操纵杆具有可运动部件，包括杆部和球部，其中杆部具有比球部
小的直径。致动部件固定到可运动部件的杆部上，为可运动部件提供
作用。磁体被置于可运动部件的球部内并邻近三轴传感器，使得磁体
能够以半球模式沿三轴传感器运动以操作设备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种操纵杆。更具体的，本专利技术涉及一种使用三轴霍尔效应传感器对设备进行操作的操纵杆。
技术介绍
操纵杆已经用在各种不同操作上很多年了。操纵杆不仅会被用在游戏中，另外还会被用在与液压设备相关的事务中，比如起重机，叉车等等。具体的说，操纵杆能够让设备实施紧凑的多维动作。现有技术中己经有多种类型的操纵杆，包括基于"万向节"机构的操纵杆，其中磁体在以IC (传感器)为中心的半球上运动。具体的说，轴向磁化量已知，其中通量密度通过下面的等式得到BX=SIN( a )COS( 3 )By= COS ( a ) SIN ("Bz= COS (a )COS(P)另一种类型的操纵杆存在于称为"球窝"的关节中，其中磁体在绕枢点为中心的半球上运动。具体的说，轴向磁化量已知，其中通量密度通过下面一系列稍复杂的等式得到，其如下所示a =ATAN(Vx/((KzVz)2+(KtVy)2)1/2)0 =ATAN(Vy/((KzVz)2+(KtVx)2)1/2)在两个应用中，都用到多个零件来制造操纵杆。例如，在"万向节"机构中，主杆的端部配有磁体，其中所述杆被连接到具有与三轴传感器对齐的中心轴的可运动设备上。因此，当所述杆绕该轴枢转时，磁体的运动会被三轴传感器检测到。因而，制造这种操纵杆需要提供多个零件，制造工艺很昂贵。因此，本专利技术的基本目标是提供一种改进的操纵杆，其能够感应到三轴的定向运动。而本专利技术的另一个目标是提供一种节约成本的制造操纵杆的方法。本专利技术的这些和其他目标，特征，或优势将通过说明书和权利要 求书变得更加明晰。
技术实现思路
操纵杆具有单件结构的可运动部件，可运动部件从杆部延伸到球 部，其中，杆部的直径小于球部的直径。致动部件被固定到可运动部 件的杆部以致动可运动部件。磁体被放置在可运动部件球部内在球的 底部，磁体向上延伸并且偏离球部的中心点。三轴传感器被放置在可 运动部件的球部和磁体之下，与它们邻近并与它们隔开，使得致动部 件的运动能够将磁体以半球模式沿三轴传感器定位进而操作设备。附图说明图1是操纵杆的侧剖透视图；以及 图2是操纵杆的截面图。具体实施例方式图示的是操纵杆10，其包括致动元件12如圆形把手，致动元件 12致动内部含有磁体16的可运动部件14，使得可运动部件14的运动 被三轴传感器18所感应到。三轴传感器与PBC (印刷电路板)20电 连接并且这些构件被放置在壳体22内，其中锥形弹簧24将壳体22 连接到可运动部件14上。尽管三轴传感器18可以是任何能够检测到 三轴上运动的传感器，在优选实施例中，三轴传感器18是三轴霍尔效 应(Hall Effect)传感器。另外，致动部件12能在任何轴方向上运动 并被锥形弹簧24推压到非致动或中性位置，在所述非致动或中性位置 没有净作用力施加在致动部件12上。致动部件12的形状是圆锥形，其顶部表面上的中心处有凹入部 26，其中侧壁28从中心处的凹入部26向外和向下延伸。从致动部件 12的底部延伸的是处于中心的环形凸缘30，其向下延伸以接纳可运动部件14。密封物32与致动部件12的底部接触并围绕壳体22以将壳 体22连接到致动部件12。由于致动部件12的结构，能获得在任何方 向上的运动。可运动部件14包括杆部34和从杆部34延伸的球部36。具体的 说，杆部34具有比球部36的直径小的直径。杆部34和球部36都是 以中心轴38为中心，可运动部件可会绕中心轴38旋转。杆部34位于 可运动部件14的第一端部40,并且具有圆角段42，圆角段42可旋转 的配合在致动部件12的环形凸缘30中。并且，球部36具有位于中心 轴38上的中心点44，并延伸到第二端部46，磁体16位于第二端部 46中。具体的说，磁体16从第二端部46朝着球部36的中心点44延 伸。在优选实施例中，磁体16是圆柱形磁体并且不能延伸到中心点 44，并因而可认为是偏离中心的。