一种游戏手柄及其摇杆反馈装置的制作方法

1.本发明涉及电子设备技术领域，并具体涉及一种游戏手柄及其摇杆反馈装置。


背景技术：

2.随着技术的发展与进步，手游的流行程度不断提高，对游戏手柄的操作要求也越来越高。目前市面上大部分游戏手柄具有摇杆，摇杆可在壳体内转动，用户通过操控摇杆实现相应的游戏操作。
3.常规的摇杆大多工作在被动受力的操作工况下，即：用户操作摇杆，摇杆通过转轴和滑动变阻器向主机系统传递摇杆摇摆位置信号，并通过弹簧和弹片实现被动回位，通常难以为操作者提供合适的反馈力，用户在操作摇杆时，需要通过屏幕上的控制对象来感受对摇杆的作用，操作手感不佳。
4.综上所述，如何有效地解决游戏手柄摇杆操作手感不佳等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种游戏手柄及其摇杆反馈装置，以解决现有技术中摇杆操作不佳的问题。
6.一方面，本发明提供了一种游戏手柄的摇杆反馈装置，包括：
7.摇杆，所述摇杆安装于所述游戏手柄的壳体且能够相对所述壳体摆动；
8.柔性绳，所述柔性绳的一端与所述摇杆连接；
9.张紧机构，所述张紧机构与所述柔性绳连接，适于通过调节所述柔性绳的张紧状态以调节对所述摇杆的反馈力。
10.如上所述的游戏手柄的摇杆反馈装置，进一步优选为，所述张紧机构包括转动电机、转动丝杠和限位筒；所述转动丝杠与所述转动电机的输出轴连接；所述限位筒套装于所述转动丝杠上，并与所述转动丝杠形成螺旋通道，且所述限位筒上设有横跨所述螺旋通道的轴向长孔；所述柔性绳一端卷绕于所述转动丝杠的螺旋通道中，另一端自所述轴向长孔伸出。
11.如上所述的游戏手柄的摇杆反馈装置，进一步优选为，所述摇杆处于摆动范围中心位置的状态下，所述限位筒的轴向长孔处于所述摇杆摆动范围中心位置的正下方。
12.如上所述的游戏手柄的摇杆反馈装置，进一步优选为，还包括控制模块，所述控制模块与所述转动电机连接，适于根据游戏信息控制所述转动电机驱动所述转动轴转动以回拉或推出所述柔性绳以产生力反馈。
13.如上所述的游戏手柄的摇杆反馈装置，进一步优选为，还包括弹性件，所述弹性件设于所述摇杆和所述壳体之间，并用于使所述摇杆复位。
14.如上所述的游戏手柄的摇杆反馈装置，进一步优选为，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述柔性绳上。
15.如上所述的游戏手柄的摇杆反馈装置，进一步优选为，所述摇杆包括相连接的摆动臂和转动轴；所述摆动臂的端部与所述柔性绳连接；所述转动轴包括相互垂直的x向转动轴和y向转动轴，适于使所述摇杆能够分别绕x向和y向相对所述壳体转动。
16.如上所述的游戏手柄的摇杆反馈装置，进一步优选为，所述y向转动轴包括安装件以及设于所述安装件两端的转动臂，所述安装件上设有一对适于x向转动轴安装的安装孔，所述安装孔的连线与所述转动臂的中心轴线垂直。
17.如上所述的游戏手柄的摇杆反馈装置，进一步优选为，所述摆动臂包括键帽和连杆，所述连杆的一端与所述键帽连接，另一端与所述柔性绳连接；所述连杆的中部设有穿装孔，并通过所述穿装孔穿装于所述x向转动轴上，且侧壁与所述安装件抵触。
18.另一方面，本发明还提供可一种游戏手柄，所述游戏手柄包括上述任意一项所述的摇杆反馈装置。
19.本发明提供的游戏手柄的摇杆反馈装置包括摇杆、柔性绳和张紧机构，其中，所述摇杆安装于所述游戏手柄的壳体内且能够相对所述壳体摆动；所述柔性绳的一端与所述摇杆连接；所述张紧机构与所述柔性绳连接，适于通过调节所述柔性绳的张紧状态以调节对所述摇杆的反馈力。上述结构中，张紧机构能够通过调节柔性绳的张紧状态，以使柔性绳处于张紧状态或松弛状态，并在其处于张紧状态时实现对摇杆的力反馈，同时张紧机构还可以通过调节作用力方式实现对摇杆反馈力方式的调节，以满足用户的力反馈需求，对于不同的用户能够方便的依据个人习惯调节摇杆反馈力，提升摇杆的操作手感。
