WO2020016536A1 - Controleur haptique ameliore - Google Patents

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WO2020016536A1
WO2020016536A1 PCT/FR2019/051811 FR2019051811W WO2020016536A1 WO 2020016536 A1 WO2020016536 A1 WO 2020016536A1 FR 2019051811 W FR2019051811 W FR 2019051811W WO 2020016536 A1 WO2020016536 A1 WO 2020016536A1
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WO
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actuator
base
damping
damping element
actuators
Prior art date
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PCT/FR2019/051811
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English (en)
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Benjamin NOEL
Stéphane FALANCHERE
Alexandre BELLOT
Victor GRIMALDI
Original Assignee
Expressive
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Publication date
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Priority to EP19753176.7A priority patent/EP3824460A1/fr
Priority to US17/260,629 priority patent/US11398211B2/en
Priority to CN201980061027.2A priority patent/CN112740320A/zh
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/32—Constructional details
    • G10H1/34—Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments
    • G10H1/344—Structural association with individual keys
    • G10H1/346—Keys with an arrangement for simulating the feeling of a piano key, e.g. using counterweights, springs, cams
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H2220/00—Input/output interfacing specifically adapted for electrophonic musical tools or instruments
    • G10H2220/155—User input interfaces for electrophonic musical instruments
    • G10H2220/265—Key design details; Special characteristics of individual keys of a keyboard; Key-like musical input devices, e.g. finger sensors, pedals, potentiometers, selectors
    • G10H2220/275—Switching mechanism or sensor details of individual keys, e.g. details of key contacts, hall effect or piezoelectric sensors used for key position or movement sensing purposes; Mounting thereof
    • G—PHYSICS
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    • G10H2220/265—Key design details; Special characteristics of individual keys of a keyboard; Key-like musical input devices, e.g. finger sensors, pedals, potentiometers, selectors
    • G10H2220/311—Key design details; Special characteristics of individual keys of a keyboard; Key-like musical input devices, e.g. finger sensors, pedals, potentiometers, selectors with controlled tactile or haptic feedback effect; output interfaces therefor

Definitions

  • the present presentation relates to the field of controllers used in the musical field, and more specifically relates to a device of the keyboard type.
  • Keyboard type equipment is commonly used in the musical field, in particular because of its ability to control and generate multiple and varied sounds and signals.
  • the present disclosure relates to a haptic controller comprising
  • each actuator having an elongated shape in a main direction, each actuator being pivotally mounted relative to the base along a pivot axis perpendicular to the main direction, a plurality of damping elements, each damping element being positioned so as to damp a rotational movement of an actuator around the pivot axis in a direction of compression,
  • damping elements being elastically deformable between an initial configuration and a final configuration
  • each damping element comprising a body of deformable material, said body having at least one recess
  • each of said actuators having a protuberance adapted to come into contact with the associated damping element, each protrusion having a free end defining a contact, for example linear, with the associated damping element in its initial configuration.
  • the body of each damping element has at least two recesses.
  • Said recesses then typically have distinct shapes.
  • the damping elements are removable.
  • the base defines a stop limiting the rotational movement of each actuator in the direction of compression.
  • the base and the controllers comprise means cooperating so as to define a stop limiting the rotational movement of each actuator in the direction opposite to the direction of compression, defining an initial position of each actuator on their associated damping elements in which the damping elements are prestressed by the actuators.
  • each of said actuators comprises a touch portion and a base, the touch portion being movable in translation relative to the base in a direction defined by the pivot axis.
  • each actuator then typically comprises a pivot portion defining the pivot connection with the base, the pivot portion being connected to the touch portion by two parallel strips each extending in a plane perpendicular to the axis of pivot.
  • the base of each actuator comprises a pivot portion defining the pivot connection with the base, and allowing the actuator to rotate in rotation along an axis perpendicular to the pivot axis and perpendicular to the direction main.
  • the base comprises a plurality of elements projecting from the base, each element being configured so as to bear against two walls of the base of an actuator in a direction parallel to the pivot axis , typically two internal walls or two opposite external walls of the base of an actuator in a direction parallel to the pivot axis.
  • the base comprises a plurality of elements projecting from the base, each element being configured so as to bear against two internal walls of the base of an actuator in a direction parallel to the axis of pivot.
  • Said elements are typically rods.
  • said actuators are configured so as to allow a variable translation travel as a function of the rotation of the actuators around the pivot axis.
  • the damping element is connected to the base by means of a connecting portion extending in a direction perpendicular to the pivot axis or in a direction parallel to the pivot axis.
  • the damping element has a variable thickness, the thickness being measured in a direction defined by the contact, if necessary linear, between the actuator and the damping element, or the if necessary by the pivot axis.
  • each damping element has a cylindrical shape, for example of revolution along an axis parallel to the pivot axis, said at least one recess of each damping element being traversed by a direction defined by the pivot axis.
  • each actuator comprises two separate connecting elements forming two disjointed pivot connections with the base along the pivot axis.
  • said damping elements are configured so as to dampen the rotational movement of the actuator by opposing a damping having two distinct profiles as a function of the rotation of the associated actuator, the passage from the first to the second profile defining a break in a curve of the damping as a function of the rotation of the actuator.
  • FIG. 1 shows an example of a device according to one aspect of the invention
  • Figure 8 shows a variant of the device shown in Figure 1.
  • FIG. 9 is a graph illustrating the damping of the device as a function of the depression of the actuators.
  • FIG. 10 to 14 show several views of another embodiment of a device according to one aspect of the invention.
  • Figures 1 to 4 show an example of device 1 according to one aspect of the present invention.
  • a device 1 comprising a base 2 and a plurality of actuators 3, here configured so as to form a keyboard of the piano keyboard type, the actuators 3 here forming piano keyboard keys.
  • the actuators 3 are each mounted movable in rotation relative to the base 2 via a pivot connection around a same pivot axis 4 of the base 2.
  • the pivot axis 4 can be formed by a plurality of segments of axis aligned or by a continuous axis, as long as it ensures an axis of common rotation for the actuators 3 relative to the base 2. More generally, the pivot axis 4 generally designates an axis of rotation of the actuators 3 relative to the base 2, but does not necessarily correspond to a physical element.
  • the actuators 3 each extend in a main direction, perpendicular to the pivot axis 4.
  • the pivot connection can be achieved in various ways.
  • the illustrated embodiment represents a pivot connection made by means of an element forming an axis around which are positioned segments of the actuators 3 forming cylindrical sleeves. It is understood, however, that this embodiment is not limiting; the pivot link can be made in any other suitable way, provided that the relative movement of the actuators 3 relative to the base 2 is limited to a rotational movement.
  • the actuators 3 can thus be manipulated by a user who will typically exert a pressure force on a part of a given actuator in order to cause a rotational movement of the actuator 3 around the pivot axis 4 in a sense that we call depression.
  • the device 1 thus typically comprises as many damping elements 5 as actuators 3.
  • each actuator 3 in the driving direction is typically limited by a stop 24 of the base 2, configured to define a maximum rotation of each actuator in the driving direction.
  • the rotational movement of each actuator 3 in the driving direction is thus typically carried out between an initial position, in which no force is exerted by a user on the actuator 3, and a depressed position, in which the actuator 3 is in contact with the associated stop 24.
  • the base is in two parts 2A and 2B, a first part 2A of the base forms the support for the pivot axis 4, while a second part 2B of the base forms a support for the damping elements 5.
  • the two parts 2A and 2B of the base 2 are typically secured on the same base to ensure alignment of the various components.
  • the rotational movement in the opposite direction to the driving direction is itself typically limited by a stop formed by the base 2, so as to prevent a lifting of the actuators 3 or a rebound effect of the actuators 3.
  • the base 2 has a portion forming a cap 26 covering a portion of the actuators 3 close to the pivot axis 4.
  • This portion forming a cap 26 typically has a plurality of housings 261 allowing for example inserting adjustable stops therein such as threaded rods, thus making it possible to limit the rotational movement of the actuators 3 in the direction opposite to the driving direction.
  • the prestress depends in particular on the shape and the size of the damping elements 5. An increase in the size of the damping element leads to an increase in the prestress, and vice versa.
  • the actuator 3 as presented comprises a tactile portion 31 forming a free end of the actuator, and a base 32 comprising a pivot portion 33 forming the pivot connection with the pivot axis 4 of the base 2.
  • the touch portion 31 is the portion of the actuator 3 intended to be manipulated by the user. It therefore typically has a flat upper face and a lower face, the upper face possibly comprising a coating such as a wooden veneer or other element enveloping the tactile portion 31 in order to improve the feeling of the user. It is understood that the user can also manipulate the actuator 3 via the base 32.
  • An intermediate portion 34 comprising two strips 341 and 342 parallel and extending in two distinct planes and each perpendicular to the pivot axis 4 typically achieves the connection between the touch portion 31 and the base 32 of each actuator 3.
  • the lamellae 341 and 342 are typically made of elastic material, or more generally of material making it possible to produce elastic deformation when subjected to a moderate force on the part of a user, for example in plastic material (for example in acrylonitrile butadiene styrene, polycarbonate or polyoxymethylene), made of metallic material (for example steel or stainless steel).
  • Such an intermediate portion 34 allows a translational movement of the tactile portion 31 relative to the base 32 in the direction defined by the pivot axis 4, and therefore offers an additional degree of freedom for the actuators 3.
  • this translational movement can make it possible to transmit a “vibrato” type signal for musical processing.
  • each actuator 3 and the pivot axis 4 is configured so as to allow a limited rotational movement along an axis perpendicular to the pivot axis 4 and perpendicular to the main direction of the actuator 3 considered.
  • Such an embodiment thus makes it possible to obtain a moderate clearance of the free end of the actuator 3, to allow a vibrato effect to be produced.
  • the touch portion 31 of the actuators 3 typically has a decreasing section from the upper face to the lower face, which makes it possible to offer greater displacement in translation when an actuator 3 has been subjected to a pressure force by the user and therefore performed a rotational movement around the pivot axis 4 relative to the adjacent actuators 3.
  • Figures 6 and 7 thus illustrate the difference in translation travel between an actuator 3 in its neutral position (that is to say in the absence of force exerted by a user), and an actuator 3 in the depressed position (that is to say which has made a rotational movement around the pivot axis 4 under the effect of a force exerted by a user).
  • dl and d2 we mark respectively by dl and d2 in FIG. 6 the possible deflections in these two positions towards an adjacent actuator.
  • the amplitude of this movement is increased as a function of the reduction in section of the actuator adjacent to the actuator considered.
  • the change of section can be adapted according to whether one wishes to have a range of travel which varies gradually, or which reaches its maximum value directly.
  • the change of section can thus form a slope or a slot.
  • each actuator 3 is a thin plate, followed by an isosceles trapezoidal transition portion 35 thus reducing the thickness of the actuator 3 from the upper surface to the lower surface of the actuator 3, then of a portion of rectangular section in the extension of the smallest base of the trapezoidal portion.
  • the base 32 of the actuator 3 comprises two separate arms 321 and 322 each forming a connecting element with the pivot axis 4 and thus defining two separate and disjointed pivot connections with the base 2 .
