铁路车辆转向架阻尼器楔块配件的制作方法

1.本发明涉及用于铁路车辆转向架的承梁的阻尼器配件领域。

背景技术：

2.铁路货车转向架的行驶品质问题已持续多年。以前解决这个问题的尝试可参见forbes和hematian的wo 2005 005219。如该申请中所解释的，行驶品质往往涉及多个反应界面处的多个自由度的动态响应的微妙相互关系。
3.轴承适配器与侧架承台之间的界面处的自动转向响应与在该界面处同时发生的侧摆运动之间的关系、以及转向架承梁与侧架之间的界面处的响应都影响整体行驶品质，所有这些运动的阻尼都由摩擦阻尼器提供。最常见的是，这些阻尼器具有安装在承梁与侧架立柱之间的三角楔块的形式。摩擦界面的类型使性能有所差异。也就是说，多年来，摩擦是由钢(或铸铁)在钢上的滑动接合提供的。近来，减振器楔块已经与支承在侧架立柱磨耗板上的非金属工作表面或摩擦垫结合使用。
4.假设作用在阻尼器楔块的摩擦面上的法向力能够合理地近似为通过摩擦面的中心的点载荷、摩擦面上的一致大小的分布载荷、或其中心位于摩擦面的中部的载荷分布。
5.这个假设对于以前的近似可能已经足够了。但是，最近的观察表明，摩擦面上的力的分布与以前的假设大不相同。也就是说，在承梁相对于侧架向上运动期间，摩擦垫倾向于主要在顶部边缘磨耗，而在承梁向下运动期间，摩擦垫倾向于在底部边缘磨耗。此外，虽然已经假设力的分布在不同阻尼器楔块上是大致相同的，但是实际观测表明，摩擦阻尼器楔块的前表面上的力的分布对阻尼器楔块的后表面上的制造公差和变化惊人地敏感。
6.在非金属摩擦垫的边缘被磨耗的情况下，下面的金属部件可能倾向于相互刮擦。这很可能会影响转向架的性能，而这是不合要求的。
7.考虑到过于频繁地更换摩擦阻尼器楔块或按意料之外的时间间隔更换摩擦阻尼器楔块的不便，阻尼器楔块之间的变化、行驶性能的变化以及由这种变化导致的磨耗垫寿命的变化带来了挑战。

技术实现要素：

8.本发明涉及一种摩擦阻尼器楔块设计，该摩擦阻尼器楔块具有与侧架立柱磨耗板滑动接合的非金属摩擦面。所述摩擦阻尼器楔块具有倾斜曲面，该倾斜曲面在与相应的承梁凹座配合的特定位置具有工作点。所述工作点的位置使得其在与承梁凹座接合时会在摩擦面上导致更一致地分布的载荷。
9.在本发明的一个方面中，提供了一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块。该阻尼器楔块形成为与具有主阻尼器角度α和副阻尼器角度β的承梁凹座配合。所述阻尼器楔块具有摩擦构件，在使用时，该摩擦构件与铁路车辆转向架的侧架立柱的磨耗表面可移动地接合。所述摩擦构件具有非金属磨耗表面。设有弹簧座，在使用时，该弹簧座与铁路车辆转向架的弹簧接合。设有具有主角度α和副角度β的倾斜的阻尼器楔块表面。所述倾斜的阻尼器
楔块表面具有曲率。所述曲率有工作点wp。所述弹簧座具有轴向中心线。所述阻尼器楔块具有垂直于非金属磨耗表面并且包含轴向中心线的基准面。所述轴向中心线在交点处与倾斜的阻尼器楔块表面相交。所述工作点位于与倾斜的阻尼器楔块表面的基准面相邻并从交点向下倾斜的中心区域内。
10.在该方面的一个特征中，与轴向中心线相比，所述工作点从摩擦构件的非金属磨耗表面进一步偏离1/8英寸至5/8英寸。在另一个特征中，与轴向中心线相比，所述工作点从摩擦构件的非金属磨耗表面进一步偏离1/4英寸至3/4英寸。在另一个特征中，所述非金属磨耗表面从轴向中心线偏离第一距离x1；所述工作点从中心线偏离第二距离x2；并且x1:x2的比值在(a)21:2至21:8和(b)10:3至40:3之一的范围内。在另一个特征中，所述比值是大约5:1。在另一个特征中，所述非金属磨耗表面具有总高度y1，并且所述工作点位于非金属磨耗表面的高度y1的3/8至5/8范围内。
11.在另一个特征中，所述曲率是复合曲率。在另一个特征中，所述倾斜表面的曲率是球形的。在另一个特征中，所述曲率具有小于35英寸的曲率半径。在另一个特征中，所述半径在15-30英寸范围内。在另一个特征中，所述角度α是30
°
至50
°
。在另一个特征中，所述角度β是5
°
至20
°
。在另一个特征中，所述倾斜表面具有半径小于2英寸的工作表面印迹或接触印迹。
12.在另一个特征中，所述阻尼器楔块具有第一端壁和第二端壁；所述倾斜表面位于第一端壁与第二端壁之间，所述基准面位于第一端壁与第二端壁之间的中点。在另一个特征中，所述倾斜表面延伸到第一端壁和第二端壁。在另一个特征中，所述阻尼器楔块包括在倾斜的阻尼器楔块表面与摩擦构件之间延伸的内部腹板，并且所述工作点与该内部腹板对准。在另一个特征中，所述工作点沿着基准面。在另一个特征中，所述阻尼器楔块至少是部分中空的。在另一个特征中，所述阻尼器楔块包括吊耳。
13.在另一个特征中，所述弹簧座包括向下突出的凸台，该凸台的尺寸使其适于同轴地安置在铁路车辆转向架的弹簧内。在另一个特征中，所述阻尼器楔块与铁路车辆转向架的弹簧组结合使用。所述弹簧组安装有阻尼器弹簧，以与阻尼器的弹簧座配合使用。设有至少一个第一主弹簧。第一阻尼器弹簧与第一主弹簧相比具有更大的自由高度。在另一个特征中，所述弹簧座被限定在阻尼器楔块的底壁中；所述阻尼器楔块具有向后倒圆的角部，该角部的半径大于阻尼器楔块的宽度的四分之一，并且所述倾斜的阻尼器楔块表面终止于至少一个倒圆的角部的外边缘。在另一个特征中，转向架的承梁的一端设有一组四个阻尼器楔块，这四个阻尼器楔块包括两个具有左手β角的阻尼器楔块以及两个具有右手β角的阻尼器楔块。在另一个特征中，所述阻尼器楔块与承梁凹座相结合。
14.在另一个特征中，提供了一种铁路车辆转向架，该铁路车辆转向架具有阻尼器楔块和至少一个自动转向装置的组合。在另一个特征中，所述自动转向装置包括位于侧架承台与轮副轴承之间的摇杆。在另一个特征中，所述铁路车辆转向架具有安装成横向摇摆的侧架，该侧架具有横向摇摆刚度k
pendulum
；所述铁路车辆转向架具有安装在弹簧组上的承梁，该弹簧组具有横向刚度k
sprinshear
，并且k
pendulum
小于k
sprinshear
。
15.在本发明的另一个方面中，提供了一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块。该阻尼器楔块形成为与具有主阻尼器角度α和副阻尼器角度β的承梁凹座配合。所述阻尼器楔块具有摩擦构件，在使用时，该摩擦构件与铁路车辆转向架的侧架立柱的磨耗表面可移动地
接合。所述摩擦构件具有非金属磨耗表面。设有弹簧座，在使用时，该弹簧座与铁路车辆转向架的弹簧接合。设有倾斜的阻尼器楔块表面，该倾斜的阻尼器楔块表面具有主角度α、副角度β和曲率。所述曲率具有工作点，在静止时，所述倾斜表面在该工作点处与承梁凹座接合。所述弹簧座具有轴向中心线。所述阻尼器楔块具有垂直于非金属磨耗表面并且包含轴向中心线的基准面。所述轴向中心线在交点处与倾斜的阻尼器楔块表面相交。所述阻尼器楔块具有第一端面和第二端面。所述第一端面和所述第二端面间隔开并且相对。所述基准面位于第一端面与第二端面之间的中点。所述工作点位于限定在基准面附近并且从交点向下倾斜的中心区域内。在另一个特征中，所述基准面内的曲率半径小于30英寸。在另一个特征中，所述阻尼器楔块具有第一端面和第二端面。所述基准面限定在第一端面与第二端面之间的中点。所述阻尼器楔块是不对称的。
16.与本发明的前述方面相关联地列举的特征也适用于上述方面。
17.在另一个方面中，提供了一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块。所述阻尼器楔块的尺寸使得其可安置在铁路车辆转向架承梁的配套承梁凹座内。所述阻尼器楔块具有主体。所述主体具有可操作以与铁路车辆转向架的侧架立柱接合的摩擦面。所述摩擦面具有非金属磨耗表面。所述主体具有弹簧座，该弹簧座的尺寸使得其与铁路车辆转向架的弹簧的上端相配合。所述主体具有斜面，该斜面形成为与承梁凹座的相应斜面接合。所述斜面具有主阻尼器楔块角度和副阻尼器楔块角度。所述斜面具有曲率。所述主体具有第一侧面和相对的第二侧面、以及在第一侧面与第二侧面中间的中心平面。所述第一侧面大于所述第二侧面。所述中心平面垂直于摩擦面。所述中心平面与斜面相交。所述斜面具有位于中心平面内的工作点。
18.与本发明的前述方面相关联地列举的特征也适用于上述方面。
19.在另一个方面中，提供了一种阻尼器楔块，该阻尼器楔块与铁路车辆转向架承梁的承梁凹座可操作地接合。所述阻尼器楔块具有斜面，该斜面具有主角度α和副角度β。所述斜面具有向外凸出的复合表面，该复合表面可操作以在工作点处与承梁凹座接合。所述副角度β限定阻尼器楔块的横向偏置方向。所述阻尼器楔块具有摩擦面，在使用时，该摩擦面与铁路车辆转向架的侧架立柱磨耗表面接合。所述摩擦面具有非金属磨耗表面。所述摩擦面具有贯穿其中的法向平面。在使用时，所述法向平面也沿着阻尼器楔块的向上和向下弹簧运动方向延伸。所述法向平面也位于非金属磨耗表面的宽度的中点。所述工作点位于所述法线平面内。与本发明的前述方面相关联地列举的特征也适用于上述方面。
20.在本发明的另一个方面中，提供了一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块，该阻尼器楔块形成为与具有主阻尼器角度α和副阻尼器角度β的相应承梁凹座配合。所述阻尼器楔块具有摩擦构件，在使用时，该摩擦构件与铁路车辆转向架的侧架立柱的磨耗表面可移动地接合。所述摩擦构件具有非金属磨耗表面。设有弹簧座，在使用时，该弹簧座与铁路车辆转向架的弹簧接合。所述阻尼器楔块具有倾斜的阻尼器楔块表面。所述倾斜的阻尼器楔块表面具有主阻尼器楔块角度和副阻尼器楔块角度。所述倾斜的阻尼器楔块表面具有曲率。所述曲率有工作点。所述弹簧座具有轴向中心线。所述阻尼器楔块具有垂直于非金属磨耗表面并且包含轴向中心线的基准面。所述轴向中心线在交点处与倾斜的阻尼器楔块表面相交。所述交点是具有小于1.5英寸的半径的工作表面接触印迹的中心。所述工作点位于工作表面接触印迹上。
21.与本发明的前述方面相关联地列举的特征也适用于上述方面。
