Brevet FR2593707A1 — publié le 19870807

APPAREIL D'ENTRAINEMENT OU DE REEDUCATION PHYSIQUE La présente invention concerne un appareil d'entraînement ou de rééducation physique, comportant un bâti stationnaire et au moins une partie mobile montée sur le bâti de manière à présenter une résistance à un effort principal exercé par un utilisateur au moyen d'un groupe musculaire détermine. On connaît de multiples formes d'appareils du type mentionné ci-dessus, dans lesquels ladite résistance peut être assurée par des poids, des ressorts ou des mécanismes hydrauliques ou pneumatiques. Cette résistance exercée par l'appareil sur la partie mobile se traduit par une charge exercée sur l'utilisateur par un élément (par exemple une poignée ou une pédale) de cette partie mobile. La résistance est généralement réglable en intensité et elle peut varier d'une manière prédéterminée le long de la course de la partie mobile, par exemple grâce à la caractéristique élastique des ressorts utilisés, grâce aux variations d'orientation de certains bras de levier, ou grâce à des cames servant de poulies excentriques pour des câbles de traction.Le terme de "résistance" peut être compris ici dans un sens large signifiant toutes forces ou moments s'exerçant dans l'appareil à l'encontre de l'effort exercé par l'utilisateur, quel que soit le sens du mouvement de la partie mobile par rapport à cet effort, c'est à dire que la résistance peut être selon les cas inférieure, égale ou supérieure à l'effort exercé par l'utilisateur, et que cet effort peut s'exercer positivement, donc dans le sens du mouvement de la partie mobile (effort musculaire impulseur), ou négativement, donc dans le sens contraire à celui du mouvement (effort musculaire freinateur) ou encore sans mouvement (effort isométrique). Cependant, I'utilisation d'une charge ou résistance prédéterminée nécessite un réglage soigneusement dosé en fonction des possibilités physiques, voire psychologiques de l'utilisateur. Ces possibilités sont souvent mal connues à l'avance et de plus elles varient même au cours d'une séance d'exercices, ne serait-ce que par la fatigue. Ceci entraîne non seulement des pertes de temps et d'efforts jusqu' à l'obtention de réglages appropriés, mais surtout présente des dangers d'accidents musculaires ou ligamentaires si la résistance est trop élevée et entraîne un effort excessif de l'utilisateur, notamment à la suite d'un mauvais choix du réglage ou d'un défaut de fonctionnement de l'appareil. Ce risque est particulièrement élevé au départ d'un mouvement exigeant un effort intense. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients mentionnés ci-avant en fournissant un appareil qui permet une régulation continue et instantanée de la charge par l'utilisateur lui-même, pour lui permettre d'adapter la charge à ce qu'il ressent chaque instant. Dans ce but, I'invention fournit un appareil du type indiqué en préambule caractérisé en ce que ladite partie mobile comporte des moyens d'assistance disposés à portée de l'utilisateur de manière à lui permettre d'appliquer sur ladite partie mobile, en même temps que l'effort principal, un autre effort au moyen d'un autre groupe musculaire. De préférence, ladite partie mobile comprend des moyens d'actionnement destinés à l'application dudit effort principal par l'utilisateur, et les moyens d'assistance sont distincts desdits moyens d'actionnement. Selon la variante utilisée, les moyens d'actionnement sont disposés à portée des mains et des bras de l'utilisateur et les moyens d'assistance sont disposés à portée de ses pieds ou de ses jambes, ou inversement. L'appareil peut comporter avantageusement au moins un capteur dynamométrique agencé pour mesurer l'intensité d'un effort s'exerçant sur la partie mobile, et un dispositif d'affichage de cette intensité. Dans une forme de réalisation particulière, un appareil selon l'invention comporte un bâti muni d'un banc sensiblement horizontal et d'une potence supportant une poulie au-dessus de ce banc, et un bras mobile articulé sur le bâti et relié à un organe souple de traction passant sur ladite poulie, un poids étant suspendu audit organe de traction et disposé à portée des mains de l'utilisateur. Dans cette forme réalisation, le bras mobile est pourvu d'un organe de poussée disposé à portée des pieds de l'utilisateur. De préférence un capteur dynamométrique est associé audit organe souple de traction. On décrira ci-dessous à titre d'exemple non limitatif une forme de réalisation particulière d'un appareil selon l'invention et diverses autres applications de l'invention, en référence aux dessins annexés, dans les quels Les figures 1 à 4 sont des schémas illustrant un principe de base de la présente