本發(fā)明涉及磁流變液組合物。

背景技術(shù)：

磁流變液是一類智能流體。當(dāng)經(jīng)受磁場(chǎng)時(shí)，磁流變液的粘度顯著增加。重要的是，通過(guò)改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度，可以非常精確地控制磁流變液在其活化狀態(tài)時(shí)的屈服應(yīng)力。磁流變液的應(yīng)用是廣泛的，并且其隨著流體動(dòng)力學(xué)中的各種進(jìn)步而擴(kuò)展。磁流變液常用于車輛基座和懸浮組件。一種這樣的應(yīng)用是磁流變液組合物在具有柔性體和隔膜的車輛基座中的應(yīng)用。美國(guó)專利7,070,708中公開(kāi)了這種磁流變液組合物。磁流變液組合物包含載液、分散在載液中的多個(gè)磁響應(yīng)性粒子以及分散在載液中的煅制二氧化硅防塵劑。防沉劑形成觸變網(wǎng)絡(luò)，其中載運(yùn)網(wǎng)絡(luò)使磁響應(yīng)性粒子懸浮在觸變網(wǎng)絡(luò)中以便防止磁響應(yīng)性粒子沉降。觸變網(wǎng)絡(luò)被定義為以低剪切速率形成松散網(wǎng)絡(luò)或結(jié)構(gòu)的磁響應(yīng)性粒子的懸浮體，有時(shí)被稱作簇或絮凝物。此種結(jié)構(gòu)的存在對(duì)磁流變液組合物賦予較小程度的剛性，從而減少粒子沉降。然而，當(dāng)通過(guò)溫和的攪動(dòng)施加剪切力時(shí)，觸變網(wǎng)絡(luò)可被輕易地瓦解或分散。當(dāng)去除剪切力時(shí)，可重新形成觸變網(wǎng)絡(luò)。

美國(guó)專利7,070,708還公開(kāi)了磁流變液組合物包含諸如乙氧基化胺和丙二醇等添加劑以便對(duì)磁流變液提供穩(wěn)定性。然而，研究顯示乙氧基化胺、丙二醇以及磁流變液組合物中的其他添加劑與車輛基座的柔性體和隔膜反應(yīng)。該反應(yīng)在車輛基座中生成氣體，其造成車輛基座內(nèi)的壓力增強(qiáng)，因而抑制車輛完整的功能性能。此外，該反應(yīng)還在磁流變液組合物中形成二聚物和三聚物，其破壞磁流變液組合物中形成的觸變網(wǎng)絡(luò)并使磁響應(yīng)性粒子從磁流變液組合物中沉積出來(lái)，降低磁流變液組合物的壽命。因此，磁流變液將不再響應(yīng)磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致車輛基座故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種磁流變液組合物，其不含對(duì)所述組合物的觸變網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定性的任何額外添加劑。此外，本發(fā)明還防止柔性體和隔膜與所述組合物反應(yīng)，從而延長(zhǎng)所述組合物的壽命。

發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)

本發(fā)明就其最寬泛的方面而言是提供一種具有較長(zhǎng)流體壽命的磁流變液組合物，從而提供對(duì)于車輛基座的完整功能性能的改善。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參考以下詳細(xì)描述，可以更容易知曉、同時(shí)更好理解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是可利用本發(fā)明的磁流變液組合物的車輛基座的示意性截面圖；

圖2是本發(fā)明的磁流變液組合物和行業(yè)中所用的現(xiàn)有磁流變液組合物(現(xiàn)有技術(shù))在磁強(qiáng)度為0T～1.2T的磁場(chǎng)下的屈服應(yīng)力；

圖3是比較1,000,000次工作循環(huán)中利用本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座中的壓力生成的圖；

圖4是比較5,000,000次工作循環(huán)中利用本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的每次循環(huán)的耗散能的圖；

圖5是比較1,000,000次工作循環(huán)中利用本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的每次循環(huán)的耗散能的圖；

