Две вращающиеся шестерни легко и бесшумно входят в зацепление, если окружные скорости их одинаковы.

Окружная скорость каждой шестерни зависит от числа оборотов вала, на котором она сидит, и от ее диаметра: чем больше диаметр шестерни, тем больше и ее окружная скорость при том же числе оборотов.

При переходе, например, с первой передачи на вторую нужно разъединить каретку 9 (см. рис. 164, б и в) с шестерней 4 и ввести в зацепление каретку 10 с шестерней 3. Диаметры каретки 10 и шестерни 3 почти одинаковые, но окружные скорости их в момент разъединения каретки 9 с шестерней 4 будут различные - у шестерни 3 скорость будет больше. Это легко понять, если учесть, что на первой передаче ведомый вал вращается с меньшей скоростью, чем промежуточный вал, вследствие различного числа зубьев шестерни 4 и каретки 9.

При переключении с высших передач на низшие соотношение окружных скоростей будет обратным соотношению при переключении с низших передач на высшие. Поэтому для бесшумного включения шестерен приходится искусственно уравнивать их скорости.

Включение шестерен облегчают установленные в некоторых коробках передач особые устройства - муфта легкого включения (например, автомобили М-20 выпуска до 1952 г., ЗИС-150) и синхронизатор (например, автомобили М-20 выпуска с 1952 г., МАЗ-200).

Схема коробки передач с муфтой легкого включения приведена на рис. рис. 166. Зубья венцов 3 и 6 и муфты 4 через один зуб несколько укорочены (на некоторых муфтах зубья удалены через один). Следовательно, при включении передач зубья венцов 3 и 6 свободно входят в широкие промежутки между зубьями муфты даже при неодинаковых окружных скоростях (рис. 167, а). По мере перемещения муфты эти зубья соприкасаются и окружные скорости зубьев венцов и муфты уравниваются (рис. 167, б).

Рис. 167 - Схема действия муфты легкого включения:
а - ввод шестерен в зацепление; б - уравнивание окружных скоростей и полное зацепление шестерен;
(Наименование деталей то же, что и на рис. 166).

Автоматическое уравнивание окружных скоростей и безударное (следовательно, бесшумное) зацепление шестерен достигается посредством синхронизатора, упрощенная схема которого показана на рис. 168, а некоторые детали - на рис. 169.

Рис. 168 - Схемы работы синхронизатора (автомобиль М-20):
а - нейтральное положение; б - уравнивание окружных скоростей; в - включение передачи; 1 - ступица; 2 - ползун; 3 - фиксатор; 4 - муфта; 5 - проточка муфты; 6 - блокирующее кольцо; 7 - конус; 8 - зубчатый венец; 9 - шестерня второй передачи; 10 - ведомый вал.

Рис. 169 - Детали синхронизатора (автомобиль М-20)
(Наименование деталей то же, что и на рис. 168)

На шлицах ведомого вала 10 установлена ступица 1, закрепленная стопорным кольцом. По зубьям внешней поверхности ступицы 1 может скользить муфта 4 переключения второй и третьей передач.

Ступица связана с муфтой тремя фиксаторами 3, состоящими из шариков с пружинами. Шарики находятся в отверстиях ползунов 2, помещенных в пазах ступицы 1, и под давлением своих пружин входят наполовину в выточки муфты 4.

Шестерня 9 второй передачи (так же, как и шестерня третьей передачи на ведущем валу) снабжена зубчатым венцом 8 и конусом 7.

По обеим сторонам ступицы установлены бронзовые блокирующие кольца 6. На наружной поверхности колец имеются такие же зубья, как у зубчатого венца 8, и вырезы. В эти вырезы входят торцами ползуны 2, причем с некоторым зазором, благодаря чему блокирующие кольца могут поворачиваться относительно муфты 4 на очень малый угол. Внутренняя поверхность блокирующих колец 6 выполнена конической соответственно конусу шестерни 9 (и шестерни третьей передачи на ведущем валу).

При включении второй передачи (муфту перемещают вправо) муфта надавливает на шарики фиксаторов 3; это давление передается ползунам 2, которые, упираясь своими торцами в блокирующее кольцо 6, передвигают его, пока оно не соприкоснется конической поверхностью с конической поверхностью шестерни 9.

В случае трения этих поверхностей блокирующее кольцо 6 повертывается относительно муфты 4. Зубья муфты начинают давить скошенными поверхностями на скошенные поверхности зубьев блокирующего кольца; поэтому зубья не входят в зацепление (рис. 168, б, справа). В результате давления трение конических поверхностей блокирующего кольца 6 и шестерни 9 возрастает и окружные скорости их быстро уравниваются. Возникающая в результате давления скосов зубьев окружная сила стремится повернуть блокирующее кольцо 6 в направлении, противоположном направлению его вращения.

Когда кольцо под действием окружной силы повернется, зубья муфты 4 войдут в зацепление с зубьями блокирующего кольца 6, нажатие блокирующего кольца 6 на конус 7 шестерни 9 при этом прекратится, так как действие окружной силы прекращается. Муфта 4, продолжая перемещаться, свободно и бесшумно входит в зацепление с зубчатым венцом 8 шестерни 9 (рис. 168, в).

Синхронизатор описанного типа обеспечивает безударное включение шестерен при условии плавного их включения.