Polkupyörä
Polkupyörä on lihasvoimalla toimiva ajoneuvo, jonka rakenne perustuu yleensä kahteen peräkkäiseen pyörään, jotka yhdistää runko. Polkupyörää liikutetaan pyörittämällä polkimia jaloilla. Polkimista voima siirtyy ketjun välityksellä takapyörään. Voimansiirrossa on käytetty myös nivelakselia ja polkimet voidaan asentaa suoraan pyörän akselille. Kuljettaja joko istuu polkupyörän satulalla, istuimella tai seisoo polkimilla. Polkupyörää ohjataan kääntämällä ohjaustankoa sekä kallistamalla koko pyörää. On olemassa myös yksi- ja kolmipyöräisiä, sekä käsikammista liikevoimansa saavia polkupyöriä.
Polkupyörän hyötysuhde on hyvä koska kaikki käytettävä voima ohjataan renkaan pyörittämiseen ja liikekitka on pieni. Pyöräily kuluttaa matkaan nähden huomattavasti vähemmän energiaa kuin esimerkiksi juokseminen tai kävely. Kilometrin matkalla vauhdilla 16 km/h pyöräilevä kuluttaa 0,9 kilojoulea energiaa jokaista kehon kilogrammaa kohti, kun vastaavasti juoksija kuluttaa 4,0 kilojoulea.
Vuonna 1995 polkupyöriä tuotettiin 107 miljoonaa kappaletta. Samana vuonna autoja valmistettiin noin 37 miljoonaa kappaletta. Vuonna 2001 tehdyn arvion mukaan maailmassa on 1,4 miljardia pyörää ja 340 miljoonaa autoa.
Kirjallisuudessa on ristiriitaisia tietoja siitä, mistä polkupyörä on saanut alkunsa. Varsinaisesti polkupyörän historian katsotaan alkavan 1800-luvun alussa.
Potkupyörä oli polkupyörän esimuoto, jota ei poljettu, vaan eteenpäin päästiin ottamalla maasta vauhtia. Tällaisia potkulautoja, joita kutsuttiin nimellä "Velocifere" oli 1800-luvulla. Niitä oli käytössä paljon Pariisissa. "Draisine" muistutti Velociferea, mutta siinä oli kääntyvä etupyörä. Sen keksi saksalainen vapaaherra Karl von Drais vuonna 1816 ja patentoi sen seuraavana vuonna. Keksijänsä mukaan nimetyn Draisinen vienti ulottui Pohjois-Amerikkaan asti. Tästä pyörämallista puuttuivat polkimet, ja liikkeelle päästiin potkimalla maasta vauhtia. Potkupyörä ja sen lukuisat jäljitelmät 1800-luvulla saivatkin nopeasti englantilaisilta pilkkanimen "keikarinhevonen" (engl. "dandy-horse") juuri tämän epäkäytännöllisen liikkumatavan vuoksi.
Joidenkin väitteiden mukaan takapyörää vivuilla käyttävät polkimet keksi polkupyörään jo vuonna 1839 skotlantilainen seppä Kirkpatrick MacMillan. Vuonna 1861 ranskalainen vaunuseppä Pierre Michaux asensi kooltaan takapyörää suuremman etupyörän napaan siihen kiinteästi liittyvät poljinkammet ja laitteen patentoi hänen palveluksessaan toiminut Pierre Lallemet vuonna 1866 Yhdysvalloissa. Niiden etupyörän halkaisija saattoi olla jopa 150 cm ja takapyörän noin 50 cm.
Polkupyörälle, jossa ei ole ketjuja ja jonka polkimet on yhdistetty etupyörään vipuvarsin, vakiintui myöhemmin termi "velosipedi". Venäjän kielessä kuitenkin sana "velosiped" tarkoittaa edelleen kaikkia polkupyöriä, myös nykyaikaisia. Venäläisen sepän Efim Artamonovin väitetään rakentaneen myös polkimellisen polkupyörän jo vuonna 1801, mutta väitteen tueksi ei ole todisteita.
Englantilaiset nimitykset "ordinary" sekä "penny-farthing" annettiin velosipedistä parannetuille malleille, joissa etupyörä oli vielä huomattavasti suurempi kuin takapyörä. Tähän hullunkuriselta näyttävään pyörämalliin päädyttiin, koska polkupyörän saattoi saada kulkemaan nopeammin, kun iso pyörä kulkee yhdellä kampikierroksella pitemmän matkan kuin pieni. Nopeuden havaittiin olevan hyödyksi etenkin kilpailuissa.
