CN108694931B - 反作用力产生装置 - Google Patents

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Abstract

一种反作用力产生装置，包括要被按压的构件，要被按压的构件包括从基部部分突出的弹性穹顶部分，与穹顶部分的轴线正交的穹顶部分的截面形状关于预定对称轴线对称，且穹顶部分具有相对于含有对称轴和轴线的虚平面对称的三维形状。按压行程是一种行程，其中，响应于手动操作器从非操作状态的移位，要被按压的构件从初始状态转变为按压完成状态，所述按压完成状态对应与要被按压的构件相对于第一构件的对向表面的最大可动范围。对于按压行程期间轴线和对向表面的法线之间限定的锐角侧角度的变化来说，在初始状态下该锐角侧角度落入从初始状态到穹顶部分开始接触对向表面末端的状态的第一角度变化量到从初始状态到按压完成状态的转变期间的第二角度变化量的角度范围内。

Description

反作用力产生装置
技术领域
本发明通常涉及反作用力产生装置，其响应于手动操作器(其被用户(或操作人)的手、脚或其他身体部分操作)的操作，通过被按压以弹性地变形，从而产生反作用力。
背景技术
以前，已经存在公知的反作用力产生装置，其响应于手动操作器的用户操作，通过被按压以弹性地变形，从而产生反作用力。例如，在电子键盘乐器领域，已经公知的乐器在内部包括从基部板表面突出的弹性突出部、朝向基部板表面突出的穹顶部分和通过构件按压弹性地变形的切换器，例如音键(例如见日本专利申请已公开No.2007-25576和与日本专利申请已公开No.2007-25576对应的美国专利No.7256359)。在这类乐器中，可动接触部设置在穹顶部分的末端，而固定接触部设置在基部板上，使得传感器通过与基部板接触的穹顶部分的末端接通(turn on)。基本上抵抗音键作用的反作用力通过响应于音键按压而弹性变形的穹顶部分等产生。
也是在本领域公知一种反作用力产生装置，其主要用于产生反作用力的目的，采用包括在这种穹顶部分中的弹性构件(例如见日本专利申请已公开No.2015-68967和与No.2015-68967公开对应的美国专利No.9269336)。在该专利文献公开的反作用力产生装置中，通过沿穹顶部分的轴向方向施加于穹顶部分(反作用力产生构件)的按压力，穹顶部分的弹性构件弹性地变形以对所施加的按压力产生反作用力。由此产生的反作用力响应于所施加按压力的增加、随弹性变形量的增加而增加，但是在所产生的反作用力到达其峰值之后，穹顶部分的弹性构件屈曲(即屈曲变形)，使得反作用力突然减小。进一步地，在该公知的反作用力产生装置中，穹顶部分(反作用力产生构件)和用于按压穹顶部分的按压部分构造的方式是，穹顶部分(反作用力产生构件)的轴线存在于在按压部分开始接触穹顶部分的时间点、相对于穹顶部分的按压部分的按压表面的法线和在按压部分结束对穹顶部分按压的时间点、相对于穹顶部分的按压部分的按压表面的法线之间的角度范围。
然而，如果穹顶部分的轴线相对于基部板表面的法线的倾斜度在穹顶部分的末端开始接触(着落于)对向表面(例如)时变得太大，则着落动作会趋于变得不稳定。因此，反作用力的强度和产生时机将变得不稳定，且反作用力产生装置的耐久性也会恶化。进一步地，如果通过设置在对向表面和穹顶部分的相应接触部分上的电气或电子接触部检测琴键的按压，则电气或电子接触部的工作情况会趋于变得不稳定，造成不期望机械噪声(chattering)，使得不能适当地执行声音(乐音)产生。进而，如上所述的常规公知反作用力产生装置的构造仅考虑单个枢轴线设计(其中用于总是绕固定枢轴线进行对穹顶部分(反作用力产生构件)施加按压力的运动(行程运动)；即，在这些常规公知的反作用力产生装置中，没有考虑全部的复杂行程运动，其中绕多个枢轴线或绕位置运动的单个枢轴线进行对穹顶部分施加按压力的运动。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明的目标是提供改进的反作用力产生装置，其不仅可使得由此产生的反作用力的强度和产生时机稳定而且还提高其耐久性。
