Przekładnia bezstopniowa składa się z pasa napędowego współpracującego z kołami pasowymi o zmiennej średnicy. Jej kluczowym elementem jest multiwariator. Mechanizm multiwariatora powoduje płynną zmianę średnicy roboczej koła pasowego przy zmianie prędkości obrotowej wału, na którym jest on osadzony.

Ponieważ multiwariator jest zazwyczaj montowany na wale korbowym silnika, skonstruowany jest tak, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału korbowego wzrasta średnica robocza koła pasowego multiwariatora. Ponieważ pas napędowy nie rozciąga się, tarcze drugiego koła pasowego, które odbiera napęd i przekazuje dalej na sprzęgło odśrodkowe i przekładnię końcową w przypadku skuterów i sportowych quadów lub przekładnię mechanizmu różnicowego w przypadku innych pojazdów czterokołowych, są rozpychane przez pas, gdy wzrasta średnica robocza koła pasowego multiwariatora. Bieżnie koła pasowego, odbierającego napęd, są ściskane dość silną sprężyną, przeciwdziałającą zmniejszaniu średnicy, na której pracuje pas.

Gdy silnik rozwija niewielką moc przy niskich obrotach, koło pasowe połączone z multiwariatorem ma najmniejszą średnicę, a drugie koło pasowe ma średnicę największą, czyli przełożenie pomiędzy silnikiem a tylnym kołem jest największe (skuter jedzie wolno). Wraz ze wzrostem obrotów wału korbowego wzrasta średnica koła pasowego połączonego z multiwariatorem. Przy maksymalnych obrotach silnika średnica koła pasowego połączonego z multiwariatorem jest największa, a średnica koła pasowego, odbierającego napęd, jest najmniejsza i wówczas mamy najmniejsze przełożenie pomiędzy silnikiem a tylnym kołem (skuter jedzie szybko). Multiwariator wykorzystuje siłę odśrodkową, która jest używana do zwiększania średnicy koła pasowego. Najpopularniejsze są multiwariatory rolkowe, ale w sporcie wykorzystywane są także multiwariatory bezrolkowe, przeważnie droższe, ale pozbawione wad mechanizmów rolkowych. Od lat stosuje się sportowe multiwariatory dźwigniowe, których największe wady to wysoka cena i dość duża masa. Typowym przedstawicielem multiwariatorów bezrolkowych jest konstrukcja z ciężarkami „palcowymi” lansowana przez firmę J. Costa.

Budowa multiwariatora rolkowego i bezrolkowego „palcowego”
Multiwariator rolkowy składa się z dwóch tarcz stożkowych, między którymi pracuje pas napędowy. Są to połówki koła pasowego, występują one w multiwariatorach wszystkich typów. Jedna z tarcz jest nieruchomo związana z wałkiem, na którym pracuje multiwariator, a druga przesuwa się względem wałka. Po przeciwnej stronie ruchomej tarczy umieszone są mocno wgłębione bieżnie dla rolek. Rolki składają się z rdzenia i powłoki odpornej na ścieranie, znajdują się w bieżniach ruchomej tarczy, a odpychają się od płaskiej tarczki oporowej, która zamontowana jest tak, że nie zmienia swojego położenia względem wału. Siła odśrodkowa działająca na rolki powoduje ich przetaczanie w bieżniach w kierunku zewnętrznej średnicy tarcz multiwariatora, co powoduje zbliżanie się tarcz stożkowych i pracę pasa napędowego na większej średnicy roboczej. Jednocześnie pokonywany jest opór sprężyny, pas napędowy rozpycha połówki koła pasowego biernego, odbierającego napęd od pasa napędowego.

