Rungon (engl. frame) osat ovat ylä-, ala-, emä- ja satulaputki sekä takakolmio. Ohjauksen toteuttava etuhaarukka kytkeytyy emäputken läpi runkoon.
Rungon etuosa kiinnittyy takakolmioon joko kiinteästi tai iskunvaimennetulla joustomekanismilla.
Pyörän runko muodostuu yleensä kahdesta yhteen liitetystä kolmiosta, etu- tai pääkolmiosta ja takakolmiosta. Näin syntyvän perinteisen timanttimallisen rungon tehtävänä on jakaa ajajan paino jotakuinkin tasaisesti etu- ja takarenkaalle hieman takapainoitteisesti sekä muodostaa pyörän käyttötarkoitukseen sopiva tasapainoinen ajoasento sekä -tuntuma. Esimerkiksi maantiepyöräilijän energiasta noin 80% menee ilmanvastuksen voittamiseen, kun taas maastopyöräilijän kohdalla ilmanvastus vie hitaampien nopeuksien vuoksi vain noin 20% energiasta. Tämä on yksi syy näiden pyörien erilaiseen geometriaan ja siitä muiden ominaisuuksien lisäksi muodostuvaan ajoasentoon.
Myös pyörän ketteryys ja ohjauksen tuntuma täytyy sopeuttaa tarkoitustaan vastaavaksi. Pyörä on aina ominaisuuksien kompromissi ja pienikin muutos pyörän geometriassa tai rengaskoossa vaikuttaa kokonaisuuteen ja pyörän käyttäytymiseen.
Emäputken kulma määrittää ohjainakselin eli emäputken suuntaisesti maahan vedetyn linjan. Haarukan poikkeama (fork rake) vuorostaan kertoo renkaan keskustan etäisyyden ohjainakselilta
Emäputken kulma ja etuhaarukan poikkeama
Lähikuva haarukan poikkeamasta
Jätön voi ajatella renkaan kontaktikohtana, joka jätättää ohjainakselin perässä.
Emäputken kulmasta ja haarukan poikkeamasta laskettu jättö kertoo ohjauksen nopeudesta. Mitä enemmän jättöä, sitä hitaampi ohjaus, kun taas pienempi jättö vuorostaan nopeuttaa ohjausta. Yleensä suuremmat nopeudet tarvitsevat suurempaa jättöä, mutta toisaalta esimerkiksi matkailukäyttöön ja painaviin kuormiin tarkoitettu retkipyörä on miellyttävämpi ja turvallisempi ajaa hitaammalla ja vakaammalla ohjauksella kuin normaali maantiepyörä, siksi siihen suunnitellaankin enemmän jättöä.
Loivempi emäputken kulma lisää jättöä ja jyrkempi vähentää. Haarukan poikkeaman lisääminen tietylle emäputken kulmalle vähentää jättöä, jolloin seurauksena on etupään nopeampi ja eloisampi ohjaus. Tämä voi olla toivottu ominaisuus hiljaisessa vauhdissa ketteryyttä tavoiteltaessa. Haarukan poikkeaman vähentäminen tietylle emäputken kulmalle vuorostaan lisää jättöä, koska renkaan keskusta siirtyy taaksepäin suhteessa ohjainakseliin.
Vaikka jättö on tärkeää tietoa polkupyörän käsiteltävyydestä, niin yleensä valmistajat eivät sitä tiedoissaan ilmoita.
Pudottamalla keskiötä alaspäin pyörän painopiste putoaa ja pyörä muuttuu vakaammaksi sekä takapään ohjaaminen muuttuu tunnokkaammaksi. Liiallinen pudotus vie kuitenkin tilan pyörän alta ja esimerkiksi esteiden ylittäminen tulee hankalaksi. Polkimet saattavat myös ottaa kiinni maahan mutkissa. Tärkeintä on löytää tasapaino etu- ja takapään ohjaustuntumalle, että koko pyörä tuntuu toimivan loogisesti.
Emäputken kulma yhdessä haarukan poikkeaman kanssa määrittävän pyörän etupään geometrian. Takapäässä täytyy tarkastella takahaarukan alaputken pituutta, joka yhdistettynä edelliseen antaa pyörän akselivälin.
