Ein Ratschenzahnrad ist ein spezieller Zahnradtyp, der sich nur in eine Richtung drehen kann. Die meisten Ratschenräder haben Zähne, die auf einer Seite rund und auf der anderen Seite flach sind. Der mit dem Zahnrad zusammenwirkende Abschnitt der Ratsche, eine sogenannte Sperrklinke, gleitet über die abgerundete Seite, bleibt jedoch auf der flachen Seite hängen. Durch diese Drehung in eine Richtung eignen sich Sperrzahnräder gut für Aufgaben, die diskrete Punkte erfordern, wie z. B. Klicks auf einem Zifferblatt. Im Gegensatz zu vielen unidirektionalen Getriebesystemen ermöglichen Ratschen eine geringe Rückwärtsbewegung; Dies macht sie besser für nicht angetriebene Anwendungen, bei denen Rutschen keine Schäden verursacht.
Ratschen sind eigentlich sehr einfache Mechanismen. Sie bestehen typischerweise aus drei Teilen: dem Sperrzahnrad, der Sperrklinke und der Welle. Das Zahnrad sitzt am Ende der Welle, und die Welle ist entweder fest oder kann sich drehen. Die Sperrklinke sitzt neben dem Zahnrad, oft mit einer kleinen Feder, die die Sperrklinkenspitze in die Zähne des Sperrzahnrads drückt. Beim Drehen des Getriebes bewegt sich die Sperrklinke über die abgerundeten Teile der Zähne und rastet auf der flachen Seite ein, wodurch die Ratschen ihr einzigartiges Klickgeräusch erhalten.
Andere unidirektionale Getriebemechanismen, wie ein Schraubengetriebe, sind nicht in der Lage, sich rückwärts zu bewegen. Dies gilt nicht ganz für ein Ratschengetriebe. Zwischen den Klicks – das heißt, nachdem die Sperrklinke an einem Zahn geklickt hat, aber bevor sie am nächsten geklickt hat – kann sich die Ratsche in beide Richtungen drehen. Dieser Bewegungsbetrag ist sehr gering, kann jedoch je nach Verwendungszweck des Zahnrads erheblich sein. Infolgedessen sind Ratschen bei menschlich betriebenen Werkzeugen und Maschinen häufiger anzutreffen.
Die gebräuchlichste handbetriebene Ratsche befindet sich in einem Steckschlüssel. Diese Ratschen haben ein festes Zahnrad und eine Welle, die mit einer Buchse verbunden sind. Der Griff und die Sperrklinke sind miteinander verbunden, aber vom Getriebe getrennt. Wenn der Benutzer den Schlüssel in eine Richtung dreht, bewirkt der Widerstand des Schraubenkopfes in der Buchse, dass sich die Ratsche frei bewegt. Wenn sie in die andere Richtung gedreht wird, drückt die Sperrklinke gegen das Zahnrad, überträgt die erzeugte Kraft in den Bolzen und schraubt ihn ein.
Die meisten Steckschlüssel haben einen Schalter, der die Richtung der Ratsche ändert. Während es mehrere Möglichkeiten gibt, einen Steckschlüssel zu konstruieren, verwendet die gebräuchlichste Methode einen zweiten Ratschenradsatz. Wenn sich der Schalter in die andere Position bewegt, um einen Bolzen herauszuziehen, bewegt sich die Sperrklinke zu einem zweiten Zahnrad, dessen Zähne gegenüber dem ersten umgekehrt sind. Der interne Prozess funktioniert genauso; der Schraubenschlüssel löst stattdessen einfach die Schraube.