Brevet FR2724571A1 — publié le 19960322

La présente invention conceme un appareil d'entraînement à la marche permettant simultanément le renforcement des membres inférieurs et le travail de l'équilibre. II est plus particulièrement destiné aux personnes agées. Le vieillissement s'accompagne souvent d'une dégradation sensible de la force musculaire des membres inférieurs et de la fonction d'équilibre, qui entraîne des difficultés à marcher. La régression est d'autant plus marquée que ces fonctions ne sont pas entretenues. D'ou l'intérêt d'un appareil d'exercice permettant simultanément de travailler ces deux aspects. II doit par ailleurs induire des mouvements proches de la marche, condition reconnue pour que les résultats obtenus contribuent au mieux à l'amélioration de cette fonction. Les appareils simulant la montée d'escalier, dotés de pédales réalisant des mouvements de va-et-vient opposés, sont intéressants dans la mesure où ils proposent un renforcement musculaire des membres inférieurs par des mouvements se rapprochant de la marche. De nombreux brevets ont été déposés, décrivant des appareils de renforcement musculaire. Ils cherchent pour la plupart à limiter le déséquilibre de l'utilisateur pour son confort, en imposant aux pédales des mouvements quasiment verticaux. Les documents US-A-3970302, WOA 8602008 et US-A-4720093 présentent toutefois des appareils dont les pédales décrivent une trajectoire oblique avec une composante horizontale significative.En déplaçant les pieds d'appui par rapport à la verticale du centre de gravité du corps, ces appareils sont dans leur principe susceptibles de provoquer un déséquilibre frontal. Mais ils présentent de nombreux défauts au regard des objectifs de l'invention. Ils ne prévoient de faire varier ni l'importance de la composante horizontale, ni l'amplitude du mouvement des pédales : le déséquilibre imposé à l'utilisateur ne peut donc être modulé. De plus, la solution technique adoptée pour obtenir un déplacement oblique est mécaniquement délicate à mettre en oeuvre : il s'agit soit d'un rail oblique sur lequel se déplace la pédale, soit de roulettes fixes disposées sur une pente, guidant obliquement le long de cette pente une barre mobile au bout de laquelle est placée la pédale.Enfin aucun de ces appareils ne crée un mouvement des pédales capable de provoquer un déséquilibre latéral. Aussi un des buts de la présente invention est-il de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. L'appareil selon l'invention comporte un sode sur lequel est fixée une potence. Deux pédales, comprises dans deux plans parallèles, pivotent autour de deux axes de rotation portés par la potence. Chaque pédale comprend une barre de pédale dont une extrémité est reliée à l'axe de rotation et l'autre extrémité est libre et munie d'une semelle. De nombreux appareils simulant la montée d'escaliers reposent sur ce principe. Ils sont en outre équipés d'un système de transmission imposant aux pédales des mouvements de va-et-vient opposés, et d'un moyen de régler la résistance des pédales aux mouvements de l'utilisateur; ; là encore diverses solutions existent L'appareil selon la présente invention comporte un système hydraulique composé de deux vérins qui relient les pédales au socle. Les deux vérins communiquent par un circuit hydraulique afin d'imposer aux pédales des mouvements de va-et-vient opposés.Cette solution est connue sous différentes formes et un mode de réalisation est décrit dans le document US-A-3529474, datant de 1970. Le dispositif présente dans le document cité comporte une valve insérée dans le circuit hydraulique afin de régler la résistance des pédales au mouvement. Cette valve simple peut avantageusement être remplacée dans la présente invention par une valve à double action, qui oppose une résistance à la circulation du fluide différente selon le sens de passage, et qui permet donc de régler indépendamment la résistance au mouvement de chaque pédale. De telles valves existent et ont fait l'objet de brevets (cf. document WOA-91 06796). L'appareil selon l'invention se distingue des appareils précédents en ce qu'il est équipé d'un système perturbateur d'équilibre. Selon une première caractéristique, un bras de levier est intercalé entre l'axe de rotation et l'extrémité opposée à la semelle de la barre de pédale, avec