圖6是顯示利用現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的動(dòng)態(tài)剛度的圖；

圖7是顯示利用本發(fā)明的磁流變液組合物的車輛基座的動(dòng)態(tài)剛度的圖；

圖8是顯示利用本發(fā)明的磁流變液組合物的車輛基座的動(dòng)態(tài)剛度的圖，其采用兩個(gè)車輛基座；

圖9是顯示利用現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的阻尼控制的圖；

圖10是顯示利用本發(fā)明的磁流變液組合物的車輛基座的阻尼控制的圖；

圖11是顯示利用本發(fā)明的磁流變液組合物的車輛基座的阻尼控制的圖，其采用兩個(gè)車輛基座；

圖12是顯示利用現(xiàn)有技術(shù)的四個(gè)車輛基座的阻尼功的圖；并且

圖13是顯示利用本發(fā)明的磁流變液組合物的四個(gè)車輛基座的阻尼功的圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一個(gè)方面包括用于具有柔性體和隔膜的車輛基座的磁流變液組合物。所述磁流變液組合物的組成如下：載液；分散在載液中的多個(gè)磁響應(yīng)性粒子；以及分散在載液中的煅制二氧化硅防沉劑，其形成觸變網(wǎng)絡(luò)，其中載液使磁響應(yīng)性粒子懸浮在觸變網(wǎng)絡(luò)中以便防止磁響應(yīng)性粒子沉降。本發(fā)明的磁流變液組合物僅含有載液、多個(gè)磁響應(yīng)性粒子和防沉劑。換言之，本發(fā)明的磁流變液組合物不含對(duì)觸變網(wǎng)絡(luò)和磁流變液提供穩(wěn)定性的任何額外添加劑，并且防止柔性體和隔膜與所述組合物反應(yīng)從而延長(zhǎng)所述組合物的壽命。

磁流變液組合物的載液在磁流變液中形成連續(xù)相，并且以10重量％～73重量％的量存在，優(yōu)選以23重量％～38重量％的量存在，最優(yōu)選以26重量％～36重量％的量存在。載液可以是任何有機(jī)流體，優(yōu)選非極性有機(jī)流體。合適的流體的實(shí)例包括但不限于硅油、礦物油、石蠟油、有機(jī)硅共聚物、白油和液壓油。另外，可使用合適的流體的混合物作為本發(fā)明的載液。對(duì)于本發(fā)明的磁流變液組合物，硅油特別優(yōu)選地作為載液，并且以30重量％～32重量％的量存在。

磁流變液組合物的多個(gè)磁響應(yīng)性粒子分散在載液中，并以25重量％～80重量％的量存在，優(yōu)選以60重量％～70重量％的量存在，最優(yōu)選以64重量％～68重量％的量存在。磁響應(yīng)性粒子可以是由順磁性、超順磁性和鐵磁性元素和化合物制成的任何固體。合適的磁響應(yīng)性粒子的實(shí)例包括鐵、鐵合金、鐵氧化物(包括Fe₂O₃和Fe₃O₄)、鐵氧化物粉末/鐵粉末混合物以及鐵氧化物粉末/還原鐵粉末混合物。對(duì)于本發(fā)明的磁流變液組合物，鐵特別優(yōu)選地作為磁響應(yīng)性粒子，并且以64重量％～65重量％的量存在。磁響應(yīng)性粒子通常為金屬粉末的形式。應(yīng)選擇磁響應(yīng)性粒子的粒徑以使磁響應(yīng)性粒子本身可以在載液中響應(yīng)于磁場(chǎng)排列。磁響應(yīng)性粒子的平均粒徑大小一般為1μm～1000μm。

煅制二氧化硅防沉劑也分散在載液中，并以2重量％～10重量％的量存在，優(yōu)選以2重量％～7重量％的量存在，最優(yōu)選以2重量％～6重量％的量存在。煅制二氧化硅形成觸變網(wǎng)絡(luò)以便將磁響應(yīng)性粒子懸浮在觸變網(wǎng)絡(luò)中，從而防止磁響應(yīng)性粒子從觸變網(wǎng)絡(luò)中沉降出。防沉劑通過(guò)氫鍵的分子間力使磁響應(yīng)性粒子懸浮在觸變網(wǎng)絡(luò)中。本發(fā)明的觸變網(wǎng)絡(luò)有效地防止磁響應(yīng)性粒子在磁流變材料組合物中的沉積。合適的防沉劑的實(shí)例包括金屬氧化物粉末，例如沉淀二氧化硅凝膠、煅制或熱解二氧化硅、二氧化硅凝膠，或者至少一種前述金屬氧化物粉末的組合。對(duì)于本發(fā)明的磁流變液組合物，煅制二氧化硅優(yōu)選作為防沉劑，并且以3重量％～5重量％的量存在。

