TWM653891U - 遊戲手把及其按鍵機構 - Google Patents

Abstract

一種按鍵機構，包括一框架、一馬達、一旋轉件、一凸出結構以及一可動件。前述馬達設置於前述框架，前述旋轉件連接前述馬達，前述凸出結構設置在前述旋轉件上。前述可動件樞接前述框架並且具有一接觸面，其中當前述可動件相對前述框架沿一第一方向時，前述凸出結構接觸前述可動件，且前述馬達帶動前述旋轉件旋轉，並透過前述凸出結構迫使前述可動件沿一第二方向移動，其中前述第二方向相反於前述第一方向。

Description

遊戲手把及其按鍵機構

本新型是有關於一種遊戲手把，特別是有關於一種具有主動式力回饋功能的遊戲手把及其按鍵機構。

一般常見的遊戲手把(gaming joystick)大多沒有針對扳機按鍵提供主動式力回饋的機構設計，此外也不具有可調整按鍵輕重觸感的功能，所以無形中減弱了遊戲玩家在進行遊戲體驗時的樂趣與真實感。

有鑒於此，如何在遊戲手把中設計出一種具有主動式力回饋(active force feedback)功能的按鍵機構始成為此技術領域研發人員之一重要挑戰。

有鑑於前述習知問題點，本新型之一實施例提供一種按鍵機構，包括一框架、一馬達、一旋轉件、一凸出結構以及一可動件。前述馬達設置於前述框架，前述旋轉件連接前述馬達，前述凸出結構設置在前述旋轉件之一主表面上。前述可動件樞接前述框架並且具有一接觸面，其中當前述可動件由一初始位置相對前述框架沿一第一方向移動到一觸發位置時，前述凸出結構接觸前述可動件之前述接觸面，且前述馬達帶動前述旋轉件旋轉，並透過前述凸出結構迫使前述可動件沿一第二方向移動，其中前述第二方向相反於前述第一方向。

於一實施例中，前述凸出結構為一萬向滾珠。

於一實施例中，當前述可動件由前述初始位置相對前述框架移動到前述觸發位置時，前述馬達帶動前述旋轉件由一第一角度旋轉到一第二角度，且前述凸出結構從前述主表面上之一六點鐘位置移動到前述主表面上之一十二點鐘位置。

本新型一實施例更提供一種按鍵機構，包括一框架、一馬達一旋轉件、一凸出結構、一可動件以及一金屬件。前述馬達設置於前述框架，前述旋轉件連接前述馬達。前述凸出結構設置在前述旋轉件之一主表面上，前述可動件樞接前述框架。前述金屬件固定於前述可動件上，其中當前述可動件由一初始位置相對前述框架沿一第一方向移動到一觸發位置時，前述凸出結構接觸前述金屬件，且前述馬達帶動前述旋轉件旋轉，並透過前述凸出結構迫使前述可動件沿一第二方向移動，其中前述第二方向相反於前述第一方向。

於一實施例中，前述按鍵機構更包括一齒條、一齒輪以及一可變電阻單元，其中前述齒條連接前述可動件，前述可變電阻單元連接前述齒輪，且前述齒條與前述齒輪相互嚙合，其中當前述可動件相對前述框架移動時，前述可動件透過前述齒條帶動前述齒輪旋轉以改變前述可變電阻單元的電阻值。

於一實施例中，前述按鍵機構更包括一電路板、一磁場感測元件以及一磁性元件，前述電路板固定於前述框架上，前述磁場感測元件設置於前述電路板上，且前述磁性元件設置於前述可動件上。

於一實施例中，前述按鍵機構更包括一電路板以及一近接感測器，前述電路板固定於前述框架上，且前述近接感測器設置於前述電路板上，用以偵測前述可動件的位置。

於一實施例中，前述按鍵機構更包括一導線，電性連接前述金屬件。

本新型一實施例更提供一種遊戲手把，包括一殼體以及前述按鍵機構，其中前述可動件顯露於前述殼體之一側。

於一實施例中，前述按鍵機構更包括一彈性件，連接前述可動件以及前述殼體。

以下說明本新型實施例之遊戲手把及其按鍵機構。然而，可輕易了解本新型實施例提供許多合適的新型概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法使用本新型，並非用以侷限本新型的範圍。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。