为了实现上述目标，本发明提供一种改进的反作用力产生装置，其包括具有基部部分(21)的按压构件(20)，和用弹性材料形成且从基部部分(21)突出的穹顶部分(22)。与穹顶部分的轴线(X2)正交的穹顶部分(22)的截面形状基本上关于对称轴(Ax)线对称，且穹顶部分(22)具有相对于含有对称轴(Ax)和轴线(X2)的虚平面(Sx)基本对称的三维形状。本发明的反作用力产生装置还包括对向构件(10)，其具有与穹顶部分(22)的末端(23)相对的对向表面(11)，在非操作状态下的对向构件(10)远离要被按压的构件(20)定位。对向构件(10)和要被按压的构件(20)中的至少一个构造为响应于对其施加的按压操作而做摆动运动，且对向构件(10)响应于按压操作相对接近基部部分(21)。穹顶部分(22)在相对接近期间通过对向表面(11)和末端(23)之间的接触弹性变形，且对向表面(11)的这种相对接近在按压完成状态下停止，所述按压完成状态对应对向构件(10)相对于基部部分(21)的最大可动范围。虚平面被限定为在从没有按压操作的初始状态到按压完成状态的整个按压行程中不变化。要被按压的构件(20)和对向构件(10)以以下方式构造：对于按压行程期间所述轴线(X2)相对于对向表面(11)法线(X1)的角度的变化量来说，在初始状态下在所述轴线(X2)和对向表面(11)法线(X1)之间限定的锐角侧角度(θ0)落入一角度范围内，该角度范围是在从初始状态到穹顶部分(22)的末端(23)开始接触对向表面(11)的转变期间、所述轴线(X2)相对于法线(X1)的角度的第一变化量(ΔθA)到在从初始状态到按压完成状态的转变期间、所述轴线(X2)相对于所述法线(X1)的角度的第二变化量(ΔθA+ΔθB)的角度范围。轴线(X2)相对于法线(X1)的角度的第一变化量(ΔθA)大于零度。
通过这样的布置，本发明的反作用力产生装置不仅可使得由此产生的反作用力的强度和产生时机稳定而且还提高其耐久性。
下文将描述本发明的实施例，但是应理解本发明并不限于所述实施例，且在不脱离基本原理的情况下本发明的各种修改例都是可能的。本发明的范围因此仅通过所附权利要求确定。
附图说明
通过参考附随的附图，仅通过例子的方式在下文详细描述本发明的某些优选实施例，其中:
图1A是显示了根据本发明第一实施例的反作用力产生装置的示意性截面图。
图1B是沿图1A的A–A线截取的截面图。
图2A到2C是显示反作用力产生装置的第一实施例中按压行程期间按压构件的状态转变的图；
图3A到3E是显示了反作用力产生装置的第一实施例中穹顶部分的截面形状的一些修改例的图；
图4A到4D是显示了根据本发明第二实施例的反作用力产生装置构造的示意性截面图，其具体显示了反作用力产生装置的第二实施例中按压行程期间按压构件的状态转变；和
图5是显示了根据本发明第三实施例的反作用力产生装置构造的示意性截面图。
具体实施方式
<第一实施例>
图1A是显示了根据本发明第一实施例的反作用力产生装置的示意性截面图。该反作用力产生装置至少包括第一构件10和可被第一构件10(即对向构件10)按压的要被按压的构件20。要被按压的构件20设置在第二构件12上。作为一例子，第一构件10在绕枢转轴(或摆动轴)P的给定角度范围内可枢转，或可移位，同时进行摇摆或摆动运动。即，第一构件10能通过绕枢转轴(或摆动轴)P进行枢转或摆动而进行行程运动(stroke movement)。第一构件10本身可以是可被用户操作的手动操作器(未示出)的一部分，或可以是与手动操作器分开设置但是以可与未示出的手动操作器的用户操作成互锁的关系进行移位的移位构件。第二构件12例如是不可移位的构件，但是其可以被构造为响应于第一构件10和第二构件12中的至少一个的移位而与第一构件10关联地相对枢转按压要被按压的构件20。图1A显示了手动操作器的非操作状态。在手动操作器处于该非操作状态时，第一构件10处于其尚未开始其移位的自由状态，且要被按压的构件20处于尚未对要被按压的构件20施加按压载荷的初始状态。
图1B是沿图1A的A–A线截取的截面图。要被按压的构件20包括基部部分21和穹顶部分(即，穹顶形部分)22且用弹性材料整体地形成。应注意，至少穹顶部分22可以用弹性材料整体地形成。基部部分21固定到穹顶部分22，且穹顶部分22从基部部分21突出。穹顶部分22通过被第一构件10按压的穹顶部分22的末端23而弹性变形，且通过沿末端23相对接近第二构件12的方向进行弹性变形的穹顶部分22产生对手动操作器的适当反作用力。作为一例子，末端23具有大致圆形平坦端表面。第一构件10具有与穹顶部分22的末端23相对的表面11，且表面11在下文将被称为“对向表面11”。
