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1、Rubber Keypad Research Report15Rubber Keypad 荷重曲線一. Silicon Rubber 荷重曲線 .Silicon Rubber Keypad 的 Click Feeling(手感).Force(荷重)及 Stroke(行程) 是 Silicon Rubber Keypad 產品的三個主要參數,也是 Keypad 模具結構設計的三個決定性因素.此三個因素的相互關係可以用 Force-Stroke 曲線來表示.AF: Actuating ForceCF: Contact ForceMF: Max Return ForceRF: Min Return

2、ForceSA: Actuation DistanceS : Travel Distance (Stroke).圖 1 所示的荷重曲線是電話機 Keypad 所用的典型荷重曲線.實際上,不同設備要求 Keypad有不同的荷重曲線.其 Key 的結構和手感都不相同(見表 1 所示)芞 1. 典型荷重曲线Rubber Keypad Research Report16二.荷重曲線與 Click Feeling 的關係.Click Feeling 是由於斜壁不勝負荷時被壓跨產生的斷落感.即荷重曲線(見圖 2)中由 A 點到C 點的荷重突變產生的感覺.所以,Click Feeling 的好壞取決於 AF

3、 和 CF 的差值.嚴格說來,SiliconRubber Feeling 取決於 AF-CF 與 AF 比值的大小.即: Click Feeling = (AF-CF) X 100% AF當 Click Feeling=30%時,絕大部分人可以感到有手感 ,但不太好.當 Click Feeling =40%時,則手感 較好.圖 2.曲型曲線 圖 3. Feeling 差曲線 圖 4.Feeling 好曲線Rubber Keypad Research Report17(AF-CF)/AF 比值越大,手感越好.但應注意,此比值會受其他條件限制而不可能達到 100%.以 AF=150g 時為例:理論

4、上說 ,為保證 Keypad 順利回彈,RF 須大於 18g ,RF 與 CF 之間必有損耗若損耗為 20g,則 CF=38,而 Click Feeling =(AF-CF)AF X 100%=(150-38)150 X 100%=74.6%.但實際中,由於 Keypad 還須克服與膠殼之摩擦力,避免 Jamkey,故 RF 須大於 50g. RF 與 CF 差值大多數情況下超過 20g.所以設計時,ClickFeeling 取 40%即能滿足使用要求,而且 Vendor 也能做到.對本公司現用產品來說,Click Feeling 要求越來越高,所以,Click Feeling 若低於 30%

5、則不能接受.三. 影響荷重曲線的因素. 影響 Silicon Rubber Keypad 荷重曲線的因素有五個.1.斜壁角度.Silicon Rubber Keypad 的斜壁角度常用 3753其中 45最常用. 圖 5.Key 斜壁角度 .Key 斜壁角度 不同,斜壁壓跨時彎曲點位置不同.荷重曲線也不一樣 .Click Feeling 也隨之變化. 圖 6. =37時曲線 圖 7. =45時曲線 圖 8. =53時曲線當僅變化斜壁角度,其他結構及尺寸不變時,越大,Click Feeling 越好,屈服點上升.但斜壁壽彎曲點在下方彎曲點在中心彎曲點在上方Rubber Keypad Resear

6、ch Report18命越短,當 大於 53時,斜壁屈服有問題.2. 斜壁厚度.斜壁厚度對荷重的影響很直觀.厚度越大, 荷重就越大.具體關係見表 2 和表 3.表 2. 每 0.01mm 斜壁厚相應的 forceSilicon Rubber 每 0.01mm 壁厚所增加的荷重40 度料 約 2 克50 度料 約 3 克60 度料 約 4 克表 3. 150g 時 Keypad 斜壁厚度.Rubber 硬度 Key 斜壁厚度40 度 0.750mm50 度 0.470mm60 度 0.375mm常用 60 度 rubber AF=150g 的 keypad,所以斜壁厚度一般為 0.375mm.斜

7、壁厚度不單影響荷重的大小,對荷重曲線最大的影響之處在於影響 Click Feeling. 相同模具結構,用相同材料.改變斜壁厚,得到不同荷重曲線.圖 9.斜壁為 0.40 時曲線 圖 10.斜壁為 0.50 時曲線 圖 11. 斜壁為 0.60 時曲線從圖 9-圖 11 可看出: 斜壁厚度增加,AF 增加,CF 增加.AF-CF 則降低.Click Feeling 變差.斜壁厚度減小,AF 減小,CF 減小,AF-CF 則增加,Click Feeling 變好.3. 材料硬度.Rubber Keypad Research Report19常用 Rubber Keypad 的材料硬度為 40 度

