Brevet FR2650751A1 — publié le 19910215

ORGANE D'EXERCICE MUSCULAIRE ORIENTABLE ET MACHINE EQUIPEE D'UN TEL ORGANE La présente ir Invention concerne le domaine technique général des appareils ou machines conçus pour développer ou reconstituer la musculature d'une personne et permettant, notamment, l'entrainement sportif ou la rééducation de certains muscles d'une personne ayant subit des traumatismes ou-des lésions. La technique antérieure a déjà proposé de nombreuses machines destinées à assurer de telles fonctions. Généralement, une machine de ce type, comporte une structure porteuse d'un siège, équipée, de part et d'autre de ce dernier, d'un élément de contact du type levier, destiné à être actionné par l'un des segments d'un membre d'une personne. L'élément de contact est relié, par l'intermédiaire d'une transmission, à un système assurant la création d'un effort antagoniste à la force musculaire exercée par la personne. Un tel système de création d'un effort antagoniste eut être constitué par des moyens hydrauliques, électriques ou mécaniques, tels que, par exemple, un système à contrepoids. Habituellement, une telle machine est équipée diun jeu de leviers de contact qui se trouvent adaptés uniquement pour le travail musculaire d'un groupe déterminé de muscles. Par conséquent, pour assurer le travail musculaire de la plupart des muscles d'une personne, il convient de posséder toute une gamme de machines, ce qui représente un investissement onéreux. Par ailleurs, il apparat que ces machines ne tiennent pas compte des différences de morphologie existantes entre les personnes susceptibles d'utiliser ces machines, de sorte que les muscles travaillent dans des conditions anormales pouvant entraîner, notamment, des lésions ligamentaires. De plus, il est reconnu que les éléments de contact utilisés habituellement produisent, fréouemment, des pressions interarticulaires pendant les mouvements d'extension et de flexion. D'une manière génerale, la conception des éléments de contact ne permet pas d'obtenir un travail musculaire précis de l'ensemble des muscles d'un groupe détermine. La présente invention vise dor å remedier aux inconvénients énoncés ci-dessus en prc----ant un organe pour l'exercice musculaire adapté pour permettre une orientation dans l'espace de l'exercice musculaire, de manière à obtenir un travail musculaire precis. L'invention vise, également, a offrir un organe pour l'exercice musculaire permettant de corriger automatiquement les écarts de mouvement existants entre ceux effectués et les mouvements naturels des membres, de manière à éviter l'apparition de lésions ligamentaires. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'organe selon l'invention pour l'exercice musculaire d'un segment d'un membre comporte - un premier prolongement monté sur la machine en s'étendant à partir de cette dernière - un second prolongement articulé sur le premier prolongement, selon un axe d'articulation primaire correspondant à l'articulation du premier segment d'un membre, - un moyen de positionnement angulaire relatif du second prolongement par rapport àu premier, - et un levier ae prise coopérant, par un élément de contact, avec une partie d'un segment d'un membre et articulé sur le second prolongement selon un axe de rotation secondaire relié au système de production de force et correspondant à l'articulation du second segment d'un membre. L'invention vise, également, à proposer une machine permettant de mettre en oeuvre une série d'organes d'exercice musculaire selon L'invention et autorisant, avantageusement, Exercice musculaire de plusieurs groupes de muscles. Diverses autres caractésticues ressortent de la description faite ci-cessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en perspective d'une machine de travail musculaire eaui > - d'un organe de travail conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe prise, sensiblement, selon la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une vue prise sensiblement selon la ligne III-III de la fig. 1 et montrant, en coupe, un organe de travail musculaire conforme à l'invention. La fig. 4 est une vue de l'organe de travail prise, sensiblement, selon la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est une vue analogue