Brevet FR2623407A1 — publié le 19890526

La présente invention concerne un appareil de musculation électrohydraulique à commande proportionnelle programmable permettant les développements musculaires suivants : pectoraux, triceps, épaules, cuisses, divisés en différents modes d'entraînement. L'état de l'art actuel décrit des appareils plus rudimentaires tels que décrits dans le brevet européen NO EP0139.346 A qui consiste principalement en un appareil de musculation comprenant un cadre, un ensemble de poignées structuré de manière à simuler des exercices de soulèvement de poids. Un système à piston et cylindre hydraulique est connecté entre l'ensemble de poignées et le cadre de sorte que, pendant la montée de l'ensemble de poignées, un piston se déplace à l'intérieur du cylindre dans une certaine direction, tandis que pendant la descente de l'ensemble de poignées, le piston se déplace dans la direction opposée.Le cylindre est rempli avec du liquide hydraulique et le piston comporte des orifices de passage à travers lesquels le liquide s'écoule d'un côté à l'autre du piston, pendant les déplacements de celui-ci, ainsi qu'un système de valve sur lequel on peut agir pour réduire la section totale desdits orifices lorsque le piston se déplace dans ladite première direction, afin d'augmenter la force nécessaire pour soulever les poignées en surmontant la résistance à l'écoulement du fluide et à dégager complètement lesdits orifices lorsque le piston se déplace dans la direction opposée, afin de réduire à zéro ou à une valeur faible la force nécessaire pour abaisser les poignées. Le piston est réalisé en deux parties dont l'une peut être tournée par rapport à l'autre, afin de modifier ainsi la section totale des orifices de passage à ajuster la résistance opposée par le liquide au déplacement vers le haut des poignées. L'appareil peut être démonté pour le rangement ou pour le transport. Brevet FR-A-2.575.658 Cette invention concerne un ensemble mécanique, composé d'un socle et d'une charpente, mobile autour d'un axe. La liberté de la rotation charpente par rapport à l'axe, permet à l'opérateur de déterminer son plan de travail selon sa morphologie ou ses préférences. Une barre d'exercice se déplace horizontalement dans le plan déterminé par les montants de la charpente. Cette structure de charpente permet le renvoi des charges de la barre d'exercice, dans un ou deux plans parallèles, perpendiculaires à l'arbre de transmission (constance du moment des forces). Des dispositifs annexes (vérins ou ressorts de positionnement, motorisation) complètent cette charpente et en font un système performant. Le brevet FR-A-2.578.431 décrit un portique fixe, qui fait office de support à un plan de guidage oscillant pour une barre de manoeuvre, le plan de guidage oscillant est un portique oscillant dont les extrémités supérieures des barres verticales sont montées aux extrémités des traverses placées en équerre sur les montants verticaux des potences latérales qui composent le portique fixe et donc les extrémités inférieures sont montées pivotantes sur l'axe d'articulation du portique oscillant, une barre de manoeuvre est montée coulissante le long desdites barres verticales ; le banc de musculation est constitué d'un portique fixe, formé par deux potences latérales, reliées entre-elles par une poutre horizontale ; les potences latérales sont formées chacune d'un montant vertical, d'une traverse placée en équerre ; la partie extrême de chaque traverse reçoit les extrémités supérieures des barres verticales d'un portique oscillant et comporte une butée de fin de course pour limiter le débattement angulaire du plan de guidage oscillant; sur ledit axe d'articulation du portique oscillant, sont montées coaxialement, une ou plusieurs poulies tambours, de manière à transmettre la charge à la barre de manoeuvre rotative montée coulissante le long des barres verticales dudit portique oscillant. Les dispositifs décrits ci-dessus sont des portiques oscillants avec un cadre guide rigide. Ces dispositifs utilisent des chaines, des câbles, animés par un ou plusieurs moteurs électriques, le temps de réponse est trop long. Ces cadres oscillants sont limités à certains mouvements - développé couché - flexion sur les jambes - développé sur nuque. Le brevet EP.0139.346A comporte un vérin qui ne fait que rapporter la barre au centre. Il n'y a pas de gestion au niveau de la flexion des jambes. De fait, il apparait que l'état de l'art actuel ne permet pas d'obtenir un appareil qui autorise le mouvement naturel de l'utilisateur tout en lui permettant d'effectuer la quasi totalité des mouvements de culture physique ou musculation avec un appareil unique. L'invention tend à éliminer tous ces problèmes. L'invention permet d'utiliser, en fait, une barre de musculation sans aucune contrainte. L'appareil selon l'invention permet d'effectuer un mouvement idéal sans charge avec un zéro mécanique. Les mouvements de la barre de musculation sont mis en mémoire avec ce mouvement de base, puis l'utilisateur travaille avec la barre de musculation en utilisant des charges. Un premier avantage de cette invention concerne la possibilité d'obtenir plusieurs modes d'entraînement. L'appareil est donc composé d'une barre de musculation articulée en rotation sur une potence, un vérin de force est disposé entre la potence et ladite barre de musculation qui est télescopique et animée par un autre vérin de géomètrie. Ces vérins hydrauliques sont gérés électoniquement. L'appareil permet, sans temps de réponse trop long, d'éviter des "coups de bélier" lors de la mise en charge dont la mise en charge brusque dépasserait la valeur de la charge théorique demandée, mais au contraire, il y a un temps de mise en charge progressif grâce au vérin de force et l'utilisateur n'est paS aussi surpris par la charge. Le temps de mise en charge est, bien entendu, réglable. L'appareil permet une économie de courant par rapport aux appareils cités plus haut qui ne sont qu'électriques ; en effet, le pilotage s'effectue au niveau des vérins de force et de géométrie par l'intermédiaire d'une centrale hydraulique. Le vérin de force a de grands avantages - il évite la charge brutale au départ du mouvement, - il supprime tout système de cadre guide ou cadre oscillant entrainé par une quelconque force mécanique ou moteur électrique et gère par l'électronique tous mouvements en toute liberté, - il permet d'utiliser une barre de musculation sans contrainte avec une grande liberté de mouvement tout en étant corrigé par un coulissement sens avant-arrière géré électroniquement et ce, de manière à permettre un mouvement parfait pour tous les exercices. La gestion électronique permet de libérer la force pendant l'effort et surtout au moment précis où l'articulation est en compression maximum. Il y a donc beaucoup moins de contraintes articulaires pour le squelette. A cet effet, l'appareil selon l'invention est composé d'un support qui repose sur le sol et sur lequel est montée une potence. A l'extrémité supérieure de ladite potence, est montée, articulée en rotation, une barre de musculation dont l'extrémité peut se terminer par un guidon amovible. Ladite barre fonctionne au moyen d'un vérin de force hydraulique géré électroniquement. Ledit vérin de force peut entrainer ladite barre de musculation dans un mouvement de bas en haut, de gauche à droite, sans chaines, ni transmission, ni guidage quelconque. Ledit vérin de force est fixé à sa base sur la hauteur adéquate de la potence et au niveau de sa tête sur la partie adéquate de la barre de musculation. Ladite barre de musculation forme un bras de levier. Ce bras de levier est télescopique et est actionné par un vérin de géométrie ou vérin de rattrapage. L'énergie de transmission est hydraulique et électronique. Lles deux moyens forment l'électrohydraulique à commande programmable. Le support de la potence peut recevoir à sa base une centrale hydraulique et son moteur hydraulique. A chaque vérin correspond un circuit hydraulique. Pour le vérin de force, celui-ci est alimenté par la centrale hydraulique dont la pression est fournie par le moteur électrique et dont la pression est régulée par un régulateur de pression muni d'un clapet anti-retour, un électro distributeur distribue la pression. Le régulateur de pression est à commande proportionnelle et permet, par une alimentation électronique, de régler la pression en continu. Le clapet anti-retour évite un passage de pression par l'orifice de retour du circuit