Brevet FR2698279A1 — publié le 19940527

DISPOSITIF POUR MODULER UN EFFORT ET APPAREIL DE MISE EN FORME COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention a pour objet un dispositif pour moduler un effort destiné à équiper un appareil de mise en forme, d'entraînement ou de rééducation en salle ou en appartement, du type vélo d'appartement, rameur, tapis de course ou appareil à monter les escaliers ou autre, pour moduler un effort à fournir lors de l'utilisation dudit appareil. Afin de permettre à l'utilisateur d'un appareil du type ci-dessus, que l'on désignera ci-après par appareil de mise en forme pour faciliter l'exposé, de régler la valeur de l'effort qu'il doit fournir, par exemple pour entraîner la roue d'un vélo d'appartement ou pour tirer sur les rames d'un rameur, divers dispositifs pour moduler cet effort ont déjà été proposés. C'est le cas notamment du dispositif pour moduler un effort dans lequel la modulation de l'effort est obtenue en créant de manière variable des courants induits dans une masse métallique tournante ; plus précisément, un étrier comprend deux branches à l'intérieur desquelles sont placés des aimants, ledit étrier étant amené à plus ou moins chevaucher la masse tournante en pivotant autour d'un axe parallèle à celui de la masse tournante ; jusqu'à présent, la masse tournante est une roue épaisse métallique, constituant également un volant d'inertie, que l'utilisateur de l'appareil de mise en forme doit faire tourner. Un tel dispositif présente un certain nombre d' inconvénients. Une telle roue de grand diamètre est lourde et nécessite un usinage précis pour éviter tout balourd ; en outre, pour les faibles vitesses de rotation, le freinage par courants de Foucault est pratiquement inexistant, dans une plage non négligeable et, dès lors, une grande démultiplication est nécessaire au niveau de l'utilisateur, tout ceci rendant élevé le prix de revient du dispositif; de plus, la roue étant nécessairement épaisse, l'entrefer au droit de l'étrier à aimants est difficile à maîtriser. Bien qu'un freinage par courants de Foucault s'applique bien à un dispositif pour moduler un effort, du fait que le freinage de la roue est une fonction régulière, progressive, sans àcoups de la vitesse et, que dès lors, son utilisation est douce et agréable, malheureusement, les inconvénients ci-dessus en ont limité le développement. Parmi d'autres dispositifs pour moduler un effort pour appareil de mise en forme, on connait également le dispositif constitué d'une roue équipée à sa périphérie d'un bandage élastique sur lequel est appliqué un galet monté fou sur un arbre, l'effort d'application du galet sur le bandage étant réglé pour ainsi moduler l'effort à fournir par l'utilisateur pour faire tourner la roue ; un tel dispositif pour moduler un effort est très efficace, de réalisation simple, sans pièce d'usure et donne entière satisfaction; toutefois, sa grande efficacité se traduit, notamment aux forts couples de freinage de la roue et aux grandes vitesses de rotation de celle-ci, par des irrégularités cycliques dans 1' effort désagréables pour l'utilisateur. La présente invention a pour objet un dispositif pour moduler un effort destiné à équiper un appareil de mise en forme pour la modulation de l'effort à fournir lors de l'utilisation de l'appareil de mise en forme qui soit efficace quel que soit cet effort, cet effort étant ressenti par l'utilisateur comme progressif et sans à-coups, tout en étant de conception simple et d'un bas prix de revient. L'invention met à profit les performances d'un dispositif à roue à bandage et galet, et celles d'un dispositif à courants de Foucault. Ainsi, selon l'invention, un dispositif pour moduler un effort destiné à équiper un appareil de mise en forme pour la modulation de l'effort à fournir lors de l'utilisation dudit appareil comprend une roue comportant à sa périphérie un bandage élastique sur lequel est appliqué un galet monté fou sur un arbre, ledit galet étant solidaire d'un disque métallique dans lequel sont induits des courants de Foucault. Avantageusement, l'effort d'application du galet sur le bandage est réglable. La roue est constituée de deux flasques latéraux ayant la forme générale d'un disque circulaire portant à leur périphérie le bandage ; chaque flasque présente un bord périphérique conformé en collet sensiblement axial s'engageant dans une gorge périphérique et latérale du bandage, l'assemblage des flasques sur le bandage étant réalisé par