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摘要：汽车行驶中前轮脱落甩出（俗称甩烧饼），会导致车辆制动失效、转向失控、车体侧翻等重大风险，或者脱出的车轮会伤害路上的车辆和行人，酿成重大交通安全事故，风险程度极高。本文立足笔者所在企业纯电轻卡上市初期出现的批量前輪脱落故障，从整车设计、前桥零部件、前桥装配、使用环境、维护保养、载重情况等方面逐一分析，充分挖掘，最终确认了故障原因：料因（轮毂轴承质量、润滑油脂质量）、法因（保养作业规范性、启动力矩调校）和环因（保养及时性、超载）等，区分关键因素，有针对性地制定了适宜的措施，成功消除了车辆安全隐患，在车辆设计、前桥制造、市场管控等方面积累了经验，对保障汽车安全、助推市场良序发展具有积极的参考价值。
关键词：新能源汽车，前桥，甩烧饼，轮毂轴承
随着经济和社会的发展，汽车已成为人们生产生活中必不可少的亲密伙伴。在每年的交通事故中，因为汽车自身质量问题导致的事故比比皆是，如何解决汽车安全隐患，维护客户生命财产安全，是汽车制造企业的头等大事。其中，行驶中车轮脱出的故障（俗称甩烧饼），虽不常见，但在网络视频和现实生活中，也常常时有发生;而且由于汽车制造工业化、大批量的特征，一旦发生，往往呈现批量态势。甩轮事故不仅会造成当事车辆制动失效、方向失控、车体侧翻等重大风险，甩出的车轮还极有可能伤害路上车辆和行人，严重威胁着司机和行人的生命财产安全，属于重大安全类故障。因此，如何解决行驶中车轮脱落的故障，对保障行车安全具有极其重要的现实意义。不幸的是，笔者所在企业就曾经遇到了这类事故。
一、事故案例背景
笔者供职于国内某大型汽车企业，负责质量工作。公司紧盯行业发展趋势，以新能源汽车研产销为主。2017年底，公司设计开发了6T平台纯电轻卡并成功上市，迅速打开局面。但自2018年5月以来，随着时间和销量增加，车辆运行数量和里程日益增多，虽然总体情况良好，深受客户欢迎，但也陆续反馈了诸多问题，其中前轮在行驶中突然脱落甩出的故障，影响巨大。截止2018年底，已陆续发生35例，其中2例是在故障修复后短期内重发，严重影响客户行车安全。
该事故的严重性不言而喻，特别是2018年11月呈献集中高发态势，当月即发生了10例，引起了公司上下的高度重视，如果处理不当，将对公司刚刚开启的新能源战略业务带来沉重的打击，甚至毁掉。因此，次月总裁质量会上，决定由质量（含SQE）、技术和市场服务专家，联合成立项目攻关小组，集中精力解决此难题;问题解决前，暂停投放6T平台纯电车型。
二、事故原因初步分析
立项后，我们从车辆结构特别是前桥结构上进行了理论分析，认为导致前轮脱落的潜在因素很多，前桥选型及负荷情况，轮毂轴承质量状况，前桥装配质量，用户使用工况，服务站维修保养等，任何一个环节出现纰漏，都有可能导致该故障。因此需要从理论到实际，从源头到终端，全面分析，通盘考虑。
首先，我们认真解析了故障件，确认了其故障模式（图1），均表现为前轮轮毂外轴承烧蚀、散架，轴承保持架损坏，前轮轮毂失去固定和支撑点，进而在运行中受离心力的作用，快速脱落、甩出。
接着，我们从车桥制造厂、故障里程和故障时间三个维度对故障数据进行了分析（图2、图3、图4）。结果发现，从制造厂家来说，与之配套的A、B两家车桥都存在该问题，故障数分别为32例和3例，其数量差异与其配套量有关，故障比率分别为0.60%和0.41%，B厂略好;从故障时间上来看，上市半年后开始出现，上市1年左右呈高发态势，超过1年的车辆故障率反而大幅下降;从故障里程上来看，各个阶段均有，包括5000Km以内，但主要集中在10000Km到40000Km区间内。
最后，我们通过头脑风暴，尽可能地找出了导致事故的各种因素：前桥轮毂轴承质量、润滑油脂质量、维修保养、超载使用等。然后运用因果图作为QC工具（图5），进一步进行关键原因分析和确认（详见第3部分）。
在原因分析过程中，设计工程师向攻关小组介绍了车型开发时车桥选型匹配情况，“该款车桥并非仅与我司新能源车配套”，而是选用的“社会成熟资源”，其大量匹配在东风、江淮等车企传统能源轻卡上，并未发生过类似故障。我们向供应商和市场确认了该事实。因此，桥的“质量基因”应该没有问题，其结构型式、主要参数等，不必质疑，不必花费大力气去改善。但另一个事实却是，两家的该款车桥均是在我司第一次与新能源车型匹配。因此，弄清楚传统能源轻卡和新能源轻卡的差异点及其影响也很重要。
基于以上，我们对相关情况一一进行了分析。
三、影响因素的分析
从初步分析因果图来看，涉及的主要影响因素包括：一是车桥自身质量状况，包括轮毂圆锥滚子轴承和其装配时的轴向预紧力;二是车辆进入市场后的保养问题，如保养的及时性、保养作业的规范性和保养使用的润滑油脂的质量状况等;三是商用车行业普遍存在的超载超限问题。要关注新能源车辆的差异点。
1、车桥自身质量状况
1）关键零部件轴承质量状况
