Thân xe khung rời và thân xe khung liền có điểm khác biệt nào?

Khung gầm là một phần không thể thiếu trong một chiếc xe hoàn chỉnh và là một phần quan trọng trong cấu trúc tổng thể của một chiếc xe ô tô. Việc nhận biết sự khác biệt giữa kiểu khung gầm liền khối (Unibody) và hệ thống khung rời (Body-on-frame) trên xe ô tô có thể giúp người dùng lựa chọn xe phù hợp với nhu cầu và sở thích cá nhân.

• Khi cần thay đổi màu sơn xe ô tô, nên sơn lại hay dán decal màu?
• Nếu gặp tình huống mất chìa khóa xe ô tô, làm thế nào để xử lý?
• Nguyên nhân gây ra hiện tượng xe ô tô máy yếu, rung khi chạy và cách khắc phục.

Body-on-frame và unibody có những ưu điểm và hạn chế riêng

• Body-on-frame (khung rời) bao gồm phần khung và thân xe riêng biệt, với phần khung thường được thiết kế như một cấu trúc thang, hệ thống lái và thân xe được đặt cố định trên khung xe.
• Trong khi đó, unibody (khung liền) có cấu trúc liền khối, bao gồm chassis (khung xương), sàn xe và thân xe là một thể thống nhất, được gia cố ở những vị trí cố định.

Mặc dù cấu trúc thân xe khung rời (Body-on-frame) và thân xe khung liền (Unibody) có nhiều điểm tương đồng, nhưng chúng có những đặc trưng riêng biệt mà bạn cần chú ý khi lựa chọn xe phù hợp.

Trong những năm gần đây, cấu trúc thân xe khung liền đang trở nên phổ biến hơn, nhiều mẫu xe con hiện nay đều sử dụng cấu trúc khung gầm liền khối unibody do những ưu điểm vượt trội mà nó mang lại. Một số ít mẫu xe đặc biệt như xe tải, xe công trình, xe bán tải và một số mẫu SUV vẫn sử dụng cấu trúc khung rời dạng body-on-frame.

Ý nghĩa của thân xe khung rời và thân xe khung liền

Từ khi ô tô ra đời, cấu trúc khung liền và khung rời đã đóng vai trò quan trọng và phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô.

Cấu trúc thân xe khung rời là phương pháp truyền thống trong lắp ráp xe ô tô. Khung rời bao gồm phần thân xe được lắp lên một khung gầm dưới cùng, khung này chủ yếu là bộ khung gầm để nâng đỡ hệ dẫn động. Trong lắp ráp xe bán tải, thùng xe được đặt độc lập trên khung gầm. Việc nhận biết thùng xe độc lập dễ dàng chỉ bằng cách nhìn vào bên hông của xe.

Cấu trúc thân xe khung liền bao gồm phần thân và khung của xe được gắn liền với nhau. Tuy nhiên, mặc dù được xem như là một thể thống nhất, nhưng cấu trúc khung xe liền vẫn được tạo thành từ nhiều mảnh riêng biệt.

Ví dụ, thân xe khung liền của Cadillac CT6 được hình thành từ khoảng 13 mảnh khác nhau. Sử dụng kỹ thuật hàn cấu trúc để liên kết các đầu mối không còn là điều hiếm hoi.

Hệ thống khung gầm sắt-xi rời (body-on-frame)

Khung xe ô tô dạng body-on-frame (còn gọi là khung gầm sắt-xi rời) là phương pháp chế tạo khung gầm ô tô cơ bản nhất. Như tên gọi, đây là loại xe có hệ thống truyền động và phần thân xe được đặt trên một khung gầm riêng biệt thường có hình thang, mặc dù chúng có thể được nối với nhau thông qua quy trình lắp ráp, nhưng vẫn giữ riêng biệt về quan điểm thiết kế.

