El principio de funcionamiento del freno se basa principalmente en la fricción. Mediante el uso de pastillas de freno, discos de freno (tambores), neumáticos y la fricción con el suelo, la energía cinética del vehículo se convierte en energía térmica tras la fricción, lo que permite detener el vehículo. Un sistema de frenado eficaz y eficiente debe proporcionar una fuerza de frenado estable, suficiente y controlable, además de una buena transmisión hidráulica y capacidad de disipación de calor para garantizar que la fuerza ejercida por el conductor sobre el pedal del freno se transmita completa y eficazmente a la bomba principal y a las bombas secundarias, evitando así fallos hidráulicos y el deterioro de los frenos causados por altas temperaturas. Existen frenos de disco y de tambor, pero además de su menor coste, los frenos de tambor son mucho menos eficientes que los de disco.
fricción
La fricción se refiere a la resistencia al movimiento entre las superficies de contacto de dos objetos en movimiento relativo. La magnitud de la fuerza de fricción (F) es proporcional al producto del coeficiente de fricción (μ) por la presión positiva vertical (N) sobre la superficie de fricción, expresada por la fórmula física: F = μN. En el sistema de frenos: (μ) se refiere al coeficiente de fricción entre la pastilla y el disco, y N es la fuerza del pedal ejercida por el pistón de la pinza de freno sobre la pastilla. Cuanto mayor sea el coeficiente de fricción, mayor será la fricción. Sin embargo, el coeficiente de fricción entre la pastilla y el disco variará debido al alto calor generado por la fricción. Es decir, el coeficiente de fricción (μ) varía con la temperatura. Cada tipo de pastilla de freno, debido a sus diferentes materiales y su diferente curva de coeficiente de fricción, tendrá una temperatura óptima de funcionamiento diferente y un rango de temperatura de funcionamiento adecuado. Esto es fundamental al comprar pastillas de freno.
Transferencia de fuerza de frenado
La fuerza que ejerce el pistón de la pinza de freno sobre la pastilla se denomina fuerza del pedal. Tras amplificar la fuerza del conductor al pisar el pedal del freno mediante la palanca del mecanismo del pedal, la fuerza se amplifica mediante el refuerzo de vacío, utilizando el principio de diferencia de presión de vacío para impulsar la bomba maestra del freno. La presión del líquido emitida por la bomba maestra del freno utiliza el efecto de transmisión de potencia incompresible del líquido, que se transmite a cada subbomba a través de la tubería del freno. El principio de Pascal se utiliza para amplificar la presión y empujar el pistón de la subbomba para ejercer fuerza sobre la pastilla. La Ley de Pascal se refiere a que la presión del líquido es la misma en todas partes dentro de un recipiente cerrado.
La presión se obtiene dividiendo la fuerza aplicada entre el área sometida a tensión. Cuando la presión es igual, se puede lograr el efecto de amplificación de potencia modificando la proporción entre el área aplicada y sometida a tensión (P1 = F1/A1 = F2/A2 = P2). En los sistemas de frenado, la relación entre la presión total de la bomba y la presión de la subbomba es la relación entre el área del pistón de la bomba total y el área del pistón de la subbomba.
