Типичная современная тормозная система состоит из дисковых тормозных механизмов на всех четырех колесах с передними вентилируемыми дисками, гидравлического привода с вакуумным усилителем для уменьшения усилия, прикладываемого к педали тормоза, а также АБС.


Главный тормозной цилиндр (приводится в действие педалью тормоза) типа тандем и гидропривод тормозной системы разделены на два контура, согласно одному из множества стандартных вариантов, для гарантирования того, что частичная неисправность гидропривода не выведет полностью из строя тормозную систему Завершает систему стояночный тормоз с механическим приводом, используемый также в качестве запасной тормозной системы в аварийных ситуациях. Большинство тормозных систем также имеют регулятор тормозных сил — специальный клапан, который ограничивает давление, подаваемое к задним тормозным механизмам для исключения первоочередного блокирования задних колес автомобиля, что приводит к его заносу. Современные дисковые тормозные механизмы неизменно совмещены со ступицей колеса, несмотря на то, что это увеличивает неподрессоренную массу. За эти годы время от времени конструкторы пробовали «внутренние» тормоза, связанные с колесами через небольшой карданный вал (или просто устанавливали их на внутренний конец карданного вала, приводящего в движение колесо), но выгоды ни разу не превысили дополнительную стоимость и усложнение конструкции.


В основном современные тормозные системы выглядят достаточно просто, все же было проведено много работ для достижения по-настоящему высокого уровня тормозной эффективности. Эффективное торможение зависит от получения высокой температуры: чем быстрее мы можем безопасно и эффективно производить высокую температуру, тем быстрее мы можем замедлить автомобиль.


То, как быстро мы можем производить высокую температуру, зависит только от двух вещей: процесса взаимодействия поверхностей трения и количества тепла, которое мы можем отводить от поверхностей трения после того, как это тепло было произведено, прежде чем поверхности расплавятся, загорятся или взорвутся.


Это упрощает ситуацию, так как только две вещи действительно имеют значение: материалы, из которых сделаны поверхности трения, и конструкция дисков, колодок и суппортов, способных противостоять очень высоким температурам и в то же самое время отводить высокую температуру далеко от поверхностей трения настолько быстро, насколько возможно.


До 1960 года в тормозных механизмах использовали металлические тормозные колодки, контактирующие с внутренней частью металлических барабанов. Почти вся высокая температура отводилась металлом и достаточно полно излучалась в окружающий воздух. Достаточное излучение достигалось, только когда барабаны были достаточно горячими, и в то же время, являющиеся металлическими, они при этом расширялись настолько, что отодвигались далеко от колодок, приводя к резкому провалу педали тормоза, классическая проблема «провала тормозной педали». Поэтому барабаны для гоночных автомобилей делались в основном из легкого сплава (лучший проводник высокой температуры) и оборудовались тормозными накладками (чтобы увеличить поверхностную площадь контакта и как следствие излучение), а колеса были сделаны настолько открытыми, насколько возможно, используя спицы для подвода большего количества воздуха в контакт с барабанами. Даже при этом для достижения заданной эффективности барабаны получались огромными, добавляя не подрессоренного веса, который оказывал серьезное влияние на плавность хода, устойчивость и управляемость.


Проблема провала тормоза была в значительной степени преодолена переходом на дисковые тормозные механизмы, потому что диск не может далеко отходить от колодок, делая конструкцию (в теории) защищенной от исчезания трения. Однако когда дисковые тормозные механизмы долго работают, они становятся очень горячими. Ночные съемки гоночных автомобилей часто показывают дисковые тормозные механизмы ярко красными от высокой температуры. Необходимо отвести эту высокую температуру далеко от поверхностей трения, которые требуют огромной теплопроводности. Недостаток теплопроводности может привести к тому, что поверхности трения и суппорты могут перегреться. Если слишком много высокой температуры остается внутри суппорта, тормозная жидкость может закипеть, вызывая реакцию, очень похожую на провал тормоза в колодочном тормозном механизме, но даже более внезапно возникаемую. Если дисковые тормозные механизмы что-нибудь и дали, так это сконцентрировали умы инженеров на основных вопросах материалов трения и эффективного отвода высокой температуры.


Современные тормозные колодки в значительной степени зависят от материала накладок — хитрая (свободная от асбеста) смесь металлических нитей и жестких смол: смола производит трение, а металл сохраняет форму устойчивой и отводит некоторую часть высокой температуры далеко от поверхности (большинство высокой температуры, конечно, отводится непрерывно вращающимся диском). Любой материал трения имеет «температурную характеристику»: его коэффициент трения достигает пика при некоторой температуре и затем снова падает, поскольку он остается более горячим. «Нежный» материал, который хорошо работает при низких температурах, например используемый в автомобиле среднего класса, будет терять много коэффициента трения, если будет эксплуатироваться при высокой температуре, что возможно при движении вниз по горной дороге с многократным интенсивным торможением. Эта потеря трения может снова привести к классическому «исчезанию тормоза». Так называемые «гоночные» тормозные колодки имеют намного более высокие температуры с пиковым трением — за счет очень небольшого коэффициента трения при низких температурах (что является причиной их низкой эффективности), поэтому такие колодки немного «закусываются», пока должным образом не нагреты. Это говорит о том, что любойматериал трения — компромисс между его характеристиками трения и его нормой износа. Чем больший коэффициент трения может произвести колодка в данной ситуации, гем быстрее она сотрется (диск вообще едва изнашивается, или по крайней мере, этого не должно происходить).


Однако, принимая во внимание, что за эти годы были сделаны большие достижения в улучшении материалов трения и оптимизации конструкций суппорта, мы все еще должны смотреть на другую половину системы — диск. Самый большой шаг вперед был сделан с созданием более толстого диска, в котором смогли создать вентиляционные каналы, всасывающие воздух в центре диска и выводящие его за счет центробежной силы на периферии. Это создает огромное увеличение скорости теплопередачи и, следовательно, увеличивает количество энергии, которое может быть рассеяно. Особенно в гоночных автомобилях большое внимание уделено подаче холодного воздуха под давлением внутрь каналов каждого вентилируемого диска. Большинство дорожных автомобилей имеют вентилируемые диски только спереди, потому что передние тормоза неизбежно воспринимают большую часть усилия торможения. Средний дорожный автомобиль так или иначе имеет больше веса на передних колесах: перераспределение вперед массы под действием резкого торможения приводит к тому, что передние тормозные механизмы выполняют 80% работы торможения, это объясняет, почему передние тормоза (подобно передним шинам) вообще изнашиваются быстрее, чем задние.


Диск также может быть сделан из современных композитных материалов более прочных, чем литой металл, хотя только за счет высокой стоимости. В течение многих лет самые быстрые самолеты использовали диски, сделанные из углеродистого волокна, потому что для выполнения данной работы они должны быть очень компактными и легкими, конечно, стоимость изготовления при этом не является важным фактором. В результате эта технология была внедрена на гоночных автомобилях высшего класса «Формулы-1», где стоимость изготовления узлов не существенна. Это, в свою очередь, заставило задуматься изготовителей легковых автомобилей высшего класса, и даже притом, что использование чистых углеродистых дисков осталось под вопросом, были получены некоторые существенные альтернативы. Это такие, как реально используемые «керамические» диски в некоторых моделях автомобилей высшего класса Porsche и Mercedes-Benz. Они не чисто керамические, а композитные (соединение углерода и керамики) и способны выдерживать очень высокие температуры и механические нагрузки.