有關本新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下各實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，實施方式中所使用的方向用語是用來說明並非用來限制本新型。

首先請一併參閱第1、2圖，第1圖表示本新型一實施例之遊戲手把100的立體圖，第2圖表示第1圖中之遊戲手把100的另一視角立體圖。

如第1、2圖所示，本新型一實施例之遊戲手把100主要包含有一殼體H、複數個按鈕B以及一按鍵機構M，其中前述按鈕B係顯露於殼體H的正面及側面，前述按鍵機構M則是設置在殼體H內部，且按鍵機構M之一可動件10顯露於殼體H的背側。具體而言，前述按鍵機構M係具有主動式力回饋(active force feedback)功能，藉此可讓使用者在遊戲時能夠獲得較佳的觸覺回饋感(tactile feedback)。

接著請一併參閱第3、4圖，第3圖表示第2圖中之按鍵機構M的***圖，第4圖表示第3圖中之按鍵機構M於組合後的側視圖。

從第3、4圖中可以看出，本實施例之按鍵機構M主要包含有一可動件10、一旋轉件20、一馬達30、一框架40、一彈性件50以及一樞接件60。如前所述，可動件10顯露於遊戲手把100的殼體H之背側，前述馬達30設置於框架40內部並且連接旋轉件20，前述樞接件60則是穿過彈性件50、可動件10上的開孔11以及框架40上的開孔41，藉以使可動件10和框架40彼此樞接。

當玩家在使用遊戲手把100的過程中，可利用手指按壓可動件10，並使可動件10朝旋轉件20的方向移動，直到可動件10內側之一接觸面S(例如一光滑平面)接觸旋轉件20之一主表面21上的凸出結構P，其中位在遊戲手把100之殼體H內部的按壓角度偵測模組(未圖示)會根據所偵測到的可動件10位置以執行特定之遊戲指令(例如射擊或拉弓)。

於本實施例中，前述框架40係固定在遊戲手把100的殼體H內部，前述彈性件50則為一扭簧，其中彈性件50之一端抵接於可動件10的內側表面，另一端則連接殼體H，前述彈性件50不僅能提供使用者按壓可動件10時的阻力感，且當使用者釋放可動件10後，彈性件50更可提供一彈性回復力予可動件10，藉以使其自動地回復到如第4圖所示之初始位置。

再請一併參閱第5、6、7圖，第5圖表示當使用者按壓可動件10時，可動件10沿一第一方向D1移動並使其接觸面S接觸旋轉件20上之凸出結構P時的示意圖。第6圖表示旋轉件20從第5圖所示之第一角度旋轉到一過渡角度，並將可動件10朝一第二方向D2推回的示意圖。第7圖表示旋轉件20從第6圖所示之過渡角度繼續旋轉到一第二角度。並將可動件10朝第二方向D2進一步推回的示意圖。

如前所述，當使用者欲透過按鍵機構M以執行特定之遊戲指令時(例如射擊或拉弓)，可將手指按壓可動件10，此時可動件10即會相對於旋轉件20、馬達30以及框架40沿一第一方向D1移動(如第5圖所示)，從而使其內側的接觸面S碰觸到旋轉件20上的凸出結構P，且此時可動件10係到達一觸發位置，並使前述接觸面S和旋轉件20的主表面21之間係形成一第一夾角A1。

應了解的是，在前述接觸面S尚未碰觸到旋轉件20上的凸出結構P時，也就是當可動件10從第4圖所示之初始位置移動到第5圖所示之觸發位置的過程中，旋轉件20會維持在一第一角度，且此時凸出結構P係位於旋轉件20之主表面21上的六點鐘位置(第4圖)。

然而，當可動件10受到按壓而移動到如第5圖所示之觸發位置時，設置在遊戲手把100之殼體H內部的按壓角度偵測模組則會感測到可動件10的位置並觸發馬達30，接著馬達30即可帶動旋轉件20由原本的第一角度繞其旋轉軸(中心軸)旋轉到一過渡角度，並將可動件10朝一第二方向D2推回(如第6圖所示)，從而以使按鍵機構M能夠產生力回饋的效果，且此時凸出結構P會位在旋轉件20之主表面21上的三點鐘(或九點鐘)位置。

