述第三杆卡设于所述固定壁内并抵接于所述按键本体。
14.优选的，所述固定座还包括由所述固定座本体靠近所述驱动杆一侧凸出形成的导轨，所述第一杆设有凹陷形成的滑槽，所述滑槽与所述导轨匹配以使所述第一杆沿所述导轨移动。
15.优选的，所述驱动杆包括连接于所述按键本体的底部的驱动杆本体和由所述驱动杆本体凹陷形成的导轨槽，所述驱动杆本体呈长条形，所述导轨槽沿所述驱动杆本体的长度方向延伸；所述输出轴包括输出轴本体和由所述输出轴本体凸出延伸的销柱，所述销柱与所述导轨槽匹配并卡设于所述导轨槽。
16.优选的，所述按键本体的底部呈弧形状。
17.优选的，所述线性振动电机包括基座、悬置于所述基座内的振动单元以及固定于所述基座并驱动所述振动单元振动的线圈组件，所述振动单元包括磁钢，所述输出轴固定于所述振动单元，所述输出轴穿过所述基座，所述销柱外露于所述基座并连接于所述驱动杆。
18.与相关技术相比，本发明力反馈装置通过所述线性振动电机驱动所述输出轴沿所述线性振动电机的振动方向进行线性往返运动，将所述输出轴通过所述驱动杆连接于所述按键，以使所述输出轴带动所述驱动杆以驱动所述按键沿所述铰接点进行正反转动。该结构将所述线性振动电机驱动所述输出轴的力的方向转换为所述按键转动方向，并使得所述按键受到两个相反方向的力，即相反方向的推力以及拉力直接作用于所述按键，同时使得所述按键较大的行程以及较快的响应速度，不需要相关技术中需要额外增加涡轮和齿轮组成的传动结构，而直接使得所述按键由所述线性振动电机驱动，从而使得本发明力反馈装置结构简单且易于组装，用户的体验效果好。
【附图说明】
19.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：
20.图1为本发明力反馈装置的实施例一的立体结构示意图；
21.图2为本发明力反馈装置的实施例一的另一角度的立体结构示意图；
22.图3为本发明力反馈装置的实施例一的部分立体结构分解图；
23.图4为沿图2中a-a线的剖示图；
24.图5为本发明力反馈装置的实施例二的立体结构示意图；
25.图6为本发明力反馈装置的实施例二的部分立体结构分解图。
【具体实施方式】
26.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。
27.(实施例一)
28.本发明实施例一提供一种力反馈装置100。所述力反馈装置100应用于手柄、vr背心、座椅等设备上，所述力反馈装置100在游戏中能使得用户有更好的沉浸感。
29.请参阅图1-4所示，具体的，所述力反馈装置100包括固定座1、铰接于所述固定座1的按键2、连接于所述按键2的底部的驱动杆3以及连接于所述驱动杆3远离所述按键2的一端的驱动组件4。所述驱动组件4通过输出轴42与所述驱动杆3连接。
30.所述固定座1包括固定座本体11和由所述固定座本体11一端形成的轴承12。
31.所述按键2包括按键本体21和安装于所述按键本体21的一端凸出的转动轴22。所述轴承12与所述转动轴22匹配并套设于所述转动轴22形成铰接结构，以使得所述转动轴22形成铰接点x。
32.本实施例一中，所述按键2为扳机。当然，不限于此，呈弧形的形状体也是可以的。
33.所述驱动杆3连接于所述按键本体21的底部。
34.本实施例一中，所述驱动杆3包括连接于所述按键本体21的底部的第一杆31和铰接于所述第一杆31远离所述按键本体21的一端的第二杆32。所述第一杆31与所述第二杆32铰接的连接处形成铰接点b。
35.所述第二杆32远离所述第一杆31的一端铰接于所述输出轴42。所述第二杆32与所述输出轴42的连接处形成铰接点c。
36.所述驱动杆3通过形成两个铰接点的结构，即铰接点b和铰接点c的结构，使得所述驱动杆3可以将线性的力转换为所述按键2沿铰接点x旋转的力，该结构不需要相关技术的额外增加涡轮和齿轮组成的传动结构，并使得所述按键2受到两个相反方向的力，即推力以及拉力直接作用于所述按键2，同时使得所述按键2较大的行程以及较快的响应速度，从而使得所述力反馈装置100结构简单且易于组装，用户的体验效果好。