22.在另一个方面中，提供了一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块。该阻尼器楔块具有摩擦表面，在使用时，该摩擦表面与铁路车辆转向架的侧架立柱磨耗板接合。所述阻尼器楔块具有在使用时与弹簧接合的弹簧座，该弹簧座具有轴向方向。所述阻尼器楔块具有倾斜表面，在使用时，该倾斜表面与铁路车辆转向架承梁的承梁凹座的相应表面接合。设有垂直于摩擦表面的基准面。所述基准面平行于弹簧座的轴向方向。所述倾斜表面具有球形弧面和曲率半径。所述倾斜表面具有主阻尼器楔块角度和横向的副阻尼器楔块角度。所述倾斜表面具有工作点，在平衡时，该工作点以滚动点接触方式与承梁凹座接合。所述倾斜表面的曲率半径具有位于基准面的一侧的原点。半径穿过原点和工作点。当在以主阻尼器楔块角度为取向的平面内观察所述半径时，所述半径以一个斜角偏离基准面，该斜角是副阻尼器楔块角度。
23.在该方面的一个特征中，所述弹簧座的轴向方向位于基准面内，并且所述工作点也位于基准面内。在另一个特征中，所述曲率半径在15英寸至30英寸的范围内。在另一个特征中，所述曲率半径在20英寸
±
1英寸的范围内。在另一个特征中，与轴向中心线相比，所述工作点从摩擦构件的非金属磨耗表面进一步偏离1/8英寸至5/8英寸。在另一个特征中，与轴向中心线相比，所述工作点从摩擦构件的非金属磨耗表面进一步偏离1/4英寸至3/4英寸。在另一个特征中，所述非金属表面从轴向中心线偏离第一距离x1；所述工作点从中心线偏离第二距离x2；并且x1:x2的比值在(a)21:2至21:8和(b)10:3至40:3之一的范围内。在另一个特征中，所述比值是5:1。在另一个特征中，所述轴向中心线在基准点处与所述倾斜表面相交。所述基准点位于基准面内。所述工作点位于距基准点不到1英寸的位置。本发明的前述方面的特征也适用于上述方面。
24.通过参考下文的说明并借助于图示，能够理解本发明的这些方面和其它方面以及特征。
附图说明
25.参考附图能更好地理解本发明的原理，这些附图是以结合本发明的原理和方面示出一个或多个示性实施例的方式提供的，在附图中：
26.图1a示出了本发明的一个方面的铁路车辆转向架的一个示例性实施例的等轴侧视图；
27.图1b示出了图1a的铁路车辆转向架的俯视图；
28.图1c示出了图1a的铁路车辆转向架的侧视图；
29.图1d示出了图1a的转向架的一部分的分解图；
30.图2a是从在图1a的转向架中使用的阻尼器楔块的后面和上面观察时的等轴侧视图；
31.图2b是从图2a的阻尼器楔块的下方和后方观察时的视图；
32.图2c是从前面和上面观察时图2a的阻尼器楔块的视图；
33.图2d是图2c的阻尼器楔块的分解图，其中磨耗垫在安装之前被取出；
34.图3a是图2a的阻尼器楔块的前视图；
35.图3b是图3a的阻尼器楔块的后视图；
36.图3c是图3a的阻尼器楔块的大侧视图；
37.图3d是图3a的阻尼器楔块的小侧视图；
38.图3e是图3a的阻尼器楔块的俯视图；
39.图3f是以图3a中的截面
‘
3f-3f’表示的弹簧座的竖直中心平面的截面图；
40.图3g是以图3a中的截面
‘
3g-3g’表示的水平面的截面图；
41.图3h是沿着穿过如图3c的截面
‘
3h-3h’所示的工作点的球面半径截取的截面图；
42.图4a是图1a的铁路车辆转向架的转向架侧架的端部的局部截面侧视图；
43.图4b是穿过图4a的截面
‘
4b-4b’上的侧架的截面图；
44.图4c示出了图4b的结构在摇摆运动中横向偏转时的截面；
45.图4d示出了在图4b的截面
‘
4d-4d’上穿过图4a的侧架的承台和轴承适配器组件的纵向截面；
46.图4e示出了图4c的承台和轴承适配器组件处于纵向偏转状态时的形态；
47.图5a示出了图4a的侧架及轴承、轴承适配器和轴承适配器缓冲件的分解立体图；
48.图5b示出了图5a的轴承适配器的下侧；
49.图6a示出了图5a的缓冲件之一的等轴测视图；
50.图6b示出了图6a的缓冲件的相反的等轴测视图；
51.图6c示出了图6a的缓冲件的前视图；
52.图6d示出了图6a的缓冲件的仰视图；和
53.图6e示出了沿着图6c的截面
‘
6e
–
6e’截取时图6c的缓冲件的截面。
具体实施方式
54.下文的说明和其中所述的实施例是本发明的原理、方面或特征的特定实施例的实例。这些实例仅用于说明本发明的原理，而不是限制这些原理。在说明中，相同的部件在说明书和附图中以相应的相同附图标记标示。除非另有说明，否则可以认为附图是按比例绘制的。
55.在本说明书中使用的术语被认为与北美铁路行业的普通技术人员所理解的这些术语的惯常和普通含义一致。就此而言，申请人通过引用结合了美国铁路协会(aar)的规则和标准，aar是一个制定北美铁路车辆的互换操作规则的私营机构。
56.此外，本说明书经常叙述单个对象的多个同义词。在专利法中对此没有要求。多个同义词的叙述旨在表明可针对给定部分使用任何同义词，无论该同义词是否在提交的公开中使用，只要其符合在合理阅读本公开时传达的概念、功能或对象的含义、或在示例性附图中合理地示出、或者同时满足这两个要求即可。
57.就一般的方位和方向术语而言，对于本文所述的铁路车辆转向架，在位于切线(即，直线)轨道上时，纵向定义为与铁路车辆或铁路车辆单元的滚动方向一致。在笛卡尔坐标系中，该方向可定义为x轴或x方向。在具有中梁的铁路车辆的情况下，无论是短中梁还是直通中梁，纵向都平行于中梁，并且平行于上弦杆和侧梁。除另有说明外，“竖向”或“向上和向下”是使用轨道顶部tor作为基准的术语。在笛卡尔坐标系中，该方向可定义为z轴或z方向。在铁路车辆转向架作为一个整体的背景下，术语“侧向”或“侧向外侧”或者“横向”或“横向外侧”指相对于铁路车辆转向架的纵向中心线或转向架中心处的中心板的中心线的距离
或取向。在笛卡尔坐标系中，该方向可称为y轴或y方向。考虑到铁路车辆转向架往往具有纵向和横向对称轴，对转向架的一半的描述一般还意图描述另一半，并允许右半部分和左半部分之间有差异。俯仰运动是围绕垂直于纵向的水平轴的角度运动(即，围绕沿y方向延伸的轴的旋转)。偏转是围绕竖直轴或z轴的角度运动。滚转是围绕纵轴或x轴的角度运动。在本说明书中，缩写kpsi(若使用)代表千磅/平方英寸。在本说明书或附图涉及美国铁路协会(aar)的标准的情况下(例如aar板尺寸)，对这些标准的引用应理解为是本技术被授予优先权的最早日期时引用的。除非另有说明，否则应理解，在本文中说明的铁路车辆是焊接钢结构的。
58.本说明书涉及铁路车辆转向架和转向架部件。1997版《汽车与机车百科全书》第711页列出了多种aar标准转向架规格。如该文献所示，对于具有两个转向架的单个单元的轨道车辆，“40吨”转向架额定重量与142000磅轨上最大车辆总重(gwr)对应。类似地，“50吨”与177000对应，“70吨”与220000磅对应，“100吨”与263000磅对应，“125吨”与315000磅对应。在每种情况下，每个转向架的载荷极限值是轨上最大车辆总重的一半。另外两种类型的转向架是“110吨”转向架，它用于重量为286000磅的轨道车。gwr和“70吨特殊”低型转向架有时用于自动货架车辆。在转向架的背景下，“轮组”包括车轴和安装在车轴的相对端的一对钢制车轮。
59.本技术涉及一种用于铁路车辆转向架的摩擦阻尼器或阻尼器楔块、以及一种多摩擦阻尼器系统。有多种阻尼器布置形式，在1997版《汽车和机车百科全书》的第715-716页上示出了其中的一些，这些页面通过引用结合在此。在2003年3月6日公布的名称为“具有阻尼悬架的铁路货运车辆”的第us 2003/0041772 a1号美国专利申请公告中示出并说明了双阻尼器布置形式，该专利申请公告也通过引用结合在此。1997版《汽车和机车百科全书》第715至716页上所示的每种阻尼器布置形式都可修改，以采用符合本发明的方面的原理的内阻尼器和外阻尼器和四角双阻尼器布置形式。
60.本文论述阻尼器楔块。就通用术语而言，阻尼器楔块往往安装在转向架承梁的端部内形成的有角度的“承梁凹座”中。在横截面中，每个阻尼器楔块可具有大致三角形的形状，该三角形的一边是支承面或具有支承面；可称为底部或基部的第二边形成弹簧座；第三边是其它两边之间的斜边。第一面可倾向于具有基本平坦的支承面，用于抵靠侧架立柱之一的相对支承面竖直地滑动接合。第二面可以不是面，而是可具有凹座的形式，用于接收弹簧组的弹簧之一的上端。虽然第三面(或斜边)看起来是大致平坦的，但是它可能倾向于具有轻微隆起，该轻微隆起的曲率半径可为60英寸。所述隆起可沿着斜坡延伸，也可横贯斜坡。阻尼器楔块的侧面可以是大致平坦的，并且可具有涂层、表面处理、垫片或低摩擦垫，以实现与承梁凹座的侧面平滑滑动接合。
61.在铁路车辆的运行期间，侧架可能倾向于围绕转向架承梁的端部旋转或枢转一个较小的角度偏转范围，以实现车轮负载均衡。通过允许阻尼器相对于承梁凹座的大致倾斜的面稍稍摇摆，同时使平坦的支承面保持与侧架立柱的磨耗板的平面接触，阻尼器的斜面上的轻微隆起可倾向于适应这种枢转运动。虽然所述斜面可能具有轻微隆起，但是出于本说明书的目的，将把该斜面描述为斜面或斜边，并且认为是基本平坦的面，作为一般的近似处理。
62.在本文的术语中，阻尼器楔块具有主角度α，即，在从承梁的端部朝转向架中心观
察时，是(a)安装在转向架承梁上的倾斜的阻尼器凹座面与(b)侧架立柱面之间的夹角。在一些实施例中，在角度α的平面(即，垂直于(未偏转的)侧架的竖直纵向平面并以主角度从竖直方向倾斜的平面)内限定一个副角度β。也就是说，这个平面平行于转向架承梁的(未偏转的)长轴，并且似乎是在沿着阻尼器的后侧(斜边)观察时获取的。副角度β定义为在平行于角度α的平面观察阻尼器楔块时所见的侧倾角。在悬架响应于轨道扰动而工作时，作用在副角度β上的力可能倾向于根据所选择的角度向内或向外推动阻尼器楔块。所述阻尼器楔块由弹簧组的角弹簧或“侧簧”驱动或赋能的。在本文的术语中，弹簧组包括角弹簧(或缓冲弹簧、楔块弹簧或侧弹簧)和主弹簧。主弹簧位于承梁端部下面。因此，“主弹簧组”是弹簧组的一个子集，它包括位于承梁下面的弹簧，而不是位于阻尼器楔块下面的弹簧。
63.转向架特征的总体说明
64.本说明是在铁路车辆转向架的背景和环境下做出的。为了建立这种背景，图1a示出了转向架20的一个实例。图1a至1d的转向架20是通用的，并且可具有不同的摆长、弹簧刚度、弹簧布置形式、轴距以及窗口宽度和高度等。也就是说，转向架20可能倾向于具有60英寸至75英寸范围内的轴距。如下文所述，该转向架包括具有垂直弹簧刚度的弹簧组以及在阻尼器楔块上具有主角度和副角度的四角阻尼器组。转向架20可具有3
