關于汽車行駛中前輪脫落重大故障的整改與思考

袁騰 馮健 楊川

摘要：汽車行駛中前輪脫落甩出（俗稱甩燒餅），會導致車輛制動失效、轉向失控、車體側翻等重大風險，或者脫出的車輪會傷害路上的車輛和行人，釀成重大交通安全事故，風險程度極高。本文立足筆者所在企業純電輕卡上市初期出現的批量前輪脫落故障，從整車設計、前橋零部件、前橋裝配、使用環境、維護保養、載重情況等方面逐一分析，充分挖掘，最終確認了故障原因：料因（輪轂軸承質量、潤滑油脂質量）、法因（保養作業規范性、啟動力矩調校）和環因（保養及時性、超載）等，區分關鍵因素，有針對性地制定了適宜的措施，成功消除了車輛安全隱患，在車輛設計、前橋制造、市場管控等方面積累了經驗，對保障汽車安全、助推市場良序發展具有積極的參考價值。

關鍵詞：新能源汽車，前橋，甩燒餅，輪轂軸承

隨著經濟和社會的發展，汽車已成為人們生產生活中必不可少的親密伙伴。在每年的交通事故中，因為汽車自身質量問題導致的事故比比皆是，如何解決汽車安全隱患，維護客戶生命財產安全，是汽車制造企業的頭等大事。其中，行駛中車輪脫出的故障（俗稱甩燒餅），雖不常見，但在網絡視頻和現實生活中，也常常時有發生;而且由于汽車制造工業化、大批量的特征，一旦發生，往往呈現批量態勢。甩輪事故不僅會造成當事車輛制動失效、方向失控、車體側翻等重大風險，甩出的車輪還極有可能傷害路上車輛和行人，嚴重威脅著司機和行人的生命財產安全，屬于重大安全類故障。因此，如何解決行駛中車輪脫落的故障，對保障行車安全具有極其重要的現實意義。不幸的是，筆者所在企業就曾經遇到了這類事故。

一、事故案例背景

筆者供職于國內某大型汽車企業，負責質量工作。公司緊盯行業發展趨勢，以新能源汽車研產銷為主。2017年底，公司設計開發了6T平臺純電輕卡并成功上市，迅速打開局面。但自2018年5月以來，隨著時間和銷量增加，車輛運行數量和里程日益增多，雖然總體情況良好，深受客戶歡迎，但也陸續反饋了諸多問題，其中前輪在行駛中突然脫落甩出的故障，影響巨大。截止2018年底，已陸續發生35例，其中2例是在故障修復后短期內重發，嚴重影響客戶行車安全。

該事故的嚴重性不言而喻，特別是2018年11月呈獻集中高發態勢，當月即發生了10例，引起了公司上下的高度重視，如果處理不當，將對公司剛剛開啟的新能源戰略業務帶來沉重的打擊，甚至毀掉。因此，次月總裁質量會上，決定由質量（含SQE）、技術和市場服務專家，聯合成立項目攻關小組，集中精力解決此難題;問題解決前，暫停投放6T平臺純電車型。

二、事故原因初步分析

立項后，我們從車輛結構特別是前橋結構上進行了理論分析，認為導致前輪脫落的潛在因素很多，前橋選型及負荷情況，輪轂軸承質量狀況，前橋裝配質量，用戶使用工況，服務站維修保養等，任何一個環節出現紕漏，都有可能導致該故障。因此需要從理論到實際，從源頭到終端，全面分析，通盤考慮。

首先，我們認真解析了故障件，確認了其故障模式（圖1），均表現為前輪輪轂外軸承燒蝕、散架，軸承保持架損壞，前輪輪轂失去固定和支撐點，進而在運行中受離心力的作用，快速脫落、甩出。

接著，我們從車橋制造廠、故障里程和故障時間三個維度對故障數據進行了分析（圖2、圖3、圖4）。結果發現，從制造廠家來說，與之配套的A、B兩家車橋都存在該問題，故障數分別為32例和3例，其數量差異與其配套量有關，故障比率分別為0.60%和0.41%，B廠略好;從故障時間上來看，上市半年后開始出現，上市1年左右呈高發態勢，超過1年的車輛故障率反而大幅下降;從故障里程上來看，各個階段均有，包括5000Km以內，但主要集中在10000Km到40000Km區間內。

