KNUCKLEHEADS FOREVER (deel 1)

De Knucklehead is zonder twijfel het meest tot de verbeelding sprekende model uit de lange lijn motoren die de HD-fabrieken in de loop de jaren heeft gefabriceerd. Origineel was de Knuckle in productie van 1936 tot en met 1947. In eerste instantie alleen in een 1000 cc uitvoering, in midden 1940 kwam er daarnaast nog een 1200 cc model uit. Beide modellen waren leverbaar in een hoge- en een lage compressieverhouding. Gezien tegen dat tijdsbeeld waren deze motoren in staat tot extreme prestaties, zij waren ongekend snel en betrouwbaar. Niet voor niets reden in die tijd haast alle prijswinnaars bij hillclimbing en races op een Knucklehead. De liefhebbers van snelle straatmotoren volgden hun voorbeeld en ook bij de legale en illegale straatraces behoorden deze modellen tot de winnaars. Inmiddels is in de loop der jaren de techniek met sprongen vooruit gegaan en leveren de hedendaagse Evo’s en Twincams betere prestaties. Toch zal de oude Knuckle voor de echte HD-liefhebbers altijd en een symbool blijven voor de eerste hardcore bikers, freedom, het ontstaan van choppers en ongekende prestaties uit een vervlogen tijd. Natuurlijk is bij de bouw van een echte bobber het Knucklehead motorblok “the only real way to go”. Toen Benno de Boer bij ons in de zaak kwam om een betrouwbaar Knuckle blok te bouwen werd eigenlijk al direct het besluit genomen om de lezers van Bigtwin mee te laten genieten. Toen we met de voorbereidingen bezig waren liepen onze klanten kwijlend om de verzamelde onderdelen heen. Gezien de belangstelling en de vele vragen is toen maar besloten om het artikel wat uitgebreider te maken dan we eerst van plan waren. In dit eerste deel geven we wat uitleg over de werking van een Knucklehead blok en doen we wat puzzelwerk, in het volgende deel komt dan de definitieve montage aan bod. In het derde deel gaan we voor de afwerking.

Oude of nieuwe onderdelen
Bij de bouw van zo’n blok kun je twee kanten op. Voor de “original-freak” is de enige weg om een origineel, oud Knuckle blok te kopen en dat te reviseren. Realiseer je echter dat deze motorblokken voor het laatst in 1947 gefabriceerd zijn en dat je voor zo’n origineel blok een vermogen neer moet tellen. Ook is zo’n blok minimaal al ruim 55 jaar oud en zijn de eerste berijders van deze modellen uit die tijd niet echt beroemd geworden door hun rustige rijstijl. De constructie van deze originele onderblokken was bovendien erg zwak. Als je dus voor veel geld een origineel blok koopt, moet je rekenen op alle ellende die je je maar voor kunt stellen. Recent moesten wij voor een klant zo’n origineel motorblok restaureren en er bleek werkelijks niets meer heel te zijn. De carterhelften waren meer scheur dan aluminium, de cilinders waren gescheurd en alle bewegende delen waren tot op de draad versleten. Je moet dus bij de kosten van de aanschaf van een origineel blok meestal nog minimaal zo’n zelfde bedrag (of veel meer) optellen om de boel weer fatsoenlijk aan het lopen te krijgen. Daarnaast is er dan nog het probleem dat de onderblokken van deze modellen, in combinatie met het hedendaagse verkeer, eigenlijk veel te zwak zijn voor het vermogen van het bovenblok. Als je een motor met een origineel Knuckleblok voor dagelijks gebruik wilt, betekent dat constant sleutelen en zoeken naar onderdelen. Als je echter alleen voor het uiterlijk van de Knucklehead gaat en een fraaie bobber op wilt bouwen met een nostalgiesche uitstraling, is het veel verstandiger om een moderne uitvoering van de Knuckle op te bouwen. Je kunt dan een motorblok samenstellen dat betreffende betrouwbaarheid vergelijkbaar is met een Shovelhead of Evo, lekker snel van zijn plek gaat en haast niet van origineel te onderscheiden is.

Ons plan om een Knucklehead te bouwen
Er zijn tegenwoordig vele mogelijkheden om een “nieuw” Knuckleblok op te bouwen. Variërend van een modern Evoblok met een paar look-a-like Knucklehead klepdeksels tot een geheel origineel blok, opgebouwd uit (nieuw gefabriceerde) oude onderdelen. Nu vind ik zelf de look-a-like Evo/Knuckle blokken net zo aantrekkelijk als vrijen met een travestiet, maar een origineel Knuckle blok past ook niet meer in deze tijd en is zeker niet het ideale motorblok om mee op vakantie naar Spanje te gaan. Wij gaan de gulden middenweg bewandelen en een blok opbouwen dat zo traditionaal mogelijk is, maar niet de kwaaltjes heeft van een originele, antieke Knucklehead. Grofweg gaan we uit van het onderblok dat bij de latere modellen Panheads en eerste modellen Shovelheads werd gebruikt met daarop een bovenblok van een Knucklehead. Het resultaat is dan een shucklehead motorblok. Natuurlijk voorzien we dit oude model onderblok weer van een modern full-flow smeersysteem voor een goede levensduur. We hebben dan gemakkelijk verkrijgbare (sterke) carters, een goede geconstrueerde krukas en een sterke lagering voor de krukas in het carter. Ook de lagering van de nokkenas is bij deze latere modellen veel sterker en probleemlozer. Het bovenblok van de Knuckle geeft dit blok dan zijn typische uiterlijk. We ronden het geheel af met een 12 volt elektrisch systeem en een electronische ontsteking.

