(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に回動可能に設けられ、演奏者の足の操作により押し下げ操作されるペダルと、
このペダルの押し下げに応じた演奏操作を、検出するセンサと、
２つの質量体と、
フレームに設けられ、前記ペダルの押し下げ力を前記２つの質量体に伝達する伝達機構とを、
具備し、前記伝達機構は、前記２つの質量体を直接的または間接的に当接させるとともに、前記当接時の運動量がほぼ等しくその方向が反対となるように構成されていることを特徴とするペダル装置。
【請求項２】
請求項１記載のペダル装置において、前記伝達機構は、前記２つの質量体をそれぞれ反対方向に回転させる回転中心を有し、
前記２つの質量体のうち一方からこれに対応する前記回転中心までの距離と一方の質量体の質量とこの一方の質量体の角速度との積が、他方の質量体からこれに対応する前記回転中心までの距離と他方の質量体の質量と他方の質量体の角速度との積にほぼ等しくなるように構成されているペダル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペダルを足で押し下げることによって演奏操作を行う電子楽器に使用するペダル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のようなペダル装置を備えた電子楽器としては、例えば図５に示すような電子バスドラムがある。このバスドラムでは、フレーム２に被打撃部４が取り付けられ、その内部にセンサ（図示せず）が設けられている。この被打撃部４の近傍にスプロケット６が回転自在に配置され、チェーン８を介してペダル１０に結合されている。スプロケット６には、アームを介してビーター１２が取り付けられている。ペダル１０を矢印ａで示すように押し込むと、例えば点線で示す位置からビーター１２が矢印ｂで示すように回転し、被打撃部４に水平方向の打撃力を加える。この打撃力がセンサによって検出され、この検出信号が音源に供給され、音源が発音する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような電子バスドラムでは、水平方向の打撃力を被打撃部４に加えるので、被打撃部４及びフレーム２が水平方向に移動するという問題点があった。また、図示していないが、ビーターが被打撃部を下方向に打撃するものもある。この場合、打撃力が床にフレームを介して伝達され、ペダルを踏んだときの衝撃音が大きくなるという問題点もあった。
【０００４】
本発明は、水平方向へ移動せずまた衝撃音が小さいペダル装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるペダル装置は、ペダルを有している。このペダルは、フレームに上下方向に回動可能に設けられ、演奏者の足の操作により押し下げ操作される。このペダルの押し下げに応じた演奏操作を、検出するセンサが設けられている。さらに、前記フレームに伝達機構が設けられ、この伝達機構は、ペダルの押し下げ力を２つの質量体に伝達する。伝達機構は、前記２つの質量体を直接的または間接的に当接させるとともに、前記当接時の運動量がほぼ等しくその方向が反対となるように構成されている。
【０００６】
このペダル装置によれば、ペダルに押し下げ力が加えられたとき、質量体が運動するが、その運動は、運動量が等しく、方向が反対となるので、両質量体が当接したとき、両者の運動量が互いにうち消しあう。その結果、フレーム等を水平方向に移動させる力やフレーム等を下方に押しつける力は発生しない。
【０００７】
前記伝達機構は、前記２つの質量体をそれぞれ反対方向に回転させる回転中心を有するものとできる。この場合、前記２つの質量体のうち一方の質量体からこれに対応する前記回転中心までの距離とこの質量体の質量とこの質量体の角速度との積が、他方の質量体からこれに対応する前記回転中心までの距離と他方の質量体の質量とこの質量体の角速度との積に、ほぼ等しくなるように構成されている。なお、２つの質量体の質量が等しく、かつ角速度が等しい場合には、両質量体と各回転中心との距離を等しくとることによって、運動量を等しくできる。また、例えば一方の質量体内にセンサを内蔵したり、衝撃吸収構造を一方の質量体に設けた結果、両者の質量が異なり、かつ角速度が等しい場合には、両質量体の質量の比が、両質量体と回転中心との距離と反比例するように、両質量体と回転中心との距離を定めることによって、運動量を等しくすることができる。