本發(fā)明的磁流變液組合物的密度為2.2g/ml～2.5g/ml，且在40℃溫度時(shí)的粘度為200cP～400cP。在磁強(qiáng)度0.1T的磁場(chǎng)的存在下，所述磁流變液組合物的磁屈服應(yīng)力為0.1kPa～4kPa。在磁強(qiáng)度0.5T的磁場(chǎng)的存在下，所述磁流變液組合物的磁屈服應(yīng)力為18kPa～24kPa。在磁強(qiáng)度0.9T的磁場(chǎng)的存在下，所述磁流變液組合物的磁屈服應(yīng)力為26kPa～40kPa。

本發(fā)明的另一方面包括用于支持振動(dòng)源的車輛基座設(shè)備。如圖1大致示出的，該設(shè)備包含圍繞和沿著第一軸A延伸并限定外殼室22,24的外殼20。由彈性材料制成的柔性體26，其至少部分設(shè)置在由外殼20支撐的外殼室22,24中。柔性體26圍繞和沿著所述第一軸A徑向延伸，用于進(jìn)行彈性變形從而響應(yīng)由外部激發(fā)引起的振動(dòng)源相對(duì)外殼20的移動(dòng)。彈性材料制成的隔膜28設(shè)置在外殼室22,24中并且與柔性體26軸向地隔開(kāi)。如大致示出的，分隔組件30設(shè)置在外殼室22,24中，其在柔性體26和隔膜28之間延伸，以便將外殼室22,24分為上腔室22和下腔室24。上腔室22在柔性體26和分隔組件30之間延伸。下腔室24在分隔組件30和隔膜28之間延伸。上腔室22和下腔室24的體積通過(guò)柔性體26和隔膜28響應(yīng)于外部激發(fā)的變形而改變。分隔組件30限定一個(gè)通道，其與第一軸A平行延伸并且與上腔室22和下腔室24流體連通地設(shè)置，以便使流體在上腔室22和下腔室24之間流動(dòng)。

響應(yīng)于磁場(chǎng)的磁流變液設(shè)置在上腔室22和下腔室24中。所述磁流變液包含硅油載液，其以30重量％～32重量％的量存在。所述磁流變液包含分散在所述載液中的鐵的磁響應(yīng)性粒子，其以64重量％～66重量％存在。所述磁流變液還包含分散在所述載液中的煅制二氧化硅防沉劑，其形成觸變網(wǎng)絡(luò)，其中載運(yùn)網(wǎng)絡(luò)使所述磁響應(yīng)性粒子懸浮在所述觸變網(wǎng)絡(luò)中以便防止所述磁響應(yīng)性粒子沉降。所述煅制二氧化硅以3重量％～5重量％的量存在。所述磁流變液不含對(duì)所述觸變網(wǎng)絡(luò)和所述磁流變液提供穩(wěn)定性的任何額外添加劑，防止所述磁流變液與隔膜28和柔性體26反應(yīng)從而延長(zhǎng)所述磁流變液的壽命。

實(shí)施例1

為了展示本發(fā)明的磁流變液組合物與行業(yè)中所用的現(xiàn)有磁流變液(現(xiàn)有技術(shù))之間的差異，進(jìn)行各種試驗(yàn)，并且測(cè)量和比較磁流變液的特性。試驗(yàn)過(guò)程中所用的本發(fā)明的磁流變液組合物由硅油、多個(gè)磁響應(yīng)性鐵粒子和煅制二氧化硅組成?，F(xiàn)有技術(shù)包含硅油、二氧化硅粘土、多個(gè)磁響應(yīng)性鐵粒子、乙氧基化胺(例如T-15)和丙二醇。

測(cè)量和比較本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的屈服應(yīng)力。通過(guò)使磁流變液都經(jīng)受磁強(qiáng)度為0T～1.1T的磁場(chǎng)而測(cè)量屈服應(yīng)力。圖2顯示了本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的屈服應(yīng)力的比較。如圖2所示，在磁強(qiáng)度為0.5T～1.1T的磁場(chǎng)下，本發(fā)明的磁流變液組合物的屈服應(yīng)力高于現(xiàn)有技術(shù)。

