CN100404342C - 三件式运动控制转向架系统 - Google Patents

Abstract

一种用于铁路车的改进的三件套转向架系统，这个系统提供了用于改善稳定性的长行程恒定接触侧轴承，一个用于改善侧架和枕梁的垂直度的“宽”摩擦瓦设计或等同结构，一个用于改善曲线性能并增加磨损抗力的弹性支座垫，以及改善了乘坐平稳质量、增加了对悬架下垂的阻力、加大了振荡极限速度的用于调整并优化具有小于1.5的储备能力的铁路车的一个悬架系统。这样的运动控制转向架系统能够符合最近的美国铁路协会严格的标准，比如用于具有286,000磅总的额定轨道负载的铁路车的M-976。

Description

三件式运动控制转向架系统

技术领域

本发明涉及一种用于有轨机车的改进的三件套转向架系统，这个系统提供了用于改善稳定性的长行程恒定接触侧轴承，一个具有改善的垂直度的摩擦瓦，一个用于改善曲线性能并增加磨损抗力的弹性支座垫，以及改善了乘坐平稳质量、增加了对悬架下垂的阻力、加大了振荡极限速度的用于调整并优化铁路车的一个悬架系统。所述运动控制转向架系统被认为能够符合或者超过美国铁路协会(AAR)的M-976规范要求。

背景技术

铁路车相对的两端通常支撑在间隔分离开的转向架组件上，这允许所述转向架沿着铁轨运行。一个标准的铁路车包括一对铁路车转向架，这个转向架包括支撑于一对轮轴上的一对侧架，每一个轮轴提供有一对车轮，车轮牢固在每个轮轴上并且以符合联合的铁路转向架规格的距离彼此分离。侧架沿着所述转向架可以纵向操作并且平行于所述铁路车的纵向轴线运行。侧架包括一个顶部构件、一个压缩构件、一个张紧构件、一个柱、一个凹字形楔、一个支座以及一个支座顶。

一个中空枕梁横着设置在所述铁路车的所述纵向轴线上，与所述侧架连接，并且具有支撑于其上的铁路车主体。一个枕梁中心凹体提供有一个中央开口。所述枕梁中心凹体接收并支撑与车体相联合的牵引梁的一个凸出圆形中心盘。所述转向架中心凹体提供有主支撑面以支撑在所述转向架枕梁上的所述车体。转向架中心凹体经常与一个水平磨损板和一个垂直磨损环相适配，以改善磨损特性并且延长所述联合转向架枕梁的使用寿命。

每个侧架包括用于枕梁端部并且用于支撑了所述枕梁的弹簧组的一个窗口部分，这个窗口部分允许枕梁相对于所述侧架移动。每个弹簧组典型地包括多个卷簧，卷簧在一个侧架弹簧座部分和所述枕梁端部的一个下表面之间延伸，所述枕梁端部在各自的侧架弹簧座上方间隔开。

侧轴承也可以在所述转向架枕梁和车体之间布置，典型地从侧面提供到中心盘凹体的每一边上，枕梁上的中心盘凹体是在所述轴承垫上的。恒定接触侧轴承通常使用在铁路车转向架上。它们典型地设置在所述转向架枕梁上，比如在侧轴承垫上，但是可以被设置在别处。一些以前的设计使用了安装于底座和盖之间的单独的一个螺旋弹簧。其它设计使用了多个螺旋弹簧或者弹性元件。

美国铁路协会(AAR)标准的运货车转向架容量大小一般由装备了这样的转向架的铁路车的公称承重容量或者额定承重容量来标定。典型的转向架容量指标是40吨、50吨、70吨、100吨和125吨。转向架容量的更特殊的指标是装备有特殊容量转向架的铁路车的铁轨上的允许总毛重。像这样的转向架容量指标的例子分别是142,000磅、177,000磅、220,000磅、263,000磅和315,000磅。自从1994年以来，AAR标准运货车转向架在商业上已经可以用于具有286,000磅级别毛重的铁路车。

在铁轨上用于铁路车转向架的总允许毛重或者最大毛重通常是由在联合的铁路车转向架轮轴上的轴颈轴承的承载能力所决定的。而且，与每个公称铁路车转向架容量相联合的是给定的车轮直径大小，用以限制最大车轮/铁轨接触压力。符合AAR标准运输车转向架的典型的轴颈轴承尺寸和车轮尺寸包括在下面的表格中。

表1

公称转向架容量   铁轨上的最大毛重     轴颈轴承尺寸      车轮尺寸直径

40吨             142,000磅            5英寸×9英寸      33英寸

50吨             177,000磅            5.5英寸×10英寸   33英寸

70吨             220,000磅            6英寸×11英寸     33英寸

100吨            263,000磅            6.5英寸×12英寸   36英寸

125吨            315,000磅            7英寸×12英寸     38英寸

美国铁路协会(AAR)为铁路车稳定性、车轮载荷以及弹簧组结构建立了标准。这些标准的建立或确定是在这种情况下做出的，即，承认像足够幅度的摇摆那样的铁路车车体动态的振动模式会压缩位于所述枕梁的间隔端部的所述弹簧组的个体弹簧，弹簧的压缩甚至到了实体状态或者接近实体状态。这个间隔端部的弹簧压缩伴随着弹簧的伸展，这个作用-反作用能够放大并扩大在所述悬架系统上的“表面的”车轮载荷以及随后的铁路车摇摆运动，就像与来自所述铁路车以及其中的实际或“平均”重量或者载荷相反。作为放大的摇摆运动的结果，并且在这样的摇摆运动的大振幅时，所述铁轨和所述车轮之间的触点压力能够在所述铁路车的间隔侧边显著减少。在一个极端的例子中，所述车轮能够从所述转向架提升并与之偏离，这增加了出轨的机会。

铁路车车体运动具有多种方式，有弹起、颠簸、偏转和横向振荡以及上面提到的摆动。在车体摆动，或者由AAR定义的扭曲和摆动中，所述车体看起来是交替地在所述铁路车的侧边和纵向轴线附近之间旋转。车体颠簸可以看作是在横向的铁路车旋转轴线附近的一个从前向后旋转的运动，这样所述铁路车可能看起来是在其向前和向后的纵向方向之间突进。车体弹起指的是所述铁路车的垂直且直线的运动。偏转被看作是在穿过所述铁路车延伸的一个垂直轴线附近的旋转运动，这给出了随着所述铁路车将转向架移到低处、所述车厢末端往复移动的表象。最后，横向稳定性被看作是所述车体的振荡横向转移。作为选择，转向架振荡指的是所述铁路车转向架的，而不是所述铁路车车体的平行四边形度或者变形度，这与上面提到的所述铁路车车体的运动是截然不同的分离的现象。转向架振荡也是由于车轮横截面是圆锥形因而产生的所述轮辐的振荡横向转移。所有这些运动形式都是不希望发生的，并且能够导致不能接受的铁路车性能，并且不利于铁路车的安全操作。

用来控制铁路车转向架和铁路车车体的动态反应的一个常用的装置是摩擦瓦组件，它提供了振荡运动的从枕梁到侧架的阻尼。摩擦瓦包括在枕梁凹穴中的一个摩擦楔，在这个枕梁凹穴中所述楔被偏置以保持与所述侧架摩擦啮合。摩擦瓦通过对所述枕梁和侧架之间的相对运动进行摩擦阻尼从而消耗了悬架系统能量。

