DE60133540T2

DE60133540T2 - Magnetorheologische flüssigkeit

Info

Publication number: DE60133540T2
Application number: DE60133540T
Authority: DE
Inventors: Andrew K. Apex KINTZ; Teresa L. Raleigh FOREHAND
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: US6395193B1; JP2003533016A; EP1279175B1; WO2001084568A3; US7070707B2; DE60133540D1; US20040140447A1; EP1279175A2; WO2001084568A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf magnetorheologische Zusammensetzungen mit einer verbesserten Leistungsfähigkeit, wenn sie Magnetfeldern ausgesetzt werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf aus großen Teilchen bestehende magnetorheologische Zusammensetzungen, die eine verbesserte Steuerbarkeit aufweisen.
Hintergrund der Erfindung
Magnetorheologische Flüssigkeiten sind auf ein Magnetfeld ansprechende Flüssigkeiten, die eine feldpolarisierbare Teilchen-Komponente und eine flüssige Träger-Komponente aufweisen. Magnetorheologische Flüssigkeiten sind in Vorrichtungen oder Systemen zur Steuerung der Schwingung und/oder des Rauschens brauchbar. Magnetorheologische Flüssigkeiten wurden zur Steuerung der Dämpfung in verschiedenen Vorrichtungen, wie Dämpfern, Stoßfängern und elastomeren Halterungen, vorgeschlagen. Sie wurden auch zur Verwendung bei der Steuerung des Drucks und/oder Drehmoments in Bremsen, Kupplungen und Ventilen vorgeschlagen. Magnetorheologische Flüssigkeiten werden gegenüber elektrorheologischen Flüssigkeiten in vielen Anwendungen als überlegen angesehen, weil sie höhere Fließgrenzen aufweisen und größere Dämpfungskräfte erzeugen können.
Die eine Teilchen-Komponente aufweisenden Zusammensetzungen schließen typischerweise auf Magnetismus ansprechende Teilchen von Mikrogröße ein. In Gegenwart eines Magnetfeldes werden die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen polarisiert und dadurch zu Ketten von Teilchen oder Teilchenfibrillen organisiert. Die Teilchenketten erhöhen die scheinbare Viskosität (Fließwiderstand) der Flüssigkeit, wodurch sich die Entwicklung einer festen Masse mit einer Fließspannung ergibt, die überschritten werden muss, um den Beginn eines Fließens der magnetorheologischen Flüssigkeit einzuleiten. Die Teilchen kehren in einen unorganisierten Zustand zurück, wenn das Magnetfeld entfernt wird, was die Viskosität der Flüssigkeit erniedrigt.
Viele der auf Magnetismus ansprechenden Teilchen in den magnetorheologischen Flüssigkeiten bestehen aus sphärischen ferromagnetischen oder paramagnetischen Teilchen eines Durchmessers von typischerweise 1 bis 10 μm, die in einer Trägerflüssigkeit dispergiert sind. Die geringe Größe der magnetischen Teilchen erlaubt ein leichtes Suspendieren und das Gestalten von Vorrichtungen mit kleinen Spalten. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Nachteilen bei der Verwendung von Teilchen einer geringen Größe. Es gibt z. B. ein ungenügendes Angebot an feinen auf Magnetismus ansprechenden Teilchen für Anwendungen, in denen eine magnetorheologische Technologie angewandt werden kann. Zudem schränkt die Verwendung von feinen Eisenteilchen den anwendbaren Metallurgiebereich ein, und zwar wegen des Verfahrens, das zum Erhalten solcher Teilchen verwendet wird. Carbonyleisen, das am gebräuchlichsten verwendete Eisen, leitet sich von Eisenpentacarbonyl-Salzen ab. Die Teilchen werden Ausfällung "wachsen gelassen", was ein sphärisches nichtreduziertes Teilchen mit einem sehr geringen Kohlenstoffgehalt ergibt. Wenn alternativ dazu große Teilchen anstelle kleiner Teilchen verwendet werden könnten, könnten Gemische verschiedener Metalle hergestellt werden, deren Größe dann durch Teilchenreduktionsverfahren reduziert werden könnte. Weiterhin lassen sich Metallpulver einer geringen Teilchengröße möglicherweise schwierig verarbeiten, da bei ihnen die Gefahr einer Staubexplosion bestehen kann, wenn sie sich einer Größe im Mikrometer-Bereich annähern. Zusätzlich dazu sind auf Magnetismus ansprechende Teilchen eines kleinen Durchmessers sehr viel kostspieliger als große Teilchen.
Gemäß Levin et al., "Some Features of the Magnetorheological Effect, "J. Engin. Physics and Thermophysics, 70(5): 769–772 (1997), enthalten die am häufigsten verwendeten und billigen Carbonyleisen-Pulver sphärische Teilchen mit einer Größe im Mikrometer-Bereich. Levin et al. untersuchten die rheologischen Eigenschaften von magnetorheologischen Suspensionen in einem breiten Konzentrationsbereich von Teilchen der dispersen ferromagnetischenen Phase in Gegenwart eines Magnetfeldes. In der Zusammenfassung der Untersuchung wird angegeben, dass der Steuerungsbereich der Zunahme der viskosen Spannung in einer magnetorheologischen Suspension durch Änderung der Größe und der Form der ferromagnetischen Teilchen, durch Einführen nichtmagnetischer Teilchen in das Dispersionsmedium und durch Erwärmen des Mediums auf die Curie-Temperatur verbreitert werden kann.
US-A-5,354,488 offenbart eine magnetorheologische Flüssigkeit, die einen Träger, magnetisierbare Teilchen, die in dem Träger suspendiert sind, und ein Dispergiermittel umfasst. Die magnetisierbare Teilchen sind sphärisch. Die Dispergiermittel können aus verschiedenen festen Materialien bestehen.