  • Such an embodiment makes it possible to increase the width of the pivot link between the base 2 and the actuator 3, which makes it possible to minimize the radial clearance resulting from this pivot link.
  • the different arms of the actuators 3 are typically staggered (as seen in particular in Figure 3 which is a partially exploded view of an area of Figure 1), so that between two arms 321 and 322 of the same actuator are interposed, one or two arms of adjacent actuators, which thus makes it possible to increase the width of the pivot link as indicated above, while minimizing the volume necessary for the realization of the set of pivot connections between the actuators 3 and the base 2.
  • actuators 3 may have different shapes.
  • damping elements 5 are positioned between each actuator 3 and the base 2 so as to dampen the rotational movement of the actuators 3 in a direction qualified as the driving direction, which corresponds to the direction of rotation of the actuator 3 when a user exerts a pressure force on the upper face of the tactile portion 31 of the actuator 3 considered.
  • the various damping elements 5 can be separated, or be grouped into sub-assemblies linked by a base or tab. One can for example make all or part of the damping elements 5 in one piece, the different damping elements 5 being connected by a tongue or bar extending along the axis of rotation.
  • the damping elements 5 are positioned below the touch portion 31 of the actuators 3, the underside of each actuator here comprising a protuberance 315 having a free end 316 adapted to come into contact with the associated damping element 5.
  • An initial configuration is defined for each damping element 5, corresponding to the shape of the damping element in the absence of deformation, typically when no force is applied to the associated actuator 3, and a final configuration, corresponding to the maximum deformation of the damping element 5 during movement of the associated actuator 3, said final configuration being typically determined in particular by the stop 24 associated with the actuator 3.
  • the protrusions 315 and the damping elements 5 are configured so as to define a contact, typically linear, when the damping element 5 is in its initial configuration.
  • the protrusions 315 thus extend each projecting from a surface of the associated actuator 3, and have a free end 316 coming into contact with a damping element 5.
  • linear contact means at least one linear contact between the protrusions 315 and the damping elements 5. It is understood that the linear contact necessarily extends over a given surface due to the deformation of the components. The concept of linear should be assessed with regard to the respective dimensions of the components.
  • the free end 316 of each protuberance typically has a section forming an arc of a circle, which thus makes it possible not to damage the damping element 5.
  • the protrusions 315 typically have:
  • a width measured in the direction defined by the pivot axis 4 greater than the width of the associated damping element 5 measured in the direction defined by the pivot axis 4 or between 1 and 4 times or between 1 and 3 times the width of the associated damping element 5 measured in the direction defined by the pivot axis 4,
  • a thickness measured in a horizontal direction and perpendicular to the pivot axis 4 less than a third or a quarter of the maximum thickness of the cylinder measured in a horizontal direction and perpendicular to the pivot axis 4, corresponding in the example illustrated with a diameter of the cylindrical body 51 of the damping element 5.
  • the damping element 5 as shown has a general shape of cylinder provided with a connecting portion 52 here forming a protrusion having a general shape of T to facilitate its attachment to the base 2.
  • Figure 5 presents a side view of the damping element 5 illustrated in FIGS. 1 and 4.
  • the damping element 3 There is also defined for the damping element 3 a contact portion 53 corresponding to a portion of the damping element 3 adapted to come into contact with the actuator 3.
  • the contact portion 53 is the portion of the damping element 3 adapted to come into contact with the protuberance 315 of the actuator 3.
  • the portion of contact 53 and the connecting portion 52 are typically positioned at two ends of the body 51 of the damping element 5; these two portions are here diametrically opposite.
  • a direction of compression of the damping element 5 is defined, corresponding to the direction defined by the contact portion 53 and the connection portion 52.
  • the direction of compression is vertical and forms a diameter of the cylindrical section of the body 51 of the damping element 5.
  • the direction of compression is shown by an axis ZZ in FIG. 5.
  • the protuberance 315 typically extends in a direction of compression defined by the axis ZZ.
  • the damping element 5 comprises a body 51 of deformable material, for example silicone or elastomeric material having a general shape of cylinder.
  • the cylinder-shaped body 51 is typically positioned so that an axis of revolution of the cylindrical body is collinear with the pivot axis 4.
  • the body 51 has at least one recess.
  • the body 51 has two recesses 55 and 57 which are disjoint and have distinct shapes, said recesses being typically through.
  • the two recesses 55 and 57 are formed so as to be superimposed relative to each other in the direction of compression of the damping element 5.
  • the two portions 5A and 5B are not necessarily equal; it may more generally be two portions of the body 51 which is divided along a plane perpendicular to the direction of compression.
  • the axis X-X in FIG. 5 represents an example of such a plane and of division of the body 51 into two portions.
  • the first portion 5A is defined as being the portion of the body 51 comprising the contact portion 53, while the second portion 5B is defined as being the portion of the body 51 comprising the connecting portion 52.
  • the first portion 5A comprises a first recess 55, which has a section having the general shape of a half-cylinder, the corners formed between the curved portion and the diameter of the half-cylinder having been rounded.
  • the first recess 55 therefore has a section having the shape of a semicircle whose edges have been rounded, and having a base perpendicular to the direction of compression.
  • the second portion 5B comprises a second recess 57 which has an oval section centered and symmetrical with respect to the axis Z-Z defining the direction of compression.
  • the first recess 55 occupies a large part of the first portion 5A, while the second recess 57 occupies a smaller part of the second portion 5B.
  • the first portion 5A has a lower rigidity than the second portion 5B of the body 51 of the damping element 5.
  • the latter will cause compression of the damping element 5 in the direction of compression.
  • the first portion 5A having less rigidity will be deformed at first, thus defining a first damping profile.
  • the second portion 5B will be deformed, thus defining a second damping profile insofar as the rigidity of the second portion 5B is greater than the rigidity of the first portion 5A.
  • the protuberance 315 is configured so as to maintain a reduced contact surface with the damping element 5, in particular in order to avoid the formation of a planar contact during the deformation of the damping element 5 , which would then limit the possibilities of deformation of the damping element 5.
  • FIG. 8 shows an alternative configuration of the device shown in Figure 1.
  • This figure shows a device 1 comprising a single actuator 3, it being understood that this variant can also be applied to a device 1 comprising a plurality of actuators 3 as already presented with reference to FIG. 1.
  • the damping elements 5 are positioned in an area that is called "rear" of the actuators, that is to say opposite to the touch portion 31.
  • the element d damping is here also secured to the base 2 (here the part 2A of the base 2 forming the support of the pivot axis 4), but the compression direction is here horizontal, and substantially perpendicular to the direction of application of the effort on the actuator 3 by the user.
  • the protuberance 315 extends in the extension of the direction of compression defined by the axis ZZ. This embodiment makes it possible to decorrelate the rotational movement of the actuators 3 from the translational movement of the tactile portion 31 of the actuators 3.
  • the damping element 5 is positioned in contact with the protuberance 315 extending from the touch portion 31 of the actuators
  • the damping elements 5 will oppose a resistance force to the translational movement along the pivot axis 4 of the actuators 3, this force being variable as a function of the deformation of the damping element 5.
  • the resistance force opposed by the damping element 5 will thus depend on the properties of the damping element 5 and on the position of the actuator 3.
  • damping can vary depending on the connection between the damping element 5 and the base 2. If we consider the connecting portion 52 of the damping element 5 as presented previously, this can typically define a connection extending along the pivot axis 4 or perpendicular to the pivot axis
  • the protrusion 315 coming into contact with the damping element 5 does not extend from the touch portion 31, or more generally does not extend from the part of the actuator 3 movable in translation along the pivot axis 4. Consequently, the movement of translation of the tactile portion 31 of the actuator 3 is not impacted by the damping element 5, insofar as the part of the actuator 3 in contact with the damping element 5 does not perform of translational movement.
  • FIG. 9 is a graph schematically illustrating the behavior of the damping element 5 when subjected to a compressive force as exerted by the actuator 3.
  • This deformation shows the deformation of the damping element 5 on the horizontal axis and the force applied by the actuator 3 on the damping element 5 on the vertical axis.
  • the graph is therefore a graph that we qualify as force / depression.
  • several examples of deformation of the damping element 5 are also shown at different points on the graph.
  • the first section SI has a general profile similar to a square root type curve. It is thus seen that the damping element 5 opposes a relatively high rigidity when the deformation of the damping element 5 is initiated, then that the rigidity is less, the deformation can then be modulated relatively significantly with a very little variation in force applied by the user.
  • This first section SI corresponds to the deformation of the first portion 5A of the damping element 5. It is in fact understood that the initiation of the deformation corresponds to a deflection of the material in the direction of compression.
  • the damping element 5 will be able to deform over the entire height of the first recess 55 (the height here being measured according to the direction of compression), until the deformation of the first recess causes continuity so as on the first portion 5A in the direction of compression.
  • the second section S2 corresponds to the deformation of the second portion 5B of the damping element 5, that is to say to the crushing of the second recess 57.
  • the tracing ceases when the protuberance 315 comes into contact with the stop 24 associated with the base 2.
  • the stop 24 being rigid, there is then no longer any possible displacement of the actuator 3.
  • the drawing stops when the damping element 5 is fully compressed, which can in particular result in the fact of having a continuity of material on the second portion 5B in the direction compression, that is to say a crushing of the second recess 57 as shown diagrammatically in FIG. 9.
  • the section of the second recess 57 is reduced compared to the section of the first recess 55.
  • the damping element 5 therefore has here a greater rigidity, which results in the significant slope of the layout on the second section S2. Furthermore, in this example the second recess 57 is dimensioned so that the second section S2 is linear.
  • This layout having two distinct sections S1 and S2 is characteristic of the system according to the invention. It makes it possible to obtain two distinct sensations for a user actuating a controller 3, and thus to define two distinct levels of commands.
  • the point P symbolizes a break in the curve of the trace, which can be felt by the user.
  • the device 1 proposed thus allows for example to define a first type of command when one is located on the first section SI of the graph, and a second type of command when one is located on the second section S2 of the graph. More generally, the device 1 makes it possible to obtain two distinct profiles for damping the movement of the actuator 3 in addition to a feeling of abutment when the curve breaks and thus conferring force feedback on the user. , and therefore to confer two distinct sensations of control for a user.
  • the dimensioning of the elements forming stops limiting the rotational movement of the actuators 3 will border the curve, and can thus define portions of the curve which cannot be produced due to the presence of stops which prevent the actuator 3 from reaching the positions required to achieve the corresponding level of compression of the damping elements 5.
  • the dimensioning of the elements forming stops limiting the rotational movement of the actuators 3 as well as the dimensioning of the damping elements 5 thus make it possible to modify the feeling felt by a user.
  • Figures 10, 11, 12, 13 and 14 show another example of a device 1 according to one aspect of the invention.
  • the pivot connection between the actuators 3 and the base 2 is produced by means of surfaces defining a protruding form of one of these elements, and a counter-form produced in the other of these elements.
  • the actuators thus have a rib 361 having a triangular section.
  • the base 2 has grooves 261 also having a triangular section, but of larger section.