摩擦瓦最通常地是使用恒定或固定偏差的摩擦阻尼结构，同时所述摩擦瓦接触所述枕梁凹穴的补足的内表面。使所述摩擦瓦有偏差并且保持该摩擦瓦抵靠在所述枕梁凹穴表面和所述侧架柱磨损面上的一个保持弹簧或者控制弹簧被所述摩擦瓦下方的所述侧架的弹簧基底或弹簧底座部分所支撑。通过一个固定的或者恒定的偏差或者阻尼弹簧组，所述控制弹簧并不承载，并且所述摩擦瓦组件弹簧的压缩率在位于所述枕梁和侧架之间的相对运动期间基本上保持不变，该压缩率是作为力的一个功能的位移。因此，在一个恒定偏置排列中，为了所述铁路车负载的所有情况，作用于所述摩擦瓦的偏置力在整个操作范围内保持恒定，这个操作范围不但用于所述相对运动，而且用于所述枕梁和侧架之间的偏置的弹簧位移。因此，所述摩擦瓦与柱磨损表面之间的摩擦力保持相对不变。

作为选择，在可变偏差排列中的摩擦瓦的反应随着所述保持弹簧的压缩长度而变化。因此，所述摩擦瓦与所述侧架柱之间的摩擦力随着所述枕梁的垂直运动而变化。然而，在一个弹簧率可变的结构中，所述控制弹簧的操作范围或者弹簧率可能并不足以对所施加的力做出反应，这些力也就是所述铁路车的重量和振荡的动态力，动态力是来自所述转向架和操作条件的改变。至少在一些可变的摩擦力排列中，所述摩擦瓦与所述侧架弹簧座之间的距离已经被认为是足以向摩擦瓦偏置弹簧提供合适的设计特性，以处理在所述铁路车车轮转向架组件中力的变化和范围，甚至可以用于具有一个较高额定承载能力的铁路车。

在固定或恒定偏差排列中，所述摩擦瓦经常具有一个弹簧凹穴来接收具有足够长度和卷簧直径的一个控制弹簧，用以提供所需要的摩擦阻尼。

所述弹簧组排列连同所述摩擦瓦一起支撑所述铁路车，并对所述枕梁和侧架之间相对的相互作用进行抑制。已经存在用于铁路车悬架系统的多个类型的弹簧组，比如在所述弹簧组内部的同心弹簧；五、七和九弹簧排列；用于所述摩擦瓦的伸长弹簧；以及用于在多弹簧副内部的所述摩擦瓦的短弹性长度弹簧。这些仅仅是设置在侧架和枕梁端部组件之间的很多有名的弹簧排列中的几个。这些弹簧组件必须符合美国铁路协会(AAR)制定的标准，这个标准规定了在完全压缩状态或者实体弹簧状态下每个卷簧的固定弹簧高度。用于任何铁路车的特殊弹簧排列依赖于所述铁路车的物理结构，它的额定承载能力以及车轮转向架组件的结构。也就是说，所述弹簧组排列必须对所述转向架中的变化做出反应，而且对所述铁路车中的变化做出反应，比如空的铁路车重量、满载铁路车重量、铁路车重量分配、铁路车操作特性、所述侧架弹簧平台和所述枕梁端之间的可利用的垂直空间、特殊的摩擦瓦设计以及其它操作的和物理的参数。

以前的弹簧组设计根据AAR标准S-259和规则88被限制在1.5的最小储备能力上。尽管这个允许的储备能力最小值根据AAR标准是1.5，用于摩擦阻尼车悬架的悬架储备能力却已经为了铁路车的牵引机车而减少，因为它们装备有自己的悬架系统。为了这些类型的载荷而减少储备能力被认为能够改善乘坐平稳质量。除了铁路车牵引机车以外，AAR1.5的最小储备能力被认为是能够防止悬架下垂的最小允许弹簧能力。然而，以前的技术并没有考虑所述铁路车的长度或者在车内部的所述悬架系统的相互作用。所有类型的车都使用同样的悬架设计和阻尼。

所述铁路车必须在物理上能够承受额定负载重量，并且随着铁路车沿着不同的轨道轮廓以变化的速度运行而保持与所述轨道接触，而不同的轨道轮廓具有变化的轨道条件。同时，所述铁路车和转向架组件必须具有使自己能够在空载、空车情况下的这些同样变化的轨道条件下安全操作的操作特性。操作重量的两个极端在任一情形下都必须在没有造成紧急出轨的情况下被调节。

为了给铁路车提供上面所需的操作范围能力，与所述转向架组件结合成一体的所述阻尼系统弹簧组必须具有确定的静态和动态操作特性。也就是说，对在轨道和轮廓条件变化很宽的铁轨上运动的车进行操作能够导致来自振动的动态操作问题，这可以发展成所述铁路车的无控制的不稳定性，尤其是在极度升高的曲线上。轨道与车轮的分离是几种条件的结果，包括铁轨有缺陷的横断，并且与因为通过不统一轨道而发生的车的振动频率协作，空载铁路车的车轮脱离并不是少见的。尽管车轮从轨道脱离通常并不导致脱轨，然而像这样的分离造成的隐含危险很容易变成显然的危险，并且如果可能的话应该避免。

处理铁路车和转向架组件的振动的主要方法之一是来自上面提到的摩擦瓦的阻尼，还有所述支撑弹簧的稳定性影响。这些振动可能部分地是由于铁路车在其操作期间所经历的物理轨道条件所产生的。举个例子，轨道条件的改变能够影响所述转向架组件的操作，这个轨道变化的影响可以随着它们通过车轮、轮轴和悬架被转移到所述侧架上从而被放大。这可以随着铁路车穿过轨道并且遭遇更多的这些轨道引起的操作问题从而影响铁路车的操作。

典型的侧轴承排列是被设计来控制所述铁路车的振荡的。也就是说，随着所述铁路车转向架的半圆锥车轮沿着铁轨行驶，在所述铁路车转向架中引发了一个偏转轴心的运动。因为转向架偏转，所述侧轴承的一部分被制成滑动越过所述铁路车车体的下面。合成摩擦产生了一个相反的扭矩，这个扭矩产生了防止这个偏转运动的效果。铁路车转向架的另一个目的是控制或限制所述车体的摇摆运动。大多数以前的侧轴承设计将所述轴承的行程限制在大约5/16”。像这样的侧轴承的最大行程被美国铁路协会(AAR)标准所规定。以前的标准，比如M-948-77，将很多应用的行程限制在了5/16”。

新的标准已经发展，这需要铁路车转向架符合更加严格的要求。最新的AAR标准是M-976，这个标准适用于具有超过268,000磅的总的轨道负载的铁路车。

发明内容

存在对用于铁路车的改进的转向架的需要，该转向架符合这些新的AAR标准，比如AAR官方手册规定的M-976或者规则88。

也存在对一种改进的铁路车转向架的需要，这种铁路车转向架具有一套共同工作的设计结构，用以提供改善的运动控制和操作特性，当运输大容量负载的时候尤其有利。

上面的以及其它优势是通过本发明的实施例的变化而获得的。

在优选实施例中，一个改进的运动控制转向架合并了下面结构中的两个或多个：长行程恒定接触侧轴承；具有增加的垂直度的“宽”摩擦瓦结构或与之类似的替换结构，比如拼合楔摩擦瓦，或者复合斜角瓦；弹性支座垫；以及一个悬架系统，悬架系统被“调整”和优化以具有低于1.5的储备能力。在一个最优选的实施例中，所有这四个设计结构被合并到一个运动控制转向架中，并且被认为是具有复合的作用，能够使所述转向架符合或者超过AAR标准，比如用于具有286,000磅总额定轨道负载的铁路车的M-976。

