Они бывают барабанного и дискового типа. На большинстве автомобилей спереди стоят тормозные механизмы дискового типа, а сзади барабанного. На автомобилях представительского класса и спортивных дисковые тормоза ставятся спереди и сзади.
Тормозной механизм барабанного типа представляет собой пару тормозных колодок, смонтированных внутри тормозного барабана, вращающегося вместе со ступицей. Колодки закреплены на неподвижном тормозном щите, опираются на пальцы и стянуты пружиной. К поверхности колонок, обращенной к барабану, приклеены фрикционные накладки. При торможении колодки раздвигаются поршнями тормозного цилиндра (или тормозным кулаком, или рычагом, при механическом тормозном приводе, что теперь встречается только в стояночной тормозной системе) до соприкосновения с барабаном, причем крепление колодок обеспечивает их свободную самоустановку относительно барабана. После прекращения торможения колодки возвращаются в исходное положение пружиной.
Тормозной механизм дискового типа представляет собой чугунный тормозной диск, закрепленный на ступице колеса. С двух сторон этого диска помещены плоские тормозные колодки с фрикционными накладками, прижатие которых к диску осуществляется за счет тормозных цилиндров, одного или нескольких.
Конструкция дисковых тормозов может быть с плавающей скобой или неподвижной скобой. Цилиндры закреплены на суппорте, жестко связаны с основанием ступицы. При торможении поршни прижимают колодки к диску с двух сторон. После прекращения торможения поршни возвращаются в исходное положение за счет упругости уплотнительных колец из упругой резины, находящихся между поршнем и цилиндром. Накладки же разжимаются за счет микробиений диска. Зазор между диском и накладками поддерживается автоматически.
Так как в процессе торможения из-за трения выделяется большое количество тепла, то на многих машинах применяются вентилируемые тормозные диски, то есть конструктивно обеспечено улучшенное охлаждение дисков набегающим потоком воздуха.
Жесткие требования предъявляются к тормозной жидкости, так как она работает в тяжелых условиях. При торможении температура тормозных колодок может достигать 600 градусов, а тормозная жидкость в рабочих цилиндрах нагревается до 150 градусов. При этих температурах не должно происходить изменения химического состава жидкости и она ни в коем случае не должна закипеть, так как наличие газовых пузырьков приводит к отказу тормозов.
Таким образом, температура кипения тормозной жидкости, используемой в легковых автомобилях, должна быть не менее 205 градусов при эксплуатации в обычных условиях и не ниже 230 градусов при эксплуатации в условиях частого торможения (например, при езде в горах). За время эксплуатации температура кипения тормозной жидкости понижается из-за ее высокой гигроскопичности и именно поэтому ее нужно менять не реже одного раза в два года.
Гидравлический привод тормозов включает в себя педаль тормоза в салоне автомобиля, вакуумный усилитель. Вакуумный усилитель уменьшает усилие, прилагаемое к тормозной педали при торможении, и облегчает управление автомобилем. Усиливающий эффект вакуумного усилителя основан на использовании разрежения во впускном коллекторе работающего двигателя. Вся система заполнена тормозной жидкостью и герметична.
В целях безопасности гидравлический привод, как правило, делается двухконтурным, что позволяет сохранить работоспособность одной пары колес при выходе из строя узлов контура, обслуживающего вторую пару. Более безопасным считается диагональное разделение контуров, когда один контур обслуживает одно переднее и одно заднее колесо, расположенные по диагонали. Бывают и другие схемы распределения контуров.
На многих современных автомобилях система привода тормозов включает в себя антиблокировочную систему. Задачей этой системы является предотвращение блокировки колес при торможении, так как, когда колеса идут «юзом», тормозной путь значительно возрастает. Суть ее работы заключается в регулировании величины усилия, передаваемого тормозным приводом на тормозные механизмы. Специальные датчики фиксируют момент блокировки какого-либо колеса, передают информацию об этом в антиблокировочную систему, а она уменьшает усилие, передаваемое на него приводом. Колесо разблокируется, и эффективность торможения не уменьшается.
Колеса присоединяются к кузову или раме с помощью особого механизма — подвески. В последней обязательно есть упругий элемент. Обычно в качестве упругого элемента используется пружина. Другими альтернативами пружины являются пневмоподвеска или гидропневмоподвеска, которые работают на сжатом газе.
Все амортизаторы работают по такому принципу: внутри цилиндра амортизатора находится шток с поршнем, который «ходит» в масле. Масло при работе амортизатора перетекает через специальные отверстия поршня. Это и создает необходимое сопротивление движению штока. Также в амортизаторе должна быть емкость (компенсаторная камера) со сжимаемым газом (воздух или азот). Внутри амортизатора ходит поршень и вытесняет излишки жидкости, заставляя сжиматься газ.
