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HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung, die eine Reaktionskraft dadurch erzeugt, dass sie niedergedrückt wird, um sich als Reaktion auf eine Betätigung einer manuellen Betätigungseinrichtung, die mit einer Hand, einem Fuß oder einem anderen Körperteil eines Benutzers (oder menschlichen Bedieners) betätigt werden kann, elastisch zu verformen.
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Bisher sind Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtungen bekannt gewesen, die eine Reaktionskraft dadurch erzeugen, dass sie niedergedrückt werden, um sich als Reaktion auf eine Betätigung einer manuellen Betätigungsvorrichtung durch einen Benutzer elastisch zu verformen. Zum Beispiel ist auf dem Gebiet der elektronischen Tastenmusikinstrumente ein Musikinstrument bekannt gewesen, das, innerhalb eines elastischen Vorsprungs, der von einer Grundplattenfläche weg vorspringt, einen Kuppelteil, der zu der Grundplattenfläche hin vorspringt, und einen Schalter, der sich elastisch verformt, wenn er durch ein Element, wie beispielsweise eine Taste, niedergedrückt wird (siehe zum Beispiel die Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2007-25576 und die
US-Patentschrift Nr. 7256359 , die der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2007-25576 entspricht) einschließt. Bei dieser Art von Musikinstrument wird ein beweglicher Kontakt an dem distalen Ende des Kuppelteils bereitgestellt, während ein unbeweglicher Kontakt auf der Grundplatte bereitgestellt wird, so dass ein Sensor dadurch eingeschaltet wird, dass das distale Ende des Kuppelteils die Grundplatte berührt. Eine Reaktionskraft, die im Wesentlichen gegen die Taste wirkt, wird dadurch erzeugt, dass sich der Kuppelteil und dergleichen als Reaktion auf ein Niederdrücken der Taste elastisch verformen.
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Ebenfalls auf dem Gebiet bekannt ist eine Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung, die, hauptsächlich zum Zweck des Erzeugens einer Reaktionskraft, ein elastisches Element einsetzt, das in einem solchen Kuppelteil eingeschlossen ist (siehe zum Beispiel die Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2015-68967 und die
US-Patentschrift Nr. 9269336 , die der Veröffentlichung Nr. 2015-68967 entspricht). In der in dieser Patentliteratur offenbarten Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung verformt sich dadurch, dass eine niederdrückende Kraft auf den Kuppelteil (das Reaktionskraft-Erzeugungselement) in einer axialen Richtung des Kuppelteils ausgeübt wird, das elastische Element des Kuppelteils elastisch, um eine Reaktionskraft auf die ausgeübte niederdrückende Kraft zu erzeugen. Die so erzeugte Reaktionskraft nimmt zu, wenn ein Maß der elastischen Verformung als Reaktion auf eine Zunahme der ausgeübten niederdrückenden Kraft zunimmt, aber nachdem die erzeugte Reaktionskraft ihre Spitze erreicht, beult sich das elastische Element des Kuppelteils (d.h., verformt sich beulend), so dass die Reaktionskraft plötzlich abnimmt. Ferner sind in dieser bekannten Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der Kuppelteil (das Reaktionskraft-Erzeugungselement) und der Niederdrückteil zum Niederdrücken des Kuppelteils auf eine solche Weise aufgebaut, dass eine Achslinie des Kuppelteils (des Reaktionskraft-Erzeugungselements) innerhalb eines Winkelbereichs zwischen einer Senkrechten der Niederdrückfläche des Niederdrückteils relativ zu dem Kuppelteil zu einem Zeitpunkt, wenn der Niederdrückteil beginnt, den Kuppelteil zu berühren, und einer Senkrechten der Niederdrückfläche des Niederdrückteils relativ zu dem Kuppelteil zu einem Zeitpunkt, wenn der Niederdrückteil das Niederdrücken des Kuppelteils beendet, vorhanden ist.
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Falls jedoch eine Neigung der Achslinie des Kuppelteils relativ zu einer Senkrechten der Grundplattenfläche zu groß wird, wenn das distale Ende des Kuppelteils beginnt, eine gegenüberliegende Fläche, wie beispielsweise die Grundplattenfläche, zu berühren (darauf zu landen), neigt die Landeaktion dazu, instabil zu werden. Demzufolge würden eine Intensität und eine Erzeugungszeit der Reaktionskraft instabil werden, und die Haltbarkeit der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung würde sich ebenfalls verschlechtern. Ferner neigt, falls das Niederdrücken der Taste durch elektrische oder elektronische Kontakte erfasst wird, die auf entsprechenden Kontaktabschnitten der gegenüberliegenden Fläche und des Kuppelteils bereitgestellt werden, das Verhalten der elektrischen oder elektronischen Kontakte dazu, instabil zu werden, was zu ungewolltem Rattern führt, so dass unangebrachterweise die Erzeugung eines Klangs (Tons) durchgeführt werden kann. Darüber hinaus sind die oben erörterten herkömmlicherweise bekannten Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtungen nur in Berücksichtigung einer Einzelschwenkachsengestaltung aufgebaut, wo eine Bewegung (Hubbewegung) zum Ausüben einer niederdrückenden Kraft auf den Kuppelteil (das Reaktionskraft-Erzeugungselement) immer um eine unbewegliche Schwenkachse vorgenommen wird; es wird nämlich bei dieser herkömmlicherweise bekannten Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung keinerlei Berücksichtigung einer komplizierten Hubbewegung vorgenommen, wo die Bewegung zum Ausüben einer niederdrückenden Kraft auf den Kuppelteil um mehrere Schwenkachsen oder um eine einzige Schwenkachse, die sich in ihrer Position bewegt, vorgenommen wird.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der vorstehenden Probleme des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung bereitzustellen, die nicht nur eine Intensität und eine Erzeugungszeit einer durch dieselbe erzeugten Reaktionskraft stabilisieren, sondern ebenfalls ihre Haltbarkeit verbessern kann.
