專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有附加組分的磁流變流體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及暴露于合適的磁場(chǎng)時(shí)顯示出極大增加的抗流變性的流體材料。這種流體有時(shí)也因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)流體流變性的驚人影響而稱(chēng)為磁流變流體。
背景技術(shù)：
磁流變(MR)流體是在施加磁場(chǎng)的影響下顯示出改變幾個(gè)數(shù)量級(jí)并在毫秒級(jí)的流動(dòng)特性的能力的物質(zhì)。一種可類(lèi)比的流體是電流變(ER)流體，其在施加電場(chǎng)的影響下顯示出相似的能力來(lái)改變其流動(dòng)性或流變性。在這兩種情況下，這些誘導(dǎo)的流變性變化是完全可逆的。這些材料的效用在于，使用磁流變或電流變流體的合理配置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器能夠作為基于計(jì)算機(jī)的傳感或控制器與希望的機(jī)械輸出之間快速響應(yīng)的活性界面。有關(guān)汽車(chē)方面的應(yīng)用，這樣的材料可用作減震器中的有用工作介質(zhì)，用于可控制的懸掛系統(tǒng)、可控制動(dòng)力系和發(fā)動(dòng)機(jī)架中的阻尼振蕩器以及許多電控力/扭力轉(zhuǎn)移(離合器)設(shè)備中。
MR流體是磨碎的(典型地為1到100微米直徑)、低矯頑磁性的可磁化固體的非膠體懸浮液，例如鐵、鎳、鈷以及它們的分散于諸如礦物油、合成烴、水、硅油、酯化脂肪酸或者其它合適的有機(jī)液體基本載體中的磁合金。MR流體在沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)具有可接受的低粘度，但是當(dāng)它們處于例如大約一特斯拉的磁場(chǎng)時(shí)將顯示動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力的極大增加。在目前的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)下，MR流體似乎比ER流體呈現(xiàn)了更明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是用于汽車(chē)應(yīng)用，因?yàn)镸R流體對(duì)這種環(huán)境中出現(xiàn)的普通污染物不太敏感，而且它們?cè)诖嬖谶m度施加的磁場(chǎng)時(shí)將顯示流變性的更大差別。
由于MR流體包含的非膠體固體微粒經(jīng)常比其所懸浮的液體相密度大七到八倍，因此必須使微粒在液體相中合適分散，以使微粒不會(huì)固定地一點(diǎn)不動(dòng)，也不會(huì)反過(guò)來(lái)凝結(jié)形成聚集體。合適的磁流變流體的例子舉例，例如1990年9月18日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利No.4,957,644，題目是“包含鐵磁流體的可磁控聯(lián)結(jié)器”；1991年2月12日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利No.4,992,190，題目是“流體對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)”；1992年12月1日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利No.5,167,850，題目是“流體對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)”；1994年10月11日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利No.5,354,488，題目是“流體對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)”；以及1995年1月17日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利No.5,382,373，題目是“基于合金微粒的磁流變微?！薄?br> 如上述的專(zhuān)利和其它地方所建議的，典型的MR流體在缺少磁場(chǎng)時(shí)具有容易測(cè)定的粘度，它是流體載體和微粒成分、微粒粒度、微粒負(fù)荷、溫度及相關(guān)參數(shù)的函數(shù)。然而，在施加的磁場(chǎng)存在時(shí)，懸浮微粒似乎調(diào)整或者聚集了，流體劇烈變濃或者膠化。然后其有效粘度就很高了，需要更大的力量——稱(chēng)為屈服應(yīng)力——來(lái)推動(dòng)流體的流動(dòng)。
