• Głośna praca przekładni z uwagi na konieczność zastosowania kół zębatych walcowych o zębach prostych;
• Zgrzyt towarzyszący załączaniu biegu, wynikający z różnicy prędkości obrotowych wałków, a tym samym z różnicy prędkości liniowych zębów obu kół zębatych;
• Zmniejszanie zdolności przenoszenia momentu obrotowego przez przekładnię w wyniku ciągłego skracania się wzdłużnego zębów, będącego następstwem ich zużywania się podczas załączania przełożenia.

Znacznie lepsze efekty daje rozwiązanie z zastosowaniem dwóch kół zębatych walcowych o zębach skośnych. Pozbawione jest ono wad 1 i 3 poprzedniego rozwiązania. Powstał tu jednak problem innej natury. Kół zębatych o zębach skośnych nie można bowiem rozłączać poprzez ich wzajemne przesuwanie. Muszą być usytuowane względem siebie na stałe. Aby możliwe było rozłączne przenoszenie momentu obrotowego, jedno z kół osadzono ślizgowo na wałku i wyposażono w dodatkowy wieniec zębaty, który może zazębiać się ze specjalnym, kompatybilnym z nim wieńcem zębatym o uzębieniu wewnętrznym połączonym za pomocą wielowypustu z wałkiem. Zazębienie tego wieńca z wieńcem przy kole zębatym załącza przełożenie, rozzębienie uniemożliwia przeniesie momentu obrotowego, a koło zębate będzie obracało się swobodnie względem wałka. Zasadę działania sprzęgła zębatego przedstawia rysunek 1.

rysunek 1- sprzęgło zębate

W praktyce rozwiązanie to zostało przebudowane do postaci nieruchomej piasty osadzonej wielowypustowo na wałku (tuż przy wieńcu zębatym koła zębatego ślizgowo osadzonego na wałku) i poruszającej się na niej tulei sprzęgającej (często mylnie nazywanej przesuwką) i nazwano sprzęgłem zębatym. Tak skonstruowane sprzęgło zębate znalazło zastosowanie w wielu konstrukcjach skrzyń biegów samochodów ciężarowych, a w osobowych i wyścigowych samochodach firmy Ferrari stosowane jest do dziś.
Sprzęgło zębate pomimo szeregu zalet w porównaniu z rozwiązaniem opisanym na wstępie posiada istotną wadę, która mniej wprawnym kierowcom samochodów osobowych nastręcza sporo kłopotów. Przy załączaniu kolejnego dowolnego biegu, koło zębate przełożenia, które chce załączyć kierowca zawsze obraca się szybciej niż wałek wyjściowy skrzyni biegów. Analogicznie przy redukcji biegu z wyższego na niższy - koło zębate napędzające wałek wyjściowy obraca się wolniej od wałka. Te różnice prędkości obrotowej powodują utrudnienia we włączeniu biegu i nieprzyjemny zgrzyt wieńców zębatych sprzęgła zębatego. Powoduje to również przedwczesne zużywanie się materiału zębów i skrócenie żywotności przekładni. Aby temu przeciwdziałać, wstawiono dodatkowe urządzenie pomiędzy sprzęgło zębate a wieniec zębaty koła zębatego. Jest nim stożkowe sprzęgiełko cierne, którego bieżnia zewnętrzna związana jest z kołem zębatym ślizgowo osadzonym na wałku, a bieżnia wewnętrzna z piastą lub tuleją sprzęgającą sprzęgła zębatego. Sprzęgło zębate wraz ze sprzęgłem ciernym nazywa się synchronizatorem. Zadaniem synchronizatora jest więc wyrównywanie odmiennych prędkości obrotowych elementów skrzynki biegów, a następnie załączenie ich do pracy.
Ze względu na zasadę działania rozróżnia się trzy rodzaje synchronizatorów:

• Synchronizatory proste
• Synchronizatory bezwładnościowe zwane blokującymi
• Synchronizatory progresywne

Każdy z wymienionych typów posiada wiele odmian konstrukcyjnych, a ponadto budowane są synchronizatory będące kombinacją różnych typów.

Synchronizator prosty został przedstawiony na rysunku 2.