invention, par différentes combinaisons de forces dans un appareil d'entraînement, La figure 5 est une vue latérale schématique d'un appareil à développé couché, et Les figures 6 à 10 sont des schémas de principe illustrant d'autres formes de réalisation. Comme on l'a mentionné plus haut, le principe de base de l'invention consiste essentiellement à faire intervenir sur la pièce mobile d'un appareil d'entraînement physique un effort d'assistance qui est fourni par l'utilisateur et qui peut se combiner avec la résistance présentée par l'appareil de manière à modifier, à un instant donné, l'intensité de l'effort principal exercé par l'utilisateur sur la partie mobile de l'appareil. Les figures 1 à 4 montrent respectivement de manière symbolique un élément de ladite partie mobile et les forces qui sont appliquées à cet élément, la direction de chaque force (mais pas son intensité) étant indiquée par une flèche. Dans le cas de la figure I, un effort principal P est exercé par l'utilisateur (par exemple par l'entremise d'un câble) sur une poulie circulaire I, et un force de résistance R est exercée par l'appareil sur une came excentrique 2 ou concentrique, solidaire de la poulie 1, ce qui nécessite un effort P qui la lie avec la position de la pièce mobile. Conformément à I'invention, I'équilibre statique ou dynamique entre les deux forces P et R est modifié par une force d'assistance A qui est exercée par l'utilisateur, avec une intensité qu'il choisit lui-même à chaque instant et en mettant en action un autre groupe musculaire que celui que produit l'effort P, sur une deuxième poulie 3 qui est concentrique et solidaire de la poulie 1. Le mécanisme symbolisé sur la figure 2 est différent du précédent, mais la combinaison des efforts exercés sur lui est analogue. Ce mécanisme comprend essentiellement un levier 4 articulé en 5 sur un bâti, et une came 6 qui est solidaire du levier 4 et qui est excentrique par rapport au point 5. L'utilisateur exerce sur deux points différents du levier 4 un effort principal P, par un premier groupe de muscles, et un effort d'assistance A par un autre groupe de muscles. L'appareil oppose à ces deux efforts une résistance R appliquée sur la came 6. On remarque que, lorsque les forces ont les sens indiqués par les flèches sur les figures i et 2, L'effort d'assistance A correspond dans chaque cas à un soulagement de l'effort principal P. Toutefois, ce n'est pas toujours nécessairement le cas. Par exemple, dans le cas de la figure 2, L'effort d'assistance A pourrait être appliqué sur le levier 4 dans le même sens que l'effort principal P au cours d'un mouvement d'aller et dans le sens contraire au cours d'un mouvement de retour, pour produire une augmentation de charge. La résistance R exercée par l'appareil sur sa partie mobile peut être fixe (par exemple par un poids) ou progressive (par un ressort ou par un dispositif hydraulique) dans un appareil selon l'invention, elle peut aussi être ramenée pratiquement à zéro, la fonction d'assistance et celle de résistance étant assurée en même temps par l'utilisateur, en l'occurrence au moyen d'un groupe musculaire différent du groupe produisant l'effort principal. Ce principe est illustré par les figures 3 et 4. Dans l'exemple de la figure 3, L'effort d'assistance A qui consti tue effectivement la résistance R est appliqué sur la périphérie d'une poulie circulaire 7, tandis que l'effort principal P est appliqué sur la périphérie d'une came excentrique 8 solidaire de la poulie 7. Grâce à ce dispositif, le rapport entre les efforts P et A varie au cours d'un mouvement.Au contraire, dans le cas de la figure 4, les efforts A et P sont appliqués en deux points différents d'un levier basculant 9, ce qui détermine un rapport constant entre ces efforts. Les avantages procurés par les diverses dispositions ressortiront plus loin de la description des exemples d'application. La figure 5 représente en vue latérale, un appareil pour le développé couché, l'utilisateur se trouvant en décubitus dorsal. La structure générale de cet appareil est connue et comprend un bâti stationnaire Il pourvu d'un banc 12 pour l'utilisateur, et un bras mobile 13 articulé sur le bâti Il à son extrémité inférieure 14. La partie supérieure du bâti 11 comprend une potence 15 munie d'une poulie 16 sur laquelle passe un câble 17 amarré à l'extrémité supérieure du bras 13. Le câble 17 soutient un poids constitué généralement par une barre à disques 18 que l'utilisateur doit faire monter et descendre par la force de ses bras 19. Une paire de taquets 20est prévue pour supporter la barre à disques 18 au repos. Deux butées 21 limitent la course du bras 13. En outre, le bras 13 est sollicité élastiquement, dans le sens