  • a tension spring 6 is positioned so as to exert a tensile force, the direction of which is centered on the pivot axis defined by said surfaces in contact between each actuator 3 and the base 2.
  • the tension spring 6 thus ensures the holding of the system, without impacting the pivot movement insofar as the direction of the force exerted by the tension spring 6 passes through the axis pivot 4.
  • the base 2 as shown has a plurality of vertical rods 8 configured so as to define lateral stops for the base 32 of each actuator 3. More specifically, the vertical rods 8 have a free end which is received in a recess produced in each actuator 3, the rods 8 being dimensioned so as to be in contact with internal walls of the base 32 of each actuator 3 in the direction defined by the axis of rotation 4. There are thus typically provided two rods 8 inserted in the base 32 of each actuator 3. The rods 8 thus ensure that the bases 32 of the actuators 3 are held in position relative to the base 2, allowing only a rotational movement along the pivot axis 4. The rods 8 maintain in particular the base 32 of the actuators 3 when the user applies a translational movement of the touch portion 31 of the actuators 3 as already described above.
  • Such an embodiment makes it possible in particular to concentrate the stresses at the level of the rods 8 and the lamellae 341 and 342 of the intermediate portion 34, and not at the level of the pivot connection. It is understood that this embodiment is not to be interpreted in a limiting manner, the function performed by the rods 8 can be performed by any other suitable means.
  • the actuators 3 each have a housing 37 extending from the underside of the touch portion 31.
  • This housing 37 comes opposite a lug 27 formed on the base, and adapted for come to be inserted in the housing 37.
  • the housing 37 has an increasing section from its lower end towards its upper end. In the example illustrated, the section of the housing 37 at its lower end corresponds to the section of the lug 27.
  • the housing 37 and the lug 27 are configured so that in the absence of effort exterior applied to the system 1, the lug 27 is positioned in abutment against the lower part of the housing 37.
  • the lug 27 performs a stop function preventing movement of the actuator 3 according to a rotational movement in the direction opposite to the direction of penetration.
  • the combination of the pin 27 and the housing 37 ensures alignment of each of the actuators 3 in their initial position (that is to say when a user does not apply any force to the actuators 3), and also makes it possible to define an initial prestressed position for the actuators 3 on their associated damping elements 5, so as to ensure both a return to the initial position and a maintenance in contact of each actuator 3 on its depreciation element 5.
  • the housing 37 moves with the actuator 3; the lug will thus no longer be in abutment against the lower end of the housing 37.
  • the section of the housing 37 then increases, which allows a deflection of the lug 27 in the housing 37, and therefore allows a translational movement of the actuator in a direction defined by the pivot axis 4 all the more important as the section of the housing 37 increases. It is thus possible to produce a housing 37 whose cross section gradually increases, so that the possible amplitude of translation increases with the depressing of the actuator 3.
  • the pins 27 typically have a cylindrical section of revolution, along an axis parallel to the main direction of the associated actuator 3.
  • the housing 37 may have a rib forming a stop limiting the movement of the actuator 3 in the direction of depression.
  • the lug 27 then moves between a high stop and a low stop, which delimits the angular amplitude of the possible rotation of the actuator 3.
  • Figures 15 and 16 show views of exemplary embodiments of the damping elements 5 visible in this embodiment.
  • the device 1 can typically have several damping elements 5 having distinct shapes, in particular depending on the configuration of the actuators 3.
  • the connecting portion 52 forms a protuberance on the lower portion of the body 51.
  • This connecting portion 52 can typically have through holes for inserting holding elements therein, or be mounted clamped between base clamping elements 2.
  • the contact portion 53 is here a substantially planar (Figure 15) or curved ( Figure 16) portion. It is surrounded by two bosses 56 adapted to improve the centering of the damping element 5 relative to the protuberance 315 of the associated actuator.
  • the second recess 57 has an oval section.
  • the first recess has a general semicircle section whose corners are rounded.
  • the first recess 55 as presented has a trapezoidal section, the largest base of which is curved, typically of so as to conform to the external contour of the second recess, and the connecting portions between the large base and the sides are rounded.
  • FIGs 17, 18 and 19 show three variants of the damping element already shown in Figure 15.
  • FIG 17 is a perspective view of the damping element shown in Figure 15.
  • This damping element 5 typically has a substantially constant thickness over its entire height, the height being the dimension along the axis ZZ (or direction of compression), and the thickness being measured along an axis YY perpendicular to the axis ZZ and to the axis XX, corresponding if necessary to the direction defined by the linear contact between the damping element 5 and the actuator 3.
  • Figure 18 is a variant of the damping element shown above in Figure 17 wherein the thickness of the damping element is decreasing on its first portion 5A. More specifically, the thickness of the damping element 5 decreases from the limit between the second portion 5B and the first portion 5A to the upper end of the damping element 5.
  • Such an embodiment allows for example to vary the resistance exerted by the damping element 5 to a translational movement along the pivot axis 4. The more the damping element 5 is compressed, the more it will exert a resistance opposing a translational movement due to the increase in its section.
  • FIG. 19 represents another variant of the damping element shown previously in FIG. 17.
  • the second portion 5B has a thickness greater than that of the first portion 5A.
  • a shoulder 58 is thus formed between the first portion 5A and the second portion 5B.
  • This shoulder 58 thus causes an abrupt variation in thickness, and therefore an abrupt variation in the resistance force exerted by the damping element 5 to a translational force when the compression of the damping element 5 (and therefore its deformation) reaches a given level.
  • the proposed device 1 makes it possible to offer a haptic controller suitable for use in particular in the musical environment, allowing improved and flexible control due to the different degrees of freedom and behaviors of the actuators 3.
  • the example illustrated in the figures makes it possible in particular to reproduce the force feedback of a conventional piano for a user, which is not possible from the various known electronic controllers and keyboards.
  • damping elements 5 are removable. It is therefore thus possible for the same device 1 to replace the damping elements 5 if the latter are worn or if it is desired to modify the behavior of the device 1.
  • damping elements 5 may vary. In the example illustrated, these are elements having a general cylinder shape, typically of revolution, having two recesses. More generally, each damping element has at least one recess. As a variant, it is also possible to produce a damping element using two or more materials having distinct mechanical properties, which also makes it possible to modify the stiffness opposite to the compressive force applied by the actuator 3 on the damping element 5 as a function of the deformation of the damping element 5.
  • the device 1 typically includes a plurality of sensors adapted to measure the rotation and translation movement of the actuators 3 and deliver a signal as a function of this movement.
  • the sensors can for example be magnetic sensors coupled to a magnetic element such as a magnet positioned on each actuator 3.
  • the sensors can also be sensors measuring the force applied to the associated actuator 3.
  • the sensors can be positioned to measure the rotation of the actuators 3 around the pivot axis 4; such sensors can for example be positioned at the pivot axis 4, or be coupled to a dedicated surface of each actuator which can for example have graduations or markings thus making it possible to define the position of each actuator 3 using an optical sensor.
  • each actuator 3 comprises a measurement portion 37 extending from the lower surface of the touch portion 31 of the actuator 3.
  • the measurement portion 37 comprises a flat surface which can be example be provided with visual cues such as graduations or indentations.
  • the base 2 includes an optical sensor 23 positioned opposite each measurement portion 37, in order to measure the displacement of the measurement portion 37 and therefore the displacement of the actuator 3 in rotation about the pivot axis 4.
  • the actuators 3 can also have a reflecting surface, which thus makes it possible, using an optical sensor, to measure the displacement in translation along the pivot axis 4 of the tactile portion 3 of the actuator 3.
  • the device comprises a set of sensors adapted to provide information relating to the rotational movement of the actuator 3 around the pivot axis 4 and the movement in translation of the touch portion 31 of the actuator 3 along the pivot axis 4, this information possibly including the position of each actuator at a given time, as well as the speed of movement of each actuator, and its acceleration.
  • the device 1 can also include a computer or more generally a signal processing unit, adapted to correlate the movement of the actuators 3 to predetermined gestures such as musical gestures. The device 1 can then modulate the signal delivered depending in particular on the speed and the acceleration during the movement of each actuator 3 in addition to its position.
  • the proposed device therefore forms a haptic controller offering a large and flexible amplitude of control, and in particular allows to propose an association between two distinct damping profiles, differentiated by a feeling of abutment resulting from the rupture of the curve. damping, coupled with the possibility of achieving a vibrato effect. These different levels of movement will thus typically be able to be translated through different actuation and sound control messages.
  • the two damping profiles then offer two levels of continuous control of sound parameters, such as, for example, volume information or the cutoff frequency of a filter. According to one example, a speed or an acceleration is calculated shortly before the stop sensation to launch discrete velocity information, commonly used in conventional keyboards for actuating a note.
  • the translation typically allows the pitch of a note to be varied continuously (controls commonly known under the names in English “vibrato” and “bending”).

Abstract

Contrôleur haptique (1) comprenant - un socle (2) - une pluralité d'actionneurs (3), chaque actionneur (3) étant monté pivotant par rapport au socle (2) selon un axe de pivot (4) perpendiculaire à la direction principale, - une pluralité d'éléments d'amortissement (5), chacun étant positionné de manière à amortir un mouvement de rotation d'un actionneur (3), lesdits éléments d'amortissement (5) étant déformables élastiquement entre une configuration initiale et une configuration finale, chaque élément d'amortissement (5) comprenant un corps (51) en matériau déformable, ledit corps (51) présentant au moins un évidement (55, 57) caractérisé en ce que chacun desdits actionneurs (3) présentant une protubérance (315) adaptée pour venir au contact de l'élément d'amortissement (5) associé, chaque protubérance (315) présentant une extrémité libre (316) définissant un contact avec l'élément d'amortissement (5) associé dans sa configuration initiale.

Description

Contrôleur haotiaue amélioré.
DOMAINE DE L'INVENTION
[001] Le présent exposé concerne le domaine des contrôleurs employés dans le domaine musical, et concerne plus précisément un appareil du type clavier.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[002] Les équipements du type clavier sont communément employés dans le domaine musical, notamment du fait de leur capacité à permettre de contrôler et générer des sons et signaux multiples et variés.
[003] Toutefois, ces équipements sont communément limités par leur structure même qui est celle d'un clavier du type piano. De nombreux dispositif ont été proposés visant notamment à reproduire de la manière la plus fidèle possible la sensation procurée par un clavier de piano.
[004] On connaît également différents dispositifs visant à répondre au besoin d'un contrôle continu pour jouer certains sons autre qu'un piano traditionnel, une de ces fonctionnalités étant communément désignée par le terme anglo-saxon « aftertouch ». Toutefois, les dispositifs proposés à ce jour présentent des fonctionnalités très limitées et une amplitude de contrôle trop faible pour pouvoir réellement offrir des perspectives de jeu satisfaisantes.
[005] On cherche donc ici à proposer un contrôleur permettant de générer des consignes plus nombreuses et variées qu'un clavier conventionnel.