从前轮脱落故障模式来看，最直接、最相关的就是前桥轮毂轴承，其使用的是圆锥滚子轴承，轴承型号30306，每一例故障均表现为轮毂外轴承烧蚀、散架，轴承损坏是导致前轮脱落的最直接原因。轴承质量优劣主要由以下三个关键参数决定：一是轴承材质、硬度、金相组织及主要缺陷;二是轴承尺寸，特别一些关键尺寸，如内外径偏差及变动量、旋转精度、圆度误差等;三是轴承的寿命可靠性性能。经查，两家配套车桥使用的30306型轴承各有两家品牌，但均非国内外一线品牌。为了加强有效对比，因此，我们拟用A、B两家车桥所用轴承（分别标记为A1、A2和B1、B2）和国内一线品牌福建永安轴承、国际一线品牌SKF轴承（标记为C1、C2），按随机原则，各取8件共计48件，编号送行业权威机构洛阳轴承研究所进行第三方委托检测。检测项目围绕三个关键参数开展，其中寿命与可靠性试验额定载荷为59kN，轴向载荷为13905N，试验转速为1500r/min，试验时间为320h。 从检测结果来看（表1），6个品牌轴承的材质、硬度、金相均合格，但内外径偏差及变动量等尺寸参数，A1、A2、B1、B2均不合格，但B较A情况稍好。在规定强度的试验条件下，台架试验寿命差异明显：A1最差，平均寿命仅为53.75H，最长的也没有超过80H;A2稍好，平均寿命为161.6H; B厂家使用的两家品牌轴承明显好很多，分别达到了315.1H和320H，可认定为基本合格，也与市场该故障率B厂好于A厂家作了一个诠释;而国内外一线品牌永安和SKF，寿命均超过320H。
2）装配预紧力问题
我们联合桥厂专业人员，对前桥轮毂结构（图6）进行分析认为：前桥装配过程中，轴承预紧力的控制至关重要，预紧力过小会导致轴承游隙偏大，轴承内圈与外圈配合松旷，轴承滚子在内外圈之间滚动时会出现轴向和径向活动量过大，滚子不能很好地贴合滚道运转，容易早期导致滚子/滚道磨损、保持架损坏、轴承散架;预紧力过大则会导致轴承“过紧”，增加滚子的压力，在这种情况运行会导致轴承阻力增大，容易造成轴承发热、烧蚀。轴承装配预紧力必须严格控制，而这个预紧力矩，往往是一个桥厂的多年经验积淀。
但从测量来说，轴承预紧力矩大小却不方便直接测量，往往只能通过测量轮毂启动力矩间接进行反映，两者呈正相关关系。行业检测方法通常是在轮胎螺栓上系上一根非弹力绳，绳子另一端连接拉力计，通过拉动拉力计带动轮毂转动，在轮毂开始转动时查看拉力计的读数，即视为轴承预紧力矩。
A、B两厂前桥启动力矩设计差异不大，分别为10-30N、10-40N。我们实车抽查932辆车启动力矩，最小小于2N，最大大于100N，异常情况高达32.67%。表明两家桥厂在前桥轴承预紧力的控制上不严谨，这也是事故高发的重要原因。
2、售后保养问题
保养既是对车辆质量性能的定期维护，也能对车辆定期“体检”，可以防风险于未然，良好的保养对产品性能和可靠性的保障具有重大意义。保养主要涉及3个方面，即保养的及时性、规范性和保养过程中油辅料的使用。保养过程虽不复杂，但当前商用车行业售后维保存在三大问题：一是服务站水平良莠不齐，服务技师操作规范性差，不注重保养的细节;二是润滑脂的品牌型号众多，质量有好有差;三是商用车用户以营运赚钱为目的，按时保养意识不足，不按期保养是常态。保养的内容中与前轮行驶中脱落相关的主要是四轮保养。
1）保養的及时性。
公司对标行业确定的保养政策是，3个月或3000km进行免费走合首保，后续每10000km进行一级保养，每20000km进行二级保养，每30000km进行三级保养。在首保时需要对轴承、轴承预紧力、润滑脂状况进行检查;一二三级保养需要对轮毂轴承、轮毂内腔油脂、制动器杂质铁锈等进行清理，有异常情况的轴承要予以更换。通过公司DMS售后系统核查，发现有1724台车未按时首保，其中9%的车辆到40000km仍未进行一级保养，79%的车辆一级保养时间严重滞后。保养的及时性极差，负面作用不可小视。
2）保养作业的规范性
四轮保养的主要内容和程序有：将车轮悬空检查外观并转动车轮，查看车轮运转情况;拆卸轮毂盖、开口销、锁紧螺母及减磨挡片;取出外轴承、拔下轮毂、取出内轴承;清洗/更换轴承、清理/更换油封、清理轮毂内腔、清理制动器等，清理内容主要是变质的润滑脂、杂质、铁锈等，对于状态异常的零配件（包括轴承）要予以更换;最后需要调整轴承锁紧螺母的松紧程度，以保证轴承预紧力在原厂规定范围内。
通过服务站实地走访，我们发现服务站在操作上主要存在以下问题：首先是暴力拆卸，轮毂拆卸时存在难度，部分服务站采取暴力的方式敲击轴承、轮毂，导致轴承不同程度变形，取出轴承后也比较随意地丢放，导致轴承滚子、保持架损伤;其次是清理不彻底，未能将轴承上残留的润滑脂清洗干净，这部分润滑脂或多或少已经变质，重新涂抹新脂后，两种状态混合，会影响新润滑脂的性能;再次是润滑脂涂抹不规范，部分服务维保人员仅将润滑脂涂抹在轴承表面，没按要求将油脂挤压进轴承内部各个缝隙之间，让每一颗滚子都能充分接触到润滑脂;最后是预紧力调整不当，目前业内轴承预紧力调整更多的是依靠个人经验，而每个人对其松紧程度的感受是不一样的，因此会出现调整后启动力超出设计范围的情况。在出现的35例故障中，就有2例为保养后运行了不到10km又出现前轮脱落故障，属于典型的保养不规范导致。
3）润滑脂使用不当