contraire à l'effet du poids de la barre à disques 18 par la force d'un ressort de rappel 22 amarré au bâti Il et raccordé au bras 13 par un câble 23 passant sur une poulie 24. De cette manière, la résistance que l'appareil offre à l'effort des bras de l'utilisateur n'est pas constante, mais elle varie (plus ou moins linéairement) avec la course de la barre à disques 18, lorsque le bras 13 oscille suivant la double flèche M. Cette résistance augmente lorsque la barre 18 monte. Bien entendu, on peut équiper la barre 18 de disques interchangeables dont on choisit le poids en fonction de la morphologie de l'utilisateur et en fonction du but des exercices pratiqués. Cependant, le présent appareil comporte aussi un autre équipement permettant de régler la charge qui s'exerce sur les bras 19 de l'utilisateur. A cet effet, un repose-pieds 25 est fixé au bras 13, à une certaine hauteur au-dessus du-niveau du banc 12 pour permettre à l'utiisateur d'exercer une poussée avec ses jambes 26 sur le bras 13 de l'appareil. La construction du repose-pieds 25 peut être quelconque ; dans l'exemple représenté, celui-ci comprend une paire de plaques d'appui plantaire 27 qui sont fixées sur un support réglable en longueur, formé de deux éléments téléscopiques 28 et 29 dont le second est solidaire du bras 13. D'autre part, un capteur dynamométrique 30 est monté au point d'attache du câble 17 sur l'extrémité du bras 13, pour mesurer la tension instantanée de ce câble et transmettre cette valeur à un dispositif d'affichage 31 qui est visible pour l'utilisateur. La tension du câble 17 peut être affichée sur un cadran en regard d'un index correspondant au poids de la barre à disques 18. La différence entre les deux valeurs représente l'effort exercé par les bras 19 de l'utilisateur. L'utilisation de l'appareil représenté sur la figure 5 offre de multiples possibilités. Après avoir monté sur la barre 18 des disques d'un poids approprié, I'utilisateur prend place sur le banc 12, puis on régle la longueur du repose-pieds 25 et l'utilisateur y appuie ses pieds. Il saisit ensuite la barre 18 reposant sur les pieds 20 pour la soulever par un effort principal exercé par ses bras 19 et les muscles pectoraux, ainsi que par un effort d'assistance exercé sur le repose-pieds 25 par les jambes 26 et les muscles fessiers. De cette manière, l'utilisateur n'est pas obligé d'effectuer d'entrée un effort violent, ce qui est très important pour prévenir des accidents. Au contraire, il peut doser à chaque instant l'effort d'assistance en fonction de ce qu'il ressent dans les bras et les pectoraux.En outre, il peut contrôlerl'importance de l'effet d'assistance sur le cadran du dispositif d'affichage 31. Quand l'utilisateur laisse redescendre lentement la barre à disques 18, il exerce par ses muscles pectoraux et de ses bras 19 un effort freinateur. En même temps, il peut régler la charge exercée par l'appareil sur ses bras, au moyen de l'effort d'assistance produit par ses jambes. En particulier cet effort d'assistance peut être pratiquement nul ou tout au moins inférieur à l'effort exercé pendant la montée de la barre 18, c'est à dire que l'utilisateur s'impose un effort freinateur qui est plus grand que l'effort impulseur exercé par le même groupe musculaire (pectoraux et bras) pour soulever la barre 18. Ceci constitue un avantage très important de l'appareil selon l'invention car il est bien connu qu'un groupe musculaire donné est généralement capable d'exercer un effort freinateur supérieur à l'effort impulseur correspondant.Dans les appareils classiques, une charge différente selon le sens du mouvement de la partie mobile ne peut être obtenue que par des mécanismes compliqués et coûteux, et elle n'est pas réglable à tout instant. Dans le cas présent, au contraire, I'utilisateur peut déterminer librement et contrôler en cours d'exercice la différence de charge entre la montée et la descente de la barre 18, en dosant l'effort d'assistance exercée par les jambes. II faut noter que l'appareil représenté peut aussi être utilisé sans aucun effort d'assistance, comme un appareil classique, ou seulement avec un effort d'assistance momentané, par exemple seulement au départ de l'exercice ou seulement à la montée de la barre. Il peut aussi être utilisé pour un travail musculaire statique avec charge élevée, dans différentes positions de la partie mobile. L'effort d'assistance sera utilisé dans ce cas pour la mise en position de la partie mobile. L'appareil peut aussi être utilisé pour un travail musculaire combiné (dynamique plus statique) avec recherche d'une congestion maximale obtenue par un entraînement - pyramidal progressif ou dégressif d'un groupe musculaire avec l'assistance d'un autre