×
3弹簧组布置形式、5
×
3弹簧组布置形式、3:2:3弹簧组布置形式、2
×
4弹簧组布置形式或其它可能的布置形式。虽然任何一种转向架均适合于多种通用用途，但是可优化转向架20以运载较低密度的高价值货物，例如汽车或消费品，或者用于运载较大密度的半成品工业货物，例如可由铁路货车运载的纸卷；或者用于运载稠密的液体或聚集材料，例如煤、压载物、谷物、面粉、钾碱、液体石化产品等。因此，转向架20意图代表各种类型的转向架。转向架20关于其纵向(x-z平面)和横向或侧向(y-z平面)中心线平面对称。在提及侧架时，应理解，转向架具有第一和第二侧架、第一和第二弹簧组等。
65.转向架20具有转向架承梁24和侧架26。每个侧架26具有大致为矩形的侧架窗口28，该侧架窗口容纳承梁24的一端30。窗口28的上边界由侧架拱或被标识为上弦杆构件32的抗压构件限定，而窗口28的底部由被标识为下弦杆34的抗拉构件限定。窗口28的前后竖直侧面由侧架立柱36限定。抗拉构件的端部上掠以与抗压构件交汇。在侧架26的每一个上掠端都有侧架承台配件或承台座38。每个承台座38容纳一个上部配件。该上部配件可以是平板座，或者可具有曲率。根据上下文，该配件可被称为摇杆或支座，如下文所述。不论该上部配件是什么，它一般都由标记40表示。可被称为“支座”的配件40与轴承适配器44的上表面的配合配件42接合，或者被该配件接合。配件42可以是与配件40的“支座”接合的摇杆，或者支座和摇杆的角可以逆转。轴承适配器44与安装在转向架的轴48之一的邻近车轮50之一的端部上的轴承46接合，即，坐在轴承46上。轮组包括轴48和安装在该轴的两端的轮50。如图所示，轴承46可以是密封滚柱轴承。标准尺寸的密封滚柱轴承在北美广泛使用。配件40位于前后承台配件38的每一个中，配件40纵向对准，从而侧架26可相对于转向架的滚动方向横向摆动。
66.在下文中将结合图4a-4e说明配合配件40和42的关系。这些配件的关系部分地决定了轮组之一的轴48之一的端部与侧架承台之间的整体关系。也就是说，在确定总体响应时，轴端在侧架承台中的安装自由度涉及横跨部件的组件的动态界面，例如轮组与侧架界面组件，该组件可包括轴承、轴承适配器、弹性垫(若使用)、摇杆(若使用)和安装在侧架承
台的顶部内的承台座，无论该承台座是铸造、机加工还是制造并安装成独立部件。所述轮组与侧架界面组件可有多种不同实施例。在轴承46具有单个自由度(即，围绕轮轴轴线旋转)的情况下，组件的分析可集中于轴承与承台座界面组件，或者集中于轴承适配器与承台座界面组件。出于本说明书的目的，项目40和42一般意图表示限定侧架承台的顶部与轴承适配器之间的界面以及该界面处的六个运动自由度(即，响应于动态输入的竖向、纵向和横向平移(即，沿z、x和y方向的平移)以及俯仰、滚动和偏转(即，分别围绕y、x和z轴的旋转运动))的轴承适配器和承台座组件的特征的组合。
67.侧架26的下弦杆或抗拉构件可具有刚性地安装到其上的篮状板或下弹簧座52。虽然转向架20可能没有簧下横向交叉撑杆(无论是横梁还是侧杆)，但是在转向架20被认为是具有横梁或其它交叉撑杆的“摇摆运动”转向架的情况下，弹簧座52的下摇杆平台可安装在摇杆上，以允许相对于侧架26横向摇摆。弹簧座52可具有用于与一组弹簧或弹簧组54(有时被称为“主弹簧组”56)的弹簧接合的保持件，所述保持件可以是内部凸台或外围唇缘，用于阻止弹簧的下端的脱离。弹簧组56被约束在承梁24的远端30与弹簧座52之间，被轨道车辆车体和从上方压在承梁24上的装载物的重量压缩。
68.承梁24在外侧端处在其每个面上具有两个内侧和外侧承梁凹座60、62(即，每个承梁总共有8个承梁凹座，每端4个)。承梁24关于承梁的中心纵向竖直平面(即，相对于转向架大致处于横向)对称，并且关于承梁的竖直中跨段(即，大致是转向架的纵向对称平面，与铁路车辆的纵向中心线重合)对称。承梁24的每端30的每个面都具有一对间隔开的承梁凹座60、62，这些承梁凹座分别用于接收阻尼器楔块64、66、68、70。更一般地说，相对于转向架20的侧架26，凹座60在横向上位于凹座62的内侧。磨耗板嵌件(例如由特殊硬化的机加工材料制成)可沿着有角度的阻尼器楔块面安装在凹座60、62中。
69.能够看出，如下文所进一步详述，阻尼器楔块64、66、68、70具有在竖直方向与较大面的倾斜后顶点之间测量的主角度α。对于在本文中论述的实施例，主角度α可能倾向于在30-50度的范围内，可能大约为40-45度。这个角度α与承梁凹座(60或62)的面对表面相匹配。副角度β给出了阻尼器楔块的倾斜表面的内侧(或外侧)倾角。通过沿着倾斜表面的平面观察并测量倾斜表面与平面外侧面之间的角度，能够得到真实的倾角。该倾角是实测的角度的余角。该倾角可能倾向于大于5度，可能在5至20度的范围内，优选是大约10至15度。适度的倾角可能是理想的。
70.在转向架悬架系统响应于轨道扰动而工作时，阻尼器楔块可在其凹座中工作。所述倾角产生分力，该分力倾向于将外侧楔块68(或70)的内侧面向内偏压在承梁凹座62的相对内侧面上。类似地，楔块64(或66)的外侧面可能被朝着内侧承梁凹座60的外侧平面偏压。如图所示，承梁凹座的这些内侧面和外侧面可衬有低摩擦表面垫层，或者可保留为金属表面。楔块的左侧和右侧偏压可使它们更靠近在一起，并且，通过使它们保持抵靠平面的相对壁，可有助于阻止阻尼器在相应的凹座内扭曲。
71.承梁24包括位于凹座60、62之间的中间平台98，弹簧96抵靠该平台工作。中间平台98可在三圈弹簧(或更多圈弹簧)宽度的弹簧组中到。但是，无论是两圈、三圈或更多圈弹簧宽度，无论是采用中间平台还是不采用中间平台，承梁凹座都可具有如图所示的主角度和副角度，带有或不带有磨耗嵌件。在中间平台(例如平台98)将两个阻尼器凹座分开的情况下，相对的侧架立柱磨耗板不一定必须是整体式的。也就是说，可设有分别与内侧和外侧
阻尼器相对的两个磨耗板区域，从而提供阻尼器可抵靠的平坦表面。这些区域的法向矢量可以是平行的，所述表面可以是共面的并且垂直于侧架的长轴，并且可为阻尼器的摩擦面提供明确的不间断表面。
72.如上文所述，承梁凹座60、62分别容纳前面和后面的成对第一和第二横向内侧和横向外侧摩擦阻尼器楔块64、66和68、70。每个承梁凹座60、62具有斜面或阻尼器座72，该斜面或阻尼器座72与阻尼器楔块64、66、68和70的类似地倾斜的斜边面74配合。楔块64、66分别位于第一内侧角弹簧76、78上，楔块68、70分别位于第二外侧角弹簧80、82上。楔块64、66和68、70的斜面74(在下文中将更详细地论述)骑在相应支座72的斜面上。中间端部弹簧96支承在位于承梁凹座60和62中间的平台98的底面上。中间一排弹簧100的顶端位于承梁24的端部的主中心部分102的下方。在这种四角布置形式中，每个阻尼器由弹簧组中的一个弹簧或另一个弹簧单独支撑。
73.弹簧在车体和装载物的重量下的静态压缩倾向于起到弹簧加载的作用，以偏压阻尼器，使其沿着承梁凹座的斜面产生作用，从而迫使摩擦表面抵靠侧架。在摩擦阻尼器楔块64、66和68、70的竖直滑动面90在安装到侧架立柱36的向内表面上的摩擦磨耗板92上上下骑行时，提供了摩擦阻尼作用。通过这种方式，运动的动能在某种程度上通过摩擦转化为热能。这种摩擦可能会抑制承梁相对于侧架的运动。在横向扰动通过轨道传递至车轮50时，刚性轴48可能使得两个侧架26向相同方向偏转。侧架26的反作用是像摆锤一样在上摇杆上摆动。摆锤的重量和由弹簧的扭曲产生的反作用力可能迫使侧架返回它们的初始位置。因轨道扰动而产生的谐振趋势可能会被阻尼器在磨耗板92上的摩擦减弱。
74.与具有单阻尼器(例如可能安装在侧架中心线上)的承梁相比，使用双阻尼器(例如间隔开的成对阻尼器64、68)能提供更大的力臂，以更普遍地抵抗转向架20的平行四边形变形。双阻尼器的使用产生更大的恢复“方正”力，允许转向架响应于扰动而弯曲(即，偏转)，但是随后使转向架弹性地返回到方正取向，而不是像单独使用单阻尼器那样恢复偏置，即，恢复方正力随着偏转的增加而增大。也就是说，在平行四边形变形或菱形变形中，一对对角弹簧(例如内侧弹簧76和外侧弹簧82可能被更明显地压缩)相对于另一对对角弹簧(例如内侧弹簧78和外侧弹簧80可能比弹簧76和82压缩得不明显)的差异压缩倾向于产生作用在侧架磨耗板上的恢复力矩偶。该力矩偶倾向于使侧架向使转向架变方的方向(即，在承梁垂直于侧架或与侧架成直角的位置)旋转。由此，转向架能够弯曲，并且，在转向架弯曲时，阻尼器协同作用，作为在承梁与侧架之间工作的被偏压构件，以抵抗侧架相对于转向架承梁的平行四边形或菱形变形，并迫使转向架回到非偏转位置。
75.上文的解释是在转向架20的背景下给出的，该转向架20具有弹簧组54，该弹簧组54具有三排面对的侧架立柱36。在这种情况下，恢复力矩为mr，即，弹簧组的角部的一对对角相对的阻尼器弹簧的力偶矩对减去另一对对角相对的阻尼器弹簧的力偶矩，并且，假定阻尼器楔块向后倾斜，则恢复力矩是kc(即，阻尼器位于其上并被偏压的弹簧圈的竖向弹簧常数)的函数。
76.虽然所示的实施例是3
×
3布置形式，但是弹簧组有2
×
4、3
×
3、3:2:3或3
×
5弹簧组等多种可能的布置形式。如图所示，阻尼器可安装在四个角部位置之中的每一个上。如果在一些弹簧中使用内弹簧圈而在另一些弹簧中不使用内弹簧圈，或者使用不同弹簧常数的弹簧，那么弹簧圈组可能有不一致的刚度。此外，阻尼器弹簧可具有与主弹簧圈不同的未偏
转长度。也就是说，阻尼器弹簧可比主弹簧圈长。因此，阻尼器弹簧的预加载偏转会大于主弹簧的预加载偏转。在轻车(即，空载)和满载车辆条件下都是如此。因此，与主弹簧相比，阻尼器弹簧中的激励弹簧力的比例差(即，百分比变化)会在摩擦楔块的行程的跨整个幅度的顶部和底部之间具有相应较小的比例变化。在此实例中，角弹簧76、78、80和82的自由高度是11英寸，而主弹簧是具有10.25英寸自由高度的aar标准d5弹簧。
77.承梁与侧架界面处的促进灵活地恢复方正形状的增强趋势(即，通过使用四角阻尼器组)倾向于减少对承台与轮组轴界面处的方正度的依赖。这又倾向于提供使用适应(围绕竖轴)扭转的轴与承台界面组件的机会，并允许一定程度的自动转向。
