SISTEMA DE FRENOS

El sistema de frenos que equipaba a los modelos clásicos era diseño de la Bendix Corp. Sin embargo, el sistema de discos fue desarrollado por Kelsey – Hayes.

Kelsey Wheels era la proveedora de ruedas de Ford desde que lanzó el modelo “A” en la década de los 20´s. Como la demanda era enorme, Henry Ford le encargó a Hayes Wheels que completara la provisión de ruedas para su emblemático modelo. Unos años después, nacería la Kelsey – Hayes Wheels & Brakes, que continuó ligada a Ford hasta los 70´s

Fue la empresa que desarrolló el sistema de frenos a disco y terminó siendo proveedora del 80% de las terminales automotrices de Estados Unidos.

El resto del sistema convencional de frenos hidráulicos a tambor, fue desarrollado por Bendix, quien en los años 50´s era proveedor del 90% de las piezas de freno de Ford.

La simpleza y respuesta de estos diseños, ha perdurado a lo largo de los años y su confiabilidad es total, si su cuidado y mantenimiento se realizan correctamente.

En este artículo describiremos cómo es el sistema y luego, en un apartado especial, la conversión delantera de tambor por discos.

Como es característico de la Ford Motor Co. cualquier modelo similar del mismo año, está equipado exactamente con los mismos componentes. Llámese Mustang, Cougar, Fairlane/Torino, Falcon o Thunderbird, los componentes son los mismos si coinciden en el año de fabricación.

FUNCIONAMIENTO

Cuando el conductor acciona el pedal de freno, éste actúa como brazo de palanca para accionar la bomba o cilindro maestro, ya sea directamente o a través del booster o servo que colabora aumentando la potencia de frenado con solamente apretar suavemente el pedal.

La bomba ejerce presión sobre el líquido que a través de las cañerías llega a las ruedas, donde mediante la acción de cilindros hidráulicos vuelve a transmitir la fuerza a las zapatas de freno o en el caso de discos, a las pastillas (brake pads).

Cada modelo viene con diámetros de cilindros y bomba adecuados al tipo de motor, peso en orden de marcha y característica de carrocería (convertible, coupe, station-wagon, ranchero, etc.). Si el sistema se halla en perfectas condiciones, el vehículo se frenará con gran eficacia a altas velocidades y cargas, sin bloquear las ruedas con superficie seca.

Típico sistema de freno a tambor de un solo circuito (modelos 64 a 66)

Hay que destacar que la diferencia de frenado entre piso seco y mojado, depende en un 90% de los neumáticos utilizados. El bloqueo o desbalanceo de frenado, depende del tipo de cinta o pastilla y del estado de limpieza del circuito y del líquido, que no puede permanecer más de 1 año sin ser cambiado totalmente ya que absorbe gran cantidad de agua e impurezas y daña los componentes en forma irreparable.

Esto es una trampa oculta, ya que en el uso cotidiano no se percibe disminución o falla evidente. Pero una exigencia sorpresiva en la ruta o autopista no será respondida por el sistema de frenos y es la diferencia entre la vida y la muerte. Utilice líquido Tipo 3 o 4 de primera calidad. No utilice Tipo 5 sin asesoramiento previo (es compresible).

EL POCO USO QUE SE DIERA AL VEHÍCULO NO DEBE DESCUIDARNOS DE ESTE FACTOR TAN IMPORTANTE !!!

El frenado correcto debe ser parejo y uniforme. El vehículo no debe bajar la parte delantera, sino que debe sentirse un impulso hacia atrás similar a la apertura de un paracaídas enganchado en la parte trasera del auto.

El sistema de tambor delantero es muy limitado a altas velocidades ya que las temperaturas altas que se generan hacen perder la eficacia en frenadas seguidas (fatiga).

BOMBA O CILINDRO MAESTRO

Hay básicamente 4 tipos de bombas, dos de ellas son simples de un solo circuito, con forma de frasco de mermelada (en USA le llaman “Fruit Jar”) y las otras dos son dobles con forma ovalada.

