Το γρανάζι με καστάνια είναι ένας εξειδικευμένος τύπος γραναζιών που μπορεί να στρίψει μόνο προς μία κατεύθυνση. Τα περισσότερα γρανάζια με καστάνια έχουν δόντια που είναι στρογγυλά στη μία πλευρά και επίπεδα στην άλλη. Το τμήμα της καστάνιας που αλληλεπιδρά με το γρανάζι, που ονομάζεται πόδι, θα γλιστρήσει πάνω από τη στρογγυλεμένη πλευρά, αλλά θα πιαστεί στην επίπεδη πλευρά. Αυτή η περιστροφή μονής κατεύθυνσης κάνει τα γρανάζια καστάνιας κατάλληλα για εργασίες που απαιτούν διακριτά σημεία, όπως κλικ σε καντράν. Σε αντίθεση με πολλά συστήματα γραναζιών μονής κατεύθυνσης, οι καστάνια επιτρέπουν μια μικρή κίνηση προς τα πίσω. Αυτό τα καθιστά καλύτερα για εφαρμογές χωρίς τροφοδοσία όπου η ολίσθηση δεν θα προκαλέσει ζημιά.
Οι καστάνια είναι στην πραγματικότητα πολύ απλοί μηχανισμοί. Συνήθως αποτελούνται από τρία μέρη: το γρανάζι καστάνιας, το πέλμα και τον άξονα. Το γρανάζι κάθεται στο άκρο του άξονα και ο άξονας είτε είναι σταθερός είτε μπορεί να περιστρέφεται. Το πόδι κάθεται δίπλα στο γρανάζι, συχνά με ένα μικρό ελατήριο που πιέζει το σημείο του ποδιού στα δόντια του γραναζιού. Καθώς γυρίζει το γρανάζι, το πόδι κινείται πάνω από τα στρογγυλεμένα μέρη των δοντιών και κουμπώνει στη θέση του στην επίπεδη πλευρά, δίνοντας στις καστάνια τον μοναδικό ήχο κρότου τους.
Άλλοι μηχανισμοί γραναζιών μονής κατεύθυνσης, όπως ένα βιδωτό γρανάζι, δεν μπορούν να κινηθούν προς τα πίσω. Αυτό δεν ισχύει εντελώς για ένα γρανάζι με καστάνια. Μεταξύ των κρότων —δηλαδή, αφού το πόδι ακουμπήσει το ένα δόντι, αλλά προτού ακουμπήσει το επόμενο — η καστάνια μπορεί να στρίψει και στις δύο κατευθύνσεις. Αυτή η κίνηση είναι πολύ μικρή, αλλά μπορεί να είναι σημαντική ανάλογα με τον σκοπό του γραναζιού. Ως αποτέλεσμα, οι καστάνια είναι πιο συνηθισμένες σε εργαλεία και μηχανήματα που λειτουργούν με ανθρώπινη χρήση.
Η πιο συνηθισμένη χειροκίνητη καστάνια είναι σε ένα κλειδί υποδοχής. Αυτές οι καστάνια έχουν σταθερό γρανάζι και άξονα που συνδέονται σε μια υποδοχή. Η λαβή και το πόδι συνδέονται μεταξύ τους, αλλά χωριστά από το γρανάζι. Καθώς ο χρήστης γυρίζει το κλειδί με έναν τρόπο, η αντίσταση της κεφαλής του μπουλονιού στην υποδοχή κάνει την καστάνια να κινείται ελεύθερα. Όταν περιστρέφεται από την αντίθετη πλευρά, το πέλμα πιέζει το γρανάζι, μετακινώντας την ισχύ που παράγεται στο μπουλόνι και το βιδώνει.
Τα περισσότερα κλειδιά υποδοχής διαθέτουν διακόπτη που αλλάζει την κατεύθυνση της καστάνιας. Ενώ υπάρχουν διάφοροι τρόποι να σχεδιάσετε ένα κλειδί υποδοχής, η πιο κοινή μέθοδος χρησιμοποιεί ένα δεύτερο σετ εργαλείων καστάνιας. Όταν ο διακόπτης μετακινείται στην άλλη θέση, ώστε να μπορεί να βγάλει ένα μπουλόνι, το πέλμα μετακινείται σε μια δεύτερη ταχύτητα που έχει τα δόντια ανάποδα από την πρώτη. Η εσωτερική διαδικασία λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο. το κλειδί απλώς ξεβιδώνει το μπουλόνι.