thumb|Roue avant de vélo de course.
Une roue de vélo ou roue de bicyclette est une roue adaptée à la bicyclette (vélo). Il s'agit la plupart du temps d'une roue à rayons. Les roues de vélo se fixent la plupart du temps sur le cadre et la fourche par l'intermédiaire d'un axe, cet axe est souvent bloqué à la partie fixe par écrou ou par un système à levier décentré (invention de Tullio Campagnolo).
Composants de la roue Les premières roues de vélo étaient construites comme celles des carrosses : un moyeu en bois, un axe en acier (les roulements étaient situés au bout des fourches), des rayons en bois et des cerclages en fer souvent mal ajustés. Une roue de vélo moderne a un moyeu en métal, des rayons fins en métal et une jante en métal ou en fibre de carbone qui maintient un pneumatique en caoutchouc.
Moyeu Le moyeu est la partie centrale d'une roue de vélo. Il est constitué d'un axe, de roulements, et du corps du moyeu. Le corps du moyeu possède généralement deux flasques usinés sur lesquels on peut attacher les rayons. Le corps peut être en un seul morceau avec une cassette, ou bien avec une roue libre, ou encore, sur les anciens modèles les flasques peuvent être sur un corps séparé. Il existe plusieurs types de moyeu :
le moyeu pour cassette, disposant d'un corps de roue libre afin de monter une cassette. Les corps de roue libre diffèrent selon le constructeur et le nombre de pignons (de 7 à 12 voire 13 chez Rotor). le moyeu pour roue libre, ayant un côté fileté pour visser la roue libre. On peut également y monter un pignon fixe (vélo de piste/fixie). le moyeu « flip-flop », utilisé sur les fixies, ce moyeu dispose d'un filetage de chaque côté. Cela permet généralement d'y fixer une roue libre et un pignon fixe et de passer de l'un à l'autre en démontant/retournant la roue.
Axe L'axe est fixé sur le cadre ou la fourche grâce à des attaches. Il en existe plusieurs sortes : des attaches-rapides sont constituées d'une tige avec un levier au bout et un écrou de l'autre bout ; on passe cette tige dans un axe creux. On trouve ce type d'attaches sur la plupart des vélos de route et VTT. Il permet de monter et démonter la roue sans aucun outil ; avec une vis, l'axe est fileté et dépasse des bords du cadre (ou de la fourche). On les trouve souvent sur les vélos de piste, les vélos à pignon fixe, les vélos à une seule vitesse, les BMX, et les vélos bon marché ; via l'axe - Un axe long, typiquement avec des diamètres de (pour longueur de ) et de (pour une longueur de ) s'attache directement sur la fourche (axe de et ) et rarement sur le cadre (axe de ). Ce type d'axe est conçu pour avoir une bonne résistance. On les trouve sur la plupart des vélos de freeride et de descente ; un axe femelle est creux. Son diamètre typique est de 14, 17 ou . Il est en chrome-molybdène ou en aluminium. Il est constitué de deux filetages pour boulons de chaque côté, ce qui lui confère une résistance plus grande en comparaison avec un axe traditionnel. On en trouve sur les moyeux de BMX haut de gamme et sur certains moyeux de VTT.
Les vélos modernes ont un espacement d'axe standard : pour les moyeux de roue avant, l'espacement de la fourche est généralement de tandis que l'espacement du moyeu de roue arrière est généralement de pour un vélo de route, et de -150mm pour un VTT. Cet espacement plus large donne une marge qui peut être utilisée pour l'ajout d'un frein à disque ou pour augmenter la largeur de la roue afin qu'elle soit plus solide.
Roulements Les roulements permettent au corps (et aux composantes de la roue) de tourner librement autour de l'axe. La plupart des moyeux de vélos utilisent des billes de roulement en acier ou en céramique. Les anciens modèles utilisent un système de roulement à cône et cuvette, tandis que les roues modernes utilisent un roulement annulaire préassemblé qui permet au constructeur de simplifier la technique et d'avoir un roulement tout de même assez moyen, sauf le haut de gamme d'où sortent des roulements montés en X type cuvette et billes le seul moyen d'avoir un roulement précis et efficace (voir les roues Campagnolo, Fulcrum haut de gamme).