回転中心は、ペダルの押し下げ力によって反対方向に回転する２つの回転体の中心に設けることができる。両質量体は、回転体に直接にそれぞれ取り付けることもできるが、回転体に直線状部材を設け、これに質量体を取り付けてもよい。回転体の半径をほぼ等しくし、同一の力で両回転体を回転させることによって、両質量体の角速度を等しくできる。また、両回転体の半径を異ならせて、同一の力で両回転体を回転させることによって、両質量体の角速度を異ならせることができる。この場合、両質量体の運動量を等しくするためには、両質量体の質量の比が、対応する回転体の半径の比と正比例し、かつ両質量体とそれぞれの回転中心までの距離の比と反比例するようにすればよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態のペダル装置を図１に示す。このペダル装置は、フレーム２０を有している。フレーム２０は、水平な床面に配置された底部２０ａを含み、この底部２０ａの両側から垂直に脚部２０ｂ、２０ｃが伸延している。脚部２０ｂは一定の間隔をおいて２本設けられている。脚部２０ｃも一定の間隔をおいて２本設けられている。これら脚部２０ｂ、２０ｃは、同一の長さを有している。
【０００９】
これら脚部２０ｂの頭部間には、水平な回転軸２６が回転自在に取り付けられ、この回転軸２６に、回転体、例えば円板状のスプロケット２２が、固定されている。同様に、２つの脚部２０ｃの頭部間には、水平な回転軸２８が回転自在に取り付けられ、この回転軸２８に円板状のスプロケット２４が固定されている。回転軸２６、２８は、床面から同一の高さ位置に取り付けられており、スプロケット２２、２４は同一の半径を有する。
【００１０】
スプロケット２２は、対向する円板状の正面と背面とを有し、その背面側には直線状のアーム３０の一端が、固定されている。この直線状のアーム３０は、スプロケット２２の周縁部よりも外方に伸びている。同様に、スプロケット２４も、円板状の正面と背面を有し、その背面側には直線状のアーム３２の一端が、固定されている。このアーム３２もスプロケット２４の周縁部よりも外方に伸びている。これらアーム３０、３２は、同一の長さ寸法を有している。
【００１１】
これらアーム３０、３２の先端には、それぞれ質量体、例えばビーター３４、３６が取り付けられている。これらビーター３４、３６は、同一の質量を有する剛体である。ビーター３４の重心から回転軸２６の中心までの距離と、ビーター３６の重心から回転軸２８の中心までの距離が等しくなるように、アーム３０、３２の長さが設定されている。
【００１２】
スプロケット２２の周縁部には、紐帯、例えばチェーン３８の一端が結合されている。また、スプロケット２４の周縁部にも、チェーン４０の一端が結合されている。これらチェーン３８、４０の一端は、フレーム２０の底部２０ａの中央を底部２０ａに対して垂直に通る軸線に対して線対称な位置に取り付けられている。チェーン３８、４０は、上記の軸線に対して線対称に引き出されている。従って、チェーン３８、４０を同一の力で牽引すると、ビーター３４、３６は、互いに反対方向に等角度回転する。
【００１３】
チェーン３８、４０の他端は、ペダル４２の先端に結合されている。ペダル４２は、その下端が水平な回転軸４４の周りに回転自在にベース４６に取り付けられている。このペダル４２は、このペダル装置を実施した電子ドラムの演奏者が足で踏んで、上下方向に回動させられる。
【００１４】
このペダル装置において、演奏者によって、ペダル４２の中途に押し下げ力が与えられた場合、ペダル４２が回転軸４４の周りに下方に向かって回転し、ペダル４２の先端には、押し下げ力よりも小さな力が付与される。この力によって、チェーン３８、４０が下方に牽引され、スプロケット２２、２４が矢印で示すように点線で示す初期位置から互いに反対方向に同一の周速度で回転する。なお、初期位置は、スプロケット２２のみ示してあるが、スプロケット２４の初期位置もスプロケット２２と線対称な位置にある。
【００１５】
これらスプロケット２２、２４の回転に伴いビーター３４、３６も反対方向に同一周速度で等角度だけ反対方向に回転する。従って、ビーター３４、３６の運動量（質量と速度の積）は等しい。そして、ペダル４２を押し下げていくと、チェーン３８、４０を介してスプロケット２２、２４に設けたアーム３０、３２が回転し、ちょうどビーター３４、３６が当接したときに、アーム３０、３２が床面に対して直角になるようになっている（すなわち、当接位置においては、アームが床面に対して直角になっているということである。）このとき、ビーター３４、３６に同時に衝突するように、被打撃部４８が設けられている。被打撃部４８内には圧力センサが設けられている。図には示していないが、被打撃部４８は、例えばフレーム２０に固定されている。