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Um die oben erwähnte Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung eine Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung bereit, die ein Niederdrückelement (20) umfasst, das einen Basisteil (21) und einen Kuppelteil (22), die aus einem elastischen Material geformt ist und von dem Basisteil (21) vorspringt, einschließt. Eine Schnittform des Kuppelteils (22) senkrecht zu einer Achslinie (X2) des Kuppelteils ist im Wesentlichen liniensymmetrisch um eine Symmetrieachse (Ax), und der Kuppelteil (22) hat eine dreidimensionale Form, die im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf eine virtuelle Ebene (Sx) ist, welche die Symmetrieachse (Ax) und die Achslinie (X2) enthält. Die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der Erfindung umfasst ebenfalls ein gegenüberliegendes Element (10), das eine gegenüberliegende Fläche (11) hat, die dem distalen Ende (23) des Kuppelteils (22) gegenüberliegt, und das gegenüberliegende Element (10) ist in einem nicht betätigten Zustand fern von dem niederzudrückenden Element (20) angeordnet. Wenigstens eines von dem gegenüberliegenden Element (10) und dem niederzudrückenden Element (20) ist dafür aufgebaut, als Reaktion auf eine Niederdrückbetätigung, die auf dasselbe ausgeübt wird, eine Schwenkbewegung vorzunehmen, und das gegenüberliegende Element (10) nähert sich als Reaktion auf die Niederdrückbetätigung dem Basisteil (21) relativ an. Der Kuppelteil (22) verformt sich elastisch durch die Berührung zwischen der gegenüberliegenden Fläche (11) und dem distalen Ende (23) während der relativen Annäherung, und eine solche relative Annäherung der gegenüberliegenden Fläche (11) wird in einem Niederdrückabschlusszustand angehalten, der einem maximalen beweglichen Bereich des gegenüberliegenden Elements (10) realtiv zu dem Basisteil (21) entspricht. Die virtuelle Ebene ist so definiert, dass sie sich durch einen gesamten Niederdrückhub von einem anfänglichen Zustand, in dem noch keine Niederdrückbetätigung ausgeübt wird, bis zu dem Niederdrückabschlusszustand nicht verändert. Das niederzudrückende Element (20) und das gegenüberliegende Element (10) sind auf eine solche Weise aufgebaut, dass, was ein Veränderungsmaß eines Winkels der Achslinie (X2) relativ zu einer Senkrechten (X1) der gegenüberliegenden Fläche (11) während des Niederdrückhubs betrifft, ein spitzseitiger Winkel (θ0), der zwischen der Achslinie (X2) und der Senkrechten (X1) der gegenüberliegenden Fläche (11) in dem anfänglichen Zustand definiert wird, in einen Winkelbereich von einem ersten Veränderungsmaß (ΔθA) des Winkels der Achslinie (X2) relativ zu der Senkrechten (X1) während eines Übergangs von dem anfänglichen Zustand zu einem Zustand, in dem das distale Ende (23) des Kuppelteils (22) beginnt, die gegenüberliegende Fläche (11) zu berühren, bis zu einem zweiten Veränderungsmaß (ΔθA + ΔθB) des Winkels der Achslinie (X2) relativ zu der Senkrechten (X1) während eines Übergangs von dem anfänglichen Zustand zu dem Niederdrückabschlusszustand fällt. Das erste Veränderungsmaß (ΔθA) des Winkels der Achslinie (X2) relativ zu der Senkrechten (X1) ist größer als null Grad.
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Mit solchen Anordnungen kann die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung nicht nur eine Intensität und eine Erzeugungszeit einer durch dieselbe erzeugten Reaktionskraft stabilisieren, sondern ebenfalls ihre Haltbarkeit verbessern.
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Das Folgende wird Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben, aber es sollte zu erkennen sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist und verschiedene Modifikationen der Erfindung möglich sind, ohne von den Grundprinzipien der Erfindung abzuweichen. Der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist daher nur durch die angefügten Ansprüche zu bestimmen.
