[0001] 本发明是关于一种输入装置，特别是指一种滚轮输入装置。

[0002] 一般电脑常会搭配滚轮输入装置，例如键盘或鼠标上可设有滚轮输入装置，以通过滚轮输入装置进行拖曳、上下卷动页面或切换菜单等动作。

[0003] 目前常见的滚轮输入装置一般具有滚轮与弹性件，其中滚轮本体上设有齿面，弹性件顶抵于滚轮本体上的齿面，使滚轮在受到操作而转动时产生段落触感，例如滚轮每转一个刻度时，操作者会感受到停顿的触感，并构成屏幕页面被卷动预定距离。然而，此种仅具有单一使用模式的滚轮输入装置仍无法满足某些使用情况，例如需要长时间或长距离滚动滚轮、或者需要更细微的卷动操作。

[0097] 以下提出各种实施例进行详细说明，然而，实施例仅用以作为示例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略部分元件，以清楚显示本发明的技术特点。在所有附图中相同的标号将用于表示相同或相似的元件。

[0098] 如图1所示，本发明实施例的滚轮输入装置1为电脑的输入装置，用以操控电脑页面执行动作(例如进行拖曳、上下卷动页面或切换菜单等动作)。在本实施例中，滚轮输入装置1是与电脑键盘结合为一体。在另一实施例中，如图2所示，滚轮输入装置1也可应用于电脑鼠标，此并不局限。

[0099] 如图3至图5所示，滚轮输入装置1包括基座10、主动滚轮20、被动滚轮30及致动件40。主动滚轮20与被动滚轮30可转动地设置于基座10上，也就是说，主动滚轮20与被动滚轮
30受力时可相对于基座10旋转。此外，如图1与图2所示，主动滚轮20的局部区域(在此为上半部区域)露出电脑键盘或电脑鼠标的壳体外部以供使用者操作，例如主动滚轮20可供使用者操作滚动而进行上下卷动页面的动作。

[0100] 请对照图4、图7、图8所示，在本实施例中，基座10为半圆形中空壳体而具有容置槽101，且基座10具有彼此相对的第一侧壁11与第二侧壁12，第一侧壁11设有第一枢接部111，第二侧壁12设有第二枢接部121，主动滚轮20的轴心设有第一转轴24，被动滚轮30的轴心设有第二转轴34，主动滚轮20与被动滚轮30的局部区域(在此为下半部区域)容设于容置槽
101内，且主动滚轮20的第一转轴24枢设于第一枢接部111内，被动滚轮30的第二转轴34枢设于第二枢接部121，其中主动滚轮20与被动滚轮30可先组装形成组合件，再一同安装至基座10的容置槽101内。在一些实施例中，上述第一枢接部111与第二枢接部121可分别为开放式的凹槽结构(如图4所示)或者封闭式的轴孔结构。

[0101] 再如图8所示，在本实施例中，主动滚轮20的第一转轴24具有第一区段241、中间区段242及第二区段243，中间区段242连接于第一区段241与第二区段243之间，且中间区段242位于第一枢接部111内，第一区段241的直径与第二区段243的直径分别大于中间区段
242的直径，使第一侧壁11能够夹置于第一区段241与第二区段243之间，避免主动滚轮20组接于基座10后发生轴向位移的情形，而使主动滚轮20获得良好的限位效果。

[0102] 如图4与图5所示，主动滚轮20包括第一限位结构21与第一磁性件25，且第一磁性件25具有第一磁极(例如N极或S极)。在本实施例中，主动滚轮20的一侧设有内凹部22，第一磁性件25固定于内凹部22中，第一限位结构21包括多个凹槽211，多个凹槽211径向形成于内凹部22的底部且环绕主动滚轮20的轴心以及环绕第一磁性件25设置。