Đây là loại khung gầm ra đời sớm nhất. Đến tận những năm 1960, hầu như tất cả các mẫu xe trên thế giới đều sử dụng loại khung gầm này. Thậm chí, các mẫu SUV hiện đại ngày nay vẫn còn dùng khung gầm sắt-xi rời body-on-frame.

Cấu trúc khung rời lấy cảm hứng từ những chiếc xe ngựa kéo, ra đời vào những năm đầu tiên của thế kỉ XX và đi liền với tên tuổi Ford Model T - được biết đến như là chiếc xe 'bình dân' đầu tiên trên thế giới, đóng góp rất lớn vào sự phổ cập xe hơi thời bấy giờ.

Trong cấu trúc này, khung xe và gầm xe sắt xi được chia thành 2 phần riêng biệt, hệ thống gầm xe thường có dạng hình chiếc thang được làm từ hợp kim vô cùng cứng chắc. Hệ thống chuyển động và khung xe (body) được đặt cố định bên trên chassis sắt-xi này. Đây chính là ý nghĩa của cái tên body-on-frame.

Ưu điểm hệ thống khung gầm rời

• Cấu trúc khung rời cho phép những thay đổi thiết kế khung xe được thực hiện dễ dàng mà không cần tác động đến hệ thống gầm sắt-xi, thậm chí là tạo ra những mẫu xe hoàn toàn mới ngay trên nền tảng chassis cũ, do đó tiết kiệm được khá nhiều thời gian nghiên cứu phát triển (R&D) cũng chi phí thiết kế, đầu tư dây chuyền sản xuất so với việc phải xây dựng cả hệ thống chassis mới.

• Ít tiếng ồn trong khi vận hành ( nơi tách biệt giữa thân xe và chassis có lớp đệm cao su, xung quanh có các bu-lông đính kèm hoặc thân xe được treo phía trên chassis khiến những âm thanh ‘ầm ầm’ hoặc ‘cọt kẹt’ khi chuyển động do áp lực và sức căng cùng những ồn ào trên đường được giảm bớt).

• Dễ dàng sửa chữa sau tai nạn. Điều này rất quan trọng và tối cần thiết đối với các xe đặc dụng khẩn cấp ( xe cảnh sát, cứu hỏa…) hay kiểu xe có tần suất sử dụng lớn, nguy cơ đâm đụng cao (taxi,…). Bu lông bánh xe bị hư hỏng, xe bị va chạm mạnh: có thể thay thế một cách dễ dàng, tiết kiệm chi phí.

• Phần thân xe với kiểu khung rời được đặt bên trên chassis có khả năng chịu tải cao và sức chống lại lực vặn xoắn lớn, đây chính là lý do mà hầu hết các mẫu xe bán tải cũng như một số mẫu SUV hiện đại như Toyota Fortuner vẫn sử dụng khung gầm rời dạng body-on-frame, cho khả năng Off-road tốt, mạnh mẽ và bền bỉ hơn.

• Ít bị hư hỏng do gỉ sắt gây ra bởi ẩm ướt, bùn, đá, đường cát, nước, tuyết,…

Nhược điểm của cấu trúc khung rời body-on-frame

• Xe có kết cấu body-on-frame thường có khối lượng lớn và trọng tâm cao do thiết kế đặc thù của phần khung được đặt trên sắt-xi gầm xe. Từ đó dẫn đến hiệu suất hoạt động kém, thiếu sự ổn định khi vào cua & mức tiêu hao nhiên liệu cao hơn. Do vậy các mẫu SUV và bán tải thường sử dụng máy dầu cho sức kéo tốt hơn & tiết kiệm hơn so với máy xăng.

