Giống như bộ xương của con người, khung xe ô tô là nền tảng vững chắc, chịu lực và bảo vệ các bộ phận khác. Vậy cấu tạo và phân loại của khung xe ô tô như thế nào? Hãy cùng Wuling EV Việt Nam tìm hiểu chi tiết trong bài viết sau đây để hiểu rõ hơn về bộ phận quan trọng này của xe ô .
1. Khung xe ô tô là gì?
Khung xe ô tô là phần cấu trúc nền tảng của xe, có chức năng chính là tạo ra sự chắc chắn và ổn định cho toàn bộ chiếc xe. Khung xe hơi chịu trách nhiệm nâng đỡ và kết nối tất cả các bộ phận khác như động cơ, hệ thống treo, hệ thống lái và thân xe.
Khung xe ô tô là gì?
Khung ô tô thường được làm từ thép hoặc hợp kim nhôm nhằm đảm bảo độ bền và nhẹ nhàng. Các kỹ sư ô tô đã không ngừng cải tiến thiết kế khung gầm để tăng cường độ vững chắc, giảm thiểu tiếng ồn và rung động, mang đến trải nghiệm lái êm ái và an toàn cho người dùng.
2. Khung xe hơi có cấu tạo như thế nào?
Khung xe ô tô không chỉ là bộ phận cơ bản mà còn là yếu tố quyết định đến sự an toàn của người ngồi trong xe. Hãy tìm hiểu cấu tạo chi tiết của khung xe oto ở dưới đây để hiểu rõ hơn về vai trò quan trọng của bộ phận này.
2.1 Khung chính
Khung chính hay còn gọi là xương sống của chiếc xe, là bộ phận chịu lực chính, nâng đỡ toàn bộ trọng lượng của xe và các thành phần khác như động cơ, hệ thống treo. Bộ phận này được chế tạo từ những vật liệu cao cấp như thép hợp kim hoặc nhôm. Khung chính đảm bảo độ cứng vững, giảm trọng lượng xe và tăng hiệu suất nhiên liệu, giúp xe vận hành ổn định khi di chuyển trên địa hình xấu.
Khung chính của xe ô tô
2.2 Bệ phụ
Bệ phụ là một cấu trúc phụ trợ, được thiết kế để nâng đỡ và cố định các thành phần nặng của xe như động cơ và hộp số. Nhờ có bệ phụ, trọng lượng của xe được phân bố đều hơn, giúp phân phối trọng lượng đều hơn. Bên cạnh đó, còn giảm thiểu rung động, cải thiện khả năng xử lý và độ bền của xe.
Bệ phụ xe ô tô
2.3 Hệ thống treo
Hệ thống treo bao gồm nhiều bộ phận làm việc cùng nhau một cách nhịp nhàng như lò xo, giảm xóc và các thanh ổn định. Mỗi bộ phận đều đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ lực va chạm. Hệ thống này giúp giảm thiểu độ nghiêng của thân xe và duy trì sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.
Hệ thống treo trong khung xe ô tô
2.4 Hộp đen
Được chế tạo từ thép cường lực, hộp đen sở hữu cấu trúc vững chắc với các vùng biến dạng được thiết kế khoa học. Khi xảy ra va chạm, các vùng này sẽ hấp thụ năng lượng va đập, giúp giảm thiểu tổn thương cho những người ngồi bên trong.
Hộp đen của khung xe hơi
2.5 Hệ thống bảo vệ va chạm
Hệ thống bảo vệ va chạm trong khung xe ô tô được bố trí ở cả phía trước và sau xe, hoạt động như một túi khí khổng lồ bảo vệ hành khách khỏi những tác động mạnh. Khi xảy ra va chạm, hệ thống bảo vệ va chạm sẽ hấp thụ và phân tán năng lượng va đập. Từ đó, giảm thiểu sự biến dạng của xe và bảo vệ không gian bên trong.