hydraulique. L'ensemble fonctionnant sur le principe de la contre pression exercée par l'utilisateur. Le régulateur de débit est à débit proportionnel et permet le réglage électronique de la vitesse de travail. Le distributeur électrique permet le départ du travail programmé et l'arrêt d'urgence. Pour le vérin de géométrie de rattrapage, qui commande la longueur de la barre télescopique de musculation, son circuit hydraulique est alimenté par la centrale hydraulique et son moteur électrique. Ledit circuit hydraulique comprend un régulateur de pression et un électro distributeur. Lesdits vérins de géométrie et de force sont gérés électroniquement. Un régulateur de pression permet de débiter n'importe quelle pression sans à-coups et deux autres régulateurs autorisent des vitesses de travail variables. Un moyen faisant office de servocommande permet à la fois, le réglage de la pression et l'affichage de la force. Cette servocommande peut être associée à un microprocesseur, ce qui autorise la programmation de n'importe quel mode d'entrainement, la mise en mémoire d'un mouvement de base sans charge et l'exécution du même mouvement par le même utilisateur avec la charge qu'il désire. La gestion de la correction du vérin de géométrie est assurée par un double comparateur électronique qui permet de corriger la position du corps. La servocommande se compose d'un micromoteur synchrone double sens de marche monté sur un double renvoi d'angle permettant ainsi le pilotage de deux potentiomètres multitours de précision. Les régulateurs électroniques sont au nombre de trois, deux pour la vitesse, un pour la force. Un compteur décompteur permet le pilotage de la servocommande. Au moins deux compteurs d'impulsions comptent les impulsions réalisées par un émetteur-récepteur relié à un amplificateur générateur d'impulsions. La gestion électronique de la barre de musculation est gérée par un détecteur double seuil piloté par au moins deux capteurs - un capteur sur l'articulation du bras de levier ou barre de musculation donne un signal qui varie en fonction de l'angle de celui-ci, - un capteur sur le vérin de géométrie donne un signal qui varie en fonction de la position du vérin. Un boitier de commande permet de commander la force ou la charge et les programmes. Il comprend - deux poussoirs pour augmenter ou diminuer la force - un clavier multitouches pour augmenter ou diminuer la charge de X kg en X Kg, - un interrupteur marche-arrêt - un bouton pour le choix des mouvements - un inverseur : manuel ou programme - un clavier de programmation. - un tableau d'afficheurs Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Ils représentent un mode de réalisation préféré sélon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 est une vue schématique vu de coté de l'appareil. L'extrémité de la barre de musculation au niveau du guidon met en évidence, par des doubles traits et des traits mixtes, la cinétique de ladite barre. La figure 2 est une vue de l'appareil selon la figure 1 avec un utilisateur en cours d'utilisation et ce, de maniere à mettre en évidence l'action des deux vérins sur la barre de musculation. La figure-3 est une vue schématique, vu de dessus de la barre de musculation avec son vérin de géométrie. La figure 4 est une vue schématique, vu de dessus de la servocommande. La figure 5 est une vue schématique du circuit hydraulique du vérin de géométrie ou de rattrapage. La figure 6 est une vue schématique du circuit hydraulique du vérin de force. La figure 7 est un schéma synoptique des différents éléments électroniques. La figure 8 est une vue schématique du boitier ou pupitre de commande. L'appareil selon l'invention est composé d'un support 1 qui repose sur le sol et sur lequel est montée une potence 2. A l'extrémité supérieure 3 de ladite potence 2, est montée, articulée en rotation sur des paliers 5, une barre de musculation 4 dont l'extrémité peut se terminer par un guidon amovible 6. Ladite barre 4 fonctionne au moyen d'un vérin de force hydraulique géré électroniquement. Ledit vérin de force 7 peut entrainer ladite barre de musculation 4 dans un mouvement de bas en haut, de gauche à droite, sans chaines, ni transmission, ni guidage quelconque. Ledit vérin de force 7 est fixé à sa base 8 sur