CN110651320A - 反作用力发生单元 - Google Patents

Abstract

提供一种反作用力发生单元，能够使所产生的反作用力稳定并且提高加工精度。在被按压体20中，从基部21鼓出第一圆顶部22‑1、第二圆顶部22‑2、第三圆顶部22‑3这三个圆顶部。各圆顶部22的前端23与对置部件10的对置面11对置。在通过按压部件13按压基部21时，各圆顶部22的前端23向与对置部件10接近的方向相对位移，此时，圆顶部22发生弹性变形，由此相对于操作子产生适当的反作用力。在假设被按压体20不受按压力的自然状态下，圆顶部22‑1,22‑2,22‑3的各轴心X1,X2,X3彼此大致平行并且轴心X1,X2,X3与对置面11的法线X0所形成的锐角侧的角度大致均为比0°大的规定角度θ0。

Description

反作用力发生单元

技术领域

本发明涉及通过操作子的操作而被按压、通过弹性变形而产生反作用力的反作用力发生单元。

背景技术

以往，公知通过操作子的操作而被按压、通过弹性变形而产生反作用力的反作用力发生单元。例如，在电子键盘乐器的领域，公知一种具有如下开关的乐器，即，在从基板面鼓出的弹性鼓出部的内侧具有朝向基板面鼓出的圆顶部，该圆顶部被键等部件按压而发生弹性变形(下述专利文献1)。在这种乐器中，圆顶部等发生弹性变形，由此实质上产生相对于键的反作用力。在专利文献1的乐器中，设有多个被共通的按压部件即键按压的圆顶部。

然而，反作用力发生单元大多为圆顶部在被按压部件按压的行程中进行转动等位移的单元，在这样的单元中，圆顶部的轴心方向相对于基板面的法线方向的倾斜时刻发生着变化。在圆顶部的前端相对于与圆顶部处于抵接关系的基板面等对置面接触(着地)时，圆顶部的轴心方向相对于对置面的法线方向的倾斜变得过大，着地动作变得不稳定。于是，反作用力的大小和反作用力发生的时机变得不稳定，耐久性也变差。

在具有被共通的按压部件按压的多个圆顶部的装置中，在各圆顶部的前端与对置面接触时，各圆顶部的轴心方向相对于对置面的法线方向的倾斜分别成为所期望的角度是理想的。因此，理想的是针对每个圆顶部设定轴心方向的倾斜。需要说明的是，公知在非按压状态下使圆顶部的轴心方向相对于对置面的法线方向倾斜的反作用力发生单元(下述专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2007-25576号公报

专利文献2：(日本)特开2015-68969号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在被共通的按压部件按压的圆顶为多个的装置中，如果进行不受按压力的状态下轴心方向的倾斜针对每个圆顶部而不同的设计，反作用力发生单元的加工变得困难而难以确保高的产品精度。即，这种反作用力发生单元一般来说通过向模具内填充弹性材料进行成型而制造。通常，模具的脱模方向与圆顶部的轴心方向一致，因此难以通过模具高精度地对具有多个轴心方向彼此不同的圆顶部的反作用力发生单元进行一体成型。而且，如果使用滑动模具则成本变高、精度变差，因而并不现实。

本发明的目的在于提供一种能够使所产生的反作用力稳定并且提高加工精度的反作用力发生单元。

用于解决技术问题的技术方案

为了达成上述目的，根据本发明，提供一种反作用力发生单元，具有：对置部件(10)；被按压体(20)，其通过弹性材料形成，并且具有从所述对置部件鼓出的裙部(24)、与所述裙部连接的基部(21)以及从所述基部朝向所述对置部件鼓出的多个圆顶部(22)，所述圆顶部的与各自的轴心正交的剖面形状大致线对称；通过从非操作状态进行的操作子的操作而使所述对置部件与所述基部相对接近的行程成为按压行程，在假定所述基部不受按压力的自然状态下，所述圆顶部的各自的轴心(X1,X2,X3)彼此大致平行，在所述自然状态下，所述对置部件的与所述圆顶部对置的对置面的法线(X0)与所述各自的轴心形成比0°大的规定角度(θ0)。