长行程侧轴承可以通过任意不同的传统的或随后发展的设计来获得，在这些设计中，所述侧轴承的行程允许超过5/16”，优选地是至少5/8”。举个例子，这可以通过使用一个弹性推进元件来实现，比如一个弹性元件或者设置于底座和盖之间的一个或多个弹簧。在示范性实施例中，长行程可以在用于铁路车转向架的一个侧轴承排列中实现，这是通过几个结构的结合实现的，包括底座和/或盖高度的减小以及/或者所述弹性推进元件实体高度的减小，以在所述推进元件被完全压缩(实体)之前并且在所述底座和盖降至最低点之前容纳至少5/8”的行程。

在示范性实施例中，包括改善的控制和振动特性的所述侧轴承的改进操作通过小心控制所述盖和底座之间的纵向间隙来实现。已经发现这对于防止所述盖和底座之间过度的移动是很重要的，而且减少了联合的冲击压力、应力和磨损。

在示范性实施例中，在没有逆向影响振荡特性的情况下获得了改善的轨迹、曲线和负载水平特征，这是通过将所述侧轴承的弹簧常数改变到预定范围之内从而实现的，这个范围优选地是在4000-6000磅/英寸之间。

在示范性实施例中，一个具有一车体磨损板的更好的接触表面排列是通过处理所述侧轴承的盖的边角并且增加所述盖的上接触表面的平面度以改善磨损特性，比如减少擦伤，从而获得的。

在示范性实施例中，改善的垂直度是通过使用一个宽的摩擦瓦设计来获得的。在一个特殊实施例中，与典型的51/2”宽的摩擦瓦相比，所述摩擦瓦宽度大约是8”或者更宽。

在示范性实施例中，改善的垂直度也可以通过使用一个拼合楔摩擦瓦设计或者使用具有复合斜角以增加垂直度的一个瓦从而获得。

在示范性实施例中，改善的曲线是通过使用一个弹性支座垫从而获得的。

在示范性实施例中，所述转向架由轻型铸件加工成形以允许较高的有效负载能力。

在示范性实施例中，改善的乘坐平稳质量、对悬架下垂的阻力以及增加的振荡极限速度是通过改善调整悬架获得的，这个调整悬架具有卷簧组，该卷簧组具有低于1.5的最小储备能力。举个例子，这可以通过减少弹簧的总数量或者替代所使用的弹簧类型来获得。

附图说明

本发明将参考下面的附图来描述，其中：

图1是铁路车车轮转向架组件的斜视图；

图2是在图1的所述车轮转向架组件一侧的侧架、弹簧组、枕梁端和摩擦瓦的局部剖视分解图；

图3是图2所示的装配的车轮转向架组件局部的斜视图；

图4是一个枕梁端及其摩擦瓦凹穴的平面图；

图5是所述弹簧组、枕梁端和摩擦瓦的局部的正视图；

图6是有翼摩擦瓦的下斜仰视图；

图7A是摩擦瓦的一个作为选择的实施例的斜视图；

图7B是摩擦瓦的一个作为选择的实施例的斜视图；

图7C是摩擦瓦的一个作为选择的实施例的斜视图；

图7D是摩擦瓦的一个作为选择的实施例的分解图；

图7E是图7D中所示摩擦瓦的斜视图；

图8A是在具有一个摩擦瓦的侧架中的恒定阻尼悬架弹簧组的正视图；

图8B是在具有一个摩擦瓦的侧架中的可变阻尼悬架弹簧组的正视图；

图9是在具有一个摩擦瓦的侧架中的弹簧组的正视图；

图10A是在自由高度的一个示范性弹簧；

图10B是压缩到空车状态高度的图10A的弹簧；

图10C是压缩到满载状态高度的图10A的弹簧；

图11是一个标准九卷簧组结构的平面图；以及

图12是一个优选实施例的九卷簧组结构的平面图；

图13是垂直加速度的图表，展示了作为所述铁路车速度的一个功能；

图14是一个标准七卷簧组结构的平面图；

图15是一个优选实施例的七卷簧组结构的平面图；

图16是转向架表面坠落和弹起的变化的一个图示；

图17是根据本发明的示范性恒定接触侧轴承的分解透视图；

图18是根据本发明的示范性侧轴承底座的顶视图；

图19是图18的所述底座沿着线19-19的剖视图；

图20是根据本发明的示范性侧轴承盖的顶视图；

图21是图20的所述盖沿着线21-21的剖视图；

图22是图20的所述盖沿着线22-22的剖视图，其构造是用于接收一个或多个弹簧；

图23是用于本发明的示范性侧轴承弹簧组合的一个表格；

图24是图20的所述侧轴承盖沿着线22-22的剖视图，展示了第一示范性弹簧锁紧结构；

图25是图20的所述侧轴承盖沿着线22-22的剖视图，展示了第二示范性弹簧锁紧结构；以及

图26是图20的所述侧轴承盖沿着线22-22的剖视图，展示了第三示范性弹簧锁紧结构，用于一个单独的大的弹簧。

具体实施方式

如图1所示，一个示范性的铁路车车轮转向架组件10具有一个第一侧架12和一个第二侧架14，它们相互平行排列。横枕梁16通常在第一侧架12和第二侧架14各自的弹簧窗18处将它们连接在一起，弹簧窗大致在第一和第二侧架12、14的纵向中点处。第一轮轴和轮副20以及第二轮轴和轮副22设置在平行侧架12和14的相对端。第一及第二轮轴和轮副20、22的每一个都具有一个轮轴轴线30，该轮轴轴线通常横向于第一和第二侧架12、14的纵轴线31，并且大致平行于枕梁16。第一和第二轮副20、22的每一个都包括轮24和26以及具有轮轴轴线30的轮轴28。

枕梁16具有第一端32和第二端34，它们通过图1的第一和第二侧架12、14的窗18分别延伸。窗18、枕梁端32、弹簧组36、侧架12的第一摩擦瓦38和第二摩擦瓦40在图2中以放大的、剖视的、分解的视图被展示。因为枕梁端32和34、第一和第二侧架12和14，以及侧架窗18在结构和功能上都类似，所以只有在第一侧架12上的枕梁端32将被描述，但是这个描述也适合于第二侧架14的枕梁端34和窗18。

在图2中，侧架窗18具有下支撑平台42，该平台具有第一和第二垂直侧柱或者侧面44和46，它们分别从平台42垂直延伸。弹簧组36被图示成由负载弹簧48、54和56组成的三三矩阵。在这个矩阵中，第一内控制弹簧50和第二控制弹簧52同心地设置在外控制弹簧54和56中，它们分别提供控制弹簧组件，这些控制弹簧50、52、54和56也是铁路车的承载元件。承载弹簧48，或者承载弹簧组件可以包括1、2或者3个体弹簧，它们以满足设计标准的方式或者能为悬簧组36提供优化的动力性能的方式来排列。