la hauteur adéquate de la potence 2, et au niveau de sa tête 9, sur la partie adéquate de la barre de musculation 4. Ladite barre de musculation 4 forme un bras de levier. Ce bras de levier 4 est télescopique et est actionné par un vérin de géométrie ou vérin de rattrapage 10. La barre de musculation télescopique 4 sera décrite en détail plus loin et ce, en se référant à la figure 3. L'énergie de transmission est hydraulique et électronique. les deux moyens forment ltélectrohydraulique à commande programmable. Le support 1 de la potence 2 peut recevoir à sa base une centrale hydraulique 11 et son moteur hydraulique 12. A chaque vérin 7 ou 10, correspond un circuit hydraulique, voir les figures 5 ou 6. Pour le vérin de force 7, voir la figure 6, celui-ci est alimenté par la centrale hydraulique 11 avec son filtre 55 dont la pression est fournie par un moteur électrique 12 et sa pompe 54 et dont la pression est régulée par un régulateur de pression 16 muni d'un clapet anti-retour 17, un électro distributeur 15 distribue la pression. Le régulateur de pression 16 est à commande proportionnelle et permet, par une alimentation électronique, de régler la pression en continu. Le clapet anti-retour 17 évite un passage de pression par l'orifice de retour du circuit hydraulique, l'ensemble fonctionnant sur le principe de la contre pression exercée par l'utilisateur. Il est évident que cette contre pression passe par le réservoir de la centrale hydraulique 11 et a tendance à mettre le retour en pression, ce qui bloquerait le vérin de force 7. Les régulateurs de débit 18,19 sont à débit proportionnel et permettent le réglage électronique de la vitesse de travail. Le distributeur électrique 20 permet le départ du travail programmé et l'arrêt d'urgence. Pour le vérin de géométrie de rattrapage 10, (voir la figure 6) qui commande la longueur de la barre télescopique de musculation 4, son circuit hydraulique est alimenté par la centrale hydraulique 1I et son moteur électrique 12 et sa pompe 54. Ledit circuit hydraulique comprend principalement un régulateur de pression 21 et un électro distributeur 22. Lesdits vérins de géométrie 10 et de force sont gérés électroniquement. Un régulateur de pression 16 permet de débiter n'importe quelle pression sans coups et deux autres régulateurs autorisent des vitesses de travail variables. Un moyen faisant office de servocommande 23 permet à la fois le réglage de la pression et l'affichage de la force sur un tableau d'afficheur 36. Cette servocommande 23 peut être associée à un microprocesseur (non représenté), ce qui autorise la programmation de n'importe quel mode d'entrainement, la mise en mémoire d'un mouvement de base sans charge et l'exécution du même mouvement par le même utilisateur avec la charge qu'il désire. La gestion de la correction du vérin de géométrie 10 est assurée par un double comparateur électronique qui permet de corriger la position du corps. La servocommande 23 se compose d'un micromoteur synchrone 26 double sens de marche monté sur un double renvoi d'angle 24 avec des pignons tronconiques 25 permettant ainsi le pilotage de deux potentiomètres multitours de précision - un potentiomètre servant d'intermédiaire au signal de référence du régulateur - un second potentiomètre servant d'intermédiaire au signal de référence du compteur, décompteur. L'axe 27 du moteur synchrone 26 est raccordé, par un manchon d'accouplement 28, à l'axe pilote 29, qui, par le jeu des pignons en troncs de cône 25, entraine deux axes 30,31 tournant à l'opposé ltun de l'autre. Sur l'axe 31 est disposé un capteur de force, sur l'autre axe 30 un capteur de comptage. Les régulateurs électroniques sont au nombre de trois, deux 18,19 pour la vitesse, un 16 pour la force. Ces régulateurs 16,18,19, sont prévus pour la commande des valves proportionnelles à bobines opérant à boucles ouvertes. Ces régulateurs fournissent un courant pulsé à fréquence élevée qui varie proportionnellement au signal de référence. Un circuit de rampes est incorporé permettant un temps minimum (par exemple de 0,02 secondes) et un temps maximum (par exemple de 15 secondes) pour une variation complète du courant dans la bobine évitant ainsi les "coups de bélier" lors de la première répétition. Un compteur