Până în 1936, supapele în sus au devenit configurația implicită pentru motocicletele britanice și europene, în timp ce producătorii americani Harley-Davidson și Indian încă produceau motoare cu supape laterale sau cu cap plat. Acest lucru nu a fost neapărat un lucru rău, deoarece motoarele cu supape laterale erau în general mai simple, având mai puține piese în mișcare, ceea ce le făcea mai ieftine de produs, mai ușor de întreținut și mult mai fiabile, deși erau mai puțin puternice și aveau tendința de a funcționa la cald, ceea ce cauza alte probleme. Deși motorul Flathead a rezistat până în 1973, în Servi-Car, în 1936, viitorul părea strălucit pentru Harley-Davidson odată cu introducerea motorului Knucklehead, prevăzut cu supape deasupra capului și tije de împingere montate în interiorul a două tuburi exterioare care treceau de-a lungul fiecărei părți laterale a cilindrului. Motorul Knucklehead este originea configurației motorului care există și astăzi în motorul Harley-Davidson Milwaukee 8 modern.
Originea Knucklehead
La începutul anilor 1930, limitările designului capului de cilindru flathead sau cu supape laterale deveneau din ce în ce mai evidente, în special pe măsură ce se dorea mai multă putere de la motoare. Problema era că supapele erau integrate în blocul principal de cilindri, unde erau expuse unei acumulări excesive de căldură. Acest lucru s-a datorat parțial utilizării fontei pentru turnare, un material care nu disipa bine căldura. Această căldură excesivă a deformat cilindrul, inclusiv mecanismul supapelor, rezultând o etanșare necorespunzătoare a combustiei și un control ineficient al uleiului. Mutarea supapelor spre capul cilindrului a eliminat o sursă majoră de căldură – gazele de eșapament – din cilindri. Cu toate acestea, supapele deasupra capului nu au fost o soluție perfectă, deoarece lubrifierea supapelor și a brațelor oscilante a necesitat o regândire a circulației uleiului fără a provoca scurgeri excesive.
Dezvoltare continuă și dispariție eventuală
Pentru a rezolva problema lubrifierii, Harley-Davidson a dezvoltat o pompă de ulei și un sistem de recirculare, cu un rezervor la distanță care conținea uleiul. Anterior, motoarele erau lubrifiate printr-un sistem cu pierdere totală, în care uleiul era introdus picătură cu picătură în carter, pulverizat de arborele cotit pe piesele în mișcare și pierdut prin ardere în cilindru sau prin scăparea prin tijele supapelor. În cazul motoarelor cu putere mică și cu încărcare redusă, acest sistem era aproape suficient, dar pe măsură ce puterea creștea, nu mai era suficient ulei în carter, care devenea mult prea fierbinte și își pierdea o mare parte din proprietățile lubrifiante. Modelul E al Harley-Davidson , pe care a apărut pentru prima dată motorul Knucklehead, avea un sistem de lubrifiere cu carter uscat, uleiul curgând spre piesele mobile, iar excesul fiind returnat în rezervorul de ulei. Printre altele, acest sistem reducea temperatura motorului.
Postbelicul și sfârșitul Knucklehead
Deși fonta are calități slabe de disipare a căldurii, după cum s-a menționat mai sus, această problemă a fost în mare parte depășită prin atenția deosebită acordată designului capului cilindrului și a aripioarelor de răcire a cilindrului. Fonta nu avea doar dezavantaje: turnătoriile aveau o mare experiență cu acest material și puteau să-i dea forme complexe. De asemenea, era suficient de dură pentru ca supapele să se așeze direct pe ea, fără a fi nevoie să se introducă scaune de supape, și pentru a forma o suprafață interioară a cilindrului rezistentă la uzură. Dacă fonta adăuga greutate, aceasta nu era o problemă majoră, deoarece noul motor Knucklehead dezvolta o putere de aproximativ două ori mai mare decât cea a motorului Flathead.
Introducere și probleme din 1936
Introducerea modelului 61E cu motor Knucklehead a reprezentat un pas major înainte pentru Harley-Davidson. Creșterea puterii a fost cel mai evident beneficiu, dar cutia de viteze era acum o unitate cu trepte constante, mult mai lină decât cutia de viteze “crash” de la Indian. Bijele cu furcă și lamă, care plasau axele celor doi cilindri în același plan, au fost păstrate. Cu toate acestea, ca în cazul multor modele noi, modelul E a fost lansat înainte ca motorul să fie complet testat și pregătit. Scurgerile de ulei au reprezentat o problemă deosebită, în special din cutiile basculante, din cauza formei excesiv de complexe a suprafețelor de etanșare, ceea ce a dus la cedarea etanșării după multe cicluri de încălzire și răcire. Inițial, arcurile și tijele supapelor erau expuse, dar au fost complet închise începând cu anul model 1938.
Dezvoltare continuă și posibilă dispariție
Al Doilea Război Mondial a început în 1939, iar implicarea directă a SUA a început la sfârșitul anului 1941, permițând inginerilor Harley-Davidson să continue dezvoltarea motorului Knucklehead până atunci. În 1941, cilindreea motorului Knucklehead a fost mărită la 74 inch cubi de la 61 inch cubi inițial, oferind și mai multă putere și flexibilitate.
Imediat după război, Harley-Davidson nu a putut satisface comenzile din cauza cotelor încă în vigoare pentru materiile prime – oțel, aluminiu și cauciuc. Cu toate acestea, la scurt timp după aceea, aluminiul a devenit liber disponibil datorită cantității mari de echipamente mecanice casate în timpul războiului, ceea ce, în mod ironic, a marcat începutul sfârșitului pentru motorul Knucklehead.
Odată cu sfârșitul războiului, economia SUA s-a putut concentra din nou asupra afacerilor interne și civile, inclusiv asupra sistemului rutier, cu multe drumuri asfaltate și construirea de autostrăzi. Aceste îmbunătățiri au permis creșterea considerabilă a vitezelor medii, ceea ce a scos la iveală slăbiciunile multor motoare concepute înainte de război. O viteză mai mare necesită mai multă putere, iar mai multă putere generează mai multă căldură, ceea ce era problematic pentru motorul Knucklehead complet din fier, care nu putea suporta excesul de căldură.
Ca răspuns la aceste nevoi, următorul motor Harley-Davidson avea cilindri din fier, dar capete din aluminiu, cu un capac al culbutorilor care semăna cu o cratiță răsturnată. Astfel s-a născut motorul Panhead, marcând sfârșitul erei Knucklehead.
