Il principio di funzionamento dei freni si basa principalmente sull'attrito, ovvero l'uso di pastiglie, dischi (tamburi) e pneumatici, e sull'attrito del terreno; l'energia cinetica del veicolo viene convertita in energia termica; l'auto si ferma dopo l'attrito. Un sistema frenante efficiente e di qualità deve fornire una forza frenante stabile, sufficiente e controllabile, e avere una buona trasmissione idraulica e una buona capacità di dissipazione del calore per garantire che la forza esercitata dal conducente sul pedale del freno venga trasmessa in modo completo ed efficace alla pompa principale e alle pompe secondarie, evitando guasti idraulici e decadimento della frenata causati da calore elevato. Esistono freni a disco e freni a tamburo, ma oltre al vantaggio in termini di costi, i freni a tamburo sono molto meno efficienti dei freni a disco.
attrito
"Attrito" si riferisce alla resistenza al movimento tra le superfici di contatto di due oggetti in movimento relativo. L'entità della forza di attrito (F) è proporzionale al prodotto del coefficiente di attrito (μ) per la pressione positiva verticale (N) sulla superficie di attrito, espressa dalla formula fisica: F = μN. Per l'impianto frenante: (μ) si riferisce al coefficiente di attrito tra la pastiglia e il disco del freno, e N è la forza esercitata dal pistone della pinza del freno sulla pastiglia. Maggiore è il coefficiente di attrito prodotto, maggiore è l'attrito, ma il coefficiente di attrito tra la pastiglia e il disco varia a causa dell'elevato calore prodotto dall'attrito, ovvero il coefficiente di attrito (μ) varia con la temperatura. Ogni tipo di pastiglia freno, a causa dei diversi materiali e della diversa curva del coefficiente di attrito, ha quindi una temperatura di esercizio ottimale diversa. L'intervallo di temperatura di esercizio applicabile è un fattore che tutti devono conoscere al momento dell'acquisto delle pastiglie freno.
Trasferimento della forza frenante
La forza esercitata dal pistoncino della pinza freno sulla pastiglia freno è chiamata Forza del Pedale. Dopo che la forza esercitata dal conducente sul pedale del freno è stata amplificata dalla leva del meccanismo del pedale, la forza viene amplificata dall'aumento di potenza del vuoto utilizzando il principio della differenza di pressione del vuoto per azionare la pompa principale del freno. La pressione del liquido emessa dalla pompa principale del freno sfrutta l'effetto di trasmissione di potenza incomprimibile del liquido, che viene trasmesso a ciascuna pompa secondaria attraverso il tubo del freno, e il "principio PASCAL" viene utilizzato per amplificare la pressione e spingere il pistoncino della pompa secondaria a esercitare forza sulla pastiglia freno. La legge di Pascal si riferisce al fatto che la pressione del liquido è la stessa ovunque in un contenitore chiuso.
La pressione si ottiene dividendo la forza applicata per l'area sollecitata. A parità di pressione, è possibile ottenere l'effetto di amplificazione di potenza modificando la proporzione tra l'area applicata e quella sollecitata (P1=F1/A1=F2/A2=P2). Per i sistemi frenanti, il rapporto tra la pressione totale della pompa e quella della pompa secondaria è il rapporto tra l'area del pistone della pompa totale e l'area del pistone della pompa secondaria.
