(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に延びる両側縁を有し外力が複数箇所に作用する１枚の板ばねを支持部材に固定するための支持構造であって、
複数の締結部材が、板ばねに係合した状態で前記支持部材に締結され、該締結箇所は、各外力の作用点を通り板ばねの側縁に平行に延びる線上に位置決めされており、
前記複数の外力は大きさが異なり、各外力の大きさに応じて板ばねの幅方向に内分された領域において、各領域の幅方向の中心であって、且つ該幅方向に垂直に延びる一直線上に作用するように作用点が決められることを特徴とする板ばねの支持構造。
【請求項２】
前記締結部材が、径方向に広がった頭部を有する捻子により構成され、前記支持部材と前記捻子の頭部とが、これらの各々と板ばねとの接触端縁における前記作用点に最も近い部分を板ばね厚さ方向に相互に一致させて板ばねを挟持していることを特徴とする請求項１に記載の板ばねの支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外力が作用する板ばねを支持するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示すように、外力Ｆが作用する矩形状の板ばね１０１を支持するためには、例えば支持部材１０３とプレート１０５とで板ばね１０１の一端部を挟持し、これを複数の捻子１０７で固定する支持構造が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示すように、板ばね１０１の長手方向において、隣接する捻子１０７の間に外力Ｆが作用している場合には、この外力Ｆの反力により捻子１０７の間で板ばね１０１が浮き上がってしまうことがあり、これによって所望のばね特性が得られないという問題があった。
【０００４】
これを解決するため、頑強なプレートを使用して板ばねを挟持したり、或いは、捻子の本数を多くして板ばねを強固に固定するという方法があるが、いずれもコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、低コストで正確なばね特性を得ることができる板ばねの支持構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、平行に延びる両側縁を有し外力が複数箇所に作用する１枚の板ばねを支持部材に固定するための支持構造であって、複数の締結部材が、板ばねに係合した状態で前記支持部材に締結され、該締結箇所は、各外力の作用点を通り板ばねの側縁に平行に延びる線上に位置決めされており、前記複数の外力は大きさが異なり、各外力の大きさに応じて板ばねの幅方向に内分された領域において、各領域の幅方向の中心であって、且つ該幅方向に垂直に延びる一直線上に作用するように作用点が決められることを特徴とする板ばねの支持構造を提供するものである。
【０００８】
また、前記締結部材は、径方向に広がった頭部を有する捻子により構成され、前記支持部材と前記捻子の頭部とが、これらの各々と板ばねとの接触端縁における前記作用点に最も近い部分を板ばね厚さ方向に相互に一致させて板ばねを挟持しているものとすることができる。
【０００９】
ここで、「板ばねとの接触端縁における作用点に最も近い部分」とは、板ばねが厚さ方向に折り返されてＵ字状またはＶ字状等にされ、その折り返された側に外力が作用する場合は、屈曲した板ばねに沿って測った距離が最も短い部分をいう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る板ばねの支持構造の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す板ばねの支持構造の斜視図、図２は図１の断面図である。
【００１１】
以下において、同一又は同種の部分には、同一符号を付して説明を省略することがある。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本実施形態の支持構造では、両側縁が平行に延びる板ばね１の長手方向の一端部が、ブロック状の支持部材２に固定されている。一方、板ばね１の他端部には、その幅方向と垂直な一直線上に２つの外力Ｆが作用している。板ばね１の一端部には、各外力Ｆの作用点を通り、板ばね１の両側縁に平行な直線Ｌ1，Ｌ2上に取付孔６が形成されている。そして、各取付孔６に、締結部材である捻子４が挿通されて支持部材２に螺合している。このとき使用される捻子４は、径方向に広がった頭部４ａを有しており、この頭部４ａが板ばね１に係合した状態で締結されている。