à la fig. 3, à plus petite chelle, montrant un détail caractéristique de l'invention. La fig. 6 est une vue en coupe prise sensiblement selon la ligne VI-VI de la fig. 5. La fig. 7A est une vue en coupe montrant un détail caractêristioue de l'invention. La fig. 7B est une vue de cote du détail caracteristiaue illustré à la fig. 7A. La fig. 8A illustre une autre variante de réalisation d'un organe de travail musculaire conforme à l'invention. La fig. 8B est une vue decoté de la variante de réalisation illustrée à la fig. 8A. Les fig. i et 2 illustrent une machine conforme å l'invention adaptée pour assurer l'exercice musculaire de divers groupes de muscles d'une personne. La machine selon l'invention comporte un siege 1 monté sur une structure porteuse 2 constituée sous la forme d'un caisson reposant sur le sol. La structure porteuse 2 présente deux couples de passages 31 32 autorisant le montage conformément à l'invention, d'organes d'exercice. musculaire 4 adaptés chacun pour le travail d'un groupe de muscles déterminés. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 1, la structure porteuse 2 comporte un couple de passages 31 ménagés à la partie supérieure des deux parois latérales 21, de manier a permettre l'adaptation d'organes d'exercice 4 destinés à être manipulés par les membres supérieurs. Les parois latérales conportent, à leur partie inférieure, également, un couple de passages 32 autorisant le montage d'organes d'exercice selon l'invention, adaptés pour être actionnés par les membres inférieurs. Les organes d'exercice 4 sont destinés à etre reliés à un système 5 de production d'une force résistante ou antagoniste à la force musculaire exercée par la personne. Avantageusement, les organes d'exercice 4 sont reliés de façon amovible au système 5, de manière à autoriser leur changement en fonction du type de travail musculaire à exercer. Dans l'exemple de réalisation illustré aux fig. 2 et 3, chaque organe d'exercice 4 comporte un arbre de sortie 6 dont la partie terminale épaulée 61 est destinée à être guidée en rotation par un palier 7 qui est port par une chape 8 fixée sur la paroi arrière 22 de la structure porteuse. L'arbre de sortie 6 est équipé d'un pignon 9 destin à coopérer avec une crémaillère 11 lorsque l'arbre de sortie 6 est positionné axialement, par l'intermédiaire d'une butée axiale 12. La crémaillère 11, aJi est guidée axialement par la chape 8, est reliée au système 5 de production de force antagoniste, constitué, dans l'exemple illustré, par un vérin porté par la paroi arrière 22. Bien entendu, le système de production 5 peut être du type mécanique ou électrique. Le montage des organes d'exercice 4 sur la structure porteuse, ainsi que leur liaison avec le système de production de force, sont obtenus, simplement et de façon amovible, par un engagement de l'arbre de sortie dans son palier correspondant. De préférence, caque organe d'exercice 4 est relié à un système de production 5 individuel, de manière à permettre une dissociation de travail entre les membres gauche et-droit. Par ailleurs, il doit être considéré que les systèmes de production 5, associés aux organes d'exercice 4 devant être manipulés par les membres supérieurs peuvent être utilisés pour coopérer aussi avec les organes d'exercice 4 devant être actionnés par le: -embres inférieurs, de manière à réduire le nombre des systèmes 5.A cet effet, les systèmes de production 5 peuvent être articulés sur la paroi arrière 22 de la structure porteuse, de manière à autoriser leur pivotement, afin de positionner la crémaillère en relation de proximité. des passages 32 Une autre solution consiste à monter, à proximité des passages 32 une roue dentée reliée par une transmission, non représentée, aux crémaillères Il des systèmes 5, placées en relation des passages Par ailleurs, tel que cela ressort plus précisément des fig. 1 et 2, la machine d'exercice musculaire comporte, également, des arbres de sortie cannelés 14 permettant t'adaptation d'organes de prise 15 ne faisant pas partie de l'invention et assurant des mouvements de travail musculaire différents de ceux pouvant être exécutés à l'aide des organes d'exercice 4, objets de l'invention. Conformément aux fig. 3 et 4 chaque organe d'exercice musculaire 4 comporte