滚轮组件以及相关的输入设备的制作方法

鼠标是一种常用的输入设备。传统的鼠标上可设置有鼠标滚轮。在用户向前或向后转动鼠标滚轮的情况下，可以使得计算机显示器上的页面等内容滚动或切换以便于用户查看。传统的鼠标滚轮通常具有一种使用模式，其滚动阻力通常不可或者不便于调节。然而，用户在对鼠标的使用过程中通常需要根据不同的应用场景来提供不同的使用模式，或者对滚动阻力具有不同的用户偏好。传统的鼠标滚轮通常无法提供这样的选择。即使在提供这样的选择的情况下，也会在一定程度上影响用户体验。类似的问题也存在于其他类型的输入设备。

技术实现要素：

本公开的实施例提出了一种可用于鼠标或者其他输入设备的滚轮组件。这种滚轮组件包括磁体和滚轮，滚轮内设有能够与磁体发生磁相互作用的芯。这种滚轮组件还包括电机和齿轮传动机构。齿轮传动机构设置在电机的驱动轴与磁体之间，以响应于驱动轴的转动而调节磁体与芯之间的磁作用力。以此布置，可以为滚轮提供至少两种操作模式。在磁体与芯之间的磁作用力较小的情况下，可以提供小阻力模式。在小阻力模式下，用户可以自由滚动滚轮。在磁体与芯之间的磁作用力较大的情况下，可以提供大阻力模式。在大阻力模式下，用户可以进行普通或精细的滚屏操作。由此，本公开的实施例可以针对不同的操作场景进行适配，从而提供了良好的用户体验。

提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识要求保护的主题的关键特征或主要特征，也无意限制要求保护的主题的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本公开的一个示例实施例的滚轮组件的立体图；

图2示出了图1中所示的滚轮组件的分解图；

图3示出了图1中所示的滚轮组件的截面图；

图4a示出了根据本公开的一个实施例的磁体的示例布置的侧视图；

图4b示出了图4a所示的磁体的示例布置的另一侧视图；

图5a示出了图1中所示的滚轮组件的一部分的截面图；

图5b示出了图5a中所示的滚轮组件的部分的侧视图；

图5c示出了图5a中所示的滚轮组件的部分在另一状态下的侧视图；

图5d示出了图5b所示的滚轮组件的部分的相互作用面积的示意图；

图5e示出了图5c所示的滚轮组件的部分的相互作用面积的示意图；

图6示出了根据本公开的另一示例实施例的滚轮组件的立体图；

图7示出了图6中所示的滚轮组件的分解图；

图8示出了图6中所示的滚轮组件的截面图；以及

图9示出了根据本公开的一个实施例的制造滚轮组件的方法的示意性流程图。

具体实施方式

现在将参照若干实施例来论述本公开。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“实施例”和“一个实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

在下文描述中可能涉及一些具体的数值或者数值范围。应当理解，这些数值和数值范围仅仅是示例性的，其可能有利于将本公开的思想付诸于实践。然而，对这些示例的描述无意以任何方式限制本公开的范围。根据具体的应用场景和需求，这些数值或者数值范围可以被另行设置。

如上文所述，由于传统的鼠标滚轮通常具有一种使用模式，其滚动阻力通常不可或者不便于调节。然而，用户在使用鼠标的过程中通常需要根据不同的应用场景来提供不同的使用模式，或者对滚动阻力具有不同的用户偏好。传统的鼠标滚轮通常无法提供这样的选择。

本公开的实施例所提出的可用于鼠标等输入设备的滚轮组件至少部分地解决了上述问题。下面将参考图1至图9来描述根据本公开的示例实施例的滚轮组件100的结构和工作原理。首先参考图1至图3，其示出了根据本公开的一个示例实施例的滚轮组件100的示例性结构。如图1至图3所示，总体上，在此描述的滚轮组件100包括磁体1和滚轮2，磁体1设置于滚轮2的转动平面上。在一些实施例中，磁体1为永磁体。滚轮2包括能够与磁体1磁相互作用的芯201。芯201可以由易于磁化和退磁的软磁材料制成，例如，芯201可以是铁芯。