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Figurenliste
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Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hiernach ausführlich beschrieben werden, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
- 1A eine schematische Schnittansicht ist, die einen Aufbau einer Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
- 1B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1A ist,
- 2A bis 2C graphische Darstellungen sind, die einen Zustandsübergang eines Niederdrückelements während eines Niederdrückhubs in der ersten Ausführungsform der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung zeigen,
- 3A bis 3E Ansichten sind, die einige Modifikationen einer Schnittform eines Kuppelteils in der ersten Ausführungsform der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung zeigen,
- 4A bis 4D schematische Schnittansichten sind, die einen Aufbau einer Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, die insbesondere einen Zustandsübergang des Niederdrückelements während des Niederdrückhubs in der zweiten Ausführungsform der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung zeigen, und
- 5 eine schematische Schnittansicht ist, die einen Aufbau einer Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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<Erste Ausführungsform>
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1A ist eine schematische Schnittansicht, die einen Aufbau einer Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung schließt wenigstens ein erstes Element 10 und ein niederzudrückendes Element 20, das durch das erste Element (10), d.h., ein gegenüberliegendes Element 10) niedergedrückt werden kann. Das niederzudrückende Element 20 ist auf einem zweiten Element 12 angeordnet. Als ein Beispiel ist das erste Element 10 schwenkbar oder verschiebbar, während es eine schwenkende oder schwingende Bewegung macht, innerhalb eines gegebenen Winkelbereichs um eine Schwenkwelle (oder Schwingwelle) P. Das erste Element 10 ist nämlich dazu in der Lage, durch Schwenken oder Schwingen um die Schwenkwelle (oder Schwingwelle) P Hubbewegungen zu machen. Das erste Element 10 kann selbst ein Teil einer manuellen Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) sein, die durch einen Benutzer betätigt werden kann, oder kann ein Verschiebungselement sein, das gesondert von der manuellen Betätigungseinrichtung bereitgestellt wird, aber in verzahnter Beziehung zu einer Betätigung der nicht gezeigten manuellen Betätigungseinrichtung durch den Benutzer verschiebbar ist. Das zweite Element 12 ist zum Beispiel ein nicht verschiebbares Element, obwohl es dafür aufgebaut sein kann, das niederzudrückende Element 20 in Verbindung mit dem ersten Element 10 relativ schwenkend niederzudrücken, als Reaktion auf eine Verschiebung wenigstens eines von dem ersten und dem zweiten Element 10 und 12. 1A zeigt einen nicht betätigten Zustand der manuellen Betätigungseinrichtung. Wenn sich die manuelle Betätigungseinrichtung in diesem nicht betätigten Zustand befindet, befindet sich das erste Element 10 in einem freien Zustand, in dem es seine Verschiebung noch nicht begonnen hat, und das niederzudrückende Element 20 befindet sich in einem anfänglichen Zustand, in dem noch keine niederdrückende Last auf das niederzudrückende Element 20 ausgeübt wird.
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1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1A. Das niederzudrückende Element 20 schließt einen Basisteil 21 und einen Kuppelteil (nämlich einen kuppelförmigen Teil) 22 ein und ist integral aus einem elastischen Material geformt. Zu bemerken ist, dass wenigstens der Kuppelteil 22 integral aus einem elastischen Material geformt sein kann. Der Basisteil 21 ist an dem Kuppelteil 22 befestigt, und der Kuppelteil 22 springt von dem Basisteil 21 aus vor. Der Kuppelteil 22 verformt sich dadurch elastisch, dass das distale Ende 23 des Kuppelteils 22 durch das erste Element 10 niedergedrückt wird, und eine entsprechende Reaktionskraft zu der manuellen Betätigungseinrichtung wird dadurch erzeugt, dass sich der Kuppelteil 22 in einer solchen Richtung elastisch verformt, dass sich das distale Ende 23 dem zweiten Element 12 relativ annähert. Als ein Beispiel hat das distale Ende 23 eine im Allgemeinen kreisförmige, flache Endfläche. Das erste Element 10 hat eine Fläche 11, die dem distalen Ende 23 des Kuppelteils 22 gegenüberliegt, und die Fläche 11 wird im Folgenden als „gegenüberliegende Fläche 11“ bezeichnet werden.
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In dem illustrierten Beispiel springt der Kuppelteil 22 in einer Richtung, geringfügig schräg zu der Senkrechten des zweiten Elements 12, vor, obwohl sie in der Richtung der Senkrechten des zweiten Elements 12 vorspringen kann. Folglich stimmt die Richtung, in der der Kuppelteil 22 vorspringt, im Allgemeinen mit einer Achslinie X2 des Kuppelteils 22 überein. Im Einzelnen ist die Achslinie X2 eine Gerade, die durch den Schwerpunkt des distalen Endes hindurchgeht, und an einer Vielzahl von Positionen innerhalb eines vorbestimmten Längenbereichs der Geraden hat der Kuppelteil 22 ähnliche Schnittformen entlang einer Ebene, senkrecht zu der Achslinie X2. Ferner sind die Schnittformen des Kuppelteils 22, senkrecht zu der Achslinie X2, jeweils im Wesentlichen liniensymmetrisch; in dem illustrierten Beispiel sind die Schnittformen des Kuppelteils 22, senkrecht zu der Achslinie X2, jeweils eine kreisförmige Gestalt (kreisförmige ringförmige Gestalt). Hier wird eine virtuelle Ebene, die eine Achse Ax der Liniensymmetrie (Symmetrieachse Ax) und die Achslinie X2 enthält, durch Sx dargestellt. Der Kuppelteil 22 hat eine dreidimensionale Form, die im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf die virtuelle Ebene Sx ist. Obwohl eine beliebige von verschiedenen Ebenen als die Ebene wählbar ist, welche die Symmetrieachse Ax und die Achslinie X2 enthält, soll hier angenommen werden, dass eine Ebene, immer parallel zu der Senkrechten X1 der gegenüberliegenden Fläche 11 des ersten Elements 10 durch die gesamten Vorwärts- und Rückwärtshubbewegungen des ersten Elements 10 als die virtuelle Ebene Sx definiert (ausgewählt) wird. Zum Beispiel wird in 1A ein vertikaler Schnitt des Kuppelteils 22 entlang der virtuellen Ebene Sx gezeigt.
