单向离合器的原理是向一个方向转时，内轴和外壳分离开，向另一个方向转时，内部和外部接合在一起。上图中单向离合器的三个滚柱，是装在一个一面高、一面低的槽内，当向低的那个方向转时，滚子压向低的那一面，使内、外两部分紧紧结合在一起转动，当向另一个方向转时，流子在高的那面，内、外两部分独立转动。摩托车上的单向离合器最常见的是用在电起动上，也叫超越离合器，另外在一些弯梁车的初级离合器或一些弯梁和踏板车的凸轮轴上也有应用。以电起动为例，在起动时，曲轴（相当于上图中中心那个带箭头的圆轴）是静止的，按下起动按钮，起动电机带动单向离合器的外壳转动，转向方向是把滚子压向较低斜面那端，这时外壳的转动就会带动内部的曲轴一起旋转，使发动机起动。发动机起动后，曲轴的转速远远高于起动电机的转速，这时滚子就会转到较高的那面，压力消失，内部的曲轴和外部的单向离合器就脱离开，所以这时即使再按下起动按钮，起动电机、单向离合器和曲轴还是分开转动，不会相互啮合。