所述弹簧组36可以通过改变弹簧的数量、弹簧的排列、以及/或者弹簧的类型从而达到调整。因此，像在此应用中，术语“调整弹簧组”的定义意味着已经从一个标准弹簧组设计(典型地是在本发明有效的时候具有一个根据AAR(美国铁路协会)要求大于1.5的储备能力)修改后的弹簧组，这种修改是通过移除、代替、并且/或者重新排列一定类型的没有附加的任何其它装置的标准组弹簧来实现的，举个例子，例如液体阻尼的添加，该液体阻尼在所述弹簧组组件内部就位，这种协调按照预期减少了在此描述的所述弹簧组的储备能力。弹簧的移除包括移除一套弹簧中的一个或者多个，或者在所述弹簧组内部移除一套弹簧。特定类型弹簧的替代包括替代一套弹簧中的一个或者多个，或者在所述弹簧组内部用一个不同的弹簧或者不同的一套弹簧来替代原来的一套弹簧，举个例子，用不同硬度、尺寸或类似性质的一个弹簧来替代。调整弹簧组组件的例子在下面被进一步讨论。

图2和图4中的枕梁端32在枕梁前边缘58处具有前摩擦瓦凹穴61，并且在枕梁后边缘60处具有后摩擦瓦凹穴63，摩擦瓦凹穴61和63接收第一和第二摩擦瓦38和40，它们各自在其中滑动操作。图2的侧架12、枕梁16和弹簧组36以装配的形式在图3中展示。在这个图中，注意到在侧柱磨损面46(图2)和摩擦瓦40的摩擦面62之间有内表面接触。类似的摩擦面62也在摩擦瓦38和车轮转向架的其它摩擦瓦中被提出。正是在一个摩擦瓦和一个磨损面之间，例如摩擦瓦40和磨损面46之间，的摩擦内表面运动才提供了摩擦瓦的阻尼力。通过控制弹簧50、52、54、56提供了作用于摩擦瓦38、40上的偏心力，如图5所示这个偏心力作用在摩擦瓦下表面64处。

当与所述负载弹簧48一起分担载荷的时候，摩擦瓦38、40就作为阻尼装置来操作。图6中的摩擦瓦40是一个有翼摩擦瓦，它具有中心部分41、第一翼43和第二翼45。摩擦瓦中心部分41可以滑动地在枕梁端32的槽61或63中移动，如图4所示，这是为了保持摩擦瓦40在适当位置，并且在铁路车经过铁轨时的摩擦瓦垂直往复运动过程中对其进行引导。然而，控制弹簧，弹簧组件或偶联体50、54以及52、56的所述偏心操作在与它们联合的摩擦瓦38、40上提供了可变的偏心运动，这调节了车轮转向架组件10和车轮转向架(未示出)的动力操作范围。在图6中，通常设置在下表面64中心的环形盘或环带物47从下表面64延伸进入控制卷簧52，以将弹簧52维持在一条直线上。弹簧52与下瓦表面64接触，并且偏压摩擦瓦40，用于给枕梁12和转向架10提供阻尼，并且因此为所述铁路车提供阻尼。

在一个铁路车的通常操作中，弹簧组36偏压枕梁16，并且因此所述铁路车被枕梁16在中心盘66处支撑。所述偏心力控制或者调节所述铁路车的振动或者跳跃，在经过所述铁轨过程中保持铁路车的稳定，并且对任何来自各种不确定影响的扰动进行阻尼，就像上面所提到的。

在以前的典型结构中，摩擦瓦具有大约5.5”宽度的横断摩擦面62。然而，在本发明的示范性实施例中，已经发现一个较宽的摩擦瓦有利于改善垂直度，并且有利于在与其它像调整弹簧组36那样的不同的转向架零件协作的时候运转良好，用以获得一个转向架设计，这种设计能够满足最近AAR对于像M-976那样的大铁路车的规范。特别地，已经发现具有一个大约8”宽或者甚至更宽的摩擦面62的“宽”摩擦瓦提供了改善的矩形。所述摩擦瓦宽度的增加减少了在曲线附近的运输过程中所述侧架12、14相对于枕梁16“摇摆”的幅度。这使得所述转向架在所有时间都保持矩形(也就是说所述侧架实质上垂至于所述枕梁)并且在通过一个转弯以后帮助所述转向架恢复“矩形”。这减少了在所述转向架、车轮和铁轨上的磨损。

在图7A-7E、8A和8B中表示出了用于所述摩擦瓦以及用于具有弹簧组的所述摩擦瓦的作为选择的结构。应该注意到不同的摩擦瓦设计能够在本发明的铁路转向架悬架设计中被使用。改善性能的主要关键在于摩擦瓦结合其它设计特征来使用，通过增加所述转向架的垂直度从而改善转向架的运动质量。

图7A图示了一个没有双翼结构的摩擦瓦150。图7B图示了具有一个衬垫151的摩擦瓦150。图7C图示了具有一对衬垫153的一个作为选择的摩擦瓦152。在图7D和图E中另一个作为选择的摩擦瓦154是具有一个插入物155的分离楔结构。通过这个作为选择的摩擦瓦，插入物155与一个枕梁凹穴结合。在运输过程中，当枕梁16向下移动的时候，构成摩擦瓦154的两个分离的楔元件向外伸展。这随着运输的增加而逐渐增加了所述摩擦瓦的有效宽度，从而增加了施加的偏心力，导致了改善的垂直度，这个垂直度能够比得上通过固定“宽度”的摩擦瓦设计而获得的垂直度。

在图8A中，在一个侧架和枕梁中的一个恒定阻尼悬架弹簧组的一个说明性部分中表示了第二个作为选择的摩擦瓦247。在这个结构中，摩擦瓦247具有开向摩擦瓦247的内室251的下口249。在室251中的控制弹簧52偏压瓦247使之紧靠枕梁36。在这个结构中，摩擦瓦247可以具有任意形状，像双翼或者单斜面。在图8B中，在本发明的另一个实施例中的一个侧架和枕梁的说明性可变阻尼悬架弹簧组表示了所述第二个作为选择的摩擦瓦247。

如图9所示，车轮转向架组件(在图1中的10)的元件的典型磨损发生在磨损面46、摩擦面62和所述摩擦瓦斜表面51。这样的磨损造成所述摩擦瓦在所述枕梁16的所述瓦凹穴63内部升高。随着所述摩擦瓦40升高，所述控制卷簧57减压，造成柱负载55减少。因此，所述摩擦瓦高度的测量是全部控制元件磨损的全面的测量。所述摩擦瓦具有一个可见的指示器49，用以确定什么时候所述摩擦瓦应该因为表面磨损而被替换。

所述阻尼作用经常通过像摩擦瓦38和40那样的装置来实施，在相对的枕梁端32、34以及在前边缘和后边缘58、60处都是可以操作的。然而，并不仅仅是一个偏心力对枕梁端32、34和摩擦瓦38、40的施加，还有静态负载(在所述弹簧上的压力)的施加，才是所述铁路车在或者卸载或者满负载时的重量。然而，对于任何特定的铁路车来讲，所述铁路车的重量是可变的，这个重量具有较宽的范围，从一个空车，车皮重量延伸到一个满载容量的铁路车重量，并且可能超过额定的车辆负载重量。因为所述铁路车在轨道上运行，所以它经历了弹簧上的动态压缩力，并且它容易受到所有上面引用的轨道条件影响，同时也易受无数其它条件的影响，这些影响能够造成振动。弹簧组36和摩擦瓦38、40一致行动以提供所需的阻尼给所述铁路车和车轮转向架组件10，以用于其安全操作。