37.本实施例一中，所述驱动杆3与所述输出轴42相互垂直设置，该设置有利于所述力反馈装置100缩小高度尺寸，以便于应用所述力反馈装置100的整机产品小型化。
38.本实施例一中，所述驱动杆3还包括由所述第一杆31靠近所述按键本体21的一端延伸的第三杆33。所述按键2还包括由所述按键本体21的底部向外凸出形成的呈环状的固
定壁23。所述第三杆33卡设于所述固定壁23内并抵接于所述按键本体21。该结构可以使得所述驱动杆3与所述按键2的连接可靠性提高，防止移动中的所述驱动杆3与所述按键2脱离的风险，并使得所述力反馈装置100结构简单且易于组装。
39.本实施例一中，所述固定座1还包括由所述固定座本体11靠近所述驱动杆3一侧凸出形成的导轨13，所述第一杆31设有凹陷形成的滑槽310，所述滑槽310与所述导轨13匹配以使所述第一杆31沿所述导轨13移动。该结构提高了所述按键2受到两个相反方向的力的稳定性，并提高了响应速度，并防止所述驱动杆3使用和组装时脱落的风险，从而提高了所述力反馈装置100的可靠性。更优的，所述导轨13与所述输出轴42相互垂直设置，该设置有利于所述力反馈装置100缩小高度尺寸，以便于应用所述力反馈装置100的整机产品小型化。
40.所述驱动组件4包括线性振动电机41和由所述线性振动电机41延伸的输出轴42。所述输出轴42连接于所述驱动杆3远离所述按键2的一端。所述线性振动电机41驱动所述输出轴42沿所述线性振动电机41的振动方向进行线性往返运动，以使所述输出轴42带动所述驱动杆3以驱动所述按键2沿所述铰接点x进行正反转动。该结构将所述线性振动电机41驱动所述输出轴42的力的方向转换为所述按键2转动方向，并使得所述按键2受到两个相反方向的力，即相反方向的推力以及拉力直接作用于所述按键2，同时使得所述按键2较大的行程以及较快的响应速度，不需要相关技术中需要额外增加涡轮和齿轮组成的传动结构，而直接使得所述按键2由所述线性振动电机41驱动，从而使得本发明力反馈装置结构100简单且易于组装，用户的体验效果好。
41.所述线性振动电机41用于提供所述输出轴42线性往返运动的驱动力。本实施例一中，所述线性振动电机41包括基座411、固定于所述基座411的滑动轴412，固定于所述基座411的磁钢单元413以及通过穿过所述滑动轴412悬置于所述基座411内的振动单元414。
42.磁钢单元413包括固定于所述基座411的磁轭4131和固定于所述磁轭4131远离所述基座411一侧的多个磁钢4132。
43.所述振动单元414包括内壳4141和固定于所述内壳4141内的线圈4142，所述内壳4141穿过所述滑动轴412并沿所述滑动轴412进行线性往返运动。所述输出轴42固定于所述内壳4141，所述输出轴42穿过所述基座411且其外露于所述基座411的部分与所述第二杆32连接。当线圈4142通电后，所述线性振动电机41中的所述振动单元414受到电磁力，沿所述滑动轴412进行线性往返滑动。所述振动单元414通过所述输出轴42带动所述驱动杆3来顶出所述按键2，通过改变线圈4142电流大小以及方向可以调整施加在所述按键2上的力。所述线性振动电机41的结构可以在短时间内提供精准的驱动力，并且结构简单且驱动力强，可以与所述驱动杆3的结构匹配，使得所述按键2较大的行程以及较快的响应速度，从而使得所述力反馈装置100结构简单且易于组装，用户的体验效果好。
44.当然，不限于此，所述线性振动电机41还可以采用本领域常用的其他结构的线性振动电机也是可以的。
45.为了使得所述线圈4142断电后，所述输出轴42复位，所述线性振动电机41还包括用于所述线圈4142断电后将所述内壳4141复位的弹性件415，所述弹性件415的一端连接于所述内壳4141，所述弹性件415的另一端连接所述基座411的内侧。本实施例一中，所述弹性件415为弹簧。