un premier prolongement 16, constitué sous la forme d'un bras à partir duquel s'étend l'arbre de sortie 6 qui est protégé, partiellement, par un manchon 17 fixé sur le premier prolongement. Tel que cela ressort de la fig. 3, le prolongement 16 est formé, à titre d'exemple, de deux flasques latéraux 16 adaptés sur une enveloppe 162. Le premier prolongement 16 est pourvu, à L'extrémité opposée de celle à partir de laquelle s'étend l'arbre de sortie 6, d'un axe primaire 18 a'articuLation pour un second prolongement 19 formé, egalement, sous la forme d'un bras s'étendant dans un plan sensiblement parallèle à celui occupé par Le premier prolongement. Avantageusement, l'axe d'articulation 18 est monté de manière à correspondre à l'articulation du premier segment d'un membre. Ainsi, l'axe d'articulation 18 correspond, soit à l'articulation de la hanche ou soit à l'articulation de l'épaule. Selon une caractéristique de l'invention, l'organe d'exercice musculaire 4 comporte un moyen 21 de positionnement angulaire du second prolongement 19 car rapport au premier prolongement 16, dont la fonction apparaîtra plus précisément dans la suite de la description. Selon une variante ae réalisation de l'invention, le moyen de positionnement angulaire 21 assure, également, un blocage relatif du second prolongement par rapport au premier prolongement, dans une position déterminée, sur une plage o angulaire de 180 . Dans l'exemple illustré à la fig. 3, le moyen 21 est formé par une vis de blocage portée par le second prolongement et venant coopérer avec t'un des orifices 22 ménagés selon une circonférence sur une platine 23 rapportée sur le prolongement 16. Le second prolongement 19 est muni, à l'extrémité opposée de celle équipée de l'axe 18, d'un axe de rotation secondaire 25 s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de rotation 18. L'axe de rotation 25 est prévu pour correspondre à l'axe d'articulation du second segment d'un membre, c'est-å-dire à l'axe d'articulation du genou ou du coude. L'axe de rotation 25 est relié, par une transmission, à un système 5 de production ce force. Dans l'exemple illustré, la transmission est constituée par un ensemble de poulies 261 calées sur les axes de rotation 18, 25 et sur l'arbre ce sortie 6 et reliées entre elles par des chaînes 262. Bien entendu, il peut être envisagé que la transmission soit réalisée par un câble ou une sangle reliée à un système de force à contrepoics. Dans cet exemple l'organe d'exercice 4 est monté sur la machine, par l'intermédiaire du fourreau 16 fixé sur la structure porteuse, dans La mesure où l'arbre de sortie n'est plus nécessaire dans cet exemple de réalisation. Par ailleurs, il peut être prévu un autre exemple de réalisation dans lequel la transmission, entre l'axe de rotation 25 et le système 5 de production de force, est supprimée. A cet effet, le système 5 peut être constitué par un vérin relié directement à l'axe de rotation 25 et intégré directement à l'intérieur, par exemple, du second prolongement 19. L'axe de rotation 25 est destiné à assurer l'articulation d'un levier de prise 27 coopérant, par un élément ce contact 28, avec une partie d'un segment d'un membre (fig. 5). Avantageusement, le Levier de prise 27 comporte un système 29 de compensation du décalage d'alignement susceptible d'intervenir entre l'axe de rotation 25 du levier et l'articulation du second segment d'un membre. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 6, le système de compensation 29 est constitué par un coulisseau 31 monté déplaçable en translation sur deux guides 32 qui sont montés sur une chape 33 dont la fonction apparaîtra plus clairement dans la suite de la description.Le coulisseau 31 est monté sur chacun des guides, entre des moyens 341 342 de rappel elastique antagoniste, constitués par des ressorts montés, respectivement, entre ia chape 33 et le coulisseau 31 et entre ce dernier et une butée d'arrêt 35 adaptée surles parties terminales libres des guides 32. Le coulisseau 31 est aménagé pour permettre l'adaptation, par l'intermédiaire d'un tube 36, d'un élément de contact 28 de forme appropriée, en relation avecle travail musculaire à effectuer. De préférence, mais non exclusivement, la chape 33 est articulée par rapport à une noix