décompteur 32 est accouplé à un détecteur double seuil 33 et permet ainsi le pilotage de la servo-commande 23 par un micro processeur qui autorise toute sorte de programme d'entrainement. Les compteurs d'impulsions totalisent lesdites impulsions. Ces impulsions sont transmises par un émetteur-récepteur à rayonnement infrarouge relié à un générateur amplificateur d'impulsions. Un bloc d'alimentation 34 permet de distribuer toutes les tensions électriques nécessaires aux organes électriques et électroniques tels que l'alimentation du moteur de la centrale hydraulique 11, l'alimentation des bobines des électro-réducteurs 35, l'afficheur général 36, les circuits logiques 37 et les capteurs 38,39, capteurs 38 du vérin de géométrie 10 et capteurs 39 du vérin de force 10 (voir la figure 7). La gestion électronique de la barre de musculation 4 est gérée par un détecteur double seuil 33 piloté par au moins deux capteurs : - un capteur angulaire 39 sur l'articulation du bras de levier ou barre de musculation 4 donne un signal qui varie en fonction de l'angle de celuici, - un capteur 38 sur le vérin de géométrie 10 donne un signal qui varie en fonction de la position du vérin 10. Un boitier de commande 40 permet de commander la force ou la charge et les programmes. Il comprend - deux poussoirs 41,42 pour augmenter ou diminuer la force - un clavier multitouches pour 43 augmenter ou diminuer la charge par bonds de 3 kg en 3 kg, - un interrupteur marche-arrêt 44 - un bouton 45 pour le choix des mouvements - un inverseur : manuel ou programme 46 - un clavier de programmation 47. - des boutons pour programmer les séries 48 et les répétitions 49. - un tableau pour les afficheurs 36. La barre de musculation 4 est télescopique. Elle est composée d'un fourreau 50 dans lequel coulisse la tige 51 du vérin de gémométrie 10 et l'attache de fixation 52 du guidon 6 qui est monté articulé sur une charnière 53. La barre de musculation 4, qui fait office de bras de levier, est étudiée de faSon que son extrémité, côté guidon 6, diminue de deux fois la force du vérin 7 Exemple la pression minimum d'utilisation hydraulique est de huit bars soit trente neuf kilogrammes deux cent sur la tige du vérin 7. En raison de la longueur du bras de levier, cela permet d'obtenir une force minimale de dix neuf kilogrammes six cent. L'ensemble du bras de levier télescopique oppose une résistance au vérin 7, cette résistance est de trente kilogrammes, donc nous nous trouvons en présence d'une contre-pression de 10 kilogrammes quatre cent pour huit bars. La recherche du point d'équilibre au zéro mécanique sera obtenue en augmentant la pression pour parvenir à l'annulation de toutes ces contraintes mécaniques. Dans la présente invention, nous obtenons un zéro mécanique à 10,25 bars avec 0,5 % d'erreur. Donc la charge minimale exploitable est d'un kilogramme progressant plus ou moins vite à la demande, en fonction de la commande programmee jusqu'au maximum de 411 kilogrammes. LISTE DE REFERENCES 1. support 2. potence 3. extrémité supérieure de la potence 4. barre de musculation 5. palier 6. guidon amovible 7. vérin de force 8. base 9. tête de la potence 10. vérin de géométrie ou vérin de rattrapage 11. centale hydraulique 12. moteur hydraulique 16. régulateur de pression 17. clapet anti-retour 18. régulateur de débit 19. régulateur de débit 20. distributeur électrique 21. régulateur de pression 22. électro-distributeur 23. servocommande 24. renvoi d'angle 25. pignons tronconiques 26. moteur synchone 27. axe 28. manchon d'accouplement 29. axe pilote 30. axe tournant pour le capteur de comptage 31. axe tournant pour le capteur de force 32. compteur dé compteur 33. détecteur double seuil 34. bloc d'alimentation 35. électro réducteurs 36. afficheur général 37. circuits logiques 38. capteur du vérin de géométrie 39. capteur angulaire du vérin de force 40. boitier de commande 41. 