En 1936, les soupapes en tête étaient devenues la configuration par défaut des motos britanniques et européennes, tandis que les constructeurs américains Harley-Davidson et Indian produisaient encore des moteurs à soupapes latérales ou à tête plate. Ce n'était pas nécessairement une mauvaise chose, car les moteurs à soupapes latérales étaient généralement plus simples en ce sens qu'ils comportaient moins de pièces mobiles, ce qui les rendait moins chers à produire, plus faciles à entretenir et beaucoup plus fiables, même s'ils étaient moins puissants et avaient tendance à chauffer, ce qui posait d'autres problèmes. Bien que le moteur à tête plate ait perduré jusqu'en 1973, dans la Servi-Car, en 1936, l'avenir s'annonçait pour Harley-Davidson avec l'apparition du moteur Knucklehead, doté de soupapes en tête et de tiges de poussée montées à l'intérieur de deux tubes externes qui couraient sur le côté de chaque cylindre. Le moteur Knucklehead est à l'origine de la configuration du moteur qui existe encore aujourd'hui dans le moteur Harley-Davidson Milwaukee 8 moderne.

Origines de Knucklehead

Au début des années 1930, les limites du design des culasses flathead, ou à soupapes latérales, devenaient de plus en plus évidentes, surtout à mesure que l'on cherchait à extraire plus de puissance des moteurs. Le problème résidait dans le fait que les soupapes étaient intégrées dans le bloc-cylindres principal, où elles étaient exposées à une accumulation excessive de chaleur. Cela était en partie dû à l'utilisation de la fonte pour le moulage, un matériau qui ne dissipe pas bien la chaleur. Cette chaleur excessive déformait le cylindre, y compris le mécanisme de soupape, ce qui entraînait une mauvaise étanchéité de la combustion et un contrôle d'huile inefficace. Déplacer les soupapes vers la culasse permettait d'éliminer une grande source de chaleur - les gaz d'échappement - des cylindres. Cependant, les soupapes en tête n'étaient pas une solution parfaite, car lubrifier les soupapes et les bras oscillants nécessitait de repenser la circulation de l'huile sans provoquer de fuites excessives.

Développement Continu et Disparition Éventuelle

Pour résoudre le problème de lubrification, Harley-Davidson a mis au point un système de pompage et de recirculation de l'huile, avec un réservoir à distance qui contient l'huile. Auparavant, les moteurs étaient lubrifiés par un système à perte totale, dans lequel l'huile était acheminée goutte à goutte vers le carter, projetée par le vilebrequin sur les pièces mobiles et perdue en brûlant dans le cylindre ou en s'échappant par les tiges de soupape. Avec des moteurs de faible puissance et peu sollicités, ce système était à peu près suffisant, mais lorsque la puissance augmentait, il n'y avait plus assez d'huile dans le carter, qui devenait beaucoup trop chaud et perdait une grande partie de ses propriétés lubrifiantes. Le modèle E de Harley-Davidson, sur lequel le moteur Knucklehead est apparu pour la première fois, était équipé d'un système de lubrification par carter sec, l'huile circulant vers les pièces mobiles et l'excédent étant renvoyé dans le réservoir d'huile. Cela permettait, entre autres, de réduire la température du moteur.

Après-guerre et Fin du Knucklehead

Même si la fonte a de mauvaises qualités de dissipation de la chaleur, comme indiqué ci-dessus, ce problème a été largement surmonté grâce à une attention particulière portée à la conception des ailettes de refroidissement de la culasse et des cylindres. La fonte n'avait pas que des inconvénients : les fonderies avaient une grande expérience de ce matériau et pouvaient lui donner des formes complexes. En outre, elle était suffisamment dure pour que les soupapes s'y posent directement, sans qu'il soit nécessaire d'insérer des sièges de soupapes, et pour former une surface intérieure de cylindre résistante à l'usure. Si la fonte ajoutait du poids, ce n'était pas un problème majeur, car le nouveau moteur Knucklehead développait environ deux fois la puissance de la tête plate.

Introduction et Problèmes de 1936

L'introduction du modèle 61E avec le moteur Knucklehead a représenté une avancée majeure pour Harley-Davidson. L'augmentation de la puissance était le bénéfice le plus évident, mais la boîte de vitesses était désormais une unité à engrenages constants, beaucoup plus fluide que la boîte de vitesses "crash" de l'Indian. Les bielles en fourche et lame, qui placent les axes des deux cylindres sur le même plan, ont été conservées. Cependant, comme pour de nombreux nouveaux modèles, le modèle E a été lancé avant que le moteur n'ait été entièrement testé et prêt. Les fuites d'huile étaient particulièrement problématiques, principalement en provenance des boîtes à bascule, à cause de la forme excessivement complexe des surfaces à sceller, ce qui entraînait une défaillance des joints après de nombreux cycles de chauffage et de refroidissement. Au début, les ressorts et tiges de soupapes étaient exposés, mais ils ont été complètement enfermés à partir de l'année modèle 1938.

Développement Continu et Disparition Éventuelle

La Seconde Guerre mondiale a débuté en 1939, et l'implication directe des États-Unis a commencé à la fin de 1941, ce qui a permis aux ingénieurs de Harley-Davidson de continuer le développement du moteur Knucklehead jusqu'à ce moment-là. En 1941, la cylindrée du Knucklehead a été augmentée à 74 pouces cubes, contre les 61 pouces cubes d'origine, offrant ainsi encore plus de puissance et de flexibilité.

Juste après la guerre, Harley-Davidson n'a pas pu satisfaire les commandes en raison des quotas encore en vigueur sur les matières premières - acier, aluminium et caoutchouc. Cependant, peu de temps après, l'aluminium est devenu librement disponible en raison du grand nombre d'équipements mécaniques de guerre mis au rebut, ce qui a ironiquement marqué le début de la fin pour le moteur Knucklehead.

Avec la fin de la guerre, l'économie américaine a pu se concentrer à nouveau sur les affaires domestiques et civiles, notamment sur le système routier, avec de nombreuses routes goudronnées et la construction d'autoroutes. Ces améliorations ont permis d'augmenter considérablement les vitesses moyennes, ce qui a révélé les faiblesses de nombreux moteurs conçus avant la guerre. Plus de vitesse nécessite plus de puissance, et plus de puissance génère plus de chaleur, ce qui était problématique pour le moteur Knucklehead entièrement en fer, qui ne pouvait pas gérer cet excès de chaleur.

En réponse à ces besoins, le moteur suivant de Harley-Davidson comportait des cylindres en fer mais des culasses en aluminium, avec un couvercle de culbuteur ressemblant à une casserole retournée. C'est ainsi que le moteur Panhead est né, marquant la fin de l'ère du Knucklehead.