纯电轻卡箱式车更多是承担物流运输的作用，运行区域主要是城市或周边郊区，路况好，车速也比传统商用车高，在这种环境下，轮毂轴承处于高速运转中，产生热量较多，如果润滑脂质量差，或型号不匹配，则会导致润滑脂早期变质、稀释，从而失去润滑、冷却作用，导致早期异常磨损。因此，公司要求使用HP-R耐高温复合锂基脂，符合SH/T0535标准要求，温度范围需满足-20～160°C。通过调查，我们发现服务站使用的润滑脂多为三无产品，质量无法保障，部分服务站甚至使用不能耐高温的润滑脂。此项，确定为重要因素。
3、车辆超载问题
商用车由于其营运、赢利的现实需求，超载在业内普遍存在，虽然国家明令禁止，但却是往往禁而不止。车辆重量都集中在几个车轮上，而车轮是装配在桥壳/转向节上的，在桥壳/转向节和车轮之间，是靠轴承来连接并支撑的，所以超载会导致轴承轴向、径向载荷不同程度的增加。长期超载对车辆的伤害显而易见，轴承长期超负荷承载，就会导致轴承疲劳，寿命大幅缩减，可靠性大幅降低。
公司6T纯电轻卡设计最大总质量为6T，整备质量3T左右，即允许载货3T。但在市场走访调研时发现，部分车辆长期超载，平均总质量达8T，较多时候总质量高达10T。如发生飞轮故障的某辆车，主要用于市内纯净水的运输工作，事故现场核实该车装水336桶，每桶水18.9L，载重6350kg，整车总质量接近10T。据了解，这种情况不在少数，所以车辆超载也是导致轴承等零件早期失效的原因之一。 4、前桥选型问题
每一款车在设计之初全面考虑目标群体、车辆定位、使用环境、预计载重等因素，如果前期调研不充分，定位不准确，不仅会影响到车辆的销售，还有可能会造成部分零部件选型不当、故障率偏高等情形。检验一个零件选型是否恰当，除了试验验证外，最简单的是通过对标分析得出结论。公司6t纯电轻卡横向对标市场上同平台的其他品牌车型，如江淮、东风、一汽等主流轻卡，结果发现：公司使用的2T平台前桥，其他品牌车型前桥最小有用1.8T的，最大有用2.4T的，但普遍使用2T平台的前桥，占比达66%，即我公司选用的前桥平台基本适宜，与业内多数车企一致，差异不大，故前桥选型问题为非关键因素。
5、新能源车型特征影响问题
前文已有述及，公司为新能源轻卡，该款车桥虽为成熟产品，但此前仅与传统能源轻卡匹配。那么，新能源轻卡与传统能源轻卡到底什么不同呢？其实，最显著的差异就两点：一是新能源车辆具有能量回收的特性;二是该车型基于成本的考量，没有匹配变速器，动力随电机输出功率的大小直接传递、增减。进一步分析认为：制动能量回收，通过驱动电机逆向工作产生的拖曳力矩实现，反而有益于汽车制动，对轮毂轴承应当没有显著影响;取消变速器，动力直接输出和传递，没有了缓冲，骤然加减速时会导致减速器总成和轮端负荷的增加，前期减速器总成就因早期磨损、异响问题而予以了改善，同样承受负荷的轮毂轴承没有同步强化，顺延成为了薄弱环节，确为影响因素。按此，就应该更换高一平台的车桥，但实施成本很大，可操作性差，实际上是回到了“车桥选型”问题上了。这时，攻关项目组内出现了两种观点：一是认为为解决高安全风险问题，避免事故，应该不惜成本和代价，更换车桥;一是认为传统能源与新能源车辆，在机械部分不应该存在本质的差异，新能源车辆的这点不利影响，应该可以通过适度提升该款车桥的品质，如选用高品质的轴承和润滑脂，更精准的启动力矩调校等，也能满足要求。经过反复争论，最终决定，暂不将新能源车辆特征的影响因素作为关键因素，克服其不利影响的措施，先探索性地融合到其它因素的整改措施中去。
四、整改措施的探索与实施
基于影响因素的分析，排除车桥选型的问题，暂不专项考虑新能源车型特征的影响，按5M1E重新归类，剩余影响因素分别是：料因（轴承质量问题、润滑油脂问题）、法因（轴承装配预紧力问题、保养作业规范性问题）、环因（市场环境因素，即保养及时性问题、超载问题），从改进的角度讲，料因、法因均為可控因素，市场环境因素由于商用车营运大环境的影响，可控度稍差，但也有改善的空间。因此，我们确立了重点改进产品本身和作业方法、辅助改进用户使用环境的策略。
1.材料因素改进（Material）
1）轮毂轴承质量提升
立即停止使用原品牌轴承，启用通过三方实验验证、性能良好的永安、SKF轴承，以提高轴承在恶劣使用环境中的可靠性和寿命，消除轴承本身质量因素带来的风险，增强其对新能源车型的适应性。对于市场车辆，由我公司直接采购福建永安轴承，投放到各家服务站主动更换使用。对于两家桥厂新供产品，要求其在这两种品牌轴承里面选择使用，公司SQE和IQC严格管控，纳入前桥一致性管控中定期抽查。
2）润滑脂问题整改
无论是市场服务站，还是配套桥厂，均只能使用公司指定的HP-R耐高温复合锂基脂。市场端由公司配件中心集中采购、提供，服务专员负责管控。供应端由桥厂按指定件自行采购，SQE负责管控。
2.方法因素改进（Method）
实际上叠加了人的因素（Man）改进。
首先，针对服务站保养作业过程中的不规范性，主要通过规范、培训和监督实现：一是策划、编制规范的前桥维保作业标准、培训教材和视频材料，明确方法和程序;二是从理论和实作技能两方面培训公司服务专员和市场维修人员，内容包括轮毂轴承的拆卸、滑油脂的涂抹、轴承预紧力的调整和轮毂启动力的测试等，考核合格后方可继续上岗;三是向各服务站免费配备专用工具，如轮毂拉拔器、轴承安装工具、轴承悬挂支架等。