PRESENTATION DE L'INVENTION
[006] Le présent exposé concerne un contrôleur haptique comprenant
- un socle
- une pluralité d'actionneurs, présentant chacun une forme allongée selon une direction principale, chaque actionneur étant monté pivotant par rapport au socle selon un axe de pivot perpendiculaire à la direction principale, une pluralité d'éléments d'amortissement, chaque élément d'amortissement étant positionné de manière à amortir un mouvement de rotation d'un actionneur autour de l'axe de pivot selon un sens de compression,
lesdits éléments d'amortissement étant déformables élastiquement entre une configuration initiale et une configuration finale,
chaque élément d'amortissement comprenant un corps en matériau déformable, ledit corps présentant au moins un évidement
caractérisé en ce que
chacun desdits actionneurs présentant une protubérance adaptée pour venir au contact de l'élément d'amortissement associé, chaque protubérance présentant une extrémité libre définissant un contact, par exemple linéaire, avec l'élément d'amortissement associé dans sa configuration initiale.
[007] Selon un exemple, le corps de chaque élément d'amortissement présente au moins deux évidements.
[008] Lesdits évidements présentent alors typiquement des formes distinctes.
[009] Selon un exemple, les éléments d'amortissement sont amovibles.
[0010] Selon un exemple, le socle définit une butée limitant le déplacement en rotation de chaque actionneur dans le sens de compression.
Selon un exemple, le socle et les contrôleurs comprennent des moyens coopérant de manière à définir une butée limitant le déplacement en rotation de chaque actionneur dans le sens opposé au sens de compression, définissant une position initiale de chaque actionneur sur leurs éléments d'amortissement associés dans laquelle les éléments d'amortissement sont précontraints par les actionneurs.
[0011] Selon un exemple, chacun desdits actionneurs comprend une portion tactile et une base, la portion tactile étant mobile en translation par rapport à la base selon une direction définie par l'axe de pivot.
[0012] La base de chaque actionneur comprend alors typiquement une portion de pivot définissant la liaison pivot avec le socle, la portion de pivot étant reliée à la portion tactile par deux lamelles parallèles s'étendant chacune dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivot. [0013] Selon un exemple, la base de chaque actionneur comprend une portion de pivot définissant la liaison pivot avec le socle, et permettant un débattement en rotation de l'actionneur selon un axe perpendiculaire à l'axe de pivot et perpendiculaire à la direction principale.
[0014] Selon un exemple, le socle comprend une pluralité d'éléments faisant saillie du socle, chaque élément étant configuré de manière à être en appui contre deux parois de la base d'un actionneur selon une direction parallèle à l'axe de pivot, typiquement deux parois internes ou deux parois externes opposées de la base d'un actionneur selon une direction parallèle à l'axe de pivot.
[0015] Selon un exemple, le socle comprend une pluralité d'éléments faisant saillie du socle, chaque élément étant configuré de manière à être en appui contre deux parois internes de la base d'un actionneur selon une direction parallèle à l'axe de pivot. Lesdits éléments sont typiquement des tiges.
[0016] En option, lesdits actionneurs sont configurés de manière à permettre un débattement en translation variable en fonction de la rotation des actionneurs autour de l'axe de pivot.
[0017] En option, l'élément d'amortissement est relié au socle au moyen d'une portion de liaison s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe de pivot ou selon une direction parallèle à l'axe de pivot.
[0018] Selon un exemple, l'élément d'amortissement présente une épaisseur variable, l'épaisseur étant mesurée selon une direction définie par le contact , le cas échéant linéaire, entre l'actionneur et l'élément d'amortissement, ou le cas échéant par l'axe de pivot.
[0019] Selon un exemple, le corps de chaque élément d'amortissement présente une forme cylindrique, par exemple de révolution selon un axe parallèle à l'axe de pivot, ledit au moins un évidement de chaque élément d'amortissement étant traversant selon une direction définie par l'axe de pivot.
[0020] Selon un exemple, chaque actionneur comprend deux éléments de liaison distincts formant deux liaisons pivot disjointes avec le socle selon l'axe de pivot.
[0021] Selon un exemple, lesdits éléments d'amortissement sont configurés de manière à amortir le mouvement de rotation de l'actionneur en opposant un amortissement ayant deux profils distincts en fonction de la rotation de l'actionneur associé, le passage du premier au second profil définissant une rupture dans une courbe de l'amortissement en fonction de la rotation de l'actionneur.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0022] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :
- la figure 1 représente un exemple de dispositif selon un aspect de l'invention ;
- Les figures 2 à 7 sont des vues détaillées de la figure 1.
- La figure 8 présente une variante du dispositif représenté sur la figure 1.
- La figure 9 est un graphe illustrant l'amortissement du dispositif en fonction de l'enfoncement des actionneurs.
- Les figures 10 à 14 représentent plusieurs vues d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon un aspect de l'invention.
- les figures 15 à 19 représentent schématiquement des exemples d'éléments d'amortissement.
[0023] Sur l'ensemble des figures, les éléments identiques sont repérés par des références numériques communes. DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATION
[0024] Les figures 1 à 4 présentent un exemple de dispositif 1 selon un aspect de la présente invention.
[0025] On représente sur les figures un dispositif 1 comprenant un socle 2 et une pluralité d'actionneurs 3, ici configurés de manière à former un clavier du type clavier de piano, les actionneurs 3 formant ici des touches de clavier de piano.
[0026] Les actionneurs 3 sont chacun montés mobile en rotation par rapport au socle 2 via une liaison pivot autour d'un même axe de pivot 4 du socle 2. L'axe de pivot 4 peut être formé par une pluralité de segments d'axe alignés ou par un axe continu, dès lors qu'il permet d'assurer un axe de rotation commun pour les actionneurs 3 par rapport au socle 2. Plus généralement, l'axe de pivot 4 désigne de manière générale un axe de rotation des actionneurs 3 par rapport au socle 2, mais ne correspond pas nécessairement à un élément physique. Les actionneurs 3 s'étendent chacun selon une direction principale, perpendiculaire à l'axe de pivot 4.
[0027] La liaison pivot peut être réalisée de diverses manières. Le mode de réalisation illustré représente une liaison pivot réalisée au moyen d'un élément formant un axe autour duquel sont positionnés des segments des actionneurs 3 formant des manchons cylindriques. On comprend cependant que ce mode de réalisation n'est pas limitatif ; la liaison pivot peut être réalisée de toute autre manière adaptée, dès lors que le mouvement relatif des actionneurs 3 par rapport au socle 2 est limité à un mouvement de rotation.
[0028] Les actionneurs 3 peuvent ainsi être manipulés par un utilisateur qui va typiquement exercer un effort de pression sur une partie d'un actionneur donné afin d'entraîner un mouvement de rotation de l'actionneur 3 autour de l'axe de pivot 4 dans un sens que l'on qualifie d'enfoncement.
[0029] Ce mouvement de rotation dans le sens d'enfoncement est amorti par un élément d'amortissement 5 positionné entre chaque actionneur 3 et le socle 2. Le dispositif 1 comprend ainsi typiquement autant d'éléments d'amortissement 5 que d'actionneurs 3.
[0030] Le mouvement de rotation de chaque actionneur 3 dans le sens d'enfoncement est typiquement limité par une butée 24 du socle 2, configurée de manière à définir une rotation maximale de chaque actionneur selon le sens d'enfoncement. Le mouvement de rotation de chaque actionneur 3 selon le sens d'enfoncement est ainsi typiquement réalisé entre une position initiale, dans laquelle aucun effort n'est exercé par un utilisateur sur l'actionneur 3, et une position enfoncée, dans laquelle l'actionneur 3 est au contact de la butée 24 associée.
[0031] Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 4, le socle est en deux parties 2A et 2B, une première partie 2A du socle forme le support de l'axe de pivot 4, tandis qu'une seconde partie 2B du socle forme un support pour les éléments d'amortissement 5. Dans un tel mode de réalisation, les deux parties 2A et 2B du socle 2 sont typiquement solidarisées sur une même base afin d'assurer l'alignement des différents composants.
[0032] Le mouvement de rotation dans le sens opposé au sens d'enfoncement est quant à lui typiquement limité par une butée formée par le socle 2, de manière à empêcher un soulèvement des actionneurs 3 ou un effet de rebond des actionneurs 3. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le socle 2 présente une portion formant une coiffe 26 recouvrant une partie des actionneurs 3 proche de l'axe de pivot 4. Cette portion formant une coiffe 26 présente typiquement une pluralité de logements 261 permettant par exemple d'y insérer des butées réglables tels que des tiges filetées, permettant ainsi de limiter le mouvement de rotation des actionneurs 3 dans le sens opposé au sens d'enfoncement. L'ajout de telles butées permet notamment d'assurer l'alignement des différents actionneurs dans leur position initiale (c'est-à-dire lorsqu'un utilisateur n'applique pas d'effort sur les actionneurs 3), et permet également de définir une position initiale pour les actionneurs 3 sur leurs éléments d'amortissement 5 associés dans laquelle les éléments d'amortissement sont précontraints par les actionneurs 3 , de manière à assurer à la fois un retour à la position initiale et un maintien au contact de chaque actionneur 3 sur son élément d'amortissement 5.
[0033] On comprend que la précontrainte dépend notamment de la forme et de la dimension des éléments d'amortissement 5. Une augmentation de la taille de l'élément d'amortissement entraîne une augmentation de la précontrainte, et inversement.
[0034] On décrit à présent un exemple de structure des actionneurs 3 en référence notamment aux figures 2 et 3.
[0035] L'actionneur 3 tel que présenté comprend une portion tactile 31 formant une extrémité libre de l'actionneur, et une base 32 comprenant une portion de pivot 33 formant la liaison pivot avec l'axe de pivot 4 du socle 2.
[0036] La portion tactile 31 est la portion de l'actionneur 3 destinée à être manipulée par l'utilisateur. Elle présente ainsi typiquement une face supérieure plane et une face inférieure, la face supérieure pouvant comprendre un revêtement tel qu'un placage en bois ou autre élément venant envelopper la portion tactile 31 afin d'améliorer le ressenti de l'utilisateur. On comprend que l'utilisateur peut également manipuler l'actionneur 3 via la base 32.
[0037] Une portion intermédiaire 34 comprenant deux lamelles 341 et 342 parallèles et s'étendant dans deux plans distincts et chacun perpendiculaire à l'axe de pivot 4 réalise typiquement la liaison entre la portion tactile 31 et la base 32 de chaque actionneur 3. Les lamelles 341 et 342 sont typiquement réalisées en matériau élastique, ou plus généralement en matériau permettant de réaliser une déformation élastique lorsque soumis à un effort modéré de la part d'un utilisateur, par exemple en matériau plastique (par exemple en acrylonitrile butadiène styrène, polycarbonate ou polyoxyméthylène), en matériau métallique (par exemple acier ou inox).
[0038] Une telle portion intermédiaire 34 permet un mouvement de translation de la portion tactile 31 par rapport à la base 32 selon la direction définie par l'axe de pivot 4, et offre donc un degré de liberté additionnel pour les actionneurs 3. A titre d'exemple, ce mouvement de translation peut permettre de transmettre un signal du type « vibrato » pour le traitement musical.