78.承载板(即，侧架立柱磨耗板92(图1a))明显宽于侧架的整个厚度(更一般地说，例如在承台处测量的厚度)，并且可能倾向于比传统上常见的厚度宽。这种额外的宽度与横跨所有阻尼器对而测量的额外的总阻尼器跨越宽度加上如上所述的横向行程对应，通常允许承梁相对于侧架向未偏转的中心位置的任何一侧横向行进1-1/2(
±
)英寸。也就是说，板92不是具有一圈弹簧的宽度加上行程余量，而是可具有三圈弹簧的宽度加上适应向任何一侧移动1-1/2(
±
)英寸的余量，实现了3(
±
)英寸的总双幅度行程。承梁24分别具有内侧导板106和外侧导板108，它们约束承梁24相对于侧架立柱36的横向运动。在侧架未偏转时，该运动余量可在向中性或居中位置的任何一侧的横向行程的
±
1-1/8至1-3/4英寸的范围内，可在1-3/16至1-9/16英寸的范围内，例如可设置为1-1/2英寸或1-1/4英寸。
79.一般以标记58表示的整个弹簧组的弹簧的下端位于下弹簧座52内。下弹簧座52可布置成具有向上翻转的矩形周缘的托盘。虽然转向架20采用3
×
3布置形式的弹簧组，但这种布置形式是一般性的，并代表多种变化形式。它们可代表3
×
5、2
×
4、3:2:3或2:3:2的布置形式或一些其它的布置形式，并且可包括液压缓冲件，或者这种其它的弹簧布置形式可适合于采用该转向架的轨道车辆的给定用途。
80.阻尼器楔块
81.本发明人已经注意到摩擦垫与侧架立柱磨耗板的相互作用如何改变转向架的行驶品质。为了获得所设计的行驶品质，非金属磨耗垫的非金属磨耗表面比较均匀地磨耗而不是沿着一个边缘不均匀地磨耗是有帮助的。
82.这种磨耗对阻尼器楔块的斜面上的与承梁凹座的斜面的接触点的位置很敏感。在操作期间，当侧架相对于承梁偏转、俯仰和滚动时，阻尼器楔块倾向于在凹座中轻微移动。这些偏转可能看起来很小。在现有的转向架中，阻尼器背面的隆起的半径非常小。该隆起可能具有大约60英寸的有效半径。在一种转向架中，已知该隆起的半径大约为40英寸，并且该隆起是圆柱形的，以产生线接触，而不是点接触。相比之下，在点接触的情况下，隆起半径允许阻尼器楔块自适应地配合在阻尼器凹座中，并且容许侧架以偏转、俯仰和滚动做相对运动，而不容易被卡住或约束。对于使阻尼器楔块自适应地达到平衡位置的目的，使用60英寸曲率半径以前被认为是可接受的。随着时间的推移，在使用时，在阻尼器楔块的背面与承梁凹座的面反复接触的位置可形成磨耗印迹，又可称为接触印迹182。随着这些面反复相互挤压，该接触印迹容易被磨耗。该接触印迹反映摇摆表面的两个自由度。也就是说，所述接触印迹具有沿着阻尼器楔块的背面的主倾角延伸以及沿着副倾角横向延伸的范围。承梁凹座中也会有类似的磨耗印迹。摩擦垫的非金属磨耗表面的磨耗可能易受到其所受的力的影响，并且摩擦垫的非金属磨耗表面受到的力似乎与这个二自由度的接触印迹的位置和尺寸
相关。
83.图2a至2d和图3a至3i
84.阻尼器楔块以标记120表示。虽然示出了右侧阻尼器楔块，但是左侧阻尼器楔块具有相同的结构，并且是右侧阻尼器楔块的镜像。因此，除了相反的手性之外，对右侧阻尼器楔块的说明应理解为说明这两个部分。在这点上，阻尼器楔块120意图作为左手阻尼器楔块64和右手阻尼器楔块68的一般表示。
85.阻尼器楔块120具有主体122。主体122可由较普通的材料制成，例如球墨铸铁、铸钢或铸铁，在所示的实施例中也是如此。在从侧面看时，它大致是三角形。有竖直延伸的第一面或部分或构件124；水平延伸的第二面或构件或部分126、以及大体上在斜面上延伸并且可被认为是构件124和126之间的斜边构件的第三面或构件或部分128，这三个部分由此结合以形成所述的大致三角形形状。阻尼器楔块120还具有第一端面或端壁132以及第二端面或端壁134。在这种情况下，第一端面132是较大的端面(即，图3d)，第二端面134是较小的端面(图3c)。阻尼器楔块120具有如图3c的侧视图所示的主角度α。在所示的实施例中，角度α与承梁凹座的斜面74的匹配或对应或相关表面(60或62)的角度α相同。这两个平面可能不需要精确平行，但是为了便于理解概念和便于制造，可以使它们相同。角度α限定在侧视图中观察阻尼器楔块时承梁相对于竖直平面的主角度。阻尼器楔块120还具有副阻尼器角度β。在所示的实例中，阻尼器楔块120的副角度与承梁凹座的倾斜表面(60或62)的副角度β相同。它横向延伸，并限定阻尼器楔块120在凹座中的横向偏置。通过在主阻尼器角度α的倾斜平面内沿着阻尼器楔块120的背面观察，能看到副角度β的真实视图。这是图3h中看到的视图。角度β是接触点(被标识为工作点wp，如下文所述)处的切面相对于角度α的平面内的端壁或端面132、134的垂线的角度。同样，角度β可能与相应或相关联的承梁凹座的角度稍有不同，但是为了便于理解概念和便于制造，通常可假定它们是相同的。
86.对于给定的副角度β，端壁或端面132大于端壁或端面134，并且阻尼器楔块120从后面或从上方看是不对称的。阻尼器楔块120还具有从第一部分或第一构件124向上延伸的握把或把手或者提升构件或保持件130，其形式和作用如下文所述。
87.阻尼器楔块120可制成实心铸件。或者，阻尼器楔块120也可以是中空的，如图所示。也就是说，主体122具有由部件124、126、128、132和134界定的内腔140。如图所示，内腔140可被角撑板或隔板或腹板150分成两个子隔间或腔室136、138。腹板150可具有中心开口或孔146。每个端面132和134可分别具有三角形或大致三角形的开口142、144。
88.观察这些部件能够看出，正面构件或第一构件124是平面的或大致平面的，并且具有围绕面板或腹板或板或壁152沿周向延伸的矩形或大致矩形的周缘154。板或壁152在端壁132、134之间从一侧横向延伸到另一侧，并且在第二构件126的前边缘与第三构件128的向前和向上边缘之间上下延伸。周缘154和壁152配合以形成承窝156，磨耗构件160安装到该承窝156中。换言之，即，在第一构件124中形成凹口或槽口、或者腔体或容纳部以限定承窝156，壁152形成承窝156的底面或背面，而周缘154形成如此形成的容纳部的唇缘或保持件。磨耗构件160可以是非金属摩擦垫，并且在此情况下是非金属摩擦垫。可以理解的是，它具有非金属磨耗表面，在使用时，该非金属磨耗表面抵靠侧架立柱磨耗板92以摩擦接触的方式向上和向下滑动。磨耗构件160的形状与外围保持周缘154一致，即，安置在外围保持周缘154的轮廓内。如图所示，这个形状通常是正方形或矩形。磨耗构件160通常可就地模制，
或者使用环氧树脂或其它结合方法保持在位。磨耗构件160具有竖直高度h
160
(在z方向上)和横向宽度w
160
(在y方向上)。可认为半高和半宽位置与承窝156的半高和半宽位置一致。
89.提升构件130形成在周缘154的上边缘或外缘162的一侧，并从该侧向上突出或延伸。它具有向上延伸的构件164的形状，其中通过形成半圆形容纳部或槽口168而形成向后延伸的指状件166。在承梁凹座中安装阻尼器楔块可能需要一点技巧。为了便于完成这一过程，提升构件130的尺寸使其竖立在承梁凹座的前方，并向上突出于外侧导板。承梁的端部位于侧架立柱磨耗板之间，在承梁就位时，在安装弹簧时可使用夹装工具抓住并提升承梁凹座中的阻尼器楔块。然后移除夹装工具以释放提升构件，并且阻尼器楔块会坐在弹簧上。
90.第二构件126可以是但不是必须是安装有弹簧座172的板或壁170的形式。在所示的实例中，弹簧座172是或包括凸台或向下突出部174，该凸台或向下突出部174的尺寸使其适于紧密地处于弹簧组的角弹簧圈或阻尼器弹簧176的内径之内。在本论述中，标记176意图作为一种通用表示。也就是说，阻尼器弹簧176可以是上述的角弹簧76、78、80或82之中的任何一种。出于本论述的目的，虽然阻尼器弹簧176被称为单个弹簧，但是应理解，它可以是具有内圈和外圈的双圈弹簧，并且在这种情况下是双圈弹簧。突出部174轴向定位弹簧圈。板或壁170的远离突出部174沿径向延伸的部分用作抵接部或止挡部，该抵接部或止挡部根据动态竖向载荷条件确定弹簧上端的行程终点及其竖向位置。突出部174可理解为具有竖直中心线的圆柱形凸台，在安装好的状态下，该中心线与阻尼器弹簧176的竖直中心线相同，表示为cl
176
。从前面的论述还能够看出，第二构件126与第一构件124成直角(即，垂直于第一构件124)。
91.第三构件128是倾斜构件。根据主角度α，它名义上在斜面上，但是具有隆起。在车辆静止时，作为中性接触点的隆起的切点的位置被定义为工作点wp。其外表面限定第三部分128的工作表面200的成形钢壁被标识为180。在主体122内，内部腹板150从前壁152延伸到后壁180，并且从前壁152和后壁180延伸到底板或底壁170。在该位置，内部腹板150加强所有三个构件。如图3a所示，腹板150被视为具有腹板厚度t
150
。在所示的实施例中，壁180位于中心线cl
176
上方，并且与工作点wp在同一竖向平面内。该平面(在名义上表示为190)被定义为弹簧中心线cl
176
以及非金属摩擦构件(即，垫160)的摩擦表面的法向矢量(即，垂直于壁152的矢量)所在的平面。也就是说，该平面垂直于摩擦构件。它被称为“基准面”。在所示的特定实例中，该基准面也可以是主体122的第一端面与第二端面之间的中心平面。出于本说明的目的，有三个范围需要考虑。宽范围，例如可称为邻近并包含平面190的表面200的中心区域或中心区，包括位于平面190内和在横向或y方向上在腹板中心线cl
176
的两个腹板厚度t
150
之内的表面200的区域内的材料。较窄范围，该范围位于腹板150的投影厚度之内。最后，还有一个窄范围，在该窄范围内，滚动接触点位于平面190内或者在其任何一侧的1/8英寸距离之内，或者该窄范围使得在载荷下处于滚动点接触状态的凸形和凹形构件的接触表面位于平面190内或上方。在这种情况下，本领域技术人员会将工作点wp合理地描述为位于或近似位于平面190内。工作点wp位于倾斜表面200的切面内。也就是说，假设工作点wp在基准平面内，并且为了简单起见假设表面200的曲率是球形的，则所述切面被构造成通过按照主角度α和按照副角度β倾斜的工作点wp。在所示的实施例中，在概念上最简单的实例中，所述切面也是承梁凹座的斜面的平面。由于这是滚动点接触界面，因此表面200的相邻区域位于该切面的下方，并且在接触点处切面的法线限定球面的半径。在α角的平面内观察时，该