groupe musculaire. L'appareil permet alors un contrôle idéal et permanent des charges par le cerveau de l'utilisateur, assurant une régulation optimale des charges au moyen des efforts d'assistance. Par ailleurs, L'appareil représenté peut aussi être utilisé avec un effort principal fourni par les jambes, l'effort d'assistance pouvant être assuré par les bras sur la barre à disques 18 ou sur un mécanisme complémentaire, par exemple des sangles pourvues de poignées et amarrées aux bras 13. Le principe de la présente invention est applicable dans un grand nombre d'appareils et pour l'entraînement de toutes sortes de groupes musculaires. Les figures 6 à 10 représentent quelques exemples d'application de ce principe, par des schémas conçus pour illustrer essentiellement le fonctionnement de l'appareil plutôt que sa structure. Dans le cas de la figure 6, I'utilisateur exerce par ses jambes un effort principal P sur un bras pivotant 41 ou un chariot, à l'encontre d'une résistance R assurée par des poids 42. Par ses bras et ses muscles pectoraux, l'utilisateur peut ajouter à la résistance R un effort d'assistance A, en poussant sur des poignées 43. Le bras 41, les poids 42 et les poignées 43 sont reliés par des câbles respectivement à des poulies 44, 45 et 46 ayant des diamètres différents, de manière à déterminer des rapports appropriés entre l'effort principal P, L'effort d'assistance A et la résistance R et entre les courses correspondantes. L'une ou l'autre des poulies pourrait être remplacée par une came excentrique. Dans le montage représenté, L'effort d'assistance A s'ajoute à l'effort de la résistance R afin d'augmenter l'effort principal P devant être fourni.Par exemple, I'utilisateur peut appliquer effort d'assistance seulement pendant le mouvement de repliement des jambes pour déterminer un effort freinateur supérieur à l'effort impulseur. La figure 7 est un schéma d'appareil pour l'entraînement des muscles dorsaux, par traction sur des poignées 51 reliées par des câbles à une poulie 52. Un repose-pieds 53 agencé pour coulisser horizontalement est raccordé par un câble à une poulie 54 solidaire de la poulie 52. La position de repos des éléments 51 et 53 est déterminée par un ressort de rappel 55 qui correspond à une résistance R très faible. Dans un tel appareil, L'effort principal est produit par les muscles dorsaux et les bras de l'utilisateur sur les poignées 51 tandis qu'un effort d'assistance A est appliqué par les jambes sur le repose-pieds 53 s'oppose à l'effort principal P et détermine à tout instant l'intensité nécessaire de cleuici. Selon une variante, le ressort 55 pourrait être remplacé par un organe de friction agissant sur les poulies 52 et 54. La figure 8 illustre un cas où l'effort d'assistance A, exercé par les jambes sur un repose-pieds coulissant 53 ou sur un bras pivotant, assure à lui seul la totalité de la résistance opposée à l'effort principal P. Dans le cas particulier, il s'agit d'un appareil pour le développé assis, L'effort principal P étant exercé en direction horizontale sur une barre 56, par la force des pectoraux et des bras de l'utilisateur. De cette manière, I'utilisateur commande lui-même et en permanence la charge qui lui est imposée. II peut doser en permanence cette charge entre zéro et un maximum dépendant de ses propres capacités. L'appareil illustré par la figure 9 est semblable à celui de la figure 6, si ce n'est que l'effort d'assistance A agit sur les poulies dans le sens contraire à celui de la résistance R, c'est à dire qu'il s'ajoute à l'effet de l'effort principal P. Cet appareil est utilisable pour faire travailler les jambes avec l'assistance des pectoraux, mais aussi pour faire travailler les pectoraux avec l'assitance des jambes. Bien entendu, le bras pivotant 41 peut être remplacé par un chariot ou un autre organe mobile équivalent. Enfin, la figure 10 représente un appareil pour I e travail des muscles dorsaux avec assistance par les jambes. Cet appareil comporte des poignées 51 et un repose-pieds 53 qui sont agencés comme dans le cas de la figure 6, mais ici une résistance réglable R est assurée par des poids.Il faut relever que, dans un appareil à trois poulies tel que le montrent, les figures 6, 9 ou 10, une des poulies peut être excentrée de manière à compenser les variations angulaires des segments du corps au cours du mouvement et obtenir un effort maximal respectif en tout point de la course du mouvement. Néanmoins l'utilisateur peut soulager l'articulation en hyperextension au démarrage ou en fin de course, en adoptant l'effort principal ou l'effort d'assistance. Les exemples décrits ci-dessus montrent bien qu'un appareil selon l'invention permet le travail d'un groupe