[0103] 在一些实施例中，上述第一磁性件25可为磁铁、铁氧体或铁磁件(例如铁、镍或钴等金属件)而具有磁性。此外，第一磁性件25的形状可为圆形(如图4与图5所示)、方形、椭圆形或其他形状。

[0104] 如图3至图5所示，被动滚轮30的尺寸小于主动滚轮20的尺寸，且被动滚轮30可运动地设置于主动滚轮20的内凹部22中，使被动滚轮30获得限位。在本实施例中，主动滚轮20的轴心还设有第一连轴部23，第一连轴部23位于内凹部22中，被动滚轮30的轴心设有第二连轴部33，第一连轴部23可滑移地连接于第二连轴部33，使被动滚轮30能相对于主动滚轮20沿轴向滑移。另外，在本实施例中，主动滚轮20的第一连轴部23为轴杆，被动滚轮30的第二连轴部33为轴套，第二连轴部33活套于第一连轴部23外部，例如第一连轴部23与第二连轴部33之间是以余隙配合(clearance fit)的方式相互组接，而允许第二连轴部33相对于第一连轴部23移动。在一些实施例中，上述主动滚轮20的第一连轴部23的结构与被动滚轮
30的第二连轴部33的结构也可相互对调，例如第一连轴部23可为轴套，第二连轴部33可为轴杆，此并不局限。

[0105] 如图3至图5所示，被动滚轮30包括第二限位结构31与第二磁性件35，第二磁性件35具有第二磁极(例如N极或S极)，第二磁性件35固定于被动滚轮30朝向第一限位结构21的一侧，构成第一磁性件25与第二磁性件35彼此相邻。在本实施例中，第二限位结构31同样设置于被动滚轮30朝向第一限位结构21的一侧且包括多个凸块311，多个凸块311环绕被动滚轮30的轴心以及第二磁性件35设置，借此，当主动滚轮20与被动滚轮30彼此移动接近时，被动滚轮30的多个凸块311可分别对应接触主动滚轮20的多个凹槽211，使主动滚轮20与被动滚轮30两者能同步转动。

[0106] 再如图5所示，在本实施例中，各凸块311具有凸弧面312，各凹槽211具有凹弧面212，也就是说，各凸块311为弧形凸块，各凹槽211为弧形凹槽。借此，在主动滚轮20与被动滚轮30彼此接近的过程中，若各凸块311的位置与各凹槽211的位置之间有些微偏移而没有互相对应时，各凸块311也能够通过凸弧面312与凹弧面212的导引而顺利接触各凹槽211内。

[0107] 另外，上述主动滚轮20的第一限位结构21与被动滚轮30的第二限位结构31也可相互对调。例如图6所示，在本发明第二实施例中，主动滚轮20’的第一限位结构21’包括多个凸块215，多个凸块215环绕主动滚轮20’的轴心设置，被动滚轮30’的第二限位结构31’包括多个凹槽315，多个凹槽315环绕被动滚轮30’的轴心设置。借此，当主动滚轮20’与被动滚轮30’彼此接近时，主动滚轮20’的多个凸块215可分别对应接触被动滚轮30’的多个凹槽315，使主动滚轮20’与被动滚轮30’两者能同步转动。

[0108] 如图3至图5所示，主动滚轮20的第一磁性件25的第一磁极与被动滚轮30的第二磁性件35的第二磁极互为同名极而具有磁斥力，举例来说，当第一磁性件25面对第二磁性件35的第一磁极为N极，第二磁性件35面对第一磁性件25的第二磁极即同样为N极，使第一磁性件25与第二磁性件35之间能够受到磁斥力的作用而彼此保持距离。

[0109] 在一些实施例中，上述第二磁性件35可为磁铁、铁氧体或铁磁件(例如铁、镍或钴等金属件)而具有磁性，此外，第二磁性件35的形状可为圆形(如图4与图5所示)、方形、椭圆形或其他形状。