發(fā)明概述現(xiàn)有技術(shù)的某些方面，例如上述專(zhuān)利中記載的那些MR流體闡明了本發(fā)明的好處和優(yōu)勢(shì)。在表征MR流體中首先觀(guān)察到的是，對(duì)于任何施加的磁場(chǎng)(或者等價(jià)的任何特定的磁通量密度)，磁誘導(dǎo)的屈服應(yīng)力隨固體微粒體積百分?jǐn)?shù)而增加。這是最明顯的和最廣泛使用的用來(lái)增加MR效果的組成變量。這一點(diǎn)示于

圖1，它是一張記錄分散于聚α-烯烴液體載體中的純鐵微球懸浮液在增加的體積百分?jǐn)?shù)下的屈服應(yīng)力的圖，單位為磅每平方英寸。施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.0特斯拉?？梢?jiàn)屈服應(yīng)力從0.1的鐵微球體積百分?jǐn)?shù)時(shí)的大約5psi開(kāi)始逐漸增加到0.55體積百分?jǐn)?shù)時(shí)的大約18psi的值。為了使在0.1體積百分?jǐn)?shù)時(shí)的屈服應(yīng)力從5psi翻倍，必須將微球體積百分?jǐn)?shù)增加到大約0.45。然而，由于固體體積百分?jǐn)?shù)在接通狀態(tài)時(shí)會(huì)增加，因此處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的粘度也會(huì)急劇增加并且快得多。這一點(diǎn)示于圖2。圖2是以厘泊為單位的粘度對(duì)同樣的鐵微球懸浮液的體積百分?jǐn)?shù)的半對(duì)數(shù)圖?？梢?jiàn)在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)微球體積百分?jǐn)?shù)的很小增加也導(dǎo)致了流體粘度的急劇增加。因此，當(dāng)體積百分?jǐn)?shù)從0.1增加到0.45使得屈服應(yīng)力可能翻倍的同時(shí)，粘度從大約15厘泊增加到了超過(guò)200厘泊。這意味著在1.0特斯拉出現(xiàn)了實(shí)際降低超過(guò)10倍的反轉(zhuǎn)比率(turn-up ratio)(“接通”剪切應(yīng)力除以“關(guān)閉”剪切應(yīng)力)。
就基本的流變學(xué)性質(zhì)來(lái)說(shuō)，反轉(zhuǎn)比率定義為給定通量密度的剪切應(yīng)力與零通量密度的剪切應(yīng)力之比。在可感知的通量密度下，例如1.0特斯拉級(jí)，“接通”剪切應(yīng)力是由屈服應(yīng)力給予的，而在關(guān)閉狀態(tài)，剪切應(yīng)力基本上是粘度乘以剪切速率。參考圖1，在0.55體積百分?jǐn)?shù)、1.0特斯拉，屈服應(yīng)力是18psi。該流體具有2000cP的粘度，如果接受1000秒¨的剪切速率(例如在流變儀中)，其將給出大約0.3psi的關(guān)閉狀態(tài)剪切應(yīng)力(其中1cP＝1.45×10-7lbf s/m2)。因此，在1.0特斯拉的反轉(zhuǎn)比率是(18/0.3)，或者60。然而，在剪切速率更高的設(shè)備中，例如30000秒-1，那么反轉(zhuǎn)比率僅僅是2.0。