Es besteht in der Technik ein Bedarf an einer magnetorheologischen Zusammensetzung, die große, kostengünstige, auf Magnetismus ansprechende, nicht-sphärische Teilchen verwendet und ausgezeichnete magnetorheologische Eigenschaften aufweist, wenn sie in einer magnetorheologischen Flüssigkeit verwendet wird. Die Erfindung stellt eine solche Zusammensetzung bereit.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetorheologische Zusammensetzung, umfassend:

– auf Magnetismus ansprechende Teilchen, die durch ein Zahlenmittel der Durchmesserverteilung (d50) von 6 bis 100 μm gekennzeichnet sind, wobei mehr als 50% der Teilchen eine unregelmäßige Form haben, und
– wenigstens ein Additiv, das aus einer anorganischen Molybdän-Verbindung, einem Fluorkohlenstoff-Polymer oder Mischungen davon ausgewählt ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine magnetorheologische Vorrichtung, die die magnetorheologische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Die magnetorheologische Vorrichtung gemäß der Erfindung hat einen festgelegten Konstruktionsspalt und verwendet Zusammensetzungen, die Folgendes umfassen: auf Magnetismus ansprechende Teilchen mit einem Zahlenmittel der Durchmesserverteilung (d50) von 6 bis 100 μm, vorzugsweise von 10 bis 60 μm, und wenigstens ein Additiv, das die Interpartikel-Reibung zwischen den auf Magnetismus ansprechenden Teilchen reduziert. Das Additiv ist aus einer anorganischen Molybdän-Verbindung, einem Fluorkohlenstoff-Polymer oder Gemischen davon ausgewählt. In einer Ausführungsform machen die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen 60 bis 90 Gew.-% der gesamten magnetorheologischen Zusammensetzung aus. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die magnetorheologischen Teilchen eine unregelmäßige oder nicht-sphärische Form auf.
Die magnetorheologische Flüssigkeit umfasst nicht-sphärische auf Magnetismus ansprechende Teilchen mit einem Zahlenmittel der Durchmesserverteilung d50 von 6 bis 100 μm, eine Trägerflüssigkeit und wenigstens ein Additiv, das die Interpartikel-Reibung zwischen den auf Magnetismus ansprechenden Teilchen reduziert.
Die magnetorheologische Flüssigkeit kann nicht-sphärische auf Magnetismus ansprechende Teilchen, die durch Wasserzerstäubung gebildet werden, wenigstens ein Additiv, das die Interpartikel-Reibung zwischen den auf Magnetismus ansprechenden Teilchen reduziert, und eine Trägerflüssigkeit umfassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine graphische Darstellung der umgekehrten Beziehung zwischen Kraft, die durch eine magnetorheologisch gesteuerte Flüssigkeit erzeugt wird, und dem Konstruktionsspalt.
1a ist eine graphische Darstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit der im Beispiel 1 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber Geschwindigkeit.
1b ist eine graphische Darstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit der im Beispiel 1 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber relativer Position.
2a ist eine graphische Darstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit der im Beispiel 2 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber Geschwindigkeit.
2b ist eine graphische Darstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit der im Beispiel 2 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber relativer Position.
3a ist eine graphische Darstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit der im Beispiel 3 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber Geschwindigkeit.
3b ist eine graphische Darstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit der im Beispiel 3 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber relativer Position.
4a ist eine graphische Vergleichsdarstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit dem Vergleichsbeispiel A erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber Geschwindigkeit.
4b ist eine graphische Vergleichsdarstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit dem Vergleichsbeispiel A erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber relativer Position.
5a ist eine graphische Vergleichsdarstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit dem Vergleichsbeispiel B erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber Geschwindigkeit.
5b ist eine graphische Vergleichsdarstellung der Leistungsfähigkeitskurve, die mit dem Vergleichsbeispiel B erhalten wurde, gemessen als Kraft gegenüber relativer Position.
5 ist ein digitales Bild einer Scanning-Elektronen-Mikroaufnahme von sphärischen, auf Magnetismus ansprechenden, reduzierten Carbonyleisen-Teilchen.
6 ist ein digitales Bild einer Scanning-Elektronen-Mikroaufnahme von nicht-sphärischen Eisenteilchen, die durch Wasserzerstäubung erzeugt wurden.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
"Kraftausstoß" wie der Begriff hierin verwendet wird, bedeutet die Dämpfungskraft, das Drehmoment, die Bremskraft oder eine ähnliche Kraft in Abhängigkeit von der Vorrichtung. "Fließgrenze" ist die Kraft, die erforderlich ist, um die Fließspannung zu überschreiten. Die "Fließspannung" ist die Spannung, die überschritten werden muss, um den Beginn des Fließens der magnetorheologischen Zusammensetzung einzuleiten, wenn sie der Gegenwart eines Magnetfeldes oder dem "Ein-Zustand" ausgesetzt wird. Das Fehlen eines Magnetfeldes wird hierin als "Aus-Zustand" bezeichnet. Die "Kräfte im Ein-Zustand", wie sie hierin verwendet werden, sind die resultierenden Kräfte einer Vorrichtung als Ergebnis des Anlegens eines Magnetfeldes. Die "Kräfte im Aus-Zustand" bedeuten die Kräfte, die durch eine Vorrichtung erzeugt werden, wenn kein Magnetfeld angelegt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt magnetorheologische Zusammensetzungen bereit, die in magnetorheologischen Vorrichtungen verwendet werden können, in denen enge Konstruktionsspalten verwendet werden, und die eine verbesserte Leistungsfähigkeit ergeben, wenn sie Magnetfeldern ausgesetzt werden. Insbesondere ergeben die magnetorheologischen Zusammensetzungen eine verbesserte Leistungsfähigkeit im Ein-Zustand und Aus-Zustand, wenn sie Magnetfeldern ausgesetzt werden. Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung magnetorheologische Zusammensetzungen bereit, die reduzierte Kräfte im Ein-Zustand und Aus-Zustand liefern, wenn sie als magnetorheologische Flüssigkeit oder in einer magnetorheologischen Flüssigkeit verwendet werden. Es war lange Zeit erwünscht, große nicht-sphärische Teilchen für magnetorheologische Flüssigkeitszusammensetzungen zu verwenden, und zwar wegen der kostspieligen Art der sphärischen, auf Magnetismus ansprechenden Teilchen einer geringen Größe, die derzeit für eine solche Anwendung verfügbar sind. Es wurde jedoch gefunden, dass in Vorrichtungen mit engen Konstruktionsspalten, die Verwendung von auf Magnetismus ansprechenden Teilchen mit einer unregelmäßigen Form und einem größeren Durchmesser in magnetorheologischen Flüssigkeiten erratische Ausstoßkräfte und eine Nichtvorhersehbarkeit der Wirkung ergeben kann, sobald die Größe der auf Magnetismus ansprechenden Teilchen auf einen bestimmten Grad zunimmt. Wenn große, nicht-sphärische, auf Magnetismus ansprechende Teilchen in Vorrichtungen mit einem eng konstruierten Spalt verwendet werden, erfolgt zudem eine Interpartikel-Reibung (Reibung zwischen Teilchen), was die Leistungsfähigkeitseigenschaften der magnetorheologischen Zusammensetzung reduziert. Es wurde nun gefunden, dass preiswerte auf Magnetismus ansprechende Teilchen eines großen Durchmessers in magnetorheologischen Zusammensetzungen mit einer verbesserter Leistungsfähigkeit verwendet werden können, wenn ein reibungsreduzierendes Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung in der Zusammensetzung eingeschlossen ist. Es wurde zudem gefunden, dass sogar auf Magnetismus ansprechende Teilchen, die eine unregelmäßige oder nichtsphärische Form haben, in der magnetorheologischen Vorrichtung mit einem engen Konstruktionsspalt mit guten Ergebnissen verwendet werden können, wenn ein solches Additiv bereitgestellt wird. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine magnetorheologische Vorrichtung bereit, in der eine Zusammensetzung verwendet wird, die auf Magnetismus ansprechende Teilchen einer speziellen Größe und ein Additiv umfasst, das die Interpartikel-Reibung zwischen den Teilchen reduziert.