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Hier wird ein spitzseitiger Winkel, der zwischen der Achslinie X2 und der Senkrechten X1 der gegenüberliegenden Fläche 11 definiert wird (d.h., ein Winkel der Achslinie X2 relativ zu der Senkrechten X1), durch θ dargestellt. In dem nicht betätigten Zustand (nämlich dem anfänglichen Zustand), der in 1A gezeigt wird, ist der Winkel θ θ0. Ein Hub, in dem sich das erste Element 10 und der Basisteil 21 (oder das zweite Element 12) relativ zueinander annähern, ist ein Niederdrückhub (d.h., Vorwärtsbewegungshub). Weil die Bewegung, wobei sich das erste Element 10 und der Basisteil 21 relativ zueinander annähern, eine Schwenkbewegung ist, wird sich der Winkel θ, der durch das erste Element 10 und der Basisteil 21 definiert wird, während des Niederdrückhubs (d.h., Vorwärtsbewegungshubs) verändern. Obwohl nicht besonders gezeigt, wird eine Verschiebungsendposition des ersten Elements 10 dadurch definiert, dass die manuelle Betätigungseinrichtung, das erste Element 10 oder ein anderes Element, das zwischen der manuellen Betätigungseinrichtung und dem ersten Element 10 bereitgestellt wird, einen Anschlag oder dergleichen berührt. Dadurch, dass das erste Element 10 an der so definierten Verschiebungsendposition angehalten wird, wird das niederzudrückende Element zu einem Niederdrückabschlusszustand gebracht. Daher kann gesagt werden, dass der Niederdrückhub ein Hub ist, bei dem, als Reaktion auf eine Verschiebung der manuellen Betätigungseinrichtung aus dem nicht betätigten Zustand, das niederzudrückende Element 20 von einem anfänglichen Zustand zu dem Niederdrückabschlusszustand übergeht, der einem maximalen beweglichen Bereich des niederzudrückenden Elements 20 relativ zu der gegenüberliegenden Fläche 11 entspricht. Sobald die dem ersten Element 10 mitgeteilte niederdrückende Kraft weggenommen wird, kehrt das erste Element 10 durch die Wirkung eines nicht gezeigten Druckelements (wie beispielsweise einer Feder) zu seinem anfänglichen Zustand (nicht betätigten Zustand) zurück, und das niederzudrückende Element 20 kehrt durch seine eigene Elastizität zu seinem anfänglichen Zustand zurück. Hier wird die virtuelle Ebene Sx so definiert, dass sie sich durch den gesamten Niederdrückhub (Vorwärtsbewegungshub) nicht verändert, obwohl sich der Kuppelteil 22 während des Niederdrückhubs verformt. Folglich ist die virtuelle Ebene Sx immer im Wesentlichen parallel zu der Senkrechten X1.
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2A, 2B und 2C sind graphische Darstellungen, die einen Zustandsübergang des niederzudrückenden Elements 20 während des Niederdrückhubs zeigen. Im Einzelnen zeigt 2A das niederzudrückende Element 20 in dem nicht betätigten Zustand (anfänglichen Zustand), 2B zeigt das niederzudrückende Element 20 zu dem Zeitpunkt, an dem das erste Element 10 und das distale Ende 23 des Kuppelteils 22 beginnen, einander zu berühren, und 2C zeigt das niederzudrückende Element 20 in dem Niederdrückabschlusszustand. Im Einzelnen wird hier der Winkel θ zwischen der Achslinie X2 und der Senkrechen X1 auf der virtuellen Ebene Sx betrachtet, der Winkel θ im nicht betätigten Zustand wird als ein positiver Winkel ausgedrückt, und der Winkel θ nach eine Positionsbeziehung zwischen der Achslinie X2 und der Senkrechen X1 umgekehrt ist, z.B. der Winkel θ in dem Niederdrückabschlusszustand, wird als ein negativer Winkel ausgedrückt. Im nicht betätigten Zustand von 2A ist der Winkel θ θ0 (z.B. +20°). Der Winkel θ wird θs (z.B. 0°) zu dem Zeitpunkt, an dem das erste Element 10 und das distale Ende 23 des Kuppelteils 22 beginnen, einander zu berühren, wie in 2B gezeigt. Ferner wird, in dem Niederdrückabschlusszustand von Fig. 2C, der Winkel θ -θe (z.B. -10°).
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Der zwischen der Achslinie X2 und der Senkrechen X1 definierte Winkel θ verändert sich während des Niederdrückhubs V wie folgt. Ein Veränderungsmaß ΔθA des Winkels θ von dem nicht betätigten Zustand zu dem Zustand, in dem das distale Ende 23 beginnt, die gegenüberliegende Fläche 11 zu berühren (d.h., das Winkelveränderungsmaß ΔθA, bis das niederzudrückende Element 20 zu dem Zustand von 2B von dem Zustand von 2A übergeht) kann als „ΔθA = θ0 - θs“ ausgedrückt werden und beträgt zum Beispiel etwa 20°. Ein solches Veränderungsmaß ΔθA des Winkels θ wird im Folgenden als „erstes Winkelveränderungsmaß“ oder „erstes Veränderungsmaß“ bezeichnet werden. Ein Veränderungsmaß ΔθB des Winkels θ, bis das niederzudrückende Element 20 zu dem Niederdrückabschlusszustand übergeht, nachdem das distale Ende 23 die gegenüberliegende Fläche 11 berührt (d.h., das Veränderungsmaß ΔθB, bis das niederzudrückende Element 20 von dem Zustand von 2B zu dem Zustand von 2C übergeht, kann als „ΔθB = θs - (-θs)“ ausgedrückt werden und beträgt zum Beispiel etwa 10°. Daher kann ein „zweites Winkelveränderungsmaß“ (oder ein „zweites Veränderungsmaß des Winkels θ“) während eines Übergangs von dem nicht betätigten Zustand zu dem Niederdrückabschlusszustand als „ΔθA + ΔθB“ ausgedrückt werden und beträgt zum Beispiel etwa 30°.