半径的原点处的曲率中心位于基准面190的一侧，该半径从基准面190以β角倾斜。当在表面200内测量时，wp的位置可被认为在基准点dp的1英寸半径内。换句话说，根据阻尼器楔块120本身的尺寸，wp在dp的1/4阻尼器楔块120宽度之内；或者，再换句话说，wp在dp的1/4非金属磨耗垫160高度范围之内。在一些实施例中，当部件在载荷下处于滚动点接触状态时，它在基准面190的接触点的宽度之内。
92.就物理操作而言，施加到主体122上的力包括施加到侧架立柱磨耗板92上的法向力、在磨耗构件92的平面内沿着上下方向的摩擦力、弹簧座中的竖直反作用力、以及施加到倾斜表面200上的倾斜反作用力。当转向架20在水平轨道上处于平衡状态时，倾斜表面上的反作用力的作用点位于工作点wp。在动态操作期间，随着承梁相对于侧架立柱上下移动，并且随着侧架俯仰、偏转和摇摆，实际的瞬时接触点偏离标称工作点wp。侧架的俯仰运动的范围很小，可能在
±
2度左右。偏转的偏转范围也很小，大约为
±
3度。滚动的偏转范围也很小，同样为
±
3度左右。在操作期间，阻尼器楔块120的蠕动发生在这些范围内，并且在实际发生滚动接触的阻尼器楔块120的倾斜表面200上产生“磨耗印迹”(也可称为“接触印迹”182)，并且在表面200和承梁凹座的倾斜接触表面上形成磨耗区。随着转向架的移动，磨耗印迹内的接触以随机或很大程度上随机的方式变化，轨道扰动被假设为随着时间的输入白噪声函数。接触印迹是阻尼器楔块120和承梁凹座60(或62，根据实际情况)的在向上倾斜和向下倾斜的方向上以及在左右横向或横向方向上沿着斜面的曲率延伸的二自由度接触关系的特征，并且倾向于具有与滚动点接触相关的圆形或椭圆形形状。
93.对于侧架26在偏转或俯仰时的给定角度偏转，瞬时滚动点接触从工作点wp的偏移是斜面200的背面的曲率的函数。如果该曲率具有较大半径(例如，在一些现有的常规阻尼器中，默认的半径是60英寸)，则在偏转时沿y方向的横向偏移较大，或者在俯仰时沿着向上倾斜或向下倾斜的方向的弧形位移偏移较大。半径越小，偏移越小。在本论述中，沿着斜坡的曲率不一定必须与横贯斜坡的曲率相同。它们可以是不同的，就像在椭圆的情况中那样。但是，若是相同的则可能比较方便，这使得倾斜表面是统一半径的部分球形截面。在任何情况下，本发明人发现，在曲率半径变小时，磨耗印迹区会变小，并且在半径小于45英寸时，阻尼器的性能和阻尼器的磨耗寿命得到改善。在半径小于40英寸的情况下，改进明显更好。本发明人发现，半径在15至30英寸的范围内是有帮助的。为此，根据实际情况，所示的实施例意图代表20英寸半径或大约20英寸半径
±
1/2英寸或
±
1英寸。这可用不同的方式来表达。在所示的实施例中，磨耗印迹182的半径r
182
是2英寸或更小。用参数术语来表示，磨耗印迹182的半径小于阻尼器楔块120的宽度的一半。或者，磨耗印迹182的半径小于表面200的曲率半径的10％。在曲率具有不同半径以产生具有短轴和长轴的椭圆的情况下，这些轴会代替半径r
182
。
94.如上文所述，在所示的实例中，表面200形成在曲率上。请参考图3f，阻尼器弹簧176的竖轴在倾斜的基准点dp处与表面200相交。wp相对于dp的位置可能变化，这取决于表面200的曲率的几何形状。wp的点接触在x方向上可位于从非金属摩擦构件160向后偏离1/8至5/8的范围内。在此实例中，从dp“向后”的术语也指“向下倾斜”。该偏移也可用沿着表面200距dp的弧长距离来表示。它还可表示为从摩擦构件与侧架立柱磨耗表面(即，与非金属磨耗构件的前面在同一平面内的表面)的接触平面偏移的距离的比例。在所示的实例中，该参数范围可以是非金属磨耗构件160的表面总高度的大约1/32至5/32。
95.在一个实施例中，工作点wp在x方向上(远离非金属摩擦垫的前面)向后偏移(即，向下倾斜)大约1/4英寸到大约5/8英寸。在一个特定实施例中，它偏移大约0.56英寸或9/16英寸。在处于与摩擦垫的前面的偏移成比例的这些距离时，周缘154的前缘向前偏移大约2-5/8英寸。请参考图3f，在另一个实施例中，非金属表面从所述轴向中心线偏离第一距离x1；所述工作点从所述中心线偏离第二距离x2；并且x1:x2的比值在(a)21:2至21:8和(b)10:3至40:3之一的范围内。在一个实施例中，该比值是大约5:1。换言之，非金属磨耗表面具有总高度y
160
。在一个实施例中，工作点wp位于所述非金属磨耗表面高度y
160
的3/8至5/8的范围内。
96.在上述机械系统中，在阻尼器楔块斜面与承梁凹座的相应配合斜面之间形成单点滚动接触关系。也可通过颠倒所述关系来建立同样的关系，此时所述平坦表面是阻尼器楔块120的倾斜表面，而所述弯曲表面是承梁凹座的表面。也就是说，在数学意义上，哪一个表面是凸面和哪一个表面是凹面在某种程度上是任意的。在另一种替代方案中，两个表面都可形成为曲面，并且其中一个表面可以是圆柱形而不是球形的。但是，在所示的实施例中，配合表面是机加工表面，并且制造的实用性可能导致在承梁凹座中形成平坦的平面表面，而在较小、较轻、不太笨重、更易加工的阻尼器楔块上形成弯曲表面。虽然如此，本说明书意图涵盖在等同原则下等同的两种可能性。
97.阻尼器楔块120可提供具有很少或没有“粘滑”行为的摩擦阻尼，相反，阻尼器楔块120提供静摩擦系数和动摩擦系数相等或相差很小(小于大约20％，可能小于10％)的摩擦阻尼。楔块120可与双向轴承适配器结合用在转向架20中，如在本文中所述的图4a-4e所示。楔块120也可在四角阻尼器布置中使用，例如转向架20。磨耗构件160可由制动衬片材料形成，并且立柱磨耗板可由高硬度钢形成。
98.阻尼器楔块120具有印迹，该印迹的竖向范围稍大于面74的倾斜底座的竖向范围。面74的倾斜底座以主角度α和副角度β倾斜。这允许移动和磨耗。提升构件130的吊耳安装在上边缘，并且在安装后从上方可见。
99.在此实施例中，摩擦阻尼器楔块120的第一构件124的第一部分的竖直面具有承载表面，该承载表面具有静摩擦系数μs和动摩擦系数μk，在抵靠磨耗板92的磨耗表面操作时，该承载表面可能倾向于表现出很少或没有“粘滑”行为。在一个实施例中，所述摩擦系数的彼此差异在10％以内。在另一个实施例中，所述摩擦系数基本上相等，并且可以基本上没有粘滑行为。在一个实施例中，在干燥时，所述摩擦系数可在0.10至0.45的范围内，可在0.15至0.35的较窄范围内，可以是大约0.30。摩擦阻尼器楔块120可具有摩擦面涂层，或者可以是具有这些摩擦特性的结合垫，例如160。结合垫160可以是聚合物垫或涂层。在另一个实施例中，所述静摩擦系数和所述动摩擦系数基本上是相等的。所述动摩擦系数可在0.10至0.30的范围内，可以是大约0.20。
100.图4a-4e
101.与摇摆运动转向架类似，轴承适配器的摇摆界面可具有外凸或内凹曲率，由此摇杆上的滚动接触允许侧架的横向摇摆。轴承适配器与承台座的界面还可具有纵向曲率(无论是隆起还是凹陷)，并且，对于给定的竖直载荷，该隆起或凹陷可能倾向于对沿着纵向的偏转表现出或多或少的线性阻力，与弹簧或弹性垫的行为很像。
102.摆锤的刚度与摆锤的重量成正比，并且，对于较小的偏转角度，可视为与角度偏转成正比，其几何关系近似于f＝kx。随着装载物的增加，摆锤可倾向于保持车轮所承受的重
量与自动转向机构的刚度之间的大致比例，从而倾向于不论车辆处于空载还是满载状态都提供比例转向。这些刚度是几何刚度，而不是弹簧刚度。
103.图4a-4e示出了轴承适配器和承台座组件的一个实施例。轴承适配器44具有坐在轴48上的轴承46上的下部212。轴承适配器44具有带有凸形轴承适配器接口部分216的上部214。配合的凹形摇杆座接口部分218安装在顶部220内。上部配件218可以是平坦的平面。在侧架被降到轮组上方时，位于轴承适配器角部抵接件232之间的端部凹口或通道228位于相应的侧架承台卡爪230之间。在侧架就位时，轴承适配器44由此被捕获在位，适配器接口的凸形部分和凹形部分(216和218)配合接合。
104.轴承适配器44可具有适配器的中心主体部分254，该中心主体部分254已被修整成纵向较短，并且角部抵接部分之间的内部间隔已被稍稍加宽，以适应辅助定心装置或定心构件或偏心恢复构件的安装，所述辅助定心装置或定心构件或偏心恢复构件具有弹性体缓冲垫的性质，例如被标明为弹性垫或构件256的缓冲垫。构件256可被认为是某种形式的恢复居中元件，也可被称为“缓冲件”或“缓冲垫”。
105.如图6a-6e所示，弹性构件256可具有通道的总体形状，具有中心或背面或横向或腹板部分281、以及一对左侧和右侧翼部282、283。翼部282和283可倾向于具有向下和向外延伸的末端，该末端可倾向于具有弓形下边缘，例如可坐在轴承套上。翼部282和283的内部宽度可使其紧密地围绕止推块280的侧面。沿着腹板部分281的上边缘延伸的横向延伸叶状部分285可位于止推块280的上边缘与承台座配件40的端部之间的圆角槽口284中。叶状部分285的内侧边缘可倾向于被倒角或减薄，以容纳并紧靠承台座40的端部。图5a和5b示出了作为插入在轴承46与侧架26之间的组件的轴承适配器44和弹性阻尼垫部件256的视图。
106.轴承适配器44还可具有下侧凹口或凹槽292，该凹口或凹槽292实质上是被中心桥接区域298分开的一对横向延伸的锥形叶状凹陷、腔体或凹口294、296，该中心桥接区域298具有较深的截面和逐渐减小成凹口294、296的侧面。凹口294、296可具有相对于轴承适配器本身横向延伸但是在安装后相对于下面的轴承的旋转轴线轴向延伸的主轴线。由于在凹口294、296处缺少材料，因此在位于轴承46外侧的周面300上留下大致h形的印迹，其中h形的两个侧区或腿部形成由较窄的腰部(即，桥接区域298)接合的平台或垫302、304。在轴承适配器44的下部的下表面符合弧形轮廓(例如可容纳轴承套)的情况下，凹口294、296可倾向于主要沿着该轮廓的顶点在位于任何一侧的垫或平台之间行进或延伸。这种构造可倾向于将摇杆滚动接触点载荷分散到垫302、304中，并由此分散到轴承46中。轴承寿命可以是滚柱的峰值载荷的函数。通过在轴承适配器的下侧与轴承圈上方的轴承套的顶部中心之间留有空间，凹口294、296可倾向于防止竖向载荷以集中的方式主要传递到轴承中的顶部滚柱上。相反，在每个轴承圈中的多个滚柱之间分散载荷可能是有利的。通过采用间隔开的垫或平台(例如位于轴承套上的垫302、304)，能够促进这一点。中心桥接区域298可位于轴承套的没有轴承圈的一段的上方，而不是直接位于其中一个轴承圈上方。