在图10A中，一个示范性弹簧270图示了弹簧的自由高度X和完全压缩或者机械的实体高度A。在图10B中，弹簧270被压缩了一个压缩距离y’，达到静态空车时的弹簧高度y，并且在图10C中，满载容量车将弹簧270压缩了一个压缩距离z’，达到弹簧高度z。在动态操作中，所述铁路车将在静态高度附近振荡，它将在这些静态高度附近压缩和伸展所述弹簧。在图10C中的距离A’是设计到弹簧中的储备距离或者安全距离，用于调节任何超越了常规期望值的随机的车辆振荡。

在减少的铁路车重量和增加的运输能力之间的结构上和操作上的矛盾是一个主要的操作情形，这个情形必须要调节。更加复杂的因素包括AAR为了在互换中利用的铁路车而制定的标准和规范，这是针对很多铁路车而不是单一的用户，因此这些标准和规范受到AAR的保护。受限制的重量因素对设计者来讲导致了操作上的约束。尽管用户希望铁路车的运输能力最大化而重量最小化，然而安全的操作特性对铁路车的供应商和用户来讲都是首先要关心的。

可以指示铁路车悬架和阻尼结构的是弹簧组36。对于一个单独的同心弹簧排列的弹簧的比率或者响应，以及在一个特定弹簧组36中需要的不同排列的所需弹簧的数量都将为一个特定的车轮转向架组件10和铁路车的类型而改变。通过改变弹簧的数量、弹簧的排列，以及/或者弹簧的类型，乘坐平稳质量和振荡极限被显著改善了。举个例子，一个标准的九盘簧组36包括九个外弹簧36A和八个内弹簧36B，如图11所示。对于使用这个标准九盘簧组件设计的286,000磅铁路车和转向架组件(未示出)来讲，所述柱负载是4,744磅，所述弹簧的组比率是每英寸29,143磅；所述阻尼力是2,134磅；并且储备比是1.61。比较地说起来，对于图12所示的一个使用9个外盘簧36A和6个内盘簧36B的“调整”弹簧组设计来讲，所述柱负载是5,996磅，所述弹簧的组比率是每英寸26,061磅；所述阻尼力是2,698磅；并且储备比是1.47。所述调整设计根据车主体的质量和几何形状以及转向架的位置而增加了阻尼并减少了弹簧储备能力。以这个方式设计悬架系统需要减少储备能力以向低于AAR标准的1.5看齐。这已经在很多车上被测试过了，并且表明在乘坐平稳质量和振荡极限上得到了显著的改善。

参考图13，一个图表展示了铁路车的垂直加速度速度，这是作为其速度函数被图示的。作为具有标准九盘簧组的286,000磅铁路车和转向架接近加速到55mph，其最大记录垂直加速度接近2.5克’秒。比较来讲，作为具有调整弹簧组设计的286,000磅铁路车和转向架接近加速到55mph，其最大记录垂直加速度接近1.1克’秒。通过减少储备能力达到低于1.5，最大垂直加速度显著地减少了，改善了乘坐平稳质量和振荡极限。

这个调整设计提供了改善的乘坐平稳质量，增加了对悬架下垂的阻力，并且加大了铁路车的振荡极限速度，并因此是使转向架能够符合新的AAR转向架性能规范M-976的起作用的因素，尽管单独使用所述调整弹簧组对于使转向架满足这样的新规范来讲可能是不够的。更合适地，可能需要几个转向架零件的联合，像下面零件的一个或多个：弹性支座垫；长行程恒定接触侧轴承；具有增加的垂直度的“宽”摩擦瓦或其它摩擦瓦；以及/或者一个轻质铸架。优选的实施例至少包括所述调整弹簧组和长行程侧轴承，但是可以进一步包括改善的摩擦瓦设计和/或弹性支座垫。最优选的实施例使用了所有这四个转向架零件。

在本发明的另一个实施例中，一个标准的七盘簧设计组件被调整以改善乘坐平稳质量和振荡极限。明确地，如图14所示，一个标准七盘簧组36具有7个外弹簧36A，9个内弹簧36B和5个内弹簧36C。对于286,000磅铁路车来讲，这个设计具有4,744磅的柱负载，30,562磅每英寸的弹簧组比率；相当于2,134磅的阻尼力并且储备比是1.57。通过移除所述内-内弹簧36C并且替代所述控制弹簧，如图15所示，对于286,000磅铁路车来讲，所述柱负载增加到5,996磅，所述组比率下降到每英寸25,781磅；所述阻尼力增加到2,698磅；并且储备比下降到1.42。再一次，一个低于1.5的储备比导致了改善的乘坐平稳质量和振荡极限。

应该注意到很多不同的标准盘簧设计普遍地使用着，比如说，举个例子，这些组件包括1)带有7个内弹簧的9个外弹簧；2)带有7个内弹簧、2个内-内弹簧和双控制卷簧的7个外弹簧，；3)带有7个内弹簧和双控制弹簧的7个外弹簧；4)带有7个内弹簧、2个内-内弹簧和双侧盘簧的7个外弹簧；5)带有7个内弹簧、4个内-内弹簧和双侧盘簧的6个外弹簧。这些标准盘簧设计的每一个都可以如上面讨论的那样被调整以具有低于1.5的储备能力。

注意到所述调整设计是用于车的特殊长度和所述车内部悬架系统的相互作用的一个例子是很重要的。用于不同车类型的弹簧组件被调整以获得优化的性能，这可以导致低于1.5的储备比。通过将给定重量和结构的铁路车和转向架的弹簧组件储备能力减少到低于1.5，就获得了减少最大垂直加速度的意想不到的结果。垂直加速的减少允许了乘坐平稳质量的改善，增加了对悬架下垂的阻力并增加了所述铁路车的振荡极限速度。

如上面所述，将弹簧组的储备能力调整到低于1.5，更优选地是在1.35到低于1.48范围内，并且/或者在1.40到低于1.47范围内的优选方法是减少内弹簧的数量，包括内-内弹簧，来自特定的铁路车以前所使用的弹簧组件，这些组件具有根据AAR规范所要求的大于1.5的弹簧组件储备能力。为了在弹簧组件中获得调整的储备能力而移除的弹簧特别顺序和数量没有特别的限制，并且本领域专业人员能够由任意给定的铁路车类型很容易确定这些顺序和数量。

这个具有适当盘簧直径、弹簧杆直径、弹簧材料和弹簧高度的特殊排列已经发现能提供操作性的反应，这个反应有助于使转向架能够满足AAR制定的转向架性能规范M-976。

图12和图15的这种结构排列并不是唯一可以利用的弹簧结构或者排列，但是它实现了侧架窗18的空间约束并且考虑到乘坐平稳质量的改善，增加了对悬架下垂的阻力，并且增加了铁路车的振荡极限速度。任何弹簧卷的操作反应或特性都被看作是所述卷簧材料的一个限制，它的热处理、用于制造弹簧的所述弹簧杆或弹簧线的直径以及弹簧的长度和高度。因此，有一点被认为是可以想象到的，即准备由不同结构并且具有不同直径不同数量的弹簧组成的一个弹簧组，这个弹簧组将是可以操作的，以满足所述规范的约束从而满足性能需要，但是弹簧组具有低于1.5的储备能力。