Pyörän kehityshistoria on lyhentänyt takahaarukan alaputken pituutta. Lyhyempi takahaarukan alaputki lyhentää akseliväliä ja tekee pyörästä ketterämmän ja ehkäpä tehokkaammankin takarenkaan ollessa enemmän ajajan painon alla, jolloin voima siirtyy tehokkaammin renkaalle. Toisaalta kompakti takakolmio saattaa välittää tien tai maaston iskut voimaakkaammin ylös satulaputkea pitkin tehden ajosta kovempaa. Pidempi takahaarukan alaputki ja sitä kautta pidentynyt akseliväli vuorostaan tekevät pyörästä vakaamman ja mukavamman ketteryyden kustannuksella.
Laatupyöriä valmistetaan eri kokoisina, parin sentin välein, jotta ajaja löytäisi itselleen mahdollisimman hyvin istuvan pyörän. Vaikka ei ajaisikaan pyörällä kilpaa, niin työmatka- tai huviajelukin on mukavampaa itselle hyvin istuvalla ja tietenkin myös tarkoituksenmukaisella pyörällä.
Rungolla on ollut perinteisesti kaksi merkittävää mittaa pyörää valittaessa, satulaputken ja vaakaputken pituus. Perinteisissä pyörissä nämä mitat ovat lähellä toisiaan ja sopivat riittävän hyvin informaatioksi keskiarvoiselle pyöräilijälle.
Uudemmat pyörät ja pyörämallit erilaisine runkoratkaisuineen eivät ole niin selkeästi mitoitettavissa. Esimerkiksi maastopyörät, maantiepyörät ja bmx yms. erikoispyörät voivat olla rungoiltaan hyvin erilaisia. Tämän vuoksi on kehittynyt tapa ilmoittaa rungon koko sen geometriasta riippumatta - stack ja reach.
Stack on keskiön keskeltä emäputken yläosaan mitattu pystysuora etäisyys. Se auttaa eri runkojen korkeuden vertailussa. Stack-mitta huomioi perinteisen emäputken pituuden lisäksi etuhaarukan pituuden ja keskiön korkeuden. Reach-arvo on emäputken ja keskiön keskikohtien vaakasuora etäisyys. Se huomioi pelkän vaakaputken pituuden lisäksi istuinputken kulman ja emäputken kulman.
Käytännössä mitat eivät mullista, mutta helpottavat omat mittansa tuntevan pyöräilijän rungon koon valintaan liittyvää pähkäilyä. Perinteisiin putkien mittoihin verrattuna stack ja reach arvot pienentävät satulaputken / rungon korkeuden merkitystä pyörää valittaessa ja siirtävät painopisteen ajoasennon kannalta tärkeään rungon pituuteen.
Käytetyillä materiaaleilla on suuri vaikutus rungon hintaan ja painoon. Siksi rungossa voidaankin käyttää yhdistelmiä eri materiaaleista ja esimerkiksi takakolmio voi olla valmistettu eri materiaalista kuin rungon etuosa.
Rungon valmistusmateriaaleina käytetään nykyisin yleisimmin alumiinia ja komposiittien käyttö on voimakkaassa kasvussa. Lisäksi käytetään Hi-Ten (High tensile Steel)) terästä, ruostumatonta terästä, laadukkaita terässeoksia, titaania sekä näiden kombinaatioita. Ruotsissa on valmistettu myös muovirunkoista polkupyörää, joka ei saavuttanut kovin suurta suosiota. Runkoja on tehty myös mm. puusta ja bambusta.
Parhaat alumiinirungot valmistetaan 6000- tai 7000-sarjan alumiinista, joissa pääseosaineina ovat sinkki ja magnesium. Alumiinin ominaisuuksien vuoksi rungoissa täytyy riittävän jäykkyyden aikaansaamiseksi käyttää suurempia aineenpaksuuksia ja runkoputkien halkaisijoita kuin teräsrungoissa. Tämän seurauksena alumiinirungot eivät saavuta rungon painossa huomattavaa etua. Laadukkaan alumiini- ja teräsrungon ero on noin puolen kilon luokkaa.