107.凸形部分216形成为具有大致面向上方的表面242，该表面242具有第一曲率r1以允许纵向摇摆(图4d、4e)，并且具有第二曲率r2(图4b、4c)以允许横向摇摆(即，侧架的摇摆运动)。类似地，在一般情况下，凹形部分218的表面在纵向方向上具有第一曲率半径r1，在横向方向上具有第二曲率半径r2。r1与r1的结合允许纵向摇摆运动，其阻力与车轮上的重量成比例。也就是说，对角度偏转的阻力与重量成比例，而不是固定的弹簧常数。这可能会在
轻车和满载条件下产生被动的自动转向。这种关系如图4d和4e所示。图4d示出了纵向摇摆元件的居中或静止的非偏转位置。图4e示出了处于最大纵向偏转状态的摇摆元件。图4d代表系统的局部最小势能条件。图4e代表势能因在水平面内通过轴和轴承cb的中心纵向作用的力f所做的功而增加的系统，该系统会导致承台高度的增加。换句话说，在所述力迫使车轴偏转时，摇摆运动可能会抬高车辆，从而增加其势能。
108.通常，偏转可按车轴中心线的角位移θ1测量，或者按半径r1上的摇杆接触点的角位移θ2测量。轴承适配器44的端面234从竖直方向倾斜角度η。η的典型范围可以是大约3度弧度。δ
long
的典型最大值可以是在静止时竖直中心线两侧的大约
±
3/16英寸。
109.类似地，如图4b和4c所示，在横向方向上，r2与r2的结合可能倾向于允许横向摇摆运动，与摇摆运动的转向架的方式相同。图4b示出了横向摇摆系统的中心静止最小势能位置。图4c示出了处于横向偏转状态的同一个系统。在这种情况下，δ2大约是其中，对于小角度，近似等于l
pendulum
可视为底部弹簧座52的中心与凸形部分216和凹形部分218之间的接触界面之间的静止高度差。
110.该轴承适配器与承台座接口组件被作用在摆锤上的重力朝中心或“静止”位置偏压，此时系统中存在局部最小势能。图4c所示的完全偏转位置可与从竖直方向朝中心的任何一侧的小于10度(优选小于5度)的偏转对应，实际最大值由导板106和108相对于板92的间距决定。虽然一般来说r1和r2可能不同，因而凹形表面是环面的外侧部分，但是可能希望r1和r2相同，因而凹形配件的支承表面形成为球面的一部分，该部分既没有长轴也没有短轴，而是仅仅形成在球面半径上。r1和r2提供了自动居中的趋势。这种趋势可能相当温和。虽然r1和r2可能相同，从而轴承适配器(或承台座，若关系颠倒)的隆起表面是球形表面的一部分，但是在一般情况下，r1和r2可以是不同的。还应说明的是，假设所述系统在极限状态下可能倾向于返回到局部最小能量状态(即，在正常操作中是自动恢复的)，r1和r2之一或这两者可以无限大，从而形成圆柱形截面，或者在这两者都无限大时可形成平面表面。在另一种替代方案中，可以是r1＝r2，并且r1＝r2。在一个实施例中，r1可与r2相同，并且可以是大约40英寸(
±
5英寸)，r1可与r2相同，并且它们都可以是无限的，使得凹形表面是平面的。
111.凸形纵向摇杆的曲率半径r1可小于60英寸，并且可在5至50英寸的范围内，可在大约40英寸的范围内。r1可以是无限的，或者可小于100英寸，并且可在25至60英寸的范围内，或者在30至40英寸的较窄范围内，这取决于r1的半径。凸形横向摇杆的曲率半径r2可在30至50英寸之间，在所示的实施例中可以是大约40英寸。r2可以是无限的，因而所述板是平坦的，或者，r2可以是大约60英寸。在使用平坦的凹形摇杆表面和凸形球面表面的情况下，凸形形状的曲率半径可在大约20到大约50英寸的范围内，并且可在30到40英寸的较窄范围内。根据载荷、预期用途和摇杆材料，许多组合都是可能的。在每种情况下，可选择配合的凸形和凹形摇杆表面，以在预期的载荷、预计的载荷历史和使用寿命方面产生物理上合理的配对。这些可能有所变化。
112.凸形和凹形表面可以反过来，从而凹形接合表面形成在轴承适配器上，而凸形接合表面形成在承台座上。其中一个配合部件或表面是轴承适配器的一部分，而另一个是承台的一部分。
113.轮组与侧架界面处的摇摆组件倾向于将其自身保持在居中状态。存在由以下部分形成的组件的空间关系：(a)轴承适配器，例如轴承适配器44；(b)定心构件，例如弹性构件
256；以及(c)承台卡爪止推块280。在弹性构件256就位时，轴承适配器44可倾向于相对于卡爪或止推块280居中。在安装后，缓冲件(构件256)紧靠在承台夹爪止推凸耳周围，并可能紧靠轴承适配器端壁，以轻微的过盈配合位于轴承适配器角部抵接件之间。缓冲件夹在止推凸耳与轴承适配器之间，并确定止推凸耳和轴承适配器的间隔开的相对位置；并且实现配合摇杆元件的初始中心定位并提供恢复偏压。虽然轴承适配器44仍可相对于侧架26摇摆，但这种摇摆可倾向于使构件256的一部分变形(典型情况下是局部压缩)，并且，由于构件256是弹性的，因此无论摇摆元件上是否有很大重量，构件256都可倾向于将轴承适配器44推向中心位置。弹性构件256可在纵向方向上具有恢复力-偏转特性，该特性比满载的纵向摇杆的力偏转特性弱得多(可能小一到两个数量级)，从而在满载车辆状态下，构件256不会显著地改变摇摆行为。在一个实施例中，构件256可由聚氨酯制成。
114.轴承的滚动接触表面在相应支座的下方居中时具有局部最小能量条件，并且配合的滚动接触表面优选具有可促进凸形滚动接触元件的自我居中的半径。
115.这可用不同的方式来表达。在圆柱极坐标中，可将轮对轴的长轴视为轴向方向。有与轴向方向垂直的径向方向，并且有与轴向方向和径向方向都相互垂直的成角度的周向方向。在滚动接触表面上有比任何其它位置都更靠近轴承的旋转轴线的位置。该位置限定“静止”或局部最小势能平衡位置。由于滚动接触表面的曲率半径大于轴承的旋转轴线与最小半径位置之间的径向长度l，因此作为圆周角θ的函数的径向距离会向最小半径位置的任何一侧增加(或者，换句话说，与轴承的旋转轴线相距最小径向距离的位置位于较大径向距离的区域之间)。因此，函数r(θ)的斜率(即dr/dθ)在最小点处为零，并且r在从最小点到最小势能位置的任何一侧的角位移处增加。在表面具有复合曲率的情况下，dr/dθ和dr/dl在最小点处均为零，r从最小能量位置的任何一侧向最小能量位置的所有侧增大，并且在最小能量位置处为零。无论轴承上的滚动接触表面是凸面还是凹面，都是这样。若采用复合曲率，则滚动接触表面具有一个或多个曲率半径，所述曲率半径大于距旋转轴线最小距离的位置的距离，并且滚动接触表面与轴承的旋转轴线不同心。换句话说，在轴承的滚动接触表面上有比其上的任何其它位置在径向上更靠近轴承的旋转轴线的第一位置。在旋转轴线与最近的位置之间限定第一距离l。轴承的表面和承台座的表面分别具有曲率半径，并以凸形和凹形关系配合，其中一个曲率半径是凸形曲率半径r1，另一个曲率半径是凹形曲率半径r2(无论是哪一个)。r1大于l，r2大于r1，并且l、r1和r2符合公式l-1-(r
1-1-r
2-1
)》0，摇杆表面可以配合，以允许自动转向。
116.复摆的几何结构
117.在本文中示出和说明的摇杆可采用限定复摆(即，凸形摇杆半径不为零的摆)的摇摆元件，并且假定凸形摇杆与凹形摇杆滚动(与滑动相反)接合。图4a的实施例示出了双向复摆。这些摆的性能可能会影响纵向摇杆的横向刚度和自动转向。
118.悬架的横向刚度可反映(a)位于(i)轴承适配器与(ii)底部弹簧座之间的侧架(即，横向摆动的侧架)的刚度；(b)位于安装在转向架承梁上的(i)下弹簧座与(ii)上弹簧座之间的弹簧的横向变形、以及(c)(i)侧架中的弹簧座与(ii)安装在转向架承梁上的上弹簧之间的力矩。弹簧组的横向刚度大约是竖向弹簧刚度的1/2。
119.可使用以下公式来估算转向架的横向刚度：
120.k
truck
＝2x[(k
sideframe
)-1
+(k
spring shear
)-1
]-1
[0121]
其中
[0122]ksideframe
＝[k
pendulum
+k
spring moment
]
[0123]kspring shear
＝处于剪切状态的弹簧组的横向弹簧常数。
[0124]kpendulum
＝在底部弹簧座的中心处测得的使摆偏转单位偏转量所需的力。
[0125]kspring moment
＝克服由内侧和外侧弹簧的不均匀压缩引起的扭矩使底部弹簧座偏转单位横向偏转量所需的力。
[0126]
在摆中，对于小角度，重量和偏转的关系大致是线性的，类似于弹簧中的f＝kx。横向常数可定义为k
pendulum
＝w/l，其中w为重量，l为摆锤长度。近似等效摆锤长度可定义为l
eq
＝w/k
pendulum
。w是侧架上的簧上重量。对于具有l＝15和60英寸隆起半径的转向架，l
eq
可能是大约3英寸。对于摆动转向架，l
eq
可能超过该值的两倍。
[0127]
还可定义如图4a所示的纵向(即，自动转向)摇杆的公式：
[0128]
f/δ
long
＝k
long
＝(w/l)[[(1/l)/(1/r1–
1/r1)]
–
1]
[0129]
其中：
[0130]klong
是摇杆的纵向力与纵向偏转之间的纵向比例常数；
[0131]
f是施加在车轴的中心线上的单位纵向力；
[0132]
δ
long
是车轴的中心线的单位纵向偏转；
[0133]
l是从车轴的中心线到凸形部分216的顶点的距离；
[0134]
r1是承台座38中的空腔的纵向曲率半径；
[0135]
r1是轴承适配器上的凸形部分216的隆起的纵向曲率半径。
[0136]
在这个关系中，r1大于r1且(1/l)大于[(1/r1)-(1/r1)]，并且，如图所示，l小于r1或r1。在本文中的一些实施例中，在中心静止位置，从车轴的中心到轴承适配器的表面的顶点的长度l通常可以是大约5-3
/4至6英寸(
±
)，并且可在5-7英寸的范围内。轴承适配器、承台、侧架和承梁通常由钢材制成。本发明人认为，滚动接触表面可优选由工具钢或类似材料制成。
[0137]
在横向上，小角度偏转的近似值为：
[0138]kpendulum
＝(f2/δ2)＝(w/l
pend.