需要说明的是，上述括号内的附图标记仅为例示。

发明的效果

根据本发明，能够使所产生的反作用力稳定并且提高加工精度。

附图说明

图1是表示反作用力发生装置(反作用力发生单元)的结构的示意性剖视图。

图2是沿着图1的A-A线的剖视图。

图3是表示在按压行程中前端与对置面抵接的瞬间的轴心与法线的关系的示意图。

图4是表示在按压行程中前端与对置面抵接的瞬间的轴心与法线的关系的示意图。

图5是表示在按压行程中前端与对置面抵接的瞬间的轴心与法线的关系的示意图。

图6A是表示圆顶部的剖面形状的变形例的图。

图6B是表示圆顶部的剖面形状的变形例的图。

图6C是表示圆顶部的剖面形状的变形例的图。

图6D是表示圆顶部的剖面形状的变形例的图。

图6E是表示圆顶部的剖面形状的变形例的图。

图7是表示按压行程与反作用力的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明一实施方式的反作用力发生装置(反作用力发生单元)的结构的示意性剖视图。图2是沿着图1的A-A线的剖视图。该反作用力发生装置至少包含被按压体20和对置部件10。被按压体20通过弹性材料一体地形成，并且配设在对置部件10上。具有弹性的裙部24在对置部件10上鼓出，并且基部21与裙部24连接。作为一个例子，按压部件13以转动轴P为中心转动或进行伴随着转动的位移。按压部件13可以是操作子自身，但也可以是通过操作子的操作而位移的位移部件。对置部件10例如是不位移的部件，但不限于此，也可以是通过对置部件10和按压部件13的至少任一方的位移而共同按压被按压体20的结构。

被按压体20例如通过向模具内填充弹性材料而一体成型。在外圆顶即裙部24的内侧，第一圆顶部22-1、第二圆顶部22-2，第三圆顶部22-3作为多个(三个)圆顶部而从基部21向对置部件10鼓出。各圆顶部22-1,22-3,22-2依次排列在一条直线上。各圆顶部22具有前端23(23-1,23-2,23-3)。需要说明的是，在不对三个圆顶部22彼此和前端23彼此进行区分时，后文简称为圆顶部22和前端23。如果通过按压部件13对基部21进行按压，则各圆顶部22的前端23向接近对置部件10的方向进行相对位移，此时，圆顶部22发生弹性变形，由此相对于操作子产生适当的反作用力。作为一个例子，前端23的形状(前端面的形状)为大致圆形的平坦面(参照图2)。对置部件10具有与各圆顶部22的前端23对置的对置面11。

在图1中表示的是操作子的非操作状态。在非操作状态下，按压部件13不开始进行位移，被按压体20处于不受任何按压荷载的自由状态。但也考虑以按压部件13预先与被按压体20接触的方式配设。设想到这样的配设形态，将假定为被按压体20不受按压力的状态称为“自然状态”。操作子、按压部件13或介于操作子和按压部件13之间的部件与限位部等抵接，由此限制按压部件13的位移结束位置。

在本实施方式中，举例说明各圆顶部22在相对于对置部件10的对置面11的法线X0略微倾斜的方向上鼓出的结构。各圆顶部22的剖面形状是共通的。圆顶部22-1,22-2,22-3各自的大致鼓出的方向成为各圆顶部22的轴心X1,X2,X3。详细地说，轴心X1,X2,X3是通过对应的前端23的形心G的直线，在该直线的规定的范围内，圆顶部22的任意的位置处的正交面中的剖面形状成为彼此相似形状的直线。与轴心X1,X2,X3正交的对应的圆顶部22的剖面形状大致线对称，在图1的例子中为圆形(圆环状)。以包含该线对称的对称轴Ax和轴心X1,X2,X3的假想面为Sx。各圆顶部22的立体形状相对于假想面Sx大致对称。

以第一圆顶部22-1为例进行说明。在图1所示的操作子的非操作状态且被按压体20的自然状态下，第一圆顶部22-1的轴心X1与对置面11的法线X0所形成的锐角侧的角度为比0°大的规定角度θ0。轴心X1,X2,X3彼此大致平行，轴心X1,X2,X3与对置面11的法线X0所形成的锐角侧的角度大致均为规定角度θ0。

通过从非操作状态进行操作子的操作，对置部件10与基部21相对接近的行程成为按压行程。通过对按压部件13的位移结束位置进行限制而处于按压结束状态。因此，自然状态的被按压体20基于操作子的位移而相对于对置面11达到相对的最大可动范围的按压结束状态的行程成为按压行程。需要说明的是，如果解除对置部件10的按压，则被按压体20由于弹性而恢复初始状态(在图1的例子中为自由状态)。在按压行程中圆顶部22发生变形，但假想面Sx不发生变化。因此，假想面Sx一直与法线X0大致平行。