【００１３】
このように構成された板ばねの支持構造によれば、各外力Ｆの作用点と、これに対応する捻子４とが、板ばね１の側縁と平行な直線Ｌ1，Ｌ2上にあるため、各直線Ｌ1，Ｌ2を挟む２つの領域で発生するせん断応力は、ほぼ等しい分布状態となる。そのため、せん断応力の偏りによる板ばね１の捻れが発生するのが防止される。
【００１４】
したがって、板ばね１の一端部を支持部材２から浮き上がらせようとする外力Ｆの反力は、各捻子４の位置で最大となり、捻子４から離れた板ばね１の幅方向の位置では、板ばね１を浮き上がらせようとする力が小さくなる。その結果、板ばね１を支持部材２に対して強固に固定することができ、頑強なプレートを使用することなく、低コストで所望のばね特性を正確に得ることができる。
【００１５】
また、異なる大きさの外力が板ばね１に作用する場合には、次のように支持構造を構成することができる。図３に示すように、例えば２つの外力Ｆ1、Ｆ2（Ｆ1＜Ｆ2）が板ばね１に作用しているとする。この場合には、各外力Ｆ1、Ｆ2の大きさに比例するように板ばね１を幅方向に内分し、内分された各領域Ｅ1、Ｅ2の幅方向の中心に各外力Ｆ1、Ｆ2を作用させるようにする。また、各外力Ｆ1、Ｆ2を板ばね１の幅方向における一直線上に作用させるとともに、各外力Ｆ1、Ｆ2を通る直線Ｌ1、Ｌ2上に捻子４を締結する。
【００１６】
このような構成により、各領域Ｅ1、Ｅ2は各外力Ｆ1、Ｆ2に比例した幅に形成されているため、各領域Ｅ1、Ｅ2は各外力Ｆ1、Ｆ2に対して長手方向に沿う断面形状が同一になるように変形する。そのため、内分線で区分される各領域Ｅ1、Ｅ2に発生するせん断応力は等しい分布状態となる。したがって、せん断応力の偏りにより板ばね１が幅方向に捻れるのを防止することができ、１枚の板ばね１でありながら、各領域Ｅ1、Ｅ2において設計値に忠実なばね特性を得ることができる。
【００１７】
また、捻子の締結位置を次のようにすると、さらに正確なばね特性を得ることができる。すなわち、図４に示すように、支持部材２と捻子４の頭部４ａとが、板ばね１との接触端縁における外力の作用点側に最も近い部分で、板ばね１の厚さ方向に相互に一致するように構成する。より詳細に述べると、支持部材２の上面において作用点側の端縁に沿って延びる直線Ｌ3と、捻子頭部４ａの作用点側に最も近い点Ｐとを、板ばね１の厚さ方向に一致させるようにする。こうすることにより、板ばね１の上面及び下面においてばねの固定端の基端部が一致するため、さらに正確なばね特性を得ることができる。
【００１８】
なお、支持部材２は、上記のようなブロック状のものだけでなく、例えば図５に示すような複数の円柱部７を備えた支持部材としてもよい。この場合、各捻子４は各円柱部に１つずつ締結されるようになっており、円柱部２の上面と捻子４の頭部４ａとが、板ばね１との接触端縁における外力の作用点側に最も近い部分、つまりＰ点及びＱ点において板ばね１の厚さ方向に相互に一致するように構成する。この場合であっても、上記したブロック状の支持部材２を用いた場合と同様に、正確なばね特性を得ることができる。
【００１９】
上記実施形態では、２つの外力が作用している板ばねに本発明の支持構造を適用しているが、３以上の外力が作用する場合であっても本発明を適用することができる。
【００２０】
また、上記実施形態では、各外力の作用点を通る直線上に捻子が１個ずつ締結されているが、同方向に２個以上締結してもよい。さらに、各外力の作用点を通る直線上以外の部分に補助的に捻子を締結して、板ばねの支持を強化するようにしてもよい。
【００２１】
上記実施形態では、板ばね１に取付孔６を穿設して捻子４を締結しているが、これに限定されるものではなく、例えば板ばねの端部にスリットを形成し、このスリットに捻子を通して締結してもよい。
【００２２】
また、板ばねの形状は、上記した平板状のものに限定されず、例えば厚さ方向に屈曲させてＶ字形或いはＵ字形にしたものであってもよく、この場合、ばねの一端部を上記した支持構造で支持すればよい。
【００２３】
次に、本発明に係る板ばねの支持構造の第２実施形態を電子鍵盤楽器の操作機構に適用した例について図面を参照しつつ説明する。図６、図７，図８は、各々電子ピアノ用鍵盤装置の平面図、右側面図、左側面図、図９は操作機構の概略構成を示す斜視図、図１０は図８の拡大図である。図６から８においては、鍵盤装置の演奏者側を前方、その反対側を後方と称する。