將MR流體在接通和關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的觀(guān)察結(jié)果聯(lián)系起來(lái)，讓人覺(jué)得試圖通過(guò)增加固體體積百分?jǐn)?shù)來(lái)最大化接通狀態(tài)屈服應(yīng)力的任何努力都將帶來(lái)對(duì)反轉(zhuǎn)比率的不利后果，因?yàn)樵陉P(guān)閉狀態(tài)的粘度將同時(shí)增加，如上面的例子所證明的。這一點(diǎn)在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)被普遍認(rèn)識(shí)到了，并且明確地描述于例如美國(guó)專(zhuān)利No.5,382,373第3欄。對(duì)于一種給定類(lèi)型的可磁化固體，經(jīng)驗(yàn)證明其它的變量例如流體類(lèi)型、固體表面處理、抗沉淀劑或其類(lèi)似物對(duì)MR流體的屈服應(yīng)力沒(méi)有任何類(lèi)似于體積百分?jǐn)?shù)的效果。因此，有必要找到一種方法來(lái)使接通狀態(tài)的屈服應(yīng)力與關(guān)閉狀態(tài)的粘度及其對(duì)固體體積百分?jǐn)?shù)的相互依賴(lài)性不相關(guān)聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明，該不相關(guān)聯(lián)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)使用帶有“雙峰”分布而不是單峰分布粒度的固體來(lái)最小化固定體積百分?jǐn)?shù)時(shí)的粘度?！半p峰”意味著流體中使用的固體鐵磁微粒群具有兩種截然不同的粒度或粒徑最大值，該最大值區(qū)別如下。
優(yōu)選地，微粒是球形的或者基本是球形的，例如通過(guò)分解五羰基鐵或者微?；廴诮饘倩蚩梢员贿€原為球形金屬微粒形式的金屬的熔融金屬前體來(lái)生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐，選擇這樣兩種不同大小的微粒群——小直徑粒度的和大直徑粒度的。大直徑微粒組具有的平均直徑大小的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)所述平均粒度的大約三分之二。同樣地，較小的微粒組具有的小平均直徑大小的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)所述平均直徑值的大約三分之二。優(yōu)選地，小微粒至少直徑1微米以使它們懸浮并作為磁流變微粒起作用。實(shí)際的粒度上限是大約100微米，因?yàn)楦罅６鹊奈⒘Ｍǔ２辉偈乔驙钔庑味鴥A向于其它外形的聚集體。然而，對(duì)于本發(fā)明的應(yīng)用，大微粒組的平均直徑或者最普遍的粒度優(yōu)選是小微粒組平均直徑或最普遍的微粒粒度的五到十倍。這兩個(gè)組的重量比應(yīng)該在0.1到0.9的范圍。大微粒組和小微粒組的成分可以是相同的或者不同的。羰基鐵微粒是便宜的。它們典型地具有球狀外形，并且對(duì)于小微粒組和大微粒組兩組都可以很好地起作用。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有恒定MR微粒體積百分?jǐn)?shù)的給定MR流體配方的關(guān)閉狀態(tài)粘度取決于小微粒在雙峰分布中的份數(shù)。然而，MR流體的磁特性(例如滲透性)并不依賴(lài)于微粒粒度分布，而僅僅依賴(lài)于體積百分?jǐn)?shù)。因此，要獲得希望的MR流體屈服應(yīng)力是可能的，其基于雙峰微粒群的體積百分?jǐn)?shù)，但是關(guān)閉狀態(tài)粘度可通過(guò)采用合適的小微粒份數(shù)而被降低。
對(duì)于廣范圍的MR流體組合物來(lái)說(shuō)，反轉(zhuǎn)比率可以通過(guò)選擇在流體中使用雙峰粒度材料的比例和相對(duì)大小來(lái)控制。只要流體確實(shí)是MR流體，這些性質(zhì)是獨(dú)立于液體或載體相的成分的，也就是說(shuō)，固體本質(zhì)上是非膠體的，僅僅是懸浮在載體中而已。微粒的粘度分布和屈服應(yīng)力分布可以控制在很廣的范圍，其通過(guò)控制小微粒和大微粒在雙峰粒度分布系中相應(yīng)的比例。例如，在純的鐵微球情況下，反轉(zhuǎn)比率的明顯改善可通過(guò)使用75％體積的大微粒-25％體積的小微粒雙峰配方而實(shí)現(xiàn)，其中大微粒的算術(shù)平均直徑是小微粒平均直徑的七到八倍大。
本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
包括一種改善耐受性的MR流體。MR流體特別適用于流體在其中遭受了巨大離心力的設(shè)備，例如大型旋轉(zhuǎn)式離合器。一個(gè)特定的具體實(shí)施方式