其次，轴承装配预紧力的问题，本质上是桥厂内部管控不严，市场车辆结合维修保养进行，新供产品由车桥厂负责整改：a.教育培训，从事轴承装配的员工，要熟悉掌握预紧力调校技能;b.将轴承装配作为关键工序管控，员工保持稳定，持证上岗，定期考核;c.所有拉力计缩短检定周期，员工每日班前要对拉力计进行运行检查，确保其测量真实可靠;d.维保和新车桥均须在交付前100%进行启动力矩检查，把好最后一道关。
3、市场环境因素的改进（Environment）
保养不及时、超载等市场属性问题，既有商用车营运赢利的客观属性，也有用户不了解、不重视的主观属性，这些市场因素管控相对困难，只能作为辅助手段推进，理念宣贯与强制措施并用：一是要向客户特别是大客户宣贯按期、规范保养的重要性，建立数据系统，在保养周期快到时早提醒、多敦请;二是要宣贯车辆公司车辆的设计承载能力和长期超载的危害性，引导用户合理使用车辆;三是建立激励机制，对于规范用车、按时送保的客户，采取送米送油送广告衫、折扣保养费用、送全车体检等措施，激发客户内在的积极性;四是建立适度的拒赔机制，对长期不按要求保养的车辆，严重超载的车辆，一定范围内不再享受车辆质保权益，对明显因超期保养、超载使用而产生的问题拒绝赔偿，责任自负。这样，多管齐下，综合运用以达成促进用户主动送保、不超载用车的积极性。
4、其它辅助性的改善措施
除了前述针对故障原因制定的改进措施外，为了提高车辆在极端意外情况下轮毂轴承损毁、轮胎飞出的安全性，防止万一，作为辅助性防护措施，我们加大了减磨挡片和锁紧螺母的尺寸、强度。因为原来的前桥结构，外轴承外圈内径大于减磨挡片、锁紧螺母外径，如果轮毂外轴承损坏、轴承散架，轮毂可以直接越过减磨挡片和轴承锁紧螺母，车轮就会轻而易举甩脱飞出。而加大减磨挡片和锁紧螺母的尺寸、强度后，相当于给轮毂增加了机械防脱机构，即使外轴承散架，也只会导致车轮运转异常，轮毂不会第一时间脱出，为司机争取到宝贵的应急响应时间，最大限度减少驾乘和路人的安全风险。 5、监督管控
措施制定后，管控、落实就是关键。针对上述措施，无论是市场端还是供应端，管控手段均采取了单独或联合巡查小组的形式，定期或不定期地对服务站和供应商进行飞行检查，一经发现，将依据违规事实予以经济处罚，直至取消合作服务站或配套商资格。
五.效果验证
通过我们的努力，各项措施于2019年3月正式实施以来，取得了明显的效果，事故得到了有效遏制，公司6T平台纯电轻卡市场保有量共计6072辆，4、5、6月分别出现1例、3例和1例，且均为没有来得及实施整改措施的车辆。2019年7月以后，市场车辆未再出现前轮行驶中脱落的故障，表明方案有效，风险成功消除。公司产品质量和对待质量问题积极主动的态度，也得到了用户的高度认可。
六.总结与思考
此次前轮行驶中脱落重大故障的紧急攻关，我们成功利用质量改善的工具和方法，从整車设计、前桥零部件、前桥装配、使用环境、保养规范性、载重情况等方面逐一分析，结合成本考量，充分挖掘失效原因，最终确认了料因（轮毂轴承质量，润滑油脂质量）和法因（维保作业的规范性、轴承预紧力调整）为关重因素，市场环境因素（维保不及时、长期超载）为次要因素，新能源车型和车桥选型为暂不考虑因素。据此，制定了相应整改措施，选用高品质的轴承和润滑油脂，确保维保作业的规范性和轴承预紧力矩调整的正确性，促进市场保养的及时性和遏制长期超载现象，并辅以强化机械防脱机构，成功地消除了现实和潜在的安全隐患。
通过不懈努力虽然最终消除了车辆安全隐患，但很多地方值得我们认真反思，吸取教训。首先，既要认识到新能源车辆与传统能源车辆的机械部分，不存在本质的差异，也需要在设计过程中适度考虑相关因素的迭加影响，适度强化相关部件。其次，要充分认识到质量事故的复杂性，质量控制必须坚持系统思维，汽车质量控制是一项系统工程，涉及机械工程、汽车制造和质量管理等多域专业知识，从设计到制造，从部件到整车，从供方到客户，从使用到保养，哪一个环节出了问题都可能酿成重大事故隐患，设计、制造和服务的全价值链上，供应商、主机厂、服务站、用户要充分协同。再次，要充分认识到研发、量产和市场质量纠错成本1：10：100的倍增定律，如本案，假如设计初期能识别到，也许只需要5万余元就能避免，而最终最保守的测算，我们也花费了560余万元，因此，相较于事后救火，从源头管好质量，产品质量先期策划和管控更为重要。最后，鉴于国内商用车行业规范还不完善，用户的意识和素质还有待提升，作为主机厂要积极适应国家政策法规的要求，既要做好市场的宣传引导，也要在设计之初适度提升安全系数，保留较好的容错空间。
参考文献：
1、《汽车构造》，吴社强主编，上海科学技术出版社出版;
2、《汽车理论（第5版）》，余志生主编，机械工业出版社出版;
3、《新能源汽车技术》，关云霞、梁晨著，机械工业出版社出版;
4、《电动车辆能量转换与回收技术（第2版）》，李永、宋健著，机械工业出版社;
5、《汽车构造与修理》，交通部汽车运输职工教育研究组编写;
6、《汽车设计（第四版）》，王望予主编，机械工业出版社出版;
7、《汽车车桥设计》，刘惟信著，清华大学出版社出版;
8、《汽车前桥及转向系统结构与维修》，国防工业出版社;