【００２４】
図６から図８に示すように、この鍵盤装置は、鍵全体が、鍵盤フレーム２０に支持され、鍵盤フレーム２０は、棚板２３に支持されている。鍵２２は、白鍵及び黒鍵からなっており、各鍵２２は、鍵盤フレーム２０の後方で鍵並び方向に延びる支持部２７により、該支持部との接触点付近の回動中心Ｒ２０の回りに上下方向に回動可能に支持されている。鍵２２の下側では、可動部材３０が鍵盤フレーム２０により支持されている。
【００２５】
この可動部材３０は、全体として前後方向にほぼ水平に延びており、鍵盤フレーム２０の前寄りの位置に立設された支持片２４及びこれを受け入れる凹部３１により、該支持片２４の先端部を回動中心Ｒ３０として回動する。これら支持片２４先端部及び凹部３１の係合状態を保持するために、Ｓ字状ばね４１の一端部が可動部材３０における凹部３１の背面側に設けられ両側部に形成した凹部からなるばね係止部３２を押圧している。
【００２６】
可動部材３０は、前端部が鍵２２の垂下片２１の下端部に接しており、鍵２２の押鍵により該鍵２２と連動して回動する。可動部材３０前端下方付近には、スイッチ基板４２が鍵盤フレーム２０により支持され、該基板上にはドーム型のゴムで形成された鍵スイッチ４３が固定されている。可動部材３０の前部下面には、これら導通用部材４２，４３に対応する位置で下方に延びる一対の脚部を備えたスイッチ駆動部３３が設けられている。これらスイッチ駆動部３３，スイッチ基板４２及び鍵スイッチ４３は、鍵スイッチ内の２つの接点距離の相違による押鍵時の導通開始時間差を利用して押鍵速度を感知する押鍵スイッチを構成している。
【００２７】
可動部材３０は、鍵盤フレーム２０後部まで延び、休止位置（非押鍵状態）において、鍵盤フレーム２０上に固定されたフェルト製ストッパ部材２５により、後端部付近を支持されている。鍵２２が押鍵されたとき、可動部材３０は、図７に実線で示す休止位置から一点鎖線で示す押鍵位置に移動する。鍵盤フレーム２０における鍵２２の直ぐ後方には、ストッパ部材２６が保持されており、押鍵位置に至った可動部材３０をストップさせる役割を果たす。
【００２８】
このストッパ部材２６は、緩衝用フェルト２６ａを保護シート２６ｂで覆い、可動部材３０の後端部が、保護シート２６ｂを介して緩衝用フェルト２６ａを押圧するようにされている。緩衝用フェルト２６ａは、可動部材３０後端部の衝突に対する緩衝作用と、奏者の手指に対する確実な停止感とを与えるように、通常は堅さの異なるフェルトを重ねて構成される。可動部材３０は、前部から回動中心Ｒ３０付近までをプラスチック製とされ、その後部から金属棒が延びるように形成されており、後方へ長く延びた金属棒の質量により、押鍵時の慣性抵抗を生じさせる。
【００２９】
鍵盤フレーム２０の後部には、押鍵による押圧力を感知して発音を制御するいわゆるアフタータッチコントロール用の操作機構５０が設けられている。図９に示すように、この操作機構５０は、全体的には、２本の張設材５１，５２を鍵盤の両側で支持した構造となっている。そして、後述するように、２本の張設材の一端部が板ばね６２で支持され、この板ばねの鍵盤への取付に本発明の支持構造が適用されている。
【００３０】
同図に示すように、２本の張設材５１，５２中、一方の張設材５１は、センシング用のものであり、ストッパ部材２６の緩衝用フェルト２６ａと保護シート２６ｂとの間に保持されて鍵盤装置の鍵並び方向に延びている。他方の張設材５２は、外乱要因の検知用張設材５１への影響を解消乃至低減するために設けられた補償用のためのものである。この補償用張設材５２は、可動部材３０に接しないように、ストッパ部材２６から僅かに離れた位置で、検知用張設材５１と平行に延びている。
【００３１】
図８に示すように、鍵盤列の左端外側には、鍵盤フレーム２０に支持された張設部６０が設けられている。張設部６０は、鍵盤フレーム２０に固定された支持部材６１と、該支持部材５３に捻子６４により取り付けられた取付け用板ばね６２とを備えている。この取付け用板ばね６２は、支持部材６１から前方へ斜め下方に延びた後、折り返されてＶ字状をなしており、その自由端において検知用張設材５１及び補償用張設材５２の各一端部を引っ張るように支持している。
【００３２】