[0110] 在一些实施例中，致动件40用以驱动被动滚轮30相对于主动滚轮20移动，例如，致动件40可通过电动或手动的方式驱动被动滚轮30移动。举例来说，所述致动件40可为能将控制信号转换成具有推动被控物的动力装置，例如致动件40可包括电动马达46(例如直线马达、交直流马达、步进马达、气液压马达等)以控制被控物进行线性运动或者旋转运动。

[0111] 上述致动件40可切换于第一模式或第二模式，如图7与图8所示，当致动件40于第一模式时，致动件40驱动被动滚轮30移动接近主动滚轮20，使第一限位结构21与第二限位结构31彼此组接，而使主动滚轮20与被动滚轮30能同步转动以构成第一种使用模式。如图9与图10所示，当致动件40于第二模式时，致动件40释放被动滚轮30，使第一磁性件25与第二磁性件35之间的磁斥力带动被动滚轮30移动远离主动滚轮20，而使第一限位结构21与第二限位结构31彼此分离，此时，主动滚轮20与被动滚轮30即不会同步转动以构成第二种使用模式。借此，本发明实施例通过致动件40可切换于第一模式或第二模式，使主动滚轮20与被动滚轮30能同步转动或者彼此分离，达到滚轮输入装置1能够自由切换不同使用模式，以满足使用者的不同操作需求，此进一步配合附图说明如下。

[0112] 如图7与图8所示，在本实施例中，致动件40包括连动部件41与驱动部件45，连动部件41连接于驱动部件45与被动滚轮30之间，在此，连动部件41为长杆且包括驱动端411、受动端412及枢接部413，驱动端411与受动端412为连动部件41的相对二端，枢接部413位于驱动端411与受动端412之间，且驱动端411顶抵于被动滚轮30的第二转轴34，枢接部413枢设于固定座70上，使连动部件41受力时能够以枢接部413为轴相对于基座10与固定座70旋摆。如图4所示，在本实施例中，固定座70连接于基座10，其中基座10与固定座70两个可为组接式结构或者一体式结构，致动件40的连动部件41与驱动部件45可皆设置于固定座70上。

[0113] 再如图4、图5、图7及图8所示，在本实施例中，固定座70为中空壳体，驱动部件45包括电动马达46与旋转凸轮48，电动马达46设置于固定座70的内部，旋转凸轮48连接于电动马达46的旋转轴并位于固定座70上方，且旋转凸轮48抵靠于连动部件41的受动端412。借此，当致动件40于第一模式时，电动马达46可驱动旋转凸轮48旋转以推动连动部件41的受动端412，使连动部件41以枢接部413为轴相对于基座10进行旋转运动，而使连动部件41的驱动端411抵压被动滚轮30的第二转轴34，且驱动端411抵压被动滚轮30的力量大于第一磁性件25与第二磁性件35之间的磁斥力，故被动滚轮30能够朝主动滚轮20移动接近，使被动滚轮30的多个凸块311分别对应接触主动滚轮20的多个凹槽211。因此，使用者在操控主动滚轮20滚动时，被动滚轮30即可与主动滚轮20同步转动而具有配重效果，以提供使用者稳定的操作手感，此外，主动滚轮20也可经由被动滚轮30所连接的结构，让使用者具有特定的操作手感。