[0039] De manière alternative, la liaison pivot réalisée entre chaque actionneur 3 et l'axe de pivot 4 est configurée de manière à permettre un mouvement de rotation limité selon un axe perpendiculaire à l'axe de pivot 4 et perpendiculaire à la direction principale de l'actionneur 3 considéré. Un tel mode de réalisation permet ainsi d'obtenir un débattement modéré de l'extrémité libre de l'actionneur 3, pour permettre de réaliser un effet de vibrato.
[0040] La portion tactile 31 des actionneurs 3 présente typiquement une section décroissante depuis la face supérieure vers la face inférieure, ce qui permet d'offrir un débattement en translation plus important lorsqu'un actionneur 3 a été soumis à un effort de pression par l'utilisateur et a donc effectué un mouvement de rotation autour de l'axe de pivot 4 par rapport aux actionneurs 3 adjacents. Les figures 6 et 7 illustrent ainsi la différence de débattement en translation entre un actionneur 3 dans sa position neutre (c'est-à-dire en l'absence d'effort exercé par un utilisateur), et un actionneur 3 en position enfoncée (c'est-à-dire qui a effectué un mouvement de rotation autour de l'axe de pivot 4 sous l'effet d'un effort exercé par un utilisateur). On repère respectivement par dl et d2 sur la figure 6 les débattements possibles dans ces deux positions vers un actionneur adjacent. On voit que l'amplitude de ce débattement est augmentée en fonction de la réduction de section de l'actionneur adjacent à l'actionneur considéré. Le changement de section peut être adapté en fonction de si l'on souhaite avoir une amplitude de débattement qui varie progressivement, ou qui atteint sa valeur maximale directement. Le changement de section peut ainsi former une pente ou un créneau.
[0041] Dans l'exemple représenté, on voit que la face supérieure 3 de chaque actionneur 3 est une plaque fine, suivie d'une portion de transition 35 trapézoïdale isocèle diminuant ainsi l'épaisseur de l'actionneur 3 depuis la surface supérieure vers la surface inférieure de l'actionneur 3, puis d'une portion de section rectangulaire dans le prolongement de la base la plus petite de la portion trapézoïdale.
[0042] En termes d'application, ces caractéristiques permettent ainsi à un utilisateur de réaliser un mouvement de vibrato plus important lorsqu'il exerce un appui plus important sur l'actionneur considéré.
[0043] Dans l'exemple représenté, la base 32 de l'actionneur 3 comprend deux bras 321 et 322 distincts formant chacun un élément de liaison avec l'axe de pivot 4 et définissant ainsi deux liaisons pivot distinctes et disjointes avec le socle 2.
[0044] Un tel mode de réalisation permet d'augmenter la largeur de la liaison pivot entre le socle 2 et l'actionneur 3, ce qui permet de minimiser le jeu radial découlant de cette liaison pivot.
[0045] Dans un tel mode de réalisation, les différents bras des actionneurs 3 sont typiquement positionnés en quinconce (comme visible notamment sur la figure 3 qui est une vue partiellement éclatée d'une zone de la figure 1), de sorte qu'entre deux bras 321 et 322 d'un même actionneur soient interposés un ou deux bras d'actionneurs adjacents, ce qui permet ainsi d'augmenter la largeur de la liaison pivot comme indiqué précédemment, tout en minimisant le volume nécessaire pour la réalisation de l'ensemble des liaisons pivot entre les actionneurs 3 et le socle 2.
[0046] Selon la configuration souhaitée pour le dispositif 1, ce dernier peut présenter des actionneurs 3 ayant des formes différentes. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, on distingue deux types d'actionneurs 3 distincts, de manière à former un clavier similaire à un clavier de piano. [0047] Comme indiqué précédemment, des éléments d'amortissement 5 sont positionnés entre chaque actionneur 3 et le socle 2 de manière à amortir le mouvement de rotation des actionneurs 3 dans un sens qualifié de sens d'enfoncement, ce qui correspond au sens de rotation de l'actionneur 3 lorsqu'un utilisateur exerce un effort de pression sur la face supérieure de la portion tactile 31 de l'actionneur 3 considéré.
[0048] Les différents éléments d'amortissement 5 peuvent être disjoints, ou être regroupés en sous-ensembles liés par une base ou languette. On peut par exemple réaliser tout ou partie des éléments d'amortissement 5 en une seule pièce, les différents éléments d'amortissement 5 étant reliés par une languette ou barre s'étendant selon l'axe de rotation.
[0049] Dans l'exemple représenté, les éléments d'amortissement 5 sont positionnés en dessous de la portion tactile 31 des actionneurs 3, la face inférieure de chaque actionneur comprenant ici une protubérance 315 présentant une extrémité libre 316 adaptée pour venir au contact de l'élément d'amortissement 5 associé.
[0050] On définit pour chaque élément d'amortissement 5 une configuration initiale, correspondant à la forme de l'élément d'amortissement en l'absence de déformation, typiquement lorsqu'aucun effort n'est appliqué sur l'actionneur 3 associé, et une configuration finale, correspondant à la déformation maximale de l'élément d'amortissement 5 lors du déplacement de l'actionneur 3 associé, ladite configuration finale étant typiquement déterminée notamment par la butée 24 associée à l'actionneur 3.
[0051] Les protubérances 315 et les éléments d'amortissement 5 sont configurés de manière à définir un contact, typiquement linéaire, lorsque l'élément d'amortissement 5 est dans sa configuration initiale. Les protubérances 315 s'étendent ainsi chacune en saillie depuis une surface de l'actionneur 3 associé, et présentent une extrémité libre 316 venant au contact d'un élément d'amortissement 5.
[0052] Par contact linéaire, on entend au moins un contact linéaire entre les protubérances 315 et les éléments d'amortissement 5. On comprend que le contact linéaire s'étend nécessairement sur une surface donnée du fait de la déformation des composants. La notion de linéaire est à apprécier au regard des dimensions respectives des composants. [0053] L'extrémité libre 316 de chaque protubérance présente typiquement une section formant un arc de cercle, ce qui permet ainsi de ne pas endommager l'élément d'amortissement 5.
[0054] Les protubérances 315 présentent typiquement :
- une longueur mesurée selon une direction verticale qui est supérieure à la hauteur de l'élément d'amortissement 5 associé, ou typiquement supérieure à la moitié de la hauteur de l'élément d'amortissement associé,
- une largeur mesurée selon la direction définie par l'axe de pivot 4 supérieure à la largeur de l'élément d'amortissement 5 associé mesurée selon la direction définie par l'axe de pivot 4 ou comprise entre 1 et 4 fois ou entre 1 et 3 fois la largeur de l'élément d'amortissement 5 associé mesurée selon la direction définie par l'axe de pivot 4,
- une épaisseur mesurée selon une direction horizontale et perpendiculaire à l'axe de pivot 4 inférieure au tiers ou au quart de l'épaisseur maximale du cylindre mesurée selon une direction horizontale et perpendiculaire à l'axe de pivot 4, correspondant dans l'exemple illustré à un diamètre du corps 51 cylindrique de l'élément d'amortissement 5.
[0055] L'élément d'amortissement 5 tel que représenté présente une forme générale de cylindre muni d'une portion de liaison 52 formant ici une excroissance ayant une forme générale de T permettant de faciliter sa fixation sur le socle 2. La figure 5 présente une vue de côté de l'élément d'amortissement 5 illustré sur les figures 1 et 4. On définit également pour l'élément d'amortissement 3 une portion de contact 53 correspondant à une portion de l'élément d'amortissement 3 adaptée pour venir au contact de l'actionneur 3. Dans l'exemple illustré, la portion de contact 53 est la portion de l'élément d'amortissement 3 adaptée pour venir au contact de la protubérance 315 de l'actionneur 3. La portion de contact 53 et la portion de liaison 52 sont typiquement positionnées à deux extrémités du corps 51 de l'élément d'amortissement 5 ; ces deux portions sont ici diamétralement opposées. On définit une direction de compression de l'élément d'amortissement 5, correspondant à la direction définie par la portion de contact 53 et la portion de liaison 52. Dans l'exemple illustré notamment sur les figures 4 et 5, la direction de compression est verticale et forme un diamètre de la section cylindrique du corps 51 de l'élément d'amortissement 5. On repère par un axe Z-Z la direction de compression sur la figure 5. [0056] La protubérance 315 s'étend typiquement dans une direction de compression définie par l'axe Z-Z.
[0057] L'élément d'amortissement 5 comprend un corps 51 en matériau déformable par exemple en silicone ou en matériau élastomère présentant une forme générale de cylindre. Le corps 51 en forme de cylindre est typiquement positionné de manière à ce que qu'un axe de révolution du corps cylindrique soit colinéaire à l'axe de pivot 4. Le corps 51 présente au moins un évidement. Dans l'exemple illustré, le corps 51 présente deux évidements 55 et 57 disjoints et présentant des formes distinctes, lesdits évidements étant typiquement traversant.
[0058] Dans l'exemple illustré, les deux évidements 55 et 57 sont formés de manière à être superposés l'un par rapport à l'autre selon la direction de compression de l'élément d'amortissement 5. On peut ainsi subdiviser le corps 51 de l'élément d'amortissement 5 en deux portions ; une première portion 5A et une seconde portion 5B, ces deux portions 5A et 5B correspondant typiquement chacune à un demi-cylindre présentant un contact selon un plan perpendiculaire à la direction de compression. Les deux portions 5A et 5B ne sont pas nécessairement égales ; il peut s'agir plus généralement de deux portions du corps 51 qui est divisé selon un plan perpendiculaire à la direction de compression. On représente par l'axe X-X sur la figure 5 un exemple de tel plan et de division du corps 51 en deux portions.
[0059] La première portion 5A est définie comme étant la portion du corps 51 comprenant la portion de contact 53, tandis que la seconde portion 5B est définie comme étant la portion du corps 51 comprenant la portion de liaison 52. La première portion 5A comprend un premier évidement 55, qui présente une section ayant une forme générale de demi-cylindre, les coins formés entre la portion incurvée et le diamètre du demi-cylindre ayant été arrondis. Le premier évidement 55 a donc une section ayant une forme de demi-cercle dont les arrêtes ont été arrondies, et présentant une base perpendiculaire à la direction de compression. La seconde portion 5B comprend un second évidement 57 qui présente une section ovale centrée et symétrique par rapport à l'axe Z-Z définissant la direction de compression.
[0060] Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, le premier évidement 55 occupe une part importante de la première portion 5A, tandis que le second évidement 57 occupe une part moindre de la seconde portion 5B. Il en résulte que la première portion 5A présente une rigidité plus faible que la seconde portion 5B du corps 51 de l'élément d'amortissement 5.
[0061] En pratique, lors du déplacement d'un actionneur 3, de dernier va entraîner une compression de l'élément d'amortissement 5 selon la direction de compression. La première portion 5A présentant une rigidité moindre va être déformée dans un premier temps, définissant ainsi un premier profil d'amortissement. Une fois la première portion 5A entièrement déformée, ce qui se traduit par une continuité de matière dans la première portion 5A selon la direction de compression, la seconde portion 5B va être déformée, définissant ainsi un second profil d'amortissement dans la mesure où la rigidité de la seconde portion 5B est plus importante que la rigidité de la première portion 5A.