図７に示すように、鍵盤列の右端外側には、鍵盤フレーム２０に支持された検知部７０が設けられている。検知部７０は、検知用回路基板７１から検知用板ばね７２が延びた構造を有している。検知用板ばね７２は、基端部を回路基板７１にねじ７８により固定され、先端部において検知用張設材５１の端部を引っ張るように支持している。検知用板ばね７２の基端部寄りには歪みセンサ７３が貼着されている。この例では、歪みセンサ７３は、ピエゾ素子を用いて構成されている。回路基板７１には、歪みセンサ７３からの出力信号を検出する回路（図示を省略）及びその微調整のための調整素子７４が設けられている。該回路はさらに、図外のアフタータッチコントローラに接続されている。鍵盤列右側における補償用張設材５２の端部は、鍵盤フレーム２０の後端部に設けられたＡＢＳ樹脂製の固定部７５に固定的に支持されている。
【００３３】
図９に示すように、各張設材５１，５２の両端部には、張設材５１，５２の径より大きい大径部５７，５８が設けられており、上記した取り付け用板ばね６２、検知用板ばね７２、及び固定部７５に形成されたＴ字状の小溝６３，７６，７９に各張設材５１，５２の大径部５７，５８が係止している。
【００３４】
また、操作機構５０においては、さらに以下のような設定がなされている。取付け用板ばね６２は、検知用板ばね７２よりばね力を強くされ、補償用張設材５２は、検知用張設材５１より引張り剛性を高くされている。すなわち、補償用張設材５２は、右端を鍵盤フレーム２０の固定部７５に固定的に支持され、左端を取付け用板ばね６２により引っ張られて、所定の延び状態となる。これに対し、検知用張設材５１は、取付け用板ばね６２を共通の保持部として補償用張設材５２と共に左端が保持され、右端は検知用板ばね７２を撓ませてその自由端に保持されている。したがって、補償用張設材５２を引っ張った状態で左端の位置を安定にするために、取付け用板ばね６２のばね力を強くし、検知用板ばね７２が大きく撓まないように、補償用張設材５２の引張り剛性が高くされる。
【００３５】
このように、補償用張設材５２に作用する張力は、検知用張設材５１に作用する張力よりも大きいため、取り付け用板ばね６２には大きさの異なる２つの外力が作用することになる。そして、取り付け用板ばね６２は支持部材６１に対して以下のように取り付けられている。
【００３６】
補償用張設材５２及び検知用張設材５１に作用する張力が、Ｆ1，Ｆ2で（Ｆ1＞Ｆ2）あるとすると、図１０（ａ）に示すように、各張設材５２，５１は、取り付け用板ばね６２を幅方向にＦ1：Ｆ2に内分した第１領域６２ａ及び第２領域６２ｂ内にそれぞれ取り付けられる。各張設材５２，５１の端部は、各領域の幅方向の中心で、かつ幅方向に延びる一直線上に位置決めされている。
【００３７】
図１０（ｂ）に示すように、取り付け用板ばね６２の一端部は、支持部材６１と捻子６４とにより挟持されており、板ばね６２が支持部材６１から出て延びる方向において、板ばね６２との接触面における支持部材６１の端縁Ｓと、捻子６４の頭部６４ａの端縁Ｔとが、板ばね６２の厚さ方向で相互に一致している。また、図１０（ａ）に示すように、取り付け用板ばね６２を固定する捻子６４は、各張設材５２，５１の取付位置を通り、板ばね６２の端縁に平行な直線Ｌ1，Ｌ2上に２個ずつ設けられている。
【００３８】
次に、この鍵盤装置の作動について説明する。図８は、押鍵前の休止状態を示している。この状態から押鍵をすると、鍵２２が回動中心Ｒ２０を中心として下方へ回動し、垂下片２１が可動部材３０を押し下げる。これにより、可動部材３０は、回動中心Ｒ３０を中心に回動し、スイッチ駆動部３３は、鍵スイッチ４３に向かって下降して行く。そして、鍵２２のスイッチ駆動部３３は、鍵スイッチ４３と接し、押鍵スイッチをオンにし、発音機構を動作させて発音がなされる。この間、可動部材３０は、回動中心Ｒ３０より後方部分を上昇させる。そして、スイッチ駆動部３３が鍵スイッチ４３に接した直後に可動部材３０の後端部がストッパ部材２６に当接し、これにより可動部材３０及び鍵２２の回動が停止させられる。
【００３９】
操作機構５０は、次のように作用する。押鍵状態で鍵の押圧力を増減させると、可動部材３０の後端部はストッパ部材２６、特にその緩衝用フェルト２６ａの撓み量を変化させる。検知用張設材５１は、ストッパ部材２６の緩衝用フェルト２６ａと保護シート２６ｂとの間に保持されている。したがって、緩衝用フェルト２６ａの撓み量が変化すると、その撓みに伴う検知用張設材５１の蛇行量も変化する。蛇行量が増加すると、検知用張設材５１の端部間の距離は縮まり、これに伴って、検知用板ばね７２の撓みが増す。したがって、歪みセンサ７３の出力が増加する。この出力変化をピックアップすることにより、押鍵後の鍵への押圧力の変化を検出することができ、これに応じて音量、音質等を変化させれば、アフタータッチコントロールを行なうことができる。