在所示例子中，穹顶部分22沿相对于第二构件12的法线略微倾斜的方向突出，但是其可以沿第二构件12的法线方向突出。由此，穹顶部分22突出的方向大致与穹顶部分22的轴线X2重合。更具体地，轴线X2是经过末端23的形心G的一条直线，且在该直线的预定长度范围内处于多个位置处，穹顶部分22沿与轴线X2正交的平面具有相似的截面形状。进一步地，穹顶部分22的与轴线X2正交的截面形状每一个是大致线对称的；在所示的例子中，穹顶部分22的与轴线X2正交的截面形状每一个是圆形形状(圆环形形状)。这里，含有线对称轴线Ax(对称轴线Ax)和轴线X2的虚平面通过Sx表示。穹顶部分22具有三维大致形状，其相对于虚平面Sx对称。虽然各平面中的任何一个可被选择作为含有对称轴线Ax和轴线X2的平面，但是假定在第一构件10的整个来回行程运动中，总是平行于第一构件10的对向表面11的法线X1的平面被限定(选择)为虚平面Sx。例如，沿虚平面Sx如图1A示出了穹顶部分22的垂直截面。
这里，对向表面11的法线X1和轴线X2之间限定的锐角侧角度(即轴线X2相对于法线X1的角度)通过θ表示。在图1A所示的非操作状态(即初始状态)下，该角度θ为θ0。第一构件10和基部部分21(或第二构件12)彼此相对接近的行程是按压行程(即前进运动行程)。因为第一构件10和基部部分21(或第二构件12)相对彼此接近的运动是枢转运动，所以通过第一构件10和基部部分21限定的角度θ将在按压行程(即前进运动行程)期间变化。虽然未具体示出，但是第一构件10的移位结束位置通过与止动器等接触的设置在手动操作器和第一构件10之间的另一构件、手动操作器、或第一构件10限定。通过停止在由此限定的移位结束位置的第一构件10，要被按压的构件进入按压完成状态。因此，按压行程被描述为这样一种行程，其中响应于手动操作器从非操作状态的移位，要被按压的构件20从初始状态转变为按压完成状态，该按压完成状态对应于要被按压的构件20相对于对向表面11的最大可动范围。一旦被赋予第一构件10的按压力去除，则第一构件10通过未示出的促动构件(例如弹簧)的作用返回到其初始状态(非操作状态)，且要被按压的构件20通过其自身的弹性返回到其初始状态。这里，虚平面Sx被限定为在整个按压行程(前进运动行程)中不变化，但是穹顶部分20在按压行程期间变形。由此，虚平面Sx基本上总是平行于法线X1。
图2A、2B和2C是显示了按压行程期间要被按压的构件20的状态转变的图。更具体地，图2A显示了非操作状态(初始状态)下的要被按压的构件20，图2B显示了在第一构件10和穹顶部分22的末端23开始彼此接触的时间点的要被按压的构件20，且图2C显示了按压完成状态下的要被按压的构件20。更具体地，这里，轴线X2和法线X1之间限定的角度θ被认为是在虚平面Sx上，非操作状态下的角度θ表示为正角度，且轴线X2和法线X1之间的位置关系逆转(reverse)之后的角度θ(例如按压完成状态下的角度θ)被表示为负角度。在图2A的非操作状态下，角度θ是θ0(例如+20°)。在第一构件10和穹顶部分22的末端23开始彼此接触时，如图2B所示，接触角度θ变为θs(例如0°)。进一步地，在图2C的按压完成状态下，角度θ变为–θe(例如–10°)。
轴线X2和法线X1之间限定的角度θ在按压行程V期间改变。角度θ从非操作状态到末端23开始接触对向表面11的状态的变化量ΔθA(即直到要被按压的构件20从图2A的状态转变为图2B的状态的变化量ΔθA)可被表达为“ΔθA＝θ0–θs”且例如是约20°。角度θ的这种变化量ΔθA在下文将被称为“第一角度变化量”或“第一变化量”。在末端23接触对向表面11之后直到要被按压的构件20转变为按压完成状态的角度θ的变化量ΔθB(即直到要被按压的构件20从图2B的状态转变为图2C的状态的角度变化量ΔθB)可被表达为“ΔθB＝θs–(–θe)”其例如是约10°。因此，在从非操作状态转变为按压完成状态期间的“第二角度变化量”(或“角度θ的第二变化量”)可被表达为“ΔθA+ΔθB”，且例如是约30°。