)[[(1/l
pend.
)/((1/r
rocker
)
–
(1/r
seat
))]+1]
[0139]
其中：
[0140]kpendulum
＝摇锤的横向刚度
[0141]
f2＝施加在底部弹簧座上的产生单位横向偏转的力
[0142]
δ2＝单位横向偏转
[0143]
w＝摇锤承受的重量
[0144]
l
pend.
＝未偏转时轴承适配器的接触表面与弹簧座处的摇锤底部之间的摇锤长度
[0145]rrocker
＝r2＝摇杆表面的横向曲率半径
[0146]rseat
＝r2＝摇臂座的横向曲率半径
[0147]
在r
seat
和r
rocker
处于相似的量级并且相对于l不是过小时，摇锤可倾向于具有较大的横向偏转常数。在r
seat
比l或r
rocker
大或者比这两者都大、并且可近似为无穷大(即，平坦表面)时，此公式简化为：
[0148]kpendulum
＝(f
lateral
/δ
lateral
)＝(w/l
pend.
)[(r
rocker
/l
pendulum
)+1]
[0149]
在分母中使用这个数字，并在分子中使用设计重量，可得到等效摆长l
eq.
＝w/kpendulum
。
[0150]
转向架可没有横向簧下支撑，无论是横梁、横向延伸的平行杆、还是对角交叉的车架撑杆或其它的簧下加强件。在这种实施例中，转向架可具有由每个弹簧组驱动的四个角部阻尼器组。
[0151]
摩擦表面
[0152]
如wo 2005 005 219中所解释的，动态响应可能非常微妙。可能希望用允许转向架以非方正方式偏转的关系来代替物理锁定关系，其中，转向架受到倾向于使转向架返回到其方正位置的偏压，例如，与单阻尼器相比，通过采用双阻尼器的更大阻力偶矩可获得这样的关系。虽然使用横向软摇杆、具有减少粘滑行为的阻尼器、四角阻尼器布置形式和自动转向本身都是有帮助的，但似乎它们还能以微妙和意想不到的方式相互关联。在阻尼器中的粘滑行为的趋势降低时，自动转向能更好地发挥作用。在阻尼器的粘滑行为趋势降低时，摇摆运动方式下的横向摇摆也能更好地发挥作用。在阻尼器以四角布置形式安装时，摇摆运动方式的横向摇摆能更好地工作。与直觉相反的是，在横梁或车架撑杆的刚性锁定关系被四角阻尼器取代(显然使转向架更软，而不是更硬)并且阻尼器不容易出现粘滑行为时，转向架蛇行可能不会显著恶化。这些特征的组合效果可能惊人地相互关联。
[0153]
如本文所述，在承梁与侧架之间有摩擦阻尼界面。侧架立柱或阻尼器(或这两者)可具有低摩擦或受控摩擦的支承面，该支承面可包括在磨耗或破损时可更换的硬化磨耗板，或者可包括可消耗的涂层、靴或垫。可通过施加表面涂层、嵌件、垫层、制动靴或制动衬层或者其它处理方式对表面进行处理，以产生期望的静摩擦和动摩擦系数，从而获得平静运动的摩擦阻尼元件的支承面。这种靴或衬层可具有基于聚合物或复合材料的基体，并且该基体载有金属或其它材料颗粒的混合物，以产生特定的摩擦性能。
[0154]
在与相对的支承面结合使用时，该摩擦面可具有静摩擦系数μs和动摩擦系数μk。这些系数可能随着环境条件变化。出于本说明的目的，这些摩擦系数被认为是在70
°
f的干燥天气条件下获得的摩擦系数。在一个实施例中，在干燥条件下，所述摩擦系数可在0.15至0.45的范围内，可在0.20至0.35的较窄范围内，在一个实施例中可以是大约0.30。在与侧架立柱的相对支承面结合使用涂层或垫层的一个实施例中，摩擦界面处的静摩擦系数和动摩擦系数的彼此差异在20％之内，或者在10％的更窄范围之内。在另一个实施例中，所述静摩擦系数和所述动摩擦系数基本上是相等的。
[0155]
可通过在竖直摩擦面上施加涂层、垫层或衬层对阻尼器进行特定的摩擦处理。在一个实施例中，摩擦面上的静摩擦系数和动摩擦系数可以是大约0.3，并且可以彼此大致相等。
[0156]
弹簧组
[0157]
弹簧组可有多种弹簧布局。向上和向下的阻尼力没有过大差异并且在某些情况下大致相等可能是有帮助的。阻尼器处的摩擦力可以根据阻尼器是加载还是卸载而有所不同。阻尼器楔块的角度、摩擦系数和阻尼器楔块下的弹性可能变化。当承梁在侧架窗口中向下移动时，阻尼器楔块被“加载”，这是因为弹簧力增大，因而阻尼器楔块上的力增大。类似地，当承梁向上朝着侧架窗口的顶部移动时，阻尼器楔块被“卸载”，这是因为弹簧的力在减小。
[0158]
公式可写成：
[0159]
在加载时：
[0160]
在卸载时：
[0161]
其中：fd＝侧架立柱上的摩擦力
[0162]fs
＝弹簧力
[0163]
μs＝承梁的斜面上的摩擦系数
[0164]
μc＝与侧架立柱摩擦的摩擦系数
[0165]
ф＝承梁的斜面与支撑立柱的摩擦面之间的夹角
[0166]
对于给定的角度，摩擦载荷系数cf可确定为cf＝fd/fs。该载荷系数cf会根据承梁是向上移动还是向下移动而有所不同。
[0167]
在一些实施例中，在空载和满载条件下，可能有不同的竖向弹簧刚度。为此，例如可采用不同高度的弹簧，从而为整个弹簧组产生两种或更多种竖向弹簧刚度。这样，在使用两种弹簧刚度的情况下，空载条件下的动态响应可能不同于满载条件下的动态响应。或者，如果使用三种(或更多种)弹簧刚度(外部、内部、内部-内部)，那么在半载条件下可能会有中间动态响应。在一个实施例中，每个弹簧组可具有第一组弹簧和第二组弹簧，第一组弹簧具有至少为第一高度的自由长度，第二组弹簧之中的每个弹簧具有小于第二高度的自由长度，其中第二高度比第一高度小距离δ1，从而第一组弹簧具有在第一高度与第二高度之间的压缩范围，在该压缩范围内，弹簧组的弹簧刚度具有第一值，即，第一组弹簧的弹簧刚度之和，并且具有第二范围，在该范围内，弹簧组的弹簧刚度较大，即，第一组的弹簧刚度加上自由高度小于第二高度的至少一个弹簧的弹簧刚度。不同的弹簧刚度状态可产生相应的不同阻尼状态。
[0168]
例如，在一个实施例中，具有大约35000磅至大约55000磅(
±
5000磅)的静簧上重量(即，除了主弹簧下的簧下重量(例如侧架和轮组)之外没有载荷的车身重量)的车辆可具有如下的弹簧组：该弹簧组中的第一部分弹簧具有超过第一高度的自由高度。第一高度例如可在大约9-3/4至10-1/4英寸的范围内。在车辆以空载状态支撑在转向架上时，弹簧压缩到第一高度。在车辆以轻车状态运行时，第一部分弹簧决定汽车在竖向弹跳、俯仰和弹跳、以及横向摇摆中的动态响应，并且影响转向架的蛇行行为。第一状态下的弹簧刚度可能在12000到22000磅/英寸的级别，并且可能在15000到20000磅/英寸的范围内。
[0169]
在车辆负载较重时，例如在静簧上重量和活簧上重量的组合超过阈值时(该阈值可能与大约60000至100000磅范围内的每车重量对应，即，在静止时，对于对称载荷，每个弹簧组承受15000至25000磅)，弹簧可能压缩到第二高度或压缩到低于第二高度。例如，该第二高度可在大约8-1/2至9-3/4英寸的范围内。此时，簧上重量足以开始偏转整个弹簧组中的另一部分弹簧，所述另一部分弹簧可以是剩余弹簧中的一些或全部弹簧，并且在该第二状态中现在被压缩的弹簧的组合的弹簧刚度常数可能不同于并且大于第一状态中的弹簧刚度。例如，该较大弹簧刚度可能在大约20000-30000磅/英寸的范围内，并可在静载荷和活载荷的总和超过状态变化阈值时提供动态响应。
[0170]
在转向架(例如转向架20)的多种实施例中，每个侧架与相关联的转向架承梁的端
部之间的弹性界面可包括四角阻尼器楔块结构和3
×
3弹簧组。这些组的阻尼器楔块可具有在30至60度范围内、或更窄地在35至55度范围内、或更窄地在40至50度范围内、或者可从32、36、40或45度的一组角度中选择的主角度。所述阻尼器楔块具有摩擦更大的表面，例如非金属表面。
[0171]
阻尼器楔块和侧弹簧的组合可使得侧弹簧下的弹簧刚度为弹簧组的总弹簧刚度的20％或更高。该弹簧刚度可在总弹簧刚度的20％到30％的范围内。在一些实施例中，对于满载车辆，在承梁向下移动时，楔块和侧弹簧的组合可为阻尼器组中的阻尼器提供小于3000磅的总摩擦力。在其它实施例中，阻尼器组中的阻尼器的向上和向下摩擦力的算术和小于5500磅。
[0172]
组合和排列
[0173]
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，不同附图的特征可组合和配合。为了避免重复说明，应理解，各种阻尼器楔块配置可与2
×
4、3
×
3、3:2:3、2:3:2、3
×
5或其它布置形式的弹簧组一起使用。类似地，有很多可能的阻尼器楔块布置形式和轴承适配器布置形式的组合和排列。有鉴于此，可以理解的是，可对各种特征进行组合，而无需进一步增加附图和说明。
[0174]
在本文所述的转向架的多种实施例中，导板可能被示为安装到侧架立柱上的磨耗板的内侧和外侧的承梁上。在本文所示的实施例中，导板与侧板之间的间隙优选提供足够的运动余量，允许铁路车辆转向架承梁相对于车轮向中性位置的任何一侧横向行进至少3/4英寸，最好允许向中性位置的任何一侧行进1英寸以上，并且可允许向中性位置的任何一侧行进大约1或1-1/8英寸到大约1-5/8或1-9/16英寸。
[0175]
在本文所示和所述的每个转向架中，总体行驶品质可能取决于弹簧组的布局和物理特性、或阻尼器的布局和特性、或这两者的相互关系、以及轴承适配器与承台座界面组件的动态特性。作为摆锤的侧架的横向刚度小于处于剪切状态的弹簧组的横向刚度可能是有帮助的。
[0176]
本文所示和所述的转向架的实施例可能在对于不同类型的用途的适合性方面有所不同。根据预期的载荷、轮距、弹簧刚度、弹簧布局、摆锤的几何形状、阻尼器布局和阻尼器的几何形状，转向架性能可能有很大差异。
[0177]
在上文中详细说明了本发明的多种实施例。由于可在不脱离本发明的实质、精神或范围的条件下对上述实施例进行变化和/或补充，因此本发明不限于这些细节，而是仅由所附权利要求限定。

技术特征：