Na wałku [9] osadzone są koła dwa zębate [2] sąsiednich biegów. Są one osadzone ślizgowo na łożyskach igłowych [1] lub na tulejach ślizgowych. Pomiędzy nimi na wielowypuście wałka [9] osadzona jest piasta synchronizatora [6], której zewnętrzny wieniec zębaty ma takie same parametry, jak wieniec zębaty [3] koła zębatego [2]. Na piaście [6] osaczona jest tuleja sprzęgająca [4], która współpracuje z widełkami wyłączającymi wewnętrznego mechanizmu zmiany biegów, a jej uzębienie wewnętrzne ma parametry wieńca zębatego [3]. Tuleja sprzęgająca [4] na wewnętrznej części walcowej posiada obwodowy rowek, w który wciska się kulka zatrzasku [5]. Na obwodzie piasty znajdują się trzy lub sześć zatrzasków kulkowych. Dzięki temu poosiowe przesuwanie tulei sprzęgającej [4] powoduje jednoczesne przesuwanie piasty synchronizatora [6]. Piasta wyposażona jest dodatkowo w pierścienie stożkowe wewnętrzne o kącie nachylenia powierzchni zwykle 5-7 stopni wykonane jako wkładki z brązu, które współpracują z pierścieniami stożkowymi [8] kół zębatych. Rysunek 2A przedstawia synchronizator w pozycji neutralnej. Nie jest załączony żaden bieg. Gdy kierowca rozpoczyna załączanie biegu (rysunek 2B), poprzez mechanizm zmiany biegów przesuwa tuleję sprzęgającą w kierunku koła zębatego. Ta poprzez zatrzask kulkowy przesuwa również piastę synchronizatora, w wyniku czego powierzchnie stożkowe [7] i [8] zaczynają się zacierać powodując wyrównanie różnicy prędkości obrotowych koła zębatego [2] i wałka [9]. Jest to faza synchronizacji. W wyniku działania poosiowej siły wywieranej przez kierowcę, następuje promieniowe wciśnięcie kulki zatrzasku kulkowego i przesunięcie tulei sprzęgającej, która zazębia się z wieńcem zębatym [3]. Jest to faza załączenia biegu. Wadą tego rozwiązania, pomimo niewątpliwej prostoty konstrukcji jest brak możliwości kontroli fazy synchronizacji. Oznacza to, że jeśli kierowca zbyt gwałtownie będzie chciał załączyć bieg, to faza synchronizacji nie spowoduje całkowitego wyrównania prędkości obrotowych wirujących elementów, a załączenie biegu odbędzie się z pewnym zgrzytem.
Problem ten został rozwiązany w synchronizatorze bezwładnościowym, który przedstawiam  na rysunku 3.

Koła walcowe [1] i [8] mają zębate wieńce [3] i [7] o zębach prostych oraz stożkowe pierścienie [10] i [18]. Między kołami [1] i [8] na wałku [9] osadzona jest piasta synchronizatora [14] posiadająca uzębienie, jak w przypadku synchronizatora prostego. W omawianym przypadku koło zębate [1] jest integralną częścią wałka sprzęgłowego, ale zasada działania tego mechanizmu będzie dokładnie taka sama w przypadku osadzenia koła zębatego [1] ślizgowo na wałku [9]. Piasta synchronizatora nie przesuwa się na wałku i zabezpieczona jest pierścieniem ustalającym [2]. Na zęby piasty [14] nasunięta jest tuleja sprzęgająca [16]. Pomiędzy piastą synchronizatora [14] a sąsiednimi kołami zębatymi znajdują się wykonane z brązu pierścienie blokujące (synchronizujące) [11] i [17], których wewnętrzne powierzchnie stożkowe współpracują z pierścieniami stożkowymi [10] i [18]. Pierścienie blokujące wyposażone są w wieńce zębate [4] i [6] o takiej samej podziałce, jak tuleja sprzęgająca [16] oraz wieńce zębate [3] i [7]. Powierzchnie czołowe zębów pierścieni blokujących od strony tulei [16] są zaostrzone pod takim samym kątem, co zęby tulei.
Pierścienie blokujące są połączone z piastą [14] za pomocą trzech wkładek [5], wsuniętych we wręby [22] piasty synchronizatora. Wkładki wchodzą również w wycięcia [12] na powierzchniach czołowych pierścieni blokujących z luzem, nieco większym od połowy podziałki zębów. Występy [15] we wkładkach [5] pełnią rolę zatrzasków kulkowych i wsunięte są w rowek obwodowy [20] tulei sprzęgającej [16]. Rolę sprężyn zatrzasków pełnią tu pierścienie sprężyste [13] i [21].
Zasadę działania synchronizatora blokującego przedstawia rysunek 4