又，隨著前述馬達30持續帶動旋轉件20旋轉，旋轉件20會由第6圖所示之過渡角度繼續旋轉到一第二角度，並將可動件10朝第二方向D2進一步地推回(如第7圖所示)，且此時凸出結構P係位在旋轉件20之主表面21上的十二點鐘位置。應了解的是，本實施例中之旋轉件20的主表面21係垂直於旋轉件20的旋轉軸(中心軸)，且前述第二方向D2係相反於前述第一方向D1。

於此狀態下，前述接觸面S和旋轉件20的主表面21之間會形成一第二夾角A2，且前述第二夾角A2大於前述第一夾角A1。

舉例而言，前述第一夾角A1的角度大小係介於5度到10度之間(例如7度)，前述第二夾角A2的角度大小則介於11度到15度之間(例如12.7度)，惟前述第一夾角A1以及第二夾角A2的角度大小仍可依實際機構設計需求而適當地調整，並不以本新型實施例所揭露者為限。

再請參閱第8圖，第8圖表示第3圖中之按鍵機構M於組合後的立體圖。

從第8圖中可以看出，前述接觸面S係位在可動件10內側並且朝向旋轉件20。具體而言，前述接觸面S係為一光滑之平面，然而前述接觸面S也可以是曲面或其他光滑之表面，而不以本新型實施例所揭露者為限。

接著請一併參閱第9、10圖，其中第9圖表示在前述按鍵機構M的可動件10內側額外設置一金屬件70以及一導線80的示意圖，第10圖表示第9圖中之可動件10、彈性件50、樞接件60、金屬件70以及導線80於組裝後的立體圖。

如第9、10圖所示，為了避免前述旋轉件20上的凸出結構P在旋轉時和接觸面S產生過大的摩擦力而導致結構損壞，因此本實施例也可以在可動件10的內側額外設置一金屬件70以及一導線80，其中前述金屬件70具有一圓形之薄片結構，且其形成有光滑且耐磨之表面(例如平面)，用以接觸旋轉件20上的凸出結構P。

如此一來，當可動件10沿第一方向D1移動到前述觸發位置時(如第5圖所示)，前述金屬件70即可取代可動件10內側的接觸面S，並可用以接觸旋轉件20上的凸出結構P，從而有利於凸出結構P在金屬件70的耐磨光滑表面上滑動。

需特別說明的是，本實施例中的金屬件70可直接固定在前述接觸面S上，且前述導線80之一端連接金屬件70，另一端則可連接到遊戲手把100之殼體H內部的電容感測電路(未圖示)。如此一來，前述電容感測電路即能夠透過感測前述金屬件70表面的電容值變化，以判斷使用者的手指是否已靠近或貼附於可動件10上(例如可偵測手指是否放置在可動件10上準備擊發)。

再請一併參閱第11、12圖，其中第11圖表示本新型另一實施例之按鍵機構M1的示意圖，第12圖表示第11圖中之樞接件60透過齒條G1以及齒輪G2連接可變電阻單元R的示意圖。

如第11、12圖所示，本實施例之按鍵機構M1與第1~10圖所示之按鍵機構M的主要差異在於：本實施例之按鍵機構M1更包含有一齒條G1、一齒輪G2以及和前述齒輪G2連接之一可變電阻單元R。

具體而言，本實施例中之樞接件60係固定於可動件10上，前述齒條G1之一端則固定於樞接件60之一側，其中齒條G1具有L形結構並與齒輪G2相互嚙合，當使用者按壓可動件10時，可動件10會帶動樞接件60和齒條G1一起旋轉，此時齒條G1可進一步帶動齒輪G2旋轉以改變可變電阻單元R的電阻值，從而達到即時偵測可動件10之角度或位置的功能。

再請一併參閱第13、14圖，其中第13圖表示本新型另一實施例之按鍵機構M2的***圖，第14圖表示第13圖中之按鍵機構M2於組合後的立體圖。

如第13、14圖所示，本實施例之按鍵機構M2與第1~10圖所示之按鍵機構M的主要差異在於：本實施例之按鍵機構M2更包含有一電路板C、一磁場感測元件HS以及一磁性元件90。