還進(jìn)行本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的耐久性試驗(yàn)。具有圖1所示相似結(jié)構(gòu)的車輛基座用于耐久性試驗(yàn)。以10Hz的頻率操作并以+2mm之間的壓縮/回彈距離致動(dòng)的車輛基座用于耐久性試驗(yàn)。對(duì)車輛基座施加4A循環(huán)電流以產(chǎn)生磁場(chǎng)。進(jìn)行總計(jì)1,000,000次車輛基座的工作循環(huán)。在整個(gè)1,000,000次工作循環(huán)中測(cè)量車輛中的壓力生成。圖3顯示了由本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)造成的車輛基座中生成的壓力的比較。如圖3所示，在1,000,000次工作循環(huán)臨近結(jié)束時(shí)，使用本發(fā)明的磁流變液組合物時(shí)的車輛基座中生成的壓力低于現(xiàn)有技術(shù)。

在耐久性試驗(yàn)的過(guò)程中還測(cè)量使用本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的每次循環(huán)的耗散能。具體而言，在試驗(yàn)開(kāi)始、50,000次工作循環(huán)、250,000次工作循環(huán)、500,000次工作循環(huán)和1,000,000次工作循環(huán)時(shí)測(cè)量車輛基座的每次循環(huán)的耗散能。圖4顯示了使用本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的每次循環(huán)的耗散能的比較。如圖4所示，在1,000,000次工作循環(huán)臨近結(jié)束時(shí)，使用本發(fā)明的磁流變液組合物時(shí)的車輛基座的每次循環(huán)的耗散能高于現(xiàn)有技術(shù)。

除了測(cè)量1,000,000次工作循環(huán)中的每次循環(huán)的耗散能之外，還分析本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)中的多個(gè)磁響應(yīng)性粒子的沉降。具體而言，在100,000次工作循環(huán)、200,000次工作循環(huán)和300,000次工作循環(huán)之后分析磁流變液的沉降。為了分析磁流變液的沉降，將磁流變液設(shè)置在容器內(nèi)，并在14天的期間內(nèi)觀察透明層分離。觀察結(jié)果在下表1中示出。

表1：本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的沉積分析比較

此外，在5,000,000次工作循環(huán)的期間內(nèi)測(cè)量使用本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的每次循環(huán)的耗散能。具體而言，在試驗(yàn)開(kāi)始、1,000,000次工作循環(huán)、2,000,000次工作循環(huán)、3,000,000次工作循環(huán)、4,000,000次工作循環(huán)和5,000,000次工作循環(huán)時(shí)測(cè)量車輛基座的每次循環(huán)的耗散能。圖5顯示了使用本發(fā)明的磁流變液組合物和現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的每次循環(huán)的耗散能的比較。如圖4所示，在4,000,000次工作循環(huán)和5,000,000次工作循環(huán)之間，使用本發(fā)明的磁流變液組合物時(shí)的車輛基座的每次循環(huán)的耗散能高于現(xiàn)有技術(shù)。

除了測(cè)量5,000,000次工作循環(huán)中的每次循環(huán)的耗散能之外，在5,000,000次工作循環(huán)結(jié)束時(shí)，拆卸車輛基座并對(duì)其就流體稠化和堵塞進(jìn)行分析。在5,000,000次工作循環(huán)結(jié)束時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)在車輛基座中稠化并展現(xiàn)出分隔組件通道的45％～50％的堵塞。相比之下，在5,000,000次工作循環(huán)結(jié)束時(shí)，本發(fā)明的磁流變液組合物展現(xiàn)出在車輛基座中的一些流體稠化以及分隔組件通道的僅10％的堵塞。

實(shí)施例2

為了進(jìn)一步展示本發(fā)明的磁流變液組合物與現(xiàn)有技術(shù)之間的差異，測(cè)量磁流變液對(duì)于車輛基座的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼控制和阻尼功的影響。與實(shí)施例1類似，本實(shí)施例所用的磁流變液組合物由硅油、多個(gè)磁響應(yīng)性鐵粒子和煅制二氧化硅組成?，F(xiàn)有技術(shù)包含硅油、二氧化硅粘土、多個(gè)磁響應(yīng)性鐵粒子、乙氧基化胺(例如T-15)和丙二醇。在本實(shí)施例中，使用與實(shí)施例1中提及的車輛基座具有相同結(jié)構(gòu)的多個(gè)車輛基座。

