A tengelykapcsoló ("főtengelykapcsoló") működtetésére egyszerű mechanikus erőátvitelben (jobb oldali ábra) a következő esetekben van szükség:

Indulás

A belsőégésű dugattyús motor alapvető jellegzetessége, hogy az alapjárati fordulat alatt saját magát sem képes forgásban tartani. Indulás előtt tehát egyrészt van egy már forgó motor, másrészt van egy még álló jármű. Erőátvitel ilyenkor nincs: a sebességváltó üres állásban van, azaz a sebességváltó bemenő tengelye forog, kimenő tengelye áll. Induláskor először a sebességváltóban be kell kapcsolni az indításhoz legalkalmasabb fokozatot (általában az elsőt). Ez csak akkor lehetséges, ha erre az időre leáll a sebességváltó bemenő tengelye is. Vagyis a főtengelykapcsolót oldani kell. Az indulási fokozat bekapcsolása után viszont a tengelykapcsoló két tengelye között lesz nagy fordulatszám-különbség: bemenő tengelye a motor tengelyével együtt forog, kimenő tengelye (egyben a sebességváltó bemenő tengelye) viszont áll.

Ha nem akarjuk, hogy induláskor a motor lefulladjon, akkor a motortengely és a sebességváltó bemenő tengelye közötti erőátadást fokozatosan kell nulláról megnövelni annyira, hogy a tengelykapcsoló zárható legyen. Ez legegyszerűbben akkor valósítható meg, ha a tengelykapcsoló egymáshoz szorítható súrlódó felületekkel rendelkezik, melyek az összeszorítás mértékétől függő erőt (pontosabban nyomatékot) visznek át súrlódással a motortól a sebességváltó bemenő tengelyére, végső soron a jármű hajtott kerekeihez. A kerekekhez juttatott, fokozatosan növekvő vonóerő előbb-utóbb képes lesz a járművet megmozdítani, majd sebességét növelni. A motor és a hajtott kerekek közötti áttétel nagyságától függ, hogy milyen járműsebesség kell ahhoz, hogy a sebességváltó bemenő tengelyének fordulatszáma elérje a motor fordulatszámát. Amikor ez bekövetkezik, a tengelykapcsoló rántás nélkül zárható: a tárcsákat összeszorító erő annyira megnövelhető, hogy a csúszás lehetősége is megszűnik.

A bal oldali ábra egy nagyon leegyszerűsített tengelykapcsoló-rendszer vázlatát mutatja. 

A motor (M) ten-gelyére egy lendítőkerék (1) van szerelve, amivel együtt forog egy nyomólap (2). Közöttük egy súrlódótárcsa (3) látható, ami a sebességváltó (V) bemenő tengelyén ül. 

A beépített R1 rugók a nyomólapot rászorítják a súrlódótárcsára. Az R2 rugóval felhúzott pedálra kifejtett FP erővel csökkenteni, majd megszüntetni lehet a szorítást.

A folyamat jellege a diagramon látható (a szemléletesség érdekében torzítva), mely a két fordulatszám és a tárcsahézag változását, a pedálút (XP) és a nyomólap elmozdulá-sának (XT) alakulását, valamint a pedálra kifejtett FP, és a surlódótárcsát szorító FN erő nagyságát mutatja az idő függvényében. 

Természetesen a valóságos folyamat ettől lényegesen eltér, főleg attól (is) függően, hogy a gépkocsi vezetője hogyan kezeli a gáz- és a tengelykapcsoló-pedált. A gázpedállal a motor fordulatszámának az alakulását tudja meglehetősen tág határok között változtatni, a tengelykapcsoló-pedállal az összeszorítás (a súrlódó erő, azaz az átvitt nyomaték) fokozásának az ütemét lehet vezérelni. A leegyszerűsítés első sorban azt jelenti, hogy a folyamatot statikusan mutatja, a különböző dinamikus (mellék)jelenségeket, pl. belengéseket, rezgéseket stb., már nem.

Egy járműindítási folyamat működésanalízise itt.

A 13. és a 14. pillanat közötti szlipről tudni kell, hogy a motor energiájának egy része a csúszás miatt hővé alakul. A veszteség mértéke a tengelykapcsoló hatásfokából számítható, ami (mivel nyomatékmódosítás nincs, azaz MT = MM ) nem más, mint a pillanatnyi áttétel:

Ez az időintervallum a gyorsítási folyamat szempontjából is fontos. Abban az esetben, ha a gépkocsivezető ezalatt nem változtatja a gázpedál állását, s emiatt a motor fordulatszáma a súrlódás megkezdésekor csökkenni kezd, a forgó tömegek inerciája segít a jármű elindulásában. Ha a motor fordulatszáma a gázadás növelése miatt nő, akkor a motor teljesítményének egy része saját magának a felgyorsítására fordítódik. Hasonló a helyzet 14. pillanat után is, de ekkor a motornak már nem csak saját forgó alkatrészeit kell gyorsítania, hanem az egész járművet és az erőátvitel forgó alkatrészeit (tengelyeket, fogaskerekeket, a jármű kerekeit) is, az előbbit menetirányban, az utóbbiakat forgásirányban.