有关示范性调节弹簧组的附加细节可以在申请号为10/770,463，于2004年2月4日申请的共同待审专利中发现，该公开内容在此合并以提供完整的参考。

认为是使转向架能够符合新的AAR转向架性能规范M-976的起作用的因素的另一个设计考虑在于长行程恒定接触侧轴承的使用。一个优选的乘坐控制长行程侧轴承设计是在共同待审的申请号为10/808,535，于2004年3月25日申请的共同待审专利中公开，该公开内容在此合并以提供完整的参考。然而，能够获得至少5/8”行程的其它长行程侧轴承也能够使用。这样的长行程侧轴承可以使用弹性推进元件以取代一个或多个盘簧。

根据本发明的长行程侧轴承的第一实施例将参考图17-22进行描述。侧轴承组件300具有与铁路车的纵向轴线重合的一个主纵向轴线。换句话说，当所述侧轴承安装在铁路转向架枕梁16(在图17中只是部分地展示)上的时候，所述侧轴承的主轴线垂直于所述枕梁的纵向轴线。换句话说，侧轴承300符合图1中的轴线31并且枕梁16符合图1中的轴线30。

侧轴承组件300包括作为主元件的一个底座310，一个盖320，以及一个或多个弹性推进元件330，例如一个弹簧或者弹性元件。在所示的示范性实施例中，提供了三个弹簧，外弹簧330A、中间弹簧330B以及内弹簧330C是用作推进元件的，这些弹簧的每一个都具有一个不同的弹簧常数，以提供总的综合负载率。

底座310通过合适的装置被固定在枕梁16上。如图所示，底座310通过装配螺栓340被栓紧在枕梁16上，垫圈342和装配螺母344通过装配孔346被提供到底座法兰312上。作为选择，底座310能够被铆钉固定就位。然后，优选地，底座310沿着至少横向侧面被焊接到枕梁16上。

如图18-19中最佳展示的那样，底座310相对的侧壁316以及前壁和后壁318。前壁和后壁318的每一个包括一个大的、通常是V形的开口。开口314作为观看窗允许在使用所述侧轴承期间对所述弹簧330A-C进行可视检查。

为了增加所述侧轴承的行程长度，壁316、318的总高度从原来的设计减少5/16”，比如在美国专利号3,748,001中所示用的那样。这有助于在盖320和底座310配合之前使所述弹簧获得更大的行程并防止更远的行程。在一个示范性实施例中，底座310具有3.312”(+/-0.030)的总高度，其壁316、318在法兰312之上延伸接近2.812”。

参考图20-22，盖320是杯形的并且包括向下延伸的侧壁321，以及向下延伸的前壁和后壁322，前壁和后壁以套筒方式围绕着底座310。前壁和后壁322提供有一个大的、通常是反向V形的凹槽324，凹槽相应地在某一位置，在这个位置底座310上的凹槽324帮助形成观察窗。侧壁321也包括一个凹槽326。盖320的所述向下延伸壁321、322以这样一种方式遮盖了底座310，即即使在所述弹簧330在其自由高度或者是在未受压情况下，仍然在壁321、322和壁316、318之间提供有很多遮盖。这消除了用止动销来防止所述盖相对所述底座分离开的需要。

盖320进一步提供有一个上接触表面328、下止动表面323以及下凹入弹簧支撑表面327。优选地，所有外边缘329都加了顶盖。这提供了几个目的。它减少了所述盖的重量。而且，通过给所述边角加上顶盖，产生了紧靠着车体磨损板(未示出，但是在使用中位于车体的下方，盖320的正上方)的更好的接触表面。特别地，通过具有加顶盖的边角，已经发现在使用期间当所述盖同所述车主体磨损板以摩擦啮合的方式进行滑动并旋转的时候，很少有擦伤情况发生。为了进一步帮助形成更好的接触表面，上接触表面328实质上形成平面，优选地在0.010”之内以进一步改善磨损特性。

为了帮助提供所述弹簧的长行程，盖320被缩短到与底座310的长度接近。在一个示范性实施例中，盖320高度缩短5/16”，超过了以前的设计以允许在盖320和底座310配合之前加长弹簧330的行程并防止进一步的行程。盖320优选地是具有3.50”的高度，其侧壁321和322在下支撑表面327下方向下延伸接近2.88”。这允许所述盖在侧壁321、322碰撞法兰312之前更深地遮盖在底座310上。

正如所提到的那样，本发明的侧轴承盖320和底座310能够使用一个或多个推进元件，像弹簧330或者弹性元件(未示出)。

为了获得至少5/8”的长行程，最好将所述弹簧的实体高度从以前设计中所使用的高度进行减少。这是因为以前的弹簧设计在获得5/8”的行程之前就变成实体的了。也就是说，单独的弹簧卷将彼此压缩所以进一步的压缩是不可能的。

这里设计并测试了很多示范性弹簧结构。在图23中的表格里提供了合适的示范性类型。这些每一个都能在使用中具有超过5/8”(0.625”)的行程。也就是说，每一个都具有从负载高度(比如4.44”)到完全压缩高度(比如3.68”)的行程，在完全压缩高度时弹簧被完全压缩或者所述盖和底座配合超过了5/8”的行程。一个优选的弹簧组合是#6。

尽管每个侧轴承的三个弹簧都在很多实施例中被描述，然而本发明能够使用的弹簧并不局限于这个表中的弹簧和更少的弹簧，乃至更多的弹簧。实际上，侧轴承的数量和尺寸可以因为一个特殊应用而特制。举个例子，轻型车将使用较软的弹簧率并且可以使用较软的弹簧或者使用更少的弹簧。而且，已经发现通过使用比以前使用的弹簧具有实质上更软的弹簧常数的弹簧，能够获得更好的性能。已经发现这给悬架系统提供了较慢的反应时间，而这已经发现能够在没有逆向影响振荡的情况下获得改善的弹簧轨迹和曲线。这也被发现能够导致对结构高度变化或元件公差的敏感性降低，因此在转向架系统中获得更一致的预加负载。这更容易平衡负载并且允许铁路车保持更加平稳，具有更小的倾斜度或者不但静态滚动而且动态滚动。

为了获得较长的疲劳寿命，用于底座310和盖320的材料已经从C级钢改变成E级钢，后者具有更大的硬度和强度。为了帮助获得较长的疲劳寿命，在底座壁316的外表面上提供了硬化磨损表面。此外，为了防止过多的移动和加速的磨损，通过减少以前使用的公差值从而在盖320和底座310之间提供了的减小的纵向余隙。举个例子，这可以获得对所述盖320和底座310的侧壁的铸造以及其它成形过程的更加严格的控制。举个例子，底座310在侧壁316的外表面之间具有7.000”(+0.005/-0.015)的纵向距离，并且在侧壁322的内表面之间具有7.031”(+0.000/-0.020)纵向距离。这导致了一个在大约0.006”到0.024”之间的受控的最小/最大空间间隙，这是比以前使用的更加紧密的公差和更小的间隙，并且导致对所述转向架实质上改善了的控制。当底座侧壁316处于最大公差7.005”并且所述盖侧壁处于最小公差7.011”的时候就获得了最小间隙。当底座侧壁316处于最小公差6.985”并且所述盖侧壁处于最大公差7.031”的时候就获得了最大间隙。而且，保持上表面327与下表面323之间1.25”(+/-0.030)的距离也是很重要的，这样能够在盖320被完全压缩在底座310上之前保证至少5/8”的行程。