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Die vorliegende Ausführungsform der Erfindung ist so aufgebaut, dass sie eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, dass ein Winkel θ (θ0) in dem nicht betätigten Zustand (anfänglichen Zustand) in den Winkelbereich von dem ersten Winkelveränderungsmaß (ΔθA) zu dem zweiten Winkelveränderungsmaß (ΔθA + ΔθB) fällt (jeweilige Werte des ersten und des zweiten Winkelveränderungsmaßes können in dem Winkelbereich eingeschlossen sein). Und zwar beruht die vorliegende Ausführungsform auf der Bedingung „ΔθA≤θO≤(ΔθA + ΔθB)“. Es soll hier ebenfalls angenommen werden, dass das erste Winkelveränderungsmaß ΔθA größer als 0° (null Grad) ist. Weil θ0 in dem in 2A bis 2C gezeigten Beispiel etwa 20° (20 Grad) beträgt, ist die vorliegende Ausführungsform so gestaltet, dass der Winkel θ gerade 0° zu dem Zeitpunkt ist, wenn das erste Element 10 und das distale Ende 23 des Kuppelteils 22 beginnen, einander zu berühren, wie in 2B gezeigt. Und zwar schneidet die Achslinie X2 die gegenüberliegende Fläche 11 im Wesentlichen senkrecht, wenn das distale Ende 23 begonnen hat, die gegenüberliegende Fläche 11 in dem Niederdrückhub zu berühren. Angenommen, dass zum Beispiel der Winkel θ0 bei der Auslegung, wobei das erste Winkelveränderungsmaß 20° beträgt und das zweite Winkelveränderungsmaß 30° beträgt, schneidet die Achslinie X2 die gegenüberliegende Fläche 11 senkrecht in einem Zeitraum, bevor das niederzudrückende Element 20 zu dem Niederdrückabschlusszustand übergeht, nachdem das distale Ende 23 die gegenüberliegende Fläche 11 in dem Niederdrückhub berührt. Ferner kann, nach der zuvor erwähnten Bedingung, die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung alternativ auf eine solche Weise aufgebaut sein, dass die Achslinie X2 die gegenüberliegende Fläche 11 zu dem Zeitpunkt senkrecht schneidet, wenn das niederzudrückende Element 20 zu dem Niederdrückabschlusszustand übergegangen ist.
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Der zuvor erwähnte Ungleichheitsausdruck „ΔθA≤θ0≤ΔθB kann, unter Verwendung der Winkel θs und θe, umgeschrieben werden zu „(θ0 - θs)≤θ0≤(θ0 + θe)“. Falls θ0 von jedem der Terme subtrahiert wird, kann „(θ0 - θs)≤θ0≤9(θ0 + θe)“ äquivalent ausgedrückt werden als „-θs≤0≤θe“. Wie aus diesem Ungleichheitsausdruck offensichtlich ist, tritt der Zustand, in dem θ 0° wird, in dem Zeitraum auf, bevor das niederzudrückende Element 20 zu dem Niederdrückabschlusszustand übergeht, nachdem das distale Ende 23 die gegenüberliegende Fläche 11 in dem Niederdrückhub berührt. Folglich kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Berührungs- (Lande-) aktion zwischen dem distalen Ende 23 und der gegenüberliegenden Fläche 11 wesentlich stabilisiert werden, verglichen mit dem Aufbau, wobei sich die Achslinie X2 konstant relativ zu der Senkrechten X1 in einer bestimmten Richtung neigt, bis das niederzudrückende Element 20 zu dem Niederdrückabschlusszustand übergeht, nachdem das distale Ende 23 die gegenüberliegende Fläche 11 berührt. Der Zeitpunkt, zu dem der Winkel θ 0° wird, beeinflusst die Erzeugungszeit und -form der Reaktionskraft. Auf diese Weise kann die vorliegende Ausführungsform nicht nur die Intensität und die Erzeugungszeit der Reaktionskraft stabilisieren, sondern ebenfalls eine verbesserte Haltbarkeit der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung erreichen.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Schnittform des Kuppelteils 22, senkrecht zu der Achslinie X2, eine kreisförmige Gestalt, wie oben bemerkt. Es genügt jedoch, dass die Schnittform des Kuppelteils 22, senkrecht zu der Achslinie X2, liniensymmetrisch ist, wie veranschaulichend in 3A bis 3E gezeigt. Und zwar kann die Schnittform des Kuppelteils 22, senkrecht zu der Achslinie X2, eine beliebige von einer rechteckigen Form mit abgerundeten Ecken (3A), einer elliptischen Form ( 3B), einer ringförmigen Gestalt mit geradlinigen Abschnitten (3C), einer rhombischen oder rautenförmigen Gestalt mit abgerundeten Ecken (3D) und einer anderen Form mit geradlinigen Abschnitten und einem halbrunden Abschnitt (3E) sein.
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Das distale Ende 23 des Kuppelteils 22 und die gegenüberliegende Fläche 11 kommen zu dem Zeitpunkt, an dem das distale Ende 23 und die gegenüberliegende Fläche 11 beginnen, einander zu berühren, im Wesentlichen parallel zueinander zu liegen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise so begrenzt, und das distale Ende 23 kann zu dem Zeitpunkt, an dem das distale Ende 23 und die gegenüberliegende Fläche 11 beginnen, einander zu berühren, eine Neigung relativ zu der gegenüberliegenden Fläche 11 haben. Ferner ist, während das distale Ende 23 des Kuppelteils 22 oben als flach beschrieben worden ist, die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise so begrenzt. Zum Beispiel kann das distale Ende 23 eine konvex vorspringende Form mit etwas Rundheit oder eine vorspringende Form, wobei sein oberer Abschnitt einen stumpfen oder spitzen Winkel hat, haben. In dem Fall, dass das distale Ende 23 nicht so flach ist, kann der Schwerpunkt G des Kuppelteils 22 auf der Grundlage einer Projektionsgeometrie des distalen Endes 23 in der Vorsprungsrichtung identifiziert werden.