磁体1与芯201之间的磁作用力是能够调节的，从而改变滚轮2的滚动阻力。例如，在磁体1与芯201之间的磁作用力较小的情况下，可以提供小阻力模式。在小阻力模式下，滚轮2受到的滚动阻力低于预定阈值，这便于用户对滚轮2进行快速的滚动操作。在磁体1与芯201之间的磁作用力较大的情况下，可以提供大阻力模式。在大阻力模式下，滚轮2受到的滚动阻力高于预定阈值，这便于用户对滚轮2进行常规或精细的滚动操作。

在某些实施例中，可以通过调节磁体1相对于滚轮2的角度来调节磁体1与芯201之间的磁作用力。例如，在磁体1相对于滚轮2处于某一角度时，磁体1与芯201之间的磁作用力可以较小。在磁体1相对于滚轮2转动到另一角度时，磁体1与芯201之间的磁作用力可以较大。以此方式，能够方便地调节滚轮2受到的滚动阻力。

图1至图3所示的滚轮组件100就是通过调节磁体1相对于滚轮2的角度来调节磁体1与芯201之间的磁作用力的。在一些实施例中，如图1至图3所示，滚轮组件100还可以包括电机3和齿轮传动机构。电机3具有驱动轴301并且能够响应于预定输入信号而使驱动轴301转动一定转数和/或以预定转速转动。例如，滚轮组件100或者相关联的输入设备可以设有按钮(未示出)，用于开启或者关闭电机3。齿轮传动机构耦合在电机3的驱动轴301与磁体1之间，并且能够响应于驱动轴301的转动而调节磁体1与芯201之间的磁作用力。

在图1至图3所示的实施例中，示出了第一齿轮401和第二齿轮402作为齿轮传动机构的示例来描述本公开的原理。然而，在其他实施例中，可以采用更多的齿轮来实现电机3的驱动轴301与磁体1之间传动功能。例如，可以在第一齿轮401与第二齿轮402之间设置一个或者多个中间传动齿轮。应当理解，本公开的范围在此方面不受限制。

第一齿轮401耦合至电机3的驱动轴301。第一齿轮401可以由驱动轴301驱动以随着驱动轴301的转动而转动。第二齿轮402与第一齿轮401啮合并且耦合至磁体1。第二齿轮402可以由第一齿轮401驱动以随着第一齿轮401的转动而沿相反方向转动。继而，第二齿轮402能够驱动磁体1相对于滚轮2转动。以此方式，能够方便地调节磁体1与芯201之间的磁作用力。

在一些实施例中，滚轮组件100还包括磁体保持器5。磁体保持器5支撑磁体1并且固定至第二齿轮402。如图2和图3所示，磁体1可以固定设置在磁体保持器5中，而磁体保持器5可以通过螺钉25固定至第二齿轮402。在这种情况下，当第二齿轮402转动时，能够驱动磁体保持器5一起转动。相应地，磁体1可以随着磁体保持器5的转动而转动。在一些实现中，磁体保持器5还可以通过其他方式来支撑磁体1。例如，磁体保持器5可以通过夹具来固定磁体1。在一些实现中，磁体1甚至可以粘接在磁体保持器5上。应当理解，本公开的范围在此方面不受限制。

在一些实施例中，滚轮2还可以包括外盖202以及内部组件203。芯201可以设置在外盖202与内部组件203之间。内部组件203上可以设置有转动轴204。在用户滚动滚轮2时，滚轮2可以绕转动轴204转动。

在一些实施例中，滚轮组件100还可以包括支架9。在上文中描述的滚轮组件100的各个部件均可以安装在支架9上。例如，电机3可以通过螺钉15固定在支架9上。滚轮2的转动轴204可以耦合至支架9。通过螺钉25耦合在一起的磁体保持器5和第二齿轮402可以由支架9来支撑。