Oznaczenia odnoszą się do rysunków 3 i 4. Pozycją wyjściową jest neutralne ustawienie elementów oznaczające "luz" - rysunek 4A. Kierowca przesuwa tuleję sprzęgającą [16] z położenia środkowego np. w lewo. Tuleja będzie pociągać za sobą wkładki [5] aż do chwili, w której oprą się one o powierzchnie czołowe wycięć [12] w pierścieniu blokującym [17]. Zostanie on z niewielką siłą dociśnięty do pierścienia stożkowego [18] koła zębatego [1]. W tej samej chwili w wyniku tarcia pierścień blokujący [17], pociągany przez stożkową powierzchnię [18] związaną z wieńcem zębatym [3] i kołem zębatym[1] obróci się w stronę obrotu wałka sprzęgłowego o kąt, określony obwodowym luzem między grubością wkładek [5] i krawędziami wycięcia [12] w pierścieniu blokującym [17]. Wskutek tego zęby pierścienia [17] ustawią się naprzeciw zębów tulei sprzęgającej [16], uniemożliwiając ich przesunięcie w kierunku wieńca zębatego [3]. Omawiana faza widoczna jest na rysunku 4B. Oznacza to, że nie można załączyć przełożenia wprost, tak jak miało to miejsce w synchronizatorze prostym.
Zewnętrzne końce zębów tulei [16] i pierścienia [17] są zaostrzone, a więc na powierzchni ich przylegania powstaje siła normalna P. Siłę tę można rozłożyć na składową osiową P₁ i obwodową P₂, przy czym siła P₁ powoduje dociśnięcie stożkowej powierzchni pierścienia [17] do stożkowej powierzchni wieńca zębatego 3 (a wiec i koła zębatego [1] będącego częścią wałka sprzęgłowego), zaś siła P₂ dąży do przesunięcia pierścienia [17] w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu wałka sprzęgłowego. Przy nacisku tulei [16] na pierścień [17] pod działaniem siły osiowej P₁ zwiększa się siła tarcia między stożkowymi powierzchniami, co pozwala na wyrównanie prędkości kątowych koła włączanej przekładni i tulei synchronizatora. Możemy tu mówić o fazie synchronizacji.
Powierzchnie czołowe zębów tulei [16] i pierścienia blokującego [17], a także stożkowych powierzchni sprzęgiełka ciernego mają precyzyjnie dobrane kąty skosów tak, aby do chwili, kiedy kątowe prędkości obrotu wałka sprzęgłowego (koła [1]) i pierścienia blokującego nie ulegną wyrównaniu, składowa siła P₂ była za mała do obrócenia pierścienia blokującego [17] przeciwnie do kierunku obrotu wałka sprzęgłowego (koła [1]) o kąt, przy którym tuleja sprzęgająca [16] może być przesunięta dalej w lewo, co oznacza zazębienie z wieńcem zębatym pierścienia synchronizującego [17]. To jeszcze nie jest załączenie biegu!
Z chwilą gdy prędkości obrotowe wałka sprzęgłowego (koła [1]) i pierścienia blokującego wyrównają się, składowa siła P₂ okazuje się dostateczną do obrócenia go przeciwnie do kierunku obrotu wałka sprzęgłowego (koła [1]). Przy obrocie pierścienia [17] nawet o niewielki kąt, zęby tulei sprzęgającej [16] wchodzą w zazębienie z zębami wieńca pierścienia blokującego [17], w wyniku czego ustaje współdziałanie skosów zębów i znika zarówno siła P₂, jak i tarcie między stożkowymi powierzchniami. Dzięki temu tuleję [16] można przesunąć w lewo i zazębi się ona z wieńcem zębatym 3 należącym do koła zębatego [1], w tym przypadku będącym częścią wałka sprzęgłowego. Bieg został włączony. Synchronizator nazwany został blokującym z uwagi na blokujące zachowanie się pierścienia [17], określenie bezwładnościowy odnosi się do bezwładnego cofania się pierścienia synchronizującego [17] po zaniknięciu różnicy prędkości obrotowych koła zębatego [1] i elementów związanych z wałkiem [9].

Czas synchronizacji określa się na poziomie około 0,5 sekundy dla synchronizatorów samochodów osobowych i około 1 sekundy dla samochodów ciężarowych.

W części drugiej przedstawię synchronizatory progresywne i inne ciekawe rozwiązania techniczne.