Un moyeu avec roulement à cône et cuvette contient des billes qui sont en contact avec un cône vissé dans l'axe et une cuvette serrée à l'intérieur du corps du moyeu. Les deux surfaces sont lisses afin que les billes roulent avec le moins de friction possible. Ce type de moyeu peut facilement être démonté pour être lubrifié, mais il doit être ajusté correctement. Un mauvais ajustement peut entraîner une usure prématurée ou une rupture.
L'anneau d'un moyeu à roulement annulaire ressemble à un cylindre creux. Les billes sont coincées entre la surface interne et la surface externe. La surface interne peut alors tourner par rapport à la surface externe. La qualité peut être largement supérieure à des billes flottantes. L'anneau est coincé dans le corps du moyeu, et l'axe est positionné contre la surface interne de l'anneau. L'anneau en lui-même n'est pas ajustable ou réparable; au contraire, il doit être changé en cas d'usure ou de rupture.
Corps du moyeu Le corps est la partie du moyeu sur laquelle sont attachés les rayons (ou les structures du disque). Le corps d'un moyeu pour roue à rayons possède généralement deux flasques dont les plans sont perpendiculaires à l'axe. Sur ces flasques, il y a des trous ou des fentes pour tenir les rayons. Certaines roues (comme la Full Speed Ahead RD-800) ont un flasque supplémentaire au centre du moyeu. Sur d'autres (comme certaines roues de marque Bontrager ou Zipp) on ne voit pas de flasque. Les rayons sont tout de même attachés sur le bord du moyeu, mais pas à des trous visibles. D'autres roues (comme celles de Velomax/Easton) ont un corps de moyeu fileté sur lequel on visse les rayons.
Freins dans le moyeu
Certains moyeux peuvent accueillir des freins à disque ou font partie intégrante d'un système de freins à tambour : freins à disque : un frein à disque comprend un plateau circulaire ou un disque attaché au moyeu. Des plaquettes de frein sont attachées sur l'étrier fixé à un côté de la fourche (ou du cadre). Lorsqu'elles sont actionnées, les plaquettes viennent compresser le disque. Le disque peut être attaché de multiples façons par des boulons ou un écrou cranté ; freins à tambour : un frein à tambour a deux patins de frein qui s'agrandissent à l'intérieur du corps du moyeu. Les tambours montés à l'arrière sont souvent utilisés sur les tandems en complément des freins sur jante. Cela apporte une plus grande puissance de freinage ; freins à rétropédalage : les freins à rétropédalage sont en fait un cas particulier des freins à tambour. Ils sont actionnés en pédalant en arrière. Le mécanisme est toujours situé à l'intérieur du corps du moyeu arrière.
Dynamo dans le moyeu
thumb|Dynamo moyeu sur une roue de vélo hybride. De nombreux vélos de villes ou vélos hybrides possèdent une dynamo intégrée dans le moyeu. C'est un générateur de courant présent dans le moyeu de la roue avant, qui permet d'alimenter en courant un phare avant et un phare arrière pour l'éclairage du vélo.
L'électricité est produite grâce à la rotation des aimants présents dans le moyeu.
