Brevet FR2529793A1 — publié le 19840113

La présente invention est relative aux simulateurs sportifs du type lanceur de balles et concerne plus spécia- lement les garnitures orienteuses utilisées par ces simulateurs qui permettent la mise en rotation et la dispersion des balles dans des directions prédéterminées. Les garnitures en question sont normalement montées à l'endroit o la balle sort du simulateur: dans les simulateurs du type pneumatique, c'est à l'extrémité de leur tube de lancement, et dans les simulateurs du type mécanique, sur le corps desdits simulateurs de manière à se trouver sur le chemin de la balle en vol L'invention peut être utilisée avec le plus de succès dans les simula- teurs servant à l'entraînement des joueurs de tennis ou de football. L'un des problèmes importants relatifs à la mise au point de dispositifs pour la mise en rotation des balles en provenance des simulteurs, en particulier de tennis, consiste à obtenir une garniture orienteuse qui ne nuirait que peu à la vitesse initiale des balles, et cela sans trop abîmer celles-ci par frottement. Ce problème n'a pas trouvé-jusqu'à ce jour une solution satisfaisante, malgré tous les efforts entrepris sur ce plan. Dans la pratique, on emploie pour la mise en rota- tion des balles un dispositif simple qui se présente sous forme d'une bandelette en matériau à effet frictionnel, par exemple en caoutchouc, qu'on ajuste sur la surface intérieure du tube de lancement, le long de l'axe de celui-ci, dans la zone de sortie de la balle Le reste de la surface intérieure du tube de lancement (surface qui est libre de ladite bandelette), délimitant la zone de sortie de la balle, est, par contre, enduite d'un matériau antifriction Du fait de la différence entre les forces de frottement agissant sur les pnrtions diamétralement opposées de la balle animée d'un mouvement dans le tube, on assiste à l'apparition d'un moment de rotation auquel est due la Ise en rotation recherchée de la balle envoyée. 2 2529793 L'un des inconvénients principaux de ce dispositif réside dans la forte usure par frottement de la balle coo- pérant avec la bandelette caoutchouteuse et dans la faible vitesse initiale de ladite balle, due aux pertes de son énergie en raison du frottement contre la bandelette en question et la surface du tube de lancement. On connatt aussi une autre garniture orienteuse pour les simulateurs lanceurs de balles, qui est du type comportant un élément d'assemblage servant à la fixation de la garniture au simulateur et un déviateur de balles relié à articulation audit élément d'assemblage (voir le certificat d'auteur de l'URSS N 0490476) Dans cette garniture, l'élément d'assemblage se présente sous forme d'un cylindre creux, tandis que le dé iateur de balles est un levier à deux bras monté sur ce cylindre, dont un bras présente une semelle déviatrice de forme plate ou en auget, tandis que l'autre est sollicité contre ledit cylindre à l'aide d'une vis engagée dans un ressort En actionnant la vis, on modifie la force de compression dudit ressort et, par là même, l'intensité de rotation de la balle sortant du simulateur L'intensité de rotation est d'autant plus importante que l'interaction de la balle et de la semelle déviatrice dure plus longtemps C'est la raison pour laquelle la semelle 2 n question est garnie d'une applique de friction permettant de prolonger cette coopération. La garniture considérée a l'avantage de permettre la disposition de la semelle déviatrice sous un angle par rapport à l'axe du tube de lancement du simulateur, d'o résultent, premièrement, une plus grande force de frottement à l'endroit de l'interaction de la balle et de la semelle, voire une plus grande intensité de rotation de la balle, et, deuxièmement, une plus courte voie de glissement de la balle sur la semelle, équivalant à une plus faible usure par frottement des balles employées. Cependant, du fait que le frottement par glissement reste tout de même important, l'usure par frottement des balles est elle aussi importante, tandis que la vitesse initiale de celles-ci est considérablement réduite Il convient aussi de noter que la garniture orienteuse considérée