tout moyen approprié, par exemple par vissage avantageusement, les flasques sont en matière plastique ; le bandage est annulaire, moulé d'une seule pièce en une matière synthétique telle qu'une matière plastique élastomère. Pour l'induction de courants de Foucault dans le disque métallique solidaire du galet, un étrier comprend deux branches à l'intérieur desquelles sont placés des aimants, ledit étrier chevauchant le disque métallique solidaire du galet ; ledit étrier est monté pivotant autour d'un axe parallèle à celui du disque métallique et du galet avantageusement, sa position, autour de son axe, est réglable, en sorte qu'en fonction de ce réglage l'étrier chevauche plus ou moins le disque métallique, grâce à quoi le freinage par courants de Foucault du disque métallique est réglable. Selon une forme de réalisation, l'axe du galet est fixe tandis que l'axe de la roue est monté mobile, l'effort de l'utilisateur pour entraîner en rotation la roue appliquant le bandage de la roue contre le galet ; l'axe de la roue est porté par un bras en forme de fourche articulé autour d'un axe porté par un support avantageusement, un ressort sollicite, au repos, la roue en éloignement du galet ; en variante, il n'y a pas de ressort sollicitant la roue en éloignement du galet mais, un moyen de transmission souple, du genre chaîne ou courroie, notamment crantée, étant prévu pour l'entraînement en rotation de la roue par l'utilisateur, un tendeur coopérant avec ledit moyen de transmission est prévu, ledit tendeur comportant un moyen élastique disposé dans un sens tel qu'il tend ledit moyen de transmission. Selon cette forme de réalisation dans laquelle l'axe de la roue est monté mobile, l'effort d'application du galet sur le bandage est réglé par l'effort de l'usager pour entraîner la roue en rotation, par l'intermédiaire du moyen de transmission souple ; cette disposition présente l'avantage que lorsque l'effort de l'usager est amené à varier lors du passage par des points morts, comme c'est le cas en particulier lorsque l'effort est appliqué, via le moyen de transmission souple, par un pédalier qui, comme on le sait, lorsque l'appareil est un vélo, présente deux points morts : un point mort haut et un point bas, ces passages aux points morts sont facilités et ils disparaissent dans le mouvement d'entraînement de la roue par l'utilisateur ; le confort d'utilisation de l'appareil s'en trouve augmenté. Selon une autre forme de réalisation, l'axe de la roue est fixe tandis que l'axe du galet est mobile; l'axe du galet est porté par un levier articulé sur un support porté par l'appareil de mise en forme équipé du dispositif pour moduler l'effort. Quelle que soit la forme de réalisation, l'invention prévoit également de limiter la course de l'organe, galet ou roue, mobile, ce qui limite également la course de "pénétration" du galet dans le bandage élastique donc la valeur maximum de la résistance à l'entraînement de la roue ; en rendant cette limitation de course réglable par l'utilisateur, on multiplie le nombre de combinaisons des deux résistances, celle dûe aux courants de Foucault et celle dûe au galet et au bandage. Bien entendu, on peut prévoir également, pour augmenter la puissance du dispositif, d'associer au galet un volant d'inertie qui présente, en outre, l'avantage de participer également à la régularisation de l'effort en fonction de la vitesse de rotation. L'invention a également pour objet un appareil de mise en forme, d'entraînement ou de rééducation, en salle ou en appartement, équipé du dispositif pour moduler un effort selon la présente invention. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: - la figure 1 montre, en élévation, un dispositif pour moduler un effort conforme à l'invention monté, à titre d'exemple, sur un vélo d'appartement représenté partiellement; - la figure 2 est une coupe partielle selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est analogue à la figure 1 et représente une variante du dispositif pour moduler un effort; - la figure 4 est une vue partielle d'une variante du dispositif selon la figure 1. Sur la figure 1, un vélo d'appartement 1 comporte un cadre 2 portant une selle 3 ; le cadre 2 est solidaire d'un support 4 destiné à reposer sur le sol par l'intermédiaire de patins 5. Une roue 6 est portée, par l'intermédiaire d'un axe 7 traversant son moyeu monté en rotation sur ledit axe 7, par un bras 8 en forme de fourche articulée autour d'un axe 41 porté par une équerre 40 solidaire