9、《轴承手册》，张松林著，中国机械工程学会出版;
10、《滚动轴承使用常识》，才家刚著，机械工业出版社出版;
11、GB/T 307.1《滚动轴承 向心轴承 产品几技术规范与公差值》;
12、GB/T 6391 《滚动轴承 额定动载荷和额定寿命》。
作者简介：袁腾，1974.08，男，汉族，四川仪陇人，本科文化，高级工程师，研究方向：汽车制造，质量管理。
关键词：新能源汽车，前桥，甩烧饼，轮毂轴承
随着经济和社会的发展，汽车已成为人们生产生活中必不可少的亲密伙伴。在每年的交通事故中，因为汽车自身质量问题导致的事故比比皆是，如何解决汽车安全隐患，维护客户生命财产安全，是汽车制造企业的头等大事。其中，行驶中车轮脱出的故障（俗称甩烧饼），虽不常见，但在网络视频和现实生活中，也常常时有发生;而且由于汽车制造工业化、大批量的特征，一旦发生，往往呈现批量态势。甩轮事故不仅会造成当事车辆制动失效、方向失控、车体侧翻等重大风险，甩出的车轮还极有可能伤害路上车辆和行人，严重威胁着司机和行人的生命财产安全，属于重大安全类故障。因此，如何解决行驶中车轮脱落的故障，对保障行车安全具有极其重要的现实意义。不幸的是，笔者所在企业就曾经遇到了这类事故。
一、事故案例背景
笔者供职于国内某大型汽车企业，负责质量工作。公司紧盯行业发展趋势，以新能源汽车研产销为主。2017年底，公司设计开发了6T平台纯电轻卡并成功上市，迅速打开局面。但自2018年5月以来，随着时间和销量增加，车辆运行数量和里程日益增多，虽然总体情况良好，深受客户欢迎，但也陆续反馈了诸多问题，其中前轮在行驶中突然脱落甩出的故障，影响巨大。截止2018年底，已陆续发生35例，其中2例是在故障修复后短期内重发，严重影响客户行车安全。
该事故的严重性不言而喻，特别是2018年11月呈献集中高发态势，当月即发生了10例，引起了公司上下的高度重视，如果处理不当，将对公司刚刚开启的新能源战略业务带来沉重的打击，甚至毁掉。因此，次月总裁质量会上，决定由质量（含SQE）、技术和市场服务专家，联合成立项目攻关小组，集中精力解决此难题;问题解决前，暂停投放6T平台纯电车型。
二、事故原因初步分析
立项后，我们从车辆结构特别是前桥结构上进行了理论分析，认为导致前轮脱落的潜在因素很多，前桥选型及负荷情况，轮毂轴承质量状况，前桥装配质量，用户使用工况，服务站维修保养等，任何一个环节出现纰漏，都有可能导致该故障。因此需要从理论到实际，从源头到终端，全面分析，通盘考虑。
首先，我们认真解析了故障件，确认了其故障模式（图1），均表现为前轮轮毂外轴承烧蚀、散架，轴承保持架损坏，前轮轮毂失去固定和支撑点，进而在运行中受离心力的作用，快速脱落、甩出。
接着，我们从车桥制造厂、故障里程和故障时间三个维度对故障数据进行了分析（图2、图3、图4）。结果发现，从制造厂家来说，与之配套的A、B两家车桥都存在该问题，故障数分别为32例和3例，其数量差异与其配套量有关，故障比率分别为0.60%和0.41%，B厂略好;从故障时间上来看，上市半年后开始出现，上市1年左右呈高发态势，超过1年的车辆故障率反而大幅下降;从故障里程上来看，各个阶段均有，包括5000Km以内，但主要集中在10000Km到40000Km区间内。
最后，我们通过头脑风暴，尽可能地找出了导致事故的各种因素：前桥轮毂轴承质量、润滑油脂质量、维修保养、超载使用等。然后运用因果图作为QC工具（图5），进一步进行关键原因分析和确认（详见第3部分）。
在原因分析过程中，设计工程师向攻关小组介绍了车型开发时车桥选型匹配情况，“该款车桥并非仅与我司新能源车配套”，而是选用的“社会成熟资源”，其大量匹配在东风、江淮等车企传统能源轻卡上，并未发生过类似故障。我们向供应商和市场确认了该事实。因此，桥的“质量基因”应该没有问题，其结构型式、主要参数等，不必质疑，不必花费大力气去改善。但另一个事实却是，两家的该款车桥均是在我司第一次与新能源车型匹配。因此，弄清楚传统能源轻卡和新能源轻卡的差异点及其影响也很重要。
基于以上，我们对相关情况一一进行了分析。
三、影响因素的分析
从初步分析因果图来看，涉及的主要影响因素包括：一是车桥自身质量状况，包括轮毂圆锥滚子轴承和其装配时的轴向预紧力;二是车辆进入市场后的保养问题，如保养的及时性、保养作业的规范性和保养使用的润滑油脂的质量状况等;三是商用车行业普遍存在的超载超限问题。要关注新能源车辆的差异点。
1、车桥自身质量状况
1）关键零部件轴承质量状况
