操纵杆以及终端装置

技术领域

本申请涉及非接触式感应领域，尤其涉及一种操纵杆以及终端装置。

背景技术

现有的操纵杆通常为接触电阻式，具体地，通过碳刷在碳膜上不同位置下产生不同的电阻值，计算出操纵杆的实时状态。然而，通过碳刷与碳膜相互接触式的感测模式，多次使用后会导致碳刷或碳膜损耗，进而导致感测不准确，甚至无法使用；另外碳刷与碳膜属于精密零件，制作成本高。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种操纵杆以及终端装置，以解决上述技术问题。

一种操纵杆，包括壳体、手柄、第一限位件、第二限位件、弹性件、磁石以及磁力传感器；手柄穿设于壳体；第一限位件与手柄固定连接，第一限位件与壳体可活动地卡接；第二限位件与手柄活动连接，第二限位件与壳体可活动地卡接；弹性件与第一限位件、第二限位件以及壳体连接，第二限位件抵持于手柄；其中磁石与手柄及壳体的其中一方固定，磁力传感器与手柄及壳体的其中另一方固定。

在一些实施方式中，壳体包括底座与罩体，底座与罩体形成一容置空间，手柄、第一限位件、第二限位件以及弹性件容置于容置空间中。

在一些实施方式中，罩体包括顶壁、第一侧壁、第三侧壁、第二侧壁以及第四侧壁，第一侧壁、第三侧壁、第二侧壁以及第四侧壁依次相邻设置并沿顶壁的周缘朝向底座延伸。

在一些实施方式中，顶壁开设有第一通孔，手柄从第一通孔穿过。

在一些实施方式中，手柄包括依次固定连接的操作部、杆部以固定部，操作部位于容置空间之外，杆部穿设于第一通孔，固定部位于容置空间中。

在一些实施方式中，第一侧壁上开设有第一开口，第二侧壁上开设有第二开口；第一限位件包括第一主体部以及设置于第一主体部两侧的第一卡持部，第一卡持部位于第一开口与第二开口中。

在一些实施方式中，第一开口与第二开口朝向底座的一端的开口宽度大于背离底座的一端的开口宽度。

在一些实施方式中，第一主体部用于连接第一卡持部的表面与第一侧壁和/或第二侧壁之间具有第一间隙。

在一些实施方式中，第一主体部上开设有容置槽，固定部容置于容置槽中。

在一些实施方式中，固定部为扁平的椭球形，容置槽的形状与固定部的形状相适配。

在一些实施方式中，第三侧壁上开设有第三开口，第四侧壁上开设有第四开口；第二限位件包括第二主体部以及设置于第二主体部两侧的第二卡持部，第二卡持部位于第三开口与第四开口中。

在一些实施方式中，第三开口与第四开口朝向底座的一端的开口宽度大于背离底座的一端的开口宽度。

在一些实施方式中，第二主体部开设有第二通孔，杆部穿设于第二通孔。

在一些实施方式中，第二通孔包括长度以及宽度，长度的大小大于宽度的大小，第二通孔用于限位手柄沿长度的方向摆动。

在一些实施方式中，第二主体部用于连接第二卡持部的表面与第三侧壁和/或第四侧壁之间具有第二间隙。

在一些实施方式中，弹性件的一侧与底座连接，弹性件的另一侧与第二主体部连接，弹性件呈被压缩状态，固定部抵持于第二主体部。

在一些实施方式中，弹性件的一侧与底座连接，弹性件的另一侧与第一限位件连接，弹性件呈被压缩状态。

在一些实施方式中，底座背离罩体的表面开设有凹槽，磁力传感器设置于凹槽中。

一种终端装置，终端装置包括操纵杆。

本申请提供的操纵杆，通过壳体、第一限位件、第二限位件以及弹性件的相互作用，使得手柄能够在预设的方向摆动，手柄失去外力作用时，手柄在弹性件的作用下恢复至初始状态。将磁石与磁力传感器分别设置于壳体与手柄上，通过磁石与磁力传感器非接触式的感测模式，从根本上代替现有的碳刷与碳膜接触式的感测模式，从而没有碳材料磨损的可能性，还降低使用碳刷、碳膜等精密零件的数量；另外，通过磁石与磁力传感器相互配合，感测灵敏度高。