包括磁流變流體，其包括10到14wt％的烴基液體、86到90wt％的雙峰可磁化微粒、以及0.05到0.5wt％的火成二氧化硅。
在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，雙峰可磁化微?；旧习ǖ谝唤M微粒，其具有第一直徑大小范圍，其中第一平均直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)平均直徑值的大約2/3，以及第二組微粒，其具有第二直徑大小范圍，并且第二平均直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)所述第二平均直徑的大約2/3，這樣微粒的主要部分都落入1到100微米的范圍，并且第一組與第二組的重量比在大約0.1到0.9范圍內(nèi)，并且所述的第一平均直徑與所述的第二平均直徑的比是5到10。
在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，微粒包括至少鐵、鎳和鈷之一。
在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，微粒包括羰基鐵微粒，其具有1到10微米范圍的平均直徑。
在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，第一和第二組微粒是同樣的成分。
在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，烴基液體包括聚α-烯烴。
在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，烴基液體包括氫化的1-癸烯的均聚物。
本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式
包括一種磁流變流體，其包括10到14wt％的聚α-烯烴液體、86到90wt％的可磁化微粒、以及0.05到0.5wt％的火成二氧化硅?？纱呕⒘０ㄖ辽勹F、鎳和鈷基材料之一。微?？梢园驶F，其基本上包括第一組微粒，其具有第一直徑大小范圍，其中第一平均直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)平均直徑值的大約2/3，以及第二組微粒，其具有第二直徑大小范圍，并且第二平均直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)所述第二平均直徑的大約2/3，這樣微粒的主要部分都落入1到100微米的范圍，并且第一組與第二組的重量比在大約0.1到0.9范圍內(nèi)，并且所述的第一平均直徑與所述的第二平均直徑的比是5到10。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是屈服應(yīng)力(psi)對(duì)單峰粒度分布的羰基鐵微粒與帶有1特斯拉磁通量密度的MR流體混合物的體積百分?jǐn)?shù)的圖；圖2是粘度對(duì)羰基鐵微球體積百分?jǐn)?shù)的圖，該微球用于同樣的MR流體系，其屈服應(yīng)力顯示于圖1；圖3是根據(jù)本發(fā)明MR流體的粘度對(duì)溫度的圖；以及圖4是各種MR流體包括根據(jù)本發(fā)明的MR流體的低溫試驗(yàn)室平滑轉(zhuǎn)子(smooth rotor)阻尼速度圖，標(biāo)繪為旋轉(zhuǎn)速度對(duì)輸入速度。
優(yōu)選
具體實(shí)施例方式
的描述本發(fā)明是披露于Foister的美國(guó)專(zhuān)利No.5,667,715、公開(kāi)于1997年9月16日的磁流變流體(MRF)的改進(jìn)，該文披露的內(nèi)容在此引入作為參考。本發(fā)明是一種由合成烴基油，特別是微米級(jí)范圍的雙峰分布微粒以及火成二氧化硅懸浮試劑組成的MRF。當(dāng)該流體暴露于磁場(chǎng)時(shí)，MRF的屈服應(yīng)力增加了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這種屈服應(yīng)力的增加可用于控制兩個(gè)旋轉(zhuǎn)部件之間的流體耦合，例如在離合器中。這種屈服應(yīng)力的改變是迅速的(發(fā)生在毫秒時(shí)間內(nèi))和可逆的。由于可以通過(guò)施加電流到場(chǎng)線(xiàn)圈中迅速控制磁場(chǎng)，流體屈服應(yīng)力以及隨之的離合器扭力都可同樣迅速地被改變。