本发明的当前实施例被构造为满足预定条件，即在非操作状态(初始状态)下的角度θ(θ0)落入第一角度变化量(ΔθA)到第二角度变化量(ΔθA+ΔθB)的角度范围内(第一和第二角度变化量的相应值可以包括在该角度范围内)。即，当前实施例是基于“ΔθA≦θ0≦(ΔθA+ΔθB)”的条件。也可假定，第一角度变化量ΔθA大于0°(零度)。因为在图2A到2C所示的例子中，θ0为约20°(20度)，所以当前实施例被设计为使得，在第一构件10和穹顶部分22的末端23开始彼此接触的时间点，如图2B所示，角度θ正好变为0°。即，在按压行程中末端23已经开始接触对向表面11时，轴线X2基本上垂直地与对向表面11相交。然而，本发明不必受到限制。假定，例如，在第一角度变化量为20°且第二角度变化量为30°的设计中，角度θ0是25°，则在按压行程中末端23接触对向表面11之后，要被按压的构件20转变为按压完成状态之前的时间段，轴线X2与对向表面11垂直相交。进一步地，根据上述条件，反作用力产生装置可以替换地构造为使得在要被按压的构件20已经转变为按压完成状态的时间点，轴线X2与对向表面11垂直相交。
使用角度θs和θe，上述不等式“ΔθA≦θ0≦ΔθB”可被重写为“(θ0–θs)≦θ0≦(θ0+θe)”。如果从“(θ0–θs)≦θ0≦(θ0+θe)”的每一项中减去θ0，则可等同地表达为“–θs≦0≦θe”。从该不等式可以看到，在按压行程中末端23接触对向表面11之后到要被按压的构件20转变为按压完成状态之前期间，发生角度θ变为0°的状态。由此，与在末端23接触对向表面11之后直到要被按压的构件20转变为按压完成状态前，轴线X2总是相对于法线X1沿一个特定方向倾斜的构造相比，在当前实施例中，末端23和对向表面11之间的接触(着落)动作可被显著稳定。角度θ变为0°的时机影响反作用力的产生时机和形成。以此方式，当前实施例不仅可使得反作用力的强度和产生时机稳定而且实现反作用力产生装置的增强耐久性。
在当前实施例中，穹顶部分22的与轴线X2正交的截面形状为圆形形状，如上所述。然而，这正好满足了穹顶部分22的与轴线X2正交的截面形状为线对称，如图3A到3E所示。即，穹顶部分22的与轴线X2正交的截面形状可以是具有圆角的矩形形状(图3A)、椭圆形状(图3B)、具有直线部分的环形形状(图3C)、具有圆角的斜方形或菱形形状(图3D)和具有直线部分和半圆部分的另一形状(图3E)中的任何一种。
在末端23和对向表面11开始彼此接触的时间点，穹顶部分22的末端23和对向表面11基本上彼此平行。然而，本发明不必限于此，且在末端23和对向表面11开始彼此接触的时间点，末端23可以相对于对向表面11倾斜。进一步地，虽然穹顶部分22的末端23已经如上所述是平坦的，但是本发明并不限于此。例如，末端23可以是具有带一定圆度的凸面突出形状或是其顶部部分具有钝角或锐角的突出形状。在末端23如此并非平坦的情况下，可基于末端23的沿突出方向的突出几何形状来识别穹顶部分22的形心G。
<第二实施例>
下文描述根据本发明第二实施例的反作用力产生装置，其特征在于造成按压构件13对基部部分21按压的构造。图4A到4D是显示了第二实施例中按压行程期间要被按压的构件20-2的状态转变的图。要被按压的构件20-2通常类似于针对第一实施例的如上所述的要被按压的构件20，但是其包括具有弹性的裙状部分24。在所示例子中，基部部分21经由弹性裙状部分24而被保持在第一构件10上。基部部分21和穹顶部分22(具有末端23)与图1A所示的要被按压的构件20的构造具有基本上相似的构造。应注意，裙状部分24比穹顶部分22更容易充分变形且因此对反作用力产生没有很大贡献。
作为一例子，按压构件13绕未示出的枢转轴可枢转，或可移位，同时能进行摆动运动。按压构件13可以是手动操作器本身或通过手动操作器的用户操作而可移位的移位构件。在所示例子中的第一构件10是不可移位构件，但是本发明并不限于此；例如，要被按压的构件20-2可以通过被移位的按压构件13和第一构件10中的至少一个、通过第一构件10和按压构件13之间的协作而被按压。基部部分21经历从按压构件13而来的按压力。图4A显示了在非操作状态(初始状态)下的要被按压的构件20-2，图4B显示了在基部部分21和按压构件13开始彼此接触的时间点的要被按压的构件20-2，图4C显示了在第一构件10和末端23开始彼此接触的时间点的要被按压的构件20-2，且图4D显示了按压完成状态下的要被按压的构件20-2。类似于上述第一实施例，第二实施例构造为使得按压构件13的移位结束位置通过与止动器等接触的设置在手动操作器和构件13之间的另一构件或按压构件13限定。通过停止在由此限定的移位结束位置的按压构件13，要被按压的构件20-2进入按压完成状态。随后，一旦通过按压构件13赋予的按压力被去除，则通过未示出的促动构件(例如弹簧)的作用，按压构件13返回到其初始状态(非操作状态)，且要被按压的构件20-2通过其自身的弹性以与上述第一实施例同样的方式返回到其初始状态。