图3、图4、图5是表示在按压行程中前端23-1,23-3,23-2分别与对置面11抵接的瞬间轴心X1,X2,X3与法线X0的关系的示意图。在按压行程中，前端23-1,23-3,23-2依次与对置面11抵接。在按压行程中各圆顶部22转动而发生位移，圆顶部22的轴心方向相对于对置面11的法线方向的倾斜时刻发生变化。需要说明的是，严格地说，认为各轴心X1,X2,X3与法线X0所形成的角度在假想面Sx上。

首先，以自然状态为基准直至第一圆顶部22-1的前端23-1开始与对置面11接触为止、轴心X1相对于法线X0的相对角度变化量为角度变化量Δθ1(第一角度变化量)(图3)。从非操作状态到该时刻，轴心X1,X2,X3均不与法线X0平行。并且，以自然状态为基准直至第三圆顶部22-3的前端23-3开始与对置面11接触为止，轴心X3相对于法线X0的相对角度变化量为角度变化量Δθ3(图4)。在该时刻，轴心X3与法线X0大致平行。即，轴心X3在按压行程中前端23-3与对置面11开始接触时相对于对置面11大致正交(以这种方式设定规定角度θ0)。并且，以自然状态为基准直至第二圆顶部22-2的前端23-2开始与对置面11接触为止，轴心X2相对于法线X0的相对角度变化量为角度变化量Δθ2(第二角度变化量)(图5)。到该时刻为止，轴心X2经过与法线X0平行的状态。角度变化量的大小关系成为Δθ1＜Δθ3＜Δθ2。

在这里，在圆顶部22的前端23相对于对置面11接触(着地)时，如果圆顶部的轴心方向相对于对置面11的法线方向的倾斜变得过大则着地动作变得不稳定。然而，尤其是配置方向上的正中的第三圆顶部22-3的前端23-3在开始与对置面11接触的时刻相对于对置面11大致正交，因此第三圆顶部22-3的接触动作稳定。因此，第三圆顶部22-3所发生的反作用力的大小和反作用力发生的时机变得稳定，耐久性也得以提高。然而，规定角度θ0设定为将角度变化量Δθ1和角度变化量Δθ2按比例分配的值。作为一个例子，将两角度按一半的比例分配的值成为规定角度θ0，并且规定角度θ0＝(Δθ1+Δθ2)/2。由此，能够避免第一圆顶部22-1、第二圆顶部22-2中的任一个与对置面11接触时的轴心方向的倾斜单方面地变得过大。因此，在圆顶部22-1,22-2之间能够得到反作用力的大小和反作用力发生时机的稳定化的平衡，能够使被按压体20整体适当地产生反作用力。需要说明的是，在图1的例子中前端23-3与对置面11开始接触时与对置面11大致正交，因此角度变化量Δθ3与规定角度θ0大致相等。

然而，在自然状态下各圆顶部22的轴心X1,X2,X3彼此大致平行。由此，在通过模具成型时能够使各圆顶部22的模具的脱模方向与轴心X1,X2,X3大致一致，因此被按压体20的成型变得容易。能够确保高的精度，进而提高加工精度。

然而，虽然使轴心X1,X2,X3彼此“大致平行”，但大致平行显然包含由于制造误差、通过模具成型时的情况而产生差异的范围。即，在通过模具对被按压体20进行成型时，会在模具设置脱模斜度。在各个圆顶部22中，如果在不同的部位设置脱模斜度或在相同部位设置不同角度的脱模斜度，则在对各圆顶部22单体进行把握时，会产生轴心与模具的脱模方向变得不一致的圆顶部22。于是，严格地说，各圆顶部22的轴心彼此变得略微不平行。但是，本实施方式中的一致(大致平行)包含这样的脱模斜度的设定所造成的轴心不一致。

根据本实施方式，在自然状态下，各圆顶部22的轴心X1,X2,X3彼此大致平行，轴心X1,X2,X3与对置面11的法线X0形成比0°大的规定角度θ0。由此，能够使所产生的反作用力稳定，并且使加工精度提高。并且，由于轴心X1,X2,X3彼此大致平行，能够减小相邻的圆顶部22之间的间隔，有助于减小尺寸。

并且，规定角度θ0设定为将角度变化量Δθ1和角度变化量Δθ2按比例分配的角度，因此在按压行程中在分别与对置面11最先和最后抵接的圆顶部22-1,22-2之间，能够得到反作用力的大小和反作用力发生时机的稳定化的平衡。并且，第三圆顶部22-3的前端23-3在开始与对置面11接触的时刻与对置面11大致正交，因此第三圆顶部22-3的接触动作稳定，第三圆顶部22-3所产生的反作用力的大小和反作用力发生的时机稳定。