附图说明

图1为本申请实施例提供的终端装置的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的操纵杆的结构示意图。

图3为图2所示的操纵杆沿一方位的爆炸图。

图4为图2所示的操纵杆沿另一方位的爆炸图。

图5为图2所示的操纵杆沿V-V方向的截面示意图。

图6为图2所示的操纵杆沿VI-VI方向的截面示意图。

图7为罩体与手柄组装后的结构示意图。

图8为在图7所示的结构上组装第二限位架后的结构示意图。

图9为在图8所示的结构上组装第一限位架后的结构示意图。

图10为在图9所示的结构上组装弹性件后的结构示意图。

图11为在图10所示的结构上组装底座后的结构示意图。

图12为在图11所示的结构上组装磁力传感器后得到的操纵杆的结构示意图。

主要元件符号说明

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如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。

在本申请的各实施例中，为了便于描述而非限制本申请，本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语“连接”并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“上方”、“下方”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

请参阅图1与图2，本申请实施例提供一种终端装置200，终端装置200可以是游戏机、方向盘、旋钮等。终端装置200包括操纵杆100以及处理器210，操纵杆100与处理器210电连接，操纵杆100中的手柄40能够产生位移，处理器210用于获取并计算手柄40的位移信息。

请一并参阅图3、图4、图5以及图6，操纵杆100包括壳体10、手柄40、第一限位件50、第二限位件60、弹性件70、磁石20以及磁力传感器30。所述手柄40能够做360°方向的摆动，第一限位件50与手柄40固定连接，随手柄40的摆动而摆动，第二限位件60用于与壳体10相互配合卡持手柄40，使得手柄40能够摆动而非移动，摆动支点由第二限位件60与手柄40的接触点确定。

在本实施例中，定义第一限位件50的延伸方向为X轴，第二限位件60的延伸方向为Y轴，X轴方向与Y轴方向垂直，与X轴方向以及Y轴方向均垂直的方向为Z轴。X轴方向与Y轴方向确定的平面为XY平面。在其他实施方式中，第一限位件50的延伸方向与第二限位件60的延伸方向也可以是其他角度，能够实现各自的功能即可。

壳体10包括底座11与罩体13，底座11与罩体13形成一容置空间15，第一限位件50、第二限位件60及弹性件70可容置于容置空间15中。壳体10的材质为具有导磁性的材质，降低或避免外界磁场对磁石20以及磁力传感器30的干扰。

在本实施例中，底座11背离罩体13的表面凹陷形成一凹槽112(请参阅图4)，磁力传感器30固定设置于凹槽112中，磁石20与手柄40固定连接，手柄40能够相较于底座11产生位移，使得磁力传感器30感测磁石20的位置，从而通过与磁力传感器30电连接的处理器210计算得出手柄40的位置。

具体地，在手柄40为初始状态时，磁力传感器30获取磁石20的初始磁场分量。手柄40相较于壳体10摆动之后，磁石20与磁力传感器30产生相对位移，磁力传感器30识别磁石20在X轴、Y轴和Z轴方向的磁场分量与初始磁场分量的差值，通过外接磁力传感器30的处理器210计算得到手柄40相较于初始状态时的位移量，从而获取磁石20的姿态信息，进而分析得到手柄40的姿态信息。