該MRF在幾個(gè)方面是獨(dú)特的。首先，它使用了從大約280到300的很低分子量(MW＜300)的合成烴基流體，這就允許使用它的設(shè)備在低環(huán)境溫度下也可滿(mǎn)意地操作(例如在汽車(chē)中低至-40℃)。第二，MRF是由使用了不同微粒粒度比例的鐵微粒的特定組合制成的。這種雙峰分布提供了接通狀態(tài)屈服應(yīng)力與低粘度的優(yōu)化組合。第三，通過(guò)使用火成二氧化硅解決了微粒沉淀的內(nèi)在問(wèn)題。使用火成二氧化硅，MRF就形成了一種膠體樣結(jié)構(gòu)，其延遲了基流體和鐵微粒的分離，既是由于容器中的重力，也是由于離合器設(shè)備中的重力加速。這種解決微粒沉淀問(wèn)題的方法與其它MRF中使用的方法是相反的，后者明顯依賴(lài)于不可避免的沉淀發(fā)生后的微粒重新分布。此外，所需使用的僅僅是極低濃度的火成二氧化硅來(lái)獲得希望的效果。
此處所述的MRF設(shè)計(jì)工作于下列環(huán)境溫度范圍＝-40℃到+300℃(內(nèi)部設(shè)備溫度)；磁通量密度＝0到1.6特斯拉；重力場(chǎng)＝1到1300g。優(yōu)選的例子典型的工作環(huán)境(例如汽車(chē)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)裝置)包括65℃的環(huán)境溫度(150°F)、0.6特斯拉的磁通量密度以及500g的重力場(chǎng)。MRF不但必須耐受環(huán)境溫度，也必須耐受操作離合器過(guò)程中產(chǎn)生的瞬間溫度，其可能達(dá)到內(nèi)部規(guī)定的范圍。重要的是MRF在規(guī)定的溫度范圍低端要具有低粘度，以便諸如風(fēng)機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)備在不需要冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)就可以最低速度操作。流體必須為設(shè)備提供合適范圍的屈服應(yīng)力以提供例如驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇的足夠扭力。施加在流體上的重力場(chǎng)是設(shè)備旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，它試圖將鐵微粒從懸浮液中分離出去。懸浮液必須足夠堅(jiān)固以不必分離就可以抵御這些人工重力。
一般地，本發(fā)明的實(shí)踐可廣泛應(yīng)用于MR流體組分。例如，適用于流體的固體是可磁化的，低矯頑磁性的(即磁場(chǎng)去除時(shí)少有或沒(méi)有殘留的磁性)鐵、鎳、鈷、鐵-鎳合金、鐵-鈷合金、鐵-硅合金及類(lèi)似物的磨碎微粒，其具有球狀或近乎球狀的外形并具有大約1到100微米范圍的直徑。由于微粒是用于非膠體懸浮液中，優(yōu)選微粒在合適范圍的低端，優(yōu)選標(biāo)稱(chēng)直徑或粒度為1到10微米的范圍。MR流體中使用的微粒比“鐵磁流體”中使用的微粒要大，組成也不同，后者是例如具有10到100納米范圍直徑的極細(xì)鐵氧化物微粒的膠體懸浮液。鐵磁流體在操作機(jī)制上不同于MR流體。MR流體是固體微粒的懸浮液，在磁場(chǎng)中易調(diào)整或聚集，并急劇增加了流體的有效粘度或流動(dòng)性。
本發(fā)明也適用于利用任何合適的液體載體的MR流體。液體或流體載體相可以是能夠用于懸浮微粒但是并不與MR微粒反應(yīng)的任何材料。這樣的流體包括但不限于水、烴油、其它礦物油、脂肪酸酯、其它有機(jī)液體、聚二甲基硅氧烷及類(lèi)似物。如下面所要證實(shí)的，特別合適的而且不貴的流體是相對(duì)低分子量的烴聚合物液體以及合適的脂肪酸酯，其在預(yù)期MR設(shè)備的操作溫度是液態(tài)的并具有關(guān)閉條件下的合適粘度以及可懸浮MR微粒。
一種合適的MRF載體(液相)是氫化的聚α-烯烴(PAO)基流體，稱(chēng)為SHF21，由Mobil Chemical Company制造。該材料是氫化的1-癸烯的均聚物。它是一種石蠟型烴，在15.6℃具有0.82的比重。它是無(wú)色無(wú)味的液體，具有375℃到505℃的沸點(diǎn)，以及-57℃的傾點(diǎn)。該液體相可以在MRF中占10到14wt％。