除了裙状部分24的弹性变形，第二实施例中在按压行程期间角度θ的变化量Δθ的转变根本上类似于上述第一实施例中的。角度θ(其在图4A的非操作状态下为θ0)在第一构件10和末端23开始彼此接触的时间点变为θs，如图4C所示，且在图4D的按压完成状态变为“–θe”。当前实施例被设计为使得非操作状态下的角度θ(即，θ0)落入从第一角度变化量ΔθA到第二角度变化量ΔθB的角度范围内(第一和第二角度变化量的相应值可以被包括在该角度范围内)。
类似于第一实施例，上述第二实施例不仅可使得反作用力的强度和产生时机稳定，而且还实现反作用力产生装置的增强耐久性。
应注意，第二实施例可以构造为使得基部部分21和按压构件13在手动操作器处于非操作状态时提前保持彼此接触(可以是轻压接触)。在这种情况下，如上所述的基部部分21和按压构件13提前保持彼此接触的非操作状态对应于要被按压的构件20-2的初始状态。
<第三实施例>
在本发明的上述第一和第二实施例中，第一构件10或按压构件13构造为绕一个固定枢转轴P进行枢转或摆动运动。然而，本发明并不限于此，且本发明的基本原理也可应用于进行复杂行程运动的其他构造或设计，例如在按压行程期间摆动运动轴线(摆动运动的中心)移位的运动。图5是显示了本发明的实施例应用于在按压行程期间摆动运动轴线(或虚拟摆动运动轴线)进行移位的构造的示意性截面图。在图5中，通过用与图1A中相同的附图标记表示的元件和特征以与参考图1A如上所述的基本上相同方式发挥功能，且将不再对其描述，以避免不必要的重复。
在图5所示的例子中，如图1A所示的例子中那样，第一构件10响应于按压操作进行摆动运动，但是在其上设置有的要被按压的构件20的第二构件12保持不动。这里，第一构件10包括摆动构件14，且摆动构件14的下表面构造为用作对向表面11。摆动构件14的一端设置有具有多点支撑结构的基部部分14a，且该基部部分14a装配在设置于未示出框架中的引导沟槽30中，使得基部部分14可在被引导沟槽30引导的同时运动。引导沟槽30形成为多焦点弯曲形状(multifocal curved shape)，使得通过摆动构件14的对向表面11相对于水平平面限定的角度随基部部分14a在引导沟槽30中且沿引导沟槽30的运动而变化。更具体地，图5显示了第一构件10(即摆动构件14)的初始状态(非操作状态)。在按压操作(力)施加于初始状态下的第一构件10时，在通过摆动构件14的对向表面11相对于水平平面限定的角度根据引导沟槽30的弯曲形状而变化的过程中，摆动构件14沿弯曲的引导沟槽30向下运动。通过这种结构布置，第一构件10(即摆动构件14)的摆动运动变为摆动运动的中心点移位的复杂运动，而不是构件10绕单个固定中心点枢转的运动。本发明的基本原理可适用于具有如图5所示的摆动构造的反作用力产生装置，以及适用于参考图1A到2C如上所述的第一实施例。由此，本发明可提供有利的构造，其不仅可使得反作用力的强度和产生时机稳定而且在第一构件10(即摆动构件14)的摆动运动的情况下实现反作用力产生装置的增强耐久性，提供摆动运动的轴线(中心点)移位的这种复杂行程运动。
进而，如图5所示的引导沟槽30与多点支撑结构的基部部分14a的组合还适用于具有如图4A到4D所示的按压构件13的构造。
应注意，本发明的反作用力产生装置可以应用于键盘设备和键盘乐器。在本发明的反作用力产生装置应用于键盘设备的情况下，本发明的多个反作用力产生装置设置在键盘设备中，所述键盘设备具有可被用户操作的多个琴键，多个反作用力产生装置每一个设置为与多个琴键中的任何一个成相对应的关系，使得每一个琴键用作上述手动操作器且按压操作经由相应琴键施加于反作用力产生装置的第一构件(对向构件)10和要被按压的构件20中的至少一个。进一步地，在本发明的反作用力产生装置应用于键盘乐器的情况下，第一构件10或按压构件13可以是键盘的琴键或响应于琴键的运动而可移位的键盘的另一构件。例如，这种可移位构件可以是对琴键按压操作赋予惯性的琴槌。