musculaire avec régulation continue de la charge au moyen d'un effort d'assistance fourni par un autre groupe musculaire de l'utilisateur. L'effort d'assistance peut tendre à déplacer la partie mobile de l'appareil dans le même sens que l'effort principal ou dans le sens opposé, c'est à dire respectivement produire un effet qui s'ajoute à celui de l'effort principal ou qui s'y oppose. En outre, L'effort d'assistance peut produire à lui seul la résistance s'opposant à l'effort principal. En outre, L'appareil selon l'invention est utilisable de manière très avanta geuse avec un effort principal impulseur (P- ) ayant une intensité imp - différente de celle de l'effort principal freinateur (Pfr), la différence étant obtenue par l'utilisateur lui-même (effort d'assistance A) sans devoir modifier la résistance éventuelle (R) assurée uniquement par l'appareil, donc sans nécessité d'un appareillage complexe et coûteux. Dans un premier type de réalisation correspondant aux figures 5, 9 et 10, où les effets de A et P sont de mêmes sens, on peut obtenir un effort freinateur plus grand que l'effort impulseur simplement en prévoyant une résistance R assez élevée, correspondant à l'effort freinateur. On peut alors écrire symboliquement mouvement aller P. = R - A imp mouvement retour : Pfr = R Dans tous les cas, Pfr peut aussi être ajouté grâce au dosage de l'effort d'assistance (variable) : Pfr =R-A Dans une autre forme de réalisation de l'appareil, correspondant notamment à la figure 6, A s'oppose à P et l'on peut obtenir un effet freinateur accru comme suit mouvement aller : P. = R imp mouvement retour : P fr = R + A Le même procédé s'applique dans les cas où la résistance R est nulle ou pratiquement nulle, par exemple dans le cas des figures 7 et 8, car P = A à l'aller et au retour et A est déterminé à tout instant par l'utilisateur. Selon les besoins et le type d'appareil, on peut prévoir un ou plusieurs capteurs dynamométriques et un dispositif d'affichage correspondant pour permettre à a' utilisateur de contrôler en continu un ou plusieurs des efforts P, A et R. Revendications I. Appareil d'entraînement ou de rééducation physique, comportant un bâti stationnaire et au moins une partie mobile montée sur le bâti de manière à présenter une résistance à un effort principal (P) exercé par un utilisateur au moyen d'un groupe musculaire déterminé, caractérisé en ce que ladite partie mobile (13, 17, 18 et 23) comporte des moyens d'assistance (25) disposés à portée de l'utilisateur de manière à lui permettre d'appliquer sur ladite partie mobile, en même temps que l'effort principal (P), un autre effort (A) au moyen d'un autre groupe musculaire. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie mobile comprend desm oyens d'actionnement (18, 41, 51, 56) destinés à l'application dudit effort principal par l'utilisateur, et en ce que les moyens d'assistance (25, 43, 53) sont distincts des moyens d'actionnement. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement sont disposés à portée des mains ou des bras (19) de l'utilisateur, et les moyens d'assistance sont disposés à portée de ses pieds ou de ses jambes (26). 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement sont disposés à portée des pieds ou des jambes (26) de l'utilisateur, et les moyens d'assistance sont disposés à portée de ses mains ou de ses bras (19). 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur dynamométrique (30) agencé pour mesurer l'intensité d'un effort s'exerçant sur ladite partie mobile, et un dispositif d'affichage (31) de cette intensité. 6. Appareil selon la revendication 1, comportant un bâti muni d'un banc (12) sensiblement horizontal et d'une potence (15) supportant une poulie (16) au-dessus de ce banc, et un bras mobile (13) articulé sur le bâti et relié à une organe souple de traction (17) passant sur ladite poulie, à un poids (18) étant suspendu audit organe de traction et disposé à portée des mains de l'utilisateur, caractérisé en ce que le bras mobile (13) pourvu d'un organe de poussée (15) disposé à portée des pieds de l'utilisateur. 7. Appareil selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le capteur dynamométrique (30) est associé audit organe souple de traction (17). 8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'effort principal (P) et l'effort d'assistance (A) tendent tous deux à déplacer ladite partie mobile dans le même sens. 9. Apareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'effort principal (P) et l'effort d'assistance (A) tendent respectivement à déplacer ladite partie mobile dans des sens opposés. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite résistance est produite uniquement par l'effort d'assistance (A).