Come funziona il motorino d'avviamento: solenoide, pignone, riduttore, indotto e spazzole
Il motorino d'avviamento funziona in due tempi: quando giri la chiave, il solenoide spinge il pignone a ingranare sulla corona del volano e chiude i contatti di potenza; a quel punto il motore elettrico, formato da indotto, spazzole e campo magnetico, gira e trascina il motore termico finché non si avvia. Una ruota libera protegge il motorino quando il motore parte.
Capire il funzionamento serve a interpretare i sintomi. Un click senza rotazione, una rotazione a vuoto, una grattata o un ronzio dopo l'avvio indicano ciascuno un componente diverso. Chi conosce la funzione di ogni parte sa dove cercare il guasto e quale ricambio, singolo o completo, serve davvero.
Cosa succede quando giri la chiave
Il ciclo di avviamento dura pochi secondi ma comprende una sequenza precisa di eventi elettrici e meccanici. Ogni passaggio dipende dal precedente.
- Consenso all'avviamento: il blocchetto di accensione, o la centralina nei veicoli con pulsante, invia corrente al terminale 50 del solenoide. Nei veicoli moderni il comando passa da un relè di avviamento e richiede alcuni consensi, come il pedale della frizione premuto o la leva del cambio automatico in P o N, oltre al riconoscimento della chiave da parte dell'immobilizzatore.
- Eccitazione del solenoide: la corrente attraversa due avvolgimenti, quello di richiamo e quello di mantenimento. Insieme generano un campo magnetico forte che attira il nucleo mobile.
- Innesto del pignone: il nucleo mobile tira la leva di innesto, che spinge il pignone in avanti verso la corona dentata del volano. Se i denti si trovano "testa contro testa", una molla interna consente al nucleo di completare la corsa e il pignone ingrana appena l'indotto inizia a ruotare.
- Chiusura dei contatti di potenza: a fine corsa il nucleo spinge un disco di contatto che collega il terminale 30, il positivo della batteria, al terminale 45, che alimenta il motore elettrico. In questo istante l'avvolgimento di richiamo resta con le due estremità alla stessa tensione e smette di assorbire corrente, mentre quello di mantenimento tiene il nucleo in posizione.
- Trascinamento: l'indotto gira con una coppia elevata e, tramite il pignone, fa ruotare il volano e quindi l'albero motore.
- Disinnesto: rilasciando la chiave, il solenoide si diseccita, la molla di ritorno riporta indietro il nucleo, i contatti si aprono e il pignone rientra.
Durante la frazione di secondo tra l'avvio del motore e il rilascio della chiave, il volano gira più veloce del pignone. La ruota libera lascia il pignone libero di girare in quel verso senza trascinare l'indotto, che altrimenti raggiungerebbe velocità dannose.
A cosa serve ogni componente del motorino
Il solenoide e i contatti di potenza
Il solenoide, chiamato anche elettromagnete o teleruttore di avviamento, svolge due funzioni: sposta meccanicamente il pignone e funziona da interruttore per la corrente principale, che può superare diverse centinaia di ampere. I contatti di potenza sono due perni in rame collegati dal disco mobile. A ogni avviamento si forma un piccolo arco elettrico che li consuma lentamente: è il motivo per cui, dopo molti cicli, il solenoide inizia a fare click senza trasmettere corrente.
La leva di innesto
La leva di innesto, o forcella, è un braccio imperniato che trasforma il movimento del nucleo del solenoide nello spostamento del pignone. È spesso in materiale plastico rinforzato o in acciaio stampato. Se si rompe, il solenoide scatta e il motore elettrico gira, ma il pignone non avanza.
Il pignone e la ruota libera
Il pignone è un ingranaggio di piccolo diametro, con un numero di denti che di solito varia tra otto e tredici circa. È montato su una frizione unidirezionale a rulli: dei rullini alloggiati in sedi inclinate bloccano il pignone quando è l'indotto a trascinarlo e lo liberano quando è il volano a girare più veloce. Il gruppo scorre su un albero con scanalature elicoidali che favoriscono l'innesto. Nel linguaggio comune l'intero gruppo è chiamato "bendix".