[0062] La protubérance 315 est configurée de manière à conserver une surface de contact réduite avec l'élément d'amortissement 5, notamment afin d'éviter la formation d'un contact plan lors de la déformation de l'élément d'amortissement 5, ce qui viendrait alors limiter les possibilités de déformation de l'élément d'amortissement 5.
[0063] La figure 8 représente une configuration alternative du dispositif représenté sur la figure 1. On représente sur cette figure un dispositif 1 comprenant un unique actionneur 3, étant entendu que cette variante peut également être appliquée à un dispositif 1 comprenant une pluralité d'actionneurs 3 comme déjà présenté en référence à la figure 1.
[0064] Dans ce mode de réalisation, les éléments d'amortissement 5 sont positionnés dans une zone que l'on qualifie de « arrière » des actionneurs, c'est-à-dire opposée à la portion tactile 31. L'élément d'amortissement est ici également solidarisé au socle 2 (ici la partie 2A du socle 2 formant le support de l'axe de pivot 4), mais la direction de compression est ici horizontale, et sensiblement perpendiculaire à la direction d'application de l'effort sur l'actionneur 3 par l'utilisateur. Comme pour le mode de réalisation déjà décrit précédemment, on voit ici que la protubérance 315 s'étend dans le prolongement de la direction de compression définie par l'axe Z-Z. Ce mode de réalisation permet de décorréler le mouvement de rotation des actionneurs 3 du mouvement de translation de la portion tactile 31 des actionneurs 3. [0065] En effet, dans le mode de réalisation représenté notamment sur la figure 1, l'élément d'amortissement 5 est positionné au contact de la protubérance 315 s'étendant depuis la portion tactile 31 des actionneurs
3. Par conséquent, les éléments d'amortissement 5 vont opposer un effort de résistance au mouvement de translation selon l'axe de pivot 4 des actionneurs 3, cet effort étant variable en fonction de la déformation de l'élément d'amortissement 5. L'effort de résistance opposé par l'élément d'amortissement 5 va ainsi dépendre des propriétés de l'élément d'amortissement 5 et de la position de l'actionneur 3.
[0066] On note par ailleurs que l'amortissement peut varier en fonction de la liaison entre l'élément d'amortissement 5 et le socle 2. Si on considère la portion de liaison 52 de l'élément d'amortissement 5 tel que présenté précédemment, celle-ci peut typiquement définir une liaison s'étendant selon l'axe de pivot 4 ou perpendiculairement à l'axe de pivot
4. Dans le cas d'une portion de liaison 52 s'étendant perpendiculairement à l'axe de pivot 4, cela peut autoriser un léger débattement en rotation de l'élément d'amortissement 5 autour d'un point de jonction avec le socle 2 ; l'élément d'amortissement 5 peut ainsi accompagner le déplacement en translation de l'actionneur 3 dans un mouvement de type vibrato. A l'inverse, dans le cas d'une portion de liaison 52 s'étendant parallèlement à l'axe de pivot 4, le déplacement en translation de l'actionneur 3 va entraîner une déformation de l'élément d'amortissement 5, et ce dernier va donc opposer une résistance supérieure à un élément d'amortissement 5 identique mais présentant une portion de liaison s'étendant perpendiculairement à l'axe de pivot 4. Les butées 24 adjacentes à l'élément d'amortissement 5 considéré ont alors un impact en ce qu'elles limitent la déformation possible de l'élément d'amortissement 5. On comprend en effet que plus les butées 24 sont hautes, plus la portion de l'élément d'amortissement 5 pouvant se déformer est limitée, et donc plus ce dernier opposera une force importante au mouvement de translation de la portion tactile 31.
[0067] Par opposition, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 8, la protubérance 315 venant au contact de l'élément d'amortissement 5 ne s'étend pas depuis la portion tactile 31, ou plus généralement ne s'étend pas depuis la partie de l'actionneur 3 mobile en translation selon l'axe de pivot 4. Par conséquent, le mouvement de translation de la portion tactile 31 de l'actionneur 3 n'est pas impacté par l'élément d'amortissement 5, dans la mesure où la partie de l'actionneur 3 au contact de l'élément d'amortissement 5 n'effectue pas de mouvement de translation.
[0068] Le fonctionnement de cette configuration alternative demeure inchangé par rapport au fonctionnement du mode de réalisation décrit précédemment.
[0069] La figure 9 est un graphe illustrant schématiquement le comportement de l'élément d'amortissement 5 lorsque soumis à un effort de compression tel qu'exercé par l'actionneur 3.
[0070] On représente sur ce graphe la déformation de l'élément d'amortissement 5 sur l'axe horizontal et la force appliquée par l'actionneur 3 sur l'élément d'amortissement 5 sur l'axe vertical. Le graphe est donc un graphe que l'on qualifie de force/enfoncement. A des fins d'illustration, on représente également plusieurs exemples de déformation de l'élément d'amortissement 5 à différents points du graphe.
[0071] On repère sur le graphe une première section SI dans laquelle la courbe a un profil non linéaire, puis un point P au niveau duquel la courbe prend typiquement un profil linéaire pour une seconde section S2.
[0072] La première section SI présente un profil général similaire à une courbe du type racine carrée. On voit ainsi que l'élément d'amortissement 5 oppose une rigidité relativement importante lorsque la déformation de l'élément d'amortissement 5 est initiée, puis que la rigidité est moindre, la déformation pouvant alors être modulée de manière relativement importante avec une très faible variation de la force appliquée par l'utilisateur. Cette première section SI correspond à la déformation de la première portion 5A de l'élément d'amortissement 5. On comprend en effet que l'initiation de la déformation correspond à un fléchissement de la matière selon la direction de compression. Une fois une déformation initiale réalisée, l'élément d'amortissement 5 va pouvoir se déformer sur toute la hauteur du premier évidement 55 (la hauteur étant ici mesurée selon la direction de compression), jusqu'à ce que la déformation du premier évidement entraîne une continuité de manière sur la première portion 5A selon la direction de compression.
[0073] La seconde section S2 correspond à la déformation de la seconde portion 5B de l'élément d'amortissement 5, c'est-à-dire à l'écrasement du second évidement 57. Le tracé cesse lorsque la protubérance 315 vient au contact de la butée 24 associée du socle 2. La butée 24 étant rigide, il n'y a alors plus de déplacement possible de l'actionneur 3. En l'absence de butée 24 sur le socle 2, le tracé cesse lorsque l'élément d'amortissement 5 est entièrement compressé, ce qui peut notamment se traduire par le fait d'avoir une continuité de matière sur la seconde portion 5B selon la direction de compression, c'est-à-dire un écrasement du second évidement 57 comme représenté schématiquement sur la figure 9.
[0074] Comme indiqué précédemment, la section du second évidement 57 est réduite par rapport à la section du premier évidement 55.
[0075] L'élément d'amortissement 5 présente donc ici une rigidité plus importante, ce qui se traduit par la pente importante du tracé sur la seconde section S2. Par ailleurs, dans cet exemple le second évidement 57 est dimensionné de manière à ce que la seconde section S2 soit linéaire.
[0076] Ce tracé présentant deux sections SI et S2 distinctes est caractéristique du système selon l'invention. Il permet en effet d'obtenir deux sensations distinctes pour un utilisateur actionnant un contrôleur 3, et ainsi de définir deux niveaux de commandes distincts. Le point P symbolise une rupture de courbe du tracé, qui peut être ressenti par l'utilisateur. Le dispositif 1 proposé permet ainsi par exemple de définir un premier type de commande lorsque l'on se situe sur la première section SI du graphe, et un second type de commande lorsque l'on se situe sur la seconde section S2 du graphe. Plus généralement, le dispositif 1 permet d'obtenir deux profils distincts pour l'amortissement du déplacement de l'actionneur 3 en plus d'une sensation de butée lors de la rupture de courbe et conférant ainsi un retour d'effort à l'utilisateur, et donc de conférer deux sensations de contrôle distinctes pour un utilisateur.
[0077] On comprend à la vue du graphe représenté sur la figure 9 que le dimensionnement des éléments formant des butées limitant le mouvement de rotation des actionneurs 3 va border la courbe, et peut ainsi définir des portions de la courbe qui ne peuvent pas être réalisées en raison de la présence de butées qui empêchent l'actionneur 3 d'atteindre les positions requises pour réaliser le niveau de compression correspondant des éléments d'amortissement 5. Le dimensionnement des éléments formant des butées limitant le mouvement de rotation des actionneurs 3 ainsi que le dimensionnement des éléments d'amortissement 5 permettent ainsi de modifier le ressenti par un utilisateur.
[0078] Les figures 10, 11, 12, 13 et 14 représentent un autre exemple d'un dispositif 1 selon un aspect de l'invention.
[0079] Dans ce mode de réalisation, la liaison pivot entre les actionneurs 3 et le socle 2 est réalisée au moyen de surfaces définissant une forme faisant saillie de l'un de ces éléments, et une contre-forme réalisée dans l'autre de ces éléments. Dans l'exemple illustré, les actionneurs présentent ainsi une nervure 361 ayant une section triangulaire. Le socle 2 présente des rainures 261 ayant également une section triangulaire, mais de section plus importante. Ainsi, lorsque les actionneurs 3 sont posés sur le socle 2, ces surfaces permettent un mouvement de rotation des actionneurs 3 par rapport au socle 2 selon un axe correspondant au contact au niveau des sommets desdites nervures et rainures.
[0080] Afin d'assurer un maintien en contact des actionneurs 3 sur le socle 3, un ressort de traction 6 est positionné de manière à exercer un effort de traction dont la direction est centrée sur l'axe de pivot défini par lesdites surfaces en contact entre chaque actionneur 3 et le socle 2. Le ressort de traction 6 assure ainsi la tenue du système, sans impacter le mouvement de pivot dans la mesure où la direction de l'effort exercé par le ressort de traction 6 passe par l'axe de pivot 4.
[0081] Le socle 2 tel que représenté présente une pluralité de tiges 8 verticales configurées de manière à définir des butées latérales pour la base 32 de chaque actionneur 3. Plus précisément, les tiges 8 verticales présentent une extrémité libre venant se loger dans un évidement réalisé dans chaque actionneur 3, les tiges 8 étant dimensionnées de manière à être au contact de parois internes de la base 32 de chaque actionneur 3 selon la direction définie par l'axe de rotation 4. On prévoit ainsi typiquement deux tiges 8 insérées dans la base 32 de chaque actionneur 3. Les tiges 8 viennent ainsi assurer un maintien en position des bases 32 des actionneurs 3 par rapport au socle 2, en n'autorisant qu'un mouvement de rotation selon l'axe de pivot 4. Les tiges 8 assurent notamment un maintien de la base 32 des actionneurs 3 lorsque l'utilisateur applique un mouvement de translation de la portion tactile 31 des actionneurs 3 comme déjà décrit précédemment. Un tel mode de réalisation permet notamment de concentrer les contraintes au niveau des tiges 8 et des lamelles 341 et 342 de la portion intermédiaire 34, et non pas au niveau de la liaison pivot. On comprend que ce mode de réalisation n'est pas à interpréter de manière limitative, la fonction réalisée par les tiges 8 peut être réalisée par tout autre moyen adapté.