Hệ thống bảo vệ va chạm
2.6 Các bộ phận khác
Bên cạnh bộ phận chính chịu lực, khung xe ô tô còn được trang bị với nhiều chi tiết nhỏ như cửa, nắp capo, kính cửa sổ,... Mỗi bộ phận đều có một chức năng riêng, không chỉ góp phần vào vẻ ngoài của xe mà còn đảm bảo tính an toàn, hiệu suất và sự thoải mái cho người lái và hành khách.
Các bộ phận khác của khung xe ô tô
3. Phân loại các loại khung xe ô tô thường thấy
Khung xe ô tô là bộ phận nền tảng của một chiếc xe, bộ phận này có rất nhiều loại khác nhau. Mỗi loại khung xe mang đến những ưu điểm và ứng dụng riêng biệt. Dưới đây là các loại khung xe hơi phổ biến hiện nay:
3.1 Thân xe khung rời (Body-on-frame)
Với cấu trúc thân xe khung rời, thân xe và khung gầm là hai phần hoàn toàn độc lập, được lắp ráp với nhau. Khung gầm giống như một nền móng vững chắc, chịu trách nhiệm nâng đỡ toàn bộ trọng lượng của xe và hệ thống truyền động. Thân xe ô tô bao gồm khoang lái và khoang hành khách, được đặt lên trên khung gầm, tạo nên một tổng thể hoàn chỉnh. Thiết kế này đặc biệt phổ biến ở các dòng xe bán tải, nơi mà thùng xe được lắp đặt độc lập trên khung gầm, tạo nên vẻ ngoài đặc trưng.
Khung xe rời có không gian nội thất thoải mái
Ưu điểm
- Cấu trúc khung rời mang đến tính linh hoạt cao trong quá trình thiết kế và sản xuất xe ô tô.
- Không gian nội thất yên tĩnh và thoải mái, giúp hành trình của bạn trở nên thư giãn hơn.
- Giảm thiểu biến dạng thân xe khi chịu tác động mạnh, đồng thời tăng cường khả năng offroad của xe.
- Giảm sự tiếp xúc trực tiếp giữa các bộ phận kim loại với môi trường bên ngoài, từ đó hạn chế quá trình oxy hóa và ăn mòn, kéo dài tuổi thọ của xe.
Nhược điểm
- Hiệu suất vận hành kém, khả năng vào cua kém ổn định và tiêu hao nhiên liệu cao hơn so với các cấu trúc thân liền.
- Thiếu các vùng hấp thụ xung lực, khiến hành khách dễ bị tổn thương trong trường hợp xảy ra va chạm.
Thân xe khung rời có hiệu suất vận hành kém
Trong những năm gần đây, cấu trúc thân xe liền khối (unibody) đã trở nên phổ biến hơn nhờ những ưu điểm vượt trội như trọng lượng nhẹ, khả năng hấp thụ lực tốt và tính linh hoạt trong thiết kế. Hầu hết các mẫu xe ô tô con hiện đại đều đã chuyển sang sử dụng cấu trúc này, trong khi xe tải, xe công trình và một số mẫu SUV cỡ lớn vẫn trung thành với khung gầm rời (body-on-frame) truyền thống.
3.2 Thân xe khung liền (Unibody)
Cấu trúc unibody là một khối thống nhất, trong đó khung sườn, sàn xe và thân xe được kết nối liền mạch với nhau. Các bộ phận này được gia cố tại những điểm tiếp nối để tạo thành một cấu trúc vững chắc. Khác với khung gầm rời, khung unibody không có sự phân biệt rõ rệt giữa thân xe và khung, tạo nên một tổng thể hài hòa và liền mạch.
Khả năng bảo vệ hành khách trong trường hợp xảy ra tai nạn tốt
Ưu điểm
- Các thiết kế có đường nét mềm mại, uyển chuyển cho thân xe, khả năng hấp thụ lực va chạm, bảo vệ hành khách trong trường hợp xảy ra tai nạn.
- Giảm lực cản khi di chuyển, tiết kiệm nhiên liệu và tăng tốc nhanh hơn.
- Khung xe được làm từ các vật liệu chắc chắn, thường là thép hoặc hợp kim nhôm, giúp giúp xe có khả năng vận hành ổn định trên các địa hình khó khăn và gồ ghề.