Ennen 1880-lukua polkupyörää kutsuttiin Suomessa velosipediksi, velocipediksi, pikarattaaksi, polkurattaaksi tai pikakulkuriksi. Vaikka sanaa käytettiin jo ennen vuotta 1886, valokuvaaja, kirjailija, kääntäjä ja toimittaja I.K. Inha mainitaan yleensä polkupyörä-sanan keksijänä. Inha matkusti erikoisvalmisteisella polkupyörällä kuvausmatkoillaan ja välitti englantilaisia polkupyöriä myytäväksi 1880-luvulla..
Vaikka "ordinary" oli erittäin nopea huomattiin pian, että se oli myös hyvin epävakaa. Sitä oli hankala pitää pystyssä ja se aiheutti paljon loukkaantumisia ja jopa kuolonkolareita. Vuonna 1885 englantilanen polkupyöränvalmistaja John Kemp Starley toi markkinoille uudenlaisen polkupyörän Rover-nimellä. Alkuperäisessä versiossa etupyörä oli vain hieman suurempi kuin takapyörä ja sittemmin molemmat pyörät vakioituivat samankokoisiksi. Roverissa oli ketjuveto ja poljinkoneisto oli sijoitettu itse runkoon, ja voimansiirto takapyörään, kun aikaisemmissa malleissa voimansiirto oli pelkän akselivetoisen etupyörän varassa. Kun ohjaava pyörä ja vetävä pyörä oli erotettu, tasapainonhallinta oli helpompaa. Koska ajajan jalat ulottuivat maahan, liikkeelle lähtö ja pysähtyminen oli myös turvallisempaa, minkä vuoksi tätä pyörätyyppiä alettiin kutsua turvapolkupyöräksi (). Välityksiä voitiin myös muuttaa erikokoisilla vaihdettavilla hammasrattailla. Kymmenessä vuodessa ilmatäytteisen renkaan keksimisen avustamana turvapolkupyörästä tuli vakiomalli ympäri maailmaa.
John Kemp Starley oli valmistanut polkupyöriä yhdessä setänsä James Starleyn kanssa. John Starley oli käyttänyt jo aiemmin tuotenimeä Rover valmistamissaan pyörissä ja muutti 1896 yhtiönsä nimen muotoon The Rover Cycle Company Ltd. Yhtiö aloitti jo 1904 myös Rover-autojen tuotannon.
Vuonna 1888 irlantilainen eläinlääkäri John Boyd Dunlop keksi ilmatäytteisen renkaan. Myöhemmin tästä kehitettiin sisä- ja ulkorengas. Vuonna 1896 Hodkinson keksi ketjuvaihteen.
Polkupyöriin saatettiin asentaa myös apumoottoreita, joista kehittyi vähitellen kokonaan itsenäinen ajoneuvotyyppi, moottoripolkupyörä.
Polkupyörä kehitettiin melko valmiiksi välineeksi jo 1920- ja 1930-luvuilla. Tämän jälkeen varsinaisia suuria teknisiä läpimurtoja ei tapahtunut, vaan polkupyörän kehitys jäi odottamaan uusia teknisiä ja metallurgisia keksintöjä, jotka liittyivät materiaaleihin, jousitukseen, vaihteisiin ja jarruihin.
Polkupyörän keskeiset osat, runko, pyörät ja vanteet sekä vapaanavat ja keskiöt pysyivät suhteellisen muuttumattomina aina 1970-luvulle asti.
Nojapyöriä alettiin kehittää jo ennen kuin niin sanottu timanttirunkoinen polkupyörä tuli vallitsevaksi 1890-luvulla.
Kaksipyöräisen nojapyörän rakensi vuonna 1932 ranskalainen Charles Mochet. Sillä ajanut kokenut kilpapyöräilijä Francis Fauré alkoi murskata ennätyksiä erilaisissa polkupyöräkilpailuissa. Vuonna 1934 Kansainvälinen pyöräilyunioni UCI muutti sääntöjä niin, että polkupyörän keskiön piti sijaita pystysuunnassa satulan nokan takapuolella. Tämä esti nojapyörien kilpailemisen teknisesti huonompia vastustajiaan vastaan ja oli tuntuva takaisku polkupyörän kehitykselle.
Käytännössä nojapyörät unohdettiin aina näihin päiviin asti. Ainoa toisen maailmansodan jälkeen nojapyörää kehittänyt oli leipzigiläinen insinööri Paul Rinkowski, joka rakensi useita nojapyöriä hyvin vaatimattomista materiaaleista. Hänen keksintöjään ei kuitenkaan hyödynnetty DDR:ssa. Teollinen nojapyörien valmistus aloitettiin vuonna 1979 Yhdysvalloissa ja 1980-luvulla nojapyörien teollinen tuotanto käynnistyi useassa maassa.