8、60 度,Rubber 的硬度較高時,剛性較好,對荷重貢獻較大(見表 2).但硬度對 AF 和 CF 的影響程度不一致,從而影響到 Rubber Keypad 的 Click Feeling.如果要求相同大小荷重,用不同硬度的 Silicon Rubber,相同的模具結構(僅調整斜壁保證 AF 一致)，則得到不同的荷重曲線。圖 12. 用 40 度料時 圖 13. 用 50 度料時 圖 14. 用 60 度料時荷重曲線 荷重曲線 荷重曲線從曲線上看出,材料的硬度越高,AF-CF 值越大,所以 Click Feeling 越好.4.斜壁長度.斜壁長度在我們圖紙上沒有固定,但 Vendor 在設計

9、模具時,其取值相當重要,對 click Feeling 影響很大.因行程(Stroke) 一定,Key 下壓距離有限 ,如果斜壁太長,Key 下壓達到行程時,斜壁彎曲,沒有 CF,所以 無 Click Feeling.當斜壁斜角為 45時,Y 值應取為與 S 相同或相近(見圖 15).圖 15. Key 斜壁長與 S 關係 Y=S 或 S+0.1 圖 16.Key 斜壁太長時情形 Y 太大,Key 達到 S後斜壁還沒有壓跨.Rubber Keypad Research Report205. Key 尺寸大小對曲線影響.Key 尺寸大時 ,則四周斜壁越長,Key 的斜壁越大,AF 就越大.所以同

10、一片 Rubber Keypad,若Key 大小不一致但荷重要求一樣時,大 Key 的斜壁比小 Key 的斜壁要薄.其荷重曲線分別為:圖 17. 小 Key 荷重曲線 圖 18.大 Key 荷重曲線四.荷重曲線與行程的關係.荷重曲線與行程的關係是:行程是指打斷荷重曲線時 Key 下降的距離.如果 Key 下方無東西托位元,荷重曲線應如圖 19 所示,那麼在 S 處被打斷時,則曲線變成圖 20 所示.所以同一個模具,如果使用不同行程，可以得到圖 21 所示的一組曲線。圖 19.無 S 時荷重曲線 圖 20,行程為 S 時 圖 21, 行程分別為 S1.荷重曲線 S.S2 時的曲線組知道行程與曲線

11、的關係後,特別要指出的是具體分析如下:Rubber Keypad Research Report21要求 A=150g 時,改變第三節中討論的因素 , 可以得到圖 22 一組曲線,如如果要求 AF-CF=60, S=0.80 時,則選曲線 1S=1.0 時,則選曲線 2 S=1.2 時,則選曲線 3. 如果我們要求 S=0.80,但 Vendor 由於某些原因 ,模具做好以後,實際曲線為曲線 2,則手感當然很差,只有當 S 改為 1.0 時才能達到手感要求.但這不是因為 S=0.8 錯誤,而是 Vendor 開模沒有做好.但如果開模時給定 S=1.0,而模具做好以後我們把 S 改為 0.8,則

12、手感差不是 Vendor 的責任.說明:怎樣按照產品要求設計模具,以達到要求的曲線 ,是非常深奧的問題,有些 Keypad 專業廠家也沒能總結出完整的資料或圖表,而是靠模具廠的經驗來設計模具.五.荷重曲線與能量損失.Silicon Rubber 與其他高分子物質一樣,在受力變形時吸收能量,造成能量損耗所以 Keypad荷重曲線中,壓力線與回彈線不重複.兩線間的面積即為能量損失的 大小.但面積計算不方便,所以能量損耗大小用下列公式計算: 能量損耗 = AF-MF X100%AF能量損耗影響因素有 3 個.1.Silicon Rubber 原料.不同型號的原料吸能程度不一樣,原料供應商的 Spec 中應有此方面的數據.另外,硬度較大的材料能量損失多.圖 23.荷重曲線與能量損耗2. 模具結構 ：斜壁越直,能量損失越大. 斜壁各參數設計不合理,是能量損失的主要因素.3. 荷重大小對能量損失也有關係. 荷重越大,能量損失越高.圖 22 AF 相同的不同曲线Rubber Keypad Research Report15