• Cấu trúc khung gầm rời thường không có vùng hấp thụ xung lực, dễ dẫn đến những chấn thương cho hành khách khi không may xảy ra tai nạn. Nhưng với sự phát triển của công nghệ những nhược điểm này dần được khắc phục nhờ các hệ thống phanh an toàn mới ngày càng tiên tiến

Hệ thống khung gầm liền khối (unibody)

Các hãng xe dần để mắt đến kết cấu khung gầm liền khối unibody, biến chassis, sàn xe và thân xe trở thành một thể thống nhất giúp mang đến nhiều ưu điểm về an toàn. Có thể hiểu nôm na cấu trúc khung gầm liền khối unibody đúng như cái tên của nó, hệ thống khung + gầm chassis là một thể thống nhất có liên quan chặt chẽ với nhau và chịu ảnh hưởng lẫn nhau.

Hầu hết các xe chở khách nhỏ chuyển sang khung gầm unibody vào cuối những năm 1930. Xu hướng này bắt đầu với những chiếc xe như Citroen Traction Avant (1934) và Opel Olympia (một thiết kế của General Motors) được giới thiệu vào năm 1935. Tuy nhiên, nhà sản xuất xe buýt, xe tải và những chiếc xe có dung tích lớn vẫn tiếp tục sử dụng các bộ phận riêng biệt do các tính năng mà body-on-frame đem lại.

Ưu điểm của khung gầm liền khối unibody

• Cấu trúc này có thể điều chỉnh sự bẻ cong thân xe theo chủ ý của người thiết kế, cùng khả năng hấp thụ xung lực tuyệt vời giúp chiếc xe an toàn hơn rất nhiều cho hành khách ngồi bên trong khi có tai nạn xảy ra.

• Trọng lượng xe nhẹ hơn cải thiện hiệu suất hoạt động và tiêu hao nhiên liệu ít hơn. Và do sàn xe được thiết kế nằm liền với chassis hệ thống gầm nên trọng tâm xe thấp hơn tăng sự ổn định khi vào cua.

Nhược điểm của hệ thống khung gầm liền khối unibody

• Việc sửa chữa và phục hồi xe sau tai nạn rất tốn kém do các bộ phận gắn liền với nhau và ảnh hưởng lẫn nhau nên chỉ khung xe hoặc gầm xe có vấn đề là toàn hệ thống khung gầm sẽ đều bị ảnh hưởng ít nhiều.

• Khả năng chịu tải của các mẫu xe có kết cấu unibody không cao, khả năng chịu vặn xoắn thân cũng sẽ kém hơn cho nên cấu trúc unibody phổ biến từ các mẫu Sedan, xe du lịch cỡ nhỏ cho đến Hatchback hay MPV đa dụng,..

Đặc điểm riêng của thân xe khung rời và thân xe khung liền

Xe khung liền chạy trên đường, di chuyển mượt mà trên xa lộ và có hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu tốt cũng như khả năng bảo vệ người lái tốt nhờ vào cấu trúc vật lý liền khối vững chắc. Hơn nữa, chi phí sản xuất xe unibody thường thấp hơn so với các mẫu ô tô body-on-frame cùng phân khúc, điều này có thể là một lợi thế về giá cả đặc biệt tại các khu vực áp đặt thuế tiêu thụ cao.

Ngược lại, các phương tiện sử dụng cấu trúc thân rời với độ cứng vượt trội và khả năng điều khiển linh hoạt lại là sự lựa chọn phù hợp cho những nhu cầu off-road, vượt qua các điều kiện địa hình khắc nghiệt. Đồng thời, khả năng chống chịu mài mòn khi vận hành và khả năng thay thế các chi tiết hỏng khi bảo dưỡng đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố sự lựa chọn này.

Có thể thấy cấu trúc thân xe khung liền đang trở nên phổ biến trên thị trường. Tuy nhiên, cấu trúc thân xe khung rời vẫn tồn tại mặc dù đang dần mất đi vị thế của mình.

Hiệu suất trên đường

Khi xem xét về khả năng offroad, cấu trúc thân xe khung rời rõ ràng có ưu thế hơn so với cấu trúc thân xe khung liền. Bởi được đặt cao hơn trên xe, bộ khung này có khả năng xử lý lực xoắn tốt hơn.