Esimerkiksi Hollannissa nojapyörät ovat yhä suositumpia ja myös katetut nojapyörät valtaavat alaa. Niiden etuna on suoja säältä, etenkin sadetta vastaan. Nojapyöriä esittelee Suomessa vuonna 1999 perustettu Kevytkulkuneuvojen ystävät r.y.
Maasto-olosuhteisiin sopiva polkupyörämalli syntyi 1970-luvun alussa, kun joukko nuoria sanfranciscolaisia huomasi, kuinka hauskaa oli ajaa moottoripyörällä alas 748 metrin korkuisen Mount Tamalpais -vuoren rinteitä, Marinin piirikunnassa Kaliforniassa. Viranomaiset eivät hyväksyneet raskaiden pyörien aiheuttamaa eroosiota ja meluhaittoja. Nuoret korvasivat moottoroidut ajoneuvot vanhoilla, raskaiksi ja kestäväksi tehdyillä paksurenkaisilla "Schwinn Excelsior"-pyörillä, jotka oli tehty aikoinaan lapsille moottoripyörien korvikkeiksi. Nämä pyörät saattoivat painaa jopa 27 kiloa ja usein niissä ei ollut kuin yksi vaihde ja jalkajarru, mutta sen ei koettu olevan este, sillä näillä pyörillä ajettiin ainoastaan alamäkeen ja ylös päästiin kuorma-auton kyydillä.
Lajin aktiiviset harrastajat, kuten Joe Breeze, Gary Fisher, Charlie Cunningham, Keith Bontrager ja Tom Ritchey alkoivat kehittää 1970-luvulla monipuolisemmin maastoon sopivia, vieläkin kestävämpiä pyörämalleja, joilla pystyttiin ajamaan ensimmäisiä pyöräkilpailuja Kalifornian kukkuloilla. Maastopyöräilystä tuli suosittu laji 1980-luvulla ja Atlantan olympialaisissa vuonna 1996 siitä tuli olympialaji.
Polkupyörälle on eri aikoina haluttu kehittää ominaisuuksia, jotka tekisivät siitä entistä käytännöllisemmän, turvallisemman ja paremman kulkuneuvon. Seuraavassa luettelo tärkeimmistä eri aikakausina kehitetyistä teknisistä ominaisuuksista.Suomessa Ajoneuvolain 19 pykälän mukaan polkupyörällä tarkoitetaan yhden tai useamman henkilön tai tavaran kuljettamiseen valmistettua, vähintään kaksipyöräistä, polkimin tai käsikammin varustettua moottoritonta ajoneuvoa. Polkupyöräksi katsotaan myös sellainen enintään 250 W:n tehoisella sähkömoottorilla varustettu ajoneuvo, jonka moottori toimii vain poljettaessa ja kytkeytyy toiminnasta viimeistään nopeuden saavuttaessa 25 kilometriä tunnissa.
Muunlainen moottoroitu, polkimin varustettu ajoneuvo voi olla esimerkiksi moottoroitu polkupyörä, joka vaatii liikennevakuutuksen mutta jota ei tarvitse rekisteröidä eikä katsastaa. Moottoroitu polkupyörä sai vuoden 2016 alussa voimaan tulleen lain mukaisesti luokituksen L1e-A ja sitä kutsutaan laissa nimellä "kevyt sähköajoneuvo". Kevyen sähköajoneuvon moottorin suurin teho on 1 kW ja se saa avustaa maksimissaan 25 km/h nopeuteen saakka. Sitä ei tarvitse varustaa rekisterikilvellä eikä sen ajamiseen tarvita ajokorttia. Pyörässä on oltava merkinantolaite, takaheijastin sekä etuvalo (valona käy myös esimerkiksi otsalamppu) Kaasukahva on sallittu.
Muut sähkömoottoriavusteiset polkupyörät, skootterit, mopedit tai potkulaudat eivät Suomessa ole polkupyöriä.
Yksinkertaisimmillaan polkupyörä koostuu rungosta ja siihen liitetyistä kahdesta kapeasta renkaasta. Runkoon kiinnitetyt eturatas ja poljinkammet on liitetty takarattaaseen ketjulla, joka toimii välikappaleena siirtäessä ajajan jalkojen voiman takapyörälle ja edelleen liike-energiaksi. Takapyörässä on vapaanapa, joka sallii pyörän pyörimisen vaikka poljinkoneisto olisikin liikkumattomana. Etupyörä, kiinnitettynä etuhaarukkaan ja sitä kautta ohjainkannattimeen/tankoon muodostaa pyörän "keulaosan", jonka avulla pyörän kulkusuuntaa voidaan muuttaa. Enemmän hallittavuutta ajoon saa vaihteiston ja jarrujen avulla.
