Even voorstellenDe ontwikkeling en bouw van een A/M 700cc V-twin Deel 1:
Na de bouw van de “ Schaap in Wolfskleren” mijn AJS Café racer met een zo goed als standaard 350 cc blok, was de vraag: hoe maak in hiervan een sneller “schaap”. Op korte termijn was de oplossing een 500 cc uitvoering. Op langere termijn moet deze echter worden vervangen door een V-twin blok.
Zal het mogelijk zijn om een V-twin blok te ontwerpen en bouwen uit zoveel mogelijk standaard componenten van de ‘heavy weight’ single’s?
Aangezien de 350 cc onderdelen nog ruimschoots zijn te verkrijgen, zal het een 700cc V-twin worden.
The AJS Record breaker met V-twin.
Gedachten spinsels.
Uitgaande van de bouw in 10 stappen, worden de eerste 5 ingevuld door gedachten spinsels en het maken van ontwerpschetsen. Hoe maak je zoiets? Is het Überhaupt mogelijk? Waar koop ik een daarvoor geschikt carter of kan ik de originele carters gebruiken? Hoe maak ik de nokkenassen goed werkend, hoe worden de drijfstangen geplaatst, hoe maak ik een passend krukas? etc etc. Tientallen vragen dienden zich aan. Vele maanden en slapeloze nachten zijn besteed aan denkwerk, het maken van schetsen, het uitdenken van mogelijke constructies en aan het bestuderen van andere V-twin’s uit de oude doos. Waaronder uiteraard de Matchless X, de JAP, de ‘home made’ Royal Enfield V-twins van Carberry en “The Musket” van Aniket Vardhan, de Vincent en uiteraard de Indian en oude Harley Davidson motorblokken. Zo werden de ideeën geboren en weer weggestreept. En al doende groeide het idee en rijpte het ontwerp.
Het ruwe ontwerp.
Blokhoek uiteraard 50 graden, als bij de oude AJS en Matchless blokken. Drijfstangen in lijn dmv een gevorkte constructie van een van de drijfstangen. Daarmee komen ook de cilinders en de cilinderkoppen in lijn, noodzakelijk voor de klep bediening met de originele nokkenassen, en dan kunnen dus ook de originele koppen worden gebruikt. De achterste cilinder met het carter wordt 25 graden naar achteren gekanteld, de voorste wordt er bij ‘geplaatst’, maar wel 10 mm uit de hartlijn. De nokkenassen van de voorste cilinder drijven elkaar aan en worden op hun beurt weer aangedreven door het rechter tandwiel van de achterste cilinder.
Bijkomend voordeel is dat de bestaande oliepomp behuizing nog kan worden gebruikt. De opbrengst van de pomp zou genoeg moeten zijn, aangezien deze in de latere bouwjaren niet meer de cilindervoet smeert en dus olie over moet hebben voor een breder big-end en hopelijk voor de tweede cilinderkop.
Ontwikkeling en bouw van een A/M 700cc V-twin Deel 2:
Het carter.
Nu het idee was gerijpt en het ontwerp in grote lijnen op papier stond, kon er worden begonnen met de bouw. Als eerste het carter met de krukas. Als deze nl klaar is en de krukas daar in draait was de klus eigenlijk geklaard was mijn redenatie. Positief denken noem ik dat! Dus op naar Sjoerd om daar het OF te ontdoen van tweedehands carterhelften en krukasdelen. Een schatkamer voor een V-twin bouwer in dop. Als een kind zo blij met een kofferbak vol oud ijzer huiswaarts en aan de slag.
Onder een hoek van 50 graden wordt op het carter een tweede cilindervoet gelast. Deze moet echter 10 mm uit het hart staan om genoeg ruimte te creëren voor de nok van de voorste inlaatklep. Besloten is om het originele carter 25 graden achter over te kantelen. Dit omdat de zuiger lijbaan krachten van de uit het hart staande voorste cilinder dan lager zijn, en omdat de krukwangen dan niet in de olie draaien. Het afzuigpunt van de oliepomp, voor de olie uit het carter, ligt zo namelijk op het laagste punt. Een groot voordeel is ook dat de originele oliepomp constructie in gebruik kon blijven.
