Brevet FR2868959A1 — publié le 20051021

L'invention concerne un appareil d'entraînement sportif et/ou de musculation à gestuelle libre comprenant une structure apte à porter un utilisateur en mouvement et comportant un système résistif destiné à être entraîné en déplacement par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission du mouvement de l'utilisateur. Un tel appareil peut être utilisé dans un but ludique ou sportif, de remise en forme, de sport amateur ou de compétition (pour un travail en salle ou à l'extérieur), de rééducation médicale, d'entraînement, de musculation spécifique et/ou d'analyse scientifique des gestes effectués (utilisation dans un ergomètre) par l'utilisateur. Des appareils d'entraînement sportif du type indiqué ci-dessus et destinés à l'entraînement à la natation sont décrits dans les documents de brevet US-5158513, GB-227423, US-5429564 et EP-1362620. Dans ces appareils d'entraînement sportif connus à gestuelle libre, le dispositif de transmission de mouvement de l'utilisateur au système résistif est du type câble de traction et poulie de renvoi. La poulie de renvoi est fixe en position dans la structure. Avec cet agencement, il n'est pas possible pour l'utilisateur de reproduire de façon efficace des gestes à trajectoires complexes. En particulier, si l'utilisateur effectue un mouvement complexe de crawl avec un balayage rotatif de ses bras, la traction du câble n'est pas efficace sur l'ensemble du trajet angulaire du bras de sorte que ces appareils connus ne sont pas utilisables comme ergomètres. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. A cet effet, un appareil d'entraînement sportif et/ou de musculation selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système d'asservissement de la géométrie du dispositif de transmission de mouvement en fonction des mouvements de l'utilisateur. Avec cet agencement, la structure avec le dispositif de transmission de mouvemennt peut évoluer de façon dynamique dans l'espace en fonction de 30 la gestuelle complexe de l'utilisateur. L'invention peut s'appliquer à différentes disciplines sportives à gestuelles libres c'est-à-dire non imposées, comme la natation, le surf aquatique, le golf, le volley-ball, le water-polo, le ski de fond, etc... Selon un mode de réalisation particulier d'un appareil d'entraînement sportif selon l'invention, le système résistif est entraîné en déplacement par l'intermédiaire d'un câble actionné par l'utilisateur en mouvement sur la structure, le câble étant engagé sur une poulie de renvoi montée sur un chariot mobile sur un rail, le chariot étant déplacé sur le rail par le système d'asservissement en fonction des mouvements de l'utilisateur. La forme du rail (rectiligne, courbe, circulaire, elliptique,...) sur lequel circule le chariot est fonction de la gestuelle considérée de l'utilisateur. Un appareil d'entraînement sportif selon l'invention peut être équipé d'un ou plusieurs chariots de traction ou propulsion; par exemple: deux pour les membres supérieurs et deux pour les membres inférieurs. Dans une application à la natation, l'appareil d'entraînement selon l'invention comprend une structure qui est conformée pour recevoir l'utilisateur en position horizontale avec un rail qui s'étend sensiblement verticalement devant ou derrière l'utilisateur. En particulier, dans un tel appareil d'entraînement à la natation selon l'invention, le système d'asservissement est un câble relié au chariot et entraîné en mouvement par le déplacement du système résistif. L'invention s'étend à un ergomètre comprenant un appareil d'entraînement sportif tel que défini ci-dessus qui peut être spécifique à une discipline sportive, telle que la natation, le surf aquatique, le golf, le smash au volley-ball ou au water-polo, et de manière plus générale, aux gestes à trajectoires complexes de type curvilignes libres, cycliques ou non cycliques, des membres supérieurs ou inférieurs ou de la combinaison des deux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un