I principali tipi di freni sono freni a disco, freni a tamburo, freni ad aria e freni a vuoto. Un freno è un’apparecchiatura utilizzata per rallentare o fermare un veicolo in movimento o, una volta che il veicolo è fermo, per impedire che si muova di nuovo. La maggior parte dei veicoli ha freni a ruota, tra cui automobili, biciclette, motociclette e alcuni aerei. I freni delle ruote sono generalmente dispositivi di attrito, che usano la resistenza e l’energia persa a causa del calore per rallentare il veicolo. Questo di solito si ottiene premendo le ganasce del freno direttamente contro la ruota o contro un pezzo rotante del freno attaccato alla ruota. In frenata rigenerativa, il veicolo mantiene questa energia persa nel sistema dell’auto e la riutilizza in seguito.
Il freno a vuoto è stato originariamente ideato per l’uso sui treni. Questi tipi di freni funzionano creando variazioni della pressione dell’aria in un vano chiamato cilindro del freno. All’interno del cilindro è presente un pistone, che è un meccanismo progettato per utilizzare la forza dell’aria in entrata per spostare un’asta. L’asta è fissata alle ganasce del freno. Quando si tiene premuto il pedale del freno, l’aria viene immessa nel cilindro, causando il trasferimento del pistone di tale forza sull’asta del freno. L’asta del freno si muove e, a loro volta, le ganasce vengono premute sul lato della ruota per causare attrito.
Un altro tipo di freno è il freno a tamburo inventato da Louis Renault nel 1902. Funzionano in modo simile al freno a vuoto, tranne per il fatto che, invece di utilizzare le differenze di pressione dell’aria, utilizza la pressione dell’olio. L’asta si muove e provoca la compressione delle ganasce del freno e l’attrito su un tamburo rotante attaccato alla ruota. Fermando o rallentando il tamburo, si ferma o rallenta anche la ruota. I freni a tamburo spesso devono essere sostituiti e, per questo motivo, sono stati sostituiti da freni a disco in molti veicoli.
I freni a disco furono inventati per le automobili nel 1902 da Frederick William Lanchester. Questi funzionano premendo il rotore, o il disco del freno, sulla ruota e / o sull’asse per causare attrito. Il freno a disco è un pezzo di metallo tondo e piatto, solitamente in ghisa, che è attaccato alla ruota. Durante la frenata, i dischi dei freni vengono schiacciati contro la ruota su entrambi i lati dalle pastiglie dei freni. I freni a disco durano più a lungo e sono più efficaci se bagnati rispetto ai freni a tamburo. Questi tipi di freni vengono spesso utilizzati su motocicli, automobili e biciclette.
Il termine “freni ad aria” si riferisce a due tipi separati di freni. Il freno ad aria, applicato a un veicolo stradale, viene generalmente utilizzato per camion e treni. Impiega un freno a disco o un tamburo, ma utilizza aria compressa anziché fluido compresso per creare l’attrito desiderato. I freni ad aria si riferiscono anche ai meccanismi utilizzati per rallentare un aereo durante il volo. Un esempio di questi tipi di freni è l’alettone, una superficie che si sposta dall’aereo per creare più resistenza al vento.