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<Zweite Ausführungsform>
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Das Folgende beschreibt eine Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die gekennzeichnet ist durch eine Konstruktion zum Veranlassen, dass ein Niederdrückelement 13 den Basisteil 21 niederdrückt. 4A bis 4D sind schematische Schnittansichten, die einen Zustandsübergang des niederzudrückenden Elements 20-2 während des Niederdrückhubs in der zweiten Ausführungsform zeigen. Das niederzudrückende Element 20-2 ähnelt im Allgemeinen dem oben in Bezug auf die erste Ausführungsform beschriebenen niederzudrückenden Element 20, außer, dass es einen Schürzenteil 24 einschließt, der Elastizität aufweist. In dem illustrierten Beispiel wird der Basisteil 21 über den elastischen Schürzenteil 24 an dem ersten Element 10 gehalten. Der Basisteil 21 und der Kuppelteil 22 (die das distale Ende (23) hat) ähneln im Aufbau im Wesentlichen denen des in 1A gezeigten niederzudrückenden Elements 20. Zu bemerken ist, dass der Schürzenteil 24 leichter als der Kuppelteil 22 ausreichend verformbar ist und folglich nicht stark zu der Reaktionskrafterzeugung beiträgt.
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Als ein Beispiel ist das Niederdrückelement 13 schwenkbar oder verschiebbar, während es eine schwenkende oder schwingende Bewegung macht, um eine nicht gezeigte Schwenkwelle. Das Niederdrückelement 13 kann entweder die manuelle Betätigungseinrichtung selbst oder ein durch eine Betätigung der manuellen Betätigungseinrichtung durch einen Benutzer verschiebbares Verschiebungselement sein. Das erste Element 10 ist in dem illustrierten Beispiel ein nicht verschiebbares Element, aber die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise so begrenzt; zum Beispiel kann das niederzudrückende Element 20-2 durch Zusammenwirken zwischen dem ersten Element 10 und dem Niederdrückelement 13 dadurch niedergedrückt werden, dass wenigstens eines von dem ersten Element 10 und dem Niederdrückelement 13 verschoben wird. Der Basisteil 21 wird einer niederdrückenden Kraft ausgesetzt, die von dem Niederdrückelement 13 gegeben wird. 4A zeigt das niederzudrückende Element 20-2 in einem nicht betätigten Zustand (anfänglichen Zustand). 4B zeigt das niederzudrückende Element 20-2 zu einem Zeitpunkt, an dem der Basisteil 21 und das Niederdrückelement 13 beginnen, einander zu berühren. 4C zeigt das niederzudrückende Element 20-2 zu einem Zeitpunkt, an dem das erste Element 10 und das distale Ende 23 beginnen, einander zu berühren, und 4D zeigt das niederzudrückende Element 20-2 in einem Niederdrückabschlusszustand. Ähnlich der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, ist die zweite Ausführungsform auf eine solche Weise aufgebaut, dass eine Verschiebungsendposition des Niederdrückelements 13 dadurch definiert wird, dass das Niederdrückelement 13 oder ein anderes Element, das zwischen der manuellen Betätigungseinrichtung und dem Niederdrückelement 13 breitgestellt wird, einen Anschlag oder dergleichen berührt. Das niederzudrückende Element 20-2 wird dadurch zu dem Niederdrückabschlusszustand gebracht, dass das Niederdrückelement 13 an der so definierten Verschiebungsendposition angehalten wird. Danach, sobald die durch das Niederdrückelement 13 mitgeteilte niederdrückende Kraft weggenommen wird, kehrt das Niederdrückelement 13 durch die Wirkung eines nicht gezeigten Druckelements (wie beispielsweise einer Feder) zu seinem anfänglichen Zustand (nicht betätigten Zustand) zurück, und das niederzudrückende Element 20-2 kehrt durch seine eigene Elastizität, auf die gleiche Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, zu seinem anfänglichen Zustand zurück.
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Mit Ausnahme der elastischen Verformung des Schürzenteils 24 ähnelt der Übergang des Veränderungsmaßes Δθ des Winkels θ während des Niederdrückhubs bei der zweiten Ausführungsform grundlegend demjenigen bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Der Winkel θ, der im nicht betätigten Zustand von 4A θ0 ist, wird zu dem Zeitpunkt, an dem das erste Element 10 und das distale Ende 23 beginnen, einander zu berühren, wie in 4C gezeigt, θs und wird in dem Niederdrückabschlusszustand von 4D „-θe“. Die vorliegende Ausführungsform ist auf eine solche Weise gestaltet, dass der Winkel θ (θ0) in dem nicht betätigten Zustand in den Winkelbereich von dem ersten Winkelveränderungsmaß ΔθA zu dem zweiten Winkelveränderungsmaß ΔθB fällt (jeweilige Werte des ersten und des zweiten Winkelveränderungsmaßes können in dem Winkelbereich eingeschlossen sein).
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Ähnlich der ersten Ausführungsform, kann die oben beschriebene zweite Ausführungsform nicht nur die Intensität und die Erzeugungszeit der Reaktionskraft stabilisieren, sondern ebenfalls eine verbesserte Haltbarkeit der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung erreichen.
