Brevet FR2620944A1 — publié le 19890331

1i 2620944 L'invention a pour objet un appareil de musculation positive comportant un élément d'introduction de force, destiné à introduire l'effort musculaire d'une personne s'entraînant, ainsi qu'un dispositif de force antagoniste qui transmet à l'élément d'introduction de force une force antagoniste à l'effort musculaire. Comme on le voit dans les salles de sport, les appareils d'entraînement peuvent avoir des formes multiples et très impressionnantes, suivant les muscles auxquels ils sont destinés. Selon le but recherché, l'élément d'introduction de force est une poignée, une pédale ou un levier de conception quelconque. D'une manière générale, l'effort musculaire est transmis le plus souvent par des leviers ou des câbles et des rouleaux à des poids ou des ressorts qui fournissent la force antagoniste. Dans la musculation positive, on exécute un mouvement à l'encontre d'une force antagoniste et ce mouvement est répété plusieurs fois. Pour la musculation il est déterminant que les deux ou trois dernières répétitions soient exécutées dans le domaine dépassant un certain seuil dans lequel on va déjà au-delà de ses possibilités. En conséquence, la force musculaire épuisée ne suffit plus tout à fait pour achever le mouvement. La personne qui s'exerce a donc besoin de l'aide d'une autre personne qui doit l'aider légèrement afin que le mouvement ne s'arrête pas. Mais si l'aide fournie est trop importante, l'effet de l'entraînement s'en trouve réduit. Or, il est très difficile à un partenaire de doser correctement son soutien, car dans la plupart des cas celui-ci subit les conséquences de sa propre fatigue. C'est pourquoi l'entraînement sur des appareils usuels se traduit fréquemment par un résultat 2 2620944 insuffisant. La nécessité d'une aide extérieure exige en outre une adaptation au programme d'entraînement du partenaire, et ceci fait perdre du temps à tous les deux. On connaît aussi des machines d'entraînement à "moto-freins" commandés par ordinateur qui offrent la résistance au mouvement souhaitée selon une courbe caractéristique donnée et de façon programmée. Dans le domaine supérieur au seuil, la personne qui s'entraîne peut réduire progressivement la résistance de freinage, par pression de la tête, lorsqu'elle s'aperçoit qu'elle ne peut plus poursuivre son mouvement. Or, cette manipulation se fait au détriment de la concentration dans l'exécution de l'exercice. Lorsque le "point mort" est dépassé, la charge initiale devrait être rétablie, mais étant donné qu'il faut pour cela actionner à nouveau un commutateur, le plus souvent, ce rétablissement ne se fait pas. La réduction manuelle de force de freinage comporte aussi le risque de réduire trop fortement la résistance, et par conséquent les résultats de l'entraînement. Par contre, dans le cas d'un orgueil mal placé, on risque de réduire trop peu la force de freinage, ce qui fait que le mouvement ne peut être exécuté jusqu'au bout et que donc aussi l'effet de l'entraînement s'en trouve réduit. L'invention a pour but de perfectionner un appareil du type précité de manière à permettre un entraînement optimal sans l'aide d'une deuxième personne et sans gêner la concentration de la personne qui s'entraîne. L'invention doit aussi permettre d'équiper des appareils classiques existants. Ce but est atteint avec l'appareil suivant l'invention en ce qu'il est prévu un dispositif 3 2620944 motorisé de force auxiliaire destiné à introduire dans l'élément d'introduction de force une force auxiliaire soutenant l'effort musculaire, et en ce qu'il est prévu un dispositif de commande permettant d'enclencher automatiquement la force auxiliaire. Le dispositif motorisé de force auxiliaire est un partenaire toujours disponible qui s'active lorsque c'est nécessaire. Le dispositif de force auxiliaire peut en principe être ajouté à tout appareil d'entraînement classique, le type d'accouplement mécanique devant bien entendu être adapté individuellement. Du fait que le dispositif de commande comporte des capteurs destinés à enregistrer la vitesse de déplacement de l'élément d'introduction de force, la nécessité d'une aide découle de façon simple de la baisse de vitesse de déplacement. En augmentant lentement la force auxiliaire, on peut la doser de manière optimale et de façon extrêmement simple. En effet, elle est toujours tout juste suffisante pour maintenir la vitesse fixée pour le mouvement. La valeur maximale de la force auxiliaire est avantageusement égale à 25 % de la force musculaire maximale à fournir en fonction du programme d'entraînement choisi. Si pour maintenir le mouvement, il fallait ajouter une force auxiliaire supérieure, ceci signifierait que le programme d'entraînement est mal adapté. Si cela se produit trop souvent, un signal d'alarme est donné dès que la force auxiliaire est supérieure à 80 % de sa valeur maximale fixée. Ce signal peut servir à revoir le programme d'entraînement. Le dispositif de commande est conçu aussi de manière à ne pas enclencher de force auxiliaire lorsque la vitesse de déplacement est inférieure à une vitesse limite inférieure fixée, 4 2620944 ce qui est le cas lorsque l'effort musculaire diminue trop fortement. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Un mode de réalisation de l'invention est illustré à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés auxquels: La figure 1 est un schéma très simplifié d'un appareil suivant l'invention, La figure 2 est un schéma électrique simplifié d'un dispositif de commande avec moteur électrique. Afin d'illustrer le principe, la figure 1 représente schématiquement un appareil de levage de poids très simple. Sur une base 10 se dresse une colonne 11 sur laquelle est montée à sa partie supérieure une poulie de renvoi 12. Dans une rainure périphérique de la poulie de renvoi 12, passe un câble 13 dont le brin avant 14 est relié à une poignée 15 et dont le brin arrière 16 est relié à un poids 17. La personne dessinée peut introduire son effort musculaire par la poignée 15 en tirant en direction de la base 10. A cet effet, elle doit vaincre la force antagoniste du poids 17. Sur la colonne 11 est fixée une unité d'accessoires 18, à proximité de la poulie de renvoi 12, comportant un moteur électrique 19 dont l'arbre de sortie 20 est représenté, ainsi qu'un dispositif de commande non représenté. Le câble 13 est par exemple enroulé une fois autour de l'arbre de sortie, ce qui constitue un accouplement simple au parcours de la force de l'appareil d'entraînement. Il est bien entendu que ceci n'est qu'un exemple schématique. Toujours pour plus de clarté, le schéma électrique du dispositif de commande selon la figure 2 est simplifié. Selon celui-ci, le moteur électrique 2620944 19 est assemblé de façon rigide à une génératrice tachymétrique 21 qui fournit une tension proportionnelle à la vitesse de rotation et par conséquent à la vitesse de déplacement du câble 13, laquelle est éventuellement appliquée à un comparateur 22, par l'intermédiaire d'un amplificateur. Ce comparateur ne fournit à sa sortie un signal de commutation A d'l Volt par exemple que si la tension se situe entre une valeur limite supérieure tl et une valeur limite inférieure t2. Ces valeurs limites sont définies par un circuit de contrôle 23, sur la base d'une pré-sélection par son clavier 24. Si la tensiontrest supérieure à la valeur limite supérieure 1'l, ceci signifie que la force musculaire de la personne s'exerçant est suffisante pour exécuter le déplacement à la vitesse minimale qui est celle du programme choisi. Si par contre, à la suite du relâchement de la force musculaire dans le domaine supérieur à un certain seuil, la vitesse passe au-dessous de cette valeur limite, ceci signifie qu'une aide est nécessaire. Cette aide est commandée de la façon décrite ci-dessous. Mais si malgré l'apport d'une aide, la vitesse de déplacement continue de chuter pour finalement être inférieure à la vitesse limite inférieure t2, ceci signifie que l'exercice ne peut être mené à sa fin et que par conséquent aucune autre aide auxiliaire n'est nécessaire. - Le signal de commutation A qui indique donc la nécessité d'une aide, active un générateur de fonctions 25 qui délivre à sa sortie un signal P, lequel est fonction du temps, avec une tension montant légèrement à partir de 0. Ce signal P est acheminé par un limiteur 26 sous la forme du signal P, vers une commande de couple 27 qui est une commande à réglage de phase à thyristors. Il est bien entendu que la grandeur du signal P ou P représente la grandeur du couple de rotation, suivant la caractéristique de la commande par réglage de phase et du moteur électrique. Le couple de rotation du moteur s'amorce doucement et augmente tout aussi doucement. Afin que le couple de rotation n'augmente que jusqu'à une valeur maximale de 25 % de la force musculaire maximale à appliquer suivant le programme d'entraînement choisi, un accroissement du signal P au-delà de la valeur limite Pmax également donnée par le circuit de contrôle 23, est interdit. A cet effet, on introduit par exemple la grandeur G du poids 17 dans le circuit de contrôle qui calcule de façon interne Pmax (Pmax = 0,25G). Le signal P est en outre appliqué à un comparateur 28 qui reçoit du circuit de contrôle une tension de référence 0,8 Pmax. Le comparateur 28 délivre donc un signal B à un