Eine Freilaufkupplung ist eine Art Wälzlager, das sich frei in eine Richtung dreht und beim Drehen in die entgegengesetzte Richtung einrastet. Diese Kupplung verwendet federbelastete Klemmrollen, die es einem Element ermöglichen, sich frei um das andere zu drehen, bis die Richtung umgekehrt wird. In automatischen Schaltgetrieben eines Kraftfahrzeugs wird häufig eine Freilaufkupplung verwendet. Es wird auch in verschiedenen Arten von Hubschrauber-, Motorrad- und Hebezeuganwendungen eingesetzt. Freilaufkupplungen werden manchmal als Rückhaltevorrichtung in bestimmten Arten von Fördersystemen verwendet.
Eine Freilaufkupplung hat das allgemeine Aussehen eines Rollenlagers, arbeitet aber nur in einer einzigen Richtung. Wenn es in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, wirkt es eher als Kupplung als als Lager. Wenn ein umgekehrtes Drehmoment aufgebracht wird, neigen sich die Klemmrollen zwischen den beiden Elementen leicht, um in Position zu rasten und das zweite Element sofort am Drehen zu hindern. Die Klemmrollen in dieser Vorrichtung sind federbelastet, um das Auftreten von Spiel bei Kupplungsvorgängen zu verhindern.
Automobilhersteller verwenden manchmal eine Freilaufkupplung in Automatikgetrieben, um einen reibungslosen Gangwechsel zu gewährleisten, wenn ein Fahrzeug unter Last steht. Bei dieser Anwendung wird eine separate Kupplung verwendet, um das Getriebe für den Gangwechsel vorzubereiten, indem verhindert wird, dass es schneller als der aktuell eingelegte Gang dreht. Während dieses Vorgangs wird Drehmoment von der Freilaufkupplung freigegeben, damit sich das Getriebe kontrolliert, aber freilaufend drehen kann. Um den Gangwechsel abzuschließen, wird dann der höhere Gang eingelegt, indem bewirkt wird, dass der Klemmkörper bei erneuter Drehmomentaufbringung in seinen Kupplungs- oder Fahrmodus wechselt. Der gesamte Vorgang wird dann für jeden nachfolgenden Gangwechsel wiederholt.
Diese Vorrichtungen werden manchmal verwendet, um Drehmoment vom Motor eines Hubschraubers auf seinen Hauptrotor zu übertragen. Im Falle eines Motorausfalls ermöglicht diese Art von Kupplung dem Rotor, in Autorotation zu gehen, indem sie weiter schneller dreht, als der Motor dreht. Viele Motorradtypen verwenden auch eine Freilaufkupplung als primären Antriebsmechanismus zwischen dem Motor und dem Hinterrad. Die Verwendung dieser Art von Kupplung ermöglicht es dem Hinterrad, bei schnellen Herunterschaltmanövern die Traktion mit der Straßenoberfläche aufrechtzuerhalten. Freilaufkupplungen werden auch als Rücklaufsperre in vielen Arten von industriellen Hebezeugen verwendet, um zu verhindern, dass ihre Last abfällt, wenn ein katastrophaler mechanischer Ausfall auftritt.
Auch bei Schrägförderern kommt eine Freilaufkupplung als Rücklaufsperre zum Einsatz. Beladene Förderbänder, die in Schräglage betrieben werden, versuchen häufig rückwärts zu laufen, wenn der Antrieb gestoppt wird. Bei dieser Anwendung wird das äußere Element mit einer Drehmomentstütze am Förderer befestigt. Das innere Element der Kupplung dreht sich dann frei mit der Vorwärtsbewegung des Förderers. Versucht der Förderer rückwärts zu laufen, werden die Klemmrollen eingekuppelt und die Bewegung angehalten.