Bis 1936 waren Hängeventile zur Standardkonfiguration für britische und europäische Motorräder geworden, während die amerikanischen Hersteller Harley-Davidson und Indian immer noch Seitenventil- oder Flachkopfmotoren herstellten. Dies war nicht unbedingt eine schlechte Sache, da Seitenventilmotoren im Allgemeinen einfacher waren, da sie weniger bewegliche Teile hatten, wodurch sie billiger in der Herstellung, einfacher zu warten und viel zuverlässiger waren, obwohl sie weniger leistungsstark waren und dazu neigten, heiß zu laufen , was andere Probleme verursachte. Obwohl der Flathead-Motor im Servi-Car bis 1973 Bestand hatte, sah die Zukunft für Harley-Davidson rosig aus, als der Knucklehead-Motor auf den Markt kam, der über obenliegende Ventile und Schubstangen verfügte, die in zwei seitlichen Außenrohren montiert waren jeder Zylinder. Der Knucklehead-Motor ist der Urheber der Motorkonfiguration, die auch heute noch im modernen Harley-Davidson Milwaukee 8-Motor vorhanden ist.

Ursprünge von Knucklehead

In den frühen 1930er Jahren wurden die Grenzen der Flachkopf- oder Seitenventil-Zylinderkopfkonstruktion immer deutlicher, insbesondere als versucht wurde, den Motoren mehr Leistung zu entlocken. Das Problem bestand darin, dass die Ventile in den Hauptzylinderblock integriert waren und dort einer übermäßigen Hitzeentwicklung ausgesetzt waren. Dies war teilweise auf die Verwendung von Gusseisen zum Gießen zurückzuführen, einem Material, das die Wärme nicht gut ableitet. Diese übermäßige Hitze verformte den Zylinder, einschließlich des Ventilmechanismus, was zu einer schlechten Verbrennungsabdichtung und einer ineffektiven Ölkontrolle führte. Durch die Verlegung der Ventile in den Zylinderkopf wurde eine große Wärmequelle – die Abgase – aus den Zylindern entfernt. Überkopfventile waren jedoch keine perfekte Lösung, da die Schmierung der Ventile und Schwingen ein Überdenken der Ölzirkulation erforderte, ohne übermäßige Leckagen zu verursachen.

Kontinuierliche Entwicklung und schließliches Aussterben

Um das Schmierproblem zu lösen, entwickelte Harley-Davidson ein Ölpump- und Rückführungssystem mit einem entfernten Behälter, der das Öl aufnimmt. Früher wurden Motoren durch ein Totalverlustsystem geschmiert, bei dem Öl tropfenweise zum Kurbelgehäuse geleitet wurde, von der Kurbelwelle auf die beweglichen Teile gespritzt wurde und durch Verbrennen im Zylinder oder Entweichen durch das Stangenventil verloren ging. Bei Motoren mit geringer Leistung und geringem Bedarf reichte dieses System mehr oder weniger aus, bei steigender Leistung befand sich jedoch nicht mehr genügend Öl im Kurbelgehäuse, das viel zu heiß wurde und einen großen Teil seiner Schmiereigenschaften verlor. Das Modell E von Harley-Davidson , bei dem der Knucklehead-Motor zum ersten Mal auf den Markt kam, war mit einem Trockensumpfschmiersystem ausgestattet, bei dem Öl zu beweglichen Teilen zirkulierte und überschüssiges Öl in den Ölbehälter zurückgeführt wurde. Dadurch konnte unter anderem die Motortemperatur gesenkt werden.

Nachkriegszeit und Ende von Knucklehead

Obwohl Gusseisen, wie oben erwähnt, eine schlechte Wärmeableitungsqualität aufweist, konnte dieses Problem durch sorgfältige Beachtung der Konstruktion des Zylinderkopfs und der Zylinderkühlrippen weitgehend überwunden werden. Gusseisen hatte nicht nur Nachteile: Die Gießereien hatten große Erfahrung mit diesem Material und konnten ihm komplexe Formen verleihen. Darüber hinaus war es hart genug, dass die Ventile direkt darauf aufsitzen konnten, ohne dass Ventilsitze eingesetzt werden mussten, und eine verschleißfeste innere Zylinderoberfläche bildete. Obwohl Gusseisen das Gewicht erhöhte, stellte dies kein großes Problem dar, da der neue Knucklehead-Motor etwa doppelt so viel PS leistete wie der Flachkopfmotor.

Einführung und Probleme von 1936

Die Einführung des Modells 61E mit dem Knucklehead-Motor bedeutete für Harley-Davidson einen großen Fortschritt. Die Leistungssteigerung war der offensichtlichste Vorteil, aber das Getriebe war jetzt eine Konstantgetriebeeinheit, viel sanfter als das „Crash“-Getriebe des Indian. Die Gabel- und Schaufelpleuel, die die Achsen der beiden Zylinder auf die gleiche Ebene bringen, wurden beibehalten. Allerdings wurde das Model E, wie viele neue Modelle, auf den Markt gebracht, bevor der Motor vollständig getestet und einsatzbereit war. Besonders problematisch waren Öllecks, vor allem an den Rockerboxen, da die abzudichtenden Oberflächen zu komplex geformt waren und nach zahlreichen Heiz- und Kühlzyklen zum Versagen der Dichtung führten. Zunächst lagen die Federn und Ventilschäfte frei, ab dem Modelljahr 1938 waren sie jedoch komplett ummantelt.

Kontinuierliche Entwicklung und schließliches Aussterben

Der Zweite Weltkrieg begann 1939 und die direkte Beteiligung der USA begann Ende 1941, sodass die Ingenieure von Harley-Davidson bis zu diesem Zeitpunkt die Entwicklung des Knucklehead-Motors fortsetzen konnten. Im Jahr 1941 wurde der Hubraum des Knucklehead von ursprünglich 61 Kubikzoll auf 74 Kubikzoll erhöht, was für noch mehr Leistung und Flexibilität sorgte.

Kurz nach dem Krieg konnte Harley-Davidson seine Bestellungen nicht erfüllen, da noch Quoten für die Rohstoffe Stahl, Aluminium und Gummi galten. Doch bald darauf wurde Aluminium aufgrund der großen Zahl verschrotteter mechanischer Kriegsausrüstung frei verfügbar, was ironischerweise den Anfang vom Ende des Knucklehead-Motors bedeutete.

Mit dem Ende des Krieges konnte sich die amerikanische Wirtschaft wieder auf innere und zivile Angelegenheiten konzentrieren, insbesondere auf das Straßennetz mit vielen asphaltierten Straßen und dem Bau von Autobahnen. Durch diese Verbesserungen konnten die Durchschnittsgeschwindigkeiten erheblich gesteigert werden, wodurch die Schwächen vieler vor dem Krieg entwickelter Motoren deutlich wurden. Höhere Geschwindigkeit erfordert mehr Leistung, und mehr Leistung erzeugt mehr Wärme, was für den komplett aus Eisen gefertigten Knucklehead-Motor problematisch war, der diese überschüssige Wärme nicht verkraften konnte.

Als Reaktion auf diese Anforderungen verfügte Harley-Davidsons nächster Motor über Eisenzylinder, aber Aluminiumköpfe und eine Kipphebelabdeckung, die einem umgedrehten Topf ähnelte. So wurde der Panhead-Motor geboren und markierte das Ende der Knucklehead-Ära.