在一些实施方式中，磁力传感器30的安装位置并不限于设置于凹槽112中，磁力传感器30的位置还可以位于底座11朝向罩体13的表面、或者罩体13的表面或内部。在一些实施方式中，磁力传感器30与磁石20的位置还可以互换，即磁力传感器30与手柄40固定连接，磁石20与壳体10固定连接，能够实现磁力传感器30与磁石20产生相对位移即可。其中，当磁力传感器30设置于底座11上并与手柄40对应设置时，更加有利于处理器210的计算与识别。

罩体13包括顶壁131、第一侧壁133、第三侧壁135、第二侧壁137以及第四侧壁139，第一侧壁133、第三侧壁135、第二侧壁137以及第四侧壁139依次相邻设置并沿顶壁131的周缘朝向底座11延伸，即第一侧壁133与第二侧壁137相对设置，第三侧壁135与第四侧壁139相对设置。

顶壁131开设有贯穿顶壁131的第一通孔1312，第一通孔1312的开口方向沿Z轴方向，第一通孔1312与容置空间15连通，第一通孔1312用于手柄40穿设于顶壁131并延伸至容置空间15中。第一侧壁133、第三侧壁135、第二侧壁137以及第四侧壁139分别开设有第一开口1332、第三开口1352、第二开口1372以及第四开口1392，第一开口1332与第二开口1372对应设置，第一开口1332与第二开口1372的开口方向沿X轴方向，第三开口1352与第四开口1392对应设置第三开口1352与第四开口1392的开口方向沿Y轴方向，第一开口1332与第二开口1372用于限位第一限位件50，第三开口1352与第四开口1392用于限位第二限位件60。

第一开口1332、第三开口1352、第二开口1372、第四开口1392均呈下端开口大的倒U型，即第一开口1332、第三开口1352、第二开口1372、第四开口1392朝向底座11的一端的开口宽度大于背离底座11的一端的开口宽度。倒U型的第一开口1332、第三开口1352、第二开口1372、第四开口1392便于操纵杆100的组装，另外，还便于为手柄40的360°灵活摆动而为第一限位件50与第二限位件60提供可运动的空间。

手柄40包括依次固定连接的操作部41、杆部43以及固定部45，即杆部43连接操作部41与固定部45。所述操作部41可为圆形体、矩形体、或者正方体或者其他形状，只要方便用户的手操作即可。在本实施例中，所述操作部41为圆形体，且操作部41的横截面尺寸大于杆部43及固定部45的横截面尺寸。在未施加外力作用于手柄40时，手柄40沿Z轴方向延伸贯穿第一通孔1312。其中，操作部41位于壳体10形成的容置空间15之外，便于用户操作手柄40。杆部43从顶壁131的第一通孔1312中穿设于容置空间15中，在本实施例中，磁石20位于杆部43的内部并与杆部43固定连接。固定部45全部容置于容置空间15中，固定部45用于与第一限位件50固定连接。其中，固定部45为一扁平的椭球体。

第一限位件50包括第一主体部51以及设置于第一主体部51两侧的第一卡持部53，第一卡持部53沿X轴方向延伸。第一主体部51与手柄40对应，第一主体部51上开设有与固定部45相适配的容置槽515，固定部45容置于容置槽515中以固定以及支撑手柄40。在本实施例中，容置槽515大致为扁平的椭球形的槽，当固定部45容置于容置槽515中时，可以防止手柄40相较于第一限位件50旋转而产生无效运动，影响用户体验。在一些实施方式中，也可以采用其他方式固定和支撑手柄40，例如采用粘结的方式。

第一卡持部53为柱体，第一卡持部53沿第一主体部51相反的两端延伸。第一主体部51位于容置空间15中，位于第一主体部51两端的第一卡持部53分别穿设于第一开口1332与第二开口1372，第一主体部51用于连接第一卡持部53的表面与第一侧壁133和/或第二侧壁137之间具有一定的第一间隙535，以便于第一限位件50在容置空间15中具有运动的空间；第一开口1332与第二开口1372以及第一间隙535的相互配合，使得第一限位件50在XY平面内具有可运动的空间。