Aiemmin parhaissa pyörissä käytettiin säännönmukaisesti erilaisia ohennettuja, lujia ja sitkeitä teräskombinaatioita ja seoksia, jotka olivat keveitä sekä joustavia. Näistä yksi suosituimmista on ollut Reynolds tubing. Uusien materiaalien tullessa markkinoille teräs miellettiin vanhanaikaiseksi ja runkojen kysyntä hiipui, mutta laadukkaita ohennettuja teräsrunkoja tehdään yhä uusin valmistusmenetelmin, koska niillä on oma kannattajakuntansa niin käyttäjien kuin valmistajienkin puolella.
Ominaisuuksiensa ja käytetyn ylisuuren putkikoon vuoksi alumiinipyörien sanotaan yleensä olevan teräspyöriä jäykempiä ja kovempia ajettavia, eli runko välittää ajoalustan epätasaisuuksista johtuvia iskuja voimakkaasti satulaan ja käsille. Tähän kannattaa kuitenkin suhtautua varauksella, koska ajamisen mukavuudessa runkogeometrialla sekä renkailla on suuri vaikutus. Kaikista laadukkaista materiaaleista syntyy osaavissa käsissä miellyttäviä pyöriä.
Hiilikuidun käyttö lisääntyy jatkuvasti runkomateriaalina ainakin kisäkäyttöön sopivien ominaisuuksien vuoksi. Kuiduista tehty runko on kevyt, luja ja jäykkä. Titaanissa yhdistyvät hyvin pitkälti muiden materiaalien hyvät puolet, mutta sitä on vaikeampi työstää ja siitä valmistetut rungot ovat yleensä kalliimpia.
Runkoa pidetään yleisesti kevyenä, jos sen paino ilman etuhaarukkaa ja muita varusteita on alle 1800g. Kevyt alumiininen kolmoisohennettu (engl. tripple butted) runko painaa n. 1100g tai jopa alle. Vastaava kaksoisohennettu (engl. double butted) runko painaa tyypillisesti 1100-1400g. Alumiinirunko (tai komposiitti) valmistusmateriaalina sinällään ei ole tae keveydestä ja vastaavasti useista yleisesti käytössä olevista materiaaleista voidaan valmistaa kevyitä runkoja.
Ohennetuissa kerrosmateriaaleissa mainitaan tyypillisesti joku 'tubing', esim. 'Reynolds tubing' tai 'Vitus tubing'.
Laadukkailla terässeoksilla kuten kromi-molybdeeni (Cro-Mo) tai mangaani (Mangalloy) on jonkin verran niitä edullisempia Hi-Ten runkoja lyhyempi käyttöikä, koska kuormituskestävyys ei ole ihan perusterästen luokkaa. Kestävyys on silti yleensä parempi kuin alumiini- tai komposiittirungoilla. Komposiittirungon käyttöikä on kirjoitushetkellä 10 - 20v.
Pyörän materiaalia kannattaa harkita käyttötarkoituksen mukaan. Mikäli kilpailee ja pyörän painon haluaa pudottaa mahdollisimman alas, on kevyt hiilikuituinen komposiittipyörä oiva valinta. Samaisen pyörän käyttöarvo normaalille pyöräilijälle ei ole kuitenkaan niin suuri, koska materiaali ei kestä kolhuja perinteisten metallien tapaan.
Suuret valmistuserät hitsausroboteilla mahdollistavat vakiomitoilla valmistettujen runkojen valmistamisen edulliseen hintaan. Tämä määrittää myös materiaalien valintaa. Suurina sarjoina tuotetaan sitä mitä asiakkaat haluavat.
Vakiomittatoimitusrungoille vaihtoehto ovat yksilöllisesti henkilön toivemitoille valmistetut custom rungot. Näin valmistettuna voidaan ottaa huomioon ajajan kehon mitat ja saada pyörän istuvuus korkealle tasolle.
Myös itse kasaaminen tubing sarjasta on mahdollista, jos on hitsaustaitoinen.