Ein durch eine magnetorheologische Flüssigkeit steuerbarer Dämpfer hat als wesentliche Komponenten ein stationäres Gehäuse, einen beweglichen Kolben und einen Stromfelderzeuger. Das Gehäuse enthält ein Volumen der magnetorheologischen (MR) Flüssigkeit. Ein MR-Dämpfer hat zwei prinzipielle Arbeitsweisen: den Modus der gleitenden Platte und den Fließ (oder Ventil)-Modus. Komponenten beider Modi liegen in jedem MR-Dämpfer vor, wobei die Kraftkomponente des Fließ- oder Ventil-Modus dominiert.
Der Dämpfer funktioniert als Dämpfer vom Coulomb- oder Bingham-Typ, in dem die Kraft wünschenswerterweise unabhängig von der Kolbengeschwindigkeit erzeugt wird und große Kräfte mit einer geringen Geschwindigkeit oder einer Geschwindigkeit von Null erzeugt werden können. Diese Unabhängigkeit verbessert die Steuerbarkeit des Dämpfers, wobei die Kraft von der magnetischen Feldstärke abhängt, die eine Funktion des Stromflusses in dem Stromkreis ist.
7 zeigt in einer Querschnittsseitenansicht ein einfaches Schema des Kolbenteils einer MR-Vorrichtung, die in der Technik wohlbekannt ist und in US-A-5,277,281 , veröffentlicht am 11. Januar 1994, vollständiger erläutert ist. Ein Kolben ist innerhalb des Gehäuses (nicht gezeigt) angeordnet. Der Kolbenkopf 30 auf der Kolbenstange 32 ist mit einem maximalen Durchmesser ausgebildet, der geringer ist als der Innendurchmesser des Gehäuses. In 7 enthält die abgebildete Kolben-Ausführungsform die Spule 40, die um das Kernelement 43 gewickelt ist und sich in dem Becherteil 53 befindet. Nicht gezeigt ist die elektrische Verbindung zur Spule durch die Kolbenstange durch elektrische Leitungsdrähte; einer, der mit einem ersten Ende eines elektrisch leitfähigen Stabs verbunden ist, der sich durch die Kolbenstange 32 erstreckt, eine Leitung, die mit einem ersten Ende der Spulenwicklungen verbunden ist, und eine Erdungsleitung vom anderen Ende der Spulenwicklung. Das nicht gezeigte obere Ende der Kolbenstange 32 hat darauf ausgebildete Schraubengewinde, um eine Befestigung an dem Dämpfer zu ermöglichen. Eine äußere Stromversorgung, die einen Strom in einem Bereich von 0 bis 4 Ampere bei einer Spannung von 12 bis 24 Volt – je nach Anwendung – bereitstellt, ist mit den elektrischen Leitungen verbunden.
Das Becherteil 53 hat mehrere Durchgänge 56, die jeweils einen darin ausgebildeten vorher definierten Spalt aufweisen. In anderen typischen Ausführungsformen wird der Spalt in einem Kreisring bereitgestellt. Eine oder mehrere Dichtungen wie 54 erstrecken sich um den Umfang des Becherteils 53. Das Becherteil 53 ist an einem Kernelement 43 durch beliebige Befestigungsvorrichtungen befestigt, wie mit Gewinde versehene Befestigungen, die nicht gezeigt sind. Alternativ dazu kann eine Spule mit dem Gehäuse assoziiert sein, was die Möglichkeit einer stationäreren Spule ergibt, falls dies erwünscht ist.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet einen vorher definierten ringförmigen Fließspalt, der von 0,1 bis 0,75 mm und vorzugsweise von 0,4 bis 0,6 mm reicht. Der Spalt ist wünschenswerterweise klein, um so kompakte MR-Flüssigkeitsvorrichtungen bereitzustellen, die eine relativ hohe Kraft im Ein-Zustand erzeugen. Teilchen-Komponenten wie Carbonyleisen sind in MR-Vorrichtungen mit diesen Spaltgrößen leicht anwendbar und erzeugen keine Haftreibung. Unregelmäßig geformte Teilchen eines größeren mittleren Teilchendurchmessers (d50) weisen jedoch eine Haftreibung in Vorrichtungen mit Spaltgrößen von 0,08 mm bis 0,75 mm, insbesondere von 0,08 bis 0,4 mm auf. Die Haftreibung wird durch Kraftspitzen oder unregelmäßige Ausstoßkräfte des Kolbens nachgewiesen und stellt ein spezielles Problem bei Kolben mit niedriger Geschwindigkeit dar.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten auf Magnetismus ansprechenden Teilchen können jeder Feststoff sein, der bekanntermaßen eine magnetorheologische Aktivität aufzeigt. Typische Teilchen-Komponenten, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen z. B. paramagnetische, superparamagnetische oder ferromagnetische Verbindungen. Spezielle Beispiele für auf Magnetismus ansprechende Teilchen, die verwendet werden können, umfassen Teilchen, die aus Materialien wie Eisen, Eisen-Legierungen, Eisenoxid, Eisennitrid, Eisencarbid, Carbonyleisen, Chromdioxid, Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Siliciumstahl, Nickel, Cobalt und Mischungen davon bestehen. Das Eisenoxid umfasst alle bekannten reinen Eisenoxide, wie Fe₂O₃ und Fe₃O₄, sowie solche, die geringe Mengen von anderen Elementen, wie Mangan, Zink oder Barium, enthalten. Spezielle Beispiele für Eisenoxid schließen Ferrite und Magnetite ein. Zusätzlich dazu kann die auf Magnetismus ansprechende Teilchen-Komponente aus irgendeiner der bekannten Eisen-Legierungen bestehen, wie solche, die Aluminium, Silicium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Molybdän, Chrom, Wolfram, Mangan und/oder Kupfer enthalten.