附图说明
20.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。
21.图1为本发明的游戏手柄的摇杆反馈装置的结构示意图；
22.图2为一具体实施例中摇杆反馈装置的结构示意图；
23.图3为图2的爆炸示意图；
24.图4为图2中摇杆反馈装置的一种工作状态示意图；
25.图5为图2中摇杆反馈装置中几种应用场景的作用力示意图。
26.附图标记说明：
27.10-摇杆，20-柔性绳，30-张紧机构，40-壳体，50-控制模块，60-弹性件；
28.11-摆动臂，111-键帽，112-连杆，113-穿装孔；12-转动轴，121-x向转动轴，122-y向转动轴，122a-安装件，122b-转动臂，122c-安装孔；
29.31-转动电机，32-转动轴；
30.41-基座，42-底座。
具体实施方式
31.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。
32.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。
33.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。
34.请参阅图1-5，在一个具体实施例中，本发明提供的游戏手柄的摇杆反馈装置包括摇杆10、柔性绳20、张紧机构30和弹簧60。
35.其中，摇杆10安装于游戏手柄的壳体40内，且能够接受用户的操作并相对壳体40摆动。具体的，摇杆10通过转动轴12转动安装于壳体40内，具体可以绕相互垂直的x轴和y轴相对壳体40转动。摇杆10的顶端一般凸出于壳体40，以便于接受用户的操作，并随用户操作而摆动。
36.柔性绳20为柔性体，其一端与摇杆10连接，适于通过其张紧状态为带动摇杆10，以实现反馈力输出。优选的，柔性绳20为无弹柔性体，诸如钢丝绳、以及部分合成纤维绳等，通过无弹设置，使柔性绳20只传递作用力而不消耗作用力，便于后续反馈力控制。
37.张紧机构30与柔性绳20的另一端连接，适于通过回拉和推出柔性绳20以调整其张紧状态，进而实现力反馈输出。具体的，张紧机构30为电驱动结构，其驱动功率可调，驱动控制方向也可调，进而当其与柔性绳20连接时，能够通过驱动方向实现柔性绳20的回拉和推出，通过驱动功率的大小调节回拉作用力的大小。通过推出柔性绳20以使其处于松弛状态，从而无法带动摇杆10运动，进而不介入摇杆10的力反馈，也可以通过回拉柔性绳20使其处于张紧状态，从而实现张紧机构30与摇杆10之间的力传递，进而介入摇杆10的力反馈，介入时，也可以通过调节张紧机构30的工作方式，进而提供不同的力反馈体验。
38.弹簧60，套装于柔性绳20上，并设于摇杆10和壳体40之间，用于使摇杆复位10。具体的，套设于柔性绳20上的弹簧一端套接于摇杆10的端部，另一端固定于游戏手柄的壳体40上，上述设置一方面适于通过使弹簧与摇杆10套接便于摇杆10将变形驱动传递至弹簧中，进而使被操作的摇杆10在释放时能够在复位弹簧60的作用下复位，一般为摆动中心位置；另一方面，通过柔性绳20限定弹簧的变形方向，使整个力传动方向更为可控，使摇杆10的手感更好。当然，弹簧60本身也能够提供一定的反馈力，用户可以根据需要相应调节张紧机构30的输出功率，并结合复位弹簧60的反馈力，综合来获得适合自己的手感。
39.应用本发明提供的摇杆反馈装置，张紧机构30可以通过控制驱动方向回拉或推出柔性绳20实现柔性绳20状态的调节，使柔性绳20拉紧或放松摇杆10，进而确定是否介入摇杆10的力反馈。当张紧结构30不介入摇杆力反馈时，摇杆通过摆动式带动弹簧发生形变，并通过弹簧弹性形变的反作用力进行力反馈；而介入摇杆10力反馈时，张紧机构30和弹簧60的协同反馈，此时协同反馈力中，柔性绳20的回拉作用力还可以通过张紧机构30的驱动功
