Góc kỹ thuật: Sự khác biệt giữa sắt-xi kiểu khung rời và kiểu liền khối

Hình ảnh chassis với khung xe, hệ thống treo, hệ thống xả

Đầu tiên phải nói rằng, hầu hết mọi chiếc xe chở khách dân dụng được sản xuất hiện nay đều sở hữu chassis theo kiểu unibody do nhiều ưu điểm vượt trội mà nó đem lại. Chỉ một số ít mẫu xe đặc dụng cỡ lớn như xe tải, xe công trình và một vài mẫu SUV vẫn còn sử dụng cấu trúc khung rời.

Những mẫu xe dân dụng hiện đại sử dụng cấu trúc khung rời như i3 là vô cùng hiếm

Cấu trúc khung rời lấy cảm hứng từ những chiếc xe ngựa kéo, ra đời vào những năm đầu tiên của thế kỉ trước 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. Cấu trúc chasis kiểu khung rời chính là một yếu tố đem lại tính "bình dân" ấy. Ở cấu trúc này phần thân xe và phần khung xe được chia thành 2 phần riêng biệt; khung xe được làm từ kim loại, phổ biến nhất là ở trong hình dạng của một chiếc thang. Hệ thống truyền lực và thân xe (body) được đặt cố định bên trên bộ khung này - lí giải cho cái tên body-on-frame. Vào thời điểm bấy giờ khi mà thiết kế của xe hơi chưa thực sự hoàn thiện, các nhà sản xuất phải liên tục thay đổi và cải thiện phần thân xe và nội thất. Cấu trúc khung rời cho phép những thay đổi ấy được thực hiện dễ dàng chỉ trên phần thân xe mà không cần tác động đến chassis, thậm chí là tạo ra những mẫu xe hoàn toàn mới ngay trên nền tảng chassis cũ, do đó tiết kiệm được khá nhiều chi phí và thời gian nghiên cứu phát triển (R&D) cho nhà sản xuất. Bởi lẽ thiết kế và xây dựng nên chassis là một công việc rất tốn kém, đặc biệt là trong thời điểm công nghệ phần mềm đồ họa vi tính CAD còn chưa tồn tại. 

Một chiếc Ford Model T đời 1912                                      Dây chuyền sản xuất Ford Model T

Như vậy chúng ta có thể thấy được ưu điểm lớn đáng kể nhất của chassis kiểu khung rời: dễ dàng thiết kế, phát triển, xây dựng và chỉnh sửa. Quay lại với chiếc Model T "bình dân", điều này hỗ trợ rất nhiều cho việc cắt giảm giá thành bởi nó tạo điều kiện cho việc sản xuất hàng loạt theo kiểu dây chuyền, khác với những chiếc xe đương thời được chế tác thủ công rất đắt đỏ. Trên thực tế từ đó trở đi hầu như mọi chiếc xe đều được trang bị chassis theo kiểu khung rời. 

Khung xe thiết kế theo kiểu hình chiếc thang

Cho đến một ngày, công nghệ đồ họa vi tính CAD trở nên phổ biến và dễ dàng tiếp cận, việc thiết kế một hệ thống chassis hoàn chỉnh chỉ bởi những thao tác trên máy tính dưới dạng mô hình 3D không còn là thứ gì đó cao xa. Và kết cấu liền khối unibody đã ra đời, biến chassis, sàn xe và thân xe trở thành một thể thống nhất, được thực hiện gia cố ở những vị trí nhất định. Dần dà, kết cấu body-on-frame bị các nhà sản xuất và người tiêu dùng quay lưng, do rất nhiều những ưu điểm mà chassis unibody đem lại.

Cấu trúc chassis liền khối

Đầu tiên là độ cứng và bền vượt trội cùng khả năng hấp thụ xung lực và điều chỉnh sự bẻ cong thân xe theo chủ ý của người thiết kế, giúp chiếc xe an toàn hơn rất nhiều so với xe sử dụng cấu trúc body-on-frame không có vùng hấp thụ xung lực, từ đó giảm thiểu mức độ nghiêm trọng trong chấn thương của hành khách khi không may xảy ra tai nạn. Tiếp đó là trọng lượng nhẹ hơn, đem lại sự cải thiện trong hiệu suất hoạt động và mức tiêu hao nhiên liệu. Việc sàn xe nằm liền với chassis (thay vì được đặt trên chassis như kiểu khung rời) cũng khiến trọng tâm xe thấp hơn, tăng sự ổn định khi vào cua cũng như khiến cho việc ra vào khoang lái dễ dàng hơn... Từng ấy ưu điểm đã đủ để khiến xe sử dụng khung xe rời dần mất dấu trên thị trường.

Nhưng chassis body-on-frame vẫn chưa hoàn toàn biến mất. Mặc cho những hạn chế về hiệu suất và độ an toàn, còn đó những ưu điểm khiến chúng vẫn được sử dụng cho đến tận ngày hôm nay (sau hơn nửa thế kỉ từ khi unibody xuất hiện). Thứ nhất, kết cấu riêng rẽ khiến việc sửa chữa và phục hồi xe sau tai nạn đơn giản và đỡ tốn kém hơn hẳn so với khi các bộ phận gắn liền với nhau và ảnh hưởng lẫn nhau - một lợi thế cho xe đặc dụng khẩn cấp như xe cảnh sát, cứu hỏa... hay kiểu xe có tần suất sử dụng lớn, nguy cơ đâm đụng nhiều (taxi,...). Đặc biệt, thân xe kiểu khung rời có sức chống lại lực xoắn thân xe rất lớn. Hai ưu điểm này cũng là lí do mà hầu hết xe tải cũng như một số mẫu SUV hiện nay vẫn tiếp tục sử dụng chassis body-on-frame, cho khả năng off-road tốt, bền bỉ và dễ dàng sửa chữa. Nhược điểm về mức độ an toàn cũng dần được khắc phục khá hiệu quả với nhiều trang bị và công nghệ mới. Toyota hiện đang dẫn đầu về số lượng xe sử dụng kết cấu khung rời với các model 4Runner, FJ Cruiser, Land Cruiser, Sequoia, Lexus GX và LX, theo sau là Nissan với Armada, Patrol, Xterra và Infiniti QX56 (hiện nay là QX80).

Toyota Tundra 2007 và hệ thống chassis khung rời

Khi không may xảy ra tai nạn, việc sửa chữa, phục hồi chassis unibody phức tạp và tốn kém

Mặc dù vậy, với tốc độ phát triển của ngành ô tô hiện nay rất có thể những yếu điểm ít ỏi này sẽ được khắc phục trên chassis unibody, cùng với xu thế chuyển dần từ SUV sang crossover sẽ đặt dấu chấm hết cho dòng xe sử dụng kết cấu body-on-frame. Chúng ta hãy cùng chờ xem.