DE60316461T2

DE60316461T2 - Verbesserte magnetorheologische vorrichtung

Info

Publication number: DE60316461T2
Application number: DE60316461T
Authority: DE
Inventors: K. Andrew Apex KINTZ; Teresa L. Raleigh FOREHAND
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: DE60316461D1; WO2004044931A2; EP1559119B1; KR20050065633A; JP2006505957A; EP1559119A2; WO2004044931A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Magnetorheologische (MR) Vorrichtungen der "mittels Drehung wirkenden" oder der "linear wirkenden" Art, wie lineare Dämpfer, Drehbremsen und Drehkupplungen, verwenden magnetorheologische Materialien als trockene Teilchen oder als in Fluiden dispergierte Teilchen, die die Arbeitslücke in der Vorrichtung besetzen. Die Teilchen bestehen aus magnetisch weichen Teilchen. Je höher die angelegte Magnetfeldstärke ist, um so höher ist die Dämpfungs- oder Widerstandskraft oder das Drehmoment, das (die) notwendig ist, um die innerhalb des Feldes ausgerichtete Teilchenstruktur zu überwinden.
MR-Vorrichtungen werden in US-A-5,816,372 mit dem Titel "Magnetorheological Fluid Devices And Process Of Controlling Force In Exercise Equipment Utilizing Same"; US-A-5,711,746 mit dem Titel "Portable Controllable Fluid Rehabilitation Devices"; US-A-5,842,547 mit dem Titel "Controllable Brake"; US-A-5,878,871 mit dem Titel "Controllable Vibration Apparatus" und US-A-5,547,049 , 5,492,312 , 5,398,917 , 5,284,330 und 5,277,281 offenbart.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dämpfer, die ein Gehäuse oder eine Kammer, die (das) das nachstehend offenbarte magnetisch steuerbare Fluid enthält, mit einem beweglichen Teil, einem Kolben oder Rotor, der zur Bewegung durch das Fluid in dem Gehäuse angebracht ist, einschließen. Das Gehäuse und das bewegliche Teil schließen beide ein magnetisch durchlässiges Polstück ein. Ein Magnetfeldgenerator erzeugt ein magnetisches Feld über beide Polstücke, um den magnetischen Kraftfluss zu gewünschten Bereichen des steuerbaren Fluids zu lenken. Solche Vorrichtungen erfordern präzise tolerierte Komponenten, kostspielige Dichtungen, kostspielige Lager und ein relativ geringes Volumen an magnetisch steuerbarem Fluid. Es ist vergleichsweise kostspielig, MR- Vorrichtungen, wie sie zur Zeit konstruiert sind, herzustellen. Es besteht das stetige Bedürfnis, die Kosten von steuerbaren MR-Vorrichtungen zu reduzieren, um variable Kräfte und/oder Drehmomente bereitzustellen.
Konventionelle MR-Fluide, die magnetisch aktive feine Teilchen im Allgemeinen in der Größenordnung eines Durchmessers von 1-100 μm enthalten, verwenden herkömmliche Eisenteilchen, die durch das Carbonyl-Verfahren hergestellt werden, wobei Teilchen durch Ausfällung von Pentacarbonyl-Salzen gezüchtet werden. Die Kosten von Carbonyl-Pulvern sind notorisch hoch. Es wurden magnetorheologische Fluide hergestellt, die magnetisch aktive Teilchen verwenden, welche durch ein Zerstäubungsverfahren hergestellt werden, das ein reduktives Verfahren des Aufteilens eines geschmolzenen Metallstroms in kleine Teilchen ist. Der geschmolzene Metallstrom wird in einen Strom hohen Drucks und hoher Geschwindigkeit gebracht und durch hohes Scheren und Turbulenz zerteilt (nachstehend kollektiv als "zerstäubte Teilchen" bezeichnet).
Aufgrund von Leistungsfähigkeits- und Kostenerwägungen war ein geeigneter Ersatz des kostspieligen Eisencarbonyls durch zerstäubte Teilchen bisher kein unkomplizierter Ersatz. In der konventionellen Praxis werden zerstäubte Teilchen eines einzigen Verfahrensstroms gesiebt, um eine signifikante Fraktion von 10-20% der Teilchen, die größer als 74 μm sind, auszuschließen. In anderen Beispielen muss sogar eine noch größere Fraktion von 20-30+% einer einzigen Verfahrensausbeute von zerstäubten Teilchen einer Größe von mehr als 45 μm ausgeschlossen werden. Das Entfernen derartiger unbrauchbarer Volumenfraktionen, die Ausbeuten von sogar 90% und darunter darstellen, werden jetzt als unwirtschaftlich angesehen.
Es wurden Versuche zum Vermischen von zerstäubten Teilchen mit Eisencarbonyl-Teilchen durchgeführt, um eine geeignete Teilchengrößenverteilung zur Verwendung in MR-Trockenpulvern und MR-Fluiden zu erreichen. Bisher wurden Versuche zur Bereitstellung von 100% konventioneller zerstäubter Teilchen, die ein 74-μm-Sieb passieren und sich einer Gaußschen Verteilung annähern, durchgeführt, indem Teilchen von mehr als einem Verfahrensstrom vermischt wurden. Ein Beispiel ist ein Elend aus Eisencarbonyl mit zerstäubten Teilchen. US-A-6,027,664 (Lord Corporation) lehrt Elends einer ersten Population mit einem mittleren Teilchendurchmesser, der 3- bis 15-mal größer ist als der der zweiten Population. Die Teilchen mit einer kleineren mittleren Größe sind Eisencarbonyl und die größeren Teilchen sind zerstäubtes Eisen. Solche Mischungen leiden wirtschaftlich an Ausbeuteverlusten, die beim Klassieren oder Sieben verschleppt werden, und an Kosten, die mit der Herstellung der Elends an sich verbunden sind.
US-A-2002/0130305 offenbart eine magnetorheologische Fluid-Zubereitung, die während der Anwendung eine durchgehend hohe Fließspannung aufweist. Das MR-Fluid umfasst martensitische oder ferritische Edelstahlteilchen, die durch ein gesteuertes Wasser- oder Inertgas-Zerstäubungsverfahren hergestellt werden. Die Edelstahlteilchen sind korrosions- und oxidationsbeständig, im Allgemeinen glatt und kugelförmig und behalten ihre Form und Größenverteilung während ihrer Anwendung unter einem angelegten Magnetfeld bei.
Die Eignung beliebiger teilchenförmiger Metalle für die Verwendung in MR-Fluiden ist in einer Hinsicht durch die Analyse der Abweichung von einer Gaußschen Verteilung bestimmt und kann durch eine Regressionsanalyse erläutert werden. Mischungen von zwei unterschiedlichen bisher in der Technik gelehrten Populationen haben einen Übereinstimmungsgrad mit einer Gaußschen Verteilung ergeben, der sich der Verteilung von Teilchen auf Eisencarbonyl-Basis annähert. Eine Mischung von 50:50-Gewichtsteilen Eisencarbonyl-Teilchen und wasserzerstäubten Teilchen, die gemäß dem Anmeldungsdatum im Patent '664 verfügbar ist, hat einen log der normalen Größenverteilung R² von 0,82. Obwohl technisch machbar, leiden die bisher erhältlichen Teilchenblends an den gleichen wirtschaftlichen Nachteilen. Daher besteht ein Bedarf an MR-Vorrichtungen unter Verwendung von steuerbaren Pulver- oder MR-Fluiden, die Teilchen eines preiswerteren einzigen Verfahrensstroms verwenden, um die wirtschaftlichen Nachteile zu überwinden. Es wäre vorteilhaft, ein MR-Fluid bereitzustellen, das eine Teilchenkomponente enthält, die sich von einer Einzelverfahrensausbeute-Population von magnetisch reagierenden Teilchen ableitet, die eine geeignete Größenpopulation und Größenverteilung haben, um wirtschaftliche Faktoren in steuerbaren Vorrichtungen zu verbessern.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein magnetorheologisches Fluid nach Anspruch 1 bereitgestellt. In einem anderen Aspekt der Erfindung werden lineare oder rotierende magnetisch steuerbare Vorrichtungen, wie Dämpfer, Kupplungen, Bremsen und haptische Schnittstellensysteme, bereitgestellt, die solche Vorrichtungen und das magnetorheologische Fluid oder Pulver gemäß der Erfindung verwenden. Die Vorrichtungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie in der Arbeitslücke oder dem Arbeitsraum magnetisch reagierende Teilchen (magnetisch weiche Teilchen) einer Einzelzerstäubungsverfahrensstrompopulation (d. h. Nicht-Mischungen) enthalten, die durch Teilchen einer 10-Volumenprozentfraktion (D₁₀) von 2 μm, 3 μm oder 4 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 5 μm, eine 50-Volumenprozentfraktion (D₅₀-Durchmesser) von 8 μm, 9 μm 10 μm, 11 μm, 12 μm, 13 μm oder 14 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 15 μm, eine 90-Volumenprozentfraktion (D₉₀) von 25 μm bis einschließlich einer D₉₀ von 40 μm definiert sind, und die Einzelverfahrenspopulation von zerstäubten Teilchen weiterhin durch eine Kleinste-Quadrate-Regression vom Logarithmus der normalen Teilchengröße gegen die kumulativen Volumenprozentanteile (R²) von größer oder gleich 0,77 gekennzeichnet ist. Die Rotationsvorrichtungen gemäß der Erfindung verwenden das magnetorheologische Fluid oder magnetisierbare Teilchen einer Einzelzerstäubungsverfahrensstrompopulation in Abwesenheit eines Fluidträgers.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung, die sich auf eine magnetorheologische Dämpfer-Vorrichtung nach Anspruch 23 bezieht, welche in ihrer Arbeitslücke ein MR-Fluid enthält, das einen Volumenprozentgehalt an Trägerfluid und einen Volumenprozentgehalt an Teilchen aus einem Einzelzerstäubungsverfahrensstrom und gegebenenfalls ein die Reibung zwischen Teilchen reduzierendes Additiv umfasst, wobei die magnetisch reagierenden Teilchen eine D₁₀ von 2 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 5 μm, eine D₅₀ von 8 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 15 μm und eine D₉₀ von 25 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 40 μm aufweisen, ist die zerstäubte Teilchenpopulation auch durch eine Kleinste-Quadrate-Regression vom Logarithmus der normalen Teilchengröße gegen die kumulativen Volumenprozentanteile (R²) von größer oder gleich 0,77 gekennzeichnet.
Die Erfindung bezieht sich zudem auf die magnetorheologische Rotationsvorrichtung nach Anspruch 26, die die oben beschriebenen Teilchen in der Arbeitslücke mit oder ohne Trägerfluid enthält. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein haptisches Schnittstellensystem nach Anspruch 24, das von Bedienungspersonen betrieben werden kann, um Widerstandskräfte gegen eine haptische Schnittstellenvorrichtung bereitzustellen. Das System umfasst eine Steuereinheit zum Empfangen eines variablen Inputsignals und Ausgeben eines variablen Outputsignals. Die Steuereinheit ist zum Laufenlassen eines Programms geeignet, das ein variables Inputsignal verarbeitet und als Reaktion davon das variable Outputsignal davon ableitet. Die haptische Schnittstellenvorrichtung steht in Verbindung mit wenigstens einer hierin offenbarten magnetisch steuerbaren Vorrichtung. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der Kurven der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für Eisenteilchen, die aus den Daten in den nachstehenden Tabellen 1-8 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
2 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für Eisencarbonyl-Teilchen des Standes der Technik, die aus den Daten in der nachstehenden Tabelle 1 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
3 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für zerstäubte Teilchen, die aus den Daten in der nachstehenden Tabelle 2 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
4 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für konventionelle zerstäubte Eisenteilchen, die aus den Daten in der nachstehenden Tabelle 3 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
5 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für konventionelle zerstäubte Teilchen, die aus den Daten in der nachstehenden Tabelle 4 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
6 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für konventionelle zerstäubte Teilchen, die aus den Daten in der nachstehenden Tabelle 5 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
7 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für konventionelle zerstäubte Teilchen, die aus den Daten in der nachstehenden Tabelle 6 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
8 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für konventionelle zerstäubte Teilchen, die aus den Daten in der nachstehenden Tabelle 7 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
9 ist ein Diagramm des Logarithmus der normalen Regression durch Excel^® der kumulativen Vol.-% gegenüber der Teilchengröße (μm) für konventionelle zerstäubte Teilchen von Beispiel 1, die aus den Daten in der nachstehenden Tabelle 8 entnommen wurden, wie sie unter Verwendung eines Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd. gemessen wurden.
10 ist eine Seitenquerschnittsansicht, die ein vereinfachtes Schema des Kolbenteils einer MR-Dämpfungsvorrichtung darstellt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die linear oder durch Drehung steuerbaren Vorrichtungen schließen in der Technik bekannte Bremsen, Kolben, Kupplungen und Dämpfer ein. Beispiele für Dämpfer, die magnetorheologische Fluide einschließen, werden in US-A-5,390,121 und 5,277,281 offenbart.
Eine linear steuerbare Dämpfungsapparatur für eine variable Dämpfungsbewegung verwendet das hierin spezifizierte magnetorheologische Fluid und umfasst die folgenden Elemente:

a) ein Gehäuse zur Aufnahme eines Volumens des magnetorheologischen Fluids,
b) einen Kolben, der für die Bewegung in dem Fluid-enthaltenden Gehäuse geeignet ist, wobei der Kolben aus eisenhaltigem Metall besteht, in das eine Anzahl von Wicklungen eines elektrisch leitenden Drahtes eingefügt ist, der eine Spule definiert, die einen magnetischen Kraftfluss in und um den Kolben herum erzeugt, und
c) eine Ventil-Vorrichtung mit einer Arbeitslücke, die mit dem Gehäuse und dem Kolben assoziiert ist, um die Bewegung des magnetorheologischen Fluids zu steuern.