还应注意，本发明的反作用力产生装置可用作用于检测琴键按压操作的开关装置(switch device)。在这种情况下，例如第一构件10构造为基部板，固定接触部设置在对向表面11上且可动接触部设置在穹顶部分22的末端23上使得，使得可通过固定接触部和可动接触部之间的接触而检测琴键按压操作。
还应注意，要被单个构件按压的穹顶部分22的数量可以是并非一个的任何期望数量。例如，第二实施例可以被修改为使得多个穹顶部分22设置为从基部部分21突出到被裙状部分24围绕的空间中，且使得这些穹顶部分22的远端以它们各自的时机接触对向表面11。换句话说，在根据本发明的反作用力产生装置的实施例中，除了上述单个穹顶部分22，弹性材料形成的一个或多个额外的穹顶突出部可设置在要被按压的构件20中。
在本发明的反作用力产生装置应用于键盘设备的情况下，且如果止动器用软材料形成，则按压构件13略微通过惯性运动，而不立即停止，甚至在按压构件13或手动操作器和按压构件13之间设置的另一构件接触止动器等时也是如此。因为这种布置可使得直到按压构件13和要被按压的构件20-2在按压构件13或另一个构件接触止动器之后才实际停止之前，所产生的反作用力都可被稳定，所以适当的初始返回速度可被赋予按压构件13，这也可有利地实现手动操作器的连续击打能力增强。穹顶部分22、裙状部分24和止动器的各自反作用力可有利于将初始返回速度赋予按压构件13(或手动操作器)且因此有助于增强连续击打能力。通过让穹顶部分22和裙状部分24产生的反作用力以及穹顶部分22、裙状部分24和止动器的各自反作用力稳定，稳定的初始返回速度可被产生并赋予按压构件13(或手动操作器)。由此，按压构件13可快速返回，以允许接下来的琴键按压操作立即执行，这可实现增强的连续击打能力。应注意，在设置多个穹顶部分22且穹顶部分22每一个配备有开关功能的情况下，针对连续击打能力的增强，构造了本发明的反作用力产生装置，其方式是按压构件13可通过被赋予的初始返回速度至少返回到开关(其设置为在向前运动行程中最后接通)的OFF位置。
尽管基于本发明的各种优选实施例已经如上描述了本发明，但是应理解本发明不必限制为上述实施例且可以进行各种修改而不脱离本发明的要点。本发明的实施例的一些部分可以适当组合。

Claims (13)

1.一种反作用力产生装置，包括：
要被按压的构件，包括基部部分和穹顶部分，所述穹顶部分用弹性材料形成且从基部部分突出，穹顶部分的与穹顶部分的轴线正交的截面形状关于对称轴大致线对称，穹顶部分具有相对于含有对称轴和所述轴线的虚平面大致对称的三维形状；和
对向构件，其具有与穹顶部分的末端相对的对向表面，在非操作状态下的对向构件远离要被按压的构件定位，
对向构件和要被按压的构件中的至少一个构造为响应于对其施加的按压操作而做摆动运动，其中对向构件响应于按压操作而相对接近基部部分，在所述相对接近期间穹顶部分通过对向表面和末端之间的接触而变形，且在与对向构件相对于基部部分的最大可动范围对应的按压完成状态下停止所述相对接近，
虚平面被限定为在从尚未施加按压操作的初始状态到按压完成状态的整个按压行程中不变化，
要被按压的构件和对向构件以以下方式构造：对于按压行程期间所述轴线相对于对向表面法线的角度的变化量来说，在初始状态下在所述轴线和对向表面法线之间限定的锐角侧角度落入一角度范围内，该角度范围是在从初始状态到穹顶部分的末端开始接触对向表面的状态的转变期间、所述轴线相对于法线的角度的第一变化量到在从初始状态到按压完成状态的转变期间、所述轴线相对于所述法线的角度的第二变化量的角度范围，
所述轴线相对于所述法线的角度的第一变化量大于零度。
2.如权利要求1所述的反作用力产生装置，其中在穹顶部分的末端开始接触对向表面时所述轴线大致垂直地与对向表面相交。
3.如权利要求1所述的反作用力产生装置，其中在按压行程中，在穹顶部分的末端接触对向表面之后、向按压完成状态的转变发生之前的时间段中，所述轴线与对向表面垂直地相交。
4.如权利要求1到3中任何一个所述的反作用力产生装置，其中所述轴线是经过穹顶部分的末端表面形心的直线，且其中在所述直线的预定长度范围内的多个位置处，穹顶部分具有沿与所述轴线正交的平面的相似截面形状。
5.如权利要求1到3中任何一个所述的反作用力产生装置，其中按压操作经由手动操作器施加于对向构件。