1.一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块，所述阻尼器楔块形成为与承梁凹座配合，其中所述阻尼器楔块包括：摩擦构件，在使用时，该摩擦构件与铁路车辆转向架的侧架立柱的磨耗表面可移动地接合；所述摩擦构件具有非金属磨耗表面；弹簧座，在使用时，该弹簧座与铁路车辆转向架的弹簧接合；具有主角度α和副角度β的倾斜的阻尼器楔块表面；所述倾斜的阻尼器楔块表面具有曲率；所述曲率具有工作点；所述弹簧座具有轴向中心线；所述阻尼器楔块具有垂直于所述非金属磨耗表面并且包含所述轴向中心线的基准面；所述轴向中心线在交点处与所述倾斜的阻尼器楔块表面相交；并且所述工作点位于所述倾斜的阻尼器楔块表面的邻近所述基准面的中心区域内。2.一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块，所述阻尼器楔块形成为与承梁凹座配合，其中所述阻尼器楔块包括：摩擦构件，在使用时，该摩擦构件与铁路车辆转向架的侧架立柱的磨耗表面可移动地接合，所述摩擦构件具有非金属磨耗表面；弹簧座，在使用时，该弹簧座与铁路车辆转向架的弹簧接合；倾斜的阻尼器楔块表面，所述倾斜的阻尼器楔块表面具有主角度α、副角度β和曲率；所述曲率具有工作点，在静止时，所述倾斜表面在该工作点处与承梁凹座接合；所述弹簧座具有轴向中心线；所述阻尼器楔块具有垂直于所述非金属磨耗表面并且包含所述轴向中心线的基准面；所述轴向中心线在交点处与所述倾斜的阻尼器楔块表面相交；所述阻尼器楔块具有第一端面和第二端面，所述第一端面与所述第二端面间隔开并且相对；所述基准面位于所述第一端面与所述第二端面之间的中点；并且所述工作点位于邻近所述基准面的中心区域内。3.一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块，所述阻尼器楔块具有：摩擦表面，在使用时，该摩擦表面与铁路车辆转向架的侧架立柱磨耗板接合；所述摩擦表面是非金属磨耗表面；在使用时与弹簧接合的弹簧座，所述弹簧座具有轴向中心线；以及倾斜表面，在使用时，该倾斜表面与铁路车辆转向架承梁的承梁凹座的相应表面接合；垂直于所述摩擦表面并且平行于所述弹簧座的所述轴向中心线的基准面；所述倾斜表面具有球形弧面和曲率半径；所述倾斜表面具有主阻尼器楔块角度和横向的副阻尼器楔块角度；所述倾斜表面具有工作点，在平衡时，该工作点以滚动点接触方式与所述承梁凹座接合；并且所述斜面的所述曲率半径具有位于所述基准面的一侧的原点，穿过所述原点和所述工作点的半径以一斜角从所述基准面偏离，当在处于所述主阻尼器楔角的取向的平面内观察
所述半径时，所述斜角是所述副阻尼器楔角。4.一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块，该阻尼器楔块的尺寸使其能够安置在铁路车辆转向架的承梁的配合承梁凹座内，其中所述阻尼器楔块包括：主体，所述主体具有可操作以与铁路车辆转向架的侧架立柱接合的摩擦面；所述摩擦面具有非金属磨耗表面；所述主体具有弹簧座，该弹簧座的尺寸使得其与铁路车辆转向架的弹簧的上端相配合；所述主体具有斜面，该斜面形成为与承梁凹座的相应斜面接合；所述斜面具有主阻尼器楔块角度和副阻尼器楔块角度；所述斜面具有曲率；并且所述主体具有第一侧面和相对的第二侧面、以及在所述第一侧面与所述第二侧面中间的中心平面；所述第一侧面大于所述第二侧面；所述中心平面垂直于所述摩擦面；所述中心平面与所述斜面相交；并且所述斜面具有位于所述中心平面内的工作点。5.一种与铁路车辆转向架承梁的承梁凹座可操作地接合的阻尼器楔块，其中：所述阻尼器楔块具有斜面，该斜面具有主角度α和副角度β；所述斜面具有向外凸出的复合表面，该复合表面可操作以在工作点处与承梁凹座接合；所述副角度β限定所述阻尼器楔块的横向偏置方向；所述阻尼器楔块具有摩擦面，在使用时，该摩擦面与铁路车辆转向架的侧架立柱磨耗表面接合；所述摩擦面具有非金属磨耗表面；所述摩擦面具有贯穿其中的法向平面，在使用时，所述法向平面还沿着阻尼器楔块的向上和向下弹簧运动的方向延伸；所述法向平面也在所述非金属磨耗表面上居中，并且所述工作点位于所述法向平面内。6.一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块，该阻尼器楔块形成为与相应的承梁凹座配合，其中所述阻尼器楔块包括：摩擦构件，在使用时，该摩擦构件与铁路车辆转向架的侧架立柱的磨耗表面可移动地接合；所述摩擦构件具有非金属磨耗表面；弹簧座，在使用时，该弹簧座与铁路车辆转向架的弹簧接合；倾斜的阻尼器楔块表面；所述倾斜的阻尼器楔块表面具有主阻尼器楔块角度和副阻尼器楔块角度；所述倾斜的阻尼器楔块表面具有曲率；所述曲率具有工作点；所述弹簧座具有轴向中心线；
所述阻尼器楔块具有垂直于所述非金属磨耗表面并且包含所述轴向中心线的基准面；所述轴向中心线在交点处与所述倾斜的阻尼器楔块表面相交；所述交点是具有小于1.5英寸的半径的接触印迹的中心；并且所述工作点位于所述接触印迹上。7.如权利要求1至6中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述工作点位于从所述交点向下倾斜的位置。8.如权利要求1至7中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述曲率在所述基准面内具有小于30英寸的曲率半径。9.如权利要求1至7中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述阻尼器楔块具有第一端面和第二端面，所述基准面被限定在所述端面之间的中点，并且所述阻尼器楔块是不对称的。10.如权利要求1至9中任一项所述的阻尼器楔块，其中，与所述轴向中心线相比，所述工作点从所述摩擦构件的所述非金属磨耗表面进一步偏离1/8英寸至5/8英寸。11.如权利要求1至10中任一项所述的阻尼器楔块，其中，与所述轴向中心线相比，所述工作点从所述摩擦构件的所述非金属磨耗表面进一步偏离1/4英寸至3/4英寸。12.如权利要求1至11中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述非金属磨耗表面从所述轴向中心线偏离第一距离x1；所述工作点从所述轴向中心线偏离第二距离x2；并且x1:x2的比值在(a)21:2至21:8和(b)10:3至40:3之一的范围内。13.如权利要求12所述的阻尼器楔块，其中所述比值是5:1。14.如权利要求1至13中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述非金属磨耗表面具有总高度y1，并且所述工作点位于所述非金属磨耗表面的高度y1的3/8至5/8范围内。15.如权利要求1至14中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述弹簧座的所述中心线位于所述基准面内，并且所述工作点也位于所述基准面内。16.如权利要求1至15中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述曲率半径在20英寸
±
1英寸的范围内。17.如权利要求1至16中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述中心线在基准点与所述倾斜表面相交，所述基准点位于所述基准面内，并且所述工作点距所述基准点的距离小于1英寸。18.如权利要求1至17中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述曲率是复合曲率。19.如权利要求1至18中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述倾斜的阻尼器楔块表面的所述曲率是球形的。20.如权利要求1至19中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述曲率具有小于35英寸的曲率半径。21.如权利要求20所述的阻尼器楔块，其中所述半径在15-30英寸的范围内。22.如权利要求20所述的阻尼器楔块，其中所述半径是20英寸
±1/2英寸。23.如权利要求1至22中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述角度α在30
°
和50
°
之间。24.如权利要求23所述的阻尼器楔块，其中所述角度β在5
°
和20
°
之间。25.如权利要求1至24中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述倾斜的阻尼器楔块表面具有半径小于1英寸的接触印迹。26.如权利要求1至25中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述阻尼器楔块具有第一端壁
和第二端壁；所述倾斜的阻尼器楔块表面位于所述第一端壁与所述第二端壁之间；并且所述基准面位于所述第一端壁与所述第二端壁之间的中点。27.如权利要求26所述的阻尼器楔块，其中所述倾斜的阻尼器楔块表面延伸到所述第一端壁和所述第二端壁。28.如权利要求1至27中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述阻尼器楔块包括在所述倾斜的阻尼器楔块表面与所述摩擦构件之间延伸的内部腹板，并且所述工作点与所述内部腹板对准。29.如权利要求1至28中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述工作点沿着所述基准面。30.如权利要求1至29中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述阻尼器楔块是至少部分地中空的。31.如权利要求1至30中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述弹簧座包括向下突出的凸台，该凸台的尺寸使其适于同轴地安置在铁路车辆转向架的弹簧内。32.如权利要求1至31中任一项所述的阻尼器楔块，该阻尼器楔块与铁路车辆转向架的弹簧组相结合，所述弹簧组具有安装成与用于所述阻尼器楔块的所述弹簧座配合的第一阻尼器弹簧、以及至少一个第一主弹簧，所述第一阻尼器弹簧具有比所述第一主弹簧大的自由高度。33.如权利要求1至32中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述弹簧座被限定在所述阻尼器楔块的底壁中；所述底壁具有宽度和向后倒圆的角部，所述角部具有大于所述阻尼器楔块底壁的宽度的1/4的半径，并且所述倾斜的阻尼器楔块表面终止于所述倒圆的角部之中的至少一个的外边缘处。34.如权利要求1至33中任一项所述的阻尼器楔块，其中所述铁路车辆转向架的承梁的一端设有一组四个所述阻尼器楔块，所述四个阻尼器楔块包括两个具有左手β角的阻尼器楔块以及两个具有右手β角的阻尼器楔块。35.如权利要求1至33中任一项所述的阻尼器楔块，该阻尼器楔块与承梁凹座相结合。36.一种铁路车辆转向架，具有如权利要求1至35中任一项所述的阻尼器楔块和至少一个自动转向装置的组合。37.如权利要求36所述的铁路车辆转向架，其中所述自动转向装置包括位于侧架承台与轮副轴承之间的摇杆。38.如权利要求37所述的铁路车辆转向架，其中所述铁路车辆转向架具有安装成横向摇摆的侧架，所述侧架具有横向摇摆刚度k
pendulum
；所述铁路车辆转向架具有安装在弹簧组上的承梁，所述弹簧组具有横向刚度k
springshear
，并且k
pendulum
小于k
springshear
。

技术总结

提供了一种用于铁路车辆转向架的阻尼器楔块。该阻尼器楔块具有骑在铁路车辆转向架的侧架立柱的磨耗板上的摩擦构件。该阻尼器楔块具有非金属磨耗表面；在使用时与铁路车辆转向架的弹簧接合的弹簧座；以及具有主角度α和副角度β的倾斜的阻尼器楔块表面。所述弹簧座具有轴向中心线。所述倾斜的阻尼器楔块表面具有曲率。所述曲率具有工作点。所述阻尼器楔块具有垂直于所述非金属磨耗表面并且包含所述轴向中心线的基准面。所述轴向中心线在交点处与所述倾斜的阻尼器楔块表面相交，该交点是接触印迹的中心。所述工作点位于所述接触印迹或工作表面印迹的中心区域内。作表面印迹的中心区域内。作表面印迹的中心区域内。