位于磁体16下方并隔开的是与PCB (印刷电路板)20电连接的 三轴传感器18。另外，发光二极管(LED) 48电连接在印刷电路板 20上。对LED48的操作是独立控制的。LED48可被触发来指示特定 的操作模式，或可连续打开提供背景光。在优选实施例中，致动部件 12和可运动部件14都是用透明材料制成，因此当发光二极管发光时， 使用者就能检测到光。进一步地，在优选实施例中，透明材料为塑料， 更具体的说，是注射成型塑料。壳体22从第一端部50延伸到在印刷电路板20附近的第二端部 54。锥形弹簧24在第一端部50和可运动部件14的杆部34周围之间 延伸为致动部件12提供推压力。因此，锥形弹簧24总是将致动部件 12压到非致动或中性位置上。另外，与壳体22的第二端部54相邻的 保持器56围绕壳体22，这样操纵杆10可被放入并被保持在设备中。在制造工艺过程中，塑料被注射成型以形成可运动部件14。具体 的说，塑料被模制来提供杆部34和球部36，其中杆部具有比球部36 的直径小的直径。在注射成型过程中，磁体16被包覆成型(over molded)在球部中，使得杆部34，球部36和磁体16都在一个单个构 件中。在优选实施例中，塑料是透明的，这样磁体16在注射成型发生 之后可以被观察者看到。接着，在制造工艺过程中，致动部件12被固定到可运动部件14 的圆角段42。接着，三轴传感器18被放置在印刷电路板20上，并且 发光二极管48被邻近三轴传感器18放置。在该时刻，印刷电路板20 被放在可运动部件14的第二端部46的下面并邻近，使得致动部件12 的运动能够将磁体16以半球模式沿着三轴传感器18定位。印刷电路板20和可运动部件14被放置在壳体22内，使得印刷电 路板20邻近壳体22的第二端部54。锥形弹簧24被插入壳体22第一 端部50和可运动部件14的杆部34周围之间以提供所需的推压力。在 该时刻，密封物32被固定在致动部件12和壳体22之间，因此，最终 得到操纵杆10。得到的操纵杆10具有磁体16，磁体16嵌入在可运动部件14中 用来在操纵杆应用中触发三轴传感器18。三轴传感器18感应磁体16 相对于传感器18表面中心的位置。磁体位置运动通过使用球窝类型的 设计实现。通过使用注射成型工艺，三个元件磁体16，球部36和杆部34 都处于单个构件中。磁体16沿着杆部34的中心轴38轴向定位，并且 偏离球部36的中心点44。这使得在致动过程中，磁体16能绕着可运 动部件14球部36的中心点44以无限的半球模式沿着传感器18的表 面定位。使用该设计还能使得磁体16的轴向旋转包含操纵杆10的另一可 能存在的功能。并且，发光二极管48结合到该系统中，系统中使用印 刷电路板20，并用半透膜材料用于致动和可运动部件12， 14使得光 能照射到操作者界面。使用塑料材料、注射成型工艺以及局部结合还 减少了操纵杆10的整体成本。优选地，可运动部件，具体是杆部34 和球部36被注射成型，磁体16整个在单个工艺或操作中被包覆成型。上述操纵杆10和制造工艺提供了几个超越了先前的操纵杆的优 势。具体的说，在一个实施例中可运动部件14具有杆部34和球部36 并且由奥氏体材料(austenitic material)构成，这降低了制造的成本并 使得发光二极管48在其照明时能被看本文档来自技高网...
【技术保护点】
操纵杆，其包含： 可运动部件，可运动部件从第一端部处的杆部延伸到终止于第二端部的球部，其中杆部的直径小于球部的直径； 致动部件，致动部件固定到可运动部件的杆部； 磁体，磁体位于可运动部件的球部的第二端部内并从该处延伸；以及 三轴传感器，三轴传感器位于可运动部件的球部的第二端部的下面并与之邻近，使得致动部件的运动能够将磁体以半球模式沿三轴传感器定位进而操作设备。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·奥尔森，J·K·克鲁格，
申请(专利权)人：索尔丹福斯公司，
类型：发明
国别省市：US
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