de montage 37 calée en rotation sur l'arbre de rotation secondaire 25. La chape 33 est montée pivotante, par l'intermédiaire d'un tourillon 38 s'étendant selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe secondaire 25. Une telle liberté de pivotement du levier de prise permet d'obtenir un mouvement naturel du segment du membre au cours du travail musculaire, tout en tenant compte des différences de morphologie existantes entre les personnes utilisatrices, telles que la distance entre les articulations coude-épaule ou hanche-genou. Il peut être envisagé de verrouiller, totalement ou partiellement, le levier 27 en pivotement pour bloquer ou limiter la trajectoire du mouvement. Le système de compensation 29 est particulièrement adapté pour être associé à l'organe d'exercice selon l'invention aui peut être orienté angulairement. En effet, un tel système autorise, sans entraSner de stress articulaire, le travail de flexion ou d'extension du coude ou du genou, quelle que soit la position de flexion ou d'extension de la hanche ou de t'épaule. L'organe d'exercice musculaire décrit ci-dessus Deut être manoeuvré par les membres inférieur ou supérieur d'une personne pour le travail de la plupart des groupes de muscles. A titre d'exemple, la fig. 5 illustre un organe d'exercice 4 comportant des éléments de contact 28 adaptés, plus particulièrement, pour des mouvements d'extension et de flexion du genou. En effet, le second prolongement comporte un élément de contact 281 adapté pour soutenir la cuisse, de maniera à placer l'articulation du genou en correspondance de l'axe de rotation 25 et l'articulation de la hanche en relation de l'axe primaire 18. L'élément de contact 28, rapporté par un tube 36 sur le coulisseau 31, est destiné à être actionné par les parties antérieure ou postérieure de la iambe. Il est à noter que l'articulation du genou peut être positionnée correctement, en relation de l'axe secondaire 25, dans la mesure où Le fourreau 31 possède une liberté oe déplacement axial. Par ailleurs, le Levier 27 pivote autour du tourillon 38 si le mouvement effectué par la jambe ne s 'étend pas selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation 25, permettant ainsi aux membres d'effectuer oes mouvements naturels ntentraînant aucun stress articulaire. De-préférence, l'élément de contact 28 possède une liberté de pivotement selon un axe parallèle à l'axe d'articulation 25, de manière à ne pas contrarier le développement du mouvement effectué. Pour assumer une telle fonction, l'élément de contact 28 est pourvu, conformément aux fig. 7A et 7B d'une bague 39 dans laquelle sont ménagés deux lumières oblongues 40, destinés à recevoir deux tétons 41 portés par Le tube de raccordement 36. L'élément de contact 28 est équipé, de préférence, de moyens adaptés pour assurer un contact ou un appui précis et agréable avec la partie de segment du membre actionnant te levier de prise. Bien entendu, le travail de flexion et d'extension du genou peut être orienté dans l'espace en réglant le positionnement angulaire du second prolongement. Une tel Le possibilité permet de placer la hanche, mais également l'épaule, dans une position déterminée de flexion ou d'extension, afin que les muscles correspondants travaillent selon des configurations spatiales différentes. il en résulte un travail musculaire précis et diversifié. Un tel organe d'exercice est, également, adapté pour des mouvements de flexion ou d'extension du coude ou de pronation ou de supination de l'avant-bras Les fig 8A et 8B illustrent une autre variante de réalisation de l'organe d'exercice musculaire 4, particulièrement adapté pour les mouvements de translation des membres, illustrés par Les flèches f1 f2. Selon cette variante, le levier de prise 27 comporte un troisième prolongement 43 articulé sur l'axe de rotation secondaire 25. De plus, Le moyen de positionnement 21 est conçu pour assumer, supplémentairement, une rotation relative du second prolongement 25 par rapport au premier. Un tel moyen de positionnement 21 peut être obtenu en ménageant des cannelures 44 sur l'axe de rotation primaire 18 et en équipant le second prolongement d'une bague cannelée 45 destinée à coopérer avec l'axe cannelé. L'extrémité du troisième prolongement, opposée de