Beispielhafte Vorrichtungen sind hierin Fluidventile, Verbundstrukturen und Strukturelemente, Stoßdämpfer, haptische Vorrichtungen, Übungsgerätschaften, elektrische Schalter, Prothese-Vorrichtungen, die schnell härtende Gussstücke einschließen, elastomere Halterungen, Schwingungshalterungen und andere ähnliche Vorrichtungen, die so konstruiert sind, dass sie einen Überschuss der Menge des vorliegenden magnetorheologischen Fluids enthalten, die notwendig ist, um die Arbeitslücke über ein Reservoir des magnetorheologischen Fluids außerhalb der Arbeitslücke zu besetzen, aus dem Teilchen in die Arbeitslücke wandern können.
In den typischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein erster Teil des magnetorheologischen Fluids in einer Arbeitslücke angeordnet, während ein zweiter Teil des magnetorheologischen Fluids außerhalb der Arbeitslücke angeordnet ist, jedoch in fluider Verbindung mit dem magnetorheologischen Fluid in der Arbeitslücke, d. h. in einem Fluideingrenzungs-Kompartiment. Bei der Polarisierung der Teilchen in dem magnetorheologischen Fluid durch Anlegen eines äußeren Feldes bewegen sich Teilchen aus dem zweiten Teil in die Arbeitslücke, so dass der Kraftausstoß der magnetorheologischen Fluid-Vorrichtung als Ergebnis der erhöhten Teilchen-Konzentration in dem magnetorheologischen Fluid in der Arbeitslücke zunimmt. Während des Anlegens eines äußeren Feldes ist die Teilchenvolumenkonzentration in dem ersten Teil des magnetorheologischen Fluids größer als die statische Gesamtteilchen-Volumenkonzentration oder Gesamtteilchen-Volumenkonzentration im ausgeschalteten Zustand. Statische Teilchenvolumenkonzentration oder Teilchenvolumenkonzentration im ausgeschalteten Zustand bedeutet die mittlere Teilchenvolumenkonzentration, die durch die Kombination des magnetorheologischen Fluids in dem ersten Teil und des steuerbaren Fluids in dem zweiten Teil aufgezeigt wird, wenn kein Magnetfeld angelegt wird.
Steuerbare Dämpfer
Ein durch ein magnetorheologisches Fluid steuerbarer Dämpfer hat als wesentliche Komponenten ein stationäres Gehäuse, einen beweglichen Kolben und einen Feldgenerator. Das Gehäuse enthält ein vorbestimmtes Volumen des hierin beschriebenen MR-Fluids. Der Dämpfer hat zwei hauptsächliche Betriebsarten: den Modus der gleitenden Platte und den Fließ-(oder Ventil-)Modus. Komponenten beider Modi liegen in jedem MR-Dämpfer vor, wobei die Kraftkomponente des Fließmodus oder Ventilmodus dominiert.
Der Dämpfer funktioniert als ein Dämpfer vom Coulomb- oder Bingham-Typ, in dem die erzeugte Kraft unabhängig von der Kolbengeschwindigkeit steuerbar ist und große Kräfte mit niedriger Geschwindigkeit oder einer Geschwindigkeit von Null erzeugt werden können. Diese Unabhängigkeit verbessert die Steuerbarkeit des Dämpfers, wobei die Kraft von der präzise modulierten magnetischen Feldstärke abhängt, die eine Funktion der Stromflusses in dem Stromkreis ist.
Unter Bezugnahme auf 10 so ist in derselben in einer Seitenquerschnittsansicht ein einfaches Schema des Kolbenteils einer MR-Vorrichtung dargestellt, die in der Technik wohlbekannt ist und vollständiger in US-A-5,277,281 , erteilt am 11. Januar 1994, 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 10 enthält die abgebildete Kolben-Ausführungsform die Spule 40, die um das Kernelement 43 gewickelt ist und sich in einem Napfteil 53 befindet. Nicht gezeigt sind die elektrische Verbindung mit der Spule durch die Kolbenstange durch Bleidrähte, von denen einer mit einem ersten Ende eines elektrisch leitfähigen Stabs verbunden ist, der sich durch die Kolbenstange 32 erstreckt, eine elektrische Verbindung, die mit einem ersten Ende von Spulenwicklungen verbunden ist, und eine Erdungsleitung vom anderen Ende der Spulenwicklung. Das obere Ende der Kolbenstange 32 – nicht gezeigt – hat ein darin ausgebildetes Gewinde, um die Befestigung des Dämpfers zu ermöglichen. Eine äußere Stromversorgung, die in Abhängigkeit von der Anwendung einen Strom in einem Bereich von 0-4 Ampere bei einer Spannung von 12-24 Volt bereitstellt, ist mit den elektrischen Verbindungen verbunden.
Das Napfteil 53 hat mehrere Durchgänge 56, die jeweils eine darin ausgebildete vorher definierte Lücke aufweisen. In anderen typischen Ausführungsformen ist die Lücke in einem Kreisring vorgesehen. Eine oder mehrere Dichtungen wie bei 54 erstrecken sich um den Umfang des Napfteils 53 herum. Das Napfteil 53 ist am Kernelement 43 durch ein beliebiges Befestigungsmittel, wie Befestigungselement mit Gewinde – nicht gezeigt – befestigt. Eine Spule kann alternativ dazu mit dem Gehäuse assoziiert sein und stellt – falls es erwünscht ist – die Möglichkeit einer stärker stationären Spule bereit. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet eine vorher definierte kreisförmige Fließlücke im Bereich von 0,1-0,90 mm und vorzugsweise von 0,4-0,6 mm. Die Lücke ist wünschenswerterweise klein, um so kompakte MR-Fluid-Vorrichtungen zu ergeben, die eine relativ hohe Durchlasskraft erzeugen. In der Vorrichtungslücke von 0,08-0,9 mm, besonders bevorzugt in einer Arbeitslücke von 0,08-0,75 mm befindet sich ein MR-Fluid, das einen Träger und magnetisch-reagierende Teilchen umfasst, die von einem oben offenbarten Einzelzerstäubungsverfahrensstrom erhalten werden.
Steuerbare Kupplung oder Bremse
Der Ausdruck "Kupplung" wird verwendet, wenn ein Beschleunigungsdrehmoment übertragen werden soll. Wenn ein Verzögerungsdrehmoment übertragen werden soll, wird der Ausdruck "Bremse" verwendet. Die Kupplungen gemäß der Erfindung können auch als Bremse verwendet werden. Eine repräsentative MR-Fluid-Kupplung oder -Bremse schließt Folgendes ein: ein Gehäuse, das vorzugsweise eine erste Hälfte und eine zweite Hälfte mit im Wesentlichen ähnlichen Innenmaßen aufweist, vorzugsweise einen scheibenförmigen Rotor, eine drehbare Welle, die vorzugsweise aus einem magnetisch weichen Material hergestellt ist, das gegebenenfalls darin eine Keilnut aufweist, ein magnetisch weiches Joch, das vorzugsweise eine erste Polstückhälfte und eine zweite Polstückhälfte, die im Wesentlichen identisch sind, aufweist, fett- oder ölimprägnierte poröse nichtmagnetische Laufbuchsen, die radial die Welle unterstützen, Elastomer-Dichtungen, vorzugsweise der Elastomer-Vierring-Varietät, scheibenartige Federn zum Zentrieren des Rotors, eine Spulen-Anordnung zum Erzeugen eines veränderlichen Magnetfeldes, die eine polymere Spule, z. B. aus Nylon, und mehrere ringförmig gewickelte Drahtspulen und elektrische Verbindungsstücke und Befestigungsmittel einschließt. Jede Polstückhälfte hat eine darin ausgebildete Aussparung, die zusammen in Wechselwirkung treten, um die Aussparung zu bilden, die das Arbeitsteil des Rotors aufnimmt. Das Aufnehmen des Rotors in der Aussparung erzeugt die erste Lücke und die zweite Lücke angrenzend an die Arbeitsfläche, die ein ausreichendes Volumen des hierin spezifizierten MR-Fluids enthalten. Kupplungen sind vom Zylinderrotor-Typ oder eine Mehrfachscheiben-Kupplung, die wohlbekannt sind und z. B. in US-A-5,988,366 beschrieben sind. Das in der Aussparung enthaltene MR-Fluid ist vom Trockenpulver-Typ, in dem kein Fluidträger vorliegt, oder vom MR-Fluid-Typ. Die auf das Magnetfeld reagierenden Teilchen, die in der Arbeitslücke enthalten sind, stammen von einer Einzelverfahrensausbeute von zerstäubten Teilchen mit einer Population, die ein R² aufweist, das größer oder gleich 0,77 ist und sind auch durch eine Volumenfraktion D₁₀ von 2 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 5 μm, eine D₅₀ von 8 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 15 μm und eine D₉₀ von 25 μm bis einschließlich einer D₉₀ von 40 μm gekennzeichnet.
Eine beispielhafte steuerbare Bremse gemäß der Erfindung umfasst Folgendes:

(a) eine Welle,
(b) einen Rotor, der aus einem magnetisch hochgradig permeablen Material hergestellt ist und eine erste und eine zweite Rotorfläche, einen Arbeitsteil und einen äußeren Rand aufweist, wobei der Rotor so mit der Welle verbunden ist, dass die relative Rotation zwischen diesen eingeschränkt ist;
(c) ein Gehäuse einschließlich eines magnetisch weichen Jochs, das aus einem magnetisch hochgradig permeablen pulverförmigen Metallmaterial hergestellt ist, wobei in dem magnetisch weichen Joch eine Aussparung gebildet ist, die Aussparung den Arbeitsteil des Rotors aufnimmt und eine erste Lücke angrenzend an die erste Rotorfläche und eine zweite Lücke angrenzend an die zweite Rotorfläche bildet, wobei das Gehäuse einen Teil beinhaltet, der im Vergleich zu einem Teil des Gehäuses, der das Joch beinhaltet, relativ dünn geformt ist, wobei der Teil angrenzend an die Welle gebildet ist, um einen Magnetfeldaufbau in einem Wellensiegelbereich zu verhindern;
(d) magnetisch weiche Teilchen als trockenes Pulver oder dispergiert in einem Trägerfluid, wobei die Teilchen, die in der ersten und zweiten Lücke enthalten sind und diese wenigstens teilweise füllen, die Teilchen dadurch gekennzeichnet sind, dass sie von einer Einzelverfahrensausbeute von zerstäubten Teilchen stammen, die eine Population aufweisen, die ein R² von größer oder gleich 0,77 aufweist, und weiterhin durch eine D₁₀-Volumenfraktion von 2 μm bis einschließlich 5 μm, eine D₅₀ von 8 μm bis einschließlich 15 μm und eine D₉₀ von 25 μm bis einschließlich 40 μm gekennzeichnet sind; und
(e) einen Magnetfeldgenerator, der ein veränderbares Magnetfeld erzeugt, so wie es durch die Spule bereitgestellt wird, und angrenzend an das magnetisch weiche Joch dieses veränderbare Magnetfeld so ausgerichtet ist, um zu bewirken, dass die magnetisch weichen Teilchen in der ersten und zweiten Lücke ihre Rheologie verändern, wodurch eine Änderung des Torsionswiderstands der steuerbaren Bremse verursacht wird, wenn das Mittel zur Erzeugung eines veränderbaren Magnetfeldes eingeschaltet wird.