下面结合图4a和图4b来描述根据本公开的一个示例实施例的磁体1。图4a示出了根据本公开的一个实施例的磁体100的示例布置的侧视图，以及图4b示出了图4a所示的磁体100的示例布置的另一侧视图。在图4a示出的状态下，示出了磁体1沿滚轮2的转动平面的截面图，而在图4b所示的状态下，示出了在滚轮2处所看到的磁体1的视图。如图4a所示，磁体1为海尔贝克(halbach)阵列，海尔贝克阵列包括三块磁体101、102和103，其中分别用“n”和“s”示出了每块磁体的北极和南极。应当理解，磁体1也可以包括其他任何适当数目的磁体。

海尔贝克阵列是一种具有如下性质的永磁体，即，在阵列的一侧磁场较强，而另一侧近乎为零。因而，可以将磁体1布置为将具有较强磁场的侧面向滚轮2，以向芯201提供较强的磁场，从而提供较强的磁相互作用。在图4a所示的示例布置中，在磁体1的左侧(对应于磁体102的北极侧)具有较强的磁场，而在磁体1的右侧(对应于磁体102的南极侧)具有较弱的磁场，甚至基本为零。

应当理解，也可以以其他方式来布置三块磁体101、102和103。例如，如果将磁体101和103的南北极分别颠倒，则磁体1的右侧(对应于磁体102的南极侧)具有较强的磁场，而在磁体1的左侧(对应于磁体102的北极侧)具有较弱的磁场，甚至基本为零。此外，在图4a所示的示例布置中，在磁体1的左侧，磁体102处的磁场方向基本从磁体102的北极侧向外，而在磁体101和103处，磁场方向基本上平行于磁体1的左侧。

下面结合图5a至图5e来详细描述对磁体1与滚轮2之间的角度的调节。图5a示出了图1中所示的滚轮组件100的一部分的截面图；图5b示出了图5a中所示的滚轮组件100的部分的侧视图；图5c示出了图5a中所示的滚轮组件100的部分在另一状态下的侧视图；以及图5d和图5e分别示出了图5b和图5c所示的滚轮组件100的部分的相互作用面积的示意图。在图5a至图5c中所示的磁体1为在上文中结合图4a和图4b所描述的海尔贝克阵列，然而，应当理解，同样的原理也可以适用于其他的磁体。例如，可以仅使用磁体102来代替如图5a至图5c所示的海尔贝克阵列。

如图5a所示，当磁体1位于第一位置时，它与滚轮2基本上彼此抵靠，二者之间的间隙很小。在一些实施例中，芯201为与滚轮2共轴的圆盘。芯201的边缘处可以设置有多个齿205，相邻的两个齿205之间相应地形成凹陷。

磁体1可以被定位为产生基本上面向滚轮2的转动轴204的磁场。在磁体1为单个磁体的情况下，例如，由磁体102来代替如图所示的海尔贝克阵列，则磁体102的北极发出基本上面向滚轮2的转动轴204的磁场。

在使用海尔贝克阵列的那些实施例中，如上结合图4a至图4b所述，图5a至图5c所示的磁体1的定位在磁体102处产生基本上面向滚轮2的转动轴204的磁场。因而，磁体1与芯201之间的相互作用面积主要由磁体102的侧面积确定。例如，磁体102的侧面基本上为矩形，从而在转动时相互作用面积可以发生变化。

在磁体1处于图5b所示的方位时，磁体102与一个齿205具有最大的相互作用面积。随着磁体102的转动，磁体102与该齿205的相互作用面积逐渐减小。在图5c所示的状态下，磁体102与该齿205的相互作用面积减小到最小值。图5d和图5e清楚地示出相互作用面积的变化，其中相互作用面积主要由齿205与磁体102之间的重叠面积确定。

由于磁体1与芯201之间存在磁作用力，因而提供了针对滚轮2转动的磁阻力。如上所述，电极3的驱动轴301的转动，经由第一齿轮401和第二齿轮402，可以使磁体1转动。当磁体1在纸面平面中从图5b的状态开始转动90度时，切换到图5c的状态。此时，由于相互作用面积的减小，磁体1与芯201之间的磁作用力减小，滚轮2受到的磁阻力也将相应地减小。