Sebességváltás

Amikor indulás után a tengelykapcsoló csúszása megszűnik, azaz éppen zár, a motor fordulatszáma az üzemi fordulatszám-tartomány alsó határa körül van, a
jármű pedig meglehetősen kis sebességgel halad. A gázadás fokozásával a motor fordulatszáma, s vele együtt a jármű sebessége nő. A motor azonban előbb-utóbb eléri maximális fordulatszámát, de a jármű sebessége még meglehetősen kicsi. Hogy a sebesség tovább növelhető legyen, meg kell változtatni a motor és a hajtott kerekek közötti áttételt, azaz "sebességet" kell váltani a sebességváltóban. Ez az egyszerű fogaskerekes váltóban egy alakzáró ("körmös") tengelykapcsolónak az oldását, majd egy másiknak a zárását jelenti. Terhelés alatt ez nem hajtható végre, a sebességváltás idejére a motort le kell választani a sebességváltóról: a tengelykapcsoló második feladata.

Fontos tudni, hogy "csúsztatásra" itt is (általában) szükség van, igaz, lényegesen rövidebb ideig. Ugyanis a tengelykapcsoló zárásakor csak véletlenül foroghat egyenlő fordulatszámmal a motortengely és a sebességváltó bemenő tengelye. A csúsztatás hatására főleg a kisebb tehetetlenségű motor fordulatszáma változik: nő vagy csökken, attól függően, hogy a váltó bemenő tengelye éppen gyorsabban vagy lassabban forog. A lényeg az, hogy a motor "hozzáfékeződik" a váltó tengelyéhez.

Ma már nagyon ritkán van szükség "kettős kuplungozásra". A régi sebességváltókban tolókerekeket kellett mozgatni sebességváltáskor: egy fogaskerék fogait kellett betolni egy másik fogaskerék fogai közé. Ez "recsegéssel" és "foghullással" járt, ha a két kerék kerületi sebessége az érintkezés pillanatában nem volt egyforma. Később a fogaskerekek a helyükön maradtak, de a kapcsolóhüvely körmei hasonló "igénybevételnek" voltak kitéve, mint a fogaskerekek fogai mindaddig, míg a sebességváltókba nem építettek be szinkronizáló kapcsolókat, melyek a különböző fordulatszámú körömkoszorúkat "fékezik össze" a körmök összekapcsolása előtt.

A "recsegés" elkerülése céljából a tengelykapcsolót kétszer kellett oldani, illetve zárni, a pedált kétszer kellett benyomni, illetve felengedni. Az első oldás alatt a sebességváltó karral szétválasztották a fogaskerekeket, illetve a körmös kapcsolókat, amelyek addig együtt forogtak. Éppen emiatt az együttforgás következtében nem foroghatott azonos kerületi sebességei az a két fogaskerék, illetve körömkoszorú, melyeket a következő pillanatban egymásba kellett volna tolni.

Előre kapcsoláskor (pl. az 1. fokozatból a 2. fokozatba) a kapcsolandó alkatrész gyorsabban forgott a kelleténél, visszakapcsoláskor lassabban. Ezt a fordulatszám-különbséget csökkenteni lehetett azzal, hogy a tengelykapcsolót egy pillanatra zárták (a pedált felengedték). Előre kapcsoláskor a viszonylag lassabban forgó motor "lefékezte" a túl gyorsan forgó alkatrészt. Visszakapcsoláskor viszont nem volt elég a tengelykapcsoló pillanatnyi zárása: a forgó alkatrészt ilyenkor nem lefékezni, hanem felgyorsítani kellett. Ezért a tengelykapcsoló-pedál felengedésével egyidejűleg a gázpedált egy pillanatra meg kellett nyomni. A "gázfröccsel" felgyorsított motor a kapcsolandó alkatrészt is felgyorsította. Ezután újabb "kuplungkinyomás", majd gyors kapcsolás a sebességváltó karral, s a pedál felengedésével befejeződött a visszakapcsolás. Legtöbbször recsegés nélkül.

Fékezés

Előfordul, hogy erős fékezéskor a jármű sebessége (s vele együtt a motor fordulatszáma) annyira lecsökken, hogy a motor lefulladna, ha a tengelykapcsolót nem oldanánk.

Lassú haladás

Előfordulhatnak olyan közlekedési körülmények, amikor a legnagyobb áttételű 1. sebesség-fokozatban is a kis sebesség miatt a motor fordulatszáma az üzemi fordulatszám alá akar esni, pl. gyalogosok között haladva. Ilyenkor kénytelenek vagyunk a tengelykapcsolót folyamatosan csúsztatni - a hőfejlődés miatt természetesen csak rövid ideig!

Az erőátvitel védelme

Előfordulhat, hogy az erőátvitelben olyan nagy erők (nyomatékok) lépnek fel, amire az nincs méretezve. Ha például egy bejáratlan motort túlterhelünk, a dugattyúk "besülhetnek". Ez önmagában nem baj: amikor a motor lehűl, a dugattyúk beszorulása megszűnik, s az egész jelenség megúszható különösebb károsodás nélkül. Föltéve, hogy a mozgásban lévő jármű tömegereje nem "darálja" meg a motort, vagy nem töri el az erőátviteli lánc valamelyik alkatrészét. A tengelykapcsoló - ha jól van méretezve - veszélyesen nagy nyomatékot nem visz át: a maximális motornyomaték másfél-kétszeresésére megcsúszik.