L'indotto e il collettore
L'indotto è il rotore del motore elettrico: un pacco di lamierini con avvolgimenti in rame collegati alle lamelle del collettore. Le spazzole, strisciando sul collettore, invertono la corrente negli avvolgimenti a ogni mezzo giro e mantengono la rotazione. L'indotto ruota su boccole in bronzo sinterizzato o su cuscinetti; se questi si consumano, l'indotto può sfregare contro i magneti o le espansioni polari e il motorino rallenta.
Le spazzole
Le spazzole sono blocchetti di grafite e rame spinti contro il collettore da molle. Si consumano a ogni avviamento. Quando diventano troppo corte, il contatto peggiora e il motorino gira in modo irregolare o non gira affatto. Di solito sono quattro, montate su un portaspazzole che si sostituisce come kit.
Magneti permanenti o avvolgimenti di campo
Il campo magnetico in cui gira l'indotto può essere generato da magneti permanenti incollati o fissati all'interno della carcassa, oppure da avvolgimenti di campo in rame collegati in serie con l'indotto. I magneti permanenti riducono peso e ingombro e sono la soluzione più diffusa sulle auto moderne. Gli avvolgimenti di campo, tipici dei motorini per grandi diesel, veicoli industriali e trattori, offrono una coppia di spunto molto elevata.
Il riduttore
Nei motorini a riduzione, tra indotto e pignone c'è un gruppo di ingranaggi che diminuisce la velocità e aumenta la coppia. Il tipo più diffuso è l'epicicloidale: un pignone solare sull'albero dell'indotto fa girare tre satelliti all'interno di una corona fissa, e il portasatelliti trasmette il moto all'albero del pignone. Esiste anche il riduttore a ingranaggi paralleli, con un ingranaggio intermedio su un asse sfalsato. Grazie al riduttore l'indotto può essere più piccolo e veloce, e il motorino risulta più leggero a parità di coppia.
Perché il motorino dipende tanto da batteria, cavi e masse
Il motorino d'avviamento è l'utilizzatore che assorbe più corrente in tutto il veicolo. Su una piccola auto a benzina l'assorbimento durante il trascinamento è nell'ordine di un centinaio di ampere o poco più; su un diesel di grossa cilindrata può arrivare a diverse centinaia, con picchi ancora più alti nell'istante di spunto, quando l'indotto è fermo.
Con correnti così elevate anche una resistenza piccola produce una caduta di tensione importante. Il circuito di potenza comprende il polo positivo della batteria, il cavo fino al terminale 30, i contatti del solenoide, il motore elettrico e il ritorno a massa attraverso la flangia, il blocco motore e la treccia di massa verso il polo negativo. Un morsetto ossidato o una treccia corrosa in uno qualsiasi di questi punti riduce la tensione disponibile e il motorino rallenta o si ferma.
Questa dipendenza spiega perché la diagnosi corretta comincia sempre dalla batteria e dai collegamenti. I test pratici sono descritti nella guida su come testare il motorino con la caduta di tensione.
Termini da conoscere sul funzionamento del motorino
- Avvolgimento di richiamo
- La bobina del solenoide che fornisce la forza necessaria ad attirare il nucleo. Lavora solo finché i contatti di potenza non si chiudono.
- Avvolgimento di mantenimento
- La bobina del solenoide che tiene il nucleo in posizione durante il trascinamento. Assorbe meno corrente di quella di richiamo.
- Ruota libera
- La frizione unidirezionale che trasmette la coppia dal motorino al volano ma non viceversa. Nelle moto esiste anche una ruota libera di avviamento separata, montata sul motore.
- Collettore
- L'insieme di lamelle in rame sull'indotto su cui strisciano le spazzole. Se è usurato o sporco, il motorino perde efficienza.
