行星轮变速器中的单向离合器也是换档执行元件，其结构与液力变矩器中的单向离合器相同，目前用得较多的有滚柱斜槽式和楔块式。
单向离合器依靠单向锁止原理，起到固定或连接几个行星排中某些基本元件的作用，使行星轮变速器组成不同传动比（档位），可保证换档平顺无冲击，同时也可简化液力控制系统。
滚柱斜槽式单向离合器由外围、滚柱、弹簧和内圈组成，滚柱数量通常为 6 ～ 8 个。在工作过程中，若单向离合器外圈试图相对于内圈沿顺时针方向转动，滚柱便在开口槽中向小端移动，楔入内外圈之间，将两者锁住，与此同时，还可在两者之间传递转矩。
离合器由外圈、楔块、保持架和内圈组成。当外圈相对于内圈沿逆时针方向转动时，楔块被推动发生倾斜，在内外圈之间让出一定空间，因而不会锁止离合器。楔块式单向离合器在任何时候都允许其外圈相对于内圈沿逆时针方向旋转，或允许其内圈相对于外圈沿顺时针方向旋转。
反之，当外圈试图相对于内圈沿顺时针方向转动时，楔块因几何形状的原因将卡在内外圈之间无法活动，从而将两者锁死在一起。为保证楔块能可靠地楔在内外圈之间，这种单向离合器中装有保持弹簧，使楔块按能锁住内外圈的方向始终保持一点倾斜。