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Zu bemerken ist, dass die zweite Ausführungsform auf eine solche Weise aufgebaut sein kann, dass der Basisteil 21 und das Niederdrückelement 13 im Voraus in Berührung (dies kann eine leichte Druckberührung sein) miteinander gehalten werden können, wenn sich die manuelle Betätigungseinrichtung in dem nicht betätigten Zustand befindet. In einem solchen Fall entspricht der nicht betätigte Zustand, in dem der Basisteil 21 und das Niederdrückelement 13 im Voraus in Berührung miteinander gehalten werden, wie oben, dem anfänglichen Zustand des niederzudrückenden Elements 20-2.
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<Dritte Ausführungsform>
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Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben werden, ist das erste Element 10 oder das Niederdrückelement 13 so aufgebaut, dass es eine Schwenk- oder Schwingbewegung um eine unbewegliche Schwenkwelle P ausführt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise so begrenzt, und die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls auf andere Konstruktionen oder Entwürfe anwendbar, die komplizierte Hubbewegungen vornehmen, wie beispielsweise eine, wobei eine Schwenkbewegungsachse (Mitte einer Schwenkbewegung) während des Niederdrückhubs verschoben wird. 5 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, angewendet auf die Konstruktion, wobei die Schwenkbewegungsachse (oder eine virtuelle Schwenkbewegungsachse) während des Niederdrückhubs verschoben wird. In 5 funktionieren Elemente, die durch die gleichen Bezugszahlen und -zeichen angezeigt werden, wie in Fig. 1A, auf im Wesentlichen die gleiche Weise wie die entsprechenden Elemente, die oben unter Bezugnahme auf 1A beschrieben werden, und werden folglich hier nicht beschrieben werden, um eine unnötige Doppelung zu vermeiden.
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In dem illustrierten Beispiel von 5, wie in dem illustrierten Beispiel von Fig. 1A, macht das erste Element 10 als Reaktion auf eine Niederdrückbetätigung eine Schwenkbewegung, aber das zweite Element 12, auf dem das niederzudrückende Element 20 angeordnet ist, bleibt unbewegt. Hier umfasst das erste Element 10 ein Schwenkelement 14, und die untere Fläche des Schwenkelements 14 ist dafür aufgebaut, als die gegenüberliegende Fläche 11 zu fungieren. Ein Ende des Schwenkelements 14 wird als ein Basisteil 14a einer Mehrpunkt-Stützstruktur bereitgestellt, und dieser Basisteil 14a ist in einer Führungsrille 30 eingepasst, die in einem nicht gezeigten Rahmen bereitgestellt wird, so dass sich der Basisteil 14a bewegen kann, während er durch die Führungsrille 30 geführt wird. Die Führungsrille 30 ist derart in einer multifokalen gekrümmten Gestalt geformt, dass sich ein Winkel, der durch die gegenüberliegende Fläche 11 des Schwenkelements 14 relativ zu der horizontalen Ebene definiert wird, ändert, wenn sich der Basisteil 14a in und entlang der Führungsrille 30 bewegt. Im Einzelnen zeigt 5 einen anfänglichen Zustand (nicht betätigten Zustand) des ersten Elements 10, d.h., des Schwenkelements 14. Wenn eine niederdrückende Betätigung (Kraft) in dem anfänglichen Zustand auf das erste Element 10 ausgeübt wird, bewegt sich das Schwenkelement 14 nach unten entlang der gekrümmten Führungsrille 30, wobei sich während dieser Zeit der Winkel, der durch die gegenüberliegende Fläche 11 des Schwenkelements 14 relativ zu der horizontalen Ebene definiert wird, entsprechend der gekrümmten Form der Führungsrille 30 ändert. Durch solche strukturellen Anordnungen wird die Schwenkbewegung des ersten Elements 10, d.h., des Schwenkelements 14, eine komplizierte, wobei der Mittelpunkt der Schwenkbewegung verschoben wird, statt einer, wobei das Element 10 um einen einzigen unbeweglichen Mittelpunkt schwenkt. Die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung sind anwendbar auf die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung, die den schwenkenden Aufbau hat, wie in 5 gezeigt, sowie auf die erste Ausführungsform, die oben unter Bezugnahme auf 1A bis 2C beschrieben wird. Folglich kann die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte Konstruktion bereitstellen, die nicht nur die Intensität und die Erzeugungszeit der Reaktionskraft stabilisieren, sondern ebenfalls eine verbesserte Haltbarkeit der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung erreichen kann, in dem Fall, dass die Schwenkbewegung des ersten Elements 10, d.h., des Schwenkelements 14, eine solche komplizierte Hubbewegung darbietet, wobei die Achse (der Mittelpunkt) der Schwenkbewegung verschoben wird.
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Ferner ist die Kombination des Basisteils 14a einer Mehrpunkt-Stützstruktur und der Führungsrille 30, wie in 5 gezeigt, ebenfalls anwendbar auf die Konstruktion, die das Schwenkelement 14 hat, wie in 4A bis 4D gezeigt.