46.所述力反馈装置100包括安装于所述按键本体21的永磁体5和安装于所述固定座本体11的霍尔传感器6。所述霍尔传感器6位于所述永磁体5的磁场范围内，并通过感应所述永磁体5的磁场产生感应电流。其中，安装于所述按键2的所述永磁体5在所述按键2的转动时，所述霍尔传感器6满足在所述永磁体5的磁场范围内。所述感应电流用于驱动所述线圈4142。当按动所述按键2时，所述按键2受力后会往下转动。在安装于所述按键本体21的永磁体5会改变位置，从而所述霍尔传感器6可以读取到所述按键2的位置信息。从而给到所述线圈4142输入振动或者力反馈的信号。
47.(实施例二)
48.本发明的实施例二提供一种力反馈装置200。本发明的实施例二力反馈装置200与本发明的实施例一的力反馈装置结构100的结构基本相同，其两者的区别在于：
49.所述驱动杆3b包括连接于所述按键本体21b的底部的驱动杆本体31b和由所述驱动杆本体31b凹陷形成的导轨槽310b。
50.所述驱动杆本体31b呈长条形，所述导轨槽310b沿所述驱动杆本体31b的长度方向延伸。
51.所述输出轴42b包括输出轴本体421b和由所述输出轴本体421b凸出延伸的销柱422b，所述销柱422b与所述导轨槽310b匹配并卡设于所述导轨槽310b。本实施例二中的所述驱动杆3b结构通过所述销柱422b与所述导轨槽310b的组合结构实现可以将线性的力转换为所述按键本体21b沿铰接点x旋转的力，该结构不需要相关技术的额外增加涡轮和齿轮组成的传动结构，并使得所述按键本体21b受到两个相反方向的力，即推力以及拉力直接作用于所述按键本体21b，同时使得所述按键本体21b较大的行程以及较快的响应速度，从而使得所述力反馈装置200结构简单且易于组装，用户的体验效果好。
52.为了更好的增加所述按键本体21b较大的行程以及较快的响应速度，本实施例二中，所述按键本体21b的底部呈弧形状。当然，不限于此，所述按键本体21b还可以设置为其他有利于较大的行程的形状，例如呈斜斜坡的形状、三角形等。
53.本实施例二中，所述线性振动电机41b结构更为简单，体积更小，有利于所述力反馈装置200的组装。所述线性振动电机41b结构具体为：所述线性振动电机41b包括基座411b、悬置于所述基座411b内的振动单元412b以及固定于所述基座411b并驱动所述振动单元412b振动的线圈组件413b。
54.所述振动单元412b包括磁钢。
55.所述输出轴42b固定于所述振动单元412b，所述输出轴42b穿过所述基座411b，所述销柱422b外露于所述基座411b并连接于所述驱动杆3b。
56.与相关技术相比，本发明力反馈装置通过所述线性振动电机驱动所述输出轴沿所述线性振动电机的振动方向进行线性往返运动，将所述输出轴通过所述驱动杆连接于所述按键，以使所述输出轴带动所述驱动杆以驱动所述按键沿所述铰接点进行正反转动。该结构将所述线性振动电机驱动所述输出轴的力的方向转换为所述按键转动方向，并使得所述按键受到两个相反方向的力，即相反方向的推力以及拉力直接作用于所述按键，同时使得所述按键较大的行程以及较快的响应速度，不需要相关技术中需要额外增加涡轮和齿轮组成的传动结构，而直接使得所述按键由所述线性振动电机驱动，从而使得本发明力反馈装置结构简单且易于组装，用户的体验效果好。
57.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。

技术特征：