下面结合图6至图8来描述根据本公开的另一示例实施例的滚轮组件100。图6至图8所示的滚轮组件100中的磁体1、滚轮2、电机3以及齿轮传动机构的结构类似于图1至图3所示的滚轮组件100中的磁体1、滚轮2、电机3以及齿轮传动机构。在下文中，将详细描述图6至图8所示的滚轮组件100与图1至图3所示的滚轮组件100的区别，而对于它们相同的部分将不再赘述。

与图1至图3所示的滚轮组件100不同，图6至图8所示的滚轮组件100通过调节磁体1与滚轮2之间的距离来调节磁体1与芯201之间的磁作用力。在这样的实施例中，在磁体1与滚轮2相距某一较小距离时，磁体1与芯201之间的磁作用力较大，而在磁体1与滚轮2相距某一较大距离时，磁体1与芯201之间的磁作用力较小。以此方式，同样能够方便地调节滚轮2受到的滚动阻力。

如图6至图8所示，第一齿轮401耦合至电机3的驱动轴301。第一齿轮401可以由驱动轴301驱动以随着驱动轴301的转动而转动。第二齿轮402与第一齿轮401啮合并且耦合至磁体1。第二齿轮402可以由第一齿轮401驱动以随着第一齿轮401的转动而沿相反方向转动。继而，第二齿轮402能够驱动磁体1接近或远离滚轮2。

在一些实施例中，滚轮组件100还可以包括丝杆6。丝杆6耦合在第二齿轮402与磁体1之间。丝杆6可以通过螺纹与第二齿轮402配合。以此方式，在第二齿轮402转动时，可以通过螺纹来驱动丝杆6沿接近或远离滚轮2的方向运动。继而，丝杆6可以驱动磁体1接近或远离滚轮2。

在一些实施例中，滚轮组件100还包括磁体保持器5。磁体保持器5支撑磁体1并且固定至丝杆6的端部。如图7和图8所示，磁体1可以固定设置在磁体保持器5中，而磁体保持器5可以通过螺钉45固定至丝杆6的端部。在这种情况下，当丝杆6沿接近或远离滚轮2的方向运动时，能够驱动磁体保持器5一起运动。相应地，磁体1可以接近或远离滚轮2。在一些实现中，磁体保持器5还可以通过其他方式来支撑磁体1。例如，磁体保持器5可以通过夹具来固定磁体1。在一些实现中，磁体1甚至可以粘接在磁体保持器5上。应当理解，本公开的范围在此方面不受限制。

在一些实施例中，滚轮组件100还可以包括磁体盖7。磁体盖7能够与磁体保持器5配合以将磁体1保持在磁体保持器5中。在一些实现中，磁体盖7上可以设置有缺口701，相应地，磁体保持器5上可以设置有孔501。在将磁体盖7与磁体1一起放置到磁体保持器5中之后，缺口701可以与孔501对准。继而，可以采用插入到孔501中的短杆35来卡住缺口701。以此方式，能够将磁体1可靠地设置在磁体保持器5中。

在一些实施例中，滚轮组件100还可以包括止动销55。在不需要对磁体1与芯201之间的磁作用力进行调节的情况下，可以采用止动销55来限制第二齿轮402的转动。

根据本公开的实施例的滚轮组件100可以应用于各种设备。例如，滚轮组件100可被集成到鼠标、轨迹球之类的输入设备中。这种输入设备至少可以提供两种模式，小阻力模式和大阻力模式。在小阻力模式中，滚轮2受到的磁阻力较小，从而用户可以快速自由转动滚轮2。在大阻力模式中，滚轮2受到的磁阻力较大，从而用户可以对滚轮2进行正常或精细操作。可选地，用户还可以在小阻力模式和大阻力模式之间连续地调节阻力的大小，从而适配不同的用户偏好，改善用户体验。

图9示出了根据本公开的一个实施例的制造滚轮组件100的方法900的示意性流程图。应当理解，方法900还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