nécessite un ajustage manuel fréquent, ce qui rend impossible l'utilisation 'de cette garniture dans les systèmes d'entraînement automatisés, par exemple-dans les robots de tennis, ceux-ci devant utiliser des simulateurs permettant un contrôle aisé de l'intensité de rotation de la balle et de l'orientation de son axe de rotation de manière à pouvoir intervenir après chaque coup exécuté. L'invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. On s'est donc proposé de mettre au point une garni- ture orienteuse, utilisable dans les simulateurs lanceurs de balles, permettant de réduire la force de frottement dans la zone d'interaction de la balle et du déviateur, et ce, en modifiant la nature de cette interaction, et, par là- même, de réduire l'énergie dépensée par la balle pour surmonter ladite force, ainsi que de réduire l'usure par frottement des balles employées, tous ces avantages rendant possible l'utilisation de la nouvelle garniture dans les robots de tennis. Ce problème est résolu à l'aide d'une garniture orienteuse utilisable dans les simulateurs lanceurs de balles, du type comportant des moyens pour l'assemblage de la garniture au simulateur et un déviateur de balles relié à ces moyens, laquelle garniture orienteuse est caractérisée, selon l'invention, en ce que lesdits moyens d'assemblage se présentent sous forme d'une douille immobile destinée à Ctre assemblée rigidement au simulateur, et d'une douille mobile qui est engagée sur ladite douille immobile de manière à pouvoir tournera et que le déviateur de balles est un cadre orientable muni de deux galets, qui se présente sous forme de deux leviers en T, parallèles l'un à l'autre, dont chacun a un pied d'appui et une tête et est articulé, par l'intermédiaire dudit pied, à la douille mobile, ainsi que d'axes transversaux reliant entre elles les têtes desdits leviers et portant les galets précités, la garniture étant en outre munie d'éléments de butée fixés sur la douille mobile et servant à limiter la rotation du cadre avant sa fixation dans l'une de ses positions extrêmes, ainsi que d'au moins un fixateur servant à maintenir le cadre dans l'une de ses positions extrêmes et relié à la douille mobile et au pied de l'un desdits leviers. Avec une garniture orienteuse ainsi conçuela mise en rotation de la balle se produit grâce au roulement de celle-ci autour de l'un des galets du cadre, qui s'opère pratiquement sans donner lieu à un glissement quelconque, d'o une réduction sensible des pertes d'énergie et de l'usure des balles D'autre part, il se produit un ralentissement insignifiant de la belle à la sortie de l'appareil Un autre avantage de cette garniture réside dans la possibilité de changer l'orientation spatiale de l'axe de rotation de la balle par rotation de la douille mobile par ràpport à la douille immobile, en obtenant ainsi l'angle d'inclinaiso:n voulu des axes des galets par rapport à l'horizontale. En ce qui concerne le fixateur servant à maintenir le cadre dans l'une des positions extrêmes, plusieurs modes de réalisation sont possibles. En particulier, on peut réaliser la garniture orienteuse de telle manière que son fixateur se présente sous forme d'tn ressort à lame plate ayant une extrémité reliée à l'un des leviers en T, d'un câble relié à l'autre extrémité dudit ressort et servant à commandercelui-ci, d'un support qui est fixé sur la douille mobile précitée et qui présente une ouverture pour le passage du câble, ainsi que d'un ressort hélicoïdal de compression engagée sur le câble et butant par l'une de ses extrémités contre le support précité, et par son autre extrémité, contre le ressort à lame plate. Le fixateur ainsi conçu permet d'employer la garniture revendiquée dans les robots de tennis à commande programmée par déplacement du câble suivant un programme préétabli et modification correspondante de la position du ressort à lame plate et du cadre orientable à galets relié à ce ressort. Il est aussi possible de réaliser le fixateur sous forme d'unressort hélicoïdal de traction dont une extrémité est fixée sur l'un des leviers en T, tandis que l'autre est fixée sur la douille mobile précitée, de manière quelesdites