Les principaux types de freins sont les freins à disque, les freins à tambour, les freins à air et les freins à dépression. Un frein est un appareil utilisé pour ralentir ou arrêter un véhicule en mouvement, ou, une fois le véhicule arrêté, pour l’empêcher de bouger à nouveau. La plupart des véhicules sont équipés de freins de roue, y compris les automobiles, les vélos, les motocyclettes et certains avions. Les freins de roue sont généralement des dispositifs à friction, utilisant la résistance et l’énergie perdue par la chaleur pour ralentir le véhicule. Ceci est généralement accompli en appuyant sur les patins de frein soit directement contre la roue, soit contre une pièce rotative du frein fixée à la roue. En freinage régénératif, le véhicule conserve cette énergie perdue dans le système de la voiture et la réutilise plus tard.
Le frein à vide a été conçu à l’origine pour être utilisé sur les trains. Ces types de freins fonctionnent en créant des changements de pression d’air dans un compartiment appelé cylindre de frein. À l’intérieur du cylindre se trouve un piston, qui est un mécanisme conçu pour utiliser la force de l’air entrant pour déplacer une tige. La tige est attachée aux mâchoires de frein. Lorsque la pédale de frein est maintenue enfoncée, de l’air pénètre dans le cylindre, ce qui oblige le piston à transférer cette force sur la tige de frein. La tige de frein se déplace et, à leur tour, les patins de frein sont pressés sur le côté de la roue pour provoquer une friction.
Un autre type de frein est le frein à tambour qui a été inventé par Louis Renault en 1902. Ceux-ci fonctionnent de manière similaire au frein à dépression, sauf qu’au lieu d’utiliser des différences de pression d’air, il utilise la pression d’huile. La tige se déplace et provoque la compression des patins de frein et la friction sur un tambour rotatif fixé à la roue. En arrêtant ou en ralentissant le tambour, il arrête ou ralentit également la roue. Les freins à tambour doivent souvent être remplacés et, pour cette raison, ont été remplacés par des freins à disque dans de nombreux véhicules.
Les freins à disque ont été inventés pour les automobiles en 1902 par Frederick William Lanchester. Ceux-ci fonctionnent en appuyant le rotor, ou disque de frein, sur la roue et/ou l’essieu pour provoquer une friction. Le frein à disque est un morceau de métal rond et plat, généralement en fonte, attaché à la roue. Lors du freinage, les disques de frein sont plaqués contre la roue de chaque côté par des plaquettes de frein. Les freins à disque durent plus longtemps et sont plus efficaces lorsqu’ils sont mouillés que les freins à tambour. Ces types de freins sont souvent utilisés sur les motos, les voitures et les vélos.
Le terme «freins à air» fait référence à deux types distincts de freins. Le frein à air, tel qu’il est appliqué à un véhicule routier, est généralement utilisé pour les camions et les trains. Il utilise soit un frein à disque, soit un frein à tambour, mais utilise de l’air comprimé au lieu d’un fluide comprimé pour créer la friction souhaitée. Les freins à air font également référence aux mécanismes utilisés pour ralentir un avion en vol. Un exemple de ces types de freins est l’aileron, une surface qui se déplace hors de l’avion pour créer plus de résistance au vent.