合適的可磁化固體相包括CM羰基鐵粉和HS羰基鐵粉，兩者都由BASF Corporation制造。羰基鐵粉是由純金屬鐵制備的灰色的、磨碎的粉末。羰基鐵粉由熱分解五羰基鐵制備，后者是一種通過(guò)蒸餾高度純化的液體。球形微粒包括碳、氮和氧。這些元素給予微粒高機(jī)械硬度的核心/外殼結(jié)構(gòu)。CM羰基鐵粉包括高于99.5wt％的鐵、少于0.05wt％的碳、大約0.2wt％的氧、以及少于0.01wt％的氮，其微粒粒度分布為4.0μm的少于10％、9.0μm的少于50％、以及22.0μm的少于90％，實(shí)際密度＞7.8g/m3。HS羰基鐵粉包括最低97.3wt％的鐵、最高1.0wt％的碳、最高0.5wt％的氧、最高1.0wt％的氮，其微粒粒度分布為1.5μm的少于10％、2.5μm的少于50％、以及3.5μm的少于90％。按照需要，CM與HS羰基鐵粉的重量比可以在3∶1到1∶1的范圍，但是優(yōu)選大約1∶1。全部固相(羰基鐵)可以占MRF的86到90wt％。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，火成二氧化硅加入大約占MRF的0.05到0.5重量百分比，優(yōu)選0.05到0.1，以及最優(yōu)選0.05到0.06。火成二氧化硅是高溫分解制備的高純二氧化硅，具有每克100到300平方米范圍的表面積。
實(shí)施例1本發(fā)明優(yōu)選的具體實(shí)施方式
包括11.2wt％SFH21(α-烯烴)(Mobil Chemical)44.4wt％CM羰基鐵粉(BASF Corporation)
44.4wt％HS羰基鐵粉(BASF Corporation)0.06wt％火成二氧化硅(Cabot Corporation)實(shí)施例1的MR流體在具有大約100mm直徑的離合器中提供了改善的性能。
圖3是實(shí)施例1的MRF的粘度對(duì)溫度的圖。如所評(píng)價(jià)的，實(shí)施例1的MRF用于汽車(chē)用途的工作流體時(shí)，具有-40℃下可接受的粘度。
圖4是各種MRF配方包括實(shí)施例1的MRF的平滑轉(zhuǎn)子阻尼速度圖(示于線(xiàn)11 MAG 115)。如從圖2可評(píng)價(jià)的，實(shí)施例1的MRF在關(guān)閉狀態(tài)(無(wú)磁場(chǎng))中比其它流體產(chǎn)生了更低的阻尼，因而具有更少的相關(guān)功的丟失。
耐受性測(cè)試上面實(shí)施例1描述的MR流體進(jìn)行了耐受性測(cè)試。耐受性測(cè)試使用MRF旋轉(zhuǎn)式離合器進(jìn)行。耐受性測(cè)試程序?qū)㈦x合器接受預(yù)定的輸入速度和希望的風(fēng)扇速度分布。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)式離合器沿著輸入速度方向的輸入。希望的旋轉(zhuǎn)速度是對(duì)前饋+P1控制器的參考輸入，其調(diào)節(jié)施加到離合器的電流。施加的電流使MR流體的屈服應(yīng)力改變，從而允許控制旋轉(zhuǎn)速度。使用恒定的150°F測(cè)試箱溫度來(lái)模擬汽車(chē)旋轉(zhuǎn)式離合器所典型經(jīng)歷的下式(underhood)溫度。電流以一種將電流從低變到高再變回低的方式通過(guò)旋轉(zhuǎn)式離合器。測(cè)量相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度。最大輸入電流設(shè)為5安培。測(cè)定了獲得希望的、特別是最大旋轉(zhuǎn)速度所需的電流量。電流的增加表明控制器要求更高的電流水平來(lái)補(bǔ)償MR流動(dòng)性的下降。如果電流信號(hào)達(dá)到5安培，控制器的輸出飽和了，控制器不再能夠補(bǔ)償MR流動(dòng)性的下降。20分鐘的耐受性循環(huán)重復(fù)250次，共500小時(shí)。
