轿车前轮毂轴承的失效原因研究

方晖

摘 要：针对售后市场反馈的某轿车前轮毂轴承存在明显故障，千车维修频次为79，严重影响了正常行车安全，具体表现为松旷、异响及异常磨损。文章对售后返回的故障件从生产时间、行驶里程、失效模式及尺寸检查等方面进行详细分析，并提出改进措施。关键词：前轮毂轴承;密封;游隙;改进措施中图分类号：U463.345  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）11-56-03

Abstract： According to the feedback from the after-sales market， the front hub bearing of car had obvious faults. The maintenance frequency of thousands of cars was 7.9%. And it seriously affected the normal driving safety. The specific performance is loose， abnormal sound and abnormal wear. In this paper， a detailed analysis is made of the returned defective parts from the aspects of production time， driving distance， failure mode and size inspection. And the improvement measures are put forward.Keywords： Front hub bearing; Seal; Clearance; Improvement measuresCLC NO.： U463.345  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）11-56-03

前言

輪毂轴承作为承载重量和为轮毂转动提供精准转动的汽车核心部件之一，其可靠性影响了正常行车安全[1-2]。在2019年1月至12月期间，某轿车市场售后反馈前轮毂轴承故障率较高，造成较大经济损失及影响公司在客户中的形象。前轮毂轴承故障形式主要表现为松旷、异响及异常磨损等，文中对售后返回故障件根据生产时间、行驶里程、失效模式及尺寸检查等方面进行各因素详细分析，以确定前轮毂轴承故障原因，并提出改进措施，为后续前轮毂轴承设计及优化提供一定的借鉴指导。

1 原因分析

图1为前轮毂轴承各部件详细视图。由图1可知，前轮毂轴承主要由密封组件、内圈、保持架、钢珠及外圈5部分组成[3-4]。前轮毂轴承内圈和外圈间的滚动由钢珠滚动产生，为滚动摩擦。图2为该前轮毂轴承故障件示意图。对50件故障件从生产时间、行驶里程、失效模式及尺寸检查等方面进行详细分析，分析结果如表1、表2和表3所示。由表1可知，前轮毂轴承50件故障件生产时间主要集中在2018年，且2018年上半年生产件占比为54%，2018年下半年生产件占比为32%。由表2可知，前轮毂轴承发生故障时车辆行驶里程主要集中在30000公里以下，以5000公里为间隔进行划分，除5000～10000万公里行驶范围内故障件比率最高为44%，其他路程段故障件比率较均匀，占比12%左右。由表3可知为50件故障件拆解分析原因。由表3可知，内部进水原因占比为20%，内圈被割裂原因占比为2%，游隙超差原因占比为54%，滚道剥落原因占比为4%，其他未发现明显异常原因占比为20%，其中游隙超差是占比最大部分，为主要原因之一。

故障件中10件拆开发现内部进水、油脂变色问题，1件为内圈在拆卸过程中被割裂，其他39件油脂正常，且未发现有泥水进入现象，但经清洗后2件存下滚道剥落问题。内部进水原因主要是密封圈不牢，出现损坏情况;内圈割裂原因主要是前轮毂轴承在装配过程或者在使用过程中内部发生变形;滚道剥落原因主要是产品在装配过程中内圈没有被锁紧、产品出现松旷后引起。

表4为37件内部为明显异常故障件总成游隙检查结果。根据设计要求总成游隙值为0.025～0.050m，对比表4种故障件的总成游隙检查尺寸，发现有27件总成游隙超差，占比73%，只有10件总成游隙符合设计要求，进一步表明总成游隙尺寸超差是钱轮毂轴承发生故障的核心原因之一。

表5和表6为37件无明显异常故障件中10件总成游隙正常的全尺寸检查表。由表5和表6可知，该10件总成游隙正常的件经全尺寸检查后，未发现明显尺寸超差情况，说明售后市场存在一定的故障误判情况。

2 优化设计

2.1 优化方案

前轮毂轴承加工过程中原先采用手工游隙检查，检查结果不精确，产品一致性差，且易存在误判情况。为解决此类问题，对前轮毂轴承生产过程中游隙检查采用专用设备进行检查，且100%检查。

另外，针对前轮毂轴承故障件中存在进水问题，在前轮毂轴承加工过程中安排专岗对密封件压装过程进行重点监控，并在成品包装前对密封件平行差100%检查，筛除不合格品。

2.2 试验验证

将优化后的1台套左、右前轮毂轴承装车进行整车道路试验考核，整个道路试验里程为30000公里，包括3000普通山路，7000公里山区公路，10000公里高速环路，10000公里强化坏路，且均在满载情况下考核。整个道路试验考核历经47天完成，完成后对前轮毂轴承进行外观检查，检查结果如表7所示。

对参与整车道路试验的左、右前轮毂轴承进行拆解详细分析，经过整车道路试验考核后，前轮毂轴承完好，未出现售后反馈问题，表明优化方案有效，符合设计要求。

3 结论

（1）轿车前轮毂轴承松旷、异响及异常磨损失效原因主要是产品内部进水及游隙超差，市场售后返回故障件出厂时间大部分为18年上半年，由生产车间管理不当引起。

（2）采取增加设备对轴承的游隙和密封圈压装后平行度进行检查，确保制造过程中清洁度的要求。整改后的前轮毂轴承经台架试验及整车道路试验后结果均符合设计要求，为前轮毂轴承设计提供一定的借鉴指导意义。

参考文献

[1] 张永胜，孟亚鹏，呼咏.乘用车轮毂轴承异响原因分析及试验验证[J].汽车工艺与材料，2019（02）：16-23+27.

[2] 周辰铭.汽车轮毂轴承失效模式识别及其机理分析[D].上海交通大学，2016.

[3] 罗彤，黄德杰，王建华，王青娣，陈松海.汽车轮毂轴承失效模式与分析方法[J].轴承，2014（05）：41-44.

[4] 俞亚波，姚振强，张雪萍，王成焘.轿车前轮轮毂轴承失效特性统计分析[J].机械设计与研究，2000（02）：42-43+7-8.