因为不同弹簧组合的可能性，也期待提供一个安全的特征，这个特征对于给定的应用能够防止不合适元件的互换性。为了实现这一点，示范性实施例不但对盖320而且对底座310都提供了楔紧结构以防止元件的错配。而且，能够给盖320提供弹簧锁结构，这个弹簧锁结构防止了将被使用的弹簧不合适的结合。

使用了所有三个弹簧130A、130B、130C的第一示范性实施例回头看在图17中被展示出来。这个应用将被用于重型铁路车并且能够使用图23中所列举的任意三弹簧组合。然而，一个优选的弹簧组合是图23中的#6。三弹簧组合的使用尤其适合于超过65,000磅的铁路车，典型地是在65,000磅到110,000磅之间。像这样的铁路车经常是货车车厢、全钢煤车、多层汽车架车厢以及在铁轨等级方面具有286,000磅总重的类似车体。

这个结构包括由垂直半圆楔紧结构350构成的一个第一楔紧结构，这个垂直半圆楔紧结构350提供在底座310的相对的对角线上的外边角上(见图18)并且相应的垂直半圆凸起楔紧结构360(见图20)提供在盖320的相应的内边角上。通过这些楔紧结构，仅用于这个应用的底座和盖将被允许配合并叠盖。这防止了元件的错配。而且，所述楔紧结构350、360最好能防止元件的不合适定位。举个例子，所述楔紧结构最好应该防止一个合适的、但却从正确的方向旋转了180°的盖的使用。不同的楔紧结构可以提供给其它应用，像中型轻便铁路车或者轻型车。作为选择的实施例的附加细节可以在申请号为10/808,535、于2004年3月25日申请的共同待审专利中发现。

上述楔紧结构350、360的使用获得了底座和盖元件的合适配合。然而，还需要附加的结构以保证合适的弹簧组合被用于特殊的应用。图17中的实施例使用了所有三个弹簧。因为这一点，不再需要弹簧锁结构。同样地，这个实施例的盖320的下侧将如图22中呈现出来。然而，在其它实施例中，可以使用弹簧330A-330C的不同组合。为了防止弹簧330C的使用，图24中的盖320的下凹入弹簧支撑表面327提供有一个合适的弹簧锁结构370，它防止了不合适弹簧的插入。在这种情况下，弹簧锁结构370可以是向下凸出的一个凸台，并且其尺寸能够防止小弹簧330C的使用，但是其尺寸并不防碍弹簧330A或者330B倚靠着盖320内部的弹簧支撑表面327布置。相似的，为了防止中间弹簧330B的使用，盖320的下凹入弹簧支撑表面327可以提供有一个第二示范性弹簧锁结构370，如图25所示，该弹簧锁结构向下凸出并且在没有防碍弹簧330A或者330C的布置的情况下防止了中间弹簧330B的使用。弹簧锁结构的其它构造都被考虑。举个例子，如果只期望使用外弹簧330A，那么如图26所示的一个第三示范性弹簧锁结构370就可以提供以防止内弹簧和中间弹簧330B、330C的使用。因此，底座和盖楔紧结构350、360的结合以及所述弹簧锁结构370防止了用于一个特殊应用的不合适元件的互换。

通过在本发明的侧轴承中使用特殊的弹簧常数从而获得了附加的优势。以前的三弹簧设计具有极高的弹簧常数，这个极高的弹簧常数被认为是获得合适的负载支撑以及给铁路车减震所必须的。举个例子，对于65,000磅的铁路车，很多以前的设计具有大约7100磅/英寸的综合负载率(外弹簧3705磅/英寸，中间弹簧2134磅/英寸，内弹簧1261磅/英寸)。在图23的上面的例子落入了这个种类。然而，已经发现通过显著减少所述弹簧的负载率，实际上使它们变得更软，可以获得实质上改善的乘坐和负载平衡特性。如果所述综合负载率在大约4,000到6,000磅/英寸之间，那么就可以获得很多好处。如果这个比率远低于4,000磅/英寸，有可能侧轴承将与所述车主体的底面脱离接触，这是不希望的。随着负载率向着6,000磅/英寸增加，就可以获得类似的好处。然而，越是高于这个范围，所述弹簧就越是对制造公差和结构偏差敏感。

图23的底部(例子#6)展示了根据本发明的一个优选实施例，这个实施例使用了大约4506磅/英寸的总的综合负载率(外弹簧2483磅/英寸，中间弹簧1525磅/英寸，内弹簧498磅/英寸)。在所述优选范围4,000到6,000磅/英寸的底限附近的一个弹簧组合。首先，它允许所述侧轴承对于结构高度变化和公差变得敏感性降低。换句话说，从转向架上的一个侧轴承到另一个侧轴承的小的偏差已经发现对实际预载具有很小的影响。因此，具有这个预载范围的弹簧已经发现能够从侧轴承到侧轴承具有更加一致的预载，即使存在较小的结构高度或其它公差变化或者存在轴承的不统一。这容易使负载平衡并且允许铁路车保持平稳，具有更小的倾斜度或者不但静态滚动而且动态滚动。第二，像这样的低负载率为悬架系统提供了较慢的反应时间，而这已经发现能够在没有逆向影响振荡的情况下获得改善的弹簧轨迹和曲线。然而，正如所提到的，能够使用接近6,000磅/英寸的增加的弹簧旅率。然而，为了获得相似的性能，不同的设计公差必须被严格地控制，因为随着所述弹簧率向着6,000磅/英寸增加，对结构和公差变化的敏感性也在增加。因此，如果没有对这些公差适当的控制，像这样的偏差就会导致不均匀的负载，导致了如果转向架上的一个侧轴承在结构上与其它轴承不一样，所述车主体会从一个平面的状态变成有不希望的倾斜角的状态。

这个结构的组合也获得了相对以前设计的重量上的巨大较少。举个例子，示范性的侧轴承100已经发现具有仅仅47.3磅的重量，这比以前设计的55.9磅降低了。

被认为是能够使转向架符合新的AAR转向架性能规范M-976的起作用的因素的另一个设计考虑是弹性支座垫的使用。在美国专利6,371,033中Smith公开了一种合适的弹性支座垫，该公开内容在此合并以提供完整的参考。

回头参考图1，每一个典型的转向架10包括支撑在轮副20、22上的一对侧架12、14。一个中空枕梁16在安装于所述侧架上的弹簧组36之间延伸并且支撑在弹簧组上。侧架12、14包括一个顶部构件400、压缩构件410、张紧构件420、柱430、支座440、支座顶450、轴承460和轴承适配器470。枕梁16的每一端包括一个凸出翼，称为凹字形楔480。侧架12、14的每一端提供有一个支座440，支座的尺寸设计得能够与轴承组件460分别啮合，并且可以包括一个开口，该开口与轴承适配器470啮合。在大多数以前的设计中，所述轴承适配器470与支座顶450直接接触并且勉强通过支座顶。然而已经发现，在此之前只是在有限应用中使用的一个有弹性的弹性体支座垫490减少了铁轨力并且与本发明的其它转向架结构一起工作来改善转向架的运动控制，并且帮助获得符合M-976规范的转向架设计，这个支座垫是位于所述支座顶450和所述轴承适配器470之间的。