率的大小与断续进行调节，故可以通过张紧机构30提供的驱动力的调节实现反馈力的调节，以满足用户的反馈力需求，对于不同的用户能够方便的依据个人习惯调节摇杆10的反馈力，提升摇杆10的操作手感。
40.为了实现柔性绳20的张紧控制，张紧机构30包括转动电机31以及与转动电机的输出轴连接的转动轴32，柔性绳的一端卷绕于转动轴32上。
41.可选的，转动轴32水平放置于柔性绳的下方。此时，柔性绳20的一端系于转动轴32上，且部分绳长卷绕于转动轴32上，另一端与摇杆10连接。当转动轴32在转动电机31的驱动下转动时，若转动方向与柔性绳20的卷绕方向相反，则会对柔性弹力绳执行放卷操作，使柔性绳20的非卷绕长度增长，使柔性绳20松弛而无法传递转动电机31的驱动力，使张紧机构30不介入摇杆10的力反馈。若转动方向与柔性绳20的卷绕方向一致，则柔性绳20收卷于转动轴32上，进而缩短柔性绳20的非卷绕长度，使柔性绳20张紧并将转动电机31的驱动力传递至摇杆10以带动摇杆10动作，以形成力反馈；进一步的，当张紧机构30介入力反馈时，还可以通过控制旋转电机驱动力的大小调节反馈力的大小。
42.可选的，转动轴32为转动丝杠，转动丝杠竖向放置于柔性绳的下方；张紧机构还包括套装于转动丝杠并与其形成螺旋通道的限位筒，限位筒上设有横跨螺旋通道的轴向长孔；柔性绳20一端卷绕于转动丝杠的螺旋通道中，另一端自轴向长孔伸出。
43.转动丝杠为外圆周面设有螺旋槽的轴结构，其竖立于摇杆10的下方，且下端通过减速箱等减速机构与转动电机31的输出轴连接，转动电机31提供的旋转驱动能够通过输出轴、减速箱等减速机构传递至转动丝杠上，进而带动转动丝杠一起转动。限位筒为圆筒结构，其固定套设于转动丝杠外侧，且不随转动丝杠的转动而转动；且限位筒的内径与转动丝杠的外径基本一致，适于与转动丝杠适配套装时使转动丝杠外圆周面的螺旋槽形成螺旋通道；沿限位筒的长度方向，其上设有一个横跨螺旋通道的轴向长孔。柔性绳20的一端系于转动丝杠远离摇杆10的一端，且部分绳长卷绕于转动丝杠上，另一端自轴向长孔伸出并与摇杆10连接。
44.当转动丝杠在转动电机31的驱动下转动时，若转动方向与柔性绳20的卷绕方向相反，则会对柔性弹力绳执行放卷操作，使柔性绳20的非卷绕长度增长，使柔性绳20松弛而无法传递转动电机31的驱动力，使张紧机构30不介入摇杆10的力反馈。若转动方向与柔性绳20的卷绕方向一致，则柔性绳20会在限位筒的引导下进一步收卷于螺旋通道中，进而缩短柔性绳20的非卷绕长度，使柔性绳20张紧并将转动电机31的驱动力传递至摇杆10以带动摇杆10动作，以形成力反馈；进一步的，当张紧机构30介入力反馈时，还可以通过控制旋转电机驱动力的大小调节反馈力的大小。
45.进一步的，当摇杆10处于摆动范围中心位置的状态下，柔性绳20处于竖直张紧且无反馈力的状态，即限位筒的轴向长孔处于摇杆10摆动范围中心位置的正下方。摆动臂11处于摆动范围中心位置时，一般为其未受用于操作的原始状态，即竖直状态，当用户作用于摆动臂11使其摆动时，则摆动臂11偏离中心位置。通过将摇杆10竖直状态时，将柔性绳20设置成竖直张紧且无反馈力的状态，使摇杆10由竖直状态正向或反向摆动时，在张紧机构30驱动一定的情况下，张紧机构30配合柔性绳20提供的反馈力一致，进一步保证了操作手感。
46.为了实现转动电机31的自动控制，在上述各实施例的基础上，摇杆反馈装置还包括与转动电机31连接控制模块50，控制模块50适于根据游戏信息控制转动电机31驱动转动
轴32转动以回拉或推出柔性绳20以产生力反馈。也就是通过设置控制模块50，具体可以采用数字电路与游戏场景相结合，随时根据游戏信息控制转动电机31的驱动方向和驱动大小，并通过控制驱动方向实现柔性绳20张紧状态的控制，即实现张紧机构30介入与否的控制，通过控制驱动大小的控制，实现柔性绳20上反馈力大小的控制。