[0082] Lorsque le mouvement de translation de la base 32 est ainsi limité par les tiges 8, si l'utilisateur manipule l'actionneur 3 via la base 32, il ne peut alors appliquer qu'un mouvement de rotation sur l'actionneur 3.
[0083] Dans le mode de réalisation représenté, les actionneurs 3 présentent chacun un logement 37 s'étendant depuis la face inférieure de la portion tactile 31. Ce logement 37 vient en regard d'un ergot 27 formé sur le socle, et adapté pour venir s'insérer dans le logement 37. Le logement 37 présent une section croissante depuis son extrémité inférieure vers son extrémité supérieure. Dans l'exemple illustré, la section du logement 37 au niveau de son extrémité inférieure correspond à la section de l'ergot 27. Le logement 37 et l'ergot 27 sont configurés de manière à ce qu'en l'absence d'effort extérieur appliqué sur le système 1, l'ergot 27 soit positionné en buté contre la partie inférieure du logement 37. Ainsi, l'ergot 27 réalise une fonction de butée empêchant le mouvement de l'actionneur 3 selon un mouvement de rotation dans le sens opposé au sens d'enfoncement. De plus, l'association de l'ergot 27 et du logement 37 permet d'assurer un alignement de chacun des actionneurs 3 dans leur position initiale (c'est-à-dire lorsqu'un utilisateur n'applique pas d'effort sur les actionneurs 3), et permet également de définir une position initiale précontrainte pour les actionneurs 3 sur leurs éléments d'amortissement 5 associés, de manière à assurer à la fois un retour à la position initiale et un maintien au contact de chaque actionneur 3 sur son élément d'amortissement 5.
[0084] Lorsqu'un utilisateur applique un effort tendant à enfoncer l'actionneur 3, le logement 37 se déplace avec l'actionneur 3 ; l'ergot va ainsi ne plus être en butée contre l'extrémité inférieure du logement 37. La section du logement 37 augmente alors, ce qui permet un débattement de l'ergot 27 dans le logement 37, et autorise donc un mouvement de translation de l'actionneur selon une direction définie par l'axe de pivot 4 d'autant plus important que la section du logement 37 augmente. On peut ainsi réaliser un logement 37 dont la section augmente progressivement, de manière à ce que l'amplitude possible de translation augmente avec l'enfoncement de l'actionneur 3.
[0085] Les ergots 27 présentent typiquement une section cylindrique de révolution, selon un axe parallèle à la direction principale de l'actionneur 3 associé.
[0086] En variante non représentée, le logement 37 peut présenter une nervure formant une butée limitant le déplacement de l'actionneur 3 dans le sens de l'enfoncement. L'ergot 27 se déplace alors entre une butée haute et une butée basse, ce qui délimite l'amplitude angulaire de la rotation possible de l'actionneur 3.
[0087] Les figures 15 et 16 présentent des vues des exemples de réalisation des éléments d'amortissement 5 visibles sur ce mode de réalisation. Le dispositif 1 peut typiquement présenter plusieurs éléments d'amortissement 5 ayant des formes distinctes, notamment en fonction de la configuration des actionneurs 3.
[0088] On retrouve sur ces deux figures deux exemples d'éléments d'amortissement 5 présentant notamment les différentes caractéristiques déjà décrites en référence à la figure 5, et repérées par les mêmes références numériques.
[0089] Dans ces modes de réalisation, la portion de liaison 52 forme une excroissance sur la portion inférieure du corps 51. Cette portion de liaison 52 peut typiquement présenter des perçages traversant pour y insérer des éléments de maintien, ou être montée serrée entre des éléments de serrage du socle 2.
[0090] La portion de contact 53 est ici une portion sensiblement plane (figure 15) ou incurvée (figure 16). Elle est entourée de deux bossages 56 adaptés pour améliorer le centrage de l'élément d'amortissement 5 par rapport à la protubérance 315 de l'actionneur associé.
[0091] Dans ces deux variantes, le second évidement 57 présente une section ovale. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 16, le premier évidement présente une section générale de demi-cercle dont les coins sont arrondis. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 17, le premier évidement 55 tel que présenté présente une section de forme trapézoïdale dont la plus grande base est incurvée, typiquement de manière à se conformer au contour externe du second évidement, et dont les portions de liaison entre la grande base et les côtés sont arrondies.
[0092] Le fonctionnement est similaire au fonctionnement déjà décrit en référence aux figures précédentes.
[0093] Les figures 17, 18 et 19 présentent trois variantes de l'élément d'amortissement déjà représenté sur la figure 15.
[0094] La figure 17 est une vue en perspective de l'élément d'amortissement représenté sur la figure 15. Cet élément d'amortissement 5 présente typiquement une épaisseur sensiblement constante sur toute sa hauteur, la hauteur étant la dimension selon l'axe Z-Z (ou direction de compression), et l'épaisseur étant mesurée selon un axe Y-Y perpendiculaire à l'axe Z-Z et à l'axe X-X, correspondant le cas échéant à la direction définie par le contact linéaire entre l'élément d'amortissement 5 et l'actionneur 3.
[0095] La figure 18 est une variante de l'élément d'amortissement représenté précédemment sur la figure 17 dans laquelle l'épaisseur de l'élément d'amortissement est décroissante sur sa première portion 5A. Plus précisément, l'épaisseur de l'élément d'amortissement 5 est décroissante depuis la limite entre la seconde portion 5B et la première portion 5A jusqu'à l'extrémité supérieure de l'élément d'amortissement 5.
[0096] Un tel mode de réalisation permet par exemple de faire varier la résistance exercée par l'élément d'amortissement 5 à un mouvement de translation selon l'axe de pivot 4. Plus l'élément d'amortissement 5 est comprimé, plus il exercera une résistance s'opposant à un mouvement de translation en raison de l'augmentation de sa section.
[0097] La figure 19 représente une autre variante de l'élément d'amortissement représenté précédemment sur la figure 17. Dans ce mode de réalisation, la seconde portion 5B présente une épaisseur supérieure à celle de la première portion 5A. Un épaulement 58 est ainsi formé entre la première portion 5A et la seconde portion 5B. Cet épaulement 58 provoque ainsi une variation brusque d'épaisseur, et donc une variation brusque de l'effort de résistance exercé par l'élément d'amortissement 5 à un effort de translation lorsque la compression de l'élément d'amortissement 5 (et donc sa déformation) atteint un niveau donné. [0098] On comprend que les exemples présentés sur les différentes figures peuvent être combinés, et que les différents détails structurels et fonctionnels présentés sur les différents modes de réalisation peuvent être associés selon différentes combinaisons. Les modes de réalisation représentés ne sont ainsi pas à interpréter de manière limitative.
[0099] On comprend à la lecture de ce qui précède que le dispositif 1 proposé permet d'offrir un contrôleur haptique adapté pour une utilisation notamment dans le milieu musical, permettant un contrôle amélioré et modulable du fait des différents degrés de liberté et comportements des actionneurs 3. L'exemple illustré sur les figures permet notamment de reproduire le retour d'effort d'un piano conventionnel pour un utilisateur, ce que ne permettent pas de faire les différents contrôleurs et claviers électroniques connus.
[00100] Par ailleurs, les différents éléments d'amortissement 5 sont amovibles. On peut donc ainsi pour un même dispositif 1 remplacer les éléments d'amortissement 5 si ces derniers sont usés ou si on souhaite modifier le comportement du dispositif 1.
[00101] On comprend également que la forme des éléments d'amortissement 5 peut varier. Dans l'exemple illustré, il s'agit d'éléments ayant une forme générale de cylindre, typiquement de révolution, présentant deux évidements. De manière plus générale, chaque élément d'amortissement présente au moins un évidement. En variante, on peut également réaliser un élément d'amortissement à l'aide de deux matériaux ou plus ayant des propriétés mécaniques distinctes, ce qui permet également de modifier la rigidité opposée à l'effort de compression appliqué par l'actionneur 3 sur l'élément d'amortissement 5 en fonction de la déformation de l'élément d'amortissement 5.
[00102] Le dispositif 1 comprend typiquement une pluralité de capteurs adaptés pour mesurer le déplacement en rotation et en translation des actionneurs 3 et délivrer un signal en fonction de ce déplacement.
[00103] Les capteurs peuvent par exemple être des capteurs magnétiques couplés à un élément magnétique tel qu'un aimant positionné sur chaque actionneur 3. Les capteurs peuvent également être des capteurs mesurant l'effort appliqué sur l'actionneur 3 associé.
[00104] En variante, les capteurs peuvent être positionnés de manière à mesurer la rotation des actionneurs 3 autour de l'axe de pivot 4 ; de tels capteurs peuvent par exemple être positionnés au niveau de l'axe de pivot 4, ou être couplés à une surface dédiée de chaque actionneur pouvant par exemple présenter des graduations ou marquages permettant ainsi de définir la position de chaque actionneur 3 à l'aide d'un capteur optique.
[00105] Dans l'exemple représenté sur la figure 1 chaque actionneur 3 comprend une portion de mesure 37 s'étendant depuis la surface inférieure de la portion tactile 31 de l'actionneur 3. La portion de mesure 37 comprend une surface plane pouvant par exemple être munie de repères visuels tels que des graduations ou des indentations. Le socle 2 comprend un capteur optique 23 positionné en face de chaque portion de mesure 37, afin de mesurer le déplacement de la portion de mesure 37 et donc le déplacement de l'actionneur 3 en rotation autour de l'axe de pivot 4. Les actionneurs 3 peuvent également présenter une surface réfléchissante, qui permet ainsi à l'aide d'un capteur optique de mesurer le déplacement en translation selon l'axe de pivot 4 de la portion tactile 3 de l'actionneur 3.
[00106] De manière générale, le dispositif comprend un ensemble de capteurs adaptés pour fournir des informations relatives au déplacement en rotation de l'actionneur 3 autour de l'axe de pivot 4 et au mouvement en translation de la portion tactile 31 de l'actionneur 3 selon l'axe de pivot 4, ces informations pouvant comprendre notamment la position de chaque actionneur à un instant donné, ainsi que la vitesse de déplacement de chaque actionneur, et son accélération.
[00107] Le dispositif 1 peut également comprendre un calculateur ou plus généralement une unité de traitement du signal, adaptée pour corréler le déplacement des actionneurs 3 à des gestes prédéterminés tels que des gestes musicaux. Le dispositif 1 peut alors moduler le signal délivré en fonction notamment de la vitesse et de l'accélération lors du déplacement de chaque actionneur 3 en plus de sa position.