- Corona del volano
- L'anello dentato su cui ingrana il pignone, montato sul volano nei cambi manuali o sul disco trascinatore nei cambi automatici.
Dal funzionamento alla diagnosi: le guide collegate
Conoscere il ruolo di ogni componente permette di collegare ciascun sintomo alla parte responsabile. Le guide che seguono applicano questi principi ai casi pratici.
Sintomi di motorino guasto
Ogni componente ha un modo tipico di guastarsi: i contatti del solenoide producono il click, la ruota libera la rotazione a vuoto, le spazzole la rotazione irregolare. La guida ai sintomi di motorino guasto li mette in ordine.
Pignone, bendix e corona
La parte meccanica dell'innesto è la più soggetta a rumori e grattate. Il dettaglio è nella guida gira a vuoto, non ingrana, gratta.
Specifiche che decidono la compatibilità
Riduttore, potenza, pignone e flangia cambiano da un motorino all'altro. Per scegliere il ricambio giusto consulta la guida alle specifiche del motorino.
Lessico tecnico completo
Per tutte le definizioni dei componenti dell'impianto elettrico, dal solenoide alla corona dentata, consulta il glossario tecnico.
Tutti gli argomenti fanno parte della guida completa al motorino d'avviamento.
Esempi pratici: quale componente si è guastato?
Il click secco senza rotazione
Su un'auto con batteria carica e collegamenti puliti, il solenoide scatta ma il motore elettrico resta fermo. Il nucleo arriva a fine corsa, ma il disco non collega più i contatti di potenza perché sono consumati dall'arco elettrico. È un guasto del solenoide, non dell'indotto, e su molti modelli si risolve con il solo solenoide o con il kit contatti. La diagnosi completa è nella guida fa click ma non gira.
Il motorino che ronza ma il motore resta fermo
Si sente il motorino girare velocemente ma l'albero motore non si muove. La ruota libera non blocca più il pignone: i rulli o le molle sono usurati. Il gruppo pignone va sostituito, controllando anche i denti della corona.
Dubbi frequenti sul funzionamento del motorino
Bendix e ruota libera sono la stessa cosa?
Nel linguaggio di officina sì. In senso stretto, il "bendix" era un sistema di innesto a inerzia in cui il pignone avanzava per effetto della rotazione dell'albero, senza leva. Oggi quasi tutti i motorini usano un innesto comandato dal solenoide con una ruota libera a rulli, ma il nome è rimasto.
Il solenoide non è un relè qualsiasi
Il solenoide del motorino è un relè di potenza con una funzione meccanica in più, lo spostamento del pignone. Il relè di avviamento nella scatola fusibili, invece, commuta solo la piccola corrente che arriva al terminale 50.
Le moto hanno lo stesso schema
Il principio è simile, ma in molte moto e scooter il motorino non ha un solenoide montato sopra: c'è un relè di avviamento separato e una ruota libera montata sul motore. Il tema è trattato nel pilastro dedicato alle moto e scooter.
Domande frequenti su come funziona il motorino d'avviamento
Perché il motorino ha bisogno di tanta corrente?
Deve vincere la compressione dei cilindri e gli attriti del motore freddo in pochi istanti. Per generare quella coppia a 12 V servono correnti molto alte, da un centinaio a diverse centinaia di ampere.
Che differenza c'è tra motorino diretto e a riduzione?
Nel diretto il pignone è sull'albero dell'indotto, nel motorino a riduzione un gruppo di ingranaggi moltiplica la coppia. Il motorino a riduzione è più leggero e compatto a parità di prestazioni.
Cosa protegge il motorino quando il motore si avvia?
La ruota libera del pignone. Impedisce al volano di trascinare l'indotto a una velocità eccessiva nel breve tempo prima che il pignone rientri.
Il motorino funziona anche durante la marcia?
No, lavora solo per i pochi secondi dell'avviamento. Se continua a girare a motore acceso c'è un guasto da risolvere subito, come spiegato nella guida sul motorino che resta inserito.