du support 4 ; l'entraînement de la roue 6 est réalisé par l'intermédiaire d'un moyen de transmission souple, ici une chaîne 14; un pignon denté 9 est solidaire en rotation du moyeu de la roue 6 ; un pédalier 10, ayant deux pédales 11 et un plateau 12, est porté par un porte-pédalier 13 solidaire du cadre 2 ; le pignon denté 9 et le plateau 12 sont en prise avec la chaîne 14 ; un tel montage est parfaitement connu et ne sera donc pas plus détaillé. La roue 6 est une roue à freinage par galet; une telle roue comporte, dans l'exemple représenté, deux flasques en matière plastique 15 et 16 ; chacun des flasques 15 et 16 présente un bord périphérique, respectivement 20 et 21, conformé en collet s'étendant sensiblement selon l'axe de la roue 6. Un bandage 22 annulaire, moulé d'une seule pièce en élastomère, est prévu à la périphérie de la roue 6 ; latéralement, le bandage 22 présente des gorges périphériques 23, 24 dans lesquelles s'engagent les collets 20 et 21 des flasques 15 et 16 ; ainsi, lorsque les flasques sont assemblés par des moyens de Iiaison, tels que des vis 25 et écrous 26, le bandage 22 est maintenu à la périphérie de la roue 6, comme cela est visible sur la figure 2. Le support 4 porte une équerre 27 à laquelle est solidarisé un axe 28 sur lequel est articulé un étrier 29 ; l'étrier 29 est attelé à un câble de commande 44 permettant d'exercer sur l'étrier 29 un couple de rotation autour de l'axe 28 ; une autre équerre 38 portée par le support 4 porte un arbre 30 sur lequel tourillonne un galet 31, monté fou sur l'arbre 30 ; la position de l'équerre 38 et du galet 30, par rapport à la roue 6, est telle que, lorsqu'une action est exercée sur les pédales 1 1 pour entraîner en rotation la roue 6, la tension de la chaîne 14 sollicite, vers la gauche de la figure 1, l'axe 7 de la roue 6, par rotation de la fourche 8 autour de l'axe 41 et le galet 31 coopère avec la face externe périphérique cylindrique du bandage 22 ;; comme on le sait, plus l'effort appliqué sur le galet 31 par le bandage 22 est grand et plus la résistance opposée par la roue à la mise en oeuvre du pédalier 10 par l'utilisateur est grande. Un disque métallique mince 33, de même axe que le galet 31, est solidaire du galet 31; l'étrier 29 est garni intérieurement de ferrites 39 et le montage de l'étrier 29 est tel qu'il chevauche le disque 33 ; un câble de commande 44 permet de positionner l'étrier 29 autour de son axe 28 : on voit que dans la position de l'étrier 29 représentée en traits mixtes à la figure 1 tous les ferrites 39 ne sont pas entièrement en face du disque 33 et que, dans cette position par exemple, le couple de freinage dû aux courants de Foucault induit dans le disque 33 lorsqu'il tourne est moindre que le couple correspondant à la position en trait plein de l'étrier 29. Avantageusement, pour éviter le marquage du bandage par le galet lorsque l'appareil n'est pas utilisé, un vérin 42 à ressort 43 est disposé entre la fourche 8 et le support 4 de façon à solliciter la fourche 8, donc la roue 6, vers la droite de la figure 1, la longueur de la chaîne 14 permettant, dans cette position de repos, un léger jeu entre le galet 31 et le bandage 22. Un volant d'inertie 32 est solidaire en rotation du galet 31. En se reportant à la figure 4, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes références, la fourche 8 n'est plus sollicitée par un ressort 43 en sorte que la roue 6 n'est plus au repos éloignée du galet 31 ; selon cette variante, un support 56 solidaire de la fourche 8 porte à son extrémité libre, d'une part, un bras 60 sur lequel est monté un tendeur 55 pour une chaîne 54, et, d'autre part, une équerre 61 dont un taraudage est traversé par une vis 58 ; l'extrémité 59 de la vis 58 constitue une butée coopérant avec une contre-butée 57 solidaire du cadre 2 ; le jeu, réglable par la vis 58, existant entre la butée 59 et la contre-butée 57 limite le débattement vers la gauche de la figure 4 de la fourche 8, donc l'écrasement du bandage de la roue 6 par le galet. La figure 3 montre une variante de dispositif pour moduler un effort selon l'invention équipant le vélo d'appartement de la figure 1 ; sur cette figure 3, les mêmes éléments que ceux relatifs à la figure 1 portent les mêmes références qu'à la figure 1 et ne seront donc pas décrits. Par rapport à la figure 1, l'appareil 1 comporte ici une roue 6 dont l'axe 7 est fixe ; l'axe 7 est porté par une fourche fixe 108, horizontale, solidaire du cadre 2.L'axe 30 du galet 31 est