De cilinderkoppen
Het uiterlijk van een Knucklehed wordt voornamelijk bepaald door de cilinderkoppen en de typische vorm van de oudere modellen rechter carterhelften. Nu hebben de originele koppen echter wat probleempjes. Met name de blikken kapjes en dekseltjes die als klepdeksels moeten dienen zijn bij originele koppen niet oliedicht te krijgen. Ook voldoet de maat van de kleppen niet aan de hedendaagse maatstaven en loodvrije benzine was ook nog niet ter sprake tijdens de ontwikkeling in de jaren 40. Gelukkig is er een eenvoudige oplossing voor al deze problemen. De firma Flatheadpower uit Zweden is gespecialiseerd in de fabricage van onderdelen van (zeer) oude HD’s en zij fabriceren o.a. prachtige cilinderkoppen voor Knuckleheads die in Zweden gefabriceerd worden met behulp van moderne fabricage methoden, de beste materialen en kleppen van de latere modellen Shovelheads voor een betere spoeling. At least, but not last hebben zij hun eigen kledeksels geconstrueerd. In plaats van de originele blikken kapjes, die altijd lekken, zitten op deze koppen een paar “state of art” aluminium klepdeksels die echt de olie op de plaats houdt waar deze behoort.

De cilinders
Het is mogelijk om cilinders van een Panhead of Shovelhead te gebruiken op een Knuckle. Je moet dan één gat voor de kopbout veranderen in de cilinderkop. Ook moet de pasrand op de cilinder verwijderd worden. De compressieverhouding wordt dan wel erg hoog, hetgeen veel vermogen oplevert maar sterk ten koste gaat van de levensduur van het blok. Eenvoudiger en beter is om gewoon een paar nieuwe cilinders aan te schaffen voor een 1200 cc Knuckle bij de firma Flatheadpower. Ze passen zonder modificaties en een Rockwell meting wees uit dat zij van een veel betere kwaliteit zijn dan de meeste imitatie Knuckle-, Pan- en Shovelhead cilinders op de markt. Overigens is het oppassen geblazen bij de aanschaf van imitatie Knucklehead cilinders. Er zijn veel cilinders op de markt die in de verste verte niets met een origineel model te maken hebben. Vaak komen deze cilinders van leveranciers die eigenlijk Panhead cilinders maken en dan één gat voor de kopbout op een andere plek zetten en het geheel als Knucklehead cilinder verkopen. Je komt hiermee in de problemen omdat deze cilinders een pasrand aan de bovenzijde hebben en ongeveer vijf milimeter korter zijn dan originele Knuckle cilinders. Omdat de verbrandingskamer van een Knucklehead veel kleiner is dan die van een Pan- of Shovelhead, is een enigszins normale compressieverhouding niet haalbaar. We gaan in ons blok een set cilinders van Flatheadpower combineren met een set Pan/Shovelhead FLH zuigers van het merk Wiseco met een compressieverhouding van 1 : 9 (in een Shovel).

De lifterblokken
De huizen voor de nokvolgers van de Knucklehead zijn afwijkend van de latere modellen Big Twins. Het is mogelijk om Knuckle lifterblokken met wat boor- en freeswerk passend te maken. In de originele lifterblokken van een Knuckle is echter de hoek waaronder de nokvolgers ten opzichte van het carter staan anders dan bij de latere Pan- en Shovelheads. Hierdoor is het alleen mogelijk om deze Knuckle lifterblokken te combineren met een Knuckle nokkenas. Omdat de keuze hiervan natuurlijk veel kleiner is dan van de latere modellen nokkenassen, kiezen wij voor lifterblokken die eigenlijk op een Pan- en Shovelhead horen. Zij moeten wel iets aangepast worden omdat de klephulzen onder een andere hoek komen te staan. Hier komen we later op terug.