[0114] 承上，如图3至图8所示，滚轮输入装置1包括金属齿轮50与磁性体55，其中金属齿轮50与磁性体55可分别为磁铁、铁氧体或铁磁件(例如铁、镍或钴等金属件)而具有磁性。金属齿轮50与被动滚轮30彼此同轴连接，使金属齿轮50与被动滚轮30能够同步转动。金属齿轮50包括本体51与多个齿部52，多个齿部52彼此间隔设置且环状排列于本体51的周围。磁性体55固定于基座10一侧并邻近于金属齿轮50的周围，且金属齿轮50的各齿部52能与磁性体55彼此磁性吸引。借此，如前所述，当致动件40于第一模式时，被动滚轮30可与主动滚轮20同步转动，且在使用者操控主动滚轮20滚动的过程中，被动滚轮30与金属齿轮50会同步转动，当磁性体55的位置与各齿部52的位置彼此对应时，磁性体55与各齿部52之间具有磁吸力，使用者即可感受到停顿的触感，当磁性体55的位置与各齿部52的位置彼此错位时，磁性体55与各齿部52之间则不具磁吸力。因此，在主动滚轮20旋转的过程中，即可通过磁性体
55与各齿部52之间的磁吸力变化，让使用者感受到段落触感，相较于机构的方式而言，可达到避免机械误差、减少运转噪音以及降低摩擦损耗等优点。

[0115] 或者，如图11所示，在本发明第三实施例中，滚轮输入装置2可包括齿盘61与弹性件65，齿盘61与被动滚轮30彼此同轴连接，使齿盘61与被动滚轮30能够同步转动。齿盘61具有环状齿部62，弹性件65可为弹片、弹簧或弹臂并弹性顶抵于环状齿部62。借此，如前所述，当致动件40于第一模式时，被动滚轮30可与主动滚轮20同步转动，在使用者操控主动滚轮20滚动的过程中，被动滚轮30与齿盘61会同步转动，而同样能让使用者感受到段落触感。在一些实施例中，上述齿盘61与弹性件65可位于编码器60内部。

[0116] 如图9与图10所示，当致动件40于第二模式时，电动马达46可驱动旋转凸轮48旋转以释放连动部件41的受动端412，使致动件40的驱动端411释放被动滚轮30，此时，第一磁性件25与第二磁性件35之间的磁斥力即可推动被动滚轮30移动远离主动滚轮20，而使第一限位结构21与第二限位结构31彼此分离。借此，当使用者操控主动滚轮20滚动时，被动滚轮30即不会同步旋转，因此，在主动滚轮20受到使用者操作旋转的过程中即不会产生阻力，而能作快速的转动或更细致的操作，以适用于某些使用情况(例如需要长时间或长距离滚动主动滚轮20、或者需要更细微的卷动操作)。

[0117] 如图4、图7及图9所示，在本实施例中，滚轮输入装置1还包括滚动感测模块80，滚动感测模块80包括磁铁81与霍尔感测器82(Hall sensor)，磁铁81设置于主动滚轮20的第一转轴24上，其中磁铁81可为永久磁铁(例如铝镍钴磁铁或钕铁硼磁铁)而具有N极与S极二个不同磁极。霍尔感测器82设置于基座10上并邻近于磁铁81。借此，当磁铁81随着主动滚轮20同步旋转时，霍尔感测器82即可感应到磁场变化，用以判断主动滚轮20的距离、位置或转速。

[0118] 再如图7至图10所示，致动件40的连动部件41的驱动端411具有凸部4111，且凸部4111具有弧曲面4112(例如半球状曲面或圆弧曲面)，弧曲面4112顶抵于被动滚轮30的第二转轴34，构成凸部4111与被动滚轮30之间为点接触或线接触，达到大幅减少被动滚轮30转动时的摩擦力。

[0119] 再如图4与图8所示，在本实施例中，基座10的第二侧壁12还凸设有补强凸肋122，补强凸肋122支撑于被动滚轮30的第二转轴34下方。借此，被动滚轮30的第二转轴34除了能受到第二枢接部121的孔壁支撑外，被动滚轮30的第二转轴34还能受到补强凸肋122支撑而获得更佳的支撑效果，使被动滚轮30在相对于主动滚轮20移动的过程中能够更加稳定。