porté par un levier 129 à une de ses extrémités; le levier 129 est articulé autour d'un axe 128 porté par une équerre 127 solidaire du support 4 ; à l'autre extrémité du levier 129 est attelée une tringle de manoeuvre 144; un effort vers la gauche de la figure 3 appliqué à la tringle 144 applique le galet 31 sur le bandage 22 de la roue 6 ; le couple de freinage appliqué à la roue par le galet est donc modulable par modulation de l'effort appliqué à la tringle 144. Selon cette variante de la figure 3, l'utilisateur dispose de deux moyens de modulation d'effort : la tringle 144 et le câble 44 de positionnement de l'étrier 29 relativement au disque métallique 33. Il lui est possible ainsi de disposer d'un appareil à gamme de puissance étendue ; par exemple, la manoeuvre de la tringle 144 correspond à une puissance pouvant aller jusqu'à 200 watts et un peu plus, le câble 44 maintenant 1' étrier 29 dans la position de chevauchement minimum du disque 33 ; une puissance très supérieure à 200 watts est obtenue en déplaçant ensuite l'étrier 29 vers sa position de chevauchement maximum du disque 33. L'appareil qui vient d'être décrit combine de façon avantageuse les performances d'un dispositif à roue à bandage et galet, et celles d'un dispositif à freinage par courants de Foucault ; ainsi, quelle que soit la vitesse de la roue et le couple de freinage, défini par l'utilisateur, qui lui est appliqué, le fonctionnement de l'appareil est agréable, sans à-coups ; en outre, ceci est obtenu à l'aide d'un dispositif de construction simple, robuste et sans usure, et donc d'un prix de revient peu élevé. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour moduler un effort destiné à équiper un appareil (1) de mise en forme pour la modulation de l'effort à fournir lors de l'utilisation dudit appareil (1), comprenant une roue (6) comportant à sa périphérie un bandage (22) élastique sur lequel est appliqué un galet (31) monté fou sur un arbre (30), caractérisé par le fait que ledit galet (31) est solidaire d'un disque (33) métallique dans lequel sont induits des courants de Foucault. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'effort d'application du galet (31) sur le bandage (22) est réglable. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la roue est constituée de deux flasques (15, 16) latéraux portant à leur périphérie le bandage (22), chaque flasque (15, 16) présentant un bord périphérique (20, 21) s'engageant dans une gorge (23, 24) périphérique du bandage (22). 4-Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'un volant d'inertie (32) est solidaire en rotation du galet (31). 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour l'induction de courants de Foucault dans le disque (33), un étrier (29) comprend deux branches à l'intérieur desquelles sont placés des aimants (39), ledit étrier (29) chevauchant le disque (33). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'étrier (29) est monté pivotant autour d'un axe (28) parallèle à l'axe (30) commun au disque (33) et au galet (31), un câble (44) permettant le positionnement de l'étrier (29) autour de son axe (28). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'axe (30) du galet (31) est fixe tandis que l'axe (7) de la roue (6) est mobile, l'axe (7) de la roue (6) étant porté par un bras (8) en forme de fourche articulé autour d'un axe (41) porté par un support (4). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un ressort (43) est disposé entre le bras (8) en forme de fourche et le support (4), et sollicite la roue (6) en éloignement du galet (31). 9 - Dispositif selon la revendication 7, dans lequel un moyen de transmission (54) souple est prévu pour l'entraînement en rotation de la roue par l'utilisateur, caractérisé par le fait qu'un tendeur (55) coopère avec ledit moyen de transmission (54). 10 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'axe (7) de la roue (6) est fixe, tandis que l'axe (30) du galet (31) est mobile, l'axe (30) du galet (31) étant porté par un levier (129) articulé autour d'un axe (128) porté par un support (4). 11 - Dispositif selon l'une des revendications t à 10, caractérisé par le fait que la course de pénétration du galet (31) dans le bandage (22) est limitée par des moyens de butée (58, 59) réglable. 12 - Appareil de mise en forme à effort à fournir modulé, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un dispositif pour moduler un effort selon l'une au moins des revendications 1 à 1 1 précédentes.