Kierukkapyörä on yksi matohammaspyörän kahdesta osasta. Näitä yksisuuntaisia hammaspyöriä käytetään estämään energian virtaaminen taaksepäin järjestelmään ja vaihtamaan vaihteiston lähtöteho kohtisuoraan syöttötehoon nähden. Kierukkavaihteita käytetään myös vaihteiden kokojen pienentämiseen, koska kierukkaruuvi voi siirtää energiaa minkä tahansa kokoiselle mato -pyörälle. Historiallisesti matokiekot olivat avoinna tarkastusta ja osien vaihtoa varten, mutta nykyaikaiset kierukkapyörät ovat yleensä osa täysin suljettua kierukkavaihteistoa.
Kierukkavaihde on hyvin yksinkertainen vaihde, joka toimii samalla periaatteella kuin ruuvi. Vaihde koostuu kahdesta osasta, mato -pyörästä ja kierukkaruuvista. Mato -pyörä näyttää paljon tyypilliseltä hammaspyörältä; se on pyöreä ja peitetty hampailla. Mato -ruuvi on pohjimmiltaan ruuvi ilman päätä. Jokainen näistä osista on kytketty akseliin, ja sitten ne asetetaan siten, että kierukkaruuvi istuu tasaisesti matopyörän päällä.
Energia lähetetään vaihteeseen matoon yhdistetyn akselin kautta. Tämä saa ruuvin pyörimään aivan kuten tavallinen kotiruuvi. Hampaat eivät ruuvaa pintaan, vaan aiheuttavat matokiekon pyörimisen. Tämä saa kierukkapyörään kytketyn akselin pyörimään, jolloin järjestelmän lähtöteho siirtyy 90 astetta.
Matohammaspyörillä on kaksi ominaisuutta, jotka tekevät niistä erityisiä. Ensinnäkin nämä vaihteet toimivat vain yhteen suuntaan. Mato -ruuvin kääntyessä se kääntää helposti mato -pyörän, mutta mato -pyörä ei voi kiertää kierukkaruuvia. Ruuvin rakenne tekee pyörän mahdottomaksi liikuttaa sitä, ja vaihde lukittuu eikä siirrä voimaa.
Toinen tärkeä tekijä liittyy vaihteen kokoon. Mekaanisessa järjestelmässä vaihteen koko, pyörimisnopeus ja sen tuottama teho liittyvät toisiinsa. Kierukkavaihde on eräänlainen pelkistysjärjestelmä. Koska kierukkapyörän koko on tärkeä vain mato -ruuvin koon suhteen, sen teho voi vastata paljon suuremman vaihteen tehoa.
Nykyaikaiset matohammaspyörät ovat yleensä täysin suljettuja laitteita. Molemmat vaihteet on sijoitettu suojakotelon sisään. Koteloon pumpataan pysyvä voiteluaine ja koko asia suljetaan pysyvästi. Kotelon ulkopuolella on kaksi pientä akselia, joita käytetään suuremman koneen liittämiseen.