需要说明的是，在本实施方式中，各圆顶部22的与轴心X1,X2,X3正交的剖面形状为圆形。但是，如图6A～E所例示的那样，圆顶部22与各轴心正交的剖面形状只要是大致线对称即可。即，剖面形状也可以是圆角的长方形(图6A)、椭圆形(图6B)、具有直线部的环状(图6C)、圆角的菱形(图6D)、具有直线部和半圆部的异形形状(图6E)。

需要说明的是，在各圆顶部22的前端23开始与对置面11接触的时刻，前端23与对置面11大致平行，但这并不是必须的，在开始接触时前端23可以相对于对置面11具有倾斜。并且，各圆顶部22的前端23为平坦面，但这也不是必须的。在前端23不平坦的情况下，通过圆顶部22的大致鼓出方向上的前端23的投影形状来把握形心G。需要说明的是，上述各角度值不限于所例示的值。

需要说明的是，在本实施方式中，圆顶部22的数量为三个，但只要是两个以上即可，也可以是四个以上。需要说明的是，规定角度θ0与多个圆顶部22中的任一组相关，也可以将以自然状态为基准直至前端23开始与对置面11接触为止的期间轴心相对于法线X0的相对角度变化量设定为按比例分配的角度。尤其是在圆顶部22为三个以上的情况下，在按压行程中作为与对置面11最先和最后抵接的圆顶部22的组，将规定角度θ0设定为将两者的角度变化量按比例分配的角度，由此容易在全圆顶部22之间确保平衡。需要说明的是，按比例分配的比率不限于平分，能够采用任意的比例。

需要说明的是，在按压行程中，在前端23与对置面11开始接触的时刻，第二个抵接的第三圆顶部22-3的轴心X3相对于对置面11大致正交，但这样的圆顶部22不限于第三圆顶部22-3。即，多个圆顶部22中的任一个(例如，圆顶部22-1或圆顶部22-2)的轴心可以相对于对置面11大致正交。

需要说明的是，在按压行程中前端23与对置面11开始接触的时刻轴心相对于对置面11大致正交的圆顶部22在按压行程中与对置面11最先或最后抵接的圆顶部22之外的(与对置面11不是最先也不是最后抵接的)圆顶部22，在多个圆顶部22之间，容易得到反作用力的大小和反作用力发生时机的稳定化的平衡。需要说明的是，在前端23与对置面11开始接触的时刻轴心相对于对置面11大致正交的圆顶部22的存在不是必须的。需要说明的是，与对置面11抵接的顺序不限于所例示的，可以与排列顺序无关，任一圆顶部22可以是最先或最后的。

需要说明的是，在按压行程中，在多个圆顶部22中的任一个圆顶部22产生反作用力峰值时，该任一个圆顶部22的轴心可以构成为相对于对置面11大致正交。如图7所例示的那样，在按压行程中，某一圆顶部22在与对置面11抵接后的行程中产生反作用力峰值。需要说明的是，反作用力峰值是在达到按压结束状态之前的反作用力的最大值。为了在产生反作用力峰值时使轴心相对于对置面11大致正交，使前端23与对置面11开始接触之前轴心不与对置面11正交(例如，图3所例示的第一圆顶部22-1的轴心X1)。由此，该任一圆顶部22难以在产生反作用力峰值时产生分力，因此能够高效地产生稳定的反作用力。因此，通过产生荷载和确保姿态的稳定性，能够在所期望的时机产生所期望的反作用力，关系到耐久性的提高。

需要说明的是，也可以是在操作子的非操作状态下基部21与按压部件13预先抵接(包含轻微的压接)的结构。但是在该情况下，被按压体20的“自由状态”是指配设于某一装置但按压部件13不接触的状态。

需要说明的是，本发明的反作用力发生装置可以适用于键盘装置或乐器。在将反作用力发生装置适用于键盘乐器的情况下，对置部件10或按压部件13可以是键盘的键或伴随着键的移动而位移的部件中的任一者，例如，可以是相对于按键操作施加惯性的琴锤。

需要说明的是，能够将反作用力发生装置作为对键等操作子的离键操作进行检测开关装置使用，例如能够适用于键盘乐器等。在这种情况下，例如将对置部件10作为基板构成而在对置面11配设固定接点，并且在各圆顶部22的前端23配设可动触点。然后可以通过固定接点与可动接点的接触来检测离键按键操作。通过多个圆顶部22的触点动作的检测结果，来确定按键、离键速度或发音消音时机。在将反作用力发生装置作为上述开关装置构成的情况下，通过使圆顶部22的前端23的着地动作稳定而使触点动作稳定，能够实现高精度的检测动作，有助于抑制触点振颤等。