appareil d'entraînement à la natation selon l'invention. La figure 2 montre un utilisateur allongé horizontalement sur un appareil d'entraînement à la natation selon l'invention. La figure 3 est une représentation schématique détaillée d'un système 30 d'asservissement et d'un système résistif dans un appareil d'entraînement à la natation selon l'invention. La figure 1 montre un appareil d'entraînement sportif et/ou de musculation et/ou d'analyse scientifique dans son application dédiée à la natation selon l'invention. Cet appareil comprend principalement une structure A composée d'un châssis avant 1, d'un châssis arrière 2, d'une barre de liaison 3, d'un banc 4 amortisseur de mouvements longitudinaux et d'un mat 5 avec un harnais 6 et un palonnier 7. Ces éléments 1,2,3,4,5, 6,7 sont dissociables pour faciliter le stockage et la transportabilité de l'appareil qui rentre alors dans un véhicule léger. Le châssis avant 1 est équipé d'un système résistif 8 de type aérofrein à 5 roue à aubes dont la charge est ajustable par variation de débit aérodynamique. Sur la figure 2, on a représenté un utilisateur en position horizontale porté par la structure et effectuant un mouvement de crawl. Comme visible sur cette figure, les mouvements du bras gauche de l'utilisateur sont transmis au système résistif 8 par l'intermédiaire d'un câble de traction 9 et d'une poulie de renvoi 10 qui est montée sur un chariot 11 mobile sur un rail 12 qui s'étend sensiblement verticalement sur le châssis avant devant l'utilisateur. L'utilisateur actionne le câble de traction 9 par l'intermédiaire d'une plaquette 13 plus visible sur la figure 1 tenue dans sa main. Par conséquent, le câble de traction 9 transmet la puissance mécanique fournie par l'utilisateur à l'aérofrein. On voit sur la figure 2 que lorsque l'utilisateur a le bras tendu horizontalement devant lui, le chariot 11 est dans la partie supérieure du rail 12, tandis que lorsque l'utilisateur a le bras en dessous de lui, le chariot 11 est dans la partie centrale du rail et que lorsque l'utilisateur a le bras contre son corps, le chariot 11 est dans la partie inférieure du rail. Ces deux dernières positions du câble 9 et du bras de l'utilisateur sont représentées pour plus de clarté en traits pointillés sur la figure 2. On comprend donc que le déplacement du chariot 11 sur le rail 12 est du à un asservissement mécanique du mouvement du chariot en fonction du mouvement de l'utilisateur de sorte que le chariot positionne la trajectoire du câble 9 de façon optimum par rapport au nageur pour recréer des conditions réelles de nage avec une force de résistance mieux orientée en permanence et sans point mort. Cette structure A à géométrie variable accompagne donc de façon dynamique la gestuelle complexe de l'utilisateur. La figure 3 montre plus en détail l'agencement du système d'asservissement, ici mécanique, selon l'invention. L'aérofrein 8 comprend un arbre 14 sur lequel sont montées deux poulies 15 (visible figure 1) de part et d'autre de la roue à aubes. Chaque poulie 15 (une par membre supérieur ou inférieur de l'utilisateur) comprend quatre gorges avec une première gorge qui reçoit le câble de traction 9, une seconde gorge qui reçoit un câble élastique de retour 16, une troisième gorge qui reçoit un câble d'asservissement 17 et une quatrième gorge qui reçoit un câble élastique de rappel 18. Le câble élastique de retour 16 et le câble élastique de rappel 18 sont enroulés dans le même sens (trigonométrique sur la figure 3) sur la poulie 15, et dans le sens inverse de l'enroulement du câble de traction 9 et du câble d'asservissement 17 sur cette poulie 15. Le câble élastique de retour 16 sert à ramener le câble 9 et la plaquette 13 dans sa position initiale (en haut du rail 12) à la fin du mouvement de traction de l'utilisateur et est tendu plus ou moins fort lors du montage de l'appareil. Le câble d'asservissement 17 est relié au chariot 11 en passant par une poulie de renvoi 19 disposée au-dessus du rail 12. Le câble