Detaillierter werden die Gehäusehälften einer steuerbaren Bremse aus geschmiedetem Stahl, geprägtem Stahl, gegossenem oder maschinell bearbeitetem Aluminium, Aluminium-Legierungen, pulverförmigem Metall oder dergleichen hergestellt. Am meisten bevorzugte Gehäuse-Materialien sind Gussaluminium oder eine Zink/Aluminium-Legierung. Jede Gehäusehälfte hat vorzugsweise eine Poltasche, die darin ausgebildet ist und radial nach außen von einer Wellenachse beabstandet ist. Die Taschen sind nahe ihres äußersten radialen Teils so geformt, dass sie ringförmige Polstückhälften des magnetisch weichen Jochs darin aufnehmen. Herkömmlicherweise wird gelehrt, dass eine Beabstandung zwischen dem magnetisch weichen Joch von der Welle weg den Aufbau eines magnetischen Streufeldes in dem Bereich angrenzend die Welle verhindert oder minimiert.
Wenn Aluminium oder ein anderes nichtmagnetisches Material für die Gehäuse verwendet wird, dann wirkt eine Beabstandung des magnetisch weichen Jochs radial nach außen von der Welle als Mittel zum Begrenzen des Magnetfeldes an oder nahe der Wellendichtungen. Wenn Stahl oder ein anderes ähnliches magnetisches Material für das Gehäuse verwendet wird, begrenzt die Sättigungszone des Magnetflusses, die eine Dicke hat, in Kombination mit der Beabstandung des magnetisch weichen Jochs radial nach außen von der Welle die Menge an magnetischem Streufeld, das in Bereichen angrenzend an die Welle vorliegt. Das Gehäuse erfüllt die Funktionen des Stützens der Welle und der Bildung eines Teils der MR-Fluid-Einkapselung. Das Gehäuse schließt auch hervorstehende Flanschteile ein, von denen vorzugsweise drei oder vier Paare vorliegen, die gleichmäßig beabstandet sind und durch Befestigungsmittel wie einer Kopfschraube und Nut zusammen verschraubt werden, um die Anordnung zusammenzuhalten. Das Gehäuse umfasst auch Mittel zur Verhinderung einer Rotation der Polstückhälften zueinander und in Bezug auf die Gehäusehälften. Ein solches präventives Mittel ist eine Noppe und eine Aufnahmenut zum Verhindern einer Rotation. Zudem könnten die Befestigungsmittel mit lokalisierten Ausschnitten oder Aussparungen in Wechselwirkung treten, die am äußeren Kreisumfang der Polstücke ausgebildet sind, um die Rotation derselben einzuschränken. Die Induktion eines Magnetfeldes zwischen den Polen verursacht eine Strukturierung der magnetisch reagierenden Teilchen, die polarisiert werden und sich zu Ketten ausrichten, die über die erste Lücke und die zweite Lücke wirken. Die Metallteilchen haben einen Dichtebereich von etwa 6,4 g/cm³ bis etwa 7,8 g/cm³. Die Rheologieänderung, die auf die Größe des Magnetfeldes anspricht, verursacht eine Zunahme des Torsionswiderstandes zwischen dem Gehäuse und dem Rotor an dem Arbeitsabschnitt desselben, wodurch sich ein erhöhter Torsionsrotationswiderstand der Welle in Bezug zum Gehäuse ergibt. Dies ergibt den steuerbaren Widerstand in dem System, das die MR-Bremse verwendet, der für typische Ausführungsformen bis zu etwa 220 in.-lb. Drehmoment-Output reichen kann.
Haptisches Schnittstellensystem
Ein steuerbarer Dämpfer oder eine steuerbare Bremse oder beide können auch als Teil eines haptischen Schnittstellensystems gemäß der Erfindung eingebaut sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein haptisches Schnittstellensystem offenbart, das eine haptische Schnittstellenvorrichtung umfasst, die durch eine Bedienperson in wenigstens einer Rotations- oder Translationsrichtung bewegt werden kann, wobei das haptische Schnittstellensystem der haptischen Schnittstellenvorrichtung Widerstandskräfte liefert. Das System umfasst eine Steuereinheit zum Empfangen eines variablen Inputsignals und zum Ausgeben eines variablen Outputsignals. Die Steuereinheit ist befähigt, ein Programm laufen zu lassen, das das variable Inputsignal verarbeitet und als Reaktion das variable Outputsignal davon ableitet. Die haptische Schnittstellenvorrichtung steht mit wenigstens einer magnetisch steuerbaren Vorrichtung wie einem Dämpfer in Verbindung. Es kann mehr als eine ähnliche oder unterschiedliche steuerbare Vorrichtung in dem haptischen Schnittstellensystem vorliegen. Die wenigstens eine steuerbare Dämpfer- oder Bremsen-Vorrichtung hat mehrere Positionen, wobei die Leichtigkeit der Bewegung der haptischen Schnittstellenvorrichtung unter der Vielzahl von Positionen durch die variable Widerstandskraft der steuerbaren Vorrichtung gesteuert wird, die ein MR-Fluid im Falle eines Dämpfers und entweder ein pulverförmiges magnetisch weiches Material oder magnetisch weiche Teilchen, die in einem Trägerfluid (MR-Fluid) dispergiert sind, enthält. Die magnetisch weichen (magnetisch reagierenden) Teilchen leiten sich von einer Einzelzerstäubungsverfahrenspopulation ab, die eine D₁₀ von 2 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 5 μm, eine D₅₀ von 8 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 15 μm und eine D₉₀ von 25 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 40 μm hat und wobei die Einzelverfahrenspopulation eine Kleinste-Quadrate-Regression vom Logarithmus der normalen Verteilung (R²) von 0,77 und höher aufweist. Das Pulver oder MR-Fluid empfängt das variable Outputsignal und liefert eine variable Widerstandskraft als Reaktion auf das variable Outputsignal. Die Widerstandsfunktion kann direkt proportional sein oder ein Derivat des variablen Outputsignals sein, wie es durch einen Computerdaten-Algorithmus bereitgestellt wird. Die variablen Widerstandskräfte werden unter anderen Typen von Kräften durch Änderung der Rheologie eines MR-Pulvers oder -Fluids als Reaktion auf das Outputsignal geliefert, um die Leichtigkeit der Bewegung direkt zu steuern, resultierende Kräfte zu simulieren und/oder eine Grenze der Bewegung der haptischen Schnittstellenvorrichtung zu simulieren. Die variablen Widerstandskräfte ergeben einen Widerstand gegen die Versetzung der haptischen Schnittstellenvorrichtung, die durch die Bedienperson in wenigstens einer Versetzungsrichtung eingeleitet wird.
Beispiele für Fahrzeuge und Maschinen, in die das haptische Schnittstellensystem der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann, umfassen Industriefahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Überkopfkräne, Lastwagen, Automobile und Roboter. Die haptische Schnittstellenvorrichtung kann ein Lenkrad, eine Kurbelwelle, ein Fußpedal, einen Knopf, eine Maus, einen Joystick oder Hebel umfassen, soll aber nicht darauf beschränkt sein.
Insbesondere umfasst das haptische Schnittstellensystem gemäß der Erfindung einen oder mehrere Motoren, die mit der Schnittstellenvorrichtung verbunden sind, um das Kraftrückkopplungsgefühl zu verleihen. Typische Motoren schließen Gleichstrom (DC)-Schrittschaltmotoren und Servomotoren ein. Wenn die Schnittstellenvorrichtung ein Joystick ist, werden Motoren verwendet, die eine Kraft in einer x-Richtung, einer y-Richtung oder eine Kombination davon verleihen, um eine Kraft in jeder Richtung, in die der Joystick bewegt werden kann, bereitzustellen. Wenn auf ähnliche Weise die Schnittstellenvorrichtung ein Lenkrad ist, werden Motoren verwendet, um eine Rotationskraft in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder einer Richtung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn zu verleihen. Somit werden Motoren verwendet, um Kräfte in jeder Richtung, in der die Schnittstellenvorrichtung bewegt werden kann, zu verleihen.
In einem System unter Verwendung eines einzigen Motors kann der Motor mit der Schnittstellenvorrichtung durch einen Getriebezug oder eine ähnliche Energieübertragungsvorrichtung verbunden sein, um eine Kraft in mehr als einer Richtung bereitzustellen. Um die Verwendung eines Motors in einem System zu ermöglichen, wird typischerweise ein reversibler Motor verwendet, um eine Kraft in zwei unterschiedlichen Richtungen zu liefern. Zusätzlich dazu sind Mechanismen erforderlich, um die verschiedenen Getriebe oder Energieübertragungsvorrichtungen ein- und auskuppeln zu lassen, um eine Kraft in der richtigen Richtung zur richtigen Zeit bereitzustellen. Demgegenüber verwenden andere typische Systeme mehr als einen Motor, um eine Kraft in den erforderlichen Richtungen zu liefern. Somit verwenden derzeitige Systeme eine Anzahl von unterschiedlichen Hergehensweisen, um das Bereitstellen von Kraftrückkopplungsgefühlen zu handhaben.
Weiterhin kann die Steuereinheit Signale an das Fahrzeug, die Maschine oder die Computersimulation als Reaktion auf die vom Sensor erhaltenen Informationen und andere Eingaben senden, um den Betrieb des Fahrzeugs, der Maschine oder der Computersimulation zu steuern. Sobald die Eingaben der Bedienperson und andere Eingaben durch einen Mikroprozessor verarbeitet sind, wird ein Kraftrückkopplungssignal zu der magnetisch steuerbaren Vorrichtung gesendet, die wiederum die haptische Schnittstelle, wie einen Joystick, ein Lenkrad, eine Maus oder dergleichen, steuert, um die Steuerung des Fahrzeugs, der Maschine oder Computersimulation wiederzugeben.
Das System umfasst zusätzlich dazu eine Steuereinheit wie ein Computersystem, das befähigt ist, ein interaktives Programm laufen zu lassen, und einen Sensor, der die Position der haptischen Schnittstellenvorrichtung nachweist und der Steuereinheit ein entsprechendes variables Inputsignal liefert. Die Steuereinheit verarbeitet das interaktive Programm und das variable Inputsignal vom Sensor und liefert ein variables Outputsignal, das der halbaktiven variablen Widerstandskraft entspricht, die der Betriebsperson Tastempfindungen liefert, wie sie durch das interaktive Programm berechnet werden. Das variable Outputsignal schaltet eine ein Magnetfeld erzeugende Vorrichtung ein, die angrenzend an das erste Teil und das zweite Teil angeordnet ist, um ein Magnetfeld mit einer Stärke zu erzeugen, die der variablen Widerstandskraft proportional ist. Das Magnetfeld wird über das hierin offenbarte MR-Fluid angelegt, das in der Arbeitslücke oder dem Arbeitsraum zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist. Das angelegte Magnetfeld ändert die Widerstandskraft des MR-Fluids, die mit der relativen Bewegung, wie einer linearen Bewegung, einer Rotationsbewegung oder einer gekrümmten Bewegung, zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil in Verbindung mit der haptischen Schnittstellenvorrichtung assoziiert ist. Das variable Outputsignal von der Steuereinheit steuert die Stärke des angelegten Magnetfeldes und somit die variable Widerstandskraft des MR-Fluids. Die Widerstandskraft, die durch ein Versorgen des MR-Fluids mit Strom geliefert wird, steuert die Leichtigkeit der Bewegung der haptischen Schnittstellenvorrichtung unter einer Mehrzahl von Positionen. Somit liefert das haptische Schnittstellensystem einer Bedienperson eines Fahrzeugs, einer Maschine oder einer Computersimulation Kraftrückkopplungsempfindungen durch die magnetisch steuerbare Vorrichtung, die sich der Bewegung der haptischen Schnittstellenvorrichtung entgegenstellt.
Die haptische Schnittstellenvorrichtung steht mit der Bedienperson eines Fahrzeugs, einer Maschine oder einer Computersimulation in funktionellem Kontakt. Die magnetisch steuerbare Vorrichtung umfasst vorteilhafterweise das MR-Fluid zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei das zweite Teil mit der haptischen Schnittstellenvorrichtung in Verbindung steht. Das haptische Schnittstellensystem der vorliegenden Erfindung kann zur Steuerung des Lenkens eines Fahrzeugs, zum Drosseln, Kuppeln und Bremsen, für Computersimulationen, die Bewegung und die Funktionalität von Maschinen verwendet werden. Beispiele für Fahrzeuge und Maschinen, die das haptische Schnittstellensystem der vorliegenden Erfindung einschließen können, umfassen Industriefahrzeuge und Wasserfahrzeuge, Deckenlaufkräne, Lastwagen, Automobile und Roboter. Die haptische Schnittstellenvorrichtung kann ein Lenkrad, eine Kurbelwelle, ein Fußpedal, einen Knopf, eine Maus, einen Joystick oder Hebel umfassen, soll aber nicht darauf beschränkt sein.
In einer bevorzugten steuerbaren Vorrichtung ist das hierin beschriebene MR-Fluid auf einem absorbierenden Element verteilt, das zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist. Das bevorzugte absorbierende Element ist eine vernetzte poröse polymere Matrix und ist elastisch. Das elastische Element ist vorzugsweise in der Vorrichtung in einem teilweise komprimierten Zustand gegenüber einem Ruhezustand, vorzugsweise in einem Kompressionsgrad von etwa 30% bis 70% gegenüber einem Ruhezustand angeordnet. Das absorbierende Element kann als Matrixstruktur ausgebildet sein, die offene Räume aufweist, um das MR-Fluid aufzunehmen. Geeignete Materialien für das absorbierende Element umfassen offenzelligen Schaum, wie unter anderem Schaum aus einem Polyurethan-Material. Ein bevorzugtes haptisches Schnittstellensystem ist in US-A-6,373,465 offenbart.
Teilchenkomponente
Magnetisch reagierende Teilchen oder ein MR-Fluid, das einen Träger und reagierende Teilchen umfasst, werden von einem Einzelzerstäubungsverfahrensstrom erhalten, der eine einzigartige Teilchenverteilung aufweist, und zwar aufgrund der Tatsache, dass die Teilchen unklassiert sind, außer dem Entfernen einer winzigen Fraktion, die weniger als 5%, typischer weniger als 2 Vol.-% und besonders bevorzugt weniger als 1 Vol.-% Abfall einschließlich Fehlkorn darstellt, und zwar durch ein einziges Grobsieben, wie durch ein Sieb einer Maschenweite von 200 mesh, 170 mesh oder 140 mesh (74, 88 bzw. 105 μm). Der hierin verwendete Ausdruck "unklassiert" wird so interpretiert, dass er keine weitere Klassierung außer eines einzigen Grobsiebschritts bedeutet. Die Teilchenpopulation des Einzelverfahrensstroms wird auf der Basis der kumulativen Volumenfraktionen charakterisiert, die geringer oder gleich einer spezifizierten Mikrometergröße (μm) sind. In der Technik bekannte instrumentelle Analysemethoden können kumulative Volumenprozentfraktionen angeben, die geringer oder gleich einer spezifizierten Teilchengröße bei 10%, 50% und 90% sind, und sie werden in der Technik als D₁₀, D₅₀ bzw. D₉₀ bezeichnet. Die magnetisch reagierenden Teilchen, die in der Arbeitslücke arbeiten, sind durch eine D₁₀ von 2 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 5 μm, einer D₅₀ von 8 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 15 μm und eine D₉₀ von 25 μm bis einschließlich einer D₉₀ von 40 μm gekennzeichnet. Die Teilchenpopulation aus einem Einzelzerstäubungsverfahrensstrom wird weiterhin durch eine Kleinste-Quadrate-Regression des Logarithmus der normalen Teilchengröße in μm gegen die kumulative Volumenprozentfraktion (R²) von 0,77 und höher charakterisiert.
Die Bestimmung von D₁₀, D₅₀ und D₉₀ wird unter Verwendung von in der Technik verfügbaren Instrumenten exakt bestimmt. Das Modell Mastersizer^® S, Version 2.18 von Malvern Instruments, Ltd (Malvern, U. K.) ist vom Hersteller zweckmäßig ausgerüstet, um die Teilchenvolumenverteilung zu analysieren und die kumulative Volumenprozentfraktion in μm der Größen bei D₁₀, D₅₀ und D₉₀ zu analysieren. Die Teilchenfraktionsdaten werden in konventionelle Regressionsanalysetechniken eingegeben, die in eine typische statistische Software wie Excel^® eingebettet sind, um R² zu bestimmen.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, die eine logarithmische normale Auftragung der Daten einschließt, die von jedem der nachstehenden Beispiele genommen wurden, um die Gleichförmigkeit von Eisencarbonyl (C-1), verglichen mit Populationen zerstäubter Teilchen und Mischungen von zerstäubten Teilchen und Eisencarbonyl (Kontrolle 7), graphisch zu erläutern. Für jedes auf die Volumenprozentverteilung analysiertes Beispiel wurden die Daten der kumulativen Volumenfraktion in Bezug zum Logarithmus der normalen Teilchengröße (μm) in eine Regressionsanalysen-Software von Microsoft^® Excel eingegeben und eine Kleinste-Quadrate-Regressionsfunktion berechnet. Die für die Beispiele erhaltenen R²-Werte charakterisieren den Gleichförmigkeitsgrad gegenüber dem Logarithmus der normalen Verteilung.