具體而言，前述電路板C可固定在框架40上，前述磁場感測元件HS則是設置在電路板C上，此外前述磁性元件90係設置於可動件10之一側，並且朝向前述磁場感測元件HS。

需特別說明的是，當使用者按壓可動件10時，設置在可動件10上的磁性元件90會靠近電路板C上的磁場感測元件HS並改變三度空間中的磁場分佈，此時磁場感測元件HS即可藉由偵測三度空間中的磁場分佈變化以得知可動件10的角度或位置。

舉例而言，前述磁場感測元件HS可包含霍爾感測器(Hall effect sensor)，前述磁性元件90則例如為一磁鐵。

接著請參閱第15圖，其中第15圖表示本新型另一實施例之按鍵機構M3的***圖。

如第15圖所示，本實施例之按鍵機構M3與第1~10圖所示之按鍵機構M的主要差異在於：本實施例之按鍵機構M3更包含有一電路板C以及一近接感測器PS(proximity sensor)。

需特別說明的是，前述電路板C可固定在框架40上，前述近接感測器PS則是設置在電路板C上。如此一來，當使用者按壓可動件10時，可動件10會朝電路板C上的近接感測器PS靠近，此時面朝可動件10的近接感測器PS即可藉由偵測可動件10和近接感測器PS之間的距離以得知可動件10的角度或位置。

綜上所述，本新型提供一種遊戲手把100及其按鍵機構M，其中當可動件10相對於框架40沿第一方向D1移動到一觸發位置時，旋轉件20上的凸出結構P會接觸可動件10的接觸面S(或者設置於可動件10內側的金屬件70)，且此時可透過馬達30帶動旋轉件20旋轉，並利用前述凸出結構P將可動件10朝第二方向D2推回，從而讓使用者在遊戲時能夠獲得觸覺回饋感。

舉例而言，當使用者按壓可動件10後，可透過按壓角度偵測模組(例如包含前述可變電阻單元R、磁場感測元件HS或近接感測器PS)偵測玩家按壓的程度，以判斷何時啟動馬達30以進行主動式力回饋。於一實施例中，當按壓深度達50%時(開發者可自行定義)，馬達30便可開始旋轉，藉以提供使用者扣壓扳機鍵時的上下震動阻尼感，或模擬機關槍連續發射時的手感；或者，當設定成到達某一按壓深度時，旋轉件20上的凸出結構P從高點快速轉至低點，藉此可使扳機鍵下壓幅度瞬間增加，以模擬使用***時單次擊發的觸覺回饋感。

於一實施例中，前述凸出結構P也可以是設置在旋轉件20上之一萬向滾珠，藉此能夠大幅降低凸出結構P與可動件10的接觸面S(或者設置於可動件10上的金屬件70)之摩擦力，以大幅提升按鍵機構M的使用壽命與效能。

另一方面，本新型藉由使可動件10的接觸面S(或者設置於可動件10上的金屬件70)和旋轉件20的主表面21之間的角度差在約介於5度到15度的範圍內作變化，可作為一有效的減速機構，以輸出更大的扭矩來推動扳機按鍵(可動件10)，從而能讓使用者產生不同的觸感回饋感(例如拉弓時的阻力感、***的阻尼感或狙擊槍的震動感)。

又，由於前述按鍵機構M係採模組化設計，藉此不僅可降低製造、組裝及維修成本，且整體體積可以做到非常的緊緻，從而能夠適配於各種不同種類的控制器產品中。

雖然本新型的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本新型之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本新型揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本新型使用。因此，本新型之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本新型之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

雖然本新型已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此項工藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:遊戲手把 10:可動件 11:開孔 20:旋轉件 21:主表面 30:馬達 40:框架 41:開孔 50:彈性件 60:樞接件 70:金屬件 80:導線 90:磁性元件 A1:第一夾角 A2:第二夾角 B:按鈕 C:電路板 D1:第一方向 D2:第二方向 G1:齒條 G2:齒輪 H:殼體 HS:磁場感測元件 M:按鍵機構 M1:按鍵機構 M2:按鍵機構 M3:按鍵機構 P:凸出結構 PS:近接感測器 R:可變電阻單元 S:接觸面