Will Leitch’s MX2, zo kan het ook.
De linker carterhelft is letterlijk een samensmelting van AJS en Matchless. Deze is namelijk gelast uit twee delen van een ’53-er G3LS en een ’54-er 16MS. De rechter carterhelft was echter een veel grotere uitdaging, vooral vanwege de daar aanwezige nokkenassen en hun tandwielen.
De linker carterhelft. Een Siamese tweeling van G3LS en 16MS
Het ontwerp van de rechter carterhelft met zijn nokkenas aandrijving.
Als ik gebruik wilde blijven maken van bestaande A/M nokkenassen kon ik geen van de bestudeerde oude configuraties van nokkenassen en klepbediening toepassen. Na heel veel puzzelen komt het volgende idee bovendrijven als meest toepasselijk en haalbaar: Het tandwielpaar van de voorste cilinder komt schuin boven die van de achterste te liggen. Het inlaatklep tandwiel van de voorste cilinder wordt aangedreven door het uitlaatklep nokkenastandwiel van de achterste cilinder. Op zijn beurt wordt het uitlaatkleptandwiel van de voorste cilinder dan weer aangedreven door zijn buurman. Dit kan door het dichter naar elkaar toe zetten van het tandwielpaar van de voorste cilinder, zodat de tanden in elkaar grijpen. Nadeel van deze constructie is echter de hogere plaatsing van de nokkenassen tov de cilindervoet van de voorste cilinder. Daardoor werd het aanzicht van het blok asymmetrisch.
De veel grotere uitdaging, de rechter carterhelft.
De hogere plaatsing heb ik visueel deels kunnen beperken door het gedeeltelijk wegfrezen van het aluminium gietstuk en het afdraaien van het nokvolgerstanggeleiderhuizen (leuk scrabblewoord). De dunne uiteinden hiervan steken nu boven het carter uit en zullen in de stoterstang hulzen vallen. Gevolg is dat ik de twee stoterstangen en hun hulzen tbv de voorste cilinder heb moeten inkorten/of kan ik hiervoor de hulzen van de ‘shortstroke light weight’ gebruiken? Maar even een keer weer bij het OF langs.
Het nog lege carter met de gemonteerde cilinders.
Om de tandwielen van de voorste cilinder in elkaar te laten lopen, moeten ze dichter bij elkaar komen te staan dan in het origineel. Daartoe zijn de bestaande gaten voor de bronzen bussen vergroot, waarna er grotere bronzen bussen zijn ingeperst. Hierin zijn de gaten voor de nokkenassen uit het midden aangebracht, waardoor het mogelijk werd om de twee tandwielen dichter naar elkaar te brengen.
Ontwikkeling en bouw van een A/M 700cc V-twin Deel 3:
De HD drijfstangen
zijn 17 mm langer dan die van de A/M. Om ze passend te maken zullen ze moeten worden ingekort, of de cilinders zullen 17 mm hoger geplaatst moeten worden. Het laatste is echter geen optie. Dit zou nl. inhouden dat ook de stoterstangen en de –tunnels verlengd zouden moeten worden. En dat het blok nog moeilijker in het frame zou passen. De HD ‘small-ends’ zijn van een kleinere diameter, waardoor de zuiger pennen van de A/M zuigers niet passen. Dus drijfstangen doorgeslepen, ingekort en weer aan elkaar gelast en gericht. Daarna de ‘small-ends’ uitgedraaid (gelukkig vlees genoeg) en van grotere bronzen bussen voorzien, met de juiste binnendiameter voor de A/M pistonpennen.
De HD drijfstand in de lasmal
Daarnaast is de ‘big-end’ kant van de gevorkte drijfstang aan beide zijden zover afgeslepen (enkele millimeters smaller gemaakt) dat de korte rollen er zonder kooi nog net in pasten. Door de geringere breedte kunnen de krukwangen nog net even dichter bij elkaar komen te staan. Belangrijk voor de passing in het smalle originele carter. Wel moest ik hiervoor een dubbel aantal rollen toepassen die dan tegen elkaar liggen. Een wel vaker toegepaste techniek bij zwaar op druk belaste rollenlagers.
