按键荷重曲线.doc

1Rubber Keypad Research ReportRubber 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.芞1. 典型荷重曲线 AF: Actuating ForceCF: Contact ForceMF: Max Return ForceRF: Min Return 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)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 (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%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q常用3753 其中45最常用. 圖5.Key斜壁角度.彎曲點在上方彎曲點在下方彎曲點在中心Key斜壁角度q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. q=37時曲線 圖7. q=45時曲線 圖8. q=53時曲線 當僅變化斜壁角度,其他結構及尺寸不變時,q越大,Click Feeling越好,屈服點上升.但斜壁壽 命越短,當 q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force Silicon 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. 常用Rubber Keypad的材料硬度為40度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. 5. 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 知道行程與曲線的關係後,特別要指出的是具體分析如下: 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. 圖22 AF相同的不同曲线 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.