In 2 stellt die Graphik eine logarithmische normale Auftragung der Teilchengrößenverteilung der Daten in Tabelle 1 dar, wobei ein Malvern Mastersizer^® S für die Kontrolle 1 der Eisencarbonyl-Teilchen, R-2430, von ISP Corp. verwendet wurde. Tabelle 1 Kontrolle 1

ID Kontrolle 1: Eisencarbonyl (Qualität 2430)
Bereich: 300 RF mm Präsentation: 3_IP&PAO Modifikationen: keine Konz.: 0,0106 Vol.-% Verteilung: Volumen D(v, 0,1) = 1,95 um Spanne: 1,694E+00			Strahl: 2,40 mm Probenehmer: MS1 Analyse: polydispers Dichte: 1000 g/cm³ D[4, 3] = 5,83 μm D(v, 0,5) = 4,66 μm Gleichförmigkeit: 7,016E-01	Beob.¹: 28,5% Rest: 0,393% S.S.A. = 2,3413 m²/g D[3, 2] = 2,56 μm D(v, 0,9) = 10,3 μm
Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%
0,06	0,0	0,36	1,9	2,28	16,0	16,57	97,5
0,07	0,1	0,42	2,2	2,65	21,9	19,31	97,7
0,08	0,1	0,49	2,4	3,09	29,2	22,49	97,7
0,09	0,2	0,58	2,5	3,60	37,7	26,20	97,8
0,11	0,2	0,67	2,6	4,19	46,9	30,53	98,0
0,13	0,3	0,78	2,7	4,88	56,7	35,56	98,3
0,15	0,5	0,91	2,9	5,69	66,6	41,43	98,7
0,17	0,6	1,06	3,4	6,63	75,6	48,27	99,1
0,20	0,9	1,24	4,3	7,72	83,2	56,23	99,4
0,23	1,1	1,44	5,8	9,00	89,0	65,51	99,7
0,27	1,4	1,68	8,1	10,48	93,0	76,32	99,9
0,31	1,7	1,95	11,4	12,21	95,6	88,91	100,0
				14,22	96,9	103,58	100,0

In 3 stellt die Graphik eine logarithmische normale Darstellung der Teilchengrößenverteilung der Daten in Tabelle 2 dar, wobei ein Malvern Mastersizer^® S für die zerstäubten Teilchen FP1 einer Siebgröße von 0,044 mm (ca. 325 mesh) von Hoeganes verwendet wurde. Tabelle 2 Kontrolle 2

ID Kontrolle2: Atomet^® Qualität FPI (ca.325 mesh)
Bereich: 300 RF mm Präsentation: 3_IP&PAO Modifikationen: keine Konz.: 0,0934 Vol.-% Verteilung: Volumen μ(v, 0,1) = 11,26 μm Spanne: 1,770E+00			Strahl: 2,40 mm Probenehmer: MS1 Analyse: polydispers Dichte: 1000 g/cm³ D[4, 3] = 35,27 μm D(v, 0,5) = 29,60 μm Gleichförmigkeit: 5,583E-01	Beob.¹: 30,40% Rest: 0,361% S.S.A. = 0,3028 m²/g D[3, 2] = 19,82 μm D(v, 0,9) = 63,64 um
Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%
0,06	0,0	0,36	0,0	2,28	0,6	16,57	21,1
0,07	0,0	0,42	0,0	2,65	0,7	19,31	27,3
0,08	0,0	0,49	0,0	3,09	0,9	22,49	34,7
0,09	0,0	0,58	0,0	3,60	1,1	26,20	43,0
0,11	0,0	0,67	0,1	4,19	1,4	30,53	51,9
0,13	0,0	0,78	0,1	4,88	1,8	35,56	61,1
0,15	0,0	0,91	0,2	5,69	2,4	41,43	70,5
0,17	0,0	1,06	0,2	6,63	3,3	48,27	78,8
0,20	0,0	1,24	0,3	7,72	4,6	56,23	85,7
0,23	0,0	1,44	0,3	9,00	6,3	65,51	90,9
0,27	0,0	1,68	0,4	10,48	8,6	76,32	94,5
0,31	0,0	1,95	0,5	12,21	11,8	88,91	96,8
				14,22	15,9	103,58	98,1
						120,67	98,8
						140,58	99,1
						163,77	99,4
						190,80	99,6
						222,28	99,8
						258,95	99,9
						301,68	100,0

In 4 stellt die Graphik eine logarithmische normale Darstellung der Teilchengrößenverteilung der Daten in Tabelle 3 dar, wobei ein Malvern Mastersizer^® S für die zerstäubten Teilchen von Kontrolle 3, FP1 Qualität II (2) von Hoeganes verwendet wurde. Tabelle 3 Kontrolle 3

ID Kontrolle 3: FPI-Qualität 2
Bereich: 300 RF mm Präsentation: 3_IP&PAO Modifikationen: keine Konz.: 0,0449 Vol.-% Verteilung: Volumen D(v, 0,1) = 7,58 μm Spanne: 1,292E+00			Strahl: 2,40 mm Probenehmer: MS1 Analyse: polydispers Dichte: 1000 g/cm³ D[4, 3] = 17,31 μm D(v, 0,5) = 16,27 μm Gleichförmigkeit: 4,023E-01	Beob.¹: 24,7% Rest: 0,491% S.S.A. = 2,3413 m²/g D[3, 2] = 12,20 μm D(v, 0,9) = 28,61 μm
Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%
0,06	0,0	0,36	0,0	2,28	1,2	16,57	51,5
0,07	0,0	0,42	0,0	2,65	1,6	19,31	64,5
0,08	0,0	0,49	0,0	3,09	2,0	22,49	76,3
0,09	0,0	0,58	0,0	3,60	2,4	26,20	85,8
0,11	0,0	0,67	0,0	4,19	3,0	30,53	92,5
0,13	0,0	0,78	0,0	4,88	3,9	35,56	96,8
0,15	0,0	0,91	0,0	5,69	5,3	41,43	99,1
0,17	0,0	1,06	0,1	6,63	7,3	48,27	100,0
0,20	0,0	1,24	0,2	7,72	10,4	56,23	100,0
0,23	0,0	1,44	0,4	9,00	14,9	65,51	100,0
0,27	0,0	1,68	0,6	10,48	21,1	76,32	100,0
0,31	0,0	1,95	0,9	12,21	29,3	88,91	100,0
				14,22	39,6	103,58	100,0
						120,67	100,0

In 5 stellt die Graphik eine logarithmische normale Darstellung der Teilchengrößenverteilung der Daten in Tabelle 4 dar, wobei ein Malvern Mastersizer^® S für die zerstäubten Teilchen von Kontrolle 4, FP1 Qualität 11 GAF von Hoeganes verwendet wurde. Tabelle 4 Kontrolle 4

