Khung gầm ô tô: Cấu tạo, phân loại và cách sửa chữa

Khung gầm ô tô là bộ xương sống của ô tô, nền tảng lắp ráp mọi bộ phận, đảm bảo sự chắc chắn, ổn định, chịu tải và an toàn. Hiểu rõ cấu tạo, phân loại, dấu hiệu hư hỏng và cách sửa chữa khung gầm là kiến thức quan trọng. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn chi tiết về nó.

Khung gầm ô tô là gì?

Khung gầm ô tô là cấu trúc nền tảng, chịu lực chính của xe, được thiết kế để nâng đỡ và kết nối tất cả các bộ phận quan trọng khác của xe. Nó thường được chế tạo từ các thanh kim loại (thép hợp kim) có độ cứng và độ bền cao, được liên kết với nhau bằng các mối hàn, đinh tán hoặc bu lông để tạo thành một bộ khung vững chắc.

Vai trò của khung gầm ô tô

Trong kiến thức ô tô, khung gầm ô tô đảm nhiệm nhiều vai trò quan trọng, có thể tóm gọn như sau:

• Là nơi gắn kết động cơ, hệ thống truyền động, hệ thống treo, hệ thống lái, hệ thống phanh và thân vỏ xe.
• Gánh chịu toàn bộ trọng lượng của xe, hành khách, hàng hóa và các lực tác động trong quá trình vận hành (lực kéo, lực đẩy, lực phanh, lực quán tính khi vào cua, lực tác động từ mặt đường).
• Cung cấp sự ổn định và độ cứng xoắn cho toàn bộ cấu trúc xe, giúp duy trì hình dạng và kích thước của xe trong các điều kiện vận hành khác nhau.
• Trong trường hợp xảy ra va chạm, khung gầm được thiết kế để hấp thụ và phân tán một phần năng lượng va chạm, bảo vệ khoang hành khách.
• Cấu trúc và độ cứng của khung gầm ảnh hưởng đến khả năng xử lý, độ ổn định và cảm giác lái của xe.

Cấu tạo của 1 khung gầm ô tô

Mặc dù có sự khác biệt giữa khung gầm rời và khung gầm liền khối, một chiếc ô tô hoàn chỉnh đều bao gồm các hệ thống và bộ phận chính được gắn kết trên hoặc tích hợp với khung gầm:

Khung xe (Frame/Chassis)

• Đối với khung gầm rời: Đây là bộ khung kim loại riêng biệt, thường được cấu tạo từ các dầm dọc (side rails) và các dầm ngang (crossmembers) liên kết với nhau. Hình dạng và kích thước của khung phụ thuộc vào loại xe và mục đích sử dụng.
• Đối với khung gầm liền khối: Không có khung rời riêng biệt. Thân vỏ xe được thiết kế với các cấu trúc chịu lực (như các hộp kín, gân chịu lực) để đảm nhiệm chức năng của khung. Các điểm kết nối cho hệ thống treo và các bộ phận khác được tích hợp trực tiếp vào cấu trúc thân vỏ.

Động cơ (Engine)

Là nguồn cung cấp năng lượng chính cho xe, thường được gắn ở phía trước, giữa hoặc phía sau khung gầm tùy thuộc vào thiết kế của xe. Bệ đỡ động cơ (engine mounts) được sử dụng để cố định động cơ vào khung và giảm rung động truyền vào thân xe.

Hệ thống làm mát (Cooling System)

Bao gồm bộ tản nhiệt (radiator), bơm nước (water pump), các đường ống dẫn và dung dịch làm mát, giúp duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định cho động cơ. Bộ tản nhiệt thường được đặt ở phía trước xe để tận dụng luồng gió làm mát khi xe di chuyển.

Hệ thống treo (Suspension System)

Kết nối bánh xe với khung gầm, có chức năng hấp thụ các rung động và chấn động từ mặt đường, đảm bảo sự êm ái khi di chuyển và duy trì tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường. Các thành phần chính bao gồm lò xo (springs), bộ giảm chấn (shock absorbers/dampers), các liên kết (links, arms) và thanh ổn định (stabilizer bar). Điểm bắt của hệ thống treo được thiết kế và gia cố trên khung gầm.

Hệ thống truyền động (Drivetrain)

Truyền sức mạnh từ động cơ đến bánh xe, bao gồm hộp số (transmission), trục các-đăng (propeller shaft – ở xe dẫn động cầu sau hoặc 4 bánh), bộ vi sai (differential) và các trục bán (axles). Các bộ phận này được gắn kết với khung gầm thông qua các giá đỡ và liên kết.

Hệ thống điện (Electrical System)

Cung cấp năng lượng cho tất cả các hệ thống điện trên xe, bao gồm ắc-quy (battery), máy phát điện (alternator), hệ thống dây điện (wiring harness), các cảm biến (sensors) và bộ điều khiển điện tử (ECUs). Khung gầm thường có các điểm tiếp mass (ground points) quan trọng cho hệ thống điện.