Runko yhdistää polkupyörän osat toisiinsa. Sen kestävyys, paino, jäykkyys ja geometriset ominaisuudet - puhutaan joskus runkoarkkitehtuurista - vaikuttavat pyörän ajettavuuteen.
Tavallisimmat pyörän rungon ja etuhaarukan materiaalit ovat teräs tai alumiini, mutta runkoja valmistetaan myös hiilikuidusta, titaanista tai jopa magnesiumista. Jotkut ovat valmistaneet polkupyörän runkoja myös puusta, bambusta tai lujitemuovista. Terästä voidaan seostaa useilla aineilla, yleisimpinä ovat kromi, molybdeeni ja mangaani. Alumiinia seostetaan muun muassa sinkillä, kuparilla, magnesiumilla ja skandiumilla.
Runko valmistetaan joko juottamalla putket yhteen joko suoraan tai muhvien avulla tai hitsaamalla rungon kappaleet toisiinsa. Yleisin menetelmä nykyään on TIG-hitsaus. Hiilikuiturungot voidaan valmistaa useilla tekniikoilla, joko liimaamalla putket välikappaleiden (hiilikuitua, titaania tai alumiinia) avulla yhteen tai muottiin laminoimalla. Melko yleistä kilpakäyttöön tarkoitetuissa polkupyörissä on materiaalien yhdistely, jolloin osa rungosta voi olla jotain metallia, osa hiilikuitua.
Oikea runkokoko on ratkaiseva pyöräilymukavuuden kannalta. Oikea koko riippuu kuljettajan pituudesta, sekä polkupyörätyypistä. Oikean koon voi selvittää muun muassa seisomalla hajareisin pyörän päällä. Näin selviää, paljonko jalkatilaa jää vaakaputken ja nivustaipeen väliin (naistenpyörissä vaakaputki täytyy kuvitella). Koon voi selvittää asiantuntevassa pyöräliikkeessä ja sen voi varmistaa koeajolla.
Polkupyörän satulan oikea korkeus määräytyy siten, että polkimen ollessa keskiasennossa (suoraan eteenpäin) ja päkiän ollessa polkimella, polven etuosa on samalla pystylinjalla polkimen keskikohdan kanssa.
Pyörät koostuvat vanteesta, navasta, niitä yhdistävistä puolista (pinnat) sekä sisä- ja ulkorenkaasta (avorengas). Joissakin kilpapyörissä sisä- ja ulkorengas on yhdistetty (tuubirengas) ja puolien tilalla voi olla kiekko.
Polkupyörässä käytetään pinnoituskuvioltaan erilaisia renkaita sen mukaan millainen maasto on kyseessä. Maastorengas leveänä ja nappulakuvioisena sopii parhaiten huonokuntoisille ajoreiteille ja metsäpoluille. Maastorenkaissa käytetään suhteellisen pientä rengaspainetta, yleisesti 2-4 bar. Maastopyörissä on yleistynyt myös sisärenkaaton UST Tubeless -järjestelmä, jossa ulkorengas tiivistyy suoraan vanteelle ilman sisärengasta.
Maantie- ja citypyörissä käytetty sileä ja kapea asfalttirengas tarjoaa pienimmän vierintävastuksen tasaisilla tiepinnoilla. Näissä käytetty rengaspaine on yleisesti 6-10 bar. 
Yleisrengas on kahden viimeksi mainitun välinen kompromissi, jota käytetään hybridipyörissä ja joissain retkipyörissä.
Talviajoa varten valmistetaan nastoitettuja renkaita, jotka lisäävät oleellisesti ajoturvallisuutta jäisellä ajoalustalla. Äärimmäistä talvipitoa haluavat rakentavat itse ruuvirenkaita
, joissa renkaan rungon läpi sisältä ulos porataan pelti- tai koneruuveja niin, että niiden kärjet tulevat esiin kulutuspinnasta. Vierintävastus näillä on huomattavan suuri, ne soveltuvat parhaiten lähinnä esim. alamäkikäyttöön hiihtokeskuksissa.
Keskiöratas valittää polkimien voiman ketjun välityksellä takarattaaseen. Se on tavallisesti pyöreä, mutta on kokeiltu myös ovaalinmuotoisia rattaita, koska se ohittaa nopeammin niin sanotun "kuolleen kulman".
Jos polkupyörän ohjaustangon ja etuhaarukan yhdistävä ohjainkannatin on säädettävissä, sen tulee olla varustettu pysyvällä merkinnällä vähimmäissyvyydestä, johon ohjainkannatin on asetettava etuhaarukan laakeriputkeen. Vähimmäissyvyysmerkinnän tulee olla putken alapäästä mitattuna etäisyydellä, joka on 2,5 kertaa ohjainkannatinputken ulkohalkaisija.