En 1967, Bendix diseñó la primera bomba de doble circuito para cumplir con las leyes de seguridad que entrarían en vigencia a partir de 1968. Tiene 2 versiones, una para freno a tambor y otra para disco.

    A .- Bomba simple para Freno Tambor hasta 1967

    B .- Bomba simple para freno a disco hasta 1966

    C .- Bomba doble para freno a disco desde 1967 a 1973

    D .- Bomba doble para freno a tambor desde 1967 a 1973

 Despiece bombas de freno

En Argentina sólo llegaron dos de ellas. La tipo “A” equipó al Falcon hasta 1981 y la tipo “D” equipó al Fairlane y también a otros vehículos de la época.

Un detalle a tener en cuenta es que en nuestro país, les invirtieron los circuitos, es decir, la salida primaria de la bomba (tapa verde en la foto) corresponde al circuito primario de las ruedas delanteras, pero aquí lo conectaron a las ruedas traseras, mientras que el circuito secundario (tapa roja en la foto) debe ir atrás y aquí lo asignaron a las ruedas delanteras. Por tal motivo, no utilizaron la bomba correspondiente para sistema de disco (tipo C) ya que en esta no se puede hacer esa inversión. La cuba de mayor volumen asiste a los calipers que desplazan mayor cantidad de fluido que los pequeños cilindros del sistema de tambor.

Es así que los autos nacionales bajan el frente cuando frenan y se desestabilizan mucho más de la parte de atrás. Y si van cargados pierden un alto porcentaje de efectividad de frenado.

La causa de esta alteración en los circuitos se debía al reemplazo de ciertas partes importadas originales por otras de diseño anterior, pero que ya estaban en producción local.

Cuando se coloque una bomba nacional, hay que invertir siempre los circuitos y cambiar de posición la válvula de retención ubicándola siempre sobre el circuito trasero (de campana).

El diámetro de las bombas es en general de 1 pulgada, salvo en los modelos 71 al 73 que es de 15/16”.

BOOSTER (SERVO)

Existen básicamente dos sistemas de servofrenos: aquellos que actúan sobre la presión hidráulica ejercida por la bomba y aquellos que actúan sobre la fuerza mecánica aplicada a la bomba.

  Booster de tipo hidráulico de 1963

Los primeros cayeron en desuso por tener mayor cantidad de partes, mayor mantenimiento y necesitar de un espacio físico importante. Pero también permiten ser instalados remotamente, en lugar de ubicarse entre el pedal y la bomba. Esto es una ventaja en los modelos más antiguos donde no hay suficiente espacio en ese sitio.

Los booster que actúan sobre el empuje en la bomba son una especie de ayuda pedal que sostienen físicamente a la bomba y hay en general 3 tipos. El que utilizaban los modelos hasta 1966 era pequeño, de un solo diafragma. En 1967 y 1968/69 se utilizó el MIDLAND – ROSS de doble diafragma que tenía la ventaja de ser desarmable con solo aflojar un aro tipo suncho. A partir de 1969 se equipó con el BENDIX de doble diafragma y de tipo unidad sellada.

   Booster de 1964 a 1966

El MIDLAND – ROSS fue fabricado bajo licencia en la Argentina por “Talleres Electrometalúrgicos Norte S. A.” (cuyas siglas eran TENSA), para poder equipar al Fairlane y con ciertas variantes, a otros vehículos de la época. En 1970 se hizo una reforma de menor profundidad (menor reserva de vacío) para que entrara en el Falcon.

  Booster MIDLAND-ROSS de 1967 a 1969

El sistema sellado de BENDIX, llegó en los 80´s, pero no en los tipos de modelo que corresponden a nuestros vehículos.

Booster BENDIX de 1969 a 1973

FRENO A TAMBOR

El sistema de freno a tambor creado por BENDIX es de tipo autocentrante con un solo pivote fijo en la parte superior.

