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Le piston rotatif (rotor) est la pièce mécanique qui assure la transmission de la poussée des gaz de combustion sur l'arbre moteur. Dans le moteur Wankel, le piston rotatif prend la forme d'un triangle équilatéral curviligne dénommé « [[triangle de Reuleaux]] ». Chacune des trois faces latérales du piston est évidée afin d'augmenter le volume de la [[chambre de combustion]]. La forme et le volume de cet évidement sont déterminés afin d'obtenir un rapport optimal entre les performances spécifiques, la consommation d'essence et l'évacuation des gaz d'échappement<ref name="re19">{{en}} [[#RE|Kenichi Yamamoto (1981)]], ''Rotary Engine'' - Basic construction, {{p.|19}}.</ref>.
 
Le piston reçoit une couronne à denture intérieure qui engrène avec une couronne fixe portée par le stator. Le rapport de denture est de 3:2. Cet engrènement assure le guidage ([[cinétique|cinématique]]) du piston<ref name="bos">[[#BOS|Robert Bosch (2002)]], Le moteur à piston rotatif Wankel. Consulté le {{1er}} août 2009.</ref> mais ne participe pas à la transmission du couple moteur qui est réalisée par un large excentrique porté par l'arbre moteur (vilebrequin) et qui est centré sur le piston. La cinématique du moteur Wankel est telle que l'arbre moteur fait 3 tours pour un tour complet du rotor<ref name="bos"/>{{,}}<ref>{{pdf}}{{Lien web| langue=fr |titre=Cours méca - Moteur Wankel à piston rotatif |url=http://tictactic.free.fr/ricochet/coursmeca/Cours16[1].pdf |site= |date=18 octobre 2004 |consulté le=6 février 2016}}.</ref>. Ça fait une combustion par tour de l'axe, mais le temps d'amission s'étend pendant 270º du tour de l'axe, assez plus que dans un moteur alternatif. ('Rotary Engine', Toyo Kogyio, 1969). Les deux surfaces triangulaires du piston sont également creusées de manière uniforme et circulaire, d'un diamètre légèrement supérieur à celui de la couronne et d'une profondeur de l'ordre {{formatnum:0.1}} à {{unité|0.15|mm}}. Les surfaces circulaires obtenues, dénommées « surface de rotor » ou {{citation étrangère|lang=en|rotor land}}, définissent la position de contact entre le piston et les flasques, pièces fermant l'enceinte des chambres moteur<ref name="re19" />.
 
Les contraintes importantes liées à la combustion des gaz frais imposent au matériau constitutif du piston de posséder une très bonne tenue à la [[Fatigue (matériau)|fatigue]] à hautes températures, un faible coefficient de [[dilatation thermique]] et une [[Dureté (matériau)|dureté superficielle]] élevée. Ce sont les raisons pour lesquelles la [[fonte (métallurgie)|fonte]] à [[Graphite|graphite nodulaire]] est généralement choisie. Afin de diminuer les masses en rotation, l'[[aluminium]] protégé par des traitements de surface, est également couramment employé<ref>{{en}} [[#RE|Kenichi Yamamoto (1981)]], ''Rotary Engine'' - Basic construction, {{p.|20}}.</ref>.
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