Eisen-Legierungen, die als auf Magnetismus ansprechende Teilchen in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Eisen-Cobalt- und Eisen-Nickel-Legierungen ein. Die Eisen-Cobalt-Legierungen, die für die Verwendung in magnetorheologischen Zusammensetzungen bevorzugt sind, haben ein Eisen:Cobalt-Verhältnis in einem Bereich von 30:70 bis 95:5 und vorzugsweise von 50:50 bis 85:15, während Eisen-Nickel-Legierungen ein Eisen:Nickel-Verhältnis in einem Bereich von 90:10 bis 99:1 und vorzugsweise von 94:6 bis 97:3 haben. Die Eisen-Legierungen können eine geringe Menge an anderen Elementen, wie Vanadium, Chrom usw. enthalten, um die Duktilität und die mechanischen Eigenschaften der Legierungen zu verbessern. Diese anderen Elemente liegen typischerweise in einer Menge vor, die geringer ist als 3,0 Gew.-%.
Die am meisten bevorzugten auf Magnetismus ansprechenden Teilchen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind Teilchen mit einem hohen Eisengehalt, der im Allgemeinen höher als oder wenigstens 95% Eisen ist. Vorzugsweise haben die verwendeten auf Magnetismus ansprechenden Teilchen weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,05 Gew.-% Kohlenstoff. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen 98% bis 99% Eisen und weniger als 1% Sauerstoff und Stickstoff. Solche Teilchen können z. B. durch Wasserzerstäubung oder Gaszerstäubung von geschmolzenem Eisen erhalten werden. Eisenteilchen mit diesen Merkmalen sind im Handel erhältlich. Beispiele für auf Magnetismus ansprechende Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Hoeaganes^® FPI, 1001 HP und ATW230. Andere bevorzugte Teilchen schließen Edelstahlpulver wie 4301 und 4101 ein.
Die Teilchen-Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung liegt typischerweise in Form eines Metallpulvers vor. Die Teilchengröße der auf Magnetismus ansprechenden Teilchen sollte so ausgewählt sein, dass sie Mehrfachdomänen-Eigenschaften aufweisen, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden. Das Zahlenmittel der Teilchendurchmesser-Verteilung für die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen liegt im Allgemeinen zwischen 6 und 100 μm, vorzugsweise zwischen 10 und 60 μm. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform beträgt das Zahlenmittel der Teilchendurchmesser-Verteilung des auf Magnetismus ansprechenden Pulvers 15 bis 30 μm. Die Teilchen-Komponente kann auf Magnetismus ansprechende Teilchen einer Vielfalt von Größen enthalten, solange das Zahlenmittel der Teilchendurchmesser-Verteilung so wie oben beschrieben ist. Vorzugsweise hat die Teilchen-Komponente wenigstens 60 Teilchen eines Durchmessers von wenigstens 16 μm. Am meisten bevorzugt hat die Teilchen-Komponente wenigstens 70% Teilchen mit einem Durchmesser von wenigstens 10 μm. Die Größe der auf Magnetismus ansprechenden Teilchen kann durch Scanning-Elektronenmikroskopie oder eine Laserlichtbeugungstechnik bestimmt werden oder unter Verwendung verschiedener Siebe, die eine bestimmte Maschengröße bereitstellen, gemessen werden.
Die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen der vorliegenden Erfindung können eine sphärische Form aufweisen, vorzugsweise haben sie aber eine unregelmäßige oder nicht-sphärische Form. Eine Teilchenverteilung der nicht-sphärischen, auf Magnetismus ansprechenden Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung kann einige nahezu sphärische Teilchen innerhalb der Verteilung aufweisen. Mehr als 50 bis 70% der Teilchen in der bevorzugten Ausführungsform haben jedoch eine unregelmäßige Form. 5 ist eine Scanning-Elektronenmikrophotographie von sphärischen Carbonyleisen-Teilchen, die von Pentacarbonyl-Salzen herstammen. 6 ist eine Scanning-Elektronenmikrophotographie von nicht-sphärischen Eisenteilchen, die durch Wasserzerstäubung erhalten wurden. Der Gehalt der Eisenteilchen ist in den 5 und 6 in etwa gleich und beträgt 99% Eisen, weniger als 1% Stickstoff und 1% Sauerstoff und weniger als 0,05% Kohlenstoff. Die am meisten bevorzugten auf Magnetismus ansprechenden Teilchen, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Eisenteilchen, die wenigstens 99% Eisen enthalten und eine Größe und Form haben, die durch die Wasserzerstäubung erhalten wurde.
Die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen liegen in der magnetorheologischen Zusammensetzung in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-% der gesamten magnetorheologischen Zusammensetzung vor, vorzugsweise in einer Menge von 65 bis 80 Gew.-%.