Hệ thống lái (Steering System)

Cho phép người lái điều khiển hướng di chuyển của xe, bao gồm vô lăng (steering wheel), cột lái (steering column), thước lái (steering rack), các rotuyn lái (tie rods) và các khớp nối. Thước lái thường được gắn chắc chắn vào khung gầm.

Hệ thống phanh (Braking System)

Giúp giảm tốc độ và dừng xe một cách an toàn, bao gồm bàn đạp phanh (brake pedal), xi lanh phanh chính (master cylinder), các đường ống dẫn dầu phanh (brake lines), các cụm phanh bánh xe (calipers/wheel cylinders) và đĩa phanh/tang trống phanh (brake discs/drums). Các bộ phận này được gắn kết với khung gầm và hệ thống treo.

Thân vỏ xe (Body Shell)

Là phần bên ngoài của xe, tạo hình dáng, bảo vệ hành khách và hàng hóa, đồng thời góp phần vào tính khí động học của xe.

• Đối với khung gầm rời: Thân vỏ được chế tạo riêng và bắt chặt vào khung gầm bằng bu lông và các mối nối.
• Đối với khung gầm liền khối: Thân vỏ và khung gầm được tích hợp thành một cấu trúc chịu lực duy nhất, không có sự phân tách rõ ràng.

Những loại khung gầm ô tô phổ biến hiện nay

Trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại, có nhiều loại khung gầm được sử dụng, mỗi loại có những đặc điểm, ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại xe và mục đích sử dụng khác nhau. Dưới đây là một số loại khung gầm ô tô phổ biến:

Khung gầm xương sống (Backbone Chassis)

Loại khung này sử dụng một cột trụ trung tâm khỏe, thường có dạng ống hoặc hộp kín, đóng vai trò là “xương sống” chịu lực chính của xe. Các bộ phận khác như thân vỏ và hệ thống treo được gắn vào cột trụ này.

• Ưu điểm: Cấu trúc đơn giản, trọng lượng nhẹ, độ cứng xoắn tốt.
• Nhược điểm: Khả năng bảo vệ trong va chạm ngang có thể hạn chế hơn so với các loại khung khác.
• Ứng dụng: Thường thấy trên một số mẫu xe thể thao, xe địa hình và xe có thiết kế đặc biệt.

Khung gầm hình thang (Ladder Frame)

Đây là loại khung gầm truyền thống và phổ biến nhất trên xe tải và SUV cỡ lớn. Nó có cấu trúc dạng梯 thang với hai dầm dọc khỏe và các dầm ngang liên kết. Thân vỏ được chế tạo riêng và bắt lên trên khung này.

• Ưu điểm: Độ bền và khả năng chịu tải cực cao, phù hợp với xe chở nặng và off-road.
• Nhược điểm: Trọng lượng lớn, chiều cao tổng thể xe cao, khả năng xử lý kém linh hoạt hơn khung liền khối.
• Ứng dụng: Xe tải, xe bán tải (pick-up), SUV cỡ lớn có khả năng off-road cao.

Khung gầm nguyên khối (Unibody/Monocoque)

Trong cấu trúc này, thân vỏ và khung gầm ô tô được tích hợp thành một khối duy nhất, các bộ phận chịu lực (dầm, cột, sàn xe) được thiết kế liền mạch với vỏ ngoài.

• Ưu điểm: Trọng lượng nhẹ, độ cứng xoắn cao, chiều cao tổng thể thấp, an toàn tốt hơn.
• Nhược điểm: Khả năng chịu tải và kéo thấp hơn khung rời, sửa chữa phức tạp hơn khi hư hỏng cấu trúc chịu lực.
• Ứng dụng: Hầu hết các loại xe du lịch, sedan, hatchback, crossover, SUV cỡ nhỏ và trung bình.

Khung gầm ô tô hình ống (Tubular Chassis/Spaceframe Chassis)

Loại khung này sử dụng một mạng lưới các ống kim loại (thường là thép hoặc hợp kim) liên kết với nhau để tạo thành một cấu trúc không gian ba chiều vững chắc. Thân vỏ thường không chịu lực và chỉ đóng vai trò thẩm mỹ.

• Ưu điểm: Độ cứng xoắn cực cao với trọng lượng tương đối nhẹ, cho phép thiết kế xe với hiệu suất vận hành tối ưu.
• Nhược điểm: Chi phí sản xuất cao, quy trình chế tạo phức tạp.
• Ứng dụng: Thường thấy trên các mẫu xe thể thao hiệu suất cao, xe đua và một số ít xe sang trọng.

Khung gầm không gian bằng nhôm (Aluminum Spaceframe Chassis): Tương tự như khung gầm ô tô hình ống, nhưng vật liệu chế tạo là nhôm hoặc hợp kim nhôm để giảm trọng lượng tối đa. Các ống nhôm thường được kết nối bằng các phương pháp đặc biệt như hàn hoặc đinh tán.