Het big-end
besloot ik de draaien uit het gekochte HD-big-end. Die zou hiervoor moeten worden ingekort. Een precisie klus. De perspassing in de krukwangen vereist nauwkeurig werken en een slingerend krukas willen we ook niet in het blok monteren. Daarnaast moesten de asstompen van 20 gangen/duim BSF worden voorzien, zodat de originele A/M moeren weer konden worden gemonteerd. Gelukkig was dit op mijn Hembrug AI draaibankje met behulp van de vereiste tandwiel combinaties te doen.
Het nieuwe en originele big-end.
De krukas
In het carter moet een aangepaste standaard krukas (krukwangen en kruktappen) met het big-end en de drijfstangen van een HD worden pasgemaakt. (HD drijfstangen omdat ze gevorkt zijn uitgevoerd, en omdat ik een setje met big-end kon kopen voor slechts 50 Dollar). Maw; de uitdaging was om de nieuwe krukas niet breder te laten worden dan het origineel, maar dan wel met 2 drijfstangen op een langer big-end. Dan past dit nl. mooi in de originele breedte van het standaard carter.
Dit lijkt echter wiskundig niet te kunnen. Om dit toch te laten passen en de vereiste breedte te verkrijgen van de opgebouwde krukas, moesten de uitsparingen in de krukwangen, ter plaatse van het ‘big-end’ en van de gevorkte drijfstang, verder worden uitgefreesd.
Een krukwang op de freesbank.
Ook dit vergde de nodige nauwkeurigheid. De uitgefreesde vlakken moeten, om slingeren van de krukwangen en daarmee de kruktappen te voorkomen, 100,00 % vlak worden bewerkt tav de krukwangen.
Het aan laten sluiten en verleggen van het inwendige oliekanaal was weer een uitdaging op zich……… :-)
Omdat er nu minder inpers lengte van het big-end in de krukwangen overblijft, was ik bang dat de wangen tov de big-end zouden kunnen gaan draaien. Om dit tegen te gaan heb ik, na het inpersen van het big-end in de wangen en na het richten van de krukas, op het raakvlak van beide een 4 mm gat geboord, waarin ik vervolgens een passende stalen asje heb aangebracht. Hierna zijn de big-end eindmoeren aangebracht.
De ‘uitgeholde’ krukwangen met het ‘lange’ big-end.
Het huwelijk compleet!
Op YouTube vond ik een filmpje waar de motor al draait!!! Google maar eens op :Matchless 2 Zyl. V- Engine.wmv
Het statisch balanceren van een V-twin krukas werkt niet anders dan bij een ‘big single’. Zie mijn schrijven over dit onderwerp is SG van april ’11.
Na het nodige balanceer, weeg, meet, reken en check dubbel check (want dat geloof je toch niet?) werk, blijkt de krukas slechts 45 gram in onbalans te zijn! Een groot deel van het extra te balanceren gewicht voor de tweede drijfstang en zuiger blijkt reeds verwijderd door het uitfrezen van de krukwangen. Hierdoor heft het verwijderde materiaal de toegevoegde massa van beiden blijkbaar haast volledig op. Door het boren van een 4 tal gaten op het zwaarste punt in de krukwangen is de onbalans weggenomen.
Ontwikkeling en bouw van een A/M 700cc V-twin Deel 4:
De timing van de nokkenassen.
Aangezien de achterste cilinder gezien kan worden als het origineel, volgt de voorste cilinder 360 + 50 graden later. De arbeidsslag van de voorste cilinder volgt dus een krukas omwenteling + 50 graden na de arbeidsslag van de achterste cilinder. De nokkenassen van de voorste cilinder dienen dus dienovereenkomstig te worden afgesteld. Een lastig klusje aangezien de tandwielen niet ten opzichte van het kruktap tandwiel kon worden afgesteld, maar tov de rechter nokkenastandwiel van de achterste cilinder. Daarnaast draaien 3 nokkenassen linksom en 1 rechtsom. Door de symmetrische nokvorm voor de functie niet nadelig, maar voor de afstelling was extra concentratie vereist.
Het complete onderblok met krukas, cilinders en nokkenassen tandwieltrein
Met behulp van een gradenschijf op de linker kruktap en de berekende kleptiming van de voorste cilinder is vervolgens de stand van de tandwielen bepaald.