extrémités du ressort soient disposées de part et d'autre de l'axe de rotation du levier et que la ligne reliant les centres de fixation du levier et du ressort à la douille mobile soit parallèle à l'axe de celle-ci. Avec un fixateur ainsi conçu, le cadre orientable prend une nouvelle position stable chaque fois qu'une balle est projetée Cet avantage permet le fonctionnement de la garniture orienteuse en régime automatique de dispersion des balles, c'est-à-dire qu'il permet de réorienter automatiquement les balles à tôur de rôle dans les éventails horizontal et vertical, sans utilisation d'un dispositif programmateur extérieure Il est d'autre part rationnel de réaliser la garniture orienteuse de sorte qu'au moins la couche super- ficielle des galets soit constituée d'un matériau antifric- tion Ceci permet de réduire encore plus le frottement de la balle contre la surface du galet, pratiquement sans diminution de l'intensit é de rotation de laballe. Il est aussi rationnel de réaliser la garniture orienteuse de sorte que les éléments de butée du cadre soient réglables en vue de pouvoir varier leur écartement. Ceci permet de régler l'angle maximal de rotation du cadre et, par là même, l'angle de dispersion des balles. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: la figure 1 représente une garniture orienteuse pour les simulateurs lanceurs de balles, réalisée en conformité avec l'invention (vue de côté); la figure 2 représente la même garniture orien- teuse, vue suivant la flèche A de la figure 1; la figure 3 représente la garniture orienteuse en coupe suivant III-III de la figure 1, dans laquelle le fixateur comporte un ressort à lame plate;- la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 1; la figure 5 représente à échelle agrandie l'ensemble support-gaine-câble de la figure 1 la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 3, mais illustrant le mode de réalisation dans lequel le fixateur se présente sous forme d'un ressort hélicoïdal de traction assurant deux positions stables du cadre à galets; la figure 7 est une vue suivant la flèche C de la figure 6, le cadre à galets étant en position basse la figure 8 illustre schématiquement l'interac- tion de la balle et de l'un des galets du cadre; les figures 9 et 10 représentent schématiquement les principaux genres de rotation de la balle, que l'on peut obtenir à l'aide de la garniture orienteuse proposée (les flèches indiquent les sens de mouvement et de rotation de la balle, les lignes tiretées, les trajectoires de celle-cil, la figure 9 montrant la balle en vol, vue de côté, les axes des galets du cadre étant parallèles au plan horizontal, et la figure 10 montrant la balle au vol, vue de dessus, les axes des galets du cadre étant disposés dans des plans verticaux. La garniture d'orientation conforme à l'invention comprend un ensemble servant à sa fixation sur le simula- teur, ledit ensemble se présentant sous forme d'une douille immobile 1 (figure 1) destinée à être assemblée rigidement au tube de lancement 2 du simulateur, et d'une douille mobile 3 engagée sur la douille 1 de manière à pouvoir tourner sur celle-cio La garniture est munie d'autre part d'un déviateur de balles sous forme d'un cadre orientable 4 avec deux galets 5 et 6. Le cadre 4 se compose de deux leviers 7 (figures 2 et 3) et d'axes transversaux 8 reliant ces leviers entre eux Chacun des leviers 7 a une forme en T et comporte un pied d'appui 7 a et une tête 7 b Les pieds 7 a des leviers 7 sont articulés à la douille mobile 3 par l'intermédiaire de doigts 9 Les axes 8 reliant les têtes 7 b desdits leviers 7 portent les galets 5 et 6 précités Les galets 5, 6 sont constitués complètement ou partiellement (couche superficielle) d'un matériau antifriction, par exemple d'un plastique fluoré ou de fibre plastique connue sous la dénomination commerciale "Kaprone". Pour accroitre la rigidité du cadre 4, les leviers en T 7 sont en outre reliés entre eux à l'aide de traverses 4 a et 4 b (figure 2) Pour faciliér' la rotation de la douille mobile 3 par rapport à la douille immobile 1, on a prévu entre elles des éléments roulants 10, par exemple des billes (figure 