从前轮脱落故障模式来看，最直接、最相关的就是前桥轮毂轴承，其使用的是圆锥滚子轴承，轴承型号30306，每一例故障均表现为轮毂外轴承烧蚀、散架，轴承损坏是导致前轮脱落的最直接原因。轴承质量优劣主要由以下三个关键参数决定：一是轴承材质、硬度、金相组织及主要缺陷;二是轴承尺寸，特别一些关键尺寸，如内外径偏差及变动量、旋转精度、圆度误差等;三是轴承的寿命可靠性性能。经查，两家配套车桥使用的30306型轴承各有两家品牌，但均非国内外一线品牌。为了加强有效对比，因此，我们拟用A、B两家车桥所用轴承（分别标记为A1、A2和B1、B2）和国内一线品牌福建永安轴承、国际一线品牌SKF轴承（标记为C1、C2），按随机原则，各取8件共计48件，编号送行业权威机构洛阳轴承研究所进行第三方委托检测。检测项目围绕三个关键参数开展，其中寿命与可靠性试验额定载荷为59kN，轴向载荷为13905N，试验转速为1500r/min，试验时间为320h。 从检测结果来看（表1），6个品牌轴承的材质、硬度、金相均合格，但内外径偏差及变动量等尺寸参数，A1、A2、B1、B2均不合格，但B较A情况稍好。在规定强度的试验条件下，台架试验寿命差异明显：A1最差，平均寿命仅为53.75H，最长的也没有超过80H;A2稍好，平均寿命为161.6H; B厂家使用的两家品牌轴承明显好很多，分别达到了315.1H和320H，可认定为基本合格，也与市场该故障率B厂好于A厂家作了一个诠释;而国内外一线品牌永安和SKF，寿命均超过320H。
2）装配预紧力问题
我们联合桥厂专业人员，对前桥轮毂结构（图6）进行分析认为：前桥装配过程中，轴承预紧力的控制至关重要，预紧力过小会导致轴承游隙偏大，轴承内圈与外圈配合松旷，轴承滚子在内外圈之间滚动时会出现轴向和径向活动量过大，滚子不能很好地贴合滚道运转，容易早期导致滚子/滚道磨损、保持架损坏、轴承散架;预紧力过大则会导致轴承“过紧”，增加滚子的压力，在这种情况运行会导致轴承阻力增大，容易造成轴承发热、烧蚀。轴承装配预紧力必须严格控制，而这个预紧力矩，往往是一个桥厂的多年经验积淀。
但从测量来说，轴承预紧力矩大小却不方便直接测量，往往只能通过测量轮毂启动力矩间接进行反映，两者呈正相关关系。行业检测方法通常是在轮胎螺栓上系上一根非弹力绳，绳子另一端连接拉力计，通过拉动拉力计带动轮毂转动，在轮毂开始转动时查看拉力计的读数，即视为轴承预紧力矩。
A、B两厂前桥启动力矩设计差异不大，分别为10-30N、10-40N。我们实车抽查932辆车启动力矩，最小小于2N，最大大于100N，异常情况高达32.67%。表明两家桥厂在前桥轴承预紧力的控制上不严谨，这也是事故高发的重要原因。
2、售后保养问题
保养既是对车辆质量性能的定期维护，也能对车辆定期“体检”，可以防风险于未然，良好的保养对产品性能和可靠性的保障具有重大意义。保养主要涉及3个方面，即保养的及时性、规范性和保养过程中油辅料的使用。保养过程虽不复杂，但当前商用车行业售后维保存在三大问题：一是服务站水平良莠不齐，服务技师操作规范性差，不注重保养的细节;二是润滑脂的品牌型号众多，质量有好有差;三是商用车用户以营运赚钱为目的，按时保养意识不足，不按期保养是常态。保养的内容中与前轮行驶中脱落相关的主要是四轮保养。
1）保養的及时性。
公司对标行业确定的保养政策是，3个月或3000km进行免费走合首保，后续每10000km进行一级保养，每20000km进行二级保养，每30000km进行三级保养。在首保时需要对轴承、轴承预紧力、润滑脂状况进行检查;一二三级保养需要对轮毂轴承、轮毂内腔油脂、制动器杂质铁锈等进行清理，有异常情况的轴承要予以更换。通过公司DMS售后系统核查，发现有1724台车未按时首保，其中9%的车辆到40000km仍未进行一级保养，79%的车辆一级保养时间严重滞后。保养的及时性极差，负面作用不可小视。
2）保养作业的规范性
四轮保养的主要内容和程序有：将车轮悬空检查外观并转动车轮，查看车轮运转情况;拆卸轮毂盖、开口销、锁紧螺母及减磨挡片;取出外轴承、拔下轮毂、取出内轴承;清洗/更换轴承、清理/更换油封、清理轮毂内腔、清理制动器等，清理内容主要是变质的润滑脂、杂质、铁锈等，对于状态异常的零配件（包括轴承）要予以更换;最后需要调整轴承锁紧螺母的松紧程度，以保证轴承预紧力在原厂规定范围内。
通过服务站实地走访，我们发现服务站在操作上主要存在以下问题：首先是暴力拆卸，轮毂拆卸时存在难度，部分服务站采取暴力的方式敲击轴承、轮毂，导致轴承不同程度变形，取出轴承后也比较随意地丢放，导致轴承滚子、保持架损伤;其次是清理不彻底，未能将轴承上残留的润滑脂清洗干净，这部分润滑脂或多或少已经变质，重新涂抹新脂后，两种状态混合，会影响新润滑脂的性能;再次是润滑脂涂抹不规范，部分服务维保人员仅将润滑脂涂抹在轴承表面，没按要求将油脂挤压进轴承内部各个缝隙之间，让每一颗滚子都能充分接触到润滑脂;最后是预紧力调整不当，目前业内轴承预紧力调整更多的是依靠个人经验，而每个人对其松紧程度的感受是不一样的，因此会出现调整后启动力超出设计范围的情况。在出现的35例故障中，就有2例为保养后运行了不到10km又出现前轮脱落故障，属于典型的保养不规范导致。
3）润滑脂使用不当
纯电轻卡箱式车更多是承担物流运输的作用，运行区域主要是城市或周边郊区，路况好，车速也比传统商用车高，在这种环境下，轮毂轴承处于高速运转中，产生热量较多，如果润滑脂质量差，或型号不匹配，则会导致润滑脂早期变质、稀释，从而失去润滑、冷却作用，导致早期异常磨损。因此，公司要求使用HP-R耐高温复合锂基脂，符合SH/T0535标准要求，温度范围需满足-20～160°C。通过调查，我们发现服务站使用的润滑脂多为三无产品，质量无法保障，部分服务站甚至使用不能耐高温的润滑脂。此项，确定为重要因素。