【００１６】
被打撃部４８に対してビーター３４、３６は同時に水平に衝突する。そのときの運動量は、上述したように等しく、その運動の方向は反対向きである。よって、ビーター３４、３６は、被打撃部４８を介して間接的に衝突する。この衝突時の運動量は等しく、方向が反対である。よって、両ビーター３４、３６が当接しても、このペダル装置全体を水平方向に移動させるような力は発生せず、ペダル装置全体が水平方向に移動することはない。また、質量体３４、３６が衝突しても、下向きの力が発生することはなく、床に衝撃を加えることもなく、不要な騒音を発生することもない。
【００１７】
スプロケット２２、２４、アーム３０、３２、チェーン３８、４０が伝達機構を構成している。なお、ペダル４２に加えられた押し下げ力が取り除かれたとき、ビーター３４，３６を初期位置に戻すため、回転軸２６、２８には、これらと一体にロッド５０、５２が設けられ、これらロッド５０、５２の先端部と脚部２０ｂ、２０ｃとの間には、弾性体、例えば復帰バネ５４、５６が取り付けられている。これら復帰バネ５４、５６としては、同じ長さ、同じバネ定数を持つコイルバネを使用できる。
【００１８】
ビーター３４、３６が被打撃部４８に衝突したとき、その圧力が被打撃部４８によって検出され、この検出された圧力に基づいて、図示しない音源が発音する。ビーター３４、３６が被打撃部４８に衝突したときに、その内部の圧力センサに加えられる圧力は、ペダル４２の押し下げる速度に依存するものである。従って、圧力センサは、ペダル４２の演奏操作を検出している。
【００１９】
図２に第２の実施の形態のペダル装置を示す。第１の実施の形態のペダル装置では、ビーター３４、３６が、被打撃部４８を介して間接的に当接する。第２の実施の形態のペダル装置は、ビーター３４ａ、３６ａが直接に当接するものである。他の構成は、第１の実施の形態のペダル装置と同様に構成されているので、同等部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２０】
このペダル装置では、ペダル４２を当接位置まで押し下げたとき、ビーター３４ａ、３６ａが直接に当接するように、アーム３０、３２のスプロケット２２、２４への取り付け位置が調整されている。また、ビーター３４ａ、３６ａのうち一方の内部に加速度を検出するタイプの衝撃センサが取り付けられており、ビーター３４ａ、３６ａが直接に当接したときに生じる衝撃力を検出している。このようにビーター内に衝撃センサを内蔵できるので、特別に圧力センサを設ける必要がなく、ペダル装置全体を小型化できる。
【００２１】
第３の実施の形態のペダル装置を図３に示す。このペダル装置は、例えば第２の実施の形態のペダル装置のように、衝撃センサをビーター３４ａ、３６ａの一方に内蔵した結果、両ビーター３４ａ、３６ａの質量が異なったときのものである。図３のペダル装置では、ビーター３６ｂの内部に衝撃センサが配置されている結果、その質量がビーター３４ｂの質量よりも大きい。
【００２２】
このような場合にも、両ビーター３４ｂ、３６ｂの当接時の運動量を等しくするために、アーム３０ａ、３２ｂの長さが異ならせてある。他の構成は、図２のペダル装置と同様であるので、同等部分には同一符号を付して、説明を省略する。
【００２３】
当接時の運動量を等しくするため、ビーター３４ｂ、３６ｂの質量をｍ、Ｍ（Ｍ＞ｍ）、ビーター３４ｂの重心から回転軸２６の中心までの距離をｒと、ビーター３６ｂの重心から回転軸２８の中心までの距離をＲとすると、ｍ／Ｍが、ｒ／Ｒに反比例するようにアーム３０ａ、３２ａの長さが選択されている。
【００２４】
即ち、ペダル４２を押し下げると、同じ半径を持つスプロケット２２、２４が同じ力によって反対方向に回転させられるので、その角速度ωは等しい。この角速度でビーター３４ｂ、３６ｂも回転するので、ビーター３４ｂの周速度ｖはｒω、ビーター３６ｂの周速度ＶはＲωである。従って、ビーター３４ｂの運動量はｍｒωであり、ビーター３６ｂの運動量はＭＲωである。両者の運動量を等しくするためには、ｍｒω＝ＭＲωの関係を満足させる必要がある。よって、ｍ／Ｍ＝Ｒ／ｒの関係を満たすように、アーム３０ａ、３２ａの長さを選択してある。
【００２５】