Die magnetorheologischen Zusammensetzungen der Erfindung umfassen ein oder mehrere Additive, die die Interpartikel-Reibung zwischen den auf Magnetismus ansprechenden Teilchen reduzieren. Die so erhaltenen magnetorheologischen Zusammensetzungen ergeben eine verbesserte Leistungsfähigkeit, wenn sie in einer magnetorheologischen Flüssigkeitszusammensetzung verwendet werden. Es wurde gefunden, dass insbesondere magnetorheologische Flüssigkeiten, die aus einer Trägerflüssigkeit wie einem Öl und unregelmäßig geformten, großen Eisenteilchen bestehen, hohe Kräfte im Ein-Zustand und Aus-Zustand haben, wenn sie in einer Vorrichtung wie einem Dämpfer verwendet werden. Diese Flüssigkeiten erzeugen auch sporadische Peaks in den Leistungsfähigkeitskurven, die hauptsächlich bei einer Richtungsänderung in dem Dämpfer auftreten. In einem idealen System würde die Verwendung von unregelmäßig geformten Teilchen die Kräfte im Aus-Zustand reduzieren und die Kräfte im Ein-Zustand erhöhen. Es zeigte sich, dass die Verwendung der Additive gemäß der Erfindung die Kräfte im Ein-Zustand und Aus-Zustand reduziert und die Leistungsfähigkeit von magnetorheologischen Flüssigkeiten verbessert, im Vergleich zu magnetorheologischen Flüssigkeiten, die nicht-sphärische, auf Magnetismus ansprechende Teilchen ohne ein Additiv, das die Interpartikel-Reibung reduziert, enthalten. Obwohl es weniger wünschenswert ist, Kräfte im Ein-Zustand zu reduzieren, war eine solche Reduktion minimal in Anbetracht der Vorteile der Reduktion der Kräfte im Aus-Zustand. Insbesondere reichte die Reduktion der Kräfte im Aus-Zustand von 2 bis 20%, und die Kräfte im Ein-Zustand wurden um 3% bis 20% reduziert. Obwohl es nicht wünschenswert ist, sich auf irgendeine Theorie festzulegen, wird doch angenommen, dass die Additive dahingehend wirken, die metallischen Teilchen zu beschichten oder sich zwischen die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen zu mischen, um als reibungsreduzierendes Medium zu dienen. Weiterhin wird angenommen, dass diese Additive auch mit der Oberfläche der Vorrichtung in Wechselwirkung treten können, um eine Reduktion der zwischen der Flüssigkeit und der Vorrichtung erzeugten Reibung zu ergeben.
Die Additive der vorliegenden Erfindung, die zur Reduktion der Interpartikel-Reibung brauchbar sind, umfassen anorganische Molybdän-Verbindungen oder Fluorkohlenstoff-Polymere. Zusätzlich dazu können Kombinationen von anorgani schen Molybdän-Verbindungen sowie Mischungen von Fluorkohlenstoff-Polymeren verwendet werden. Eine beliebige Kombination dieser Verbindungen kann – falls es zweckmäßig ist – auch als Additiv in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Vorzugsweise sind die anorganischen Molybdän-Verbindungen Molybdänsulfide oder Molybdänphosphate. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist das Additiv Molybdändisulfid. Die bevorzugten Fluorkohlenstoff-Polymere sind Tetrafluorethylen, ein fluoriertes Ethylen-Propylen-Polymer oder ein Hexafluorpropylenepoxid-Polymer. In einer am meisten bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung eines Fluorkohlenstoff-Polymers ist das Additiv Polytetrafluorethylen. Das reibungsreduzierende Additiv kann in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der auf Magnetismus ansprechenden Teilchen, vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die reibungsreduzierende Additiv-Komponente in einer Menge von 1 Gew.-% bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt von 2 bis 4 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der auf Magnetismus ansprechenden Teilchen.
Die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen und das reibungsreduzierende Additiv können – falls es zweckmäßig ist – als ein im Wesentlichen trockenes Pulvergemisch bereitgestellt werden. Der Ausdruck "im Wesentlichen trocken" bedeutet, dass die Pulver im Allgemeinen weniger als 1% Wasser oder Feuchtigkeit aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Pulver eine Feuchtigkeit von weniger als 0,5%. Das trockene Pulvergemisch kann in trockener Form für geeignete Anwendungen verwendet werden. Als Alternative kann eine Trägerflüssigkeit zum Pulvergemisch der auf Magnetismus ansprechenden Teilchen und des reibungsreduzierenden Additivs gegeben werden, um eine magnetorheologische Flüssigkeit bereitzustellen.
Die magnetorheologischen Zusammensetzungen der Erfindung können als trockene Vormischung, ohne Trägerflüssigkeit oder anfänglich in Kombination mit einer Trägerflüssigkeit bereitgestellt werden, wie es üblich ist, um eine magnetorheologische Flüssigkeitszusammensetzung bereitzustellen. Die Menge der magnetorheologischen Zusammensetzung in der magnetorheologischen Flüssigkeit hängt von der erwünschten magnetischen Aktivität und der Viskosität der Flüssig keit ab. Im Allgemeinen beträgt die Menge der magnetorheologischen Zusammensetzung in der magnetorheologischen Flüssigkeit 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der magnetorheologischen Flüssigkeit.