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Zu bemerken ist, dass die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung auf Tastaturvorrichtungen und Tastenmusikinstrumente angewendet werden kann. In dem Fall, dass die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine Tastaturvorrichtung angewendet wird, werden mehrere der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtungen der vorliegenden Erfindung in der Tastaturvorrichtung bereitgestellt, die mehrere Tasten hat, die durch einen Benutzer betätigt werden können, wobei jede der mehreren Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtungen in entsprechendem Verhältnis zu jeder der mehreren Tasten bereitgestellt wird, so dass jede Taste als die zuvor erwähnte manuelle Betätigungseinrichtung fungiert und dass die niederdrückende Betätigung auf wenigstens eines von dem ersten Element (gegenüberliegenden Element) 10 und dem niederzudrückenden Element 20 der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung über die entsprechende Taste ausgeübt wird. Ferner kann in dem Fall, dass die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung auf ein Tastenmusikinstrument angewendet wird, das erste Element 10 oder das Niederdrückelement 13 entweder eine Taste der Tastatur oder ein anderes Element der Tastatur, das als Reaktion auf eine Bewegung der Taste verschiebbar ist, sein. Zum Beispiel kann ein solches verschiebbares Element ein Hammer sein, der einer Tastendruckbetätigung Trägheit verleiht.
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Ebenfalls zu bemerken ist, dass die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung als eine Schalteinrichtung zum Erfassen einer Tastendruckbetätigung verwendet werden kann. In einem solchen Fall ist zum Beispiel das erste Element 10 als eine Grundplatte aufgebaut, ein unbeweglicher Kontakt wird auf der gegenüberliegenden Fläche 11 bereitgestellt, und ein beweglicher Kontakt wird auf dem distalen Ende 23 des Kuppelteils 22 bereitgestellt, so dass eine Tastendruckbetätigung durch Kontakt zwischen dem unbeweglichen Kontakt und dem beweglichen Kontakt erfasst werden kann.
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Ebenfalls zu bemerken ist, dass die Anzahl der Kuppelteile 22, die durch ein einziges Element niederzudrücken sind, eine beliebige von eins verschiedene gewünschte Zahl sein kann. Zum Beispiel kann die zweite Ausführungsform so modifiziert werden, dass mehrere Kuppelteile 22 bereitgestellt werden, um von dem Basisteil 21 in einen Raum vorzuspringen, der durch die Schürzenteil 24 umschlossen wird, und dass die distalen Enden dieser Kuppelteile 22 die gegenüberliegende Fläche 11 zu ihrer jeweiligen Zeit berühren. Mit anderen Worten, bei einer Ausführungsform der Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung können, zusätzlich zu dem zuvor erwähnten einzelnen Kuppelteil 22, ein oder mehrere zusätzliche Kuppelvorsprünge, die aus einem elastischen Material geformt sind, auf dem niederzudrückenden Element 20 bereitgestellt werden.
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In dem Fall, dass die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine Tastaturvorrichtung angewendet wird, und falls der Anschlag aus einem weichen Material geformt ist, bewegt sich das Niederdrückelement 13 geringfügig durch Trägheit, ohne unmittelbar anzuhalten, selbst wenn das Niederdrückelement 13 oder ein anderes Element, das zwischen der manuellen Betätigungseinrichtung und dem Niederdrückelement 13 bereitgestellt wird, den Anschlag oder dergleichen berührt. Weil solche Anordnungen die Reaktionskraft stabilisieren, bis das Niederdrückelement 13 und das niederzudrückende Element 20-2 tatsächlich anhalten, nachdem das Niederdrückelement 13 oder das andere Element den Anschlag berührt, kann dem Niederdrückelement 13 eine angemessene anfängliche Rückkehrgeschwindigkeit verliehen werden, was ebenfalls vorteilhafterweise eine verbesserte aufeinanderfolgende Anschlagsfähigkeit der manuellen Betätigungseinrichtung erreichen kann. Jeweilige Reaktionskräfte des Kuppelteils 22, des Schürzenteils 24 und des Anschlags können zur Mitteilung der anfänglichen Rückkehrgeschwindigkeit an das Niederdrückelement 13 (oder die manuelle Betätigungseinrichtung) und also zur Verbesserung der aufeinanderfolgenden Anschlagsfähigkeit beitragen. Durch Stabilisieren der Reaktionskräfte, die durch den Kuppelteil 22 und den Schürzenteil 24 erzeugt werden, der jeweiligen Reaktionskräfte des Kuppelteils 22, des Schürzenteils 24 und des Anschlags kann eine stabile anfängliche Rückkehrgeschwindigkeit erzeugt und dem Niederdrückelement 13 (oder der manuellen Betätigungseinrichtung) mitgeteilt werden. Folglich kann das Niederdrückelement 13 schnell zurückkehren, um zu ermöglichen, dass eine nächste Tastendruckbetätigung unmittelbar durchgeführt wird, was zu einer verbesserten aufeinanderfolgenden Anschlagsfähigkeit führen kann. Zu bemerken ist, dass, in dem Fall, dass mehrere Kuppelteile 22 bereitgestellt werden und jede der Kuppelteile 22 mit der Schaltfunktion ausgestattet ist, die Reaktionskraft-Erzeugungseinrichtung der Erfindung, für die Verbesserung der aufeinanderfolgenden Anschlagsfähigkeit, auf eine solche Weise aufgebaut ist, dass das Niederdrückelement 13, durch die mitgeteilte anfängliche Rückkehrgeschwindigkeit, wenigstens zu einer AUS-Position des Schalters zurückkehren kann, der dafür angeordnet ist, als letzter in dem Vorwärtsbewegungshub eingeschaltet zu werden.
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Während die vorliegende Erfindung oben ausführlich auf der Grundlage verschiedener bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, sollte zu erkennen sein, dass die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist und verschiedentlich modifiziert werden kann, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Teile der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7256359 [0002]
- US 9269336 [0003]
