Для безударного включения передач между шестернями второй и третьей передач и шестернями четвертой передачи вторичного вала и первичного вала установлены синхронизаторы инерционного типа.

Каждый синхронизатор состоит из передвижной каретки с фланцем и двумя зубчатыми венцами и установленной свободно на шлицах вторичного вала; двух конусных бронзовых колец, соединенных тремя блокирующими пальцами; фиксирующих пальцев. Внутри пальцев расположены пружины с шариковыми фиксаторами. Фиксирующие пальцы установлены в отверстиях фланцев каретки и соединяются с кольцами с помощью штифтов, закрепленных в кольцах и входящих внутрь пальцев.

С правой стороны от промежуточного вала в стенке картера и внутренней перегородке закреплена ось, на которой установлена на двух роликоподшипниках с распорной втулкой ступица с двумя шестернями заднего хода. Большая шестерня находится в постоянном зацеплении с шестерней промежуточного вала.

В отверстиях внутренних приливов крышки картера установлены три переключающих стержня, на которых закреплены вилки, соединенные с передвижной шестерней 8 включения первой передачи и заднего хода и с каретками синхронизаторов. Над стержнями в гнездах крышки расположены шариковые фиксаторы, а между стержнями в каналах — шариковые замки с передвижной шпилькой в среднем стержне. В пазьт головок вилок и промежуточного качающегося поводка 33 включения первой передачи и заднего хода входит нижний конец рычага переключения передач, установленного на шаровой опоре в приливе крышки и поджимаемого пружиной. Сверху шаровая опора рычага закрыта чехлом. Для устранения возможности ошибочного включения заднего хода или первой передачи в качающемся поводке, который установлен шарнирно на пальце, закрепленном в крышке, поставлен предохранительный упорный штифт с пружиной.

В картер коробки передач через боковое заливное отверстие, закрытое пробкой, до уровня отверстия заливается масло. Для выпуска масла в нижней части картера имеется сливное отверстие, закрытое магнитной пробкой.

Для включения различных передач рычаг из нейтрального положения может быть установлен в шести различных положениях.

Синхронизатор работает следующим образом. При невключенном синхронизаторе фиксирующие пальцы под действием пружины с шариками, упирающимися в скошенные поверхности штифтов, своими Наружными выточками надвинуты на кромку отверстий во фланцах каретки. При этом кольцаустановлены так, что блокирующие пальцы их расположены в отверстиях фланца центрально.

При перемещении каретки для включения передачи конусное кольцо, перемещаемое фиксирующими пальцами, упирающимися своими уступами в концы штифтов, соприкасается с конической поверхностью шестерни. При этом кольцо вместе с блокирующими пальцами смещается в сторону вращения шестерни и пальцы своими углублениями заходят на края отверстий фланца каретки, блокируя конусное кольцо с кареткой (рис. 2, б). Затем продолжающая перемещаться каретка плотно прижимает конусное кольцо к конусной поверхности шестерни, и угловые скорости вала и шестерни уравниваются. Вследствие этого блокирующие пальцы освобождаются в отверстиях фланца каретки, располагаясь в них центрально (рис. 291, в). При этом осевое усилие, прикладываемое к каретке, сдвигает фиксирующие пальцы с края отверстий к центру, и штифты колец сходят с уступов пальцев, располагаясь в пальцах центрально. Каретка полностью освобождается и смещается дальше, зубчатым венцом входит во внутренний зубчатый венец шестерни, соединяя шестерню с валом и бесшумно включая соответствующую передачу.

На автомобиле ЗИЛ-131 установлена коробка передач такой же конструкции, как коробка передач автомобиля ЗИЛ-130. Изменена крышка заднего подшипника вторичного вала в связи с переносом привода спидометра в раздаточную коробку и с изменением расположения центрального тормоза. Соединения коробки надежно герметизированы для предотвращения проникновения в нее воды при преодолении бродов.

На автомобилях ЗИЛ-164А и ЗИЛ-157К коробка передач имеет такое же устройство, как коробка передач соответственно на автомобилях ЗИЛ-130 и ЗИЛ-131.

На автомобиле ЗИЛ-133 установлена пятиступенчатая коробка передач, имеющая в основном такую же конструкцию, что и коробка передач автомобиля ЗИЛ-130, и отличающаяся расположением шестерни (рис. 3) первой передачи на промежуточном валу и блока промежуточных шестерен заднего хода, в связи с чем несколько изменилась схема положений рычага при включении первой передачи и заднего хода. Для увеличения общего числа передач за коробкой передач расположен дополнительный двухступенчатый редуктор, обеспечивающий включение прямой передачи (передаточное число 1,00) и понижающей передачи.

