Lorsque deux engrenages sont directement côte à côte, ils se déplacent dans des directions opposées pour créer un mouvement. Lorsque les deux engrenages doivent se déplacer dans la même direction, un engrenage intermédiaire est utilisé entre les deux. Il transfère le mouvement d’un engrenage à l’autre en n’affectant rien d’autre que la direction dans laquelle tourne le deuxième engrenage. Les engrenages que la roue libre connecte peuvent être appelés pignon moteur, qui transmet le mouvement, et pignon mené, qui accepte le mouvement. Le rapport de démultiplication entre les pignons menant et mené est calculé de la même manière qu’il le serait si le pignon intermédiaire n’était pas présent.
Les pignons fous peuvent également être utilisés pour créer un espace entre les pignons mené et menant, ainsi qu’entre les arbres qui se fixent à ces pignons. Dans une telle situation, la taille du pignon intermédiaire n’affectera pas la vitesse à laquelle le pignon mené tourne, de sorte que la taille du pignon intermédiaire peut être déterminée simplement par l’espace à combler. Une telle configuration peut également être mise en place lorsque l’utilisation d’engrenages menant et menés plus grands est peu pratique ou impossible en raison de contraintes d’espace. De cette manière, la roue libre peut être utilisée pour obtenir les mêmes résultats qu’une courroie ou une chaîne enfilée entre les engrenages menant et mené.
Plusieurs pignons fous peuvent également être utilisés pour couvrir un espace, en faisant attention uniquement à leur nombre afin que le pignon mené tourne dans la direction souhaitée. Un nombre impair de roues folles fera tourner les engrenages menant et mené dans la même direction, et un nombre pair les fera tourner dans des directions opposées. Cette méthode peut également être utilisée pour connecter les engrenages d’entraînement et menés lorsqu’il existe une obstruction physique qui les empêcherait d’entrer en contact direct. Ceci est accompli en disposant une série de rouleaux de manière à contourner l’obstruction.
Dans le cas d’une transmission de véhicule manuelle, le pignon de marche arrière permet à l’arbre qui entraîne les vitesses avant d’entraîner également l’engrenage qui propulse le véhicule en marche arrière. Tous les autres engrenages de la transmission sont en contact direct avec le contre-engrenage, l’engrenage qui permet le transfert de puissance à l’essieu qui déplace les roues et, à son tour, fait avancer le véhicule. La marche arrière, cependant, a le pignon intermédiaire de marche arrière entre elle et le contre-pignon. La présence d’un pignon fou entre la marche arrière et le contre-pignon fait tourner l’essieu et les roues dans une direction différente de celle qu’ils font lorsque les autres vitesses sont engagées, propulsant le véhicule en marche arrière. Le terme « pignon de marche arrière » peut également être utilisé pour désigner simplement un seul pignon dans n’importe quel scénario.