laquelle il forme un angle droit Le bras de levier amène la semelle à décrire un arc de cercle dont la corde est oblique. Le bras de levier confère donc à la semelle un mouvement dont la composante horizontale est significative. L'appareil comporte également un dispositif de suspension des pédales qui permet de modifier rorientation dans le plan horizontal des axes de rotation et ainsi d'ajouter une composante latérale au mouvement afin de créer un déséquilibre dans cette direction. Un dispositif de fixation de la barre de pédale sur le bras de levier permet de rétablir le parallélisme des pédales lorsque l'orientation des axes est modifiée. Selon une seconde caractéristique, un réservoir à volume réglable est relié au circuit hydraulique. Il sert à régler le volume de fluide contenu dans les vérins et par là, I'amplitude du mouvement des pédales. Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif de suspension des pédales comprend deux trous coniques percés verticalement à travers la barre horizontale de la potence et pointant vers la bas. Leur surface est entaillée de rainures suivant les génératrices, positionnées de telle sorte que les deux trous coniques sont symétriques par rapport au plan sagittal de l'appareil situé entre les deux pédales. Une pièce conique s'emboîte dans chacun des trous coniques. Sa surface est munie d'une saillie suivant une génératrice, qui s'encastre dans une des rainures du trou conique. Sa base, tournée vers le haut, est munie d'un moyen de préhension tel qu'une anse, qui permet de la dégager du trou conique pour placer la saillie dans une autre rainure. La pièce se prolonge vers le bas par un arbre terminé par une fourche. Celle-ci supporte l'axe de rotation autour duquel pivote la pédale. L'arbre présente, en son extrémité supérieure, un renflement fileté sur lequel se visse un écrou. Celuici se serre contre la barre horizontale de la potence pour bloquer la pièce conique dans le trou conique. Pour modifier l'orientation dans le plan horizontal des axes de rotation, et ainsi la composante latérale du mouvement, il suffit alors de dévisser l'écrou, dégaeer la pièce conique, et l'orienter pour que la saillie rentre dans la rainure choisie. Selon un mode particulier de réalisation du dispositif de fixation de la barre de pédale, le bras de levier est cylindrique et traverse l'extrémité de la barre de pédale opposée à la semelle par un oeil circulaire percé verticalement. Un trou taraudé est percé longitudinalement au bout de la barre de pédale et débouche dans l'oeil. II reçoit une tige filetée munie d'une molette de serrage qui vient presser le bras de levier pour le bloquer. Des cavités sont creusées sur le pourtour du bras de levier à plusieurs hauteurs. L'extrémité de la tige filetée s'encastre alors dans l'une de ces cavités, qui permettent d'améliorer le blocage de la barre de pédale sur le bras de levier et de faciliter les réglages.La position des cavités est étudiée de façon à pouvoir rétablir le parallélisme des pédales lorsque les axes de rotation changent d'orientation entraînant les bras de levier, et faire varier la hauteur de la barre de pédale sur le bras de levier pour régler l'importance de la composante horizontale du mouvement L'appareil comporte un moyen simple de régler l'amplitude du mouvement des pédales, donc de moduler le déséquilibre imposé. II est constitué par un réservoir à volume réglable connecté au circuit hydraulique. C'est un cylindre fermé par deux culasses, contenant un piston muni d'une tige filetée et terminée par une molette. Le piston délimite avec la culasse arrière une chambre communicant avec un conduit, qui traverse cette culasse dans son diamètre et dont chaque extrémité est reliée au circuit hydraulique. La tige filetée traverse la culasse avant par un trou taraudé dans lequel elle se visse pour régler le volume de la chambre. Le réservoir détermine ainsi le volume de fluide présent dans le reste du système hydraulique, et en particulier b quantité totale de fluide occupant les deux vérins qui actionnent les pédales, et dont dépend l'amplitude du mouvement. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente, en perspective, L'appareil selon l'invention. La figure 2 représente, en perspective, une pièce conique emboîtée dans l'un des deux trous coniques pratiqués dans la potence, constituant une partie du dispositif de suspension de la pédale à la potence. La figure 3 représente, en coupe verticale, le dispositif de suspension de la pédale à la potence. La figure 4 représente, en perspective, le dispositif de fixation de la barre de pédale sur le bras de levier. La figure 5 représente, en coupe horizontale, le dispositif de fixation de la barre de pédale sur le bras de levier. La figure 6 représente, en coupe verticale, le réservoir à volume réglable. En référence à la figure i, L'appareil comporte un socle (1), duquel s'élève une potence (2) constituée par deux barres verticales reliées en leur sommet par une barre horizontale (3). La barre horizontale est percée verticalement de deux trous coniques (4). Dans chacun de ces trous vient s'emboiter une pièce conique (5) surmontée par une anse (6) et se prolongeant vers le bas par un arbre (7). L'arbre est lui-même terminé par une fourche (8) qui porte un axe de rotation (10). L'ensemble forme un dispositif de suspension des pédales (9) conçu de façon à pouvoir modifier l'orientation dans le plan horizontal des axes de rotation. Un bras de levier (11) pivote autour de l'axe (10). Une barre de pédale (12) est fixée sur le bras de levier et forme avec lui un angle droit. L'extrémité libre de la barre de pédale est équipée d'une semelle (13) sur laquelle l'utilisateur pose le pied. Les deux pédales (14) de l'appareil, constituées chacune d'un bras de levier, d'une barre et d'une semelle, sont disposées dans deux plans parallèles. Le dispositif de fixation de la barre de pédale sur le bras de levier (32) permet de rétablir le parallélisme des pédales lorsque l'orientation des axes de rotation est modifiée. L'appareil est équipé d'un système hydraulique qui comprend deux vérins (15) dont le cylindre (16) et la tige de piston (17) sont munis d'une rotule. La rotule du cylindre (18) est fixe et attachée sur une barre horizontale du socle (20) passant sous les deux pédales. La rotule de la tige (19) est mobile et attachée à rextrémité basse du bras de levier. Les vérins travaillent en tirant : l'alimentation en fluide se fait par la culasse avant qui assure le guidage de la tige de piston et le fluide est confiné dans la chambre du cylindre contenant la tige. Les deux chambres contenant le fluide communiquent par un circuit hydraulique (21). Lorsque l'utilisateur abaisse l'une des pédales, le piston correspondant refoule le fluide hors de la chambre du cylindre. Le fluide pénètre dans la chambre de l'autre vérin en provoquant la montée de la pédale associée. Une valve à double action (22) et un réservoir à volume réglable (23) sont insérés dans le circuit hydraulique. La valve comporte deux boutons et permet de régler indépendamment la résistance opposée dans chaque sens au passage du fluide. Elle permet donc d'obtenir une résistance aux efforts de l'utilisateur différente pour chaque pédale. Le réservoir à volume réglable permet de modifier la quantité totale de fluide occupant les deux vérins, et ainsi l'amplitude du mouvement des pédales. Dans un mode particulier de réalisation du dispositif de suspension des pédales, la barre horizontale (3) de la potence est traversée verticalement par deux trous coniques (4) pointant vers le bas, dont l'un est représenté sur la figure 2. Sa surface est entaillée de trois rainures de section triangulaire (24), suivant les génératrices du cône. A titre d'illustration une première rainure est située dans chaque trou conique de sorte que ces deux rainures sont en regard l'une de l'autre. Les deux autres rainures sont placées successivement à 30 et 60 de la première en toumant dans le sens des aiguilles d'une montre pour le trou conique de la pédale gauche et dans le sens inverse pour celui de la pédale droite. Une pièce conique (5), dont la surface extérieure est munie d'une saillie de section triangulaire (25) suivant une génératrice du cône, vient s'emboîter exactement dans le trou conique et l'une de ses rainures. Elle est surmontée d'une anse (6). Les trous coniques (4) pratiqués dans la barre horizontale(3) de la potence permettent de suspendre les pédales grâce à un dispositif tel que représenté sur la figure 3. La pièce conique (5) se prolonge vers le bas par un arbre (7). L'extrémité supérieure de l'arbre comporte un renflement fileté de façon à recevoir un écrou (26) qui, en se vissant contre la barre horizontale de la potence, serre la pièce conique dans le trou conique. L'extrémité inférieure de l'arbre est prolongée par une fourche (8) recevant l'axe de rotation (10) sur lequel pivote la pédale. La saillie (25) est située sur la pièce conique de telle sorte que, lorsqu'elle est placée dans la première rainure définie plus haut, I'axe de rotation est parallèle à la barre horizontale de la potence, la pédale effectuant alors un balancement antéropostérieur sans composante latérale. Le dispositif décrit permet obtenir une composante latérale en modifiant l'orientation de l'axe de rotation : le réglage de l'appareil s'effectue d'abord en dévissant l'écrou, puis en dégageant à raide de l'anse (6) la pièce conique du trou conique, afin de positionner la saillie dans une autre rainure (24). Dans le mode particulier de réalisation du dispositif de fixation de la barre de pédale (12) sur le bras de levier (11) selon la figure 4, I'extrémité de la barre de pédale opposée à la semelle (13) est percée verticalement d'un oeil circulaire (27). Celui-ci est traversé par le bras de levier, de forme cylindrique, qui peut coulisser dans roeil. Le bras de levier est terminé à son extrémité basse par un disque de diamètre légèrement supérieur qui forme un rebord destiné à empêcher la barre de pédale de tomber. Le bras de levier comporte également un ensemble de cavités (28) creusées sur le pourtour de sa surface cylindrique de sorte que les deux bras sont symétriques par rapport au plan sagittal situé entre les deux pédales.Les cavités sont situées à trois hauteurs différentes, chaque niveau comportant trois cavités qui sont, d'un niveau à l'autre, alignées sur une même génératrice. Le bout de la barre de pédale (12), tel que représenté sur la figure 5, est percé longitudinalement par un trou taraudé (29) qui débouche dans l'oeil (27). Une tige filetée (30) munie d'une molette de serrage (31) est vissée dans le trou et vient s'encastrer dans une cavité du bras de levier (28) pour le bloquer contre la barre de pédale. Les cavités sont positionnées à trois hauteurs différentes afin de régler la longueur effective du bras de levier (11), donc l'importance de la composante horizontale du mouvement des pédales. La position des cavités sur le pourtour du bras de levier est choisie de façon à pouvoir replacer les barres de pédales parallèlement rune à l'autre dans un plan perpendiculaire à celui de la potence, lorsque l'on modifie, par rotation des pièce coniques, la direction des axes de rotation, et que l'on fait ainsi pivoter les bras de levier. A titre d'exemple, lorsque la saillie de la pièce conique est placée dans la première rainure, la première cavité se trouve sur la génératrice du bras de levier b plus éloignée de l'utilisateur, c'est à dire à l'arrière de l'appareil. Deux autres cavités sont situées successivement à 30 et 60 de la première en tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour le bras de levier de la pédale gauche et dans le sens des aiguilles d'une montre pour le bras de levier de la pédale droite. Le réservoir à volume réglable (23) servant à régler l'amplitude du mouvement des pédales, tel que représenté à la figure 6, comprend un cylindre (33) fermé par deux culasses (34 et 35), qui contient un piston (36) muni d'une tige filetée (37) terminée par une molette (38). Le piston délimite avec la culasse arrière (34) une chambre (39), qui communique par une ouverture (40) avec un conduit (41) traversant cette culasse dans son diamètre. Les deux extrémités du conduit sont reliées au circuit hydraulique (21). La tige filetée traverse la culasse avant (35) par un trou taraudé (42) dans lequel elle se visse pour régler le volume de la chambre. Le réservoir permet ainsi de modifier la quantité totale de fluide occupant les deux vérins qui actionnent les pédales, et dont dépend l'amplitude du mouvement REVENDICATIONS 1. Appareil d'entraînement à la marche permettant simultanément le renforcement musculaire des membres inférieurs et le travail de l'équilibre, comportant, - un socle (1) sur lequel est fixée une potence (2) formée d'une barre horizontale (3) montée sur deux pieds, - deux pédales (14), situées dans deux plans parallèles, chacune pivotant autour d'un axe de rotation (10) porté par ladite potence, et comprenant une