Двухступенчатый редуктор собран в чугунном литом картере, состоящем из двух половин и прикрепленном к картеру коробки передач. В картере на подшипниках установлены промежуточный вал с двумя шестернями и ведомый вал со свободно установленной на нем шестерней. Ведущим валом с шестерней является задний конец вторичного вала коробки передач. Включение передач осуществляется с помощью передвижной зубчатой муфты. При смещении ее вперед она надвигается на зубчатые венцы ступицы ведущей шестерни и ведомого вала; при этом включается прямая передача. При смещении муфты назад она надвигается на зубчатый венец ведомой шестерни, наглухо соединяя ее с ведомым валом. При этом вращение в редукторе передается через шестерни и включается понижающая передача.

Перемещение зубчатой муфты осуществляется вилкой, закрепленной на стержне. Для включения понижающей передачи стержень перемещается назад с помощью пневматической рабочей камеры, питаемой сжатым воздухом из тормозной системы с помощью электропневматического клапана, приводимого в действие включателем из кабины водителя. При этом при помощи специального датчика включается контрольная лампа на щитке приборов. При выключении электромагнитного клапана полость рабочей камеры сообщается с атмосферой, и стержень под действием пружины перемещается вперед, передвигая муфту и включая прямую передачу.

К задней стенке картера редуктора прикреплен кронштейн со щитом и колодками центрального тормоза, барабан которого закреплен на наружном конце ведомого вала. С помощью карданной передачи этот вал соединяется с главной передачей первого заднего ведущего моста.

Привод спидометра осуществляется с помощью шестерни, находящейся в зацеплении с червяком, закрепленным на конце ведомого вала редуктора.

На автомобиле ЗИЛ-164 установлена пятиступенчатая коробка передач, в которой пятая передача является ускоряющей.При включении пятой передачи вторичный вал коробки вращается быстрее коленчатого вала двигателя.

Коробка передач состоит из чугунного картера с крышкой, валов первичного, промежуточного и вторичного с опорами и шестернями, двойной промежуточной шестерни заднего хода и переключающего устройства.

Первичный вал с шестерней установлен в картере коробки на шарикоподшипнике, а передний конец его лежит в шарикоподшипнике маховика.

Промежуточный вал установлен в картере на роликовом цилиндрическом подшипнике спереди и на шарикоподшипнике сзади. Подшипники закреплены на вйлу гайками, имеющими стопоры. Снаружи подшипники закрыты чугунными крышками. На валу установлено шесть шестерен. Шестерня заднего хода и шестерни первой и второй передач изготовлены как одно целое с валом. Шестерни третьей и пятой передач и приводная шестерня постоянного зацепления посажены на вал на шпонках. Между шестернями промежуточного вала вместо распорной втулки можно устанавливать шестерню отбора мощности.

Передний конец вторичного вала установлен в роликоподшипнике в выточке первичного вала, а задний конец — в шарикоподшипнике в картере. На выступающем конце вала закреплены ведущая шестерня привода спидометра и фланец карданного шарнира. Подшипник закрыт чугунной крышкой. В крышке установлены шестерня привода спидометра и сальник. На шлицевой части вала установлены две каретки: каретка включения первой передачи и заднего хода и каретка включения второй (наруяшые зубья) и третьей (внутренние зубья) передачи. На средней гладкой части вала установлено свободно две шестерни, постоянно сцепленные с шестернями промежуточного вала. Шестерня третьей передачи установлена на игольчатом подшипнике и имеет зубчатый венец, на который может надвигаться внутренними зубьями задняя каретка.

Шестерня пятой передачи установлена на бронзовой втулке и также имеет зубчатый венец. На шлицах переднего конца вторичного вала наглухо закреплена ступица с зубчатой муфтой автомобиля 3IIJI-164 включения четвертой и пятой передач. Ступица и втулка шестерни закреплены на валу гайкой.

Сбоку в приливе картера зафиксирована стопорной пластиной ось. На оси на двух роликоподшипниках установлена двойная шестерня заднего хода. Передняя шестерня входит в зацепление с шестерней заднего хода промежуточного вала, а с задней шестерней может зацепляться шестерня каретки вторичного вала. Все шестерни постоянного зацепления имеют косые зубья, вследствие чего работают бесшумно.

В каналах крышки коробки передач установлены три переключающих стержня с вилками, охватывающими выточки передвижных шестерен и муфты. В углубления вилок входит нижний конец рычага переключения передач. На левом стержне закреплен кронштейн со штифтовым предохранителем включения заднего хода. Стержень вилкой соединен с кареткой включения первой передачи и заднего хода. В углубления стержней входят шариковые фиксаторы. Между стержнями в каналах крышки установлены шариковые замки.