В типичном современном автомобиле можно выделить четыре основные системы: двигатель, вырабатывающий энергию; систему передач, с помощью которой энергия передается иа ведущие колеса; электросеть; кузов (шасси) с рулевым управлением, тормозами и подвеской. Независимо от размещения двигателя – сзади с приводом на задние колеса, впереди с приводом на передние колеса и даже в середине автомобиля – принцип действия в основном сохраняется. В самом распространенном автомобиле (с передним расположением двигателя и задними ведущими колесами) двигатель передает крутящий момент через сцепление, коробку передач, карданный вал и дифференциал на полуоси и ведущие колеса.
Система передач
Сцепление помогает водителю соединить или разъединить двигатель и ведущие колеса при переключении шестерен в коробке передач, плавном трогании с места и остановке автомобиля (без остановки двигателя).
Обычно располагающаяся сразу за сцеплением коробка передач (с ручным переключением или автоматическая) предназначена для изменения отношения скоростей вращения вала двигателя и ведущих колес. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания работает наилучшим образом в интервале скоростей вращения коленчатого вала 2000-5000 об/мин. Для поддержания этих оптимальных условий при изменении скорости автомобиля коробка передач с ручным переключением позволяет устанавливать четыре различных значения отношения скоростей вращения для движения вперед при помощи четырех пар шестерен. Первая передача обеспечивает работу двигателя при медленном вращении ведущих колес. По мере увеличения скорости автомобиля и снижения усилия, необходимого для ее поддержания, последовательно включаются более высокие передачи вплоть до прямой.
Передний конец карданной передачи, проходящей под полом кузова вдоль продольной оси автомобиля, соединен с коробкой передач, а задний – с дифференциалом. Дифференциал изменяет под прямым углом направление передачи мощности, передавая ее на полуоси заднего моста и колеса, а также позволяет на поворотах внешнему колесу вращаться быстрее внутреннего.
Электроснабжение и тормоза
До 1907 г. аккумулятор в автомобиле предназначался лишь для создания искры, обеспечивающей зажигание бензино-воздушной смеси в цилиндрах. Современный автомобиль работает только при наличии нескольких электрических систем. Все они питаются от аккумулятора, который заряжается генератором постоянного или переменного тока. Вращение его обеспечивается ременной передачей, которая одновременно вращает вентилятор системы охлаждения. Аккумулятор напряжением б или 12 В питает бобину (индукционную катушку), в которой создаются электрические импульсы высокого напряжения, поступающие на свечи зажигания через распределитель. Он же питает током звуковой сигнал, осветительные приборы, отопитель, стеклоочистители, радиоприемник и стартер.
Почти во всех современных моделях на передних колесах установлены дисковые, а на задних – барабанные тормоза. Иногда дисковые тормоза устанавливают на все колеса. Металлические диски, вращающиеся вместе с колесами, при нажатии педали ножного тормоза зажимаются неподвижными накладками. Доступ воздуха к дискам свободен и они хорошо охлаждаются. Все четыре тормоза управляются тормозной педалью с помощью гидравлической передачи. Стояночный (ручной) тормоз связан только с задними колесами; передача – механическая.
Подвеска и кузов
Подвеска обеспечивает плавность хода и предохраняет кузов и узлы автомобиля от повреждения. Амортизаторы гасят собственные колебания рессор. Традиционные эллиптические или полуэллиптические рессоры во многих автомобилях заменены спиральными или винтовыми торсионными пневмогидравлическими подвесками, резиновыми рессорами или комбинированными подвесками.
Передние колеса установлены на отдельной короткой оси. Вращение руля передается на колеса, причем каждое из них поворачивается вокруг своей оси. Наиболее распространена кремальерная передача, в которой на конце рулевой колонки имеется зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с поперечной зубчатой рейкой. Концы ее соединены тягами с управляемыми колесами. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево, поворачивая колеса в нужную сторону. Для облегчения управления служит гидравлический усилитель.
До 30-х гг. автомобиль имел жесткое шасси, состоящее из колес, механизмов и рамы. Остальные элементы конструкции крепились к шасси болтами. Сейчас сваренные между собой штампованные стальные панели кузова образуют жесткую конструкцию, каждый элемент которой воспринимает нагрузку. Блочная конструкция (с несущим кузовом) значительно облегчила автомобиль. Выпускаются также автомобили с кузовами из легких сплавов или стеклопластика, для которых необходимо шасси. Часть шасси таких автомобилей представляет собой трубчатую раму, на которой монтируются узлы.