性能測(cè)試流體通過(guò)耐受性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)是性能測(cè)試。性能測(cè)試包括在固定輸入速度下指令一系列旋轉(zhuǎn)速度并測(cè)定實(shí)際的冷卻旋轉(zhuǎn)速度和達(dá)到所需旋轉(zhuǎn)速度必要的輸入電流。基本要求是達(dá)到所有的指令旋轉(zhuǎn)速度，特別是最高旋轉(zhuǎn)速度，而旋轉(zhuǎn)速度下降不超過(guò)10％。性能測(cè)試一般在耐受性測(cè)試開(kāi)始之前(在零小時(shí))、完成耐受性測(cè)試的接近半途(大約250小時(shí))以及在耐受性測(cè)試結(jié)束時(shí)(500小時(shí)后)進(jìn)行。在性能測(cè)試過(guò)程中，所需的電流水平如預(yù)期隨時(shí)間而增加，但是在所有情況下所需的最大電流都低于4安培。在所有三次性能測(cè)試中獲得的旋轉(zhuǎn)速度也都在為該測(cè)試所建立的10％標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，因此實(shí)施例1的MR流體通過(guò)了耐受性測(cè)試。
本發(fā)明優(yōu)選的具體實(shí)施方式
包括附加組分，其包含有石蠟油和2，4，6-雙(1，1-二甲基乙基)苯酚以及二-叔丁基三硫化物。優(yōu)選地，石蠟油包括帶有20到60個(gè)碳原子的碳鏈的分子。據(jù)信酚可以減少M(fèi)RF中鐵微粒的氧化，硫化物據(jù)信延長(zhǎng)了MRF的耐受性。附加組分可以總液體質(zhì)量的0.5％到5％范圍的濃度使用。具有實(shí)施例1的成分以及石蠟油、酚和硫化物附加組分的MR流體在具有大約113mm直徑的更大旋轉(zhuǎn)式離合器中提供了改善的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種磁流變流體，包括10到14重量百分比的烴基液體；86到90重量百分比的雙峰可磁化微粒；0.05到0.5重量百分比的火成二氧化硅；以及包含有石蠟油、酚和硫化物的附加組分。
2.如權(quán)利要求1所述的磁流變流體，其中雙峰可磁化微粒基本上包含第一組微粒，其具有第一直徑大小范圍，其中第一平均直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)所述平均直徑值的大約三分之二，以及第二組微粒，其具有第二直徑大小范圍，并且第二平均直徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)所述第二平均直徑的大約三分之二，這樣所有微粒粒度的主要部分都落入1到100微米的范圍，所述的第一組與所述的第二組的重量比在大約0.1到0.9范圍內(nèi)，并且所述的第一平均直徑與所述的第二平均直徑的比是5到10。
3.如權(quán)利要求1所述的流體，其中所述的微粒包括至少鐵、鎳和鈷之一。
4.如權(quán)利要求1所述的流體，其中所述的微粒包含具有一到十微米范圍的平均直徑的羰基鐵微粒。
5.如權(quán)利要求2所述的流體，其中第一組和第二組微粒是相同的成分。
6.如權(quán)利要求1所述的流體，其中烴基液體包含聚α-烯烴。
7.如權(quán)利要求1所述的流體，其中烴基液體包含氫化的1-癸烯的均聚物。
8.如權(quán)利要求1所述的流體，其中石蠟油包含帶有20-60個(gè)碳原子的碳鏈的分子。
9.如權(quán)利要求1所述的流體，其中酚包含2，4，6-雙(1，1-二甲基乙基)苯酚。
10.如權(quán)利要求1所述的流體，其中硫化物包含二-叔丁基三硫化物。
11.如權(quán)利要求1所述的流體，其中附加組分存在的濃度范圍是流體總液體質(zhì)量的0.5到5％。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
包括提高耐受性的MR流體。MR流體特別適用于流體在其中遭受了巨大離心力的設(shè)備，例如大型旋轉(zhuǎn)式離合器。一個(gè)特定的具體實(shí)施方式
包括磁流變流體，其包含10到14wt％的烴基液體、86到90wt％的雙峰可磁化微粒、0.05到0.5wt％的火成二氧化硅，以及包含有石蠟油、酚和硫化物的附加組分。
文檔編號(hào)F16D37/00GK1582482SQ02822024
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者J·C·烏利克尼, A·L·史密斯, M·A·戈登, B·L·麥克德?tīng)柲? T·J·查帕頓 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)公司, 貝爾美國(guó)公司