Die Täger-Komponente ist eine Flüssigkeit, die eine kontinuierliche Phase der magnetorheologischen Flüssigkeit bildet. Die Tägerflüssigkeit, die zur Bildung einer magnetorheologischen Flüssigkeit aus den magnetorheologischen Zusammensetzungen der Erfindung verwendet wird, kann irgendeine der Träger oder Trägerflüssigkeiten sein, die für die Verwendung mit magnetorheologischen Flüssigkeiten bekannt sind. Wenn die magnetorheologische Flüssigkeit eine wässrige Flüssigkeit sein soll, ist es dem Fachmann klar, welche der hierin offenbarten Additive für solche Systeme geeignet sind. Wässrige Systeme werden z. B. in US-A-5,670,077 beschrieben. Wenn ein System auf wässriger Basis verwendet wird, kann die gebildete magnetorheologische Flüssigkeit gegebenenfalls unter anderem ein oder mehrere Substanzen, ausgewählt aus einem geeigneten Thixotropiermittel, einer Gefrierschutz-Komponente oder einem rostverhindernden Mittel, enthalten.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Trägerflüssigkeit eine organische Flüssigkeit oder eine auf Öl basierende Flüssigkeit. Geeignete Trägerflüssigkeiten, die verwendet werden können, umfassen natürliche Fettöle, Mineralöle, Polyphenylether, Ester einer zweibasigen Säure, Neopentylpolyolester, Phosphatester, synthetische Cycloparaffine und synthetische Paraffine, ungesättigte Kohlenwasserstofföle, Ester von einbasigen Säuren, Glycolester und -ether, Silicatester, Silikonöle, Silikon-Copolymere, synthetische Kohlenwasserstoffe, perfluorierte Polyether und Ester und halogenierte Kohlenwasserstoffe und Mischungen oder Elends derselben. Kohlenwasserstoffe, wie Mineralöle, Paraffine, Cycloparaffine (aus als naphthenische Öle bekannt) und synthetische Kohlenwasserstoffe sind die bevorzugten Klassen von Trägerflüssigkeiten. Die synthetischen Kohlenwasserstofföle schließen solche Öle ein, die sich aus der Oligomerisation von Olefinen wie Polybutenen und Ölen, die von hohen α-Olefinen mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen herstammen, durch säurekatalytisierte Dimerisation und durch Oligomerisation unter Verwendung von Trialkylaluminium-Verbindungen als Katalysatoren ergeben. Solche Poly-α-olefinöle sind besonders bevorzugte Trägerflüssigkeiten. In der vorliegenden Erfindung geeignete Trägerflüssigkeiten können durch Verfahren hergestellt werden, die in der Technik wohlbekannt sind, und viele sind im Handel erhältlich, wie Durasyn^® PSO und Synfluid PAO von Chevron.
Die Trägerflüssigkeit der vorliegenden Erfindung wird typischerweise in einer Menge verwendet, die von 50 bis 95, vorzugsweise von 70 bis 90 Vol.-%, bezogen auf die gesamte magnetorheologische Flüssigkeit, reicht.
Die magnetorheologische Flüssigkeit kann gegebenenfalls andere Komponenten einschließen, wie unter anderem ein Thixotropiermittel, eine Carboxylatseife, ein Antioxidationsmittel, ein Gleitmittel und ein Viskositätsmodifizierungsmittel. Solche wahlfreien Komponenten sind dem Fachmann bekannt. Z. B. umfassen mögliche Carboxylatseifen Lithiumstearat, Lithiumhydroxystearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat, Eisen(II)oleat, Eisen(II)naphthenat, Zinkstearat, Natriumstearat, Strontiumstearat und Mischungen davon. Beispiele für Antioxidationsmittel sind Zinkdithiophosphate, gehinderte Phenole, aromatische Amine und sulfurisierte Phenole. Zu den Beispielen für Gleitmittel gehören organische Fettsäuren und -amide, Lardöl und hochmolekulare organische Phosphorsäure- und Phosphorigsäureester, und Beispiele für Viskositäts-Modifizierungsmittel umfassen Polymere und Copolymere von Olefinen, Methacrylaten, Dienen oder alkylierten Styrolen. Einem Fachmann ist es geläufig, welche dieser Komponenten bei einer speziellen Anwendung brauchbar wäre. Falls vorliegend, reicht die Menge dieser wahlfreien Komponenten typischerweise von 0,25 bis 10 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der magnetorheologischen Flüssigkeit. Vorzugsweise liegt die wahlfreie Komponente oder liegen die wahlfreien Komponenten in einem Bereich von 0,5 bis 7,5 Vol.-% vor, bezogen auf das Gesamtvolumen der magnetorheologischen Flüssigkeit.
Bei dem wahlfreien Thixotropiermittel handelt es sich um irgendein Mittel, das thixotrope Rheologie bereitstellt. Das Thixotropiermittel wird auf der Basis der erwünschten Trägerflüssigkeit ausgewählt. Wenn die magnetorheologische Flüssigkeit mit einer Trägerflüssigkeit, die eine organische Flüssigkeit ist, gebildet wird, kann ein mit einem solchen System kompatibles Thixotropiermittel ausgewählt werden. Thixotropiermittel, die für solche organischen Flüssigkeitssysteme geeignet sind, werden in US-A-5,645,752 beschrieben. Vorzugsweise werden öllösliche Metallseifen wie die oben aufgeführten Carboxylatseifen verwendet.
Die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit, die die magnetorheologischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthält, hängt von der speziellen Anwendung der magnetorheologischen Flüssigkeit ab. Der Fachmann bestimmt die notwendige Viskosität gemäß der erwünschten Anwendung für die magnetorheologische Flüssigkeit.
Die magnetorheologischen Flüssigkeiten, die aus den magnetorheologischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, können in einer Vielzahl von Vorrichtungen verwendet werden, die Bremsen, Kolben, Kupplungen, Dämpfer, Sportgeräte, steuerbare Verbundstrukturen und Strukturelemente einschließen. Magnetorheologische Flüssigkeiten, die mit den magnetorheologischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung gebildet werden, sind zur Verwendung in Vorrichtungen, die eine außergewöhnliche Haltbarkeit erfordern, wie Dämpfer, besonders geeignet. Der hierin verwendete Ausdruck "Dämpfer" bedeutet eine Vorrichtung zur Dämpfung der Bewegung zwischen zwei relativ beweglichen Teilen. Zu den Dämpfern gehören unter anderem Stoßdämpfer wie Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge. Die in US-A-5,277,281 und 5,284,330 beschriebenen magnetorheologischen Dämpfer veranschaulichen magnetorheologische Dämpfer, die die magnetorheologischen Flüssigkeiten verwenden könnten, welche durch die Verwendung der magnetorheologischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen der vorliegenden Erfindung können auf vielfältige Weise erhalten werden. In einer Ausführungsform wird das Metallpulver, das als auf Magnetismus ansprechende Teilchen der Erfindung verwendet werden soll, durch ein Wasserzerstäubungsverfahren erhalten. Dieses Verfahren trägt dazu bei, die Gesamtkosten einer magnetorheologischen Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zu reduzieren. Die Wasserzerstäubung wird in Powder Metallurgy Science von Randall M. German, 2. Aufl., Kapitel 3, "Powder Fabrication," S. 107–110 (© 1984, 1999) als die gebräuchlichste Technik zur Erzeugung von Elementpulvern und Legierungspulvern aus Metallen, die unterhalb von etwa 1600°C schmelzen, beschrieben. Dieses Verfahren beinhaltet das Richten von Hochdruckwasserstrahlen gegen den Schmelzestrom, das Forcieren einer Zersetzung und schnellen Verfestigung. Aufgrund des schnellen Abkühlens ist die Pulverform unregelmäßig und rau. 6 erläutert ein Beispiel für die Teilchengröße und die Form, die durch die Wasserzerstäubung erhältlich sind.