第1圖表示本新型一實施例之遊戲手把100的立體圖。 第2圖表示第1圖中之遊戲手把100的另一視角立體圖。 第3圖表示第2圖中之按鍵機構M的***圖。 第4圖表示第3圖中之按鍵機構M於組合後的側視圖。 第5圖表示當使用者按壓可動件10時，可動件10沿一第一方向D1移動並使其接觸面S接觸旋轉件20上之凸出結構P時的示意圖。 第6圖表示旋轉件20從第5圖所示之第一角度旋轉到一過渡角度，並將可動件10朝一第二方向D2推回的示意圖。 第7圖表示旋轉件20從第6圖所示之過渡角度繼續旋轉到一第二角度。並將可動件10朝第二方向D2進一步推回的示意圖。 第8圖表示第3圖中之按鍵機構M於組合後的立體圖。 第9圖表示在前述按鍵機構M的可動件10內側額外設置一金屬件70以及一導線80的示意圖。 第10圖表示第9圖中之可動件10、彈性件50、樞接件60、金屬件70以及導線80於組裝後的立體圖。 第11圖表示本新型另一實施例之按鍵機構M1的示意圖。 第12圖表示第11圖中之樞接件60透過齒條G1以及齒輪G2連接可變電阻單元R的示意圖。 第13圖表示本新型另一實施例之按鍵機構M2的***圖。 第14圖表示第13圖中之按鍵機構M2於組合後的立體圖。 第15圖表示本新型另一實施例之按鍵機構M3的***圖。

10:可動件

11:開孔

20:旋轉件

21:主表面

30:馬達

40:框架

41:開孔

50:彈性件

60:樞接件

M:按鍵機構

P:凸出結構

Claims (10)

1. 一種按鍵機構，包括：一框架；一馬達，設置於該框架；一旋轉件，連接該馬達；一凸出結構，設置在該旋轉件之一主表面上；以及一可動件，樞接該框架並且具有一接觸面，其中當該可動件由一初始位置相對該框架沿一第一方向移動到一觸發位置時，該凸出結構接觸該可動件之該接觸面，且該馬達帶動該旋轉件旋轉，並透過該凸出結構迫使該可動件沿一第二方向移動，其中該第二方向相反於該第一方向。
2. 如請求項1之按鍵機構，其中該凸出結構為一萬向滾珠。
3. 如請求項1之按鍵機構，其中當該可動件由該初始位置相對該框架移動到該觸發位置時，該馬達帶動該旋轉件由一第一角度旋轉到一第二角度，且該凸出結構從該主表面上之一六點鐘位置移動到該主表面上之一十二點鐘位置。
4. 一種按鍵機構，包括：一框架；一馬達，設置於該框架；一旋轉件，連接該馬達；一凸出結構，設置在該旋轉件之一主表面上；一可動件，樞接該框架；以及 一金屬件，固定於該可動件上，其中當該可動件由一初始位置相對該框架沿一第一方向移動到一觸發位置時，該凸出結構接觸該金屬件，且該馬達帶動該旋轉件旋轉，並透過該凸出結構迫使該可動件沿一第二方向移動，其中該第二方向相反於該第一方向。
5. 如請求項4之按鍵機構，其中該按鍵機構更包括一齒條、一齒輪以及一可變電阻單元，其中該齒條連接該可動件，該可變電阻單元連接該齒輪，且該齒條與該齒輪相互嚙合，其中當該可動件相對該框架移動時，該可動件透過該齒條帶動該齒輪旋轉以改變該可變電阻單元的電阻值。
6. 如請求項4之按鍵機構，其中該按鍵機構更包括一電路板、一磁場感測元件以及一磁性元件，該電路板固定於該框架上，該磁場感測元件設置於該電路板上，且該磁性元件設置於該可動件上。
7. 如請求項4之按鍵機構，其中該按鍵機構更包括一電路板以及一近接感測器，該電路板固定於該框架上，且該近接感測器設置於該電路板上，用以偵測該可動件的位置。
8. 如請求項4之按鍵機構，其中該按鍵機構更包括一導線，電性連接該金屬件。
9. 一種遊戲手把，包括：一殼體；以及一如請求項4之按鍵機構，其中該可動件顯露於該殼體之一側。
10. 如請求項9之遊戲手把，其中該按鍵機構更包括一彈性件，連接該可動件以及該殼體。

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