3). La garniture orienteuse proposée (figure 1) comprend aussi des éléments de butée 11 et 12 logés dans des montants 13 qui sont fixés sur la douille mobile 3, comme il ressort clairement de la figure 4 Les éléments de butée en question servent à limiter la rotation ducadre 4 sur les doigts 9 avant sa fixation dans l'une de ses positions ex- trêmes (sur la figure 1, le cadre L, est montré en position extrême haute) Dans un cas particulier, lesdits éléments de butée 11 et 12 sont réglables (à cet effet, les éléments en question, de même que les montants 13, sont pourvus de filetages) et munis d'écrous de blocage 14, ce qui permet de varier la distance séparant les éléments 11 et 12 et, par là même, de régler l'angle maximal de rotation du cadre 4. Pour maintenir le cadre 4 dansl'une de ses positions extrêmes, la garniture orienteuse présente un ou deux fixateurs (un pour chacun des leviers 7 en T) La figure 1 représente un mode de réalisation avec un oeul fixateur qui peut se présenter, en particulier, sous forme d'un câble 15 monté dans un support 16 immobilisé sur la douille mobile 3, d'un ressort à lame plate 17 dont une extrémité est reliée au pied 7 a du levier 7 par l'intermé- diaire d'un montant 17 a (figure 3), et l'autre extrémité, au câble 15 (figure 1), et d'un ressort hélicoidal de compression 18 qui est traversé par le cable 15 et dont une extrémité bute contre le support 16, et l'autre, contre le ressort à lame plate 17 (sur la figure 1, le ressort 18 est montré en coupe axiale pour mieux faire apparaître la disposition du câble 15) Le câble 15 est enveloppé par uns gaine flexible '19 o Le support 16 est traversé par un trou 16 a (voir la figure 5) servant à l'inmmobilisation de la gaine 19 et au passage du câble 15. En vue de permettre unerotation contrôlée de la douille 3 (portant le cadre 4 avec ses galets 5 et 6) par rapport à la douille immobile 1, la garniture orienteuse de l'invention comporte un mécanisme de rotation qui se compose de montants 20 et 21 disposés, respectivement, sur les douilles immobile 1 et mobile 3, d'un ressort de trac- tion 22 relié a ces montants et d'un câble 23 qui, fixé sur le montaelt 21, est oensiblement identique au câble 15. Lé câble 23 est muni lui aussi d'une gaine flexible 24 qui est montée d'une manière analogue dans un support 25 immobilisé sur la douille 1 Les câbles 15 et 23 permettent de relier la garni- ture revendiquée à un dispositl programmateur (non représenté) par exemple dtul robot de tennis,et, de cette maiière, de contrôler les paramètres de rotation de la balle (vitesse et sens de rotation, orientation spatiale de l'axe de rotation) En ce cas, on peut se servir du cable 15 pour mettre le cadre 4 dans la position extrême voulue et, ainsi, pour mettre en contact avec la balle 26 en mouvement (montrée par une ligne tiretée) soit le galet 5, soit le galet 6 Ces manipulations permettent d'accentuer la rotation de la balle d'en bas ou d'en haut En même temps, en se servant du câble 23, on peut faire tourner la douille mobile 3 avec le cadre 4 par rapport à l'axe du tube de lancement 2 et, par là même, réorienter l'axe de rota- tion de la balle 26 dans l'espace Les ressorts 18 et 22 assurent la tension des câbles 15 et 23 et, de ce fait, contribuent à la précision d'orientation du cadre 4 dans les différents plans. Lorsqu'on a besoin d'opérer une réorientation du cadre 4 après chaque projection, il est plus commode de recourir à une garniture conforme au mode de réalisation représenté sur les figures 6 et 7 Suivant ce mode de réalisation, le fixateur servant à maintenir le cadre dans l'une de ses positions extrêmes se présente sous forme d'un ressort hélicoldal de traction 27 monté sur des montants 28 et 29 Le montant 28 est fixé sur la douille mobile 3, et le montant 29, sur le pied 7 a de l'un des leviers 7 en T En ce cas, la disposition du montant 28 est telle que la droite conventionnelle reliant les centres de fixation du levier 7 et du ressort 27 à la douille 3 (sur la figure 7, cette ligne relie les centres des éléments designés en 9 et en 28) est parallèle à l'axe de ladite douille 3 Ce mode de fixation du ressort 27 permet au