celle munie de l'axe de rotation 25, peut être pourvue, directement d'un élément de contact ou d'un axe de réception de la noix de montage du système de compensation 29 décrit ci-dessus. L'invention nZest pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Organe d'exercice musculaire, destiné à équiper une machine de rééducation ou de musculation comportant un système (5) de production d'une force antagoniste, caractérisé en ce qu'il comporte - un premier prolongement (16) monté sur la machine en s'étendant à partir de cette derniers - un second prolongement (19) articulé sur le premier prolongement, selon un axe (18) d'articulation primaire correspondant à l'articulation du premier segment d'un membre, - un moyen (21) de positionnement angulaire relatif ou second prolongement par rapport au premier, - et un levier de prise (27) coopérant, par un élément de contact (28), avec une partie d'un segment d'un membre et articulé sur le second prolongement, selon un axe de rotation secondaire (25) relié au système de production de force et correspondant à l'articulation du second segment d'un membre. 2 - Organe selon La revendication 1, caractérisé en ce que le premier prolongement (19) comporte un arbre de sortie (6) relié par une transmission (261 262) à l'axe de rotation (25) et destiné à coopérer, par son extrémité libre, avec un palier (7) de guidage en rotation assurant aussi le positionnement axial de l'arbre (6), de manière ou un pignon de sortie (9), équipant l'arbre, coopère avec une crémaillère (12) reliée au système de production de force (5) permettant un montage amovible de l'organe sur la machine. 3 - Organe selon La revendication 1, caractérisé en cé que le moyen de positionnement (21) assure un blocage relatif du second prolongement par rapport au premier. 4 - Organe. selon la revendication 1, caractérise en ce que le moyen de positionnnement (21) assure la rotation relative du second prolongement par rapport au premier. 5 - Organe selon la revendication 1 et 4, caractérisé en ce que le levier de prise (27) est constitué par un troisième prolongement (43) articulé sur l'axe de rotation secondaire (25). 6 - Organe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le levier de prise comporte un système (19) de compensation du décalage d'alignement susceptible d'intervenir, entre l axe de rotation du levier et l'articulation du second segment, constitué par un coulisseau (31) fixé à l'élément de contact et monté coulissant, entre des moyens (341* 342) de rappel élastique antagoniste, sur des guides (32) supportés par une noix de montage (37). 7 - Organe selon la revendication 6, caractérisé en ce que la noix de montage (37) du système de compensation est montée solidaire de l'axe de rotation secondaire (25). 8 - Organe selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la noix de montage (37) du système de compensation est articulée sur un arbre de rotation porté par le troisième prolongement (43). 9 - Organe selon la revendication 1 ou 6, caractérisé en ce aue l'élément de contact (28) est monté pivotant par rapport au second prolongement selon un axe de pivotement (38) s'étendant selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe secondaire de rotation. 10 - Organe selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (38) est constitué par un tourillon porté par la noix de montage (37) et assurant le guidage en rotation d'une chape (33) de support des guides. 11 - Organe selon La revendication 1 ou 9, caractérisé en ce que le second prolongement (19) est équipé d'un élément de contact (28). 12 - Organe selon la revendication 1, 9 ou 11, caractérisé en ce que l'élément de contact (28) est monté pivotant autour d'un axe sensiblement parallèle au second axe de rotation. 13 - Machine pour le travail musculaire, du type comportant un système de production de force, caractérisé en ce qu'elle comporte au mcins un moyen de réception d'un organe d'exercice (4) conforme à l'une des revendications 1 à 12. 14 - Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que le moyen de réception est constitué par un palier de guidage (7) monté en relation d'un passage de l'arbre de sortie (6) de l'organe de travail et par une crémaillère (11) reliée au système de production de force (5).