ID Kontrolle 3: Hoeganes^® Qualität II GAF
Bereich: 300 RF mm Präsentation: 3_IP&PAO Modifikationen: keine Konz.: 0,0449 Vol.-% Verteilung: Volumen D(v, 0,1) = 10,2 μm Spanne: 1,292E+00			Strahl: 2,40 mm Probenehmer: MS1 Analyse: polydispers Dichte: 1000 g/cm³ D[4, 3] = 17,31 μm D(v, 0,5) = 19,0 μm Gleichförmigkeit: 4,023E-01	Beob.¹: 24,7% Rest: 0,491% S.S.A. = 2,3413 m²/g D[3, 2] = 12,20 μm D(v, 0,9) = 32,5 μm
Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%
0,06	0,0	0,36	0,0	2,28	0,5	16,57	34,1
0,07	0,0	0,42	0,0	2,65	0,6	19,31	47,9
0,08	0,0	0,49	0,0	3,09	0,7	22,49	63,1
0,09	0,0	0,58	0,0	3,60	0,8	26,20	76,5
0,11	0,0	0,67	0,0	4,19	0,9	30,53	86,9
0,13	0,0	0,78	0,0	4,88	1,0	35,56	93,9
0,15	0,0	0,91	0,0	5,69	1,3	41,43	98,0
0,17	0,0	1,06	0,0	6,63	1,9	48,27	100,0
0,20	0,0	1,24	0,1	7,72	3,1	56,23	100,0
0,23	0,0	1,44	0,2	9,00	5,2	65,51	100,0
0,27	0,0	1,68	0,2	10,48	8,7	76,32	100,0
0,31	0,0	1,95	0,4	12,21	14,4	88,91	100,0
				14,22	22,8	103,58	100,0
						120,67	100,0

In 6 stellt die Graphik eine logarithmische normale Darstellung der Teilchengrößenverteilung der Daten in Tabelle 5 dar, wobei ein Malvern Mastersizer^® S für die zerstäubten Teilchen von Kontrolle 5, Atomet^® PD 3871 von Quebec Metal Powders verwendet wurde. Tabelle 5 Kontrolle 5

ID Kontrolle 5: Atomet^® PD 3871
Bereich: 300 RF mm Präsentation: 3_IP&PAO Modifikationen: keine Konz.: 0,0406 Vol.-% Verteilung: Volumen D(v, 0,1) = 8,87 μm Spanne: 1,473E+00			Strahl: 2,40 mm Probenehmer: MS1 Analyse: polydispers Dichte: 1000 g/cm³ D[4, 3] = 20,96 μm D(v, 0,5) = 18,73 μm Gleichförmigkeit: 4,585E-01	Beob.¹: 18,8% Rest: 0,338% S.S.A. = 0,4022 m²/g D[3, 2] = 14,92 μm D(v, 0,9) = 36,46 μm
Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%
0,06	0,0	0,36	0,0	2,28	0,5	16,57	41,5
0,07	0,0	0,42	0,0	2,65	0,6	19,31	52,1
0,08	0,0	0,49	0,0	3,09	0,7	22,49	63,2
0,09	0,0	0,58	0,0	3,60	0,8	26,20	73,4
0,11	0,0	0,67	0,0	4,19	1,1	30,53	82,1
0,13	0,0	0,78	0,0	4,88	1,5	35,56	89,0
0,15	0,0	0,91	0,0	5,69	2,4	41,43	94,0
0,17	0,0	1,06	0,1	6,63	4,0	48,27	97,3
0,20	0,0	1,24	0,2	7,72	6,5	56,23	99,1
0,23	0,0	1,44	0,2	9,00	10,4	65,51	100,0
0,27	0,0	1,68	0,3	10,48	15,9	76,32	100,0
0,31	0,0	1,95	0,4	12,21	23,0	88,91	100,0
				14,22	31,7	103,58	100,0
						120,67	100,0

In 7 stellt die Graphik eine logarithmische normale Darstellung der Teilchengrößenverteilung der Daten in Tabelle 6 dar, wobei ein Malvern Mastersizer^® S für die zerstäubten Teilchen von Kontrolle 6, Atomet^® PD 4155 von Quebec Metal Powders verwendet wurde. Tabelle 6 Kontrolle 6

ID Kontrolle 5: Atomet^® PD 4155
Bereich: 300 RF mm Präsentation: 3_IP&PAO Modifikationen: keine Konz.: 0,0350 Vol.-% Verteilung: Volumen D(v, 0,1) = 8,46 μm Spanne: 1,581E+00			Strahl: 2,40 mm Probenehmer: MS1 Analyse: polydispers Dichte: 1000 g/cm³ D[4, 3] = 21,10 μm D(v, 0,5) = 18,55 μm Gleichförmigkeit: 4,907E-01	Beob.¹: 24,6% Rest: 0,421% S.S.A. = 0,4022 m²/g D[3, 2] = 8,72 μm D(v, 0,9) = 37,78 μm
Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%
0,06	0,02	0,36	0,7	2,28	0,5	16,57	52,5
0,07	0,1	0,42	0,7	2,65	0,7	19,31	62,4
0,08	0,1	0,49	0,7	3,09	0,8	22,49	72,2
0,09	0,1	0,58	0,7	3,60	1,1	26,20	80,6
0,11	0,2	0,67	0,7	4,19	1,7	30,53	87,6
0,13	0,2	0,78	0,7	4,88	2,8	35,56	92,9
0,15	0,3	0,91	0,7	5,69	4,7	41,43	96,5
0,17	0,4	1,06	0,7	6,63	7,5	48,27	98,8
0,20	0,5	1,24	0,7	7,72	11,7	56,23	99,9
0,23	0,6	1,44	0,7	9,00	17,4	65,51	99,9
0,27	0,6	1,68	0,7	10,48	24,6	76,32	99,9
0,31	0,7	1,95	0,7	12,21	33,1	88,91	99,9
				14,22	42,5	103,58	99,9
						120,67	99,9

In 8 stellt die Graphik eine logarithmische normale Darstellung der Teilchengrößenverteilung der Daten in Tabelle 7 dar, wobei ein Malvern Mastersizer^® S für Kontrolle 7 – eine Mischung von 50:50 Gew.-% Eisencarbonyl 2430 und FPI Qualität 11 – verwendet wurde. Tabelle 7 Kontrolle 7

ID Kontrolle 7 (50:50-Mischung von Kontrolle 1: Kontrolle 4 (Eisencarbonyl/FPI Qualität 2)
Bereich: 300 RF mm Präsentation: 3_IP&PAO Modifikationen: keine Konz.: 0,0174 Vol.-% Verteilung: Volumen D(v, 0,1) = 2,63 μm Spanne: 2,683E+00			Strahl: 2,40 mm Analyse: polydispers Dichte: 1000 g/cm³ D[4, 3] = 14,88 μm D(v, 0,5) = 10,49 μm Gleichförmigkeit: 9,433E-01	Beob.¹: 26,8% Rest: 0,463% S.S.A. = 1,3630 m²/g D[3, 2] = 4,40μm D(v, 0,9) = 30,77 μm
Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%
0,06	0,0	0,36	1,1	2,28	7,4	16,57	66,2
0,07	0,0	0,42	1,2	2,65	10,2	19,31	72,5
0,08	0,1	0,49	1,3	3,09	13,6	22,49	78,9
0,09	0,1	0,58	1,3	3,60	17,7	26,20	84,8
0,11	0,2	0,67	1,3	4,19	22,1	30,53	89,8
0,13	0,2	0,78	1,3	4,88	26,8	35,56	93,7
0,15	0,3	0,91	1,4	5,69	31,5	41,43	96,4
0,17	0,4	1,06	1,7	6,63	36,1	48,27	98,1
0,20	0,6	1,24	2,0	7,72	40,7	56,23	98,9
0,23	0,7	1,44	2,7	9,00	45,3	65,51	99,3
0,27	0,9	1,68	3,7	10,48	50,0	76,32	99,3
0,31	1,0	1,95	5,2	12,21	54,9	88,91	99,3
				14,22	60,3	103,58	99,3
						120,67	99,3

In 9 stellt die Graphik eine logarithmische normale Darstellung der kumulierten Volumen % der Teilchen der Daten in Tabelle 8 dar, für zerstäubte Teilchen, die gemäß der Erfindung verwendet wurden. Tabelle 8 Beispiel 1 gemäß der Erfindung

ID: Beispiel 1 (Atmix PF20E)
Bereich: 300 RF mm Präsentation: 3_IP&PAO Modifikationen: keine Konz.: 0,0237 Vol.-% Verteilung: Volumen D(v, 0,1) = 3,14 μm Spanne: 2,371E+00			Strahl: 2,40 mm Probenehmer: MS1 Analyse: polydispers Dichte: 1000 g/cm³ D[4, 3] = 14,96 μm D(v, 0,5) = 11,89 μm Gleichförmigkeit: 7,412E-01	Beob.¹: 24,4% Rest: 0,644% S.S.A. = 0,8738 m²/g D[3, 2] = 6,78μm D(v, 0,9) = 31,34 μm
Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%	Größe (μm)	kumul. Vol.-%
0,06	0,00	0,36	0,00	2,28	5,7	16,57	64,4
0,07	0,00	0,42	0,00	2,65	7,5	19,31	71,3
0,08	0,00	0,49	0,00	3,09	9,7	22,49	77,9
0,09	0,00	0,58	0,1	3,60	12,4	26,20	84,0
0,11	0,00	0,67	0,2	4,19	15,6	30,53	89,2
0,13	0,00	0,78	0,4	4,88	19,2	35,56	93,4
0,15	0,00	0,91	0,7	5,69	23,4	41,43	96,4
0,17	0,00	1,06	1,0	6,63	28,1	48,27	98,4
0,20	0,00	1,24	1,5	7,72	33,3	56,23	99,5
0,23	0,00	1,44	2,2	9,00	38,9	65,51	100,0
0,27	0,00	1,68	3,1	10,48	44,8	76,32
0,31	0,00	1,95	4,2	12,21	51,1	88,91
				14,22	57,6	> 88,91

Die oben erhaltenen R²-Werte sind nachstehend in absteigender Reihenfolge angeordnet.

Teilchentyp		R²
Fig. 2 Kontrolle 1	Eisencarbonyl	0,86
Fig. 8 Kontrolle 7	50:50-Mischung ( US-A-6,027,664 )	0,82
Fig. 9 Beispiel 1	Einzelhybridzerstäubungsverfahren	0,77
Fig. 4 Kontrolle 3	Einzelzerstäubungsverfahren des Standes der Technik	0,70
Fig. 7 Kontrolle 6	Einzelzerstäubungsverfahren des Standes der Technik	0,66
Fig. 3 Kontrolle 2	Einzelzerstäubungsverfahren des Standes der Technik	0,65
Fig. 6 Kontrolle 5	Einzelzerstäubungsverfahren des Standes der Technik	0,63
Fig. 5 Kontrolle 4	Einzelzerstäubungsverfahren des Standes der Technik	0,63