【００４０】
このような構成によれば、取り付け用板ばね６２において外力Ｆ1，Ｆ2の作用点を通る直線Ｌ1，Ｌ2上に捻子６４が締結されているため、外力Ｆ1，Ｆ2の反力により幅方向に隣接する捻子の間で板ばね１が浮き上がるのを防止することができる。そのため、支持部材２に対する取り付け用板ばね６２の固定が強固となり、正確なばね特性を得ることができる。さらに、取り付け用板ばね６２を押圧するプレートが不要になるため、コストの低減も可能となる。
【００４１】
また、取り付け用板ばね６２が外力Ｆ1、Ｆ2の大きさに応じた２つの領域６２ａ，６２ｂに内分され、その幅方向の中心に外力Ｆ1、Ｆ2が作用するように構成されているため、１枚の板ばねでありながら、各領域６２ａ，６２ｂにおいて設計値に忠実なばね特性を発生させることができる。
【００４２】
また、支持部材６１の構造、捻子６４の数等は、上記したものに限定されるものではなく、第１実施形態に示した種々のものを適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の支持構造によれば、次の効果を得ることができる。すなわち、板ばねにおける各外力の作用点と、これに対応する締結部材とが、板ばねの側縁と平行な線上にあるため、各線を挟む領域で発生するせん断応力は、ほぼ等しい分布状態となる。そのため、せん断応力の分布の偏りによる板ばねの幅方向の捻れが発生するのが防止され、板ばねに作用する外力の反力によって、隣接する締結部材間で板ばねが浮き上がるのを防止することができる。その結果、板ばねを支持部材に対して強固に固定することができ、頑強なプレートを使用することなく、低コストで所望のばね特性を正確に得ることができる。
【００４４】
また、異なる大きさの複数の外力が板ばねに作用する場合には、板ばねを外力の大きさに応じた領域に内分し、その幅方向の中心で、且つ幅方向に延びる一直線上に各外力が作用するように構成すればよい。こうすることにより、各領域に発生するせん断応力がほぼ等しい分布状態となるため、１枚の板ばねでありながら、各領域において設計値に忠実なばね特性を発生させることができる。
【００４５】
さらに、径方向に広がった頭部を有する捻子を使用し、支持部材と捻子の頭部とが、板ばねとの接触端縁における外力の作用点に最も近い部分を板ばねの厚さ方向に相互に一致させることで、正確なばね特性を得ることができる。その結果、プレートが不要となり、コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る板ばねの支持構造を示す斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】本発明に係る板ばねの支持構造の他の例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る板ばねの支持構造のさらに他の例を示す図である。
【図５】本発明に係る板ばねの支持構造のさらに他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る板ばねの支持構造を電子ピアノの鍵盤装置部分に適用した例を示す平面図である。
【図７】図６の鍵盤装置部分の右側面図である。
【図８】図６の鍵盤装置部分の左側面図である。
【図９】図６の鍵盤装置における操作機構を概略的に示す斜視図である。
【図１０】電子ピアノの鍵盤装置に適用した支持構造の例の拡大図である。
【図１１】従来の板ばねの支持構造を示す斜視図である。
【図１２】図１１の断面図である。
【符号の説明】
１    板ばね
２    支持部材
４    捻子（締結部材）
４ａ  頭部
６１  支持部材
６３  取り付け用板ばね
６３ａ，６３ｂ  領域
６４  捻子（締結部材）
Ｅ1，Ｅ2  領域
Ｆ，Ｆ1，Ｆ2  外力
Ｌ1，Ｌ2  直線（線）
【図１】
0003765248.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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