1.一种力反馈装置，其特征在于，所述力反馈装置包括固定座、铰接于所述固定座的按键、连接于所述按键的底部的驱动杆以及连接于所述驱动杆远离所述按键的一端的驱动组件；所述固定座包括固定座本体和安装于所述固定座本体一端的轴承，所述按键包括按键本体和由所述按键本体的一端凸出形成的转动轴，所述轴承与所述转动轴匹配并套设于所述转动轴形成铰接结构，以使得所述转动轴形成铰接点；所述驱动杆连接于所述按键本体的底部；所述驱动组件包括线性振动电机和由所述线性振动电机延伸的输出轴，所述输出轴连接于所述驱动杆远离所述按键的一端；所述线性振动电机驱动所述输出轴沿所述线性振动电机的振动方向进行线性往返运动，以使所述输出轴带动所述驱动杆以驱动所述按键沿所述铰接点进行正反转动。2.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述驱动杆包括连接于所述按键本体的底部的第一杆和铰接于所述第一杆远离所述按键本体的一端的第二杆；所述第二杆远离所述第一杆的一端铰接于所述输出轴。3.根据权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，所述线性振动电机包括基座、固定于所述基座的滑动轴，固定于所述基座的磁钢单元以及通过穿过所述滑动轴悬置于所述基座内的振动单元；所述振动单元包括内壳和固定于所述内壳内的线圈，所述内壳穿过所述滑动轴并沿所述滑动轴进行线性往返运动；所述输出轴固定于所述内壳，所述输出轴穿过所述基座且其外露于所述基座的部分与所述第二杆连接。4.根据权利要求3所述的力反馈装置，其特征在于，所述线性振动电机还包括弹性件，所述弹性件的一端连接于所述内壳，所述弹性件的另一端连接所述基座的内侧。5.根据权利要求3所述的力反馈装置，其特征在于，所述力反馈装置还包括安装于所述按键本体的永磁体和安装于所述固定座本体的霍尔传感器；所述霍尔传感器位于所述永磁体的磁场范围内，并通过感应所述永磁体的磁场产生感应电流；所述感应电流用于驱动所述线圈。6.根据权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，所述按键还包括由所述按键本体的底部向外凸出形成的呈环状的固定壁，所述驱动杆还包括由所述第一杆靠近所述按键本体的一端延伸的第三杆，所述第三杆卡设于所述固定壁内并抵接于所述按键本体。7.根据权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，所述固定座还包括由所述固定座本体靠近所述驱动杆一侧凸出形成的导轨，所述第一杆设有凹陷形成的滑槽，所述滑槽与所述导轨匹配以使所述第一杆沿所述导轨移动。8.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述驱动杆包括连接于所述按键本体的底部的驱动杆本体和由所述驱动杆本体凹陷形成的导轨槽，所述驱动杆本体呈长条形，所述导轨槽沿所述驱动杆本体的长度方向延伸；所述输出轴包括输出轴本体和由所述输出轴本体凸出延伸的销柱，所述销柱与所述导轨槽匹配并卡设于所述导轨槽。9.根据权利要求8所述的力反馈装置，其特征在于，所述按键本体的底部呈弧形状。10.根据权利要求8所述的力反馈装置，其特征在于，所述线性振动电机包括基座、悬置于所述基座内的振动单元以及固定于所述基座并驱动所述振动单元振动的线圈组件，所述振动单元包括磁钢，所述输出轴固定于所述振动单元，所述输出轴穿过所述基座，所述销柱
外露于所述基座并连接于所述驱动杆。

技术总结

本发明实施例提供一种力反馈装置，其包括固定座、铰接于固定座的按键、连接于按键的驱动杆及连接于驱动杆的驱动组件；固定座包括固定座本体和安装于固定座本体一端的轴承，按键包括按键本体和由按键本体的一端凸出形成的转动轴，轴承与转动轴匹配并套设于转动轴形成铰接结构，以使得转动轴形成铰接点；驱动杆连接于按键本体的底部；驱动组件包括线性振动电机和由线性振动电机延伸的输出轴，输出轴连接于驱动杆远离按键的一端；线性振动电机驱动输出轴沿线性振动电机的振动方向进行线性往返运动，以使输出轴带动驱动杆以驱动按键沿铰接点进行正反转动。采用本发明的力反馈装置可实现按键的力反馈效果，结构简单且易于组装，体验效果好。验效果好。验效果好。