Gemäß steuerbaren Vorrichtungen, die in der Arbeitslücke ein trockenes Pulver oder MR-Fluid enthalten, wird eine Einzelverfahrensausbeute einer Population zerstäubter Teilchen mit einem R² von 0,77 und höher und zu verbesserten Kosten erreicht. Die in einem einzigen Verfahren zerstäubten Teilchen sind auch durch eine Teilchendurchmessergröße innerhalb des 10., 50. und 90. kumulativen Volumenperzentils (D₁₀, D₅₀ bzw. D₉₀) gekennzeichnet. Magnetisch reagierende Teilchen der MR-Fluide der vorliegenden Erfindung haben eine D₁₀ von 2 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 5 μm, eine D₅₀ von 8 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 15 μm und eine D₉₀ von 25 μm bis einschließlich einer D₉₀ von 40 μm. Besonders bevorzugte zerstäubte Teilchen des Einzelverfahrens sind durch eine D₁₀ von 2 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 5 μm, eine D₅₀ von 10 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 13 μm und eine D₉₀ von 28 μm bis einschließlich einer D₉₀ von 35 μm gekennzeichnet.
Die hierin verwendete Teilchenpopulation verwendet eine Verfahrensausbeute aus einem einzigen Verfahrensstrom, im Unterschied zu Mischungen von mehr als einer Charge oder einer Mischung von Teilchen aus unterschiedlichen Verfahrensströmen. Die Verbesserung wird bereitgestellt, wenn die Einzelverfahrenspopulation ein R² von 0,77 und höher, eine D₁₀ von 2 μm bis einschließlich einer D₁₀ von 5 μm, eine D₅₀ von 8 μm bis einschließlich einer D₅₀ von 15 μm und eine D₉₀ von 25 μm bis einschließlich einer D₉₀ von 40 μm aufweist. Ein Verfahren zur Herstellung der Teilchen einer Einzel-Zerstäubungsverfahrensausbeute mit den obigen Attributen ist in WO-A-99/11407 offenbart. Das Verfahren von WO-A-99/11407 ist ein Hybridgas-Wasser-Zerstäubungsverfahren, wobei Gas (z. B. Luft) in den Eingang einer Düse mit kegelförmigem Einlass als laminare Strömung strömt und aus der Düse mit nahezu Schallgeschwindigkeit in der Nähe des Ausgangs der Düse strömt. Die Düsen-Anordnung enthält eine Öffnung in ihrem Mittelpunkt, einen Schlitz, der eine untere Seite der Düse zum Einspritzen von Wasser in Form eines Umkehrkonus einschließt, und ein Ausstoßrohr, das senkrecht zur unteren Fläche der Düse und koaxial zur Öffnung vorliegt. Die Form der Düse ist so konstruiert, dass das Gas in einer laminaren Strömung von einer oberen Seite der Öffnung aus gesaugt wird, die Geschwindigkeit des Gases, wenn es den verengenden Bereich der Öffnung passiert, auf eine Geschwindigkeit zunimmt, die nahezu oder gleich der Schallgeschwindigkeit ist, wenn das Gas aus der Öffnung austritt. Die Düsenapparatur enthält ein Prallblech/einen Kreisring am Auslass der Öffnung, das (der) eine Apertur mit einem kleineren Durchmesser hat als eine Apertur des Auslasses der Öffnung.
Der Druck des Gases nimmt vom Einlass zum Auslass entlang der Düse ab, erhöht sich nach dem Verlassen des Ausgangs der Düse und der erhöhte Druck des Gases nimmt ab, bis es einen Konvergenzpunkt eines Flüssigkeitsstrahls des Stroms der Umkehrkonusform erreicht. Das aus der Öffnung austretende Gas dehnt sich abrupt aus und prallt gegen eine Wand des Flüssigkeitsstrahls und bildet Ausdehnungs- und Kompressionswellen durch Reflexionen des aufgeprallten Gases. Durch wiederholte Reflexionen auf der Flüssigkeitswand, induzieren Ausdehnungs- und Kompressionswellen eine aufspaltende Wirkung in dem Strom aus geschmolzenem Metall, wenn das Zerstäubungsphänomen stattfindet. Ein Produkt, das die Einzelverfahrensausbeute und die oben vorgegebenen D₁₀, D₅₀ und D₉₀ bereitstellt, wurde von Atmix Corp. unter der Bezeichnung PF-20 E erhalten. US-A-6,254,661 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Metallpulver durch Zerstäuben.
Die zerstäubten magnetisch weichen Teilchenzusammensetzungen, die in dem obigen Hybridverfahren hergestellt werden, bestehen aus Elementen, wie Eisen allein oder Eisen in Kombination mit legierungsbildenden Mengen von Aluminium, Silicium, Cobalt, Nickel, Vanadium, Molybdän, Chrom, Silicium, Wolfram, Bor, Mangan und/oder Kupfer und dergleichen, z. B. Eisen:Cobalt- und Eisen:Nickel-Legierungen im Bereich von 30:70 w/w bis 95:5 und vorzugsweise von 50:50 bis 85:15. Beispielhafte Eisen:Nickel-Legierungen haben ein typisches Gewichtsverhältnis von Eisen/Nickel im Bereich von 90:10 bis 99:1 und vorzugsweise von 94:6 bis 97:3. Legierungen können vorteilhafterweise geringe Mengen bis zu 3 Gew.-% anderer Elemente enthalten, wie Vanadium, Chrom usw., um die Duktilität und die mechanischen Eigenschaften der Legierungen zu verbessern. Beispielhafte Teilchen umfassen auch Eisenoxid und/oder Eisennitrid und/oder Eisencarbid. Eisenoxid schließt alle bekannten reinen Eisenoxide ein, wie Fe₂O₃ und Fe₃O₄ sowie solche, die geringe Mengen anderer Elemente, wie Mangan, Zink oder Barium, enthalten.
Zu den speziellen Beispielen für Eisenoxid gehören Ferrite und Magnetite. Vorzugsweise enthalten die verwendeten magnetisch reagierenden Teilchen weniger als 0,01% Kohlenstoff. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die magnetisch reagierenden Teilchen 97% bis 99% Eisen und weniger als 1% Sauerstoff und Stickstoff.
In den Vorrichtungen, die ein MR-Fluid verwenden, macht die Teilchen-Komponente 5-50 Vol.-% und vorzugsweise 15-40 Vol.-% des gesamten Volumens des magnetorheologischen Fluids aus. Die Volumenprozentgehalte der Teilchen-Komponente werden in dem spezifizierten Bereich ausgewählt, und zwar in Abhängigkeit von der erwünschten magnetischen Fließspannung, der Viskosität des MR-Fluids und anderer erwünschter Konstruktionskriterien. Die Dichte der magnetisch reagierenden Teilchen reicht typischerweise von 6,4 g/cm³ bis 7,8 g/cm³. In Form von Gew.-%, entsprechend der obigen Volumenfraktion von Teilchen, liegen 30-89 Gew.-%, vorzugsweise 59-85 Gew.-% Teilchen vor, wenn das Trägerfluid und Teilchen des magnetorheologischen Fluids eine relative Dichte von 0,80 bzw. 7,8 haben.
Die magnetorheologischen Fluid-Ausführungsformen, die in den steuerbaren Vorrichtungen der Erfindung enthalten sind, werden in einem Trägerfluid dispergiert, um eine magnetorheologische Fluid-Zusammensetzung bereitzustellen. Die Träger-Komponente liegt typischerweise in einer Menge von 50 bis 95 Vol.-% des magnetorheologischen Fluids vor. Die Vol.-% der Teilchen-Komponente in magnetorheologischen Fluid-Ausführungsformen liegen in irgendeinem vorher ausgewählten Bereich vor, und zwar in Abhängigkeit von dem erwünschten Fließspannungsgrad, der Viskosität im ausgeschalteten Zustand und anderer Fluid- oder Vorrichtungskonstruktionsfaktoren, die dem Fachmann wohlbekannt sind und außerhalb des Bereichs der Offenbarung liegen. Die Träger-Komponente bildet die kontinuierliche Phase des magnetorheologischen Fluids. Das Trägerfluid, das zur Bildung eines magnetorheologischen Fluids aus magnetorheologischen Zusammensetzungen der Erfindung verwendet wird, kann irgendeines der Vehikel- oder Trägerfluide sein, die für die Verwendung mit magnetorheologischen Fluiden bekannt sind. Wenn das magnetorheologische Fluid in Form eines wässrigen MR-Fluids konzipiert ist, ist es dem Fachmann klar, welche der hierin offenbarten Additive für solche wässrigen Systeme gemäß den Lehren des Standes der Technik geeignet sind. Wässrige Trägersysteme werden z. B. in US-A-5,670,077 beschrieben. Wenn ein System auf wässriger Basis verwendet wird, kann das gebildete magnetorheologische Fluid gegebenenfalls ein oder mehrere geeignete Additive, ausgewählt aus einem Thixotropiermittel, einer Gefrierschutz-Komponente oder einem rostverhindernden Mittel, als repräsentative konventionelle wahlfreie Additive enthalten.
In hierin offenbarten Vorrichtungen eines bevorzugten Aspekts unter Verwendung von MR-Fluiden ist das verwendete Trägerfluid eine organische Flüssigkeit. Geeignete verwendbare Trägerfluide umfassen natürliche Fettöle, Mineralöle, Polyphenylether, Ester dibasischer Säuren, aliphatische C₃-C₈-Alkohole, Glycole, Diole und höhere Polyole, Neopentylpolyolester, Phosphatester, synthetische Cycloparaffine und synthetische Poly-α-olefine, ungesättigte Kohlenwasserstofföle, Ester einbasischer Säuren, Glycolester und -ether, Silicatester, Silikonöle, Silikon-Copolymere, synthetische Kohlenwasserstoffe, perfluorierte Polyether und -ester und halogenierte Kohlenwasserstoffe und Mischungen oder Blends derselben. Wasser und Wasser im Gemisch mit mischbaren organischen Verbindungen sind brauchbare Trägerfluide. Ein bevorzugter wässriger Träger umfasst eine Mischung von Wasser und einem C₃-C₈-Diol wie Ethylenglycol, Propylenglycol oder Butandiol.
Kohlenwasserstoffe, wie Mineralöle, Paraffine, Cycloparaffine (auch als naphthenische Öle bekannt) und synthetische Kohlenwasserstoffe sind die bevorzugten Klassen von organischen Trägerfluiden. Die synthetischen Kohlenwasserstofföle umfassen solche Öle, die sich von der Oligomerisierung von Olefinen wie Polybutenen ableiten, und Öle, die sich von α-Olefinen mit 8-20 Kohlenstoffatomen durch eine säurekatalysierte Dimerisierung und durch Oligomerisierung unter Verwendung von Trialuminumalkylen als Katalysatoren ableiten. Poly-α-olefin-Öle sind besonders bevorzugte Trägerfluide. Hierin erwähnte Trägerfluide werden durch Verfahren hergestellt, die in der Technik wohlbekannt sind, und solche Fluide sind im Handel erhältlich. Ein bevorzugtes Poly-α-olefin schließt solche Produkte wie Durasyn^® PAO und Chevron Synfluid^® PAO ein. Bevorzugte Poly-α-olefin-Trägerfluide haben eine Viskosität von 0,01-0,5 cm²/s (1-50 Centistokes) bei 100°C und besonders bevorzugt eine Viskosität von 0,01-0,1 cm²/s (1-10 Centistokes) bei 100°C.
Das magnetorheologische Fluid kann gegebenenfalls andere Komponenten einschließen, wie ein Thixotropiermittel oder einen Viskositätsregler, ein Dispergiermittel oder Tensid, ein Antioxidationsmittel, ein Antikorrosionsmittel und ein oder mehrere Gleitmittel. Solche wahlfreien Komponenten sind dem Fachmann bekannt. Dispergiermittel umfassen z. B. Carboxylat-Seifen, wie Lithiumstearat, Lithiumhydroxystearat, Calciumstearat, Aluminumstearat, Eisen(II)oleat, Eisen(II)naphthenat, Zinkstearat, Aluminumtristearat und -distearat, Natriumstearat, Strontiumstearat und Mischungen derselben.
Beispiele für wahlfreie Additive, die eine antioxidierende Wirkung liefern, umfassen Zinkdithiophosphate, gehinderte Phenole, aromatische Amine und sulfurierte Phenole. Zu den Beispielen für Gleitmittel gehören organische Fettsäuren und -amide, Schweineschmalzöl und hochmolekulare Organophosphor-Verbindungen, Phosphorsäureester. Beispiele für synthetische Viskositätsregler umfassen Polymere und Copolymere von Olefinen, Methacrylaten, Dienen oder alkylierten Styrolen. Zusätzlich dazu umfassen andere wahlfreie Additive, die eine sterisch stabilisierende Funktion ergeben, fluoroaliphatische polymere Ester und Verbindungen, die eine chemische Kupplung bereitstellen, welche Organotitanate, -aluminate, -silikon und -zirconate als Kupplungsmittel umfassen.
Ein Fachmann kann leicht wahlfreie Additiv-Komponenten auswählen, so wie sie in einer bestimmten Zubereitung erwünscht sind. Falls vorliegend, kann die Menge dieser wahlfreien Komponenten typischerweise jeweils von 0,1-12 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids, reichen. Vorzugsweise liegen wahlfreie verwendete Inhaltsstoffe jeweils in einem Bereich von 0,5-7,5 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids, vor.