[00108] Le dispositif proposé forme donc un contrôleur haptique offrant une amplitude de contrôle importante et modulable, et permet notamment de proposer une association entre deux profils d'amortissement distincts, différenciés par une sensation de butée résultant de la rupture de la courbe d'amortissement, couplée à la possibilité de réaliser un effet de vibrato. [00109] Ces différents niveaux de mouvements vont ainsi typiquement pouvoir être traduits à travers différents messages d'actionnement et de contrôle du son. Les deux profils d'amortissements offrent alors deux niveaux de contrôle continus de paramètres sonores, comme par exemple, une information de volume ou la fréquence de coupure d'un filtre. Selon un exemple, une vitesse ou une accélération est calculée peu avant la sensation de butée pour lancer une information discrète de vélocité, couramment utilisée dans les claviers classiques pour actionner une note. Enfin la translation permet typiquement de faire varier de manière continue la hauteur d'une note (contrôles communément désignés sous les dénominations en langue anglaise « vibrato » et « bending »).
[00110] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
[00111] Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Contrôleur haptique (1) comprenant
- un socle (2)
- une pluralité d'actionneurs (3), présentant chacun une forme allongée selon une direction principale, chaque actionneur (3) étant monté pivotant par rapport au socle (2) selon un axe de pivot (4) perpendiculaire à la direction principale,
- une pluralité d'éléments d'amortissement (5), chaque élément d'amortissement (5) étant positionné de manière à amortir un mouvement de rotation d'un actionneur (3) autour de l'axe de pivot (4) selon un sens de compression,
lesdits éléments d'amortissement (5) étant déformables élastiquement entre une configuration initiale et une configuration finale,
chaque élément d'amortissement (5) comprenant un corps (51) en matériau déformable, ledit corps (51) présentant au moins un évidement (55, 57)
caractérisé en ce que
chacun desdits actionneurs (3) présentant une protubérance (315) adaptée pour venir au contact de l'élément d'amortissement (5) associé, chaque protubérance (315) présentant une extrémité libre (316) définissant un contact avec l'élément d'amortissement (5) associé dans sa configuration initiale.
2. Contrôleur haptique (1) selon la revendication 1, dans lequel le corps (51) de chaque élément d'amortissement (5) présente au moins deux évidements (55, 57).
3. Contrôleur haptique (1) selon la revendication 2, dans lequel lesdits évidements (55, 57) présentent des formes distinctes.
4. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits éléments d'amortissement (5) sont amovibles.
5. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le socle (2) définit une butée limitant le déplacement en rotation de chaque actionneur (3) dans le sens de compression.
6. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le socle (2) et les actionneurs (3) comprennent des moyens coopérant de manière à définir une butée limitant le déplacement en rotation de chaque actionneur (3) dans le sens opposé au sens de compression, et définissant une position initiale de chaque actionneur (3) sur leurs éléments d'amortissement (5) associés dans laquelle les éléments d'amortissement (5) sont précontraints par les actionneurs (3).
7. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel chacun desdits actionneurs (3) comprend une portion tactile (31) et une base (32), la portion tactile (31) étant mobile en translation par rapport à la base (32) selon une direction définie par l'axe de pivot (4).
8. Contrôleur haptique (1) selon la revendication 7, dans lequel la base (32) de chaque actionneur (3) comprend une portion de pivot (33) définissant la liaison pivot avec le socle (2), la portion de pivot (33) étant reliée à la portion tactile (31) par deux lamelles (341, 342) parallèles s'étendant chacune dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivot (4).
9. Contrôleur haptique (1) selon la revendication 1 à 6, dans lequel chaque actionneur (3) comprend une portion de pivot (33) définissant la liaison pivot avec le socle (2), et permettant un débattement en rotation de l'actionneur (3) selon un axe perpendiculaire à l'axe de pivot (4) et perpendiculaire à la direction principale.
10. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel le socle (2) comprend une pluralité d'éléments (8) faisant saillie du socle (2), chaque élément (8) étant configuré de manière à être en appui contre deux parois de la base (32) d'un actionneur (3) selon une direction parallèle à l'axe de pivot (4).
11. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel lesdits actionneurs (3) sont configurés de manière à permettre un débattement en translation variable en fonction de la rotation des actionneurs (3) autour de l'axe de pivot (4).
12. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel l'élément d'amortissement (5) est relié au socle au moyen d'une portion de liaison (52) s'étendant selon une direction perpendiculaire à l'axe de pivot (4) ou selon une direction parallèle à l'axe de pivot (4).
13. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel l'élément d'amortissement (5) présente une épaisseur variable, l'épaisseur étant la dimension minimale de l'élément d'amortissement (5) selon un axe perpendiculaire au sens de compression.
14. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel le corps (51) de chaque élément d'amortissement (5) présente une forme cylindrique, par exemple de révolution, selon un axe parallèle à l'axe de pivot (4), ledit au moins un évidement (55, 57) de chaque élément d'amortissement (5) étant traversant selon une direction définie par l'axe de pivot (4).
15. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel chaque actionneur (3) comprend deux éléments de liaison (321, 322) distincts formant deux liaisons pivot disjointes avec le socle (2) selon l'axe de pivot (4).
16. Contrôleur haptique (1) selon l'une des revendications 1 à 15, dans lequel lesdits éléments d'amortissement (5) sont configurés de manière à amortir le mouvement de rotation de l'actionneur (3) en opposant un amortissement ayant deux profils distincts en fonction de la rotation de l'actionneur (3) associé, le passage du premier au second profil définissant une rupture dans une courbe de l'amortissement en fonction de la rotation de l'actionneur (3).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023281206A1 (fr) 2021-07-07 2023-01-12 Ecole Polytechnique Dispositif de simulation haptique d'un instrument de musique

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3084200B1 (fr) * 2018-07-18 2021-06-18 Expressive Controleur haptique ameliore

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4668843A (en) * 1985-02-12 1987-05-26 Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha Keyboard switch apparatus for electronic musical instrument
JPS63146098A (ja) * 1987-06-25 1988-06-18 ヤマハ株式会社 層状平面スイッチおよびその製造方法
JPH04171620A (ja) * 1990-11-05 1992-06-18 Casio Comput Co Ltd スイッチ装置
US6002078A (en) * 1992-08-10 1999-12-14 Yamaha Corporation Keyboard assembly for electronic musical instrument
WO2018131604A1 (fr) * 2017-01-13 2018-07-19 ヤマハ株式会社 Dispositif de clavier
US20180286605A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-04 Yamaha Corporation Reactive force generation device

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4128035A (en) * 1976-06-25 1978-12-05 Norman Erickson Keyboard assembly
US4376238A (en) * 1980-03-12 1983-03-08 International Computers Limited Electrical devices
JPS5891788U (ja) * 1981-12-14 1983-06-21 株式会社河合楽器製作所 鍵盤軸支機構
US4775574A (en) * 1986-04-14 1988-10-04 Shin Etsu Polymer Co., Ltd. Covering member of keyboard and a base plate therefor
JPH0830952B2 (ja) * 1989-08-05 1996-03-27 ヤマハ株式会社 鍵盤装置
FI85072C (fi) * 1990-04-12 1992-02-25 Nokia Mobile Phones Ltd Kopplingsanordning.
KR920002363A (ko) * 1990-07-31 1992-02-28 한태희 전자식 타자기의 페이지 설정방법
JP2646945B2 (ja) * 1992-11-06 1997-08-27 ヤマハ株式会社 スイッチ装置
JP2792371B2 (ja) * 1992-11-05 1998-09-03 ヤマハ株式会社 楽器の鍵盤装置
JP3000885B2 (ja) * 1994-12-28 2000-01-17 ヤマハ株式会社 スイッチ装置
JPH0916176A (ja) * 1995-04-26 1997-01-17 Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd アップライト型電子ピアノ及びその製法
US5821443A (en) * 1996-01-29 1998-10-13 Yamaha Corporation Keyboard apparatus with an improved mass member support system
US5824978A (en) * 1997-06-26 1998-10-20 Ut Automotive, Inc. Multiple detent membrane switch
US6765142B2 (en) * 2002-01-15 2004-07-20 Yamaha Corporation Electronic keyboard musical instrument
JP2003248482A (ja) * 2002-02-25 2003-09-05 Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd 操作検出スイッチ、楽器およびパラメータ決定用プログラム
FR2854726B1 (fr) * 2003-05-09 2005-08-26 St Microelectronics Sa Microcommutateur a plusieurs positions fermees a deplacement lateral
JP4333509B2 (ja) * 2003-09-12 2009-09-16 ヤマハ株式会社 鍵構造体
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
JP4839969B2 (ja) * 2006-06-08 2011-12-21 ヤマハ株式会社 鍵盤装置
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
JP2013250401A (ja) * 2012-05-31 2013-12-12 Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd 電子ピアノの押鍵スイッチ
FR2996932B1 (fr) * 2012-10-15 2015-11-20 Univ Pierre Et Marie Curie Paris 6 Controleur haptique adapte pour le controle d’une caracteristique sonore
JP6160404B2 (ja) * 2013-09-27 2017-07-12 ヤマハ株式会社 電子楽器の鍵盤装置
JP6160405B2 (ja) * 2013-09-27 2017-07-12 ヤマハ株式会社 電子楽器の鍵盤装置
JP6201582B2 (ja) * 2013-09-27 2017-09-27 ヤマハ株式会社 操作子装置
FR3019662B1 (fr) * 2014-04-08 2016-04-15 Eric Simon Controleur haptique ameliore
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
JP6686603B2 (ja) * 2016-03-25 2020-04-22 ヤマハ株式会社 鍵盤装置及び電子鍵盤楽器
JP6645303B2 (ja) * 2016-03-25 2020-02-14 ヤマハ株式会社 鍵盤装置及び電子鍵盤楽器
JP6915679B2 (ja) * 2017-03-15 2021-08-04 ヤマハ株式会社 信号供給装置、鍵盤装置およびプログラム
JP6878988B2 (ja) * 2017-03-24 2021-06-02 ヤマハ株式会社 スイッチング装置および鍵盤装置
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
DE112017007605T5 (de) * 2017-05-31 2020-02-27 Yamaha Corporation Reaktionskrafterzeugungseinheit
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
JP7003533B2 (ja) * 2017-09-27 2022-01-20 カシオ計算機株式会社 鍵ユニット及び鍵盤楽器
FR3084200B1 (fr) * 2018-07-18 2021-06-18 Expressive Controleur haptique ameliore

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4668843A (en) * 1985-02-12 1987-05-26 Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha Keyboard switch apparatus for electronic musical instrument
JPS63146098A (ja) * 1987-06-25 1988-06-18 ヤマハ株式会社 層状平面スイッチおよびその製造方法
JPH04171620A (ja) * 1990-11-05 1992-06-18 Casio Comput Co Ltd スイッチ装置
US6002078A (en) * 1992-08-10 1999-12-14 Yamaha Corporation Keyboard assembly for electronic musical instrument
WO2018131604A1 (fr) * 2017-01-13 2018-07-19 ヤマハ株式会社 Dispositif de clavier
US20180286605A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-04 Yamaha Corporation Reactive force generation device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023281206A1 (fr) 2021-07-07 2023-01-12 Ecole Polytechnique Dispositif de simulation haptique d'un instrument de musique
FR3125162A1 (fr) 2021-07-07 2023-01-13 Ecole Polytechnique Dispositif de simulation haptique d’un instrument de musique

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