cadre 4 de passer d'une position stable (basse, par exemple) à l'autre (haute, montrée par des tirets) et vice versa, lorsque laballe agit sur le galet respectif 5 ou 6. La garniture orienteuse qui vient d'être décrite fonctionne de la manière suivante D'abord on exécute l'assemblage de la garniture au tube de lancement 2 du simulateur en mettant le cadre 4 munie des galets 5 et 6 dans la position voulue, par exemple dans la position représentée sur la figure 1 et dans laquelle sur le chemin de la balle 26 se trouve le galet inférieur 6. Lors de la projection,la balle 26 se déplaçant dans le tube de lancement 2 à une vitesse V se heurte contre le galet 6 et, sous l'action de celuici, subit une déformation, comme représenté schématiquement sur la figure 80 2529793 La balle 26 est alors soumise à l'action d'une force d'inertie F 1 appliquée à son centre de gravité e% de la composante F 2 de la force de réaction du galet, laquelle composante est parallèle à la force F 1, orientée dans le sens opposé et appliquée à l'axe de rotation du galet 6. Sous l'effet du moment des forces F 1 et F 2, la balle est mise en rotation autour de son axe à une vitesse angulaire WD, tandis que la vitesse de cette balle varie en valeur et en direction en prenant une nouvelle valeur V 1 Pendant ce temps, le galet 6 est animé d'une rotation autour de son axe dans le sens indiqué par la flache j 1 Cette rotation mutuelle de la balle 26 et du galet 6 se produit pratiquement sans aucun glissement La figure 8 montre en "a" la distance séparant le centre de gravité de la balle 26 et l'axe du galet 6 avant leur interaction, et en "a 1 ", la même distance, mais à la fin de leur interaction La vitesse angulaire J de rotation de la balle 26 est ici proche de la valeur exprimée par O = V 1 Du fait que la valeur a 1 "a 1 ", qui est fonction de l'angle de rotation du cadre 4 (figure 1) autour de l'axe des doigts 9 et de l'élasticité choisie du ressort 17,peut être relativement peu importante (pour une balle de tennis de 0,066 m de diamètre, elle est de l'ordre de 0,015 m), on arrive à imprimer à laballe projetée une forte rotation, ce qui est indispensable, par exemple, pour simuler un jeu à balles très coupées. Du fait que l'interaction de la balle et du galet se produit pratiquement sans glissement, on obtient une réduction de l'usure par friction des balles et des pertes d'énergie cinétique Ceci permet d'élever la vitesse initiale des balles envoyées par le simulateur. Les figures 9 et 10 illustrentles principaux modes de mise en rotation des balles, réalisables à l'aide de la garniture décrite Par exemple, la figure 9 a représente le cas o la rotation de la balle est accentuée vers le haut, ce qui nécessite que la balle entre en interaction avec le galet inférieur 6 (voir la figure I qui représente lekadre 4 dans la position correspondant à ce mode de mise 1 2529793 en rotation) Pour accentuer vers le bas la rotation de la balle (figure 9 b), le câble 15 (figure 1) doit être tiré vers le haut en comprimant le ressort 18 ed en réorientant le cadre 4 jusqu'à ce que le 'levier 7 vienne en contact avec la butée inférieure 12 Alors la balle 26 entre en contact avec le galet supérieur 5. Pour que la rotation de la balle soit accentuée latéralement vers la droite (figure 10 a), on fait tourner la douille mobile 3, à l'aide du câble 23, de 90 par rapport à la position montrée sur la figure 10 Alors, si on regarde dans 11 sens de projection de la balle, celle-ci vient en interaction avec le galet droito Lorsque la balle vient en interaction avec le galet gauche (si on regarde toujours dans le même sens), on obtient une accent tuation latérale vers la gauche (figure 10 b). En toute position intermédiaire du cadre 4 (figure 1) sauf les positions exrmainées plus haut (figures 9 et 10), c'est-à-dire en cas de rotation de la douille mobile 3 avec le cadre 4 d'un algle supérieur ou inférieur à 90 - par rapport à la position représentée su C la figure 1, ont lieu des rotations combirnées de la balle 26 Par exemple, la rotation de la balle peut être accentuée en même temps vers le haut et latéralemet vers la droite, ou bien vers le. bas et