Problemen
Natuurlijk lijkt alles bij een HD altijd eenvoudiger als het in werkelijkheid is. Alle onderdelen van Knuckleheads, Panheads en Shovelheads lijken zo te passen. Niets is echter minder waar en er zitten natuurlijk een berg adders onder het gras. Een zeer belangrijk probleem waar we tegenaan lopen is het smeersysteem. Aangezien de aanvoer van de olie naar het bovenblok bij een Knuckle met olieleidingen gebeurt die buiten om lopen is de olietoevoer geen probleem. Je kunt eenvoudig bij het zeefje van de units een aansluiting voor een olieleiding maken en deze naar de cilinderkoppen leiden. De afvoer van de olie uit de cilinderkoppen is echter een geheel ander hoofdstuk. Bij een Pan- of Shovelhead loopt de olie door de zwaartekracht via kanalen in de cilinders terug naar het carter. Bij een Knucklehead echter wordt door de breather valve een onderdruk gecre”eerd die de olie uit de klepdeksels via de lifterblokken en de klephulzen moet wegzuigen. Hier kleven twee problemen aan: Ten eerste veroorzaak de kleinste lekkage van een pakking in de klepdeksels voor een gigantische olielekkage omdat het vacuum dan weg is en de olie niet meer wordt weggezogen, ten tweede moet men bij gebruik van een later model carter zo ongeveer een geheel nieuwe rechter carterhelft gaan construeren om het benodigde vacuum via oliekanalen in de klephulzen te verkrijgen dat voor de olie afvoer moet zorgen. Een alternatief is natuurlijk om de rechter carterhelft met nokvolgerhuizen van een originele Knuckle te gebruiken. Het nadeel is dan echter weer dat originele Knuckle carters nogal zwak zijn, vrij moelijk te vinden zijn en meestal in erbarmelijke staat verkeren. Ook is het een hele klus om twee verschillende carterhelften fatsoenlijk op elkaar te krijgen. De pasvlakken en boringen worden bij de HD-fabrieken altijd per set carters aangebracht. Zeker in de periode dat deze blokken gefabriceerd werden waren de machines bij lange niet van de kwaliteit die we nu kennen en de onderlinge afwijkingen zijn gigantisch.

De oplossing
Er zijn een aantal oplossingen voor het probleem van de terugvoer van de olie uit de klepdeksels in combinatie met moderne carterhelften. De eenvoudigste manier is om gewoon over te gaan naar het latere systeem waarbij de olie door de zwaartekracht naar het carter zakt. De olie die in het aluminium deel van de klepdeksels komt, kun je eenvoudig via de klephulzen naar beneden laten zakken. Het andere deel van de klepdeksels, waarin de klepveren zich bevinden, ligt echter een stuk lager en daar zullen we een aparte terugvoer voor moeten fabriceren. Het eenvoudigst is om dit aan de linkerzijde van het blok te doen. Je kunt vier leidingen laten lopen naar bijvoorbeeld de plug in het carter die dient voor het afstellen van de ontsteking. Een fraaiere methode is natuurlijk om op het carter een paar aparte nippels te maken voor de terugvoer van deze olie.
Deze methode van het terugvoeren van de olie kun je het best combineren met een full-flow smeersysteem om de aanvoer van olie naar de cilinderkoppen binnen de perken te houden en toch een goede smering van het bigend en de zuigers te krijgen.

Het onderblok
De eigenaar van dit blok had nog een onderblok van een Panhead uit 1960 in de hoek liggen en we besloten dit als uitgangspunt te gebruiken. Omdat we veel aanpassingen zullen moeten doen, gaan we eerst het blok “grofweg” opbouwen, dan komt de definitieve montage in een volgende fase. We kunnen bij dit nieuwere model carter eerst rustig met het probleem van de aanvoer van de olie naar de koppen en het afzuigen van de olie uit de tuimelaarhuizen gaan puzzelen.

En nu aan de gang
We beginnen met het carter aan te passen voor een moderne full-flow oliepomp van het merk S&S. Hiervoor moeten een aantal oude oliekanalen afgeplugd worden en wat nieuwe geboord. Als je dit kunstje na wilt doen moet je opletten. De oliekanalen lopen bij de carters van voor 1970 anders dan bij de latere modellen. Doordat het zeefje voor de hydraulische units op een andere plaats zit, kun je de nieuwe kanalen niet op dezelfde wijze boren als bij de modellen van na 1970. Ook boren we gelijk de gaten voor de afvoer van de olie uit de klepdeksels in de linker carterhelft. Zo’n leeg blok ziet er al best mooi uit en geeft een goede indruk hoe onze Knucklehead er uit gaat zien. Na deze aanpassingen kunnen de carters netjes gestraald worden voor de definitieve montage.
De krukas reviseren we natuurlijk en omdat we toch bezig zijn balanceren we hem ook maar gelijk. Voor de big-end kooien gebruiken we stalen modellen van de firma Jims. De pinionshaft in de krukas is eigenlijk een model van een ouder smeersysteem. We verwijderen de eindplug en vervangen hem door een oil-restrictor om de olie eerlijk te verdelen tussen het onder- en het bovenblok.

Tot zover de voorbereidingen. In het volgende deel gaan we de boel samenbouwen tot een Shuckle (Shovel / Knuckle).