Вариатор позволяет обеспечить бесступенчатую регулировку скорости вращения выходного вала, при неизменной скорости входного вала.
Самым известным примером вариатора является автомобильный с раздвижными конусами. У него есть как плюсы так и минусы. Но это не единственно возможная конструкция, да и сам вариатор устанавливается не только на автомобили.
Лобовой вариатор с перекрещивающимися валами
Конструкция лобового вариатора относительно проста. На ведущем валу закреплен диск, а на ведомом (выходном) валу установлен каток. Оси вращения валов расположены перпендикулярно. Валы установлены таким образом, что каток соприкасается с диском и при вращении диска будет вращаться и каток.
Частота вращения катка, а значит и ведомого вала будет зависеть от радиуса катка и места расположения точки касания катка и диска. Чем она ближе к центру диска, тем медленней будет вращаться вал. По мере удаления точки контакта от центра частота вращения ведомого вала будет увеличиваться, а вращающий момент - уменьшаться.
Обеспечить бесступенчатое регулирование частоты вращения в этой конструкции несложно. Нужно установить каток на шлицах и добавить механизм перемещения катка по ним - вдоль оси ведомого вала.
Таким образом можно изменять не только частоту, но и направление вращения. При прохождении точки касания через центр, направление вращения ведомого вала будет изменяться на противоположное.
Лобовые вариаторы устанавливают в приборы, винтовые прессы и другое оборудование. КПД этих устройств не самый высокий, это объясняется возможностью проскальзывания катка, т.к. передача вращения осуществляется посредством сил трения при резком изменении направления вращения.
Ременный вариатор с раздвижными конусами
Вариатор этого типа используется в автомобилях, фрезерных станках и другом металлообрабатывающем оборудовании.
На ведущем и ведомом вала размещены конические диски, они могут перемешаться вдоль оси вала. Между дисками расположен ремень, он может быть выполнен из армированной резины, стали или полимерных материалов, именно через него передается вращение от ведомого вала к ведущему.
Для обеспечения поджатия диска к ремню может использоваться пружина.
Диски образуют шкивы, на которые надет ремень. Благодаря тому, что диски подвижны диаметр шкивов можно изменять. При этом будет изменяться и частота вращения выходного вала.
При приближении точки касания к оси ведомого вала частота вращения будет увеличиваться, а вращающий момент - уменьшаться.
Торовый вариатор
На ведомом и ведущем валу установлены чашки, со сферическими поверхностями. Вращения от ведущей чашки к ведомой передается через шарнирно установленные ролики. Частота вращения ведущего вала будет изменяться при изменении положения роликов, т.к будет изменять расположение точек контакта.
Сферическая поверхность должна быть изготовлена с высокой точностью, что позволит обеспечить высокий КПД (более 95%). Технологический процесс изготовления чашек сложен, поэтому стоимость торового вариатора высока. Его устанавливают на дорогие автомобили, а также используют в авиации, например на истребителе с вертикальным взлетом Hurrier.