第二限位件60包括第二主体部61以及设置于第二主体部61两侧的第二卡持部63，第二卡持部63沿Y轴方向延伸。第二主体部61上开设有第二通孔615，第二通孔615为长条状，例如矩形，第二通孔615用于手柄40的杆部43穿设于第二通孔615，其中，固定部45为扁平的椭球体，也有利于手柄40穿过第二通孔615。第二通孔615沿X轴方向具有宽度，沿Y轴方向具有长度，长度的大小大于宽度的大小，长度的大小大于固定部45沿X轴方向的尺寸，便于固定部45穿过第二通孔615；宽度的大小略大于杆部43的直径且小于固定部45沿Z轴方向的尺寸，便于固定部45穿过第二通孔615且进行旋转后，固定部45能够抵持于第二主体部61上。第二主体部61大致呈“凹”状，第二主体部61背离朝向固定部45的表面凹陷，使得第一主体部51容置于第二主体部61凹陷的空间中的同时，第二主体部61能够与弹性件70连接。第二卡持部63为柱体，第二卡持部63沿第二主体部61相反的两端延伸。第二主体部61位于容置空间15中，位于第二主体部61两端的第二卡持部63分别穿设于第三开口1352与第四开口1392，第二主体部61用于连接第二卡持部63的表面与第三侧壁135和/或第四侧壁139之间具有一定的第二间隙635，以便于第二限位件60在容置空间15中具有运动空间；第三开口1352与第四开口1392以及第二间隙635的相互配合，使得第二限位件60在XY平面内具有可运动的空间。

弹性件70位于底座11朝向罩体13的表面并容置于容置空间15中，弹性件70的一侧与底座11连接，弹性件70的另一侧与第一限位件50以及第二限位件60连接。在本实施例中，弹性件70为一压缩弹簧。

具体地，第一限位件50的第一主体部51与弹性件70连接，第二限位件60的第二主体部61与弹性件70连接，弹性件70呈被压缩状态。在弹性件70的弹性作用下，一方面使得第一限位件50的第一卡持部53能够卡持于第一开口1332以及第二开口1372中、第二限位件60的第二卡持部63能够卡持于第三开口1352以及第四开口1392中；另一方面，还使得固定部45背离底座11的一侧抵持于第二主体部61，从而将手柄40能够保持垂直于XY平面上，使手柄40沿Z轴方向延伸。另外，固定部45与第二主体部61相连接的接触点确定手柄40的摆动支点，在本实施例中，接触点为两个，可将两个接触点的中心看作摆动支点。

由于第一限位件50与第一开口1332、第二开口1372的位置关系以及第二限位件60与第二通孔615、第三开口1352以及第四开口1392的位置关系，限制手柄40能沿着Z轴方向做锥摆运动，其中，由于手柄40在摆动过程中，会带动第二限位件60的运动，锥摆运动的支点在三维空间中也会产生相应的变化。

当外力沿X轴方向作用于手柄40的操作部41时，由于手柄40的固定部45与第一限位件50固定连接，摆动支点(位于固定部45朝向杆部43的一侧)位于操作部41与固定部45之间，第一限位件50沿可活动地卡持于第一开口1332与第二开口1372中，则第一限位件50沿与X轴相反的方向摆动，同时弹性件70产生形变；失去外力作用时，弹性件70恢复形变，第一限位件50在弹性件70的作用下恢复到初始位置并同时带动手柄40恢复到初始位置。其中，弹性件70产生形变的过程中，也会带动第二限位件60产生位移。