[0120] 在一些实施例中，致动件40也可通过非接触的方式驱动被动滚轮30相对于主动滚轮20移动。如图12与图13所示，在本发明第四实施例中，滚轮输入装置3的连动部件41的驱动端411设有第三磁性件42，被动滚轮30的第二转轴34设有第四磁性件36，其中第三磁性件42与第四磁性件36可分别为磁铁、铁氧体或铁磁件(例如铁、镍或钴等金属件)而具有磁性，且第三磁性件42与第四磁性件36彼此相邻但不接触。此外，第三磁性件42具有第三磁极，第四磁性件36具有第四磁极，且第三磁极与第四磁极互为同名极而彼此互斥，举例来说，假设第三磁性件42的磁极为S极，第四磁性件36的磁极即为S极。借此，当致动件40于第一模式时，连动部件41的驱动端411可朝被动滚轮30接近，以通过第三磁性件42与第四磁性件36之间的磁斥力带动被动滚轮30朝主动滚轮20移动接近，使被动滚轮30的多个凸块311分别对应接触主动滚轮20的多个凹槽211。当致动件40于第二模式时，第一磁性件25与第二磁性件
35之间的磁斥力同样可带动被动滚轮30移动远离主动滚轮20，而使第一限位结构21与第二限位结构31彼此分离。

[0121] 在一些实施例中，当致动件40于第一模式时，连动部件41也可进行线性运动以带动被动滚轮30移动接近主动滚轮20。如图14与图15所示，在本发明第五实施例中，滚轮输入装置4的致动件40a包括连动部件41a与驱动部件45a，连动部件41a连接于驱动部件45a与被动滚轮30之间，且连动部件41a可滑移地设置于固定座70上。在此，连动部件41a为长杆且包括彼此相对的驱动端411a与受动端412a，驱动端411a顶抵于被动滚轮30的第二转轴34并具有导引斜面4113。驱动部件45a包括电动马达46与摆杆49，其中摆杆49连接于电动马达46的旋转轴，且摆杆49抵靠于连动部件41a的受动端412a。借此，当致动件40a于第一模式时，电动马达46a可驱动摆杆49推动连动部件41a的受动端412a，使连动部件41a相对于基座10进行线性滑移运动，此时，连动部件41a的驱动端411a即可经由导引斜面4113抵压被动滚轮30的第二转轴34，使被动滚轮30能够朝主动滚轮20移动接近。当致动件40a于第二模式时，前述第一磁性件25与第二磁性件35之间的磁斥力同样可带动被动滚轮30移动远离主动滚轮20，而使第一限位结构21与第二限位结构31彼此分离，且被动滚轮30可带动连动部件41a滑移复位。

[0122] 再如图14与图15所示，在本实施例中，致动件40a还具有复位件43，例如复位件43可为弹簧、弹片或橡胶等弹性体，且复位件43顶抵于基座10与连动部件41a之间。当致动件40a于第一模式时，连动部件41a可压缩复位件43蓄积弹力，当致动件40a于第二模式时，复位件43蓄积之弹力可进一步帮助连动部件41a滑移复位。

[0123] 在一些实施例中，上述致动件40也可通过手动的方式驱动。如图16所示，在本发明第六实施例中，滚轮输入装置5的致动件40b的驱动部件45b包括手动操控杆件47与旋转凸轮48，手动操控杆件47连接于旋转凸轮48，以通过手动的方式带动旋转凸轮48旋转，且旋转凸轮48抵靠于连动部件41的受动端412，构成手动操控杆件47经由旋转凸轮48连接于受动端412。当使用者操作手动操控杆件47旋转而使致动件40b于第一模式时，手动操控杆件47可驱动旋转凸轮48同步转动，以经由旋转凸轮48带动连动部件41驱动被动滚轮30朝主动滚轮20移动接近。当使用者操作手动操控杆件47旋转而使致动件40于第二模式时，旋转凸轮48可释放连动部件41，使第一磁性件25与第二磁性件35之间的磁斥力带动被动滚轮30移动远离主动滚轮20，而使第一限位结构21与第二限位结构31彼此分离。

[0124] 虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范围内，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。