Erg lastig bleek de samensmelting van de 2 nokkenasdeksels tot 1 goed passend deksel. Door de optredende krimp en het kromtrekken van het deksel tijdens en na het lassen, pasten keer op keer de nokkenassen niet in de lagerbusjes. Maar zo als altijd; ook hier heeft de aanhouder gewonnen! Nu zit wel het Matchless logo op het distributiedeksel scheef. Dat kan natuurlijk niet! En het moest immers een AJS blok worden?
Aangezien de nokkenassen van de voorste cilinder hoger zijn komen te liggen, moesten de stoterstangen worden ingekort. De stalen uiteinden zitten op de aluminium stangen geperst en konden dan ook eenvoudig worden verwijderd. Stangen afgezaagd, in de AI afgedraaid op de juiste diameter, in elkaar persen en klaar. Was het allemaal maar zo gemakkelijk!
De originele en de ingekorte stoterstangen voor de voorste cilinder.
Het logo moet voor ‘het mooi’ nog wel worden gedraaid.
Deze keer geen digitale bewerking maar echte hardware.
Nieuwe uitdagingen
dienen zich aan na montage van de koppen. Ze zitten wel heel dicht bij elkaar, waardoor de uitlaat van de ene cilinder, de inlaat van de andere kruist. Maw; er is geen ruimte voor de carburateur van de voorste noch voor de uitlaat van de achterste cilinder. Niet voor niets zitten bij een V-twin meestal de inlaten naar elkaar toegekeerd, waardoor met 1 carburateur kan worden gewerkt. Maar de Vincent V-twin bewijst dat het wel kan.
Het 'oude' en het 'nieuwe' blok.
Als oplossing wordt er uit RVS lasbochten een inlaatbocht gemaakt die tussen de cilinders door naar de linkerkant van het blok loopt. De carburateur komt dan aan de linker achterkant van de voorste cilinder te zitten, en komt tevens weer rechtop te staan. De uitlaat van de achterste cilinder loopt nu netjes langs de voorste cilinder naar achteren weg.
Om ook de achterste carburateur weer rechtop te krijgen, wordt ook hier een inlaatbocht tussen cilinder en de gasfabriek toegepast.
Ontwikkeling en bouw van een Matchless 700cc V-twin Deel 5:
Welk frame?
Het blok past helaas niet in het bestaande 1 cilinder frame. Niet voor niets was de wielbasis van de Matchless model X, ca. 2” langer. Wat nu?
Voor slechts 50 Euro kon ik via Marktplaats een compleet ’49-er frame kopen. Perfect om eens te kijken wat er moet gebeuren om het blok passend te krijgen. Na wat passen en meten blijkt dat het voorframe moet worden verlengd met ca. 4” om het blok te kunnen huisvesten.
Weer via het www dient zich een ideale fiets aan om mijn blok te ontvangen. Namelijk een werkelijk tot in de puntjes gerestaureerde ‘49-er stijfframe Matchless G3L, waarvan het blok en versnellingsbak in onderdelen wordt bijgeleverd. Zelfs de versnellingsbak ligt helemaal, helemaal?, ja helemaal uit elkaar. Eén grote puzzel dus. Daarover later meer.
De G3L waar de V-twin niet in past
Omdat ik natuurlijk nog niet zeker was van een goede afloop, besloot ik het reeds eerder gekochte voorframe passend te maken rond het V-twin blok. Daarna kan deze dan aan het achterframe worden bevestigd. Zo kan de originele fiets altijd weer worden opgebouwd.
Om extra stevigheid in het verlengde frame te brengen, zijn beide koppen middels schetsplaten aan het frame bevestigd.
Blok in verlengd hoofdframe en experimenteel G3LS achterframe.
Uiteraard passen ook de schetsplaten niet meer. Met behulp van een kartonnen mal heb ik twee nieuwe gemaakt uit 5 mm dik plaatstaal. Ook weer voor extra versterking lopen deze langs het blok tot aan de bevestiging van het voorframe. Het originele G3L, en nu te korte,onderbuizen van het achterframe worden aan deze schetsplaten bevestigd.
Wordt vervolgd.