Obwohl die bevorzugten auf Magnetismus ansprechenden Teilchen für die vorliegende Erfindung durch die Wasserzerstäubung erhalten werden, können die auf Magnetismus ansprechenden Teilchen der Erfindung durch jedes in der Technik für die Herstellung solcher Teilchen bekannte Verfahren erhalten werden. Diese Verfahren umfassen die Reduktion von Metalloxiden, das Mahlen oder Zerkleinern, die elektrolytische Abscheidung, die Metallcarbonyl-Zersetzung, eine schnelle Verfestigung oder eine Verarbeitung in der Schmelze. Zu den verschiedenen Metallpulvern, die im Handel erhältlich sind, gehören geradlinige Eisenpulver, reduzierte Eisenpulver, isolierte reduzierte Eisenpulver, Cobaltpulver und verschiedene Legierungspulver wie [48%]Fe/[50%]Co/[–2%]V-Pulver, die von UltraFine Powder Technologies erhältlich sind.
Die folgenden Beispiele sind zur Erläuterung der Erfindung angegeben und sollten nicht so interpretiert werden, dass der Umfang der Erfindung darauf beschränkt ist.
Beispiel 1
Eine magnetorheologische Flüssigkeit wurde hergestellt, indem man 20% ATW-230 Eisen (durch Wasser zerstäubtes Pulver aus unregelmäßig geformten großen Teilchen, die 99% Eisen, weniger als 1% Sauerstoff, weniger als 1% Stickstoff und 0,01% Kohlenstoff enthalten), 1% Lithiumhydroxystearat, 1% Molybdändisulfid und als Restvolumen (78%) ein synthetisches Kohlenwasserstofföl, das von einem Poly-α-olefin herstammt, welches unter dem Namen Durasyn^® 162 verkauft wird, vermischte. Die erhaltene Flüssigkeit wurde in einem Lastwagensitzdämpfer getestet, und die Ergebnisse sind in der 1a veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft (Ib) gegen die Geschwindigkeit (in Sekunden) zeigt, und in der 1b veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft (Ib) gegen die relative Position (Volt) zeigt. Durch die Testmethode wurden die Kräfte gemessen, die in dem Sitzdämpfer durch einen Schlag von 2,54 cm (1 inch) bei 5,08 und 20,32 cm/s (2 und 8 inch/s) und 0,1 und 2 Ampere erzeugt wurden. Die Kraftspitzen, die in dem Vergleichsbeispiel offenkundig waren (4a und 4b), waren nach der Zugabe von 1 Molybdändisulfid zur magnetorheologischen Flüssigkeitszubereitung deutlich reduziert, wie in den 1a und 1b gezeigt wird. Die Kräfte im Aus-Zustand nahmen von 72,48 kg auf 58,89 kg (160 lbs auf 130 lbs) ab, und die Kräfte im Ein-Zustand nahmen von 267,27 kg auf 217,44 kg (590 lbs auf 480 lbs) ab.
Beispiel 2
Eine magnetorheologische Flüssigkeit wurde hergestellt, indem man 20% ATW-230 Eisen, 1% Lithiumhydroxystearat, 2% Molybdändisulfid und als Restvolumen (77%) ein synthetisches Kohlenwasserstofföl, das von einem Poly-α-olefin herstammt, welches unter dem Namen Durasyn^® 162 verkauft wird, vermischte. Die erhaltene Flüssigkeit wurde in einem Lastwagensitzdämpfer getestet, und die Ergebnisse sind in der 2a veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft gegen die Geschwindigkeit zeigt, und in der 2b veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft gegen die relative Position zeigt. Durch die Testmethode wurden die Kräfte gemessen, die in dem Sitzdämpfer durch einen Schlag von 2,54 cm (1 inch) bei 5,08 und 20,32 cm/s (2 und 8 inch/s) und 0,1 und 2 Ampere erzeugt wurden. Die Kraftspitzen, die in dem Vergleichsbeispiel offenkundig waren (4a und 4b), waren nach der Zugabe von 2 Molybdändisulfid zur magnetorheologischen Flüssigkeitszubereitung deutlich reduziert, wie in den 2a und 2b gezeigt wird. Die Kräfte im Aus-Zustand nahmen von 72,48 kg auf 62,06 kg (160 lbs auf 137 lbs) ab, und die Kräfte im Ein-Zustand nahmen von 267,27 kg auf 212,91 kg (590 lbs auf 470 lbs) ab.
Beispiel 3
Eine magnetorheologische Flüssigkeit wurde hergestellt, indem man 20% ATW-230 Eisen, 1% Lithiumhydroxystearat, 4 g (8%) Teflon und als Restvolumen (71%) ein synthetisches Kohlenwasserstofföl, das von einem Poly-α-olefin herstammt, welches unter dem Namen Durasyn^® 162 verkauft wird, vermischte. Die erhaltene Flüssigkeit wurde in einem Lastwagensitzdämpfer getestet, und die Ergebnisse sind in der 3a veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft gegen die Geschwindigkeit zeigt, und in der 3b veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft gegen die relative Position zeigt. Durch die Testmethode wurden die Kräfte gemessen, die in dem Sitzdämpfer durch einen Schlag von 2,54 cm (1 inch) bei 5,08 und 20,32 cm/s (2 und 8 inch/s) und 0,1 und 2 Ampere erzeugt wurden. Die Kraftspitzen, die in dem Vergleichsbeispiel offenkundig waren (4a und 4b), waren nach der Zugabe von Poly(tetrafluorethylen) (Fluorpolymer) zur magnetorheologischen Flüssigkeitszubereitung reduziert, wie in den 3a und 3b gezeigt wird.