Ngoài ra, chúng có khả năng chịu đựng cao hơn khi đối mặt với các yếu tố bên ngoài như sỏi, bùn, tuyết và đất cát. Khoảng sáng gầm xe cao hơn cũng giúp giảm nguy cơ gặp phải vấn đề rỉ sét do tiếp xúc với nước trên mặt đường, điều này thường xuyên xảy ra và gây hại cho xe.

Tuy nhiên, những đặc tính giúp xe khung rời vượt địa hình tốt hơn lại làm cho việc lái trên đường bằng phẳng kém linh hoạt hơn. Bên cạnh đó, khả năng xử lý và bám đường cũng không phải là điểm mạnh của thân xe khung rời. Xe khung liền phù hợp hơn với lái trên đường phố và đường cao tốc do trọng tâm thấp giúp bám đường tốt hơn và di chuyển mượt mà hơn.

Khả năng kéo và đẩy

Một lần nữa, thân xe khung rời lại chứng tỏ sức mạnh của mình. Khả năng chịu đựng tốt hơn bởi vì có một nền tảng mạnh mẽ và cứng cáp, cùng khả năng chống lại lực xoắn tốt hơn.

Khả năng xử lý lực xoắn của thân xe khung liền không tốt. Do đó, xe khung liền không phải là sự lựa chọn tốt nhất cho việc lái trên địa hình khó khăn. Điều này cũng ảnh hưởng đến khả năng kéo và đẩy của xe khi vượt qua các trở ngại.

Chi phí sản xuất và sửa chữa

So với thân xe khung liền, thân xe khung rời lại một lần nữa là lựa chọn tốt hơn trong vấn đề chi phí bảo dưỡng và thay thế phụ tùng.

Xe khung rời có chi phí sản xuất và sửa chữa tương đối thấp. Bởi vì được cấu tạo từ nhiều mảnh riêng biệt, nếu khung xe bị hỏng thì chỉ cần thay thế những mảnh bị hỏng thay vì thay cả bộ khung. Ngược lại, xe khung liền lại có chi phí sửa chữa cao hơn vì việc thay thế có nghĩa là phải thay cả bộ khung.

Tuy nhiên, việc sản xuất khung liền trở nên dễ dàng hơn nhờ vào sự phát triển của phần mềm thiết kế chạy trên máy tính. Mặc dù vẫn cần phải hàn gắn một số phần với nhau để tạo ra khung liền, nhưng quá trình sản xuất được tự động hóa giúp việc sản xuất trở nên nhanh chóng hơn và ít lỗi hơn.

Một điểm mạnh khác của khung liền là tính phổ biến của nó. Vì xe khung liền được sử dụng rộng rãi hơn, nên việc tìm bộ khung và các bộ phận để sửa chữa cũng dễ dàng hơn.

Mức tiêu thụ nhiên liệu

Xe khung liền nhẹ hơn so với xe khung rời. Ngoài ra, trọng lượng thấp cũng giúp cho xe thân liền dễ dàng di chuyển trên mặt đường phẳng hơn. Cả hai điều này đều góp phần quan trọng vào việc giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu của xe.

Cấu trúc nặng hơn, khoảng sáng gầm xe cao hơn và trọng tâm cao hơn khiến xe khung rời tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn.

Độ an toàn

Thiếu vùng hấp thụ xung lực làm xe khung rời kém an toàn hơn đáng kể so với xe khung liền. Việc có nhiều vùng hấp thụ xung lực hơn có nghĩa là có nhiều khu vực sẽ hấp thụ động năng khi tông hoặc va chạm hơn, giảm thiểu lực tác động đến người lái hoặc hành khách đi cùng.

Xe khung liền tích hợp các phần biến dạng và trang bị khác để bảo vệ khoang xe khỏi tác động của va chạm. Trên thực tế, tỷ lệ sống sót sau tai nạn trên xe khung liền sẽ cao hơn so với xe khung rời.