最后，我們通過頭腦風暴，盡可能地找出了導致事故的各種因素：前橋輪轂軸承質量、潤滑油脂質量、維修保養、超載使用等。然后運用因果圖作為QC工具（圖5），進一步進行關鍵原因分析和確認（詳見第3部分）。

在原因分析過程中，設計工程師向攻關小組介紹了車型開發時車橋選型匹配情況，“該款車橋并非僅與我司新能源車配套”，而是選用的“社會成熟資源”，其大量匹配在東風、江淮等車企傳統能源輕卡上，并未發生過類似故障。我們向供應商和市場確認了該事實。因此，橋的“質量基因”應該沒有問題，其結構型式、主要參數等，不必質疑，不必花費大力氣去改善。但另一個事實卻是，兩家的該款車橋均是在我司第一次與新能源車型匹配。因此，弄清楚傳統能源輕卡和新能源輕卡的差異點及其影響也很重要。

基于以上，我們對相關情況一一進行了分析。

三、影響因素的分析

從初步分析因果圖來看，涉及的主要影響因素包括：一是車橋自身質量狀況，包括輪轂圓錐滾子軸承和其裝配時的軸向預緊力;二是車輛進入市場后的保養問題，如保養的及時性、保養作業的規范性和保養使用的潤滑油脂的質量狀況等;三是商用車行業普遍存在的超載超限問題。要關注新能源車輛的差異點。

1、車橋自身質量狀況

1）關鍵零部件軸承質量狀況

從前輪脫落故障模式來看，最直接、最相關的就是前橋輪轂軸承，其使用的是圓錐滾子軸承，軸承型號30306，每一例故障均表現為輪轂外軸承燒蝕、散架，軸承損壞是導致前輪脫落的最直接原因。軸承質量優劣主要由以下三個關鍵參數決定：一是軸承材質、硬度、金相組織及主要缺陷;二是軸承尺寸，特別一些關鍵尺寸，如內外徑偏差及變動量、旋轉精度、圓度誤差等;三是軸承的壽命可靠性性能。經查，兩家配套車橋使用的30306型軸承各有兩家品牌，但均非國內外一線品牌。為了加強有效對比，因此，我們擬用A、B兩家車橋所用軸承（分別標記為A1、A2和B1、B2）和國內一線品牌福建永安軸承、國際一線品牌SKF軸承（標記為C1、C2），按隨機原則，各取8件共計48件，編號送行業權威機構洛陽軸承研究所進行第三方委托檢測。檢測項目圍繞三個關鍵參數開展，其中壽命與可靠性試驗額定載荷為59kN，軸向載荷為13905N，試驗轉速為1500r/min，試驗時間為320h。

從檢測結果來看（表1），6個品牌軸承的材質、硬度、金相均合格，但內外徑偏差及變動量等尺寸參數，A1、A2、B1、B2均不合格，但B較A情況稍好。在規定強度的試驗條件下，臺架試驗壽命差異明顯：A1最差，平均壽命僅為53.75H，最長的也沒有超過80H;A2稍好，平均壽命為161.6H; B廠家使用的兩家品牌軸承明顯好很多，分別達到了315.1H和320H，可認定為基本合格，也與市場該故障率B廠好于A廠家作了一個詮釋;而國內外一線品牌永安和SKF，壽命均超過320H。

2）裝配預緊力問題

我們聯合橋廠專業人員，對前橋輪轂結構（圖6）進行分析認為：前橋裝配過程中，軸承預緊力的控制至關重要，預緊力過小會導致軸承游隙偏大，軸承內圈與外圈配合松曠，軸承滾子在內外圈之間滾動時會出現軸向和徑向活動量過大，滾子不能很好地貼合滾道運轉，容易早期導致滾子/滾道磨損、保持架損壞、軸承散架;預緊力過大則會導致軸承“過緊”，增加滾子的壓力，在這種情況運行會導致軸承阻力增大，容易造成軸承發熱、燒蝕。軸承裝配預緊力必須嚴格控制，而這個預緊力矩，往往是一個橋廠的多年經驗積淀。