上記の説明は、スプロケット２２、２４の半径が等しい場合である。しかし、スプロケット２２の半径をｄ、スプロケット２４の半径をＤと異ならせた場合には、次の関係を満たす必要がある。
【００２６】
ペダル４２を押し下げると、スプロケット２２、２４は同じ力で回転させられるので、周速度は共にＵである。しかし、両者の半径が異なるので、スプロケット２２の角速度はＵ／ｄ、スプロケット２４の角速度はＵ／Ｄとなる。従って、ビーター３４ｂの周速度ｖはｒＵ／ｄに、ビーター３６ｂの周速度ＶはＲＵ／Ｄとなる。ビーター３４ｂの運動量はｍｒＵ／ｄに、ビーター３６ｂの運動量はＭＲＵ／Ｄになる。
【００２７】
両運動量を等しくするためには、ｍｒＵ／ｄ＝ＭＲＵ／Ｄの関係を満足しなければならない。従ってｍ／Ｍ＝（ｄ／Ｄ）（Ｒ／ｒ）の関係を満たすように、ビーター３４ｂ、３６ｂの質量の比ｍ／Ｍは、ビーター３４ｂから回転軸２６の中心までの距離ｒと、ビーター３６ｂから回転軸２８の中心までの距離Ｒとの比と反比例するように、かつスプロケット２２、２４の半径の比ｄ／Ｄと正比例するように、アーム３０ａ、３２ａの長さ及びスプロケット２２、２４の半径を選択する。
【００２８】
即ち、スプロケット２２、２４の半径が等しい場合も、等しくない場合も、一方の質量体の質量と、この質量体から回転中心までの距離と、この質量体の角速度との積が、他方の質量体の質量と、この質量体からこの質量体の回転中心までの距離と、この質量体の角速度との積に、ほぼ等しくなるようにすればよい。
【００２９】
第４の実施の形態のペダル装置を図４に示す。図１乃至図３に示したペダル装置では、当接位置までペダルが押し下げられた場合に、本ペダル装置は、１つの剛体となり、ペダルに加えられた力は、下方向に加わることになる。第４の実施の形態のペダル装置は、上記のように下方向に加えられる力を緩和するためのもので、ビーター３４をスプロケット２２に結合するアームが、２本のアーム３０ｂ、３０ｃから構成され、これらを弾性体、例えばゴム６０によって結合している。同様に、ビーター３６をスプロケット２４に結合するアームが、２本のアーム３２ｂ、３２ｃから構成され、これらを弾性体、例えばゴム６２によって結合している。
【００３０】
従って、ペダル４２を当接位置まで押し下げた後、更にペダル４２を押し下げたとしても、弾性体６０、６２が弾性変形し、下方向に加えられる力を緩和する。従って、下方へ向かう衝撃力が発生することがない。
【００３１】
なお、アームの一部に弾性体６０、６２を設けたが、アーム全体をゴムのような弾性体で構成することもできる。或いは、ビーター３４、３６の一方または双方の表面を弾性体で覆ってもよい。この場合、少なくともビーター３４、３６の一方における他方のビーター３６、３４との当接面を弾性体で被えばよい。
【００３２】
上記の実施の形態では、ビーターに内蔵された衝撃センサや、フレームに設けた圧力センサによって、ペダル４２の演奏操作を検出したが、例えばペダル４２の下側にロータリエンコーダを設け、このロータリエンコーダをペダル４２の押し下げに応じて回転させるようにしてもよいし、光センサを用いてもよい。また、上記の各ペダル装置では、ビーターは、床面に対して垂直な面内で回転するように構成したが、床面に対して平行な面内で回転するように構成してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、打撃時に水平方向に移動せず、また下方向に衝撃を発生しないペダル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のペダル装置の側面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のペダル装置の側面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のペダル装置の側面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態のペダル装置の側面図である。
【図５】従来のペダル装置の側面図である。
【符号の説明】
２０  フレーム
２２  ２４  スプロケット（伝達機構）
３０  ３２  アーム（伝達機構）
３４  ３６  ビーター（質量体）
３８  ４０  チェーン（伝達機構）
４２  ペダル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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