当外力沿Y轴方向作用于手柄40的操作部41时，由于手柄40的固定部45与第一限位件50固定连接，摆动支点位于操作部41与固定部45之间，第一限位件50具有沿Y轴方向运动的趋势，第一开口1332与第二开口1372呈下端开口大的倒U型，第一卡持部53具有沿Y轴运动的空间，则第一限位件50沿与Y轴相反的方向摆动，使得手柄40带动第一限位件50沿Y轴方向运动，手柄40也能够沿Y轴方向摆动，第一限位件50的运动带动弹性件70发生形变；失去外力作用时，弹性件70恢复形变，第一限位件50在弹性件70的作用下恢复到初始位置并同时带动手柄40恢复到初始位置。其中，弹性件70产生形变的过程中，也会带动第二限位件60产生位移。

当外力沿垂直于Z轴方向且除X轴方向与Y轴方向之外的任意方向作用于手柄40的操作部41时，由于手柄40的固定部45与第一限位件50固定连接，第一限位件50与手柄40，摆动支点位于操作部41与固定部45之间，第一限位件50沿作用方向的相反方向运动，第一限位件50与第一开口1332、第二开口1372、第一间隙535的相互配合，使得第一限位件50在XY平面内具有可运动的空间，因此手柄40能够沿作用方向摆动。失去外力作用时，弹性件70恢复形变，第一限位件50在弹性件70的作用下恢复到初始位置并同时带动手柄40恢复到初始位置。其中，弹性件70产生形变的过程中，也会带动第二限位件60产生位移。

综上所述，第一限位件50、第二限位件60、壳体10以及弹性件70的相互作用，能够使得手柄40做以Z轴方向为轴心的360°的锥摆运动。

可以理解地，在一些实施方式中，第一限位件50的延伸方向与第二限位件60的延伸方向为其他角度时，与第一限位件50和第二限位件60相互配合的壳体10上的第一开口1332、第三开口1352、第二开口1372以及第四开口1392的方向也可以做相应的调整。

以下详细描述本实施方式提供的操纵杆100的安装过程。

步骤S1：请参阅图7，组装罩体13与手柄40。将手柄40的固定部45从顶壁131的第一通孔1312中穿过，其中，固定部45位于顶壁131、第一侧壁133、第三侧壁135、第二侧壁137以及第四侧壁139形成的空间中。其中，磁石20位于手柄40中。

步骤S2：请参阅图8，组装第二限位件60。将固定部45穿过第二限位件60的第二通孔615，第二卡持部63卡持于第三开口1352以及第四开口1392中。其中，将固定部45穿过第二限位件60的第二通孔615中后将手柄40旋转90°，以使第二限位件60沿Y轴方向延伸，扁平的固定部45沿X轴方向延伸。

步骤S3：请参阅图9，组装第一限位件50。第一限位件50沿X轴方向延伸，将第一卡持部53卡持于第一开口1332以及第二开口1372中，固定部45容置于第一限位件50的容置槽515中，即第一限位件50与第二限位件60的延伸方向相互垂直。

步骤S4：请参阅图10，组装弹性件70。将弹性件70与第一限位件50的第一主体部51以及第二限位件60的第二主体部61固定连接。

步骤S5：请参阅图11，组装底座11。将底座11与弹性件70固定连接并使得弹性件70呈被压缩状态，并将底座11与罩体13固定连接，以将手柄40、第一限位件50、第二限位件60、弹性件70容置于底座11与罩体13形成的容置空间15中。

步骤S6：请参阅图12，将磁力传感器30固定于底座11的凹槽112中，以形成操纵杆100。

本申请提供的操纵杆100，通过壳体10、第一限位件50、第二限位件60以及弹性件70的相互作用，使得手柄40能够在预设的方向摆动，手柄40失去外力作用时，手柄40在弹性件70的作用下恢复至初始状态。将磁石20与磁力传感器30分别设置于壳体10与手柄40上，通过磁石20与磁力传感器30非接触式的感测模式，从根本上代替现有的碳刷与碳膜接触式的感测模式，从而没有碳材料磨损的可能性，还降低使用碳刷、碳膜等精密零件的数量；另外，通过磁石20与磁力传感器30相互配合，感测灵敏度高。

以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。