但從測量來說，軸承預緊力矩大小卻不方便直接測量，往往只能通過測量輪轂啟動力矩間接進行反映，兩者呈正相關關系。行業檢測方法通常是在輪胎螺栓上系上一根非彈力繩，繩子另一端連接拉力計，通過拉動拉力計帶動輪轂轉動，在輪轂開始轉動時查看拉力計的讀數，即視為軸承預緊力矩。

A、B兩廠前橋啟動力矩設計差異不大，分別為10-30N、10-40N。我們實車抽查932輛車啟動力矩，最小小于2N，最大大于100N，異常情況高達32.67%。表明兩家橋廠在前橋軸承預緊力的控制上不嚴謹，這也是事故高發的重要原因。

2、售后保養問題

保養既是對車輛質量性能的定期維護，也能對車輛定期“體檢”，可以防風險于未然，良好的保養對產品性能和可靠性的保障具有重大意義。保養主要涉及3個方面，即保養的及時性、規范性和保養過程中油輔料的使用。保養過程雖不復雜，但當前商用車行業售后維保存在三大問題：一是服務站水平良莠不齊，服務技師操作規范性差，不注重保養的細節;二是潤滑脂的品牌型號眾多，質量有好有差;三是商用車用戶以營運賺錢為目的，按時保養意識不足，不按期保養是常態。保養的內容中與前輪行駛中脫落相關的主要是四輪保養。

1）保養的及時性。

公司對標行業確定的保養政策是，3個月或3000km進行免費走合首保，后續每10000km進行一級保養，每20000km進行二級保養，每30000km進行三級保養。在首保時需要對軸承、軸承預緊力、潤滑脂狀況進行檢查;一二三級保養需要對輪轂軸承、輪轂內腔油脂、制動器雜質鐵銹等進行清理，有異常情況的軸承要予以更換。通過公司DMS售后系統核查，發現有1724臺車未按時首保，其中9%的車輛到40000km仍未進行一級保養，79%的車輛一級保養時間嚴重滯后。保養的及時性極差，負面作用不可小視。

2）保養作業的規范性

四輪保養的主要內容和程序有：將車輪懸空檢查外觀并轉動車輪，查看車輪運轉情況;拆卸輪轂蓋、開口銷、鎖緊螺母及減磨擋片;取出外軸承、拔下輪轂、取出內軸承;清洗/更換軸承、清理/更換油封、清理輪轂內腔、清理制動器等，清理內容主要是變質的潤滑脂、雜質、鐵銹等，對于狀態異常的零配件（包括軸承）要予以更換;最后需要調整軸承鎖緊螺母的松緊程度，以保證軸承預緊力在原廠規定范圍內。

通過服務站實地走訪，我們發現服務站在操作上主要存在以下問題：首先是暴力拆卸，輪轂拆卸時存在難度，部分服務站采取暴力的方式敲擊軸承、輪轂，導致軸承不同程度變形，取出軸承后也比較隨意地丟放，導致軸承滾子、保持架損傷;其次是清理不徹底，未能將軸承上殘留的潤滑脂清洗干凈，這部分潤滑脂或多或少已經變質，重新涂抹新脂后，兩種狀態混合，會影響新潤滑脂的性能;再次是潤滑脂涂抹不規范，部分服務維保人員僅將潤滑脂涂抹在軸承表面，沒按要求將油脂擠壓進軸承內部各個縫隙之間，讓每一顆滾子都能充分接觸到潤滑脂;最后是預緊力調整不當，目前業內軸承預緊力調整更多的是依靠個人經驗，而每個人對其松緊程度的感受是不一樣的，因此會出現調整后啟動力超出設計范圍的情況。在出現的35例故障中，就有2例為保養后運行了不到10km又出現前輪脫落故障，屬于典型的保養不規范導致。

3）潤滑脂使用不當

純電輕卡箱式車更多是承擔物流運輸的作用，運行區域主要是城市或周邊郊區，路況好，車速也比傳統商用車高，在這種環境下，輪轂軸承處于高速運轉中，產生熱量較多，如果潤滑脂質量差，或型號不匹配，則會導致潤滑脂早期變質、稀釋，從而失去潤滑、冷卻作用，導致早期異常磨損。因此，公司要求使用HP-R耐高溫復合鋰基脂，符合SH/T0535標準要求，溫度范圍需滿足-20～160°C。通過調查，我們發現服務站使用的潤滑脂多為三無產品，質量無法保障，部分服務站甚至使用不能耐高溫的潤滑脂。此項，確定為重要因素。