Vergleichsbeispiel A
Eine magnetorheologische Flüssigkeit wurde hergestellt, indem man 20% ATW-230 Eisen, 1% Lithiumhydroxystearat und als Restvolumen (79%) ein synthetisches Kohlenwasserstofföl, das von einem Poly-α-olefin herstammt, welches unter dem Namen Durasyn^® 162 verkauft wird, vermischte. Die erhaltene Flüssigkeit wurde in einem Lastwagensitzdämpfer getestet, und die Ergebnisse sind in der 4a veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft gegen die Geschwindigkeit zeigt, und in der 4b veranschaulicht, die graphisch die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft gegen die relative Position zeigt. Durch die Testmethode wurden die Kräfte gemessen, die in dem Sitzdämpfer durch einen Schlag von 2,54 cm (1 inch) bei 5,08 und 20,32 cm/s (2 und 8 inch/s) und 0,1 und 2 Ampere erzeugt wurden. Wie in den Figuren gezeigt ist, ergaben sich offenkundige Kraftspitzen (Punkte oberhalb der durchgezogenen Linien), wenn kein reibungsreduzierendes Additiv vorlag.
Vergleichsbeispiel B
Eine magnetorheologische Flüssigkeit wurde hergestellt, indem man 20% ATW-230 Eisen, 1% Lithiumhydroxystearat, 0,1% einer kommerziell erhältlichen Organomolybdän-Verbindung und als Restvolumen (77%) ein synthetisches Kohlenwasserstofföl, das von einem Poly-α-olefin herstammt, welches unter dem Namen Durasyn^® 162 verkauft wird, vermischte. Die erhaltene Flüssigkeit wurde in einem Lastwagensitzdämpfer getestet, und die Ergebnisse sind in der 5a veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft gegen die Geschwindigkeit zeigt, und in der 5b veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeitskurve der Kraft gegen die relative Position zeigt. Durch die Testmethode wurden die Kräfte gemessen, die in dem Sitzdämpfer durch einen Schlag von 2,54 cm (1 inch) bei 5,08 und 20,32 cm/s (2 und 8 inch/s) und 0,1 und 2 Ampere erzeugt wurden. Die in dem Vergleichsbeispiel offensichtlichen Kraftspitzen (4a und 4b) waren nach der Zugabe der Organomolybdän-Verbindung zu der magnetorheologischen Flüssigkeitszubereitung nicht deutlich reduziert, wie in den 5a und 5b gezeigt ist. Die Kräfte im Aus-Zustand nahmen von 72,48 kg auf 63,42 kg (160 lbs auf 140 lbs) ab, und die Kräfte im Ein-Zustand nahmen nur gering von 267,27 kg (590 lbs) im Beispiel auf 257,30 kg (568 lbs) ab. Wie in den 5a und 5b gezeigt ist, war das Vorliegen von Kraftspitzen (Punkte oberhalb der durchgezogenen Linien) offensichtlich, wenn das reibungsreduzierende Organomolybdän-Additiv vorlag.

Claims

Magnetorheologische Zusammensetzung, umfassend – auf Magnetismus reagierende Teilchen, die durch einen Mittelwert der Verteilung des Durchmessers (d50) von 6 bis 100 μm gekennzeichnet sind, wobei mehr als 50% der Teilchen eine unregelmäßige Form haben, und – wenigstens ein Additiv, ausgewählt aus einer anorganischen Molybdänverbindung, einem Fluorkohlenstoffpolymer oder Mischungen davon.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die auf Magnetismus reagierenden Teilchen einen Mittelwert der Verteilung des Durchmessers von 10 bis 60 μm haben.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die auf Magnetismus reagierenden Teilchen einen Mittelwert der Verteilung des Durchmessers von 15 bis 30 μm haben.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Additiv in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der auf Magnetismus reagierenden Teilchen vorhanden ist.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die auf Magnetismus reagierenden Teilchen und das wenigstens eine Additiv als im Wesentlichen trockenes Pulver bereitgestellt sind.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die auf Magnetismus reagierenden Teilchen Eisenteilchen umfassen, die wenigstens 95% Eisen enthalten und durch Zerstäuben mit Wasser erhalten werden.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die auf Magnetismus reagierenden Teilchen in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-% der gesamten magnetorheologischen Zusammensetzung bereitgestellt sind.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die auf Magnetismus reagierenden Teilchen Eisenteilchen sind, die weniger als 1 Kohlenstoff enthalten.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Additiv ein Molybdänsulfid oder ein Molybdänphosphat ist.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Additiv Molybdändisulfid ist.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Additiv ein Fluorkohlenstoffpolymer ist.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei das Additiv Polytetrafluorethylen ist.
Magnetorheologische Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend nicht kugelförmige, auf Magnetismus reagierende Teilchen mit einem Mittelwert der Verteilung des Durchmessers von 10 bis 60 μm und Molybdändisulfid oder Polytetrafluorethylen in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der auf Magnetismus reagierenden Teilchen.
Magnetorheologische Flüssigkeit, umfassend die magnetorheologische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und eine Trägerflüssigkeit.
Magnetorheologische Flüssigkeit nach Anspruch 14, wobei die Trägerflüssigkeit aus der aus einem natürlichem Fettöl, Mineralöl, Polyphenylether, einem Ester einer zweibasigen Säure, Neopentylpolyolester, Phosphatester, Polyester, Cycloparaffinöl, Paraffinöl, einem ungesättigten Kohlenwasserstofföl, einem synthetischen Kohlenwasserstofföl, Naphthenöl, einem Ester einer einbasigen Säure, Glycolester, Glycolether, einem synthetischen Kohlenwasserstoff, einem perfluorierten Polyether und einem halogenierten Kohlenwasserstoff bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Magnetorheologische Vorrichtung, umfassend die magnetorheologische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Magnetorheologische Vorrichtung nach Anspruch 16, die aus der aus Bremsen, Kolben, Kupplungen, Dämpfern, Übungsvorrichtungen, steuerbaren Verbundstrukturen und Konstruktionselementen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.