élastique de rappel 18 est relié au chariot 11 en passant par une poulie de renvoi 20 disposée en dessous du rail 12, le câble 9 passant également par cette poulie de renvoi 20 qui est double. Sans action de l'utilisateur, une unique force est exercée sur la poulie 15, par le câble élastique de retour 16. Le câble élastique de retour 16 est alors déroulé au maximum, tout comme le câble élastique de rappel 18, tandis que les câbles de traction 9 et d'asservissement 17 sont enroulés au maximum. Le chariot 11 se situe dans la partie supérieure du rail 12. Lorsque l'utilisateur actionne le câble de traction 9 en luttant contre la force exercée par le câble de retour 16 et la charge du système résistif 8, la poulie 15 est entraînée en rotation et le câble de traction 9 se déroule. Par conséquent le câble d'asservissement 17 se déroule, tandis que les câbles élastiques de retour 16 et de rappel 18 s'enroulent autour de la poulie 15. Le chariot 11, qui est alors relâché par le câble d'asservissement 17 et tiré vers le bas par le câble élastique de rappel 18, descend sur le rail 12 vertical. Lorsque l'utilisateur relâche le câble de traction 9, le câble élastique de retour 16 entraîne par sa détente la poulie 15 en rotation, la poulie 15 tournant alors en roue libre dans ce sens. Par conséquent, les câbles de retour 16 et de rappel 18 se déroulent et les câbles de traction 9 et d'asservissement 17 s'enroulent. En s'enroulant, le câble d'asservissement 17 tire le chariot 11 vers le haut sur le rail 12. Par conséquent, la position du chariot 11 sur le rail 12 dépend de la position du bras de l'utilisateur et le trajet du câble 9 varie donc de façon dynamique en fonction du mouvement de bras l'utilisateur. Le câble élastique de rappel 18 sert surtout à rendre plus fluide les déplacements du chariot 11. Le rail 12 dispose de butées de fin de course (non représentées) à ses deux extrémités pour contrôler le déplacement du chariot 11 en cas d'utilisation trop violente de l'appareil. Les diamètres relatifs des gorges qui reçoivent le câble de traction 9 et le câble d'asservissement 17 déterminent l'amplitude du mouvement du chariot sur le rail 12 par rapport à l'amplitude du mouvement de l'utilisateur, ces amplitudes étant sensiblement proportionnelles. Il est entendu que ce qui vient d'être décrit en relation avec le bras gauche de l'utilisateur peut être appliqué de la même façon avec le bras droit et aux deux membres inférieurs de l'utilisateur. REVENDICATIONS 1) Appareil d'entraînement sportif et/ou de musculation à gestuelle libre comprenant une structure (A) apte à porter un utilisateur en mouvement et comportant un système résistif (8) destiné à être entraîné en déplacement par l'intermédiaire d'un dispositif (9,10,11,13) de transmission du mouvement de l'utilisateur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système d'asservissement (11,12,16,17,18,19,20) de la géométrie du dispositif de transmission de mouvement en fonction des mouvements de l'utilisateur. 2) Appareil selon la revendication 1, dans lequel le système résistif (8) est entraîné en déplacement par l'intermédiaire d'un câble (9) actionné par l'utilisateur en mouvement sur la structure, le câble étant engagé sur une poulie de renvoi (10) montée sur un chariot (11) mobile sur un rail (12), le chariot étant déplacé sur le rail par le système d'asservissement en fonction des mouvements de l'utilisateur. 3) Appareil d'entraînement à la natation selon la revendication 2, dans 20 lequel la structure est conformée pour recevoir l'utilisateur en position horizontale et dans lequel le rail (12) s'étend sensiblement verticalement. 4) Appareil selon la revendication 3, dans lequel le système d'asservissement est un câble (17) relié au chariot et entraîné en 25 mouvement par le déplacement du système résistif. 5) Appareil selon la revendication 4, dans lequel le système résistif est un aérofrein (8) 6) Ergomètre caractérisé en ce qu'il comprend un appareil selon l'une des revendications 1 à 5.