Eine wahlfreie, aber bevorzugte Verwendung eines Thixotropiermittels schließt jedes derartige Reagens ein, das eine thixotrope Rheologie liefert. Das Thixotropiermittel wird im Hinblick auf das ausgewählte Trägerfluid ausgewählt. Wenn das magnetorheologische Fluid mit einem Trägerfluid gebildet wird, das ein organisches Fluid ist, kann ein Thixotropiermittel ausgewählt werden, das mit einem solchen System kompatibel ist. Thixotropiermittel, die für solche organische fluide Systeme brauchbar sind, werden in US-A-5,645,752 beschrieben. Vorzugsweise werden öllösliche Metallcarboxylate und dergleichen, die kollektiv als Seifen bezeichnet werden, wie die aufgeführten Carboxylatseifen verwendet. Die Thixotropiermittel – falls sie verwendet werden – werden typischerweise in einer Menge in einem Bereich von 0,1-5,0 und vorzugsweise von 0,5-3,0 Vol.-% des magnetorheologischen Fluids verwendet. Beispiele für bevorzugte Thixotropiermittel schließen Seifen, kolloidale Kieselsäure und organophilen Ton ein. Bevorzugte Ausführungsformen enthalten ein Thixotropiermittel aus organophilem Ton wie Bentonite. Bentonit-Tone sind häufig thixotrop und scherentzäht, d. h. sie bilden Netzwerke, die durch Scheranwendung leicht zerstört werden, und die sich zurückbilden, wenn das Scheren entfernt wird. Bentonit-Tonmaterial wird durch Behandlung mit einem hydrophoben organischen Material organisch modifiziert. Die als Bentonite bezeichneten Materialien werden zuweilen untereinander austauschbar mit dem Ausdruck Smektid und Montmorillonit erwähnt. Montmorillonit-Ton macht typischerweise einen großen Anteil von Bentonit-Tonen aus. Montmorillonit-Ton enthält eine große Fraktion an Aluminiumsilicat. Hectorit-Ton enthält eine große Fraktion an Magnesiumsilicat. Im Handel erhältliche organisch modifizierte Tone umfassen z. B. Claytone AF von Southern Clay Products und die Gentone^®-, Baragel^®- und Nykon^®-Familien von organophilen Tonen von RHEOX. Andere geeignete Tone schließen solche ein, die in US-A-5,634,969 an Cody et al. offenbart sind. Ein bevorzugter organophiler Ton ist Claytone EM.
Die Viskosität im ausgeschalteten Zustand des magnetorheologischen Fluids, das die magnetorheologischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthält, hängt größtenteils vom Volumen der Teilchen-Komponente und vom Typ des Trägerfluids ab. Ein Fachmann bestimmt die erwünschte notwendige Viskosität gemäß der beabsichtigten Anwendung des magnetorheologischen Fluids.
Das magnetorheologische Fluid der Erfindung kann auch andere wahlfreie Additive enthalten, wie Farbstoffe oder Pigmente, Schleifmittel, Gleitmittel, Antioxidationsmittel, pH-Regler, Salze, Entsäuerungsmittel und/oder Antikorrosionsmittel. Diese wahlfreien Additive können in Form von Dispersionen, Suspensionen oder Materialien vorliegen, die in dem Trägervehikel löslich sind.
Die organophilen Tone werden in Konzentrationen zwischen 0,1 und 12 Gew.-%, vorzugsweise von 0,3-5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der MR-Fluid-Zusammensetzung, verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das einzige vorliegende Thixotropiermittel Bentonit, was andere Typen von Verdickungsmitteln ausschließt.
Bevorzugte Ausführungsformen enthalten Verbindungen, die die Reibung zwischen Teilchen reduzieren (ein die Reibung reduzierendes Additiv), so wie, aber nicht darauf beschränkt, Siliciumdioxid-Teilchen von kolloidaler Größe, Molybdän-Verbindungen, wie Organomolybdäne, Molybdänsulfid oder -disulfid, und Molybdänphosphat; und Fluorkohlenstoff-Polymere wie Polytetrafluorethylen, und Mischungen derselben. In bevorzugten Ausführungsformen ist zusammen mit dem die Reibung reduzierenden Additiv auch ein Extremdruckadditiv eingeschlossen. Extremdruckadditive sind in der Technik der Gleitmittel bekannt und umfassen Organophosphor-Verbindungen, Phosphonat-Verbindungen, Phosphonit, Phosphat, Phosphinat, Phosphinit, Phosphit und bekannte Derivate, wie ihre Amid- oder Imid-Derivate, Thiophosphor-Verbindungen und Thiocarbamate. Beispielhafte brauchbare Organophosphor-Extremdruckadditive zum Einschließen in den magnetisch reagierenden Teilchen haben hierin eine Struktur, die durch die folgende Formel dargestellt wird:
wobei R und R₂ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, eine Aminogruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen darstellen; X, Y und Z jeweils unabhängig voneinander -CH₂-, ein Stickstoffheteroatom oder ein Sauerstoffheteroatom sind, mit der Maßgabe, dass wenigstens eines von X, Y oder Z ein Sauerstoffheteroatom ist; a 0 oder 1 ist; und n die Wertigkeit von M ist, mit der Maßgabe, dass wenn X, Y und Z jeweils ein Sauerstoffheteroatom sind, M ein Metallion oder ein Salzrest ist, der aus einem Amin der folgenden Formel B gebildet wird:
wobei R₃, R₄ und R₅ jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder aliphatische Gruppen mit 1-18 Kohlenstoffatomen darstellen; wenn wenigstens eines von X, Y oder Z kein Sauerstoffheteroatom ist, M aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Metallion, einem Nichtmetall-Rest und einem zweiwertigen Rest besteht, mit der weiteren Maßgabe, dass, wenn Z -CH₂- ist, dann M ein zweiwertiger Rest ist, und wenn Z ein Stickstoffheteroatom ist, M kein Amin der Formel B ist.
Repräsentative Thiophosphor-Extremdruckadditive haben eine durch die Formel A dargestellte Struktur:
wobei R₁ und R₂ jeweils individuell eine Struktur haben, die durch Y-((C)R₄)(R₅))_n-(O)_w- dargestellt wird,
wobei Y Wasserstoff oder ein eine funktionelle Gruppe enthaltender Rest ist, wie Amino, Amido, Imido, Carboxyl, Hydroxyl, Carbonyl, Oxo oder Aryl; n eine ganze Zahl von 2 bis 17 ist, so dass C(R₄)(R₅) eine zweibindige Gruppe ist, die eine Struktur aufweist, wie geradkettig-aliphatisch, verzweigt-aliphatisch, heterocyclisch oder aromatischer Ring; R₄ und R₅ jeweils individuell Wasserstoff, Alkyl oder Alkoxy sein können und w Null oder 1 ist.
Eine bevorzugte Anzahl von Thiocarbamat-Extremdruckadditiven haben eine durch die Formel B dargestellte Struktur:
in der R₁ und R₂ jeweils unabhängig voneinander eine Struktur haben, die durch Y-((C)(R₄)(R₅))_n- dargestellt wird, wobei Y Wasserstoff oder ein eine funktionelle Gruppe enthaltender Rest ist, wie Amino, Amido, Imido, Carboxyl, Hydroxyl, Carbonyl, Oxo oder Aryl; n eine ganze Zahl von 2 bis 17 ist, so dass C(R₄)(R₅) eine zweibindige Gruppe mit einer Struktur wie geradkettig-aliphatisch, verzweigt-aliphatisch, heterocyclisch oder ein aromatischer Ring ist, und R₄ und R₅ jeweils Wasserstoff, Alkyl oder Alkoxy sein können. R₃ der Formel A oder B ist ein Metallion, wie Molybdän, Zinn, Antimon, Blei, Bismuth, Nickel, Eisen, Zink, Silber, Cadmium oder Blei und dergleichen oder ein nichtmetallischer Rest, wie Wasserstoff, eine schwefelhaltige Gruppe, Alkyl, Alkylaryl, Arylalkyl, Hydroxyalkyl, eine Oxyenthaltende Gruppe, Amido oder Amin. Die tiefgestellten Indizes a und b der Formeln A oder B sind jeweils Null oder 1, mit der Maßgabe, dass a + b wenigstens 1 ist und x der Formeln A oder B in Abhängigkeit von der Wertigkeitszahl von R₃ eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
Bekannte Organomolybdän-Verbindungen sind in US-A-4,889,647 und US-A-5,412,130 beschrieben. Ein geeigneter Organomolybdän-Komplex wird durch Umsetzung einen Fettöls, Diethanolamin und einer Molybdänquelle hergestellt. Ein geeignetes heterocyclisches Organomolybdat wird durch Umsetzung von Diol-, Diaminothiolalkohol- und Aminoalkohol-Verbindungen mit einer Molybdänquelle in Gegenwart eines Phasenübertragungsmittels hergestellt. Andere geeignete Organomolybdän-Verbindungen sind in US-A-5,137,647 beschrieben, wie Organomolybdän-Verbindungen, die durch Umsetzung eines Amin-Amids mit einer Molybdänquelle hergestellt werden. Molybdänthiadiazole sind bevorzugte Molybdän-Verbindungen und sind in US-A-5,627,146 beschrieben. Im Handel erhältliche. Molybdänthiadiazole sind von R. T. Vanderbilt Company unter der Bezeichnung Molyvan^® 822 und Molyvan^® 2000 erhältlich. Ein anderes Beispiel dafür ist Molybdänhexacarbonyldixanthogen. Eine Organomolybdän-Verbindung, die durch Umsetzung eines Kohlenwasserstoffrest-substituierten, Hydroxy-alkylierten Amins mit einer Molybdänquelle hergestellt wird, ist in US-A-4,164,473 offenbart, und Alkylester von Molybdänsäure sind in US-A-2,805,997 offenbart. Bevorzugte Organomolybdän-Verbindungen werden gemäß US-A-4,889,647 und US-A-5,412,130 hergestellt und eine bestimmte Organomolybdän-Verbindung ist im Handel von R. T. Vanderbilt Company unter der Bezeichnung Molyvan^® 855 erhältlich.
Wenn man Organomolybdän-Verbindungen verwendet, so sind dieselben bei Umgebungstemperatur im flüssigen Zustand erhältlich und können in wirksamen Anwendungsgehalten von 0,1-12 Vol.-%, vorzugsweise von 0,25-10 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des magnetorheologischen Fluids, in ein MR-Fluid eingeführt werden.
Die Ausführungsformen von magnetorheologischen Fluiden, die in den Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können hergestellt werden, indem man die Inhaltsstoffe anfänglich per Hand unter relativ geringem Scheren mit einem Spatel oder dergleichen vermischt und dann anschließend unter einem relativ höheren Scheren mit einem Homogenisator, mechanischen Mischer oder einer mechanischen Schüttelvorrichtung gründlicher vermischt oder die Inhaltsstoffe mit einer zweckmäßigen wohlbekannten Mahlvorrichtung, wie einer Kugelmühle, Sandmühle, Reibungsmühle, Lackmühle, Kolloidmühle oder dergleichen, dispergiert.
Das Testen der verschiedenen anwendungsspezifischen Vorrichtungen, wie Dämpfer, Gestelle, Bremsen und Kupplungen, die magnetorheologische Fluide der vorliegenden Erfindung verwenden, ist ein zweites Verfahren zur Bewertung der mechanischen Leistungsfähigkeit dieser Materialien. Die steuerbare fluidhaltige Vorrichtung wird einfach mit einem mechanischen Betätigungsglied in Reihe angeordnet und mit einer vorgegebenen Verschiebung und Amplitude und Frequenz betrieben. Ein Magnetfeld wird zweckmäßig an die Vorrichtung angelegt und der Kraftausstoß, der aus den sich ergebenden Ausdehnungs-/Kompressions-Wellenformen bestimmt wird, wird als Funktion der Zeit aufgetragen. Die auf Testdämpfer, Testgestelle und Testkupplungen angewandte Methodologie ist dem Fachmann der Schwingungssteuerung wohlbekannt.
Die Teilchenkomponente, die gemäß den Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird, hat eine relativ langsame Trockenpulver-Fließgeschwindigkeit, verglichen mit magnetisch reagierenden Teilchen des Standes der Technik. Das Verfahren zur Bestimmung der relativen Pulver-Fließgeschwindigkeiten von verschiedenen Teilchentypen unter Verwendung einer Szintillationsampulle ist nachstehend beschrieben.
Beispielhafte magnetisch reagierende Teilchen sind nachstehend für Vergleichszwecke beschrieben. In jedem Beispiel werden die Prozentgehalte, die für jede Teilchengruppe angegeben sind, wenn Teilchengemische aufgeführt sind, in Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs unterschiedlicher Populationen von Teilchen, ausgedrückt.
Pulverfließtest
35 g Metallpulver werden in eine 20-ml-Szintillationsampulle gegeben. An die Ampulle wird mehrere Male geklopft, um das Pulver zu nivellieren und absetzen zu lassen. Die Ampulle wird an einen kegelförmigen Trichter geschraubt, der eine Öffnung von 15 mm und einen Schrägungswinkel von 60° hat und an einem 6-V-Vibrationsmotor befestigt ist, der von einer Telefon-Paging-Vorrichtung übertragen wird. Die Zeitspanne, die zum Entleeren der Inhaltsstoffe aufgezeichnet wird, wird registriert. Zwei bis drei Wiederholungen werden mit frischen Proben durchgeführt, und es wird ein Mittelwert genommen. Die Messungen von verschiedenen Qualitäten von Eisenteilchen werden zum Vergleich der Pulverfließgeschwindigkeiten durchgeführt.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Teilchen (Beispiel 1) haben langsamere Trockenpulverfließ-Eigenschaften, und überraschenderweise stimmt dies mit einer verbesserten magnetorheologischen Reaktion aus dem Teilchenfließen durch Öffnungen in einer steuerbaren Vorrichtung überein.
Beispielhaftes MR-Fluid
Ein magnetorheologisches Fluid wird durch Vermischen von 20% zerstäubtem Atmix^® PF20 E-Eisenpulver (D₁₀ = 3,14 μm, D₅₀ = 11,89 μm; D₉₀ = 31,34 μm) (R² = 0,77), das 99% Eisen, weniger als 1% Sauerstoff, weniger als 1% Stickstoff und 0,01 Gew.-% Kohlenstoff enthält, mit 1 Gew.-% Lithiumhydroxystearat, 1 Gew.-% Molybdändisulfid und einem restlichen Volumen von 78% bis 100 eines Trägerfluids aus einem synthetischen Kohlenwasserstofföl, das von Poly-α-olefinen abgeleitet ist und unter dem Namen Durasyn^® 162 verkauft wird, hergestellt.