3、車輛超載問題

商用車由于其營運、贏利的現實需求，超載在業內普遍存在，雖然國家明令禁止，但卻是往往禁而不止。車輛重量都集中在幾個車輪上，而車輪是裝配在橋殼/轉向節上的，在橋殼/轉向節和車輪之間，是靠軸承來連接并支撐的，所以超載會導致軸承軸向、徑向載荷不同程度的增加。長期超載對車輛的傷害顯而易見，軸承長期超負荷承載，就會導致軸承疲勞，壽命大幅縮減，可靠性大幅降低。

公司6T純電輕卡設計最大總質量為6T，整備質量3T左右，即允許載貨3T。但在市場走訪調研時發現，部分車輛長期超載，平均總質量達8T，較多時候總質量高達10T。如發生飛輪故障的某輛車，主要用于市內純凈水的運輸工作，事故現場核實該車裝水336桶，每桶水18.9L，載重6350kg，整車總質量接近10T。據了解，這種情況不在少數，所以車輛超載也是導致軸承等零件早期失效的原因之一。

4、前橋選型問題

每一款車在設計之初全面考慮目標群體、車輛定位、使用環境、預計載重等因素，如果前期調研不充分，定位不準確，不僅會影響到車輛的銷售，還有可能會造成部分零部件選型不當、故障率偏高等情形。檢驗一個零件選型是否恰當，除了試驗驗證外，最簡單的是通過對標分析得出結論。公司6t純電輕卡橫向對標市場上同平臺的其他品牌車型，如江淮、東風、一汽等主流輕卡，結果發現：公司使用的2T平臺前橋，其他品牌車型前橋最小有用1.8T的，最大有用2.4T的，但普遍使用2T平臺的前橋，占比達66%，即我公司選用的前橋平臺基本適宜，與業內多數車企一致，差異不大，故前橋選型問題為非關鍵因素。

5、新能源車型特征影響問題

前文已有述及，公司為新能源輕卡，該款車橋雖為成熟產品，但此前僅與傳統能源輕卡匹配。那么，新能源輕卡與傳統能源輕卡到底什么不同呢？其實，最顯著的差異就兩點：一是新能源車輛具有能量回收的特性;二是該車型基于成本的考量，沒有匹配變速器，動力隨電機輸出功率的大小直接傳遞、增減。進一步分析認為：制動能量回收，通過驅動電機逆向工作產生的拖曳力矩實現，反而有益于汽車制動，對輪轂軸承應當沒有顯著影響;取消變速器，動力直接輸出和傳遞，沒有了緩沖，驟然加減速時會導致減速器總成和輪端負荷的增加，前期減速器總成就因早期磨損、異響問題而予以了改善，同樣承受負荷的輪轂軸承沒有同步強化，順延成為了薄弱環節，確為影響因素。按此，就應該更換高一平臺的車橋，但實施成本很大，可操作性差，實際上是回到了“車橋選型”問題上了。這時，攻關項目組內出現了兩種觀點：一是認為為解決高安全風險問題，避免事故，應該不惜成本和代價，更換車橋;一是認為傳統能源與新能源車輛，在機械部分不應該存在本質的差異，新能源車輛的這點不利影響，應該可以通過適度提升該款車橋的品質，如選用高品質的軸承和潤滑脂，更精準的啟動力矩調校等，也能滿足要求。經過反復爭論，最終決定，暫不將新能源車輛特征的影響因素作為關鍵因素，克服其不利影響的措施，先探索性地融合到其它因素的整改措施中去。

四、整改措施的探索與實施

基于影響因素的分析，排除車橋選型的問題，暫不專項考慮新能源車型特征的影響，按5M1E重新歸類，剩余影響因素分別是：料因（軸承質量問題、潤滑油脂問題）、法因（軸承裝配預緊力問題、保養作業規范性問題）、環因（市場環境因素，即保養及時性問題、超載問題），從改進的角度講，料因、法因均為可控因素，市場環境因素由于商用車營運大環境的影響，可控度稍差，但也有改善的空間。因此，我們確立了重點改進產品本身和作業方法、輔助改進用戶使用環境的策略。