一个优选的支座垫是宾夕附加适配器系统(Pennsy AdapterPlussyetem)。这个垫在所述侧架和所述适配器之间相互作用以改善曲线性能。所述宾夕附加适配器可以从宾夕法尼亚州的西切斯特宾夕公司(Pennsy Corporation of West Chester)购得。支座垫的另一种类型是由劳德公司(Lord Corporation)生产的弹性垫，它是由天然橡胶制成的。它是耐疲劳性的并且垂直硬度非常大。同样地，它能够支撑所述铁路车的负载。然而，它是在剪应力下工作的，所以在转弯或者曲线运动时它使所述转向架组件运行轨迹变直，退出了曲线轨迹。通过给铁轨力减少车轮，磨损状况被改善了，驾驶控制也得到了改善。因此，曲线性能被极大改善了，而同时减少了转向架元件的磨损。

同样地，本发明提供了多个设计结构的一个组合，这个组合协调地工作以获得改善的运动控制，而改善的运动控制改善了乘坐平稳质量，增加了对悬架下垂的阻力，加大了铁路车的振荡极限速度，改善了垂直度，改善了曲线性能，并且改善了磨损特性因此符合或者超过最近AAR制定的转向架性能规范M-976。多个结构的这种组合包括两个或更多的以下结构：一个“调整的”弹簧组，长行程恒定接触侧轴承，具有增加的垂直度的“宽”摩擦瓦或其它摩擦瓦，以及/或者一个弹性支座垫。

当本发明的唯一特殊实施例被描述并展示的时候，很明显，不同的选择和修改能够以此做出。本领域技术人员也将认识到在这些说明性实施例中能够加入某些附加物。因此，附加的权利要求的目的是覆盖可以落入本发明真正范围内的所有这些选择、修改和附加物。

Claims (22)

1.一种铁路车转向架，用于具有至少286,000磅的额定铁轨总重量的铁路车，包括：

两个侧架，每个侧架具有形成于其相对端部的一个支座以及限定了位于所述支座中间的一个侧架开口的大致竖直的柱，提供在所述竖直柱上的摩擦表面，每个支座具有一个底座开口，其尺寸能够接收一个轴承适配器；

一个枕梁，它相对于所述侧架横着设置并且在所述侧架开口内部受到支撑，所述枕梁包括在所述侧架之间的所述枕梁的一个上表面上的侧轴承垫；

以及下面至少两个：

长行程侧轴承，设置在每个侧轴承垫上，所述长行程侧轴承包括一个底座、一个盖以及至少一个弹性推进元件，在所述弹性推进元件被完全压缩之前或者在所述底座和盖降至最低点之前，该弹性推进元件具有至少5/8”的行程；

一转向架悬架，它由提供在每个侧架开口里的一个弹簧组构成，支撑了所述枕梁相应的端部，所述弹簧组具有小于1.5的最小储备能力；

摩擦瓦，设置在所述枕梁和所述侧架开口之间，每个摩擦瓦包括一垂直的壁和一摩擦面，所述垂直壁能够与摩擦表面啮合；以及

一弹性垫，它设置在所述支架开口的顶之上，因此在使用中能设置在所述支架和所述轴承适配器之间。

2.如权利要求1所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦具有一个至少8英寸的有效摩擦面。

3.如权利要求2所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦是具有两个分离瓦部件和一个插入部件的拼合楔设计，所述两个分离瓦部件在枕梁行进以获得有效摩擦面期间向外展开。

4.如权利要求2所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦是一个复合斜角瓦。

5.如权利要求2所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦是固定偏差类型的。

6.如权利要求2所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦是可变偏差类型的。

7.如权利要求1所述的铁路车转向架，其中所述转向架至少包括长行程侧轴承、具有小于1.5的储备能力的一个转向架悬架以及具有至少8英寸的有效摩擦面的摩擦瓦。

8.如权利要求1所述的铁路车转向架，其中所述转向架至少包括长行程侧轴承、具有小于1.5的储备能力的一个转向架悬架以及设置在所述支架开口的顶之上，因此在使用中能设置在所述支架和所述轴承适配器之间的一个弹性垫。

9.如权利要求8所述的铁路车转向架，其中所述弹性垫由天然橡胶或塑料制成。

10.如权利要求1所述的铁路车转向架，其中所述长行程侧轴承具有在4,000到6,000磅/英寸之间的组合负载率。

11.如权利要求10所述的铁路车转向架，其中所述长行程侧轴承具有在所述底座和所述盖之间的一个纵向空间缝隙，这个缝隙在0.006到0.046英寸之间。

12.如权利要求1所述的铁路车转向架，其中所述长行程侧轴承具有以至少一个卷簧形式存在的一个弹性推进元件。

13.一种铁路车转向架，用于具有至少286,000磅的额定铁轨总重量的铁路车，包括：

两个侧架，每个侧架具有形成于其相对端部的一个支座以及限定了位于所述支座之间的一个侧架开口的大致竖直的柱，提供在所述竖直柱上的摩擦表面，每个支座具有一个底座开口，其尺寸能够接收一个轴承适配器；

一个枕梁，它相对于所述侧架横着设置并且在所述侧架开口内部支撑，所述枕梁包括在所述侧架之间的所述枕梁的一个上表面上的侧轴承垫；

长行程侧轴承，设置在每个侧轴承垫上，所述长行程侧轴承包括一个底座、一个盖以及至少一个弹性推进元件，在所述弹性推进元件被完全压缩之前或者在所述底座和盖降至最低点之前，该弹性推进元件具有至少5/8”的行程；

一转向架悬架，它由提供在每个侧架开口里的一个弹簧组构成，支撑了相应的所述枕梁端部，所述弹簧组具有小于1.5的最小储备能力；

摩擦瓦，它设置在所述枕梁和所述侧架开口之间，每个摩擦瓦包括一垂直的壁和一摩擦面，所述垂直壁能够与摩擦表面啮合，其中，所述摩擦瓦维持所述枕梁与所述侧架的基本垂直度；以及

一弹性垫，它设置在所述支架开口的顶之上，因此在使用中能设置在所述支架和所述轴承适配器之间。

14.如权利要求13所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦具有一个至少8英寸的有效摩擦面。

15.如权利要求14所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦是具有两个分离瓦部件和一个插入部件的拼合楔设计，所述两个分离瓦部件在枕梁行进以获得有效摩擦面期间向外展开。

16.如权利要求13所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦是一个复合斜角瓦。

17.如权利要求13所述的铁路车转向架，其中所述长行程侧轴承具有以至少一个卷簧形式存在的一个弹性推进元件。

18.如权利要求13所述的铁路车转向架，其中所述弹性垫由天然橡胶或塑料制成。

19.如权利要求13所述的铁路车转向架，其中所述长行程侧轴承具有在4,000到6,000磅/英寸之间的组合负载率。

20.如权利要求19所述的铁路车转向架，其中所述长行程侧轴承具有在所述底座和所述盖之间的一个纵向空间缝隙，这个缝隙在0.006到0.046英寸之间。

21.如权利要求14所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦是固定偏差类型的。

22.如权利要求2所述的铁路车转向架，其中所述摩擦瓦是可变偏差类型的。

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