47.具体的，结合上述结构，本实施例中的游戏手柄的摇杆反馈装置在介入状态下，如图4-5所示，通过张紧机构30和弹簧60，有以下应用方式：
48.1)控制模块50指令转动电机31以与柔性绳20旋转方向相反的方向旋转，使柔性绳20处于松弛而未介入的状态。此时，当摇杆10脱离平衡位置时，弹簧的自回复力f3通过转轴传递至摇杆10顶端形成反馈力f2，进而使外部得到感知，实现无介入场景下的力反馈应用，整个过程中，各部分作用力如图5a所示；
49.2)控制模块50指令转动电机31以与柔性绳20旋转方向相反的方向旋转，使柔性绳20处于张紧而介入反馈的状态。此时，当摇杆10脱离平衡位置后，除弹簧的自回复力f3外，张紧机构30通过对柔性绳20的回拉，产生连续等大的回复力f1，二者合力传递至摇杆10顶端形成反馈力f2，进而使外部得到感知，实现持续性反馈力作用的场景应用，整个过程中，各部分作用力如图5b所示；
50.3)控制模块50指令转动电机31以与柔性绳20旋转方向相反的方向旋转，使柔性绳20处于张紧而介入反馈的状态。此时，当摇杆10脱离平衡位置后，除弹簧的自回复力f3外，张紧机构30对柔性绳20回拉，产生间断性等大回复力f1，二者合力传递至摇杆10顶端形成反馈力f2，进而使外部得到感知，实现持续性反馈力作用的场景应用，整个过程中，各部分作用力如图5c所示；
51.4)控制模块50指令转动电机31以与柔性绳20旋转方向相反的方向旋转，使柔性绳20处于张紧而介入反馈的状态。此时，当摇杆10脱离平衡位置后，除弹簧的自回复力f3外，张紧机构30对柔性绳20回拉，产生连续减小的回复力f1，二者合力传递至摇杆10顶端形成反馈力f2，进而使外部得到感知，实现等大反馈力的场景应用，整个过程，各部分作用力如图5d所示。
52.当然，上述场景应用只是摇杆反馈装置所有场景应用中的一部分，还可以通过调节转动电机31使其具有其他的应用方式。
53.在上述各实施例的基础上，如图3所示，摇杆10包括相连接的摆动臂11和转动轴12；摆动臂11的端部与柔性绳20连接；转动轴12包括相互垂直的x向转动轴121和y向动轴122，适于使摇杆10能够分别绕x向和y向相对壳体40转动。
54.进一步的，y向动轴122包括安装件122a以及设于安装件122a两端的转动臂122b，安装件122a上设有一对适于x向转动轴121安装的安装孔122c，安装孔122c的连线与转动臂122b的中心轴线垂直。具体的，安装件122a为矩形框架，其一对对侧侧面各连接有一个适于与游戏手柄的壳体40活动安装的转动臂122b，另一对对侧侧面上设有一对安装孔122c。x向转动轴121的端部与安装孔122c适配，适于以垂直于y向动轴122的方式架设于安装件122a内。
55.进一步的，摆动臂11包括键帽111和连杆112，连杆112的一端与键帽111连接，另一端与柔性绳20连接；连杆112的中部设有穿装孔113，并通过穿装孔113穿装于x向转动轴121上，且侧壁与安装件122a抵触。
56.基于上述实施例中提供的摇杆反馈装置，本发明还提供了一种游戏手柄，该游戏手柄包括上述实施例中任意一种摇杆反馈装置。
57.游戏手柄的壳体40包括基座41和底座42，其中机座为中空结构，且侧壁上设有一对适于转动臂122b安装的限位槽，适于将摇臂安装于壳体40内；底座42设于基座41的底面上，且其上设有适于柔性绳20穿过的安装孔122c，弹簧的一端通过焊接或粘接的方式固定于安装孔122c的外周。
58.由于该游戏手柄采用了上述实施例中的摇杆反馈装置。所以该游戏手柄的有益效果请参考上述实施例。
59.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。