如图9所示，在910，将磁体1设置于滚轮2的转动平面上，滚轮2包括能够与磁体1磁相互作用的芯201。在920，提供具有驱动轴301的电机3。在930，将齿轮传动机构耦合在驱动轴301与磁体1之间，齿轮传动机构可操作以响应于驱动轴301的转动而调节磁体1与芯201之间的磁作用力。应当理解，上文中结合图1至图8所描述的关于滚轮组件100和输入设备的所有特征均适用于相应的制造方法，在此不再赘述。

下面列举本公开的一些示例实现。

在一些实施例中，提供了一种用于输入设备的滚轮组件。该滚轮组件包括：磁体；滚轮，包括能够与磁体磁相互作用的芯，磁体设置于滚轮的转动平面上；电机，具有驱动轴；以及齿轮传动机构，耦合在驱动轴与磁体之间，并且可操作以响应于驱动轴的转动而调节磁体与芯之间的磁作用力。

在一些实施例中，齿轮传动机构可操作以响应于驱动轴的转动而调节磁体相对于滚轮的角度。

在一些实施例中，齿轮传动机构包括：第一齿轮，耦合至驱动轴并且可操作以随驱动轴的转动而转动；以及第二齿轮，与第一齿轮啮合并且耦合至磁体，并且可操作为由第一齿轮驱动以调节磁体相对于滚轮的角度。

在一些实施例中，滚轮组件还包括磁体保持器，磁体保持器支撑磁体并且固定至第二齿轮。

在一些实施例中，齿轮传动机构可操作以响应于驱动轴的转动而调节磁体与滚轮之间的距离。

在一些实施例中，齿轮传动机构包括：第一齿轮，耦合至驱动轴并且可操作以随驱动轴的转动而转动；以及第二齿轮，与第一齿轮啮合并且耦合至磁体，并且可操作为由第一齿轮驱动以调节磁体与滚轮之间的距离。

在一些实施例中，滚轮组件还包括丝杆，丝杆耦合在第二齿轮与磁体之间，并且可操作为由第二齿轮驱动以调节磁体与滚轮之间的距离。

在一些实施例中，滚轮组件还包括磁体保持器，磁体保持器支撑磁体并且固定至丝杆。

在一些实施例中，磁体为永磁体。

在一些实施例中，磁体为海尔贝克阵列。

在一些实施例中，芯为铁芯。

在一些实施例中，磁体被定位为产生基本上面向滚轮的转动轴的磁场。

在一些实施例中，芯为与滚轮共轴的圆盘。

在一些实施例中，芯在其边缘处具有规则排布的多个齿。

在一些实施例中，提供了一种输入设备。该输入设备包括滚轮组件，该滚轮组件包括：磁体；滚轮，包括能够与磁体磁相互作用的芯，磁体设置于滚轮的转动平面上；电机，具有驱动轴；以及齿轮传动机构，耦合在驱动轴与磁体之间，并且可操作以响应于驱动轴的转动而调节磁体与芯之间的磁作用力。

在一些实施例中，齿轮传动机构可操作以响应于驱动轴的转动而调节磁体相对于滚轮的角度或磁体与滚轮之间的距离。

在一些实施例中，齿轮传动机构包括：第一齿轮，耦合至驱动轴并且可操作以随驱动轴的转动而转动；以及第二齿轮，与第一齿轮啮合并且耦合至磁体，并且可操作为由第一齿轮驱动以调节磁体相对于滚轮的角度或磁体与滚轮之间的距离。

在一些实施例中，磁体为海尔贝克阵列。

在一些实施例中，芯为与滚轮共轴的圆盘，并且芯在其边缘处具有规则排布的多个齿。

在一些实施例中，提供了一种用于制造滚轮组件的方法，包括：将磁体设置于滚轮的转动平面上，滚轮包括能够与磁体磁相互作用的芯；提供具有驱动轴的电机；以及将齿轮传动机构耦合在驱动轴与磁体之间，齿轮传动机构可操作以响应于驱动轴的转动而调节磁体与芯之间的磁作用力。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所公开的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文公开的各实施例。