Nhược điểm
- Quá trình sửa chữa trở nên phức tạp và tốn kém hơn.
- 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.
Khả năng chịu vặn xoắn thân của khung xe liền kém
Khác với cấu trúc khung rời, xe unibody có khả năng chịu tải và chịu lực xoắn hạn chế hơn. Tuy nhiên, do ưu điểm về trọng lượng nhẹ, thiết kế linh hoạt đã giúp khung xe ô tô dạng unibody đã trở thành lựa chọn phổ biến cho các dòng xe sedan, hatchback và MPV.
3.3 Khung xe dạng cấu trúc không gian (space frame)
Khung xe dạng cấu trúc không gian (Space Frame) được thiết kế từ một mạng lưới các thanh kim loại hoặc vật liệu composite, liên kết với nhau để tạo thành một khung ba chiều. Khung không gian có khả năng chịu lực và phân tán lực tác động rất tốt nhờ cấu trúc mạng lưới của khung. Khung xe dạng cấu trúc không gian thường được làm từ hợp kim nhôm, sợi carbon hoặc các vật liệu composite khác để giảm trọng lượng tổng thể của xe.
Khung space frame chịu lực tốt
Ưu điểm:
- Giảm trọng lượng xe, cải thiện hiệu suất vận hành và tiết kiệm nhiên liệu.
- Chịu lực tốt hơn, tăng độ cứng vững và giảm biến dạng khi chịu lực tác động.
- Tăng tốc nhanh hơn và xử lý tốt hơn, đặc biệt là trong các tình huống lái xe tốc độ cao.
- Các hình dáng và kết cấu xe được thiết kế phong phú, tăng cường tính thẩm mỹ.
Nhược điểm:
- Chi phí sản xuất khung space frame thường cao hơn so với các loại khung khác.
- Việc sửa chữa phức tạp và tốn kém do cấu trúc mạng lưới và vật liệu đặc biệt.
- Một số cấu trúc có độ cứng xoắn kém hơn so với khung gầm truyền thống.
Chi phí sửa chữa khung xe dạng cấu trúc không gian cao
Với những ưu điểm của mình, khung không gian đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là trong phân khúc xe cao cấp, xe thể thao và xe đua như Ariel, Caterham, TVR.
3.4 Khung xe dạng xương sống (backbone)
Khung xương sống là loại khung xe ô tô có cấu trúc đơn giản. Bộ khung này có một cấu trúc chính là một thanh thép hoặc hợp kim nhôm chạy dọc theo chiều dài của xe, đóng vai trò như xương sống. Phần xương sống thường có dạng ống hoặc hộp chữ nhật, giúp tăng cường độ cứng và khả năng chịu lực. Các thành phần khác của xe như động cơ, hệ thống treo và thân xe được gắn trực tiếp vào thanh xương sống này.
Khung xe dạng xương sống được chế tạo và lắp ráp dễ dàng
Ưu điểm:
- Độ cứng vững cao, tính ổn định và khả năng vận hành tốt.
- Dễ dàng trong việc chế tạo và lắp ráp.
- Giảm trọng lượng tổng thể của xe.
- Giảm hiện tượng xoắn khung khi chịu lực tác động, cải thiện hiệu suất lái.
Nhược điểm:
- Nội thất xe có thể bị hạn chế, đặc biệt là không gian dưới sàn xe.
- Không phù hợp cho các xe tải hoặc xe chuyên dụng cần khả năng chịu tải lớn.
- Ít được sử dụng rộng rãi.
Khung xe dạng xương sống không phù hợp với các xe tải trọng lớn
Khung xương sống thường được sử dụng cho các dòng xe thể thao, xe đua và một số mẫu xe nhỏ gọn. Trong đó có các mẫu xe nổi tiếng như Caterham, Morgan, Lotus,...
Khung xe ô tô không chỉ ảnh hưởng đến độ an toàn mà còn tác động đến trải nghiệm lái xe và hiệu suất của chiếc xe. Wuling EV Việt Nam hy vọng rằng bài viết đã mang lại cho bạn nhiều kiến thức bổ ích và giúp bạn hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của khung xe ô tô.