Когда в качестве газа используется воздух, этот амортизатор называют гидравлическим. Недостаток воздуха в том, что он при постоянной тряске «вспенивает масло», а при более сильной тряске могут возникнуть пузырьки низкого давления, что значительно снижает эффективность работы амортизатора.
Вместо воздуха часто используется азот. Иногда его закачивают под низким давлением в несколько атмосфер. Такие амортизаторы называют газонаполненными низкого давления. Но азот под низким давлением не решил кардинально проблему «вспенивания масла» и кавитации (то есть образование пузырьков низкого давления). Выход был найден, когда французский инженер Де Карбон закачал в компенсаторную камеру азот под давлением более 20 атмосфер и отделил азот от масла прокладкой-поршнем, который не позволяет азоту и маслу контактировать друг с другом. Это сняло проблему вспенивания масла и кавитации. Азот под высоким давлением позволяет клапанам поршня срабатывать бесшумно и быстро, а также создает дополнительное усилие на штоке. Такие амортизаторы работают эффективно и точно.
Газонаполненные амортизаторы не рекомендуется использовать на маленьких машинах, так как дополнительное усиление на кузов, оказываемое такими амортизаторами, вредно для «крошек».
Последнее время появились новые разработки. Например, фирма «Кош» производит амортизаторы с регулировкой жесткости. Самый «навороченный» позволяет это делать непосредственно из салона. Такая «крутизна» ставится на автомобили «Феррари», «Мазерати» и «Порше». Фирма «Sachs» разработала систему автоматического регулирования дорожного просвета (система Nivomat). Смысл ее в том, что когда автомобиль нагружен, то он «проседает» и у него изменяется дорожный просвет (клиренс). Как только автомобиль нагружен, колебания колес при движении приводят в действие насос, встроенный в конструкцию амортизатора. Этот насос уже после нескольких сотен метров езды восстанавливает необходимый дорожный просвет. После разгрузки машины насос автоматически настраивается на старую величину дорожного просвета.
Колеса на автомобиле становятся все легче. При их изготовлении вместо стали начинают использовать алюминиевые сплавы, которые к тому же хорошо отводят тепло от тормозов.
Гидравлические шины на колесах автомобилей в большинстве случаев состоят из кольцевой резиновой камеры, заполняемой сжатым воздухом, и собственно шины, или покрышки. В последнее время часто применяются бескамерные шины. На стыке шины и колеса обеспечивается герметичность, что предотвращает утечку сжатого воздуха.
В условиях русской зимы необходимо использовать зимнюю резину. Она гораздо лучше обеспечивает сцепление с дорогой, уменьшается тормозной путь, автомобиль при большой скорости срывается в занос и т.п. Есть два ее вида — простая с зимней покрышкой и ошипованная.
Зимняя резина имеет противоскользящий резиновый состав. Покрышка должна иметь широкие и глубокие канавки между блоками, которые и обеспечивают хорошее сцепление на снегу.
Хорошо расположенные шипы не повторяют следов других шипов, что обеспечивает лучшее сцепление на льду и укатанном снегу. Традиционно шипы делаются из алюминия с твердосплавным сердечником. Обычно сердечник выступает над поверхностью на 0,6–1,2 миллиметра. В новых разработках твердосплавный шип помещен во втулке из высокопрочного пластика. Это позволяет шипам более прочно сидеть в гнездах.
Производители автомашин постоянно совершенствуют свою продукцию. Все заводы имеют свои зимние полигоны или арендуют их. Обычно эти полигоны располагаются на Севере или в Альпах. Именно там и проводятся испытания новинок, именно там и ищут компромисс между различными характеристиками покрышек. Ведь обычно если улучшается одно из свойств, то это ведет к ухудшению других. Поэтому предприятию очень важно найти «золотую середину».
Сегодня все больше к автомобилю требований по экологии. Сохранить чистоту воздуха помогают каталитические нейтрализаторы, разлагающие вредные примеси в выхлопных газах на безопасные вещества. Для ускорения реакции разложения на внутреннюю поверхность нейтрализатора наносится тончайший слой платины или родия, которые служат катализаторами.
Автомобили на альтернативном топливе
По мнению экспертов, всех известных на Земле запасов нефти хватит человечеству не более чем на пятьдесят лет. Бензин дорожает, и чем только сегодня не пытаются его заменить. И сжиженным природным газом, и всякого рода синтезированными газами и жидкостями, в частности спиртом, который гонят из самого разного сырья от тростника до апельсиновых корок.