42 poussoirs 43. clavier multitouches 44. interrupteur marche-arrêt 45. bouton 46. inverseur 47. clavier de programmation 48. séries 49. répétitions 50. fourreau 51. tige 52. attache de fixation 53. charnière 54. pompe 55. filtre REVENDICATIONS 1. Appareil de musculation électrohydraulique à commande proportionnelle du type fourni par un support (1) qui repose sur le sol et sur lequel est montée une potence (2), à l'extrémité supérieure (3) de laquelle est montée articulée en rotation sur des paliers (5) une barre de musculation (4) dont l'extrémité peut se terminer par un guidon caractérisé par le fait que ladite barre (4) fonctionne au moyen d'un vérin de force hydraulique géré électroniquement ; ledit vérin de force (7) peut entrainer ladite barre de musculation (4) dans un mouvement de bas en haut, de gauche à droite, sans chaines, ni transmission, ni guidage quelconque ; ledit vérin de force (7) est fixé à sa base (8) sur la hauteur adéquate de la potence (2) et au niveau de sa tête (9) sur la partie adéquate de la barre de musculation (4) ; ladite barre de musculation (4) forme un bras de levier ; le bras de levier (4) est télescopique et est actionné par un vérin de géométrie ou vérin de rattrapage (10) 1 l'énergie de .transmission est hydraulique et électronique ; les deux moyens forment l'électrohydraulique à commande programmable. 2. Appareil de musculation selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le guidon (6) est amovible. 3. Appareil de musculation selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le vérin de force (7) est alimenté par la centrale hydraulique (11) avec son filtre (55) dont la pression est fournie par un moteur électrique (12) et sa pompe (54) et dont la pression est régulée par un régulateur de pression (16) muni d'un clapet anti-retour (17), un électro distributeur (20) distribue la pression. 4. Appareil de musculation selon la revendication 3 caractérisé par le fait que le régulateur de pression (16) est à commande proportionnelle et permet, par une alimentation électronique, de régler la pression en continu. 5. Appareil de musculation selon la revendication 3 caractérisé par le fait que le clapet anti-retour (17) évite un passage de pression par l'orifice de retour du circuit hydraulique. 6. Appareil de musculation selon la revendication 3 caractérise par le fait que les régulateurs de débit (18,19) est à débit proportionnel et permet le réglage électronique de la vitesse de travail. 7. Appareil de musculation selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le vérin de géométrie de rattrapage (10) commande la longueur de la barre télescopique de musculation (4), son circuit hydraulique est alimenté par la centrale hydraulique (11) et son moteur électrique (12) et sa pompe (54) ; ledit circuit hydraulique comprend principalement un régulateur de pression (21) et un électro distributeur (22). 8. Appareil de musculation selon l'une quelconque des revendications 1, 3 ou 7 caractérisé par le fait que lesdits vérins de géométrie (10) et de force sont gérés électroniquement ; un moyen faisant office de servocommande (23) permet à la fois, le réglage de la pression et l'affichage de la force (36) ; cette servocommande (23) peut être associée à un microprocesseur. 9. Appareil de musculation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 8 caractérisé par le fait que la servocommande (23) se compose d'un micromoteur synchrone (26) double sens de marche monté sur un double renvoi d'angle (24) avec des pignons tronconiques (25) permettant ainsi le pilotage de deux potentiomètres multitours de précision - un potentiomètre servant d'intermédiaire au signal de référence du régulateur - un second potentiomètre servant d'intermédiaire au signal de référence du compteur, décompteur - l'axe (27) du moteur synchrone (26) est raccordé par un manchon d'accouplement (28) à l'axe pilote (29), qui, par le jeu des pignons en troncs de cône (25), entraine deux axes (30,31) tournant à l'opposé l'un de l'autre ; sur l'axe (31) est disposé un capteur de force, sur l'autre axe (30) un capteur de comptage. 10. Appareil de musculation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 8 caractérisé par le fait que la gestion électronique de la barre de musculation (4) est gérée par un détecteur double seuil (33) piloté par au moins deux capteurs - un capteur angulaire (39) sur l'articulation du bras de levier ou barre de musculation donne un signal qui varie en fonction de l'angle de celuici, - un capteur (38) sur le vérin de géométrie (10) donne un signal qui varie en fonction de la position du vérin (10).