6.如权利要求1到3中任何一个所述的反作用力产生装置，其中按压操作经由手动操作器施加于要被按压的构件。
7.如权利要求1到3中任何一个所述的反作用力产生装置，其中对向构件和要被按压的构件中的所述至少一个被构造为响应于对其施加的按压操作而进行摆动运动，其方式是摆动运动轴线在按压行程期间移位。
8.如权利要求1到3中任何一个所述的反作用力产生装置，其中按压操作经由可被用户操作的手动操作器施加于对向构件和要被按压的构件中的至少一个，且反作用力产生装置进一步包括软材料形成的止动器，用于让经由手动操作器基于按压操作进行的运动停止。
9.如权利要求1到3中任何一个所述的反作用力产生装置，其中要被按压的构件进一步包括用弹性材料形成且从基部部分突出的一个或多个额外的穹顶突出部。
10.如权利要求1到3中任何一个所述的反作用力产生装置，其进一步包括配置为检测按压操作的开关装置。
11.如权利要求10所述的反作用力产生装置，其中开关装置配置为基于对向构件的对向表面与穹顶部分的末端之间的接触而检测按压操作。
12.如权利要求1到3中任何一个所述的反作用力产生装置，其中多个反作用力产生装置设置在具有可被用户操作的多个琴键的键盘设备中，多个反作用力产生装置每一个设置为与多个琴键中的任何一个成相对应的关系，使得按压操作经由相应琴键施加于反作用力产生装置的要被按压的构件和对向构件中的至少一个。
13.如权利要求12所述的反作用力产生装置，其中键盘设备是键盘乐器。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6638256B2 (ja) * 2015-08-24 2020-01-29 ヤマハ株式会社 反力発生装置及び電子楽器の鍵盤装置
JP6992267B2 (ja) * 2017-03-24 2022-01-13 ヤマハ株式会社 鍵盤装置用スイッチング装置
JP7027717B2 (ja) * 2017-08-01 2022-03-02 カシオ計算機株式会社 反力発生装置及び電子鍵盤楽器
FR3084200B1 (fr) * 2018-07-18 2021-06-18 Expressive Controleur haptique ameliore
FR3125162A1 (fr) 2021-07-07 2023-01-13 Ecole Polytechnique Dispositif de simulation haptique d’un instrument de musique

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003022073A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Yamaha Corp 電子楽器用鍵盤装置
CN1412740A (zh) * 2001-10-16 2003-04-23 株式会社河合乐器制作所 乐器的键
CN1542729A (zh) * 2003-02-28 2004-11-03 株式会社河合乐器制作所 用于钢琴的打弦器部件
JP2008097913A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Fujikura Ltd スイッチ
JP2010160260A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Casio Computer Co Ltd 鍵盤装置
CN101937673A (zh) * 2009-06-25 2011-01-05 雅马哈株式会社 键盘装置
CN103035231A (zh) * 2011-09-28 2013-04-10 株式会社河合乐器制作所 用于电子钢琴的键开关
JP2015068969A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 ヤマハ株式会社 ドーム型反力発生ユニット
CN104835484A (zh) * 2014-02-06 2015-08-12 雅马哈株式会社 反作用力产生器
JP2015148736A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 ヤマハ株式会社 操作検出装置