Claims

Magnetorheologisches Fluid, das eine Trägerfluidkomponente und eine magnetisierbare Teilchenkomponente umfasst, wobei die magnetisierbare Teilchenkomponente eine Einzelhybridgas-Wasser-Zerstäubungsverfahrensstrompopulation ist, die eine 10-Volumenprozentfraktion der Teilchen mit einem Durchmesser von 2 μm bis einschließlich 5 μm, eine 50-Volumenprozentfraktion der Teilchen mit einem Durchmesser von 8 μm bis einschließlich 15 μm und eine 90-Volumenprozentfraktion der Teilchen mit einem Durchmesser von 25 μm bis einschließlich 40 μm aufweist, und das weiterhin durch eine Kleinste-Quadrate-Regression (R²) der Teilchengröße gegen den Logarithmus der normalen kumulativen Volumenprozentanteile von größer oder gleich 0,77 gekennzeichnet ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1, wobei die Trägerkomponente eine Viskosität zwischen 0,01 und 5 cm²/s (1 und 500 Centistokes) bei 100°C hat.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 2, wobei die Trägerkomponente eine Viskosität von weniger als 0,1 cm²/s (10 Centistokes) bei 100°C hat.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1, wobei die Trägerkomponente in einer Menge von 50 bis 95 Volumenprozent des magnetorheologischen Fluids vorhanden ist und die Teilchenkomponente in einer Menge von 5 bis 50 Volumenprozent des magnetorheologischen Fluids vorhanden ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 2, wobei die Trägerkomponente aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus natürlichem Fettöl, Mineralöl, Polyphenylether, zweibasigem Säureester, Neopentylpolyolester, Phosphitester, synthetischem Cycloparaffin, synthetischem Paraffin, ungesättigtem Kohlenwasserstofföl, einbasigem Säureester, Glycolester und -ether, fluoriertem Ester und Ether, Kieselsäureester, Silikonöl, Silikon-Copolymer, synthetischem Kohlenwasserstoff, perfluoriertem Polyether und -ester, halogeniertem Kohlenwasserstoff und Gemischen und Derivaten davon besteht.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 2, wobei die Trägerkomponente aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasser, Glycol, Glycolester und Gemischen davon besteht.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1, wobei die Trägerkomponente weiterhin ein Dispergiermittel umfasst.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1, das weiterhin ein Thixotropiermittel umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Seife, kolloidaler Kieselsäure und organophilem Ton besteht.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 8, wobei das Thixotropiermittel ein organophiler Ton ist, der aus organisch modifiziertem Bentonit ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1, das weiterhin ein Extremdruckadditiv umfasst.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 10, wobei das Extremdruckadditiv aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Thiophosphorverbindungen und Thiocarbamaten besteht.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 11, wobei das Extremdruckadditiv eine phosphororganische Verbindung mit der Formel
ist, wobei R₁ und R₂ jeweils unabhängig Wasserstoff, eine Aminogruppe oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen sind, X, Y und Z jeweils unabhängig -CH₂-, ein Stickstoff-Heteroatom oder ein Sauerstoff-Heteroatom sind, mit der Maßgabe, dass wenigstens eines der Symbole X, Y oder Z ein Sauerstoff-Heteroatom bedeutet, a = 0 oder 1 ist und n die Wertigkeit von M ist, mit der Maßgabe, dass dann, wenn X, Y und Z jeweils ein Sauerstoff-Heteroatom sind, M eine Salz-Struktureinheit ist, die aus einem Amin der Formel B
gebildet ist, wobei R₃, R₄ und R₅ jeweils unabhängig Wasserstoff oder aliphatische Gruppen mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen sind, und wenn wenigstens eines der Symbole X, Y oder Z kein Sauerstoff-Heteroatom bedeutet, M aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem. Metallion, einer nichtmetallischen Struktureinheit und einer zweiwertigen Struktureinheit besteht, und wenn Z ein Stickstoff-Heteroatom ist, M kein Amin der Formel B ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 11, wobei das Extremdruckadditiv eine Thiophosphorverbindung mit der Struktur
ist, wobei R₁ und R₂ jeweils unabhängig eine Struktur haben, die durch Y-((C)(R₄)(R₅))_n-(O)_w- dargestellt wird, wobei Y Wasserstoff oder eine Struktureinheit, die eine funktionelle Gruppe enthält, ist, wie Amino, Amido, Imido, Carboxy, Hydroxy, Carbonyl, Oxo oder Aryl; n eine ganze Zahl von 2 bis 17 ist, so dass C(R₄)(R₅) eine zweiwertige Gruppe mit einer Struktur wie eine geradkettige aliphatische, verzweigte aliphatische, heterocyclische Gruppe oder ein aromatischer Ring ist; R₄ und R₅ jeweils unabhängig Wasserstoff, Alkyl oder Alkoxy sein können; und w = 0 oder 1 ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 11, wobei das Extremdruckadditiv ein Thiocarbamat ist, das durch die Formel B
dargestellt wird, wobei R₁ und R₂ jeweils unabhängig eine Struktur haben, die durch Y-((C)(R₄)(R₅)_n- dargestellt wird, wobei Y aus Wasserstoff, Amino, Amido, Imido, Carboxy, Hydroxy, Carbonyl, Oxo oder einer Arylgruppe ausgewählt ist, n eine ganze Zahl von 2 bis 17 ist, R₄ und R₅ unabhängig Wasserstoff, Alkyl- oder Alkoxygruppen sind und R₃ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Metallion, einer nichtmetallischen Struktureinheit und einer zweiwertigen Struktureinheit besteht, a und b jeweils unabhängig 0 oder 1 sind, mit der Maßgabe, dass a + b wenigstens gleich 1 ist, und x je nach der Wertigkeit von R₃ eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1, wobei die Teilchenkomponente aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Eisenmangan, Eisenbor, Eisenoxid, Eisennitrid, Eisencarbid, Eisenchrom, kohlenstoffarmem Stahl, Eisensilicium, Eisennickel, Eisenkobalt und einem Gemisch davon besteht.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 15, wobei die Teilchenkomponente aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Eisenoxid, Eisennickel, Eisenkobalt, Eisenmangan, Eisensilicium und Eisenbor besteht.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 7, wobei das Dispergiermittel aus einem Oleat, Naphthenat, Sulfonat, Phosphorsäureester, Stearinsäure, Stearat, Glycerinmonooleat, Sorbitansesquioleat, Laurat, Fettsäure und Fettalkohol ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 17, wobei das Dispergiermittel ein Stearat umfasst.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1, das weiterhin eine Molybdänverbindung umfasst.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 19, wobei die Molybdänverbindung eine molybdänorganische Verbindung ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 20, wobei die molybdänorganische Verbindung aus Molyvan^® 822, Molyvan^® 2000 und Molyvan^® 855 ausgewählt ist.
Magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 19, wobei es sich bei der Molybdänverbindung um Molybdändisulfid handelt.
Lineare Dämpfvorrichtung, die durch eine Baulücke (Arbeitslücke) von 0,08 mm bis 0,90 mm gekennzeichnet ist, wobei die Vorrichtung das magnetorheologische Fluid gemäß Anspruch 1 enthält.
Haptisches Schnittstellensystem, umfassend: eine haptische Schnittstellenvorrichtung, die von einer Bedienperson in wenigstens einer Rotations- oder Translationsrichtung bewegt werden kann, wobei das haptische Schnittstellensystem der haptischen Schnittstellenvorrichtung Wiederstandskräfte liefert; eine Steuereinheit zum Empfangen eines variablen Inputsignals und Ausgeben eines variablen Outputsignals, wobei die Steuereinheit geeignet ist, ein Programm laufen zu lassen, das das variable Inputsignal verarbeitet und als Reaktion auf den variablen Input das variable Outputsignal davon ableitet; und eine magnetisch steuerbare Vorrichtung, die das variable Outputsignal empfängt und als Funktion des variablen Outputsignals eine Widerstandskraft erzeugt, wobei die Vorrichtung ein magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1 enthält, wobei die magnetisierbare Teilchenkomponente durch Ordnen der Teilchenkomponente als Reaktion auf das Outputsignal variable Widerstandskräfte erzeugt und dadurch direkt die Leichtigkeit der Bewegung der haptischen Schnittstellenvorrichtung steuert, indem sie der Verschiebung der haptischen Schnittstellenvorrichtung einen Widerstand entgegensetzt.
Haptisches Schnittstellensystem gemäß Anspruch 24, wobei die magnetisch steuerbare Vorrichtung ein Dämpfer ist und die Teilchen in einer Trägerkomponente dispergiert sind, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasser, Glycol, natürlichem Fettöl, Mineralöl, Polyphenylether, zwei basigem Säureester, Neopentylpolyolester, Phosphitester, synthetischem Cycloparaffin, synthetischem Paraffin, ungesättigtem Kohlenwasserstofföl, einbasigem Säureester, Glycolester, Glycolether, fluoriertem Ester, fluoriertem Ether, Kieselsäureester, Silikonöl, Silikon-Copolymer, Poly-α-olefin, perfluorierten Polyethern, perfluoriertem Ester, halogeniertem Kohlenwasserstoff und Gemischen und Derivaten davon besteht.
Magnetorheologische Rotationsvorrichtung, umfassend: (a) eine Welle; (b) einen Rotor, der aus einem magnetisch permeablen Material hergestellt ist und eine erste und eine zweite Rotorfläche, einen Arbeitsteil und einen äußeren Rand aufweist, wobei der Rotor so mit der Welle verbunden ist, dass die relative Rotation zwischen diesen eingeschränkt ist; (c) ein Gehäuse einschließlich eines magnetisch weichen Jochs, das aus einem magnetisch hochgradig permeablen pulverförmigen Metallmaterial hergestellt ist, wobei in dem magnetisch weichen Joch eine Aussparung gebildet ist, wobei die Aussparung den Arbeitsteil des Rotors aufnimmt und eine erste Lücke angrenzend an die erste Rotorfläche und eine zweite Lücke angrenzend an die zweite Rotorfläche bildet, wobei das Gehäuse einen Teil beinhaltet, der im Vergleich zu einem Teil des Gehäuses, der das Joch beinhaltet, relativ dünn geformt ist, wobei der Teil angrenzend an die Welle gebildet ist, um einen Magnetfeldaufbau in einem Wellensiegelbereich zu verhindern; (d) ein magnetorheologisches Fluid gemäß Anspruch 1 oder pulverförmige magnetisierbare Teilchen ohne ein Trägerfluid, wobei das Fluid oder die Teilchen ohne das Trägerfluid in der ersten und zweiten Lücke enthalten sind und diese wenigstens teilweise füllen, wobei die magnetisierbare Teilchenkomponente des Fluids und die pulverförmigen magnetisierbaren Teilchen durch eine Einzelhybridgas-Wasser-Zerstäubungsverfahrensstrom population von Teilchen gekennzeichnet sind, die eine Population aufweisen, die ein R² von größer oder gleich 0,77 aufweist, und weiterhin durch eine 10-Volumenprozentfraktion der Teilchen mit einem Durchmesser von 2 μm bis einschließlich 5 μm, eine 50-Volumenprozentfraktion der Teilchen mit einem Durchmesser von 8 μm bis einschließlich 15 μm und eine 90-Volumenprozentfraktion der Teilchen mit einem Durchmesser von 25 μm bis einschließlich 40 μm gekennzeichnet sind; und (e) einen Magnetfeldgenerator, der angrenzend an das magnetisch weiche Joch ein veränderbares Magnetfeld liefert, wobei das veränderbare Magnetfeld die Funktion hat, zu bewirken, dass die magnetisch weichen Teilchen in der ersten und zweiten Lücke ihre Rheologie verändern, und dadurch eine Änderung des Torsionswiderstands der Rotationsvorrichtung zu verursachen, wenn der Feldgenerator eingeschaltet wird.