然而，在键盘装置中，在限位部为软质材料的情况下，即使按压部件13或介于操作子与按压部件13之间的部件与限位部等抵接，按压部件13也不立即停止，由于惯性而略微移动。通过使从限位部抵接时到按压部件13和被按压体20实际停止为止的期间产生的反作用力稳定，能够赋予向按压部件13返回的适当的初速度，存在使连击性提高的优点。为了在相对于按压部件13(或操作子)返回的初始阶段施加初速度而使连击性提高，圆顶部22、裙部24、限位部的反作用力是有益的。通过使这些圆顶部22和裙部24所产生的反作用力稳定，能够产生相对于按压部件13(或操作子)的稳定的返回初速度。通过使按压部件13的返回变快，能够立即进行下一次的击键，因此关系到连击性的提高。需要说明的是，在多个圆顶部22分别具有开关功能的情况下，从提高连击性的观点出发，通过在返回初始阶段施加的初速度，至少使按压部件13回到在击打行程的最后配置的开关的开位置。

以上，基于优选的实施方式对本发明进行了详细说明，但本发明不限于这些特定的实施方式，本发明意在包含不脱离该发明主旨范围内的各种形态。

附图标记说明

10对置部件；

11对置面；

13按压部件；

20被按压体；

21基部；

22-1,22-2,22-3圆顶部；

23前端；

X0法线；

X1,X2,X3轴心。

Claims (8)

1.一种反作用力发生单元，其特征在于，具有：

对置部件；

被按压体，其通过弹性材料形成，并且具有从所述对置部件鼓出的裙部、与所述裙部连接的基部以及从所述基部朝向所述对置部件鼓出的多个圆顶部，所述圆顶部的与各自的轴心正交的剖面形状大致线对称，

通过从非操作状态进行的操作子的操作而使所述对置部件与所述基部相对接近的行程成为按压行程，

在假定所述基部不受按压力的自然状态下，所述圆顶部的各自的轴心彼此大致平行，

在所述自然状态下，所述对置部件的与所述圆顶部对置的对置面的法线与所述各自的轴心形成比0°大的规定角度。

2.根据权利要求1所述的反作用力发生单元，其中，

所述规定角度设定为将第一角度变化量和第二角度变化量按比例分配的角度，

所述第一角度变化量是所述按压行程中的、以所述自然状态为基准直到所述多个圆顶部中的第一圆顶部的前端开始与所述对置面接触为止的、所述第一圆顶部的轴心相对于所述对置面的所述法线的相对的角度变化量，

所述第二角度变化量是所述按压行程中的、以所述自然状态为基准直到所述多个圆顶部中的第二圆顶部的前端开始与所述对置面接触为止的、所述第二圆顶部的轴心相对于所述对置面的所述法线的相对的角度变化量。

3.根据权利要求1或2所述的反作用力发生单元，其中，

所述规定角度设定为，在所述按压行程中，在所述多个圆顶部中的任一圆顶部的前端开始与所述对置面的接触时，该任一圆顶部的轴心相对于所述对置面大致正交。

4.根据权利要求1或2所述的反作用力发生单元，其中，

所述规定角度设定为，在所述按压行程中，在所述多个圆顶部中的任一圆顶部产生反作用力峰值时，该任一圆顶部的轴心相对于所述对置面大致正交。

5.根据权利要求2所述的反作用力发生单元，其中，

多个所述圆顶部构成为在所述按压行程中依次与所述对置面抵接，

所述第一圆顶部和所述第二圆顶部是在所述按压行程中最先与所述对置面抵接的圆顶部和最后与所述对置面抵接的圆顶部。

6.根据权利要求3所述的反作用力发生单元，其中，

多个所述圆顶部构成为在所述按压行程中依次与所述对置面抵接，

所述任一圆顶部是在所述按压行程中最先或最后与所述对置面抵接的圆顶部之外的圆顶部。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的反作用力发生单元，其中，

多个所述圆顶部的立体形状相对于包含对称轴和所述轴心的假想面大致对称，在所述按压行程中所述假想面不发生变化。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的反作用力发生单元，其中，

所述圆顶部的各自的轴心是通过对应的圆顶部的前端的形心的直线，在所述直线的规定的范围内，所述对应的圆顶部的任意的位置处的正交面的剖面形状为彼此成为相似形状的直线。

Images