Básicamente hay dos tipos: con registro manual o automático. A simple vista pareciera que solamente con quitar el cable y la palanca, este último se transforma en el primero, pero no es así.

El sistema manual instalado en vehículos anteriores a 1964 utiliza resortes de zapata más resistentes e iguales, los registros son de dientes gruesos y con rosca derecha en todos los casos. Pero lo principal es que la cinta de apoyo primaria (hacia el frente del vehículo) es más corta tanto de la parte superior como de la parte inferior ya que no se necesita compensar el efecto de la tensión del cable.

  Rueda trasera derecha (Automático)

OBSÉRVESE QUE LA CINTA PRIMARIA ES TAN LARGA COMO LA SECUNDARIA EN LA PARTE INFERIOR

La rueda delantera se muestra en la siguiente figura:

  Rueda delantera derecha (Automático)

El sistema de tambor requiere mantener una presión residual de 10 lbs. para compensar el efecto de los resortes de zapata y tener reacción de frenado. Por tal motivo, lleva una válvula de retención ubicada dentro de la bomba. En el caso de doble circuito, lleva dos, una en cada salida respectiva.

  Despiece cilindros de rueda

Las medidas de los cilindros y campanas se determinan para cada tipo de motor, año y carrocería.

FRENO A DISCO

El sistema de freno delantero a discos es compartido por todos los Ford Compact Size, Middle Size y obviamente nuestros Pony size. En el caso de los Full Size, el sistema solamente lleva calipers de mayor diámetro y la placa estabilizadora de caliper se reemplaza por dos muelles reforzados para el caso.

Básicamente, fue diseñado para ser compatible con el esquema de suspensión y frenos de tambor existente. Es por eso que los calipers van montados a través de una placa adaptadora en las mismas puntas de eje que los platos de freno a campana.

Esto funcionó correctamente hasta 1967 ya que a partir de allí comienza la era de la gran potencia y lleva a la necesidad de rediseñar todo el esquema con punta de eje incluida. Así hay dos tipos de esquemas:

                               -  De caliper fijo (65 a 67)

-  De caliper móvil (68 a 73)

1965 a 1967: Kelsey-Hayes de caliper fijo con 4 pistones y pastillas iguales

 Despiece freno a disco 1965 a 1967

1968 a 1973: Kelsey-Hayes de caliper móvil con 1 pistón y pastillas diferentes

Despiece freno a disco 1968 a 1973

En Argentina, la Bendix Corp. tenía su filial local y se transformó en proveedora de terminales. Así, tanto Ford, como GM y Chrysler, sumando luego a Fiat y Peugeot, equiparon a sus unidades con el sistema de caliper fijo de 3 pistones (2 pequeños y 1 grande) que era la respuesta competitiva al Kelsey-Hayes de 4 pistones.

Pero Ford Motor Argentina tropezó con un problema: el Fairlane V8.

El Fairlane era muy costoso ya que se importaban casi todas las partes del Torino americano puesto que era el mismo auto con un nombre que no se pudo registrar aquí.

Para abaratar costos, se adaptó la vieja mecánica de F100 de 1960 con los soportes del Fe big block (390/427/428). Pero la dinámica era diferente y el auto era imparable.

No quedó otra alternativa más que importar directamente el sistema Kelsey-Hayes original del auto que era el único que resultaba eficaz, dejando el Bendix ventilado para las unidades de 6 cilindros con una mezcla de medidas y piezas realmente antieconómica.

Sin embargo, en la actualidad, la opción del sistema Bendix ventilado del Fairlane 6 cilindros es muy interesante y de partes fácilmente disponibles para quienes deseen mejorar su sistema de frenos eliminando las campanas, pricipalmente en los modelos 1964 a 1967.

