1936-ra a brit és európai motorkerékpárok alapértelmezett konfigurációjává váltak a fej fölötti szelepek, míg az amerikai gyártók, a Harley-Davidson és az Indian még mindig oldalszelepes vagy flathead motorokat gyártottak. Ez nem feltétlenül volt rossz dolog, mivel az oldalszelepes motorok általában egyszerűbbek voltak, mivel kevesebb mozgó alkatrészük volt, ami olcsóbbá tette az előállításukat, könnyebben karbantarthatóvá és sokkal megbízhatóbbá, bár kisebb teljesítményűek voltak, és hajlamosak voltak forrón futni, ami más problémákat okozott. Bár a flathead motor 1973-ig tartott, a Servi-Car 1936-ban a Harley-Davidson számára fényesnek tűnt a jövő a Knucklehead motor bevezetésével, amely a hengerek oldalán végigfutó két külső csőben elhelyezett, felülről felfelé nyíló szelepekkel és tolórudakkal rendelkezett. A Knucklehead motor az eredete annak a motorkonfigurációnak, amely ma is megtalálható a modern Harley-Davidson Milwaukee 8-as motorban.
Knucklehead Origins
Az 1930-as évek elejére egyre nyilvánvalóbbá váltak a flathead, vagyis oldalszelepes hengerfej-kialakítás korlátai, különösen, mivel a motorokból nagyobb teljesítményre törekedtek. A problémát az jelentette, hogy a szelepek a fő hengerblokkba voltak beépítve, ahol túlzott hőterhelésnek voltak kitéve. Ez részben annak volt köszönhető, hogy öntöttvasat használtak az öntéshez, amely anyag nem vezeti el jól a hőt. Ez a túlzott hő eltorzította a hengert, beleértve a szelepes mechanizmust is, ami rossz égéstömítést és nem hatékony olajvezérlést eredményezett. A szelepek áthelyezése a hengerfej felé megszüntette a hengerek egyik fő hőforrását – a kipufogógázokat -. A szelepek fölé helyezett szelepek azonban nem jelentettek tökéletes megoldást, mivel a szelepek és a lengőkarok kenése az olajkeringés újragondolását igényelte, anélkül, hogy túlzott szivárgást okozna.
Továbbfejlesztés és végül eltűnés
A kenési probléma megoldására a Harley-Davidson kifejlesztett egy olajszivattyút és egy olajvisszavezető rendszert, amelyhez egy távoli tartály tartotta az olajat. Korábban a motorok kenése teljes veszteséges rendszerrel történt, amelyben az olaj cseppenként került a forgattyúsházba, a forgattyús tengely által a mozgó alkatrészekre permetezve, majd a hengerben égve vagy a szelepszárakon keresztül távozva elvesztették. Kis teljesítményű, kis terhelésű motoroknál ez a rendszer éppen elegendő volt, de amikor a teljesítmény nőtt, már nem volt elég olaj a forgattyúházban, amely túlságosan felforrósodott, és elvesztette kenési tulajdonságainak nagy részét. A Harley-Davidson E-modellje , amelyen először jelent meg a Knucklehead motor, száraz olajteknővel ellátott kenési rendszerrel rendelkezett, amelyben az olaj a mozgó alkatrészekhez áramlott, a felesleg pedig visszakerült az olajtartályba. Ez többek között csökkentette a motor hőmérsékletét.
A háború után és a Knucklehead vége
Bár az öntöttvas – mint fentebb említettük – rossz hőelvezető tulajdonságokkal rendelkezik, ezt a problémát nagyrészt sikerült kiküszöbölni a hengerfej és a hengerhűtő lamellák gondos tervezésével. Az öntöttvasnak nem csak hátrányai voltak: az öntödéknek nagy tapasztalata volt ezzel az anyaggal, és bonyolult formákat tudtak adni neki. Emellett elég kemény volt ahhoz, hogy a szelepek közvetlenül ráülhessenek, anélkül, hogy szelepfoglalatokat kellett volna behelyezni, és hogy kopásálló belső hengerfelületet képezzen. Ha az öntöttvas súlytöbbletet is jelentett, ez nem jelentett nagyobb problémát, mivel az új Knucklehead motor a flathead motorhoz képest körülbelül kétszer akkora teljesítményt fejlesztett ki.
Bevezetés és problémák 1936-ban
A 61E modell bevezetése a Knucklehead motorral jelentős előrelépést jelentett a Harley-Davidson számára. A teljesítménynövekedés volt a legnyilvánvalóbb előny, de a sebességváltó most már állandó áttételű egység volt, sokkal simább, mint az Indian “crash” váltója. Megmaradtak a villás-pengés összekötőrudak, amelyek a két henger tengelyét egy síkba helyezték. Azonban, mint sok új modell esetében, az E modellt is piacra dobták, mielőtt a motort teljesen kipróbálták és elkészült volna. Az olajszivárgás különösen nagy problémát jelentett, főként a lengőkaroknál, a tömítőfelületek túlságosan bonyolult alakja miatt, ami sok fűtési és hűtési ciklus után a tömítések meghibásodásához vezetett. Kezdetben a szeleprugók és a szelepszárak szabadon voltak, de az 1938-as modellévtől kezdve teljesen zártak.
A fejlesztés folytatása és esetleges eltűnése
A második világháború 1939-ben kezdődött, és a közvetlen amerikai bevonulás 1941 végén kezdődött, ami lehetővé tette a Harley-Davidson mérnökeinek, hogy addig folytassák a Knucklehead motor fejlesztését. 1941-ben a Knucklehead hengerűrtartalmát az eredeti 61 köbcentiről 74 köbcentire növelték, ami még nagyobb teljesítményt és rugalmasságot biztosított.
Közvetlenül a háború után a Harley-Davidson nem tudta teljesíteni a megrendeléseket a nyersanyagokra – acélra, alumíniumra és gumira – még mindig érvényben lévő kvóták miatt. Nem sokkal később azonban az alumínium szabadon hozzáférhetővé vált a nagy mennyiségű, leselejtezett háborús gépészeti berendezés miatt, ami ironikus módon a Knucklehead motor végének kezdetét jelentette.
A háború végeztével az amerikai gazdaság ismét a bel- és polgári ügyekre összpontosíthatott, beleértve az úthálózatot is, sok aszfaltozott úttal és autópályák építésével. Ezek a fejlesztések lehetővé tették az átlagsebességek jelentős növekedését, ami sok, a háború előtt tervezett motor gyengeségére mutatott rá. A nagyobb sebesség nagyobb teljesítményt igényel, a nagyobb teljesítmény pedig több hőt termel, ami problémás volt a teljesen vasból készült Knucklehead motor számára, amely nem tudta kezelni a felesleges hőt.
Ezekre az igényekre válaszul a Harley-Davidson következő motorja vashengerekkel, de alumínium hengerfejekkel rendelkezett, a lengőkarok fedele pedig egy felfordított lábasra hasonlított. Így született meg a Panhead motor, amely a Knucklehead-korszak végét jelentette.