1.材料因素改進（Material）

1）輪轂軸承質量提升

立即停止使用原品牌軸承，啟用通過三方實驗驗證、性能良好的永安、SKF軸承，以提高軸承在惡劣使用環境中的可靠性和壽命，消除軸承本身質量因素帶來的風險，增強其對新能源車型的適應性。對于市場車輛，由我公司直接采購福建永安軸承，投放到各家服務站主動更換使用。對于兩家橋廠新供產品，要求其在這兩種品牌軸承里面選擇使用，公司SQE和IQC嚴格管控，納入前橋一致性管控中定期抽查。

2）潤滑脂問題整改

無論是市場服務站，還是配套橋廠，均只能使用公司指定的HP-R耐高溫復合鋰基脂。市場端由公司配件中心集中采購、提供，服務專員負責管控。供應端由橋廠按指定件自行采購，SQE負責管控。

2.方法因素改進（Method）

實際上疊加了人的因素（Man）改進。

首先，針對服務站保養作業過程中的不規范性，主要通過規范、培訓和監督實現：一是策劃、編制規范的前橋維保作業標準、培訓教材和視頻材料，明確方法和程序;二是從理論和實作技能兩方面培訓公司服務專員和市場維修人員，內容包括輪轂軸承的拆卸、滑油脂的涂抹、軸承預緊力的調整和輪轂啟動力的測試等，考核合格后方可繼續上崗;三是向各服務站免費配備專用工具，如輪轂拉拔器、軸承安裝工具、軸承懸掛支架等。

其次，軸承裝配預緊力的問題，本質上是橋廠內部管控不嚴，市場車輛結合維修保養進行，新供產品由車橋廠負責整改：a.教育培訓，從事軸承裝配的員工，要熟悉掌握預緊力調校技能;b.將軸承裝配作為關鍵工序管控，員工保持穩定，持證上崗，定期考核;c.所有拉力計縮短檢定周期，員工每日班前要對拉力計進行運行檢查，確保其測量真實可靠;d.維保和新車橋均須在交付前100%進行啟動力矩檢查，把好最后一道關。

3、市場環境因素的改進（Environment）

保養不及時、超載等市場屬性問題，既有商用車營運贏利的客觀屬性，也有用戶不了解、不重視的主觀屬性，這些市場因素管控相對困難，只能作為輔助手段推進，理念宣貫與強制措施并用：一是要向客戶特別是大客戶宣貫按期、規范保養的重要性，建立數據系統，在保養周期快到時早提醒、多敦請;二是要宣貫車輛公司車輛的設計承載能力和長期超載的危害性，引導用戶合理使用車輛;三是建立激勵機制，對于規范用車、按時送保的客戶，采取送米送油送廣告衫、折扣保養費用、送全車體檢等措施，激發客戶內在的積極性;四是建立適度的拒賠機制，對長期不按要求保養的車輛，嚴重超載的車輛，一定范圍內不再享受車輛質保權益，對明顯因超期保養、超載使用而產生的問題拒絕賠償，責任自負。這樣，多管齊下，綜合運用以達成促進用戶主動送保、不超載用車的積極性。

4、其它輔助性的改善措施

除了前述針對故障原因制定的改進措施外，為了提高車輛在極端意外情況下輪轂軸承損毀、輪胎飛出的安全性，防止萬一，作為輔助性防護措施，我們加大了減磨擋片和鎖緊螺母的尺寸、強度。因為原來的前橋結構，外軸承外圈內徑大于減磨擋片、鎖緊螺母外徑，如果輪轂外軸承損壞、軸承散架，輪轂可以直接越過減磨擋片和軸承鎖緊螺母，車輪就會輕而易舉甩脫飛出。而加大減磨擋片和鎖緊螺母的尺寸、強度后，相當于給輪轂增加了機械防脫機構，即使外軸承散架，也只會導致車輪運轉異常，輪轂不會第一時間脫出，為司機爭取到寶貴的應急響應時間，最大限度減少駕乘和路人的安全風險。