Vaihteiston tehtävänä polkupyörässä on muuttaa rattaiden välitystä maaston ja tien pituuskaltevuuden sekä ajajan kunnon ja tarpeiden mukaisesti. Mitä vaikeammasta maastosta on kyse sitä enemmän vaihteiden suuresta lukumäärästä on hyötyä.
Polkupyörän vaihteisto koostuu itse vaihdelaitteesta ja vaihteen valitsijasta sekä näitä yhdistävästä vaijerista. Vaihdelaite on joko pyörän navan sisään rakennettu napavaihde tai nykyisin yleisemmin ketjuvaihde, jossa rattaiden viereen asennetulla vaihteensiirtäjällä liikutetaan ketjua erikokoisten taka- tai keskiörattaiden välillä.
Useimmissa tavallisissa kaupunki- tai työmatkapyöräilyyn tarkoitetuissa polkupyörissä on napavaihde, jossa on kolmesta kahdeksaan erilaista välitystä. Ketjuvaihteisissa pyörissä on yhdestä kolmeen erikokoista keskiöratasta ja viidestä kymmeneen takaratasta. Eri välitykset (vaihteet) saadaan näiden yhdistelminä. Retki- ja kilpailukäyttöön tarkoitetuissa pyörissä vaihteita voi olla 5–30. Maastopyörissä ja hybrideissä on nykyisin usein 24 tai 27 vaihdetta, joskus myös 21. Käytännössä varsinaisia eri välityksiä on huomattavasti vähemmän, koska eri rattaiden yhdistelmät voivat tuottaa useita lähes samoja välityksiä. Käyttökelpoisia välityksiä vähentää myös se, että vaihteiden toiminnan ja kulumisen takia ei ole järkevää käyttää kaikkia ratasyhdistelmiä; esimerkiksi yhdistelmä pienin ratas edessä ja pienin ratas takana vaatii ketjun olevan sen verran vinossa että sekä rattaat että ketju kuluvat nopeammin.
Intensiivisessä käytössä, kuten pitkillä päivittäisillä työmatkoilla, pyörän ketjuvaihteiden kuluminen tarkoittaa, että yksittäisiä rattaita, rataspakkoja sekä ketjuja on vaihdettava mahdollisesti useampiakin kertoja vuodessa. Lisäksi ketjuvaihteet tarvitsevat ajoittain säätöä. Vaihteettomassa pyörässä ja napavaihdepyörässä ketjut ja rattaat kuluvat hitaammin ja uudet osat maksavat vähemmän. Toisinaan harrastelijat muuntavat kevytrunkoisia pyöriä yksivaihteisiksi "sinkuloiksi".
Suomessa polkupyörässä tulee olla ainakin yksi tehokas jarrulaite. Kolmi- tai useampivaihteisessa polkupyörässä, sekä tavarankuljetukseen tarkoitetussa tai perävaunulla varustetussa polkupyörässä tulee olla kaksi erillistä, tehokasta jarrulaitetta.
Yleinen jarrutyyppi on vannejarru, jossa jarrupalat painetaan ohjaustangossa olevan jarrukahvan ja vaijereiden avulla pyörän vanteeseen. Yleinen vannejarru on niin sanottu V-jarru. Harraste- ja kilpakäyttöön tarkoitetuissa maastopyörissä hydrauliset tai mekaaniset levyjarrut ovat standardi, harvemmin näkyy myös hydraulisia vannejarruja. Levyjarrut ovat yleistyneet myös hintavammissa käyttöpyörissä, sillä pyörän napaan kiinnittyvinä ne eivät ole herkkiä vanteen sivuttaisheitolle, eivätkä ne kuluta vannetta ja jarrupaloja likaisellakaan kelillä.
Kolmivaihteiset pyörät on usein varustettu vaijerivälitteisillä, navan sisäpuolisilla niin sanotuilla rullajarruilla. Pyörän takanavan sisään rakennetut rumpujarrut ovat yleisiä varsinkin vaihteettomissa pyörissä. Niissä jarrutus tapahtuu polkemalla taaksepäin, jolloin navan sisällä olevien jarrukenkien ja navan sisäpinnan välinen kitka hidastaa pyörän vauhtia. Vanhemmissa pyörissä käytettiin myös vipujarruja.
Useimmissa maastopyörissä on jousitus etuhaarukassa. Myös hybridipyörissä, joka on maasto- ja kaupunkipyörän risteytys, saatetaan käyttää lyhytjoustoista etuhaarukkaa.
