Pnömatik disk freninin ana bileşenleri arasında fren diski, fren kaliperi, hava silindiri, kontrol valfi ve fren balataları bulunur.
Ana çalışma bileşeni olan fren diski doğrudan tekerleğe sabitlenir ve frenleme kuvveti oluşturmak için fren kaliperine temas eder. Genellikle sert ve aşınmaya dayanıklı-alaşımlı çelikten yapılır. Bir frenleme komutu verildiğinde, fren diski fren kaliperi ile sıkı bir temas kurarak, fren kuvveti oluşturmanın anahtarı olan tekerlek hızını etkili bir şekilde azaltmak için güçlü bir sürtünme oluşturur.
Tekerleğe sabitlenen fren kaliperi, tüm fren sisteminin ana aktüatörüdür. Fren pistonu ve fren balatalarının birlikte çalıştığı iç yapısı hassastır. Güç hava silindirinden iletildiğinde, fren pistonu hidrolik basınç altında fren balatalarını iter, onları her iki taraftan fren diskine sıkıca kenetler, böylece frenleme ve araç frenlemesi için gerekli sürtünme torkunu üretir.
Güç kaynağı olan hava silindiri, fren kaliperinin hareketini hava basıncıyla kontrol eder. Hava silindirinin önemi-açıktır; Hava basıncının hassas kontrolü sayesinde, fren kaliperini fren diskini sıkıştırmak veya serbest bırakmak için çalıştırabilir. Dengeli bir besleme ve hava basıncının hassas şekilde ayarlanması, fren sisteminin zamanında ve doğru tepki vermesini sağlamada temel faktörlerdir.
Kontrol valfi tüm sistemin "kumandası" olarak görev yapar ve pnömatik silindir içindeki hava basıncını hassas bir şekilde kontrol eder. Hava basıncını düzenleyerek frenlerin frenleme ve bırakma işlevleri esnek bir şekilde gerçekleştirilebilir ve fren sisteminin çeşitli sürüş koşullarında gerektiği gibi çalışması sağlanır.
Fren kaliperinin içindeki temel sürtünme malzemesi olan fren balataları, fren diskiyle doğrudan temas halindedir. Mükemmel sürtünme performansına ve aşınma direncine sahiptirler. Frenleme sırasında fren diskine sıkı bir şekilde yapışırlar ve aralarındaki sürtünme sayesinde aracın kinetik enerjisi ısı enerjisine dönüştürülerek dağılır, böylece frenleme amacına ulaşılır.