EP3079149A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-12 Casio Computer Co., Ltd. Keyboard device and keyboard instrument

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4735096B2 (ja) 2005-07-21 2011-07-27 ヤマハ株式会社 電子鍵盤楽器の鍵操作検出装置
JP5624772B2 (ja) 2010-01-25 2014-11-12 株式会社河合楽器製作所 電子鍵盤楽器の鍵盤装置
JP6160404B2 (ja) 2013-09-27 2017-07-12 ヤマハ株式会社 電子楽器の鍵盤装置
JP6201582B2 (ja) 2013-09-27 2017-09-27 ヤマハ株式会社 操作子装置
JP6160405B2 (ja) * 2013-09-27 2017-07-12 ヤマハ株式会社 電子楽器の鍵盤装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003022073A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Yamaha Corp 電子楽器用鍵盤装置
CN1412740A (zh) * 2001-10-16 2003-04-23 株式会社河合乐器制作所 乐器的键
CN1542729A (zh) * 2003-02-28 2004-11-03 株式会社河合乐器制作所 用于钢琴的打弦器部件
JP2008097913A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Fujikura Ltd スイッチ
JP2010160260A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Casio Computer Co Ltd 鍵盤装置
CN101937673A (zh) * 2009-06-25 2011-01-05 雅马哈株式会社 键盘装置
CN103035231A (zh) * 2011-09-28 2013-04-10 株式会社河合乐器制作所 用于电子钢琴的键开关
JP2015068969A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 ヤマハ株式会社 ドーム型反力発生ユニット
CN104835484A (zh) * 2014-02-06 2015-08-12 雅马哈株式会社 反作用力产生器
JP2015148736A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 ヤマハ株式会社 操作検出装置
EP3079149A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-12 Casio Computer Co., Ltd. Keyboard device and keyboard instrument

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Spectrum analysis and tone quality evaluation of piano sounds with hard and soft touches;Hideo Suzuki;《Acoustical Science and Technology》;20060516;全文 *
立式钢琴可调式键盘触感的结构;秦敏静;《沈阳师范大学学报（社会科学版）》;20150331;全文 *

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US10431403B2 (en) 2019-10-01
US20180286605A1 (en) 2018-10-04
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