Suomen laissa määrätään, että polkupyörässä tulee olla äänimerkinantolaitteena soittokello. Muita pakollisia polkupyörän varusteita ovat Suomessa etuvalo sekä etu-, sivu-, poljin- ja takaheijastimet. Eteenpäin valkoista tai valkeankeltaista valoa näyttävä ajovalo vaaditaan, mikäli polkupyörällä liikutaan tieliikennelain 36 §:n 2 momentin mukaisissa olosuhteissa eli pimeän tai hämärän aikana tai sään tai muun syyn huonontaman näkyvyyden vallitessa. Punainen takavalo on vapaaehtoinen lisävaruste. Vilkkuvan valon käyttö polkupyörässä ei ole kiellettyä, mutta sen lisäksi pyörässä pitäisi olla kiinteä valo, joka ei vilku.
Ajovalot, valkoinen etuheijastin ja punaisen takaheijastin tulee sijoittaa polkupyörään niin, että ne ovat 0,30–1,20 metrin korkeudella tien pinnasta. Poljin- ja sivuheijastimien värin pitää olla ruskeankeltainen. Sivuheijastimina hyväksytään myös heijastavat, E88-vaatimuksen mukaiset renkaat. Enintään 10 kiloa painavissa, vähintään 12-vaihteisissa urheilu- tai kilpapyörissä ei valoisaan aikaan ajettaessa kuitenkaan tarvitse olla muita varusteia kuin takaheijastin.
Usein hyödyllisiä lisävarusteita ovat tavaratelineet sekä laukut, lokasuojat, matkamittari ja lukkopolkimet. Näistä ajovalot, heijastimet, lokasuojat ja jonkinlainen tavarateline ovat yleensä mukana arkikäyttöön tarkoitetuissa pyörämalleissa. Ilman lokasuojia tien pinnassa sateella oleva vesi ja hiekkateillä märkä kura linkoutuvat pyöräilijän päälle.
Maantiepyörä on nopeaan matka-ajoon tasaisella asfaltti- tai savipinnalla tarkoitettu polkupyörä. Aiemmin maatiepyöristä käytettiin varustelusta riippuen nimityksiä "kilpapyörä" tai "retkipyörä". Maastopyörien ja maastopyöräkilpailujen yleistyessä on käyttöön vakiintunut termi "maantiepyörä" (englanniksi "road bicycle"). Maantiepyörälle ominaista ovat kapeat, korkeapaineiset renkaat, matala ajoasento ja keveys, joilla tavoitellaan suurempaa nopeutta. Maantiepyörästä on ajan saatossa muokattu harraste- ja kilpailukäyttöön useita muita sitä enemmän tai vähemmän muistuttavia pyörätyyppejä kuten aika-ajopyörä, ratapyörä, triathlonpyörä, audax-pyörä ja cyclocross-pyörä.
Citypyörä (myös kaupunkipyörä) on kaupunkiajoon tarkoitettu polkupyörämalli. Se sopii lyhyille kauppa- ja työmatkoille.
Retkipyörä on pitkille matkoille ja retkille suunniteltu polkupyörätyyppi, johon on mahdollista lastata suuriakin tavarakuormia.
Tämän nimikkeen alla on hyvin monenlaisia polkupyöriä. Niitä voivat olla lähes kilpapyörän malliset laitteet, joihin voi lastata päivän tai parin retkelle tai sisämajoitukseen riittävät varusteet ja ajaa vauhdikkaasti pitkiäkin päivämatkoja. Toisessa ääripäässä on suoratankoisia, paksurenkaisia laitteita, joihin voi pakata tavaraa useita kymmeniä kiloja. Pyöräretkeilyyn sopii mikä tahansa pyörä, jolla on mukava ajaa ja johon saa mukaan tarpeelliset tavarat. Myös hybridit ja maastopyörät ovat suosittuja pyöräretkivälineitä.
Maastopyörä on vaikeakulkuisille poluille ja maastoon suunniteltu polkupyörä. Maastopyörän rakenteessa on pyritty huomioimaan ennalta arvaamattoman maaston epätasaisuudet vankentamalla runkoa, leventämällä renkaita ja tehostamalla jarruja. Ajoasento on pystympi kuin maantiepyörässä, jotta kuljettajan olisi mahdollista vastata raajoillaan paremmin vastaantuleviin töyssyihin ja kuoppiin. Ajomukavuutta lisää myös useimpiin maastopyöriin kuuluva jousitus. Maastopyörästä on muokattu vaativaan harraste- ja kilpailukäyttöön useita sitä enemmän tai vähemmän muistuttavia pyörätyyppejä, kuten kilpamaastopyörä, alamäkipyörä, freeridepyörä, trail-pyörä, dual-slalompyörä, dirt/street-pyörä ja trial-pyörä. Vaihteita maastopyörissä on pyörätyypistä riippuen 1-30.