Zasadniczą różnicą w działaniu multiwariatora rolkowego i bezrolkowego „palcowego” jest to, że w tych drugich elementami reaktywnymi są masywne „palce” wysuwające się z otworów w ruchomej tarczy. Palce te odpychają ruchomą tarczę od misy oporowej, która zastępuje tu tarczkę oporową spotykaną w multiwariatorach rolkowych. Ponieważ otwory na „palce” wykonane są nierównolegle do osi obrotu multiwariatora, możliwe jest odpychanie ruchomej tarczy. Zgodnie z zapewnieniami producenta i przeprowadzonymi testami na różnych modelach skuterów zastosowanie multiwariatora systemu J. Costa skutkuje lepszym przekazywaniem mocy silnika, redukcją oporów wariatora i niższym zużyciem paliwa, szybszą reakcją na zmiany prędkości obrotowej wału korbowego silnika, niższą temperaturą pracy, wysoką trwałością i niższą masą w porównaniu z multiwariatorami rolkowymi. Najlepsze efekty zastosowania multiwariatorów J. Costa obserwuje się w maxi skuterach napędzanych silnikami o dużej pojemności, a szczególnie interesujące efekty daje zastosowanie go w maxi skuterze Kymco AK 550. Niestety multiwariatory „palcowe” nie sprawdzają się we współpracy z silnikami najmniejszej pojemności, a ich dodatkowym mankamentem jest niska odporność na zanieczyszczenia. Nie jest to wadą w przypadku sportowych zastosowań multiwariatora „palcowego”, gdyż pojazd wyczynowy jest serwisowany tak często, że multiwariator nie zdąży się zabrudzić.

Jak działa muliwariator?
Działanie multiwariatora, czyli jego reakcje na zmianę obrotów wału korbowego, zależne jest głównie od ciężaru rolek (w przypadku multiwariatora rolkowego), ciężarków (w wypadku multiwariatora dźwigniowego) lub ciężaru „palców” (w przypadku multiwariatora „palcowego”). Fabryczne rolki mają ciężar dochodzący do 8 g, a rolki proponowane przez firmy tuningowe – około 2 g. „Palce” są zazwyczaj znacznie cięższe. Oczywiście im lżejsze rolki, ciężarki lub „palce”, tym późniejsza będzie reakcja multiwariatora na wzrost prędkości obrotowej wału korbowego, czyli mówiąc prościej, lekkie rolki sprzyjają wkręcaniu się silnika na wysokie obroty i pracy na wysokich obrotach w całym zakresie prędkości.

Fabrycznie nie montuje się lekkich rolek, ciężarków lub „palców”, ale jeżeli zwiększymy obroty osiągane przez silnik za sprawą zabiegów tuningowych, to warto je wykorzystać tak, aby silnik pracował najczęściej w przedziale pomiędzy obrotami mocy maksymalnej i maksymalnego momentu obrotowego. Niestety właściwy ciężar trudno dobrać, można to zrobić jedynie metodą prób i błędów, czyli montując zestawy rolek, ciężarków lub „palców” o różnej masie i wykonując jazdy próbne. Masa rolek, ciężarków lub „palców” musi być dobrana do siły sprężyny koła pasowego biernego, a ta z kolei zależy od masy obciążającej skuter, czyli w wypadku skutera sportowego – od masy kierowcy. Oczywiście zamontowanie zbyt lekkich ciężarków sprawi, że skuter nie będzie osiągał maksymalnej prędkości, gdyż koło pasowe połączone z multiwariatorem nie osiągnie maksymalnej średnicy. Z kolei jeżeli ciężarki będą zbyt ciężkie, to koło pasowe połączone z multiwariatorem osiągnie swoją maksymalną średnicę, zanim silnik osiągnie obroty zbliżone do obrotów mocy maksymalnej, a wówczas skuter także nie osiągnie maksymalnej prędkości, gdyż silnik zostanie zduszony zbyt wysokim przełożeniem. 

Wady i zalety różnych typów muliwariatorów
Największą wadą multiwariatorów rolkowych jest duża siła tarcia występująca pomiędzy rolkami i ich bieżniami. Tarcie powoduje dość szybkie zużywanie ich powierzchni, a takie rolki mają tendencję do blokowania się w bieżniach i powodują oporne działanie multiwariatora. Jego praca nie przebiega już tak płynnie. Te wady nie występują w multiwariatorach dźwigniowych, gdzie tarcie występuje głównie na osiach dźwigni. Multiwariatory dźwigniowe zazwyczaj są nieco cięższe, a ich konstrukcja jest bardziej skomplikowana, ale wykazują dużą trwałość i odporność na zanieczyszczenia. Multiwariatory „palcowe” nie są odporne na zanieczyszczenia, ale są lżejsze od konstrukcji dźwigniowych i trwalsze od multiwariatorów rolkowych.

Rafał Dmowski