Pignons thumb|Moyeu à cassette Il y a plusieurs méthodes pour attacher les pignons au moyeu arrière : moyeu à cassette - le mécanisme qui permet au cycliste d'être en roue libre est incorporé au moyeu. On glisse les pignons, ou plus généralement, une cassette de pignons sur des cannelures présentes sur le corps de la cassette. Ce système est utilisé sur la plupart des vélos modernes ; roue libre - le mécanisme qui permet au cycliste d'être en roue libre n'est pas incorporé au moyeu. Il est inclus dans un corps de roue libre séparé. Le moyeu est fileté et la roue libre est vissée dessus. Le corps de roue libre a des filetages ou des cannelures pour y placer les pignons ou bien un pignon intégral (dans le cas d'un vélo à une seule vitesse). Ce type de moyeu était utilisé avant l'apparition des moyeux à cassette ; pignon fixe - il n'y a pas de mécanisme qui permet au cycliste d'être en roue libre. Il y a deux jeux de filetages sur le corps du moyeu. Ces filetages ont deux directions opposées. Le jeu de filetage interne (sens des aiguilles d'une montre) sert pour le pignon fixe. Le jeu de filetage externe (sens inverse des aiguilles d'une montre) sert pour un contre écrou. Le contre écrou empêche le pignon de se dévisser, ce qui sinon, pourrait arriver lorsque le cycliste ralentit ; moyeu flip-flop - Les deux côtés du moyeu sont filetés. Cela permet de démonter puis retourner la roue pour changer le système de vitesses utilisé. En fonction du type du filetage, il peut être utilisé soit avec une seule vitesse en roue libre, soit avec un pignon fixe ; moyeu à vitesses intégrées - le mécanisme qui procure plusieurs vitesses est à l'intérieur de l'enveloppe du moyeu. Beaucoup de vélos à trois vitesses au moyeu furent construits au . Ce modèle est extrêmement robuste, bien que plus lourd que la plupart des systèmes de vitesse modernes. À l'heure actuelle, on trouve des moyeux de 3 à 14 vitesses, ou bien des transmissions à variation continue. Le , dans le cadre du BMX freestyle, permet de rouler en marche arrière () sans le mouvement inverse du pédalier ; principalement utilisé en et en .
Jante À l'origine en bois, les jantes des roues de vélo sont aujourd'hui en général, soit en fibre de carbone, soit plus couramment formées d'une pièce de métal obtenue par extrusion que l'on replie sur elle-même pour obtenir un cercle. Certaines roues utilisent un cercle de carbone aérodynamique fixé à une jante en aluminium. On monte sur cette jante des pneus traditionnels.
thumb|Jantes (et pneus) de couleurs variées.
Jusque dans les années 1980, la plupart des jantes de vélo (à l'exception des vélos de course) étaient en acier et en thermoplastique. Maintenant, les jantes métalliques sont en alliage d'aluminium.
Les jantes conçues pour être utilisées avec des freins sur jante disposent d'une surface de freinage lisse. Les jantes conçues pour être utilisées avec des freins à disque ou des freins dans le moyeu n'ont parfois pas cette surface.
Les freins à tringle frottent contre la surface interne de la jante. Les jantes utilisées pour ce type de freins ne peuvent pas être utilisées avec des freins à étrier.
Les coupes transversales peuvent différer beaucoup entre différents types de jantes. La forme d'une jante dépend du but dans lequel elle a été conçue. L'aérodynamisme, le poids, l'inertie, la raideur, la solidité, la compatibilité avec des pneus tubeless, la compatibilité avec certains types de frein ainsi que le coût sont à prendre en compte.
Les jantes en aluminium sont souvent renforcées avec une simple ou un double œillet pour répartir la tension du rayon. Un œillet simple renforce le trou du rayon à peu près comme un rivet creux. Un double œillet est une cuvette rivetée dans les deux parois d'une jante double paroi.
Jante pour pneu
La plupart des jantes sont des jantes pour les pneus classiques.
Les pneus ont deux anneaux métalliques ou en Kevlar (les tringles) qui permettent de garder constant leur diamètre intérieur, qui est inférieur au diamètre extérieur des flancs de la jante. Lors du gonflage (avec ou sans chambre à air) le pneu vient se plaquer sur les flancs de la jante. Cette surface de contact permet la transmission du couple (lors d'accélération ou de freinage) entre la jante et le pneu.
Si la surface de la jante en contact avec la chambre à air a des trous pour rayons, on doit les couvrir avec un fond de jante, en général en caoutchouc, en tissu ou en plastique rigide, pour protéger la chambre.
Un avantage de ce système est qu'en cas de fuite, on peut accéder facilement à la chambre pour la réparer ou la remplacer.
Le standard ISO 5775-2 définit les appellations pour les jantes de vélo. On distingue : les jantes à paroi droite (SS) ; les jantes à crochet (C) ;