Fatbike (tai läskirengaspyörä tai paksupyörä) on huomattavasti tavallista maastopyörää leveämmillä, tyypillisesti 3,8 - 5 tuuman renkailla varustettu pehmeiden alustojen erikoispyörä, joka on suunniteltu erityisesti esimerkiksi hiekalle ja lumelle. Pyörätyyppi on saavuttanut suosiota erityisesti talvipyöränä, mutta yleistynyt myös muun muassa maastopyörävaeltajien ympärivuotisessa käytössä.
Hybridipolkupyörät ovat maantiepyörän ja maastopyörän yhdistelmiä.
Yleensä hybrideissä on 622 mm (28 tuuman) vanteet maastopyörissä yleisesti käytettävien 559 mm (26 tuuman) vanteiden sijaan. Muu tekniikka on samankaltaista maastopyörien kanssa, joskin pelkästään hybrideihinkin tarkoitettuja osia on olemassa. Rungon mitoitus hybrideissä vaihtelee melko paljon, jotkut mallit ovat pitkähköjä, maantieretkiin sopivia, jotkut taas hyvinkin pystyssä ajettavia parhaiten lyhyille matkoille ja kaupunkiin sopivia. Pyörätyyppi on varsin suosittu, koska se soveltuu monenlaiseen ajoon.
Jos hybridi on maantiepyörän ja maastopyörän välimuoto, fitnesspyörä on jotain hybridin ja maantiepyörän väliltä. Ne ovat yleensä kapearenkaisia, kevyitä pyöriä, joita ei ole suunniteltu kuormattuna ajoon. Käytännössä fitnesspyörä onkin usein kuten suoratankoinen maantiekilpapyörä. Fitnesspyörä sopii hyvin maantielenkkeilyyn henkilölle, joka vierastaa maantiepyörien käyrää ohjaustankoa. Fitnesspyörä soveltuu myös parempikuntoisille hiekkateille.
Cyclocross-pyörä on erityisesti cyclocross-kisoja varten tehty pyörä. Pyörä muistuttaa maantiepyörää. Suurimmat erot ovat rungon geometriassa, sillä cyclocross-pyörässä on enemmän maavaraa ja ajoasento on hieman pystympi. Lisäksi rungon vaakaputki voi olla vaakasuunnassa litistetty, jotta pyörää olisi mukavampi kantaa olkapäällä, eikä varsinkaan kisakäyttöön suunnitelluissa cyclocross-pyörissä useinkaan ole kiinnikkeitä juomapullotelineitä varten. Cyclocross-pyörän haarukat ovat maantiepyörää väljemmät suurempia renkaita ja niiden mukanaan nostamaa maa-ainesta varten. Renkaat ovat yleensä nappulakuvioiset.
Suomessa jotkut pitävät cyclocross-pyöriä hyvinä talvipyörinä, sillä niihin sopivat nastarenkaat ja lokasuojat, toisin kuin maantiepyöriin. Leveiden renkaiden takia cyclocross-pyörästä voi myös rakentaa retkipyörän paremmin kuin maantiepyörästä, mutta ainakin puhtaat kisacrossarit voivat olla ajo-ominaisuuksiltaan melko äkkinäisiä.
Ratapyörällä ajetaan soikeaa, kallistettua rataa, velodromia. Ratapyörän välitys on kiinteä, eikä siinä ole jarruja tai vaihteita. Ratapyörässä ei ole vapaaratasta, joten pyörien pyöriessä myös polkimet aina pyörivät.
Tandempyörä on kahdelle ajajalle suunniteltu polkupyörä. Tandemin erottaa tavallisesta pyörästä pitempi runko, jossa satula, polkimet ja ohjaustanko ovat erikseen kullekin ajajalle. Tandempyörän muunnelmia ovat kahden ajettavan lisäksi usealle, jopa kuudelle polkijalle tarkoitetut menopelit.
Taittopolkupyörät ovat taittuvarunkoisia, kokoontaitettavia ja melko keveitä polkupyöriä. Ne ovat käteviä tilanteissa, joihin tavanomainen polkupyörä ei sovi. Taittopyörän voi ottaa käsimatkatavarana mukaan joukkoliikennevälineisiin ilman lisämaksua. Siksi se on suosittu työmatkapyöränä, jolloin osa matkasta voi tehdä bussilla, junalla tai metrolla. Taittopyörän säilytys on helppoa sekä kotona että työpaikalla, sillä sen voi ottaa mukaan sisätiloihin. Se on suosittu myös veneilijöiden ja karavaanarien keskuudessa, sillä veneissä ja matkailuajoneuvoissa on vähän säilytystilaa. Korkealaatuiset taittopyörät sopivat myös yleispyöriksi jokapäiväiseen käyttöön.