barre de pédale (12) dont une extrémité est reliée au dit axe de rotation et l'autre extrémité est libre et munie d'une semelle (13), - un système hydraulique comprenant deux vérins (15) reliant chaque pédale au dR socle et communicant par un circuit hydraulique (21) pour imposer aux pédales des mouvements de va-et-vient opposés, et une valve à double action (22) insérée dans le circuit pour régler indépendamment la résistance au mouvement de chaque pédale, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un système perturbateur d'équilibre comprenant, d'une part, des moyens pour ajouter au mouvement des pédales une composante horizontale significative, incluant, premièrement, un bras de levier (11) intercalé entre ledit axe de rotation et l'extrémité opposée à la semelle de ladite barre de pédale avec laquelle il forme un angle droit, deuxièmement, un dispositif de suspension des pédales (9) qui permet de modifier l'orientation dans le plan horizontal des axes de rotation, et, troisièmement, un dispositif de fixation de la barre de pédale sur le bras de levier (32) qui permet de rétablir le parallélisme des pédales lorsque l'orientation des axes de rotation est modifiée, et, d'autre part, un moyen hydraulique pour régler l'amplitude du mouvement des pédales composé d'un réservoir à volume réglable (23) communicant avec ledit circuit hydraulique. 2. Appareil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit dispositif de suspension des pédales (9) comprend deux trous coniques (4), percés verticalement à travers la barre horizontale (3) de la potence et pointant vers le bas, dont la surface est entaillée de rainures (24) suivant les génératrices du cône de sorte que les deux trous sont symétriques par rapport au plan sagittal situé entre les deux pédales. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux pièces coniques (5) servant à suspendre lesdites pédales (14) s'emboitent exactement dans lesdits trous coniques (4), leur surface extérieure étant munie d'une saillie (25) suivant une génératrice qui s'encastre dans une des dites rainures (24) des trous coniques, et leur base, tournée vers le haut, étant surmontée d'une anse (6) qui permet de les dégager des trous coniques. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites pièces coniques (5) se prolongent vers le bas par un arbre (7), dont l'extrémité supérieure présente un renflement fileté de façon à recevoir un écrou (26) qui vient se serrer contre ladite barre horizontale (3), et dont l'extrémité inférieure est prolongée par une fourche (8) recevant ledit axe de rotation (10). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif de fixation de la barre de pédales (32) comporte, d'une part, un oeil circulaire (27) percé verticalement dans ladite barre de pédale (12) à l'extrémité opposée à la semelle (13) et traversé par ledit bras de levier (11) qui est cylindrique, et, d'autre part, un trou taraudé (29) percé longitudinalement au bout de la barre, débouchant dans ledit oeil, et dans lequel est vissée une tige filetée (30) munie d'une molette de serrage (31), qui vient presser le bras de levier pour le bloquer. 6. Un appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit bras de levier (11) présente un ensemble de cavités (28) dans l'une desquelles vient s'encastrer l'extrémité de ladite tige filetée (30) afin de bloquer solidement le bras de levier sur ladite barre de pédale (12), les cavités étant positionnées à différentes hauteurs sur le pourtour du bras de levier, de sorte que l'on peut régler la longueur effective du bras de levier et rétablir le parallélisme des pédales (14) lorsque l'orientation des axes de rotation (10) est modifiée. 7 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit réservoir à volume réglable (23) inséré dans le circuit hydraulique (21) est un cylindre (33) fermé par deux culasses (34 et 35), contenant un piston (36) muni d'une tige filetée (37) et terminée par une molette (38), ledit piston délimitant avec b culasse amère (34) une chambre (39) communicant avec un conduit (41), qui traverse diamétralement ladite culasse arrière et dont chaque extrémité est reliée au dit circuit hydraulique (21), et ladite tige filetée sortant du cylindre par la culasse avant (35) à travers un trou taraudé (42) dans lequel elle se visse pour régler le volume de b chambre.