為了測(cè)量車輛基座的阻尼剛度，車輛基座以2Hz、11Hz和17Hz的頻率以及+1mm的壓縮/回彈距離致動(dòng)。在流體壽命結(jié)束時(shí)測(cè)量阻尼剛度。流體壽命通過(guò)由車輛基座進(jìn)行的預(yù)定數(shù)量的工作循環(huán)定義，例如1個(gè)流體壽命＝1,000,000次工作循環(huán)。圖6顯示了使用現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座在2個(gè)流體壽命期間的動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量。如圖6所示，第一個(gè)流體壽命和第二個(gè)流體壽命之間的車輛基座的動(dòng)態(tài)剛度顯著降低。具體而言，在2個(gè)流體壽命期間并以2Hz、11Hz和17Hz的頻率致動(dòng)時(shí)，含有現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的動(dòng)態(tài)剛度分別降低53.6％、65.9％和67.4％。這種降低是由于現(xiàn)有技術(shù)中磁響應(yīng)性粒子的沉降造成。圖7顯示了使用本發(fā)明的磁流變液組合物的車輛基座在3個(gè)流體壽命期間的動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量。如圖7所示，車輛基座的動(dòng)態(tài)剛度在全部3個(gè)流體壽命期間沒(méi)有明顯變化。圖8顯示了使用本發(fā)明的磁流變液組合物的兩個(gè)車輛基座在5個(gè)流體壽命期間的動(dòng)態(tài)剛度測(cè)量。如圖8所示，即使在5個(gè)流體壽命之后，車輛基座的動(dòng)態(tài)剛度也沒(méi)有明顯變化。

為了測(cè)量車輛基座的阻尼控制，車輛基座以2Hz、11Hz和17Hz的頻率以及+1mm的壓縮/回彈距離致動(dòng)。在流體壽命結(jié)束時(shí)測(cè)量阻尼控制。圖9顯示了使用現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座在2個(gè)流體壽命期間的阻尼控制測(cè)量。如圖9所示，第一個(gè)流體壽命和第二個(gè)流體壽命之間的車輛基座的阻尼控制顯著降低。具體而言，在2個(gè)流體壽命期間并以2Hz、11Hz和17Hz的頻率致動(dòng)時(shí)，含有現(xiàn)有技術(shù)的車輛基座的阻尼控制分別降低75.1％、67.3％和69.6％。這種降低是由于現(xiàn)有技術(shù)中磁響應(yīng)性粒子的沉降造成。圖10顯示了使用本發(fā)明的磁流變液組合物的車輛基座在3個(gè)流體壽命期間的阻尼控制測(cè)量。如圖10所示，車輛基座的阻尼控制在全部3個(gè)流體壽命期間沒(méi)有明顯變化。圖11顯示了使用本發(fā)明的磁流變液組合物的兩個(gè)車輛基座在5個(gè)流體壽命期間的阻尼控制測(cè)量。如圖11所示，即使在5個(gè)流體壽命之后，車輛基座的阻尼控制也沒(méi)有明顯變化。

為了測(cè)量車輛基座的阻尼功控制，車輛基座以11Hz的頻率以及+4mm的壓縮/回彈距離致動(dòng)。在流體壽命結(jié)束時(shí)測(cè)量阻尼剛度。圖12顯示了使用現(xiàn)有技術(shù)的四個(gè)車輛基座在2個(gè)流體壽命期間的阻尼功控制測(cè)量。如圖12所示，第一個(gè)流體壽命和第二個(gè)流體壽命之間的車輛基座的阻尼功控制顯著降低。此現(xiàn)象也是由于現(xiàn)有技術(shù)中磁響應(yīng)性粒子的沉降造成。圖13顯示了使用本發(fā)明的磁流變液組合物的具有相同結(jié)構(gòu)的四個(gè)車輛基座在3個(gè)流體壽命期間的的阻尼功控制測(cè)量。如圖13所示，車輛基座的阻尼功控制在全部3個(gè)流體壽命期間沒(méi)有明顯變化。

顯而易見(jiàn)，在隨附的權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，依照以上教導(dǎo)可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行許多修改和變形，并且可與具體描述不同地實(shí)踐這些修改和變形。設(shè)備權(quán)利要求中使用詞語(yǔ)“所述”是指旨在被包括在權(quán)利要求的覆蓋范圍內(nèi)的肯定陳述的在先物，而詞語(yǔ)“該”在詞語(yǔ)之前不旨在被包括在權(quán)利要求書(shū)的覆蓋范圍內(nèi)。另外，權(quán)利要求中的參考編號(hào)僅出于方便的原因，且不應(yīng)以任何限制性的方式閱讀。