Nojapyörien ilmanvastus on pienempi kuin pystypyörän, jolloin ne myös kulkevat nopeammin.
Nojapyörä on maantiepyörän kaksi- tai useampipyöräinen sukulainen, jolla ajetaan matalassa makuuasennossa tai myös melko pystyssä asennossa. Nojapyörää (englanniksi "recumbent bicycle" tai "recumbent tricycle") poljetaan jalat edellä istumalla nojatuolia muistuttavalla istuimella eikä satulalla. Nojapyörä voidaan varustaa myös katteella, jolloin sitä voidaan Suomessa kutsua myös "kinneriksi" (englanniksi "HPV (Human Powered Vehicle)" tai "velomobile"). Nojapyöräilijät kutsuvat perinteisen mallisia polkupyöriä usein pystypyöriksi. Nojapyörä on pienemmän ilmanvastuksen takia nopeampi tasaisella ja alamäessä, mutta ylämäet päästään ylös tavallista pyörää hitaammin.
Yksipyöräisessä on nimensä mukaisesti vain yksi pyörä, jonka päällä istutaan hieman 1800-luvun ordinary-pyörän tapaisesti. Yksipyöräistä käytettiin usein sirkustempuissa, mutta viimeisen kymmenen vuoden aikana on kehitelty useita uusia yksipyöräilyn muotoja, eikä suurimmalla osalla yksipyöräilijöistä ole nykyisin mitään tekemistä sirkuksen kanssa.
Pienille lapsille on kolmipyöräisiä polkupyöriä, joissa takana on kaksi akselilla yhdistettyä pyörää. Polkimet ovat joko etupyörässä tai satulan alapuolella, jolloin liike välitetään taka-akselille ketjuilla. Kolmipyöräisiä käyttävät myös monet sellaiset, joilla on ongelmia tasapainon kanssa, kuten vanhukset ja kehitysvammaiset.
Taakka- tai rahtipyörät ovat kaksi-kolmipyöräisiä, vahvarakenteisia polkupyöriä, joissa on tilavat korit, kuljetuslaatikko tai kaukalo tavaroiden tai ihmisten kuljetukseen. Kolmipyöräiset taakkapyörät on suunniteltu pientavaran kuljetukseen lyhyillä matkoilla, esimerkiksi telakoilla, joissa painavaa tavaraa on kuljetettava ilman moottoroituja siirtolaitteita paikasta toiseen, sekä teollisuuslaitosten sisä- ja ulkotiloissa. Kolmipyöräisissä rahtipyörissä kaksi pyörää on yleensä sijoitettu eteen, jossa myös rahti pääasiassa kulkee. Kaksipyöräiset taakkapyörät on suunniteltu kaupunkioloihin, esimerkiksi sanomalehtien ja muun tavaran kuljetukseen.
Euroopassa on viime vuosina ryhdytty valmistamaan taakkapyöriä erityisesti lapsiperheiden käyttöön. Tällöin rahtipyörään rakennetaan istuimet ja turvalaitteet lasten kuljetusta varten.
Polkupyörä on maailman käytetyin tekninen liikenneväline. Sen etuja ovat edullisuus, terveellisyys, saasteettomuus sekä ketteryys etenkin ahtaiden kaupunkiympäristöjen liikenneruuhkissa. Erityisen suosittua pyöräily on Benelux-maiden, Saksan, Ranskan, Italian ja Espanjan suurkaupungeissa. Myös Pohjoismaissa, erityisesti Tanskassa ja Suomessa polkupyörä on suosittu liikenne- ja liikuntaväline.
Afrikassa polkupyörä merkitsee monessa tapauksessa pääsyä työhön, kouluun tai sosiaalipalvelujen ja puhtaan veden äärelle. Monesti ne paikkaavat vielä kehnosti järjestettyä julkista liikennettä. Afrikkalaisille pyörä on usein suuri sijoitus, johon jotkut käyttävät mikroluottoa. Lisätuloja pyörän hankkineet saavat esimerkiksi kuljettamalla matkustajia. Länsimaista polkupyöriä on lähetetty Afrikkaan lahjoituksena. Sambiassa Zambikes-järjestö on kehittänyt "zambulansseja" hoitamaan pyörillä tehtäviä sairaankuljetuksia.
Sadoilla kotitalouksilla Ugandassa, Tansaniassa ja Sri Lankassa tehtyjen tutkimusten mukaan polkupyörä voi nostaa köyhän perheen tuloja jopa 35 prosenttia.