dispositif de signalisation 39, dès que la force auxiliaire est supérieure à 80 % de sa valeur maximale fixée (Pmax). Ce dispositif de signalisation 39 fournit alors un signal d'alarme optique et/ou acoustique. D'après l'exemple ci-dessus, la force auxiliaire est aussitôt coupée dès que la tension est inférieure à la valeur limite inférieureV2. On peut prévoir un organe de maintien temporisé qui maintient le signal de commutation A pendant par exemple une seconde encore. De ce fait, une brève chute de performances de la personne qui s'entraîne ne se traduit pas immédiatement par l'interruption de l'exercice, car la force auxiliaire reste disponible. La valeur limite inférieure '2 peut correspondre à une vitesse variant lentement avec le programme d'entraînement, ou être une limite fixe, associée notamment à 7 2620944 l'arrêt. La valeur supérieure vl dépend du programme d'entraînement choisi et est par conséquent variable. Elle peut être corrélée par exemple au poids G, de sorte que f1l est ellemême calculée dans le circuit de contrôle. Lorsqu'il s'agit de soulever des poids de 10 à kg, le moteur électrique 19 doit fournir une force auxiliaire maximale de 37,5 kg et ceci peut être réalisé dans de bonnes conditions avec un moteur asynchrone à rotor en court-circuit en couplage Steinmetz pour un fonctionnement monophasé avec condensateur de service de classe de moteur 80. Le schéma électrique de la figure 2 s'appuie sur des signaux analogiques, mais un traitement de signaux numériques est évidemment également possible. Parmi l'équipement supplémentaire non représenté, on peut encore prévoir différentes exploitations du programme d'entraînement, tel qu'un affichage du nombre total de mouvements effectués et pour quel nombre une force auxiliaire a été ajoutée. Cette dernière indication est utile car bien souvent, la personne qui s'entraîne ne remarque pas qu'il y a eu soutien, car la force auxiliaire a agi très doucement. 8 2620944 REVENDICATIONS 1. Appareil de musculation positive comportant un élément d'introduction de force, destiné à introduire un effort musculaire d'une personne s'entraînant, ainsi qu'un dispositif de force antagoniste qui transmet à l'élément d'introduction de force une force antagoniste à l'effort musculaire, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif motorisé de force auxiliaire (18) destiné à introduire dans l'élément d'introduction de force une force auxiliaire soutenant l'effort musculaire, et en ce qu'il est prévu un dispositif de commande permettant d'enclencher automatiquement la force auxiliaire. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte des capteurs destinés à enregistrer la vitesse de déplacement de l'élément d'introduction de force, et est conçu de manière à enclencher la force auxiliaire dans le cas o une vitesse limite supérieure donnée n'est pas atteinte. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande est conçu de manière à accroître lentement la force auxiliaire, de zéro à une valeur maximale donnée, tant que la vitesse limite supérieure n'est pas atteinte. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vitesse limite supérieure et la valeur maximale de la force auxiliaire peuvent être fixées en fonction du programme d'entraînement. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur maximale de la force 9 2620944 auxiliaire est égale à 25 % de l'effort musculaire maximal à fournir en fonction du programme d'entraînement choisi. 6. Appareil selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande est conçu de manière à fournir un signal d'alarme dès que la force auxiliaire est supérieure à 80 % de sa valeur maximale fixée. 7. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande est constitué de manière à ne pas enclencher de force auxiliaire dès que la vitesse de déplacement de l'élément d'introduction de force est inférieure à une vitesse limite inférieure donnée. 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de force auxiliaire et le dispositif de commande forment une unité d'accessoires qui peut être accouplée au parcours de force d'appareils d'entraînement classiques. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de force auxiliaire comporte un moteur électrique à commande de couple. - 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moteur électrique est un moteur asynchrone monophasé à rotor en court-circuit. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que la commande de couple est une commande par réglage de phase. 12. Appareil selon les revendications 2 et 9, caractérisé en ce qu'il est prévu comme capteur de la vitesse de déplacement, une génératrice tachymétrique couplée à l'arbre moteur.