BLOCK DE DISTRIBUCIÓN Y VÁLVULA PROPORCIONADORA

Todo sistema combinado de disco y campana necesariamente debe compensarse a través de una válvula. Esto es así porque los discos necesitan mucha más presión para poder alcanzar la fuerza de frenado necesaria.

La válvula se intercala en el circuito trasero (tambor) y solo en ciertos casos es reparable. La siguiente figura muestra el modelo simple usado entre 1965 y 1967 [1] y sus distintas versiones:

Este modelo de válvula fue adaptado, acoplándole la válvula de retención y se instaló en los primeros Falcon argentinos con frenos a disco. El diseño fue producido bajo licencia por Wagner Lockheed Argentina (FARLOC SA):

  Versión nacional para el Falcon

En 1967, con la utilización de la bomba de doble circuito, se incorpora un sistema detector de fallas, para el caso en que la presión de uno de los circuitos no sea la suficiente. Esto implica un bloque de distribución con un pistón de dos cabezas que en caso de falta de presión en uno de sus extremos, se desplaza haciendo contacto (masa) con un bulbo especial que enciende una luz testigo en el tablero:

Funcionamiento de la detectora de fallas doble circuito y freno a tambor

En los sistemas de disco, ante la eventual falla del circuito delantero, como el trasero utilizaba la presión reducida por la válvula proporcionadora o compensadora, no era suficiente para detener al vehículo. Esto se soluciona con un pistón más largo que en esa circunstancia “puenteaba la compensadora” y entregaba toda la presión atrás, sin reducción:

Conjunto de válvula detectora de fallas y proporcionadora K/H Freno a disco 1968 a 1970

A esta válvula compensadora, los americanos la llaman “The Cigar” por su apariencia similar a la de un cigarro. Es desarmable y reparable:

Juego de reparación de válvula tipo cigarro

En 1969 Ford encarga a Kelsey - Hayes la mejora del diseño de la válvula, debido a la gran cantidad y complejidad en la cañería que ingresaba y partía de la válvula. La respuesta llega en 1970 con un sistema integrado que cumplía la misma función que el anterior conjunto:

 Cuerpo de la válvula K/H original de 1970 (D0OA-2B328-AA)

Esta válvula podía trabajar en cualquier posición, pero colocándola vertical, el purgado no requería aflojar la tapa.

Ford solicita que el soporte sea tal, que pueda ser instalada directamente en lugar de la anterior y en forma vertical:

 Ubicación vertical de la válvula de 1970

En 1972 la patente de fabricación la adquiere Borg & Beck y la continúa fabricando en bronce durante un breve lapso. Pero a partir de 1976 la construye en aluminio

  Válvula B&B de 1972 (D2ZA-2B328-AA)

  Válvula B&B – en aluminio – de 1978 (D8BC-2B328-AA)

En la actualidad se fabrica una excelente réplica en bronce. Sin embargo, los entusiastas prefieren algo más versátil. Principalmente si el sistema tiene alguna mejora o cambio que requiere rebalancear el frenado. Por tal motivo, a un precio razonable, Wilwood entrega su versión más popular de válvula regulable.

 Réplica actual de la válvula proporcionadota original K/H

 Válvula ajustable Wilwood

El buen funcionamiento de este sistema depende del purgado del circuito. Dado que la válvula de retención se encuentra en la bomba maestra, es decir, antes de la compensadora, las microburbujas de aire quedan atrapadas en la válvula y tardan en salir. No ocurre esto en el viejo Falcon criollo, donde los ingenieros colocaron la retención después de la compensadora. Es aconsejable, utilizar los purgadores con retención o realizar la purga lentamente y repetirla después de unos días.

 Purgadores (bleeders) con retención

Siempre utilice líquido nuevo para purgar el sistema.

NO UTILICE EL LÍQUIDO DRENADO AUNQUE HAYA SIDO RECIÉN PUESTO !!!

Ya que al pasar por el sistema ha absorbido humedad y suciedad imperceptible.