• Ưu điểm: Trọng lượng cực nhẹ, độ cứng xoắn cao, cải thiện đáng kể hiệu suất và khả năng xử lý.
• Nhược điểm: Chi phí sản xuất rất cao, công nghệ chế tạo phức tạp.
• Ứng dụng: Thường chỉ được sử dụng trên các mẫu xe thể thao cao cấp và xe sang trọng đắt tiền.

Những dấu hiệu hư hỏng của khung gầm ô tô và cách sửa chữa

Khung gầm là bộ phận chịu lực chính, do đó các hư hỏng của nó có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn và khả năng vận hành của xe. Dưới đây là một số dấu hiệu hư hỏng thường gặp và các phương pháp sửa chữa tương ứng:

Tiếng kêu lạ từ gầm xe

• Dấu hiệu: Xuất hiện tiếng kêu lộc cộc, lục cục, hoặc tiếng rít khi xe di chuyển trên đường xấu, vào cua hoặc khi phanh gấp.
• Nguyên nhân: Có thể do các mối nối khung bị lỏng, các thanh giằng bị cong vênh hoặc hư hỏng, các rotuyn hoặc cao su giảm chấn liên kết khung với hệ thống treo bị mòn hoặc vỡ.
• Cách sửa chữa: Kiểm tra và siết chặt các bu lông, đinh tán. Thay thế các thanh giằng bị hư hỏng, các rotuyn và cao su giảm chấn bị mòn hoặc vỡ. Cân chỉnh lại khung gầm nếu bị biến dạng.

Xe bị lệch lái hoặc khó điều khiển

• Dấu hiệu: Xe tự động kéo về một bên khi lái thẳng, vô lăng bị rơ hoặc rung lắc bất thường, cảm giác lái không chính xác.
• Nguyên nhân: Khung gầm bị cong vênh do va chạm hoặc tác động mạnh, ảnh hưởng đến góc đặt bánh xe và hệ thống lái.
• Cách sửa chữa: Kiểm tra và cân chỉnh lại khung gầm bằng các thiết bị chuyên dụng. Trong trường hợp khung bị biến dạng nặng, có thể cần nắn chỉnh hoặc thay thế một phần khung. Sau khi sửa chữa khung, cần kiểm tra và cân chỉnh lại góc đặt bánh xe.

Lốp xe mòn không đều

• Dấu hiệu: Mặt gai lốp bị mòn không đều, có thể mòn ở mép trong, mép ngoài hoặc tạo thành các vệt mòn bất thường.
• Nguyên nhân: Khung gầm bị biến dạng, ảnh hưởng đến góc đặt bánh xe (góc camber, caster, toe).
• Cách sửa chữa: Kiểm tra và cân chỉnh lại khung gầm nếu bị biến dạng. Sau đó, tiến hành cân chỉnh góc đặt bánh xe theo đúng thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.

Thân xe bị rung lắc hoặc phát ra tiếng kêu khi di chuyển

• Dấu hiệu: Cảm nhận rõ rệt sự rung lắc ở sàn xe, vô lăng hoặc ghế ngồi khi xe di chuyển, đặc biệt ở tốc độ cao hoặc trên đường không bằng phẳng. Có thể xuất hiện các tiếng скрип hoặc kêu cót két từ thân xe.
• Nguyên nhân: Các mối nối khung và thân vỏ bị lỏng lẻo (ở xe khung rời), các điểm hàn hoặc liên kết trên khung liền khối bị yếu hoặc nứt.
• Cách sửa chữa: Kiểm tra và siết chặt các bu lông, đinh tán (ở xe khung rời). Đối với khung liền khối, cần kiểm tra kỹ các mối hàn và gia cố nếu cần thiết.

Dấu hiệu va chạm hoặc hư hỏng trên khung gầm

• Dấu hiệu: Quan sát thấy các vết móp méo, cong vênh, nứt gãy hoặc rỉ sét trên các dầm và thanh chịu lực của khung gầm.
• Nguyên nhân: Xe bị va chạm, chở quá tải thường xuyên, vận hành trên địa hình quá khắc nghiệt hoặc bị ăn mòn theo thời gian.
• Cách sửa chữa: Tùy thuộc vào mức độ hư hỏng. Các vết móp méo nhẹ có thể được nắn chỉnh. Các vết nứt gãy hoặc rỉ sét nghiêm trọng có thể đòi hỏi phải vá, gia cố hoặc thay thế một phần khung gầm. Việc sửa chữa khung gầm bị hư hỏng do va chạm cần được thực hiện bởi các kỹ thuật viên có kinh nghiệm và sử dụng các thiết bị chuyên dụng để đảm bảo an toàn.

Khung gầm là kết cấu chịu lực chính, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn khi vận hành. Mọi sửa chữa cần được thực hiện bởi kỹ thuật viên chuyên môn và thiết bị chuyên dụng. Tuyệt đối không tự ý xử lý nếu không có kinh nghiệm. Khi phát hiện dấu hiệu hư hỏng, hãy gọi ngay đến Phụ Tùng Đức Anh qua Zalo 0979722210 để được tư vấn và hỗ trợ phù hợp.