Do roku 1936 sa horné ventily stali štandardnou konfiguráciou britských a európskych motocyklov, zatiaľ čo americkí výrobcovia Harley-Davidson a Indian stále vyrábali motory s bočnými ventilmi alebo plochými hlavami. To nemuselo byť nevyhnutne zlé, pretože motory s bočnými ventilmi boli vo všeobecnosti jednoduchšie, pretože mali menej pohyblivých častí, vďaka čomu boli lacnejšie na výrobu, jednoduchšie na údržbu a oveľa spoľahlivejšie, hoci boli menej výkonné a mali tendenciu sa zahrievať, čo spôsobovalo ďalšie problémy. Hoci motor s plochými ventilmi vydržal až do roku 1973 v modeli Servi-Car, v roku 1936 vyzerala budúcnosť pre Harley-Davidson jasne, keď bol predstavený motor Knucklehead, ktorý mal horné ventily a piestne ventily namontované vo vnútri dvoch vonkajších rúrok, ktoré prebiehali po stranách každého valca. Motor Knucklehead je pôvodom konfigurácie motora, ktorá sa dodnes vyskytuje v modernom motore Harley-Davidson Milwaukee 8.

Knucklehead Origins

Začiatkom 30. rokov 20. storočia sa čoraz viac prejavovali obmedzenia konštrukcie hlavy valcov s plochou hlavou alebo bočnými ventilmi, najmä keď sa od motorov požadoval vyšší výkon. Problém spočíval v tom, že ventily boli integrované do hlavného bloku valcov, kde boli vystavené nadmernému zahrievaniu. Čiastočne to bolo spôsobené použitím liatiny na lisovanie, materiálu, ktorý zle odvádza teplo. Toto nadmerné teplo deformovalo valec vrátane ventilového mechanizmu, čo viedlo k zlému utesneniu spaľovania a neúčinnej regulácii oleja. Presunutím ventilov smerom k hlave valcov sa eliminoval hlavný zdroj tepla – výfukové plyny – z valcov. Horné ventily však neboli dokonalým riešením, pretože mazanie ventilov a kyvných ramien si vyžadovalo premyslieť cirkuláciu oleja bez toho, aby dochádzalo k nadmernému úniku.

Pokračovanie vývoja a prípadný zánik

Na vyriešenie problému mazania vyvinula spoločnosť Harley-Davidson olejové čerpadlo a systém recirkulácie so vzdialenou nádržou na olej. Predtým sa motory mazali systémom úplných strát, pri ktorom sa olej privádzal po kvapkách do kľukovej skrine, kľukovým hriadeľom sa rozstrekoval na pohyblivé časti a strácal sa spaľovaním vo valci alebo unikaním cez drieky ventilov. Pri nízkom výkone a malom zaťažení motorov tento systém takmer postačoval, ale keď sa výkon zvýšil, v kľukovej skrini už nebolo dostatok oleja, ktorý sa príliš zahrieval a stratil väčšinu svojich mazacích vlastností. model E spoločnosti Harley-Davidson , na ktorom sa motor Knucklehead objavil po prvýkrát, mal systém mazania so suchou vaňou, pričom olej prúdil do pohyblivých častí a prebytok sa vracal do olejovej nádrže. Okrem iného sa tým znížila teplota motora.

Povojnové obdobie a koniec modelu Knucklehead

Hoci má liatina zlé vlastnosti pri odvode tepla, ako bolo uvedené vyššie, tento problém sa do značnej miery podarilo prekonať vďaka starostlivej pozornosti venovanej konštrukcii hlavy valcov a chladiacich rebier valcov. Liatina nemala len nevýhody: zlievarne mali s týmto materiálom veľké skúsenosti a mohli mu dať zložité tvary. Bola tiež dostatočne tvrdá na to, aby na ňu ventily dosadali priamo, bez potreby vkladať ventilové sedlá, a aby sa vytvoril vnútorný povrch valca odolný proti opotrebovaniu. Ak liatina zvyšovala hmotnosť, nebol to zásadný problém, pretože nový motor Knucklehead dosahoval približne dvojnásobný výkon v porovnaní s plochým motorom.

Úvod a problémy z roku 1936

Predstavenie modelu 61E s motorom Knucklehead predstavovalo pre Harley-Davidson veľký krok vpred. Zvýšenie výkonu bolo najviditeľnejším prínosom, ale prevodovka bola teraz jednotkou s konštantným prevodom, oveľa plynulejšia ako “crash” prevodovka Indian. Vidlicovo-lamelové ojnice, vďaka ktorým boli osi oboch valcov v rovnakej rovine, zostali zachované. Ako v prípade mnohých nových modelov, aj model E bol uvedený na trh skôr, ako bol motor úplne otestovaný a pripravený. Osobitným problémom boli úniky oleja, najmä z vahadiel, kvôli príliš zložitému tvaru tesniacich plôch, čo viedlo k poruchám tesnenia po mnohých cykloch zahrievania a chladenia. Spočiatku boli ventilové pružiny a drieky odhalené, ale od modelového roku 1938 boli úplne uzavreté.

Pokračovanie vývoja a možný zánik

Druhá svetová vojna sa začala v roku 1939 a priama účasť USA sa začala koncom roka 1941, čo umožnilo inžinierom Harley-Davidson pokračovať vo vývoji motora Knucklehead až dovtedy. V roku 1941 sa zdvihový objem motora Knucklehead zvýšil z pôvodných 61 kubických palcov na 74 kubických palcov, čím ponúkol ešte vyšší výkon a flexibilitu.

Bezprostredne po vojne spoločnosť Harley-Davidson nebola schopná plniť objednávky kvôli stále platným kvótam na suroviny – oceľ, hliník a gumu. Krátko nato sa však hliník stal voľne dostupným vďaka veľkému množstvu vyradených vojnových mechanických zariadení, čo paradoxne znamenalo začiatok konca motora Knucklehead.

Po skončení vojny sa ekonomika USA mohla opäť sústrediť na domáce a civilné záležitosti vrátane cestného systému s množstvom asfaltových ciest a výstavbou diaľnic. Tieto zlepšenia umožnili výrazne zvýšiť priemerné rýchlosti, čo odhalilo slabiny mnohých motorov skonštruovaných pred vojnou. Väčšia rýchlosť si vyžaduje väčší výkon a väčší výkon generuje viac tepla, čo bolo problematické pre celoliatinový motor Knucklehead, ktorý nedokázal zvládnuť nadmerné teplo.

V reakcii na tieto potreby mal ďalší motor Harley-Davidson železné valce, ale hliníkové hlavy valcov s krytom vahadiel pripomínajúcim obrátený hrniec. Tak sa zrodil motor Panhead, ktorý znamenal koniec éry Knucklehead.