През 1936 г. горните клапани са се превърнали в стандартна конфигурация за британските и европейските мотоциклети, докато американските производители Harley-Davidson и Indian все още произвеждат двигатели със странични клапани или с плоска глава. Това не е било непременно лошо, тъй като двигателите със странични клапани като цяло са били по-прости, тъй като са имали по-малко движещи се части, което ги е правело по-евтини за производство, по-лесни за поддръжка и много по-надеждни, въпреки че са били по-малко мощни и са имали склонност да работят горещо, което е създавало други проблеми. Въпреки че двигателят с плоски клапани просъществува до 1973 г. в автомобила Servi-Car, през 1936 г. бъдещето на Harley-Davidson изглежда светло с въвеждането на двигателя Knucklehead, който се отличава с горни клапани и тласкачи, монтирани в две външни тръби, които минават отстрани на всеки цилиндър. Двигателят Knucklehead води началото си от конфигурацията на двигателя, която съществува и днес в съвременния двигател Harley-Davidson Milwaukee 8.
Knucklehead Origins
В началото на 30-те години на миналия век ограниченията на конструкцията на цилиндровата глава с плоска глава или страничен клапан стават все по-очевидни, особено когато се търси по-голяма мощност на двигателите. Проблемът се състои в това, че клапаните са вградени в главния цилиндров блок, където са изложени на прекомерно нагряване. Това се дължи отчасти на използването на чугун за формоване – материал, който не разсейва добре топлината. Тази прекомерна топлина деформира цилиндъра, включително механизма на клапаните, което води до лошо уплътняване на горенето и неефективен контрол на маслото. Преместването на клапаните към цилиндровата глава елиминира основния източник на топлина – отработените газове – от цилиндрите. Въпреки това горните клапани не бяха идеално решение, тъй като смазването на клапаните и шарнирите изискваше преосмисляне на циркулацията на маслото, без да се предизвикват прекомерни течове.
Продължително развитие и евентуално изчезване
За да реши проблема със смазването, Harley-Davidson разработва маслена помпа и система за рециркулация, като маслото се съхранява в отдалечен резервоар. Преди това двигателите са били смазвани чрез система с пълни загуби, при която маслото се е подавало капка по капка в картера, разпръсквало се е от коляновия вал върху движещите се части и се е губело чрез изгаряне в цилиндъра или изтичане през стеблата на клапаните. При слабо натоварени двигатели с ниска мощност тази система беше напълно достатъчна, но когато мощността се увеличи, в картера вече нямаше достатъчно масло, което се нагряваше твърде много и губеше голяма част от смазочните си свойства. Моделът E на Harley-Davidson , на който за първи път се появява двигателят Knucklehead, е оборудван със система за смазване със сух картер, като маслото тече към движещите се части, а излишното се връща в масления резервоар. Наред с други неща, това намалява температурата на двигателя.
Следвоенният период и краят на Knucklehead
Въпреки че чугунът има лоши качества за отвеждане на топлината, както бе отбелязано по-горе, този проблем до голяма степен е преодолян чрез внимателно внимание към конструкцията на цилиндровата глава и охлаждащите ребра на цилиндъра. Чугунът нямаше само недостатъци: леярите имаха голям опит с този материал и можеха да му придават сложни форми. Освен това той е бил достатъчно твърд, за да могат клапаните да се поставят директно върху него, без да е необходимо да се поставят седла на клапаните, и да се образува устойчива на износване вътрешна повърхност на цилиндъра. Ако чугунът е увеличавал теглото, това не е било сериозен проблем, тъй като новият двигател Knucklehead е развивал около два пъти по-висока мощност от двигателя flathead.
Въведение и проблеми от 1936 г.
Представянето на Модел 61E с двигател Knucklehead представлява голяма крачка напред за Harley-Davidson. Увеличаването на мощността е най-очевидното предимство, но скоростната кутия вече е с постоянни предавки, много по-плавна от “катастрофиралата” скоростна кутия на Indian. Съединителните пръти с вилка и лопатка, които поставят осите на двата цилиндъра в една равнина, са запазени. Въпреки това, както при много нови модели, моделът E е пуснат на пазара преди двигателят да бъде напълно изпитан и готов. Течовете на масло са особен проблем, главно от рокерните кутии, поради твърде сложната форма на уплътнителните повърхности, която води до повреда на уплътненията след много цикли на загряване и охлаждане. Първоначално пружините и стеблата на клапаните са били открити, но от моделната 1938 г. са напълно закрити.
Продължаващо развитие и възможно изчезване
Втората световна война започва през 1939 г., а прякото участие на САЩ започва в края на 1941 г., което позволява на инженерите на Harley-Davidson да продължат разработката на двигателя Knucklehead дотогава. През 1941 г. работният обем на Knucklehead е увеличен от първоначалните 61 куб. инча на 74 куб. инча, предлагайки още по-голяма мощност и гъвкавост.
Непосредствено след войната Harley-Davidson не успява да изпълни поръчките поради все още действащите квоти за суровини – стомана, алуминий и каучук. Скоро след това обаче алуминият става свободно достъпен поради голямото количество бракувано военно механично оборудване, което по ирония на съдбата бележи началото на края на двигателя Knucklehead.
С края на войната американската икономика може отново да се съсредоточи върху вътрешните и гражданските дела, включително върху пътната система, с много асфалтови пътища и изграждането на магистрали. Тези подобрения позволиха значително да се увеличат средните скорости, което разкри слабостите на много двигатели, проектирани преди войната. По-голямата скорост изисква повече мощност, а по-голямата мощност генерира повече топлина, което е проблем за изцяло железния двигател Knucklehead, който не може да се справи с излишната топлина.
В отговор на тези нужди следващият двигател на Harley-Davidson има железни цилиндри, но алуминиеви цилиндрови глави, с капак на люлката, наподобяващ обърната тенджера. Така се ражда двигателят Panhead, който бележи края на ерата Knucklehead.