latéralementl vers le droite ou vers la gauche, et ainsi de suite Pour comman Qder les paramètres de rotation des balles suivant ln prograïmme, on recourt à un dispositif programmateur approprié pouvant opéi-er pa r l'intermédiaire des Cóbles 15 et 23 Pour obtenir une dispersion automatique des balles dans les éventails gauche-droite et haut-bas, sans recourir à un dispositif programmateur quelconque, on enlève le ressort à lame plate 17 (figure 1) et on modifie la garniture en conformité avec les figures 6 et 7, en fixant le ressort hélicoïdal 27 sur les montants 28 et 29 Dans ce cas, après chaque interaction de l'un des galets 5, 6 et d'une balle 26, le cadre 4 passe à son autre position stable et la balle suivante est déviée dans un autre sens. 12 2529793 C'est de cette façon qu'on obtient l'alternance des sens de projection des balles, l'angle de leur dispersion pouvant être réglé par les éléments de butée 11 et 12. Comme il ressort de ce qui précède, la garniture orienteuse possède de larges possibilités fonctionnelles et permet de simuler différentes combinaisons de jeu, les balles pouvant être mises en rotation de la manière la plus convenable sur le plan de l'intensité et de l'orienta- tion, ce qui contribue considérablement à l'efficacité de l'entraînement des sportifs. R E V E N D I C A T I O N S 1 Garniture d'orientation pour simulateur lanceur de balles, du type comportant des moyens pour son assem- blage au simu J eur ( 2) et un déviateur de balles relié auxdits moyens, caractérisée en ce que lesdits moyens d'assemblage se présentent sous forme d'une douille immobile ( 1) destinée à être assemblée rigidement au simulateur ( 2) et d'une douille mobile ( 3) engagée sur la douille immobile ( 1) de manière à pouvoir tourner sur elle, ledit déviateur de balles se présentant sous forme d'un cadre orientable ( 4) muni de deux galets ( 5 et 6) et étant constitué de deux leviers ( 7) en T, parallèles l'un à l'autre et dont chacun comporte un pied d'appui ( 7 a) et une tête ( 7 b) et est articulé par l'intermédiaire dudit pied ( 7 a) à la douille mobile ( 3), ainsi que d'axes transversaux ( 8) reliant entre elles les têtes ( 7 b) desdits leviers ( 7) et portant les galets 5, 6, ladite garniture étant en outre munie d'éléments de butée ( 11 et 12) fixés sur la douille mobile ( 3) et servant à limiter la rotation du cadre ( 4) jusqu'à sa fixation dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes, ainsi que d'au moins un fixateur servant à maintenir le cadre ( 4) dans ladite position extrême et relié à la douille mobile ( 3) et au pied ( 7 a) de l'un des leviers ( 7). 2 Garniture orienteuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fixateur se présente sous forme d'un ressort à lame plate ( 7) dont une extrémité est reliée à l'un des leviers ( 7) en T, d'un câble ( 15) relié à l'autre extrémité dudit ressort ( 17) et servant à commander celui-ci, d'un support ( 16) qui est fixé sur ladite douille mobile ( 3) et présente une ouverture pour le passage du câble ( 15), ainsi que d'un ressort hélicoïdal de compression ( 18) engagé sur ledit câble et butant par l'une de ses extrémités contre le support ( 16), et par son autre extré- mité, contre le ressort à lame p Ite ( 17). 3 Garniture orienteuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fixateur se présente sous forme -14 I 2529 ? 93 d'un ressort hélicoïdal de traction ( 27) fixé par l'une de ses extrémités à l'un des leviers ( 7) en T, et par son autre extrémité-à la douille mooile ( 3), de sorte que lesdites extrémités du ressort ( 27) soient disposées de part et d'autre de l'axe de rotation du levier ( 7) et que la ligne reliant les centres de fixation du levier ( 7) et du ressort ( 27) à la douille mobile ( 3) soit parallèle à l'axe de celle-ci. 4 Garniture orienteuse selon l'une des revendica- tions 1, 2 et 3, caractérisée en ce qu'au moins la couche superficielle des galets ( 5,6) est constituée par un matériau antifriction. Garniture orienteuse selon l'une des revendica- tions 1, 2, 3 et 4, caractérisée en ce que les éléments de butée ( 11, 12) du cadre ( 4) sont réglables pour permettre de modifier la distance entre eux.