5、監督管控

措施制定后，管控、落實就是關鍵。針對上述措施，無論是市場端還是供應端，管控手段均采取了單獨或聯合巡查小組的形式，定期或不定期地對服務站和供應商進行飛行檢查，一經發現，將依據違規事實予以經濟處罰，直至取消合作服務站或配套商資格。

五.效果驗證

通過我們的努力，各項措施于2019年3月正式實施以來，取得了明顯的效果，事故得到了有效遏制，公司6T平臺純電輕卡市場保有量共計6072輛，4、5、6月分別出現1例、3例和1例，且均為沒有來得及實施整改措施的車輛。2019年7月以后，市場車輛未再出現前輪行駛中脫落的故障，表明方案有效，風險成功消除。公司產品質量和對待質量問題積極主動的態度，也得到了用戶的高度認可。

六.總結與思考

此次前輪行駛中脫落重大故障的緊急攻關，我們成功利用質量改善的工具和方法，從整車設計、前橋零部件、前橋裝配、使用環境、保養規范性、載重情況等方面逐一分析，結合成本考量，充分挖掘失效原因，最終確認了料因（輪轂軸承質量，潤滑油脂質量）和法因（維保作業的規范性、軸承預緊力調整）為關重因素，市場環境因素（維保不及時、長期超載）為次要因素，新能源車型和車橋選型為暫不考慮因素。據此，制定了相應整改措施，選用高品質的軸承和潤滑油脂，確保維保作業的規范性和軸承預緊力矩調整的正確性，促進市場保養的及時性和遏制長期超載現象，并輔以強化機械防脫機構，成功地消除了現實和潛在的安全隱患。

通過不懈努力雖然最終消除了車輛安全隱患，但很多地方值得我們認真反思，吸取教訓。首先，既要認識到新能源車輛與傳統能源車輛的機械部分，不存在本質的差異，也需要在設計過程中適度考慮相關因素的迭加影響，適度強化相關部件。其次，要充分認識到質量事故的復雜性，質量控制必須堅持系統思維，汽車質量控制是一項系統工程，涉及機械工程、汽車制造和質量管理等多域專業知識，從設計到制造，從部件到整車，從供方到客戶，從使用到保養，哪一個環節出了問題都可能釀成重大事故隱患，設計、制造和服務的全價值鏈上，供應商、主機廠、服務站、用戶要充分協同。再次，要充分認識到研發、量產和市場質量糾錯成本1：10：100的倍增定律，如本案，假如設計初期能識別到，也許只需要5萬余元就能避免，而最終最保守的測算，我們也花費了560余萬元，因此，相較于事后救火，從源頭管好質量，產品質量先期策劃和管控更為重要。最后，鑒于國內商用車行業規范還不完善，用戶的意識和素質還有待提升，作為主機廠要積極適應國家政策法規的要求，既要做好市場的宣傳引導，也要在設計之初適度提升安全系數，保留較好的容錯空間。

參考文獻：

1、《汽車構造》，吳社強主編，上?？茖W技術出版社出版;

2、《汽車理論（第5版）》，余志生主編，機械工業出版社出版;

3、《新能源汽車技術》，關云霞、梁晨著，機械工業出版社出版;

4、《電動車輛能量轉換與回收技術（第2版）》，李永、宋健著，機械工業出版社;

5、《汽車構造與修理》，交通部汽車運輸職工教育研究組編寫;

6、《汽車設計（第四版）》，王望予主編，機械工業出版社出版;

7、《汽車車橋設計》，劉惟信著，清華大學出版社出版;

8、《汽車前橋及轉向系統結構與維修》，國防工業出版社;

9、《軸承手冊》，張松林著，中國機械工程學會出版;

10、《滾動軸承使用常識》，才家剛著，機械工業出版社出版;

11、GB/T 307.1《滾動軸承 向心軸承 產品幾技術規范與公差值》;

12、GB/T 6391 《滾動軸承 額定動載荷和額定壽命》。

作者簡介：袁騰，1974.08，男，漢族，四川儀隴人，本科文化，高級工程師，研究方向：汽車制造，質量管理。