3、车辆超载问题
商用车由于其营运、赢利的现实需求，超载在业内普遍存在，虽然国家明令禁止，但却是往往禁而不止。车辆重量都集中在几个车轮上，而车轮是装配在桥壳/转向节上的，在桥壳/转向节和车轮之间，是靠轴承来连接并支撑的，所以超载会导致轴承轴向、径向载荷不同程度的增加。长期超载对车辆的伤害显而易见，轴承长期超负荷承载，就会导致轴承疲劳，寿命大幅缩减，可靠性大幅降低。
公司6T纯电轻卡设计最大总质量为6T，整备质量3T左右，即允许载货3T。但在市场走访调研时发现，部分车辆长期超载，平均总质量达8T，较多时候总质量高达10T。如发生飞轮故障的某辆车，主要用于市内纯净水的运输工作，事故现场核实该车装水336桶，每桶水18.9L，载重6350kg，整车总质量接近10T。据了解，这种情况不在少数，所以车辆超载也是导致轴承等零件早期失效的原因之一。 4、前桥选型问题
每一款车在设计之初全面考虑目标群体、车辆定位、使用环境、预计载重等因素，如果前期调研不充分，定位不准确，不仅会影响到车辆的销售，还有可能会造成部分零部件选型不当、故障率偏高等情形。检验一个零件选型是否恰当，除了试验验证外，最简单的是通过对标分析得出结论。公司6t纯电轻卡横向对标市场上同平台的其他品牌车型，如江淮、东风、一汽等主流轻卡，结果发现：公司使用的2T平台前桥，其他品牌车型前桥最小有用1.8T的，最大有用2.4T的，但普遍使用2T平台的前桥，占比达66%，即我公司选用的前桥平台基本适宜，与业内多数车企一致，差异不大，故前桥选型问题为非关键因素。
5、新能源车型特征影响问题
前文已有述及，公司为新能源轻卡，该款车桥虽为成熟产品，但此前仅与传统能源轻卡匹配。那么，新能源轻卡与传统能源轻卡到底什么不同呢？其实，最显著的差异就两点：一是新能源车辆具有能量回收的特性;二是该车型基于成本的考量，没有匹配变速器，动力随电机输出功率的大小直接传递、增减。进一步分析认为：制动能量回收，通过驱动电机逆向工作产生的拖曳力矩实现，反而有益于汽车制动，对轮毂轴承应当没有显著影响;取消变速器，动力直接输出和传递，没有了缓冲，骤然加减速时会导致减速器总成和轮端负荷的增加，前期减速器总成就因早期磨损、异响问题而予以了改善，同样承受负荷的轮毂轴承没有同步强化，顺延成为了薄弱环节，确为影响因素。按此，就应该更换高一平台的车桥，但实施成本很大，可操作性差，实际上是回到了“车桥选型”问题上了。这时，攻关项目组内出现了两种观点：一是认为为解决高安全风险问题，避免事故，应该不惜成本和代价，更换车桥;一是认为传统能源与新能源车辆，在机械部分不应该存在本质的差异，新能源车辆的这点不利影响，应该可以通过适度提升该款车桥的品质，如选用高品质的轴承和润滑脂，更精准的启动力矩调校等，也能满足要求。经过反复争论，最终决定，暂不将新能源车辆特征的影响因素作为关键因素，克服其不利影响的措施，先探索性地融合到其它因素的整改措施中去。
四、整改措施的探索与实施
基于影响因素的分析，排除车桥选型的问题，暂不专项考虑新能源车型特征的影响，按5M1E重新归类，剩余影响因素分别是：料因（轴承质量问题、润滑油脂问题）、法因（轴承装配预紧力问题、保养作业规范性问题）、环因（市场环境因素，即保养及时性问题、超载问题），从改进的角度讲，料因、法因均為可控因素，市场环境因素由于商用车营运大环境的影响，可控度稍差，但也有改善的空间。因此，我们确立了重点改进产品本身和作业方法、辅助改进用户使用环境的策略。
1.材料因素改进（Material）
1）轮毂轴承质量提升
立即停止使用原品牌轴承，启用通过三方实验验证、性能良好的永安、SKF轴承，以提高轴承在恶劣使用环境中的可靠性和寿命，消除轴承本身质量因素带来的风险，增强其对新能源车型的适应性。对于市场车辆，由我公司直接采购福建永安轴承，投放到各家服务站主动更换使用。对于两家桥厂新供产品，要求其在这两种品牌轴承里面选择使用，公司SQE和IQC严格管控，纳入前桥一致性管控中定期抽查。
2）润滑脂问题整改
无论是市场服务站，还是配套桥厂，均只能使用公司指定的HP-R耐高温复合锂基脂。市场端由公司配件中心集中采购、提供，服务专员负责管控。供应端由桥厂按指定件自行采购，SQE负责管控。
2.方法因素改进（Method）
实际上叠加了人的因素（Man）改进。
首先，针对服务站保养作业过程中的不规范性，主要通过规范、培训和监督实现：一是策划、编制规范的前桥维保作业标准、培训教材和视频材料，明确方法和程序;二是从理论和实作技能两方面培训公司服务专员和市场维修人员，内容包括轮毂轴承的拆卸、滑油脂的涂抹、轴承预紧力的调整和轮毂启动力的测试等，考核合格后方可继续上岗;三是向各服务站免费配备专用工具，如轮毂拉拔器、轴承安装工具、轴承悬挂支架等。
其次，轴承装配预紧力的问题，本质上是桥厂内部管控不严，市场车辆结合维修保养进行，新供产品由车桥厂负责整改：a.教育培训，从事轴承装配的员工，要熟悉掌握预紧力调校技能;b.将轴承装配作为关键工序管控，员工保持稳定，持证上岗，定期考核;c.所有拉力计缩短检定周期，员工每日班前要对拉力计进行运行检查，确保其测量真实可靠;d.维保和新车桥均须在交付前100%进行启动力矩检查，把好最后一道关。
3、市场环境因素的改进（Environment）
保养不及时、超载等市场属性问题，既有商用车营运赢利的客观属性，也有用户不了解、不重视的主观属性，这些市场因素管控相对困难，只能作为辅助手段推进，理念宣贯与强制措施并用：一是要向客户特别是大客户宣贯按期、规范保养的重要性，建立数据系统，在保养周期快到时早提醒、多敦请;二是要宣贯车辆公司车辆的设计承载能力和长期超载的危害性，引导用户合理使用车辆;三是建立激励机制，对于规范用车、按时送保的客户，采取送米送油送广告衫、折扣保养费用、送全车体检等措施，激发客户内在的积极性;四是建立适度的拒赔机制，对长期不按要求保养的车辆，严重超载的车辆，一定范围内不再享受车辆质保权益，对明显因超期保养、超载使用而产生的问题拒绝赔偿，责任自负。这样，多管齐下，综合运用以达成促进用户主动送保、不超载用车的积极性。
4、其它辅助性的改善措施
除了前述针对故障原因制定的改进措施外，为了提高车辆在极端意外情况下轮毂轴承损毁、轮胎飞出的安全性，防止万一，作为辅助性防护措施，我们加大了减磨挡片和锁紧螺母的尺寸、强度。因为原来的前桥结构，外轴承外圈内径大于减磨挡片、锁紧螺母外径，如果轮毂外轴承损坏、轴承散架，轮毂可以直接越过减磨挡片和轴承锁紧螺母，车轮就会轻而易举甩脱飞出。而加大减磨挡片和锁紧螺母的尺寸、强度后，相当于给轮毂增加了机械防脱机构，即使外轴承散架，也只会导致车轮运转异常，轮毂不会第一时间脱出，为司机争取到宝贵的应急响应时间，最大限度减少驾乘和路人的安全风险。 5、监督管控
措施制定后，管控、落实就是关键。针对上述措施，无论是市场端还是供应端，管控手段均采取了单独或联合巡查小组的形式，定期或不定期地对服务站和供应商进行飞行检查，一经发现，将依据违规事实予以经济处罚，直至取消合作服务站或配套商资格。
五.效果验证
通过我们的努力，各项措施于2019年3月正式实施以来，取得了明显的效果，事故得到了有效遏制，公司6T平台纯电轻卡市场保有量共计6072辆，4、5、6月分别出现1例、3例和1例，且均为没有来得及实施整改措施的车辆。2019年7月以后，市场车辆未再出现前轮行驶中脱落的故障，表明方案有效，风险成功消除。公司产品质量和对待质量问题积极主动的态度，也得到了用户的高度认可。
六.总结与思考
此次前轮行驶中脱落重大故障的紧急攻关，我们成功利用质量改善的工具和方法，从整車设计、前桥零部件、前桥装配、使用环境、保养规范性、载重情况等方面逐一分析，结合成本考量，充分挖掘失效原因，最终确认了料因（轮毂轴承质量，润滑油脂质量）和法因（维保作业的规范性、轴承预紧力调整）为关重因素，市场环境因素（维保不及时、长期超载）为次要因素，新能源车型和车桥选型为暂不考虑因素。据此，制定了相应整改措施，选用高品质的轴承和润滑油脂，确保维保作业的规范性和轴承预紧力矩调整的正确性，促进市场保养的及时性和遏制长期超载现象，并辅以强化机械防脱机构，成功地消除了现实和潜在的安全隐患。
通过不懈努力虽然最终消除了车辆安全隐患，但很多地方值得我们认真反思，吸取教训。首先，既要认识到新能源车辆与传统能源车辆的机械部分，不存在本质的差异，也需要在设计过程中适度考虑相关因素的迭加影响，适度强化相关部件。其次，要充分认识到质量事故的复杂性，质量控制必须坚持系统思维，汽车质量控制是一项系统工程，涉及机械工程、汽车制造和质量管理等多域专业知识，从设计到制造，从部件到整车，从供方到客户，从使用到保养，哪一个环节出了问题都可能酿成重大事故隐患，设计、制造和服务的全价值链上，供应商、主机厂、服务站、用户要充分协同。再次，要充分认识到研发、量产和市场质量纠错成本1：10：100的倍增定律，如本案，假如设计初期能识别到，也许只需要5万余元就能避免，而最终最保守的测算，我们也花费了560余万元，因此，相较于事后救火，从源头管好质量，产品质量先期策划和管控更为重要。最后，鉴于国内商用车行业规范还不完善，用户的意识和素质还有待提升，作为主机厂要积极适应国家政策法规的要求，既要做好市场的宣传引导，也要在设计之初适度提升安全系数，保留较好的容错空间。
参考文献：
1、《汽车构造》，吴社强主编，上海科学技术出版社出版;
2、《汽车理论（第5版）》，余志生主编，机械工业出版社出版;
3、《新能源汽车技术》，关云霞、梁晨著，机械工业出版社出版;
4、《电动车辆能量转换与回收技术（第2版）》，李永、宋健著，机械工业出版社;
5、《汽车构造与修理》，交通部汽车运输职工教育研究组编写;
6、《汽车设计（第四版）》，王望予主编，机械工业出版社出版;
7、《汽车车桥设计》，刘惟信著，清华大学出版社出版;
8、《汽车前桥及转向系统结构与维修》，国防工业出版社;
9、《轴承手册》，张松林著，中国机械工程学会出版;
10、《滚动轴承使用常识》，才家刚著，机械工业出版社出版;
11、GB/T 307.1《滚动轴承 向心轴承 产品几技术规范与公差值》;
12、GB/T 6391 《滚动轴承 额定动载荷和额